Le multiplexage

LE MULTIPLEXAGE

Image mécatronique automobile

Introduction

L'augmentation des équipements d'une voiture et les réglementations anti-pollutions obligent les constructeurs à utiliser de plus en pkus de capteurs. Les différents calculateurs (injection, ABS, climatisation...) ont besoin parfois de la même information pour fonctionner. Le nombre croissant des capteurs a pour effet:

  • D'augmenter le nombre de faisceaux
  • D'augmenter le nombre de pannes
  • De compliquer l'intervention des techniciens lors des interventions dû à l'encombrement et à la complexité du problème.

Intérêt du multiplexage en automobile ?

Le multiplexage en automobile permet la mise en commun et l'échange d'informations entre les systèmes.

  • Il diminue le nombre de fils et donc le poids du véhicule et donc son prix de base.
  • Il augmente les possibilités d'asservissements ou d'automatismes (permet d'ajouter de nouvelles options...)
  • Il informatise le diagnostique du système plus efficacement (échanges d'informations plus rapides).
  • Facilité du diagnostic à l’aide d’une valise de diagnostic.
  • Possibilité d’activer/désactiver des fonctions 

Les inconvénients du multiplexage

  • Coût des appareils de diagnostic 
  • Formation du personnel technique 
  • Difficulté d’installation d’un équipement en deuxième monte 
  • Diagnostic complet impossible sans l’outil constructeur. 
  • Technologie nouvelle pas totalement maîtrisée

Système sans multiplexage

Prenons l'exemple du capteur  de vitesse, ce dernier va indiquer sa valeur à chaque calculateur grâce à des liaisons filaires, impliquant de grandes longueurs de câbles et donc une augmentation du poids du véhicule et de son prix. (câbles= cuivre)

schéma système non multiplexé

Système avec multiplexage


Dans le ci-dessous, il y a moins de liaisons filaires. Toutes les informations des différents capteurs transites par l'intermédiaire du réseau multiplexé sur 1 paire de fils croisés que l’on appelle le Bus et tous les calculateurs ont accès aux informations dont ils ont besoin. Avec le multiplexage les constructeurs ont pu réduire la quantité de câble sur la voiture, tout en proposant toujours plus de fonction au véhicule (l’allumage automatique des feux, les assistances de direction électriques des essuie-glaces, des feux de détresse en cas de forte décélération, l’aide au stationnement, le radar anti-collision...).

schéma système multiplexé

Principe de fonctionnement


Le système se comporte comme un réseau informatique. Il relie les calculateurs entre eux. Entre chaque calculateur circule un flux de données soit:

  • des informations
  • des ordres

On appelle Bus le circuit électrique véhiculant les informations multipléxées. Le bus est constitué généralement de 2 fils. Chaque fil porte une appellation différente suivant le type de multiplexage:

  • DATA ou DATA : codage VAN (Vehicule Area Network)
  • CAN H ou CANL : codage CAN (Control Area Network)
Un réseau multiplexé relis les calculateurs entre eux. Les calculateurs sont soit maîtres ou esclaves : 

  • Un calculateur maître peut prendre l'initiative d'une communication
  • Un calculateur esclave peut seulement répondre à un maître.

Les différents systèmes de multiplexage

Le RESEAU c’est l’architecture (forme du « BUS », mode de fonctionnement, vitesse d’exécution…) d’un système électronique et pour le multiplexage chaque constructeur à plus ou moins son propre système,mais deux systèmes sont plus employés : 


Le réseau VAN (Vehicule Area Network) 

Le réseau VAN est utilisé pour la commande de l’autoradio, de la climatisation… (VAN CONFORT), des vitres, toit ouvrant… (VAN carrosserie).
 
Le réseau VAN est aussi, chez PSA uniquement, couplé avec le réseau CAN (pour la gestion moteur) à laide d’un calculateur central appelé « BSI » Boîtier de servitude intelligent.
 
Le « BUS » du réseau VAN est constitué de deux fils appelé DATA et DATA B

Schématisation réseau VAN - multiplexage
Le réseau “CAN” (Controller Area Network) BUS ALLEMAND : 

Le réseau CAN est utilisé seul (sans réseau VAN), par Renault et le groupe Volkswagen/Audi…
 
Le « BUS » du réseau CAN est constitué uniquement de deux fils appelé : CAN High et CAN Low.
 
Sa particularité est qu’il transmet les informations plus rapidement que le système CAN c’est pour cela qu’il est entre autre utilisé pour la gestion moteur (calculateur injection, l’Abs…).
 
Exemple : un réseau CAN (Audi)

Schématisation réseau CAN - multiplexage

Exemples de l'utilité des différents Bus 


Bus CAN : ESP, boîte de vitesses automatique, eletronic angle motor angle volant...

Bus VAN Car 1 : Commande sous volant, Boitier servitude moteur, Airbags...

Bus VAN car 2 : Additif gasoil, toit oivrant, module porte conducteur, module porte passager...

Quels est la vitesse pour chaque Bus ?

  • Bus CAN : 250 kBits/s

  • Bus VAN Confort : 125 kBits/s

  • Bus VAN Car 1 : 62,5 kBits/s

  • Bus VAN Car 2 : 62,5 kBits/s

Le codage VAN/CAN

Schématisation réseau VAN - multiplexage






Suivant les protocoles utilisés (CAN, VAN...) les signaux électriques circulant sur les bus sont différents.Les vitesses de transmission sont différentes. Les avantages et les inconvénients des différents protocoles également.

Le protocole VAN

Le bus utilisé au format VAN constitué de deux files désignés par data et data (bar). Sur chacun de ces deux fils, le signal ne peut prendre que deux niveaux "0" ou "1", les signaux étant complémentaires l'un de l'autre. Les valeurs de tension sont comprises pour data et data (bar) entre 0,5V et 4,5V.

Le protocole CAN

Schématisation réseau CAN - multiplexage








Le bus utilisé en format CAN est constitué de deux files désignés par CAN H (High= haut) et CAN L (Low= bas) les signaux sont complémentaires l'un à l'autre mais les niveaux logiques "0" et "1" sont à des potentiels différents. Les tensions sont comprises de : 2,5V < CAN H < 3,5V  et  1,5V CAN L < 2,5V


Tester un protocole CAN par mesure de résistance

Schéma mesure résistance protocole CAN
Un contrôle rapide de la continuité du réseau CAN IS peut se faire en mesurant
la résistance entre CAN H et CAN L (hors tension et tous les calculateurs branchés). 

On mesure deux résistances de 120Ω en parallèle soit 60Ω. La mesure de toute autre valeur est une anomalie :

R < 60Ω Ligne en court-circuit, ou plus de deux résistance de terminaison dans le circuit. 

R > 60Ω Coupure de ligne, ou si la valeur R est égal à 120Ω, absence d’une des deux résistances de terminaison.



Autre procédure de contrôle :

Prise de mesure de la tension sur le réseau, la somme des deux lignes CAN H et CAN L doit être égale à 5V

Le signal analogique et numérique

Un signal électrique peut être sous deux formes : analogique ou numérique.


Signal analogique :

Un signal analogique est un signal dont l’amplitude évolue dans le temps. Il provient souvent d’un capteur, comme par exemple le potentiomètre papillon. Le signal fourni par le potentiomètre est un signal analogique. On peut dire qu’il «ressemble » à ce qu’il mesure.


image signal analogique

Signal numérique :

Un signal numérique est un signal dont l’amplitude ne prend que deux valeurs : tension, pas tension. Il représente souvent l’état électrique d’un interrupteur : fermé, ouvert.

image signal numérique

Les différents protocoles en automobile

C’est le moyen de communication d’un réseau multiplexé utilisé sur le véhicule. En automobile on trouve principalement ces différents protocoles :

  • CAN : Controle Area Network
  • VAN : Véhicule Area Network
  • LIN : Local Interconnect Network
  • MOST : Media Oriented Systems Transport (fibre optique)

Les outils de diagnostic

Tous les constructeurs ont créé des outils de diagnostic pour effectuer la maintenance des véhicules de leur marque.
 
Ces outils sont capables de résoudre quasiment tous les problèmes rencontrés, de lire les paramètres utiles, d'activer des actionneurs reconfigurer des calculateurs et d'effectuer toutes les opérations de maintenance et de diagnostic prévues par le constructeur.
 
 C'est à l'utilisateur de choisir les menus proposés par l'outil de diagnostic afin d'établir son diagnostic.
 
On retrouve :

  • Le lexia et proxia : Citroën
  • Le diag 2000, PPS : Peugeot
  • Le clip : Renault
  • Le VAS 5051: Volkswagen .
LES OUTILS MULTIMARQUES

  • X8000 (Facom)
  • Eurodiag (Sagem)
  • Multidiag (Actia).
C'est la fin de cet article sur le multiplexage en automobile, retrouvez tous mes articles de mécanique "ICI". (Cet article peut faire l'objet de modifications à tout moment)
Sources:  Educauto.fr / ANFA / AFORPA / Xavier Badin / panne-automobile.com

Tags: article, multiplexage, Bus, VAN, avantages, CAN, diagnostic, fonctionnement, réseau, définition, système, rôle, mécanique, CarNews


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