Назначение и преимущества системы
Однопроводная мультиплексная система связи в автомобиле используется для передачи нескольких сигналов по одному сигнальному проводу. Эта система наряду с уменьшением объема жгутов проводов делает более простым совместное использование датчиков и т.п. Сокращение числа жгутов не только снижает массу соединительных проводов, но и позволяет существенно упростить конструкцию монтажа каналов в кузове и узлов соединения дверей с кузовом.
В настоящее время датчики и исполнительные устройства систем управления подключаются к ЭБУ с помощью жгутов проводов. Однако с увеличением числа электронных систем управления возрастает и количество датчиков и исполнительных механизмов. Соответственно растет и число соединительных проводов, что увеличивает массу автомобиля. Эффективным средством сокращения числа жгутов и снижения массы является мультиплексная связь.
Сигналы, которые управляют исполнительными устройствами -электродвигателями, лампами, обрабатываются мультиплексором (устройством, которое объединяет несколько сигналов) и передаются к исполнительным устройствам по одному сигнальному проводу (рис. 78). Прежде эти сигналы передавались по многочисленным проводам. На приемной стороне сигналы преобразуются с помощью демультиплексора и поступают на исполнительные устройства.
Рис. 78. Традиционная и мультиплексная системы связи: S1-S6 - выключатели
Функции и структура системы
Пример мультиплексной системы связи приведен на рис. 79. Выключатели 8 систем управления в ней концентрируются на дверях, а связь с ЭБУ 6, расположенными в дверях кузова, обеспечивается с помощью световодов 5. ЭБУ системы выполняют следующие функции управления: блокировкой и разблокировкой дверей, поворотом окна, положением стекла в окнах, регулируемым сиденьем, подогревателем сиденья, подсветкой пепельницы и выключателей, освещением под передней панелью и освещением гнезда ключа зажигания.
Рис. 79. Мультиплексная система автомобиля «Тойота»: 1 и 2 - соответственно передний и задний правые ЭБУ; 3 и 4 - соответственно задний и передний левые ЭБУ; 5 - световоды; 6 - ЭБУ кузова; 7 и 13 - соответственно передняя и задняя правые двери; 8 - выключатели; 9 и 10 - электродвигатели соответственно для перемещения и поворота оконного стекла; 11 - электромагниты блокировки и разблокировки; 12-освещение пепельницы; 14 - приемопередающий оптический элемент; 15 - шина источника питания; 16 и 17 - соответственно задняя и передняя левые двери
Передача данных между ЭБУ осуществляется стартостопным способом. При этом способе в начале и конце данных добавляются сигналы (так называемые стартовый бит и бит останова), которые синхронизируют работу приемных и передающих устройств. Скорость передачи данных при таком способе невысока. Тем не менее стартостопный способ получил наиболее широкое распространение, поскольку он обеспечивает достаточно надежную синхронизацию данных. Скорость передачи данных составляет 2000 бит/с. Формат данных представлен на рис. 80. Тип сигнала указывается в зоне управляющего кода, а содержание обработки и состояние выключателей - в зоне данных. ЭБУ 2, расположенный в передней правой двери, является ведущим элементом мультиплексной связи. Он генерирует 32-битовые последовательности управляющих импульсов (первичные сигналы), которые через ЭБУ кузова 1 передаются на ЭБУ в остальных дверях. ЭБУ записывают в зоне данных этих сигналов состояния выключателей и затем передают сигналы в ЭБУ кузова, который обрабатывает их и передает выходные сигналы на исполнительные устройства кузова.
Рис. 80. Формат данных: 1 - ЭБУ кузова; 2 и 3 - соответственно передний и задний правые ЭБУ; 4 и 5 -соответственно задний и передний левые ЭБУ
Система оптической связи (рис. 81) состоит из оптических передатчиков 3 и приемников 1, а также световодов 4. В оптическом передатчике используется светодиод, преобразующий электрические сигналы в световые. В оптическом приемнике фотодиод преобразует световой сигнал, переданный по световоду, в электрический. Приемник и передатчик выполнены в единой конструкции в виде так называемого модуля связи.
Рис. 81. Система оптической связи: 1 - оптический приемник (передатчик); 2 - оптический соединитель; 3 - оптический передатчик (приемник); 4 - световод; 5 и 6 - соответственно передающий и приемный каналы
Световоды можно разделить на два типа - стеклянные и пластмассовые. В данной системе применяются пластмассовые световоды, которым свойственны большие потери и худшие характеристики передачи, чем стеклянным. Но пластмассовые световоды почти не ломаются при изгибах, дешевы и обеспечивают простоту соединения (рис. 82). Распространение света достигается использованием материалов с различными коэффициентами преломления. Коэффициент преломления сердцевины 1 немного выше, чем оболочки 2. Свет полностью отражается на границе «оболочка -сердцевина» и распространяется вдоль волокна.
Рис. 82. Световод: а - внешний вид; б - сечение; в - принцип действия; 1 - сердцевина (пластмасса); 2 - оболочка; 3 - первое покрытие (усиливает сердцевину и оболочку); 4 - армирующий материал (предохраняет световод от растяжения); 5 - второе покрытие (защищает от внешних воздействий)