Introduccion al OBDII [solucionado]

[francis_110]

Os pongo un articulo de internet que parece bastante interaste sobre obd2, os lo copio aqui, por que la web pide registro, si quereis verlo entero, entrar aqui www.odisea2010.com os registrais, y lo veis completo.
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Empezamos hoy una serie larga, muy larga, de artículos dedicados al mundo del automovil, enfocados a la tématica de esta página, es decir la parte electrónica de los vehículos.
Hasta hace algunos años (antes de 1.996), no existía un sistema que unificara la parte electrónica de todos los fabricantes de automóviles. Cada uno tenía sus sistemas más o menos eleborados, tampoco existían normativas que exigieran unos sistemas electrónicos de control.
Eso ya no es así, desde el año 1.996 todos los vehículos fabricados y vendidos en Estados Unidos están obligados a implantar el OBD II, en Europa desde el año 2000 es obligatorio el EOBD II, una variante del OBD II que implementa además un BUS CAN.
El día 1 de enero de 2000 entró en vigor en la unión europea el nivel UE3, que amplía y endurece la normativa existente sobre la contaminación atmosférica producida por los automóviles. El sistema OBD es el encargado de controlar y gestionar los elementos necesarios para que las emisiones producidas no excedan los límites establecidos. En esta primera etapa le ha tocado el turno a los turismos nuevos de gasolina y cilindrada superior a los 2000 centímetros cúbicos. El resto de automóviles los irán incorporando en función de un calendario fijado por la Unión Europea.

Fecha Cumplimiento
de la normativa
Entrada en vigor del nivel UE III.
1-1-2000 Modelos nuevos con motor de gasolina y cilindrada superior a 2000 cc.
1-1-2001 Todos los turismos de gasolina recién matriculados sea cual sea su cilindrada.
1-1-2002 Todos los vehículos industriales utilitarios de nueva matriculación.
1-1-2003 Todos los modelos diesel de cilindrada superior a 2000 cc.
1-1-2004 Todos los turismos diesel recién matriculados sea cual sea su cilindrada.
1-1-2005 Entrada en vigor de la normativa de emisión nivel UE IV, más restrictiva.

Si bien en principio OBD II y EOBD II son normas para controlar los niveles de polución de los vehículos, sus prestaciones se extienden más allá de sus planteamientos iniciales. A traves de los conectores EOBD II se puede hacer un diagnóstico del estado del automovil, se puede leer en tiempo real datos como la velocidad, RPM, etc....tambien podemos acceder al ordenador central, tambien llamado ECM (Electronic Control Module) o ECU (Electronic Control Unit), y modificar las prestaciones del vehículo... y un largo etcetera que ya iremos viendo con detalle.

2.- ¿ Que es EOBD II ?

EOBD II son las normas que rigen en Europa para facilitar el diagnostico de averías en los automóviles y disminuir el índice de emisiones de contaminantes.
Siglas que significan European On Board Diagnostic, osea Diagnósticos de a bordo Europeos..
Veamos en esta tabla los orígnes de EOBD II.

GM Ford Chrysler Siemens Temic Marelli Bosch
ISO9141 CAN
1990 ALDL J1850 PWM ISO9141 ISO9141
1994 J1850 VPW J1850 PWM ISO9141-2 ISO9141
1996 VPW PWM ISO9141-2 ISO9141
2000 VPW PWM ISO9141-2 ISO14230 KeyWord Protocol 2000 EOBD

Los estudios iniciales comenzaron en California (Estado Unidos), antes de 1982, debido al crecimiento de la polución en la zona de Los Ángeles - California.
La primera norma implantada fue la OBD I en 1988, que monitoreaba algunas partes del sistema como: sonda lambda, sistema EGR y ECM (Modulo de control).

El gran problema encontrado es que esos requisitos no estaban normalizados, variando de un fabricante a otro, dificultando el diagnóstico de los fallos..

En 1989 comenzaron los estudios para una norma mas completa con normalización llamada OBD II, que fue implantada inicialmente en California en 1994.

Solamente a partir de 1996 la norma fue adoptada en todos los Estados Unidos de América.
A partir de esta fecha los vehículos fabricados e importados por los Estados Unidos tendrían que cumplir con esta norma. En latinomaérica esa norma aparece en vehículos de una forma muy complicada ya que tenemos vehículos importados de Estados Unidos sin ser OBD II (aún teniendo el conector normalizado), vehículos europeos y asiáticos que pueden tener el sistema.

OBD II no es, por lo tanto, un sistema de inyección electrónica, sino un conjunto de normalizaciones que procuran facilitar el diagnostico y disminuir el índice de emisiones de contaminantes de los vehículos. La norma OBD II es muy extensa y está asociada a otras normas como SAE e ISO.

De todo este baile de normas que puede llevarnos a la confusión debemos quedarnos (para Europa) con las siguientes normas que explican con detalle estos sistemas:

ISO9141 Vehículos de carretera - Sistemas de Diagnostico - Requerimientos para el intercambio de información digital.
ISO9141-2 Vehículos de carretera - Sistemas de Diagnostico -Paret 2 CARB requerimientos para el intercambio de información digital.
ISO9141-2 Modif.1 CARB requerimientos para el intercambio de información digital.
ISO9141-3 Vehículos de carretera - Sistemas de Diagnostico -Parte 3 Verificación de la comunicación entre el vehículo y la "Scan tool" OBD II.
ISO11898 Vehículos de carretera - Intercambio de información digital - Red de Area de Control (CAN) para comunicación de alta velocidad.
ISO11898 Modf.1 Vehículos de carretera - Intercambio de información digital - Red de Area de Control (CAN) para comunicación de alta velocidad.
ISO11519-1 Vehículos de carretera - Comunicaciones serie de baja velocidad Parte.1 Definiciones generales.
ISO11519-2 Vehículos de carretera - Comunicaciones serie de baja velocidad Parte.2 Red de area de control de baja velocidad (CAN)
ISO11519-2 Modf.1 Vehículos de carretera - Comunicaciones serie de baja velocidad Parte.2 Red de area de control de baja velocidad (CAN)
ISO11519-3 Vehículos de carretera - Comunicaciones de datos serie de baja velocidad Parte.3 Red de Area del vehículo (VAN)
ISO11519-3 Mod.1 Vehículos de carretera - Comunicaciones de datos serie de baja velocidad Parte.3 Red de Area del vehículo (VAN)

...y que pueden localizarse en la organizacion Suiza ISO http://www.iso.org .No obstante ya aviso que no son gratis y por cierto bastante caras, alrededor de las 95.000 pts el conjunto de las normas citadas.

Tambien son un punto de referencia muy importante las normas SAE http://www.sae.org, ya que las normas Europeas ISO estan basadas en las americandas SAE. Son interesantes y guardan relación con este tema las siguientes:

SAE J1962 Conector de diagnósticos.
SAE J1978 OBD II, Scan Tool
SAE J1979 Modos de TEST para diagnósticos E/E.
SAE J2012 Formatos y mensajes de Códigos de problemas de diagnóticos.

Otras normas a tener en consideración como punto de referencia son las siguientes:

ISO4092 Sistemas de diagnóstico para vehículos de motor - Vocabulario.
ISO/TR 7637-0 Vehículos de carretera - Interferencias eléctricas por conducción y acoplamiento.
ISO7637-1 Vehículos de carretera - Perturbaciones eléctricas por conducción y acoplamiento
ISO15031-5 Vehículos de carretera - Sistemas de diagnóstico - Comunicación entre el vehículo y equipos externos - Parte 5: Emisión relativa a los servicios de diagnóstico.
ISO7498 Sistemas de proceso de información - Interconexión de sistemas abiertos - Modelos de referencia básicos.
ISO8802-2 Sistemas de proceso de información - Redes de Area Local - Parte-2 Control de enlaces lógicos.
ISO8802-3 Información - Tecnología - Redes de Area Local - Parte 3: Acceso múltiple con detección de colisión (CSMA/CD) métodos de acceso y especificaciones de la capa física.
ISO8509 Sistemas de proceso de la información - Interconexión de sistemas abiertos - Convención de servicios

En próximos artículos veremos con todo lujo de detalles las normas ISO citadas y que son las que definen con precisión el funcionamiento de los ordenadores o "centralitas" en los automoviles europeos.

3.- EOBDII - Centralitas. Topología del Sistema.

Es hora ya de que veamos físicamente el equipamiento empleado en los ordenadores o centralitas de a bordo.
Primero un pequeño esquema que resume de manera muy escueta el sistema..

ECM o ECU: Es el ordenador central que controla todo el sistema electrónico del automovil. Se le denomina ECM (Módulo Central Electrónico) o ECU (Unidad Central Electrónica), pero son popularmente conocidas como CENTRALITAS.
La ECM es responsable de controlar el tiempo de ignición y el consumo de combustible del motor, en definitiva de las prestaciones del motor. Es programada con datos que aseguran que el comportamiento del motor es eficiente y se mantiene siempre para todo el rango de revoluciones y debe poder ser calibrada usando el sensor adecuado para un ajuste más preciso del tiempo de ignición y el sensor Lambda para controlar el combustible consumido.
Así pues la POTENCIA del motor y el par motor estarán controlados por la ECM en función de como haya sido programada. Es práctica habitual entre los entendidos modificar el programa de la ECM para cambiar las prestaciones del motor, normalmente para obtener más potencia. Trataremos de ello más adelante..

Conector EOBD II: Es la parte física, a través de la que el sistema electrónico se comunica con el exterior. Por aqui podremos conectarnos a nuestro automovil usando una "Scan Tool" o cualquier dispositivo diseñado para entenderse con la ECM o los sensores del vehículo a traves de los buses CAN y serie ISO9141.

Conector EOBDII hembra en al automovil. Conector EOBDII macho externo para conectar una Scan-tool.

Descripción de los Pines

2 - Comunicación SAE VPW/PWM, SAE J1850

4 - Masa Vehículo
5 - Masa Señal
6 - CAN, linea alta, SAE J2284.
7 - Comunicación ISO 9141-2 (Linea K)

10 - Comunicación PWM, SAE J1850

14 - CAN, linea baja, SAE J2284.
15 - Comunicación ISO 9141-2 (Linea L)
16 - Positivo Batería.

Sensores : La ECM necesita la información de los sensores para controlar, cuando es necesario, tanto el funcionamiento del motor (velocidad, tiempo de ignición y combustible), como la detección de fallos en alguna de las partes del vehículo.

Se comunican a traves del BUS CAN con la ECM y con el conector EOBDII. Son la fuente de información para la unidad central (ECM o ECU) del estado del automovil y del funcionamiento de cada una de sus partes.
Temperatura del líquido refrigerante.
Potenciómetro del Acelerador
Temperatura del Aire
Mapa o plano
Angulo del cigüenal (inductivo)
Posición del arbol de levas (efecto Hall)
Indicador de velocidad (efecto Hall)
Lambda
Golpes o colisiones
Gases de escape


....y en definitiva todos los sensores que le informan a la ECM del estado del vehículo, tanto para detectar averías en tiempo real, como para que la ECM controle los actuadores que modifican el comportamiento del motor....

Sensor de posición del acelerador.

Más adelante hablaremos con detalle de los sensores, con explicaciones de su funcionamiento e imagenes de los mismos.

Actuadores: como su propio nombre indica, actuan sobre el automovil, dirigidos por la unidad central (ECM), en función de un programa que procesa la información de los sensores y de los parámetros establecidos por el fabricante. Es práctica frecuente entre los entendidos modificar el programa de la ECM para cambiar las prestaciones del motor (por ejemplo) y sacar mas potencia.. hablaremos del tema mas adelante.

Bobina de encendido o ignición
Inyectores
Motor de arranque
Válvula-bobina del filtro de carbón
Válvula-bobina del aire
Válvula-bobina y sensor de los gases de escape (EGR)
Lampara de aviso de diagnóstico
Rele de la bomba de gasolina
Rele de la bomba de aire.

Bobina de ignición con su actuador correspondiente.

Al igual que con los sensores, profundizaremos más adelante con los actuadores, con explicaciones e imagenes más detalladas.

Bus serie CAN: Cómo se muestra en el organigrama, el bus de comunicaciones CAN es el encargado de establecer la comunicación entre la unidad central (ECM) y los sensores y actuadores. Tambien está disponible en el conector EOBDII.

Hablaremos largo y tendido sobre el BUS CAN, ya que es un tema que dá para escribir varios artículos (o libros) solo dedicados a él.

Por ahora decir que fué inventado por Bosch para el sector automovilisticoa principios de los 90, y se ha establecido como la referencia en las comunicaciones de los sistemas electrónicos en los vehículos vendidos en Europa. Es un bus de altas prestaciones y gran seguridad (inmunidad contra las interferencias externas). Utiliza tan solo 2 hilos para comunicar los dispositivos que lo utilizan y permite direccionar un gran cantidad de ellos a diferencia de otros buses como I2C o SPI.

Lóngitud cable resistencia tipo cable Resistencia terminador bus. Velocidad máxima
0-40m 70mohm/m AWG23-AWG22 124 ohm (1%) 1MB a 40m.
40-300m <60mohm/m AWG22-AWG20 127 ohm (1%) 500Kb a 100m.
300-600m <40mohm/m AWG20 150 ohm a 300 ohm 100Kb a 500m
600m-1Km <26 mohm/m AWG18 150 ohm a 300 ohm 50Kb a 1Km.

Relación entre la velocidad de transferencia, longitud del bus, resistencia e impedancia del teminador.


CAN 20A CAN 20B
Nº máximo de controladores 2 elevado a 11. 2 elevado a 29
Nº de estaciones 32 32
Velocidad de transferencia de datos 5-125 kb/s 5-1000 kb/s
Nº de bytes permitidos por trama 0-8 0-8
Máxima longitud de trama 117 bits 13 bits


Comparación del CAN 20A (formato estadar de trama) con CAN 20B (formato de trama extendida).

Es un sistema de bus serie con posibilidad de multiples master, es decir pueden haber varias unidades principales en el mismo bus, cosa compleja por no decir imposible en buses como I2C, SPI y otros.Todos los nodos CAN pueden transmitir datos y varios pueden solicitar el uso de bus simultaneamente.

Sus características quedan regogidas en las normas ISO11898 que trataremos más adelante con detalle, y cubre las 2 capas inferiores del modelo de referencia ISO/OSI.En una red CAN no hay direccionamientos o estaciones en el sentido más convencional, sinó que la prioridad de los mensajes es la que manda.Un transmisor envia un mensaje a todos los nodos CAN (emisión). Cada nodo decide en base a un identificador recibido si debe o no procesar el mensaje.

El identificador tambien determina la prioridad del mensaje compitiendo por el acceso al bus.La relativa simplicidad del protocolo CAN significa que se precisa un bajo coste y esfuerzo en formación. Los chips controladores CAN hacen que las aplicaciones sean sencillas de realizar.

Hay disponibles chips a muy bajo coste que implementan el protocolo CAN y permiten conexiones simples con microcontroladores. Hoy en día hay disponibles más de 50 chips controladores CAN de más de 15 fabricantes... y esta cifra sigue en aumento.Cada mensaje CAN puede transmitir de 0 a 8 bytes de información.

Por supuesto, se puede transmitir información con mayores longitudes utilizando segmentación. La velocidad máxima de transmisión es de 1Mbit /s. Este valor aplicado a redes de hasta 40m. Para mayores distancias la velocidad debe ser reducida, según la tabla indicada.

Lo dicho, hablaremos proximamente largo y tendido del BUS CAN, esto solo ha sido una pequeña introducción relacionada con el mundo del automovil. Pero el BUS CAN se puede implementar en cualquier sistema en el que se precise un BUS serie de altas prestaciones.

Hay en Odisea2010 varios proyectos relacionados con microcontroladores, robótica, domótica etc... en los que construiremos unidades CAN con chips muy económicos y faciles de manejar.

MCP2510 de Microchip SJA1000 de Philips T89C51 de Atmel Transceptor PCA82C250 de Philips

Estos son algunos de los controladores CAN con los que realizaremos varias prácticas en un futuro próximo. El T89C51 es un microcontrolador completo con CAN incorporado, los MCP2510 y SJA1000 son controladores CAN, SPI y paralelo respectivamente, en cuanto al PCA82C250 es un transceptor, imprescindible para adaptar electricamente los niveles de las señales que requiere el BUS CAN.

BUS serie ISO9141: de nuevo nos referimos al organigrama presentado al principio, para darnos cuenta de que este BUS serie solo comunica el conector EOBDII con la unidad central (ECM). Tambien podemos ver que se compone de 2 lineas, K y L. Este bus de baja velocidad se emplea para conectar con unidades externas, conocidas como Scan-tool o unidades de diagnóstico, como la mostrada en la imagen inferior.

Con estas unidades podemos saber el estado del vehículo, averias detectadas y tambien datos en tiempo real de velocidad, RPM etc.... Hoy en día imprescindibles en los talleres de reparación para conocer con rapidez los problemas del automovil.No obstante hay que señalar que los sistemas serie empleados para el bus de diagnósticos son 3, aunque en Europa se emplea el ISO9141, veamos cuales son::

SAE VPW - modulación por ancho de pulso variable
SAE PWM - modulación por ancho de pulso
ISO 9141-2 - comunicación serie
Y su distribución entre los principales fabricantes:
VPM --- GM
PWM -- FORD
ISO ----- MITSUBISHI, NISSAN, VOLVO, DODGE, JEEP y CHRYSLER
Por el momento, esto ha sido una pequeña introducción a la diversas partes que componen los ordenadores de a bordo según las normas EOBDII para Europa. Por supuesto entraremos con más detalle en cada una de ellas más adelante, queda mucho por ver todavía.

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4.- Prácticas.

Y por ahora cerramos este primer capítulo sobre centralitas con una práctica. Se trata de un interface RS232-ISO9141 original de Jeff con el que podreis conectar vuestro automovil a un PC portatil y efectuar un diagnóstico de vuestro vehículo, tal como lo hacen los talleres.Se trata pues de lo que se denomina "Scan-tool" y que os permitira ver los códigos de averias o DTC que almacena la ECM cuando detecta a traves de los sensores algún problema.Tambien permite ver en tiempo real diversos parametros, como velocidad, RPM etc....El software que podeis descargar es una demo para probar esta unidad. No obstante hay un proyecto de diseño tanto del hardware como del software, que llevaremos a cabo muy pronto.


Y para probar la unidad podeis descargar el software (demo) VAG-COM de Rosstech.


Construcción del cable serie-EOBD.

La unidad se conecta al ordenador por el puerto serie, usaremos para ello un cable serie RS232 corriente, para conectar el PC a la unidad (conector J1).

Estas son las señales que maneja el conector J1 RS232:

Pin Señal
1 LSD
2 RXD
3 TXD
4 DTR
5 masa - señal
6 DSR
7 RTS
8 CTS
9 RI


En cuanto a la conexión al automovil, tendremos que construir un cable que tendrá en un extremo un conector hembra DB9 (conectado a la unidad por J?), y en el otro extremo un conector macho SAE J1962 (conector EOBDII), como el mostrado en las imagenes cuando hablamos del conector EOBDII.

Las conexiones de los hilos de este cable son las siguientes:

Pin del conector DB9 (hembra) Pin del conector EOBDII (macho)
1 5 (masa-chasis)
2 4 (masa-señal)
3 6
4 7 (K)
5 9
6 10
7 2
8 15 (L)
9 16 (+)
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Si quereis ver las fotos de los montajes y esquemas, entrar en la web, registraros, y luego en el buscador poner OBDII y os saldra el articulo.

[Txami!]

Viene bien aclarar términos... SAlu2