Fundamentos de Conectividad y Redes CAN-Bus en Electrónica Automotriz

Conectores y Cableado en Sistemas Electrónicos

Un cable conductor es el encargado de realizar la unión entre los distintos componentes de un sistema eléctrico o electrónico. Un mazo de cables es el conjunto de cables agrupados que comparten un trayecto común.

Los conectores son los elementos que nos permiten unir entre sí a los distintos componentes eléctricos de un circuito. A cada uno de los contactos de un conector se le denomina pin.

Tipos de Conectores Comunes

• Conectores de bornes de batería: Utilizados para la conexión a la fuente de alimentación principal.
• Conector tipo Faston: Conectores planos que permiten una conexión y desconexión rápida.
• Regletas de conexión: Bloques terminales que facilitan la unión de múltiples cables de forma organizada.

Herramientas y Métodos de Unión

Existen diversas técnicas y herramientas para realizar uniones eléctricas seguras y eficientes:

Unión con Conector Tipo Faston

Se engancha un conector macho en un extremo y en el otro un conector hembra, uniéndolos y recubriéndolos con un aislante para garantizar la seguridad y evitar cortocircuitos.

Otros Métodos de Unión

• Unión con conectores múltiples: Utilizados para conectar varios cables simultáneamente a un componente.
• Unión entre conector de la batería y el hilo conductor: Conexiones robustas para asegurar el suministro de energía.
• Unión mediante regletas: Permiten organizar y conectar múltiples cables de forma segura y accesible.
• Unión directa cable con cable: Requiere soldadura o empalmes mecánicos adecuados y un buen aislamiento.

Sistemas de Redes para Transmisión de Datos

Unidades de Control Electrónico (UCE)

Las Unidades de Control Electrónico (UCE) son dispositivos cuyo fin es recibir la información de distintos sensores para, posteriormente, enviarla a los actuadores, quienes serán los encargados de ejecutar una acción específica en el sistema.

Comunicación entre las Distintas Unidades de Control

El aumento de los cables conductores se debe al incremento de los consumos y a la necesidad de que más de una unidad de control acceda a la información de un mismo sensor. Este aumento de conductores provoca:

• Encarecimiento del sistema.
• Mayor peso del vehículo o dispositivo.
• Mayor espacio requerido para el cableado.
• Dificultad en la localización de fallos.
• Mayor número de averías potenciales.

CAN-Bus (Controller Area Network)

El CAN-Bus (Controller Area Network) es un sistema de redes en el que las unidades de control intercambian datos entre sí a través de dos únicos hilos conductores entrelazados. Este sistema reduce drásticamente la complejidad del cableado.

Funcionamiento del CAN-Bus

Por el CAN-Bus circulan valores de 0 y 5V. Cada unidad de control puede actuar como emisor y receptor. A los datos transmitidos se les denomina mensajes, y las unidades están conectadas entre sí en paralelo.

El controlador CAN convierte el valor numérico a código binario. El transceptor transforma el mensaje de código binario a valores de tensión para su transmisión física.

Áreas del CAN-Bus

El CAN-Bus se divide en diferentes áreas funcionales para organizar la comunicación:

• Unidad de control del área de tracción:
  • Motor
  • Cambio (transmisión)
  • Frenos (ABS, ESP)
  • Airbag
  • Palanca selectora
  • Cuadro de instrumentos
  • Sensor del ángulo de viraje
  • Servodirección
• Unidad de control del área de infoentretenimiento:
  • Sistema de navegación
  • Interfaz del teléfono
  • DSP (Procesador Digital de Señal)
  • Radio
• Unidad de control del área de confort:
  • Módulo de confort general
  • Climatizador
  • Control de todas las puertas
  • Asistencia de aparcamiento
  • Control de presión de neumáticos
  • Memoria de posición del asiento del conductor

Prioridad de los Mensajes en CAN-Bus

Puede que varias unidades de control estén transmitiendo mensajes al mismo tiempo. Cuando esto ocurre, existe una priorización en el envío de datos para asegurar que la información crítica se transmita primero. El orden de prioridad es:

1. Primero el área de tracción.
2. Luego el área de confort.
3. Y, por último, el área de infoentretenimiento.

Funciones Lógicas (Puertas Lógicas)

Una puerta lógica es un componente de un circuito digital que recibe una o varias señales digitales y, según el tipo de puerta lógica, procesa la información recibida y emite una nueva señal.

Tipos de Puertas Lógicas y sus Tablas de Verdad

A continuación, se presentan las tablas de verdad para las puertas lógicas más comunes (donde 0 representa un estado bajo/falso y 1 un estado alto/verdadero):

Puerta Lógica OR

Entrada A | Entrada B | Salida
----------|-----------|-------
    0     |     0     |   0
    0     |     1     |   1
    1     |     0     |   1
    1     |     1     |   1

Puerta Lógica AND

Entrada A | Entrada B | Salida
----------|-----------|-------
    0     |     0     |   0
    0     |     1     |   0
    1     |     0     |   0
    1     |     1     |   1

Puerta Lógica XOR

Entrada A | Entrada B | Salida
----------|-----------|-------
    0     |     0     |   0
    0     |     1     |   1
    1     |     0     |   1
    1     |     1     |   0

Puerta Lógica NOT

Entrada | Salida
--------|-------
   0    |   1
   1    |   0

Puerta Lógica NOR

Entrada A | Entrada B | Salida
----------|-----------|-------
    0     |     0     |   1
    0     |     1     |   0
    1     |     0     |   0
    1     |     1     |   0

Puerta Lógica NAND

Entrada A | Entrada B | Salida
----------|-----------|-------
    0     |     0     |   1
    0     |     1     |   1
    1     |     0     |   1
    1     |     1     |   0