Əksər Avadanlıq Mühəndislərinin çətin yolu öyrəndiyi OBD Skaner PCBA haqqında 10 soyuq fakt

OBD skanerini qoşun və telefonunuz mühərrik RPM, soyuducu temperaturu və nasazlıq kodları ilə yanır. Bu, USB sürücüsünü qoşmaq qədər sadə görünür.

Ancaq içərisindəki PCBA-nın sadəcə "Bluetooth-u aktivləşdirən protokol çeviricisi" olduğunu düşünürsünüzsə, avtomobil elektronikasına daxil olanları düzgün qiymətləndirmirsiniz. Budur, haqqında 10 soyuq, sərt faktOBD skaner PCBAdizayn və istehsal - məlumat cədvəlinə daxil olmayan, lakin tamamilə sahədə uğursuzluqlara çevrilən həqiqətlər növü.

1. OBD-II birləşdiricisindəki üç sancaq 25 ildən artıqdır ki, "ehtiyatdadır"

OBD-II konnektorunda 16 pin var. Standart onlardan bir neçəsini aydın şəkildə müəyyənləşdirir:

• Sancaq 4 — Şassi torpaq

• Sancaq 5 — Siqnal yer

• Pin 16 — Batareya gücü (alov açarının mövqeyindən asılı olmayaraq həmişə yanır)

• Pin 6 və Pin 14 — CAN_H və CAN_L (2008-ci ildən dominant protokol)

• Pin 7 — K-Line (ISO 9141-2 / KWP2000, köhnə Avropa və Asiya avtomobillərində tapılıb)

• Pin 2 və Pin 10 — SAE J1850 PWM (Ford) / VPW (GM)

Və sonra başqaları var:

1, 3, 8, 9, 11, 12 və 13 sancaqlar - rəsmi olaraq "istehsalçının ixtiyarına" kimi təyin edilmişdir.

Mercedes oyanma siqnalı kimi Pin 1-dən istifadə edə bilər. GM aşağı sürətli CAN-ı Pin 12-dən keçirə bilər. Volkswagen hava yastığı moduluna daxil olmaq üçün PIN 3-ü xüsusi diaqnostik kanal üçün ehtiyatda saxlaya bilər.

Soyuq fakt: Yalnız CAN (Pin 6/14) və K-Line (Pin 7) istiqamətləndirən bir PCBA emissiya yoxlamasından keçəcək və mühərrik RPM-ni yaxşı oxuyacaq. Ancaq sükan bucağı sensoru məlumatlarına, ABS nasos məlumatlarına və ya hava yastığı modulunun yaddaşına daxil olmaq üçün - bu "təkmilləşdirilmiş" diaqnostika tez-tez istehsalçının ixtiyarına verilən bu sancaqlar vasitəsilə keçir. Əgər PCBA-nın onlara yönləndirilmiş izləri yoxdursa, heç bir mikroproqram OTA yeniləməsi heç vaxt bu funksionallığın kilidini açmayacaq. Avadanlıq dəstəyi birtərəfli qapıdır.

2. Eyni Çipset, Fərqli PCB Yerləşdirməsi - Avtomobilin əhatə dairəsində 30%-ə qədər fərq

İki PCBA eyni MCU-dan və eyni CAN qəbuledicisindən istifadə edir. Biri 2015-ci il BMW ilə qüsursuz birləşir. Digəri isə ünsiyyət qura bilmir.

Günahkar çox vaxt bir detala düşür: CAN diferensial empedansına nəzarət.

CAN avtobusu 100Ω ± 10% diferensial empedans tələb edir. İzin eni və aralığı səhv hesablanırsa və empedans 85Ω və ya 115Ω-ə sürüşürsə, siqnal əks olunmaları baş verir. Göz diaqramı bağlanır. Aşağı sürətlərdə (köhnə avtomobillərə xas olan 250 kbps) sistem hələ də işləyə bilər. Lakin 2015-ci ildən sonra CAN-FD-ni 2 Mbps və ya hətta 5 Mbps sürətlə işləyən Avropa avtomobillərində - impedans uyğun olmayan lövhə sadəcə əl sıxışa bilməyəcək.

Soyuq fakt: "Bütün 1996-cı il və daha yeni avtomobillərə uyğun olduğunu" iddia edən bir çox aşağı qiymətli skanerlər daha yüksək sürətli protokollar üçün sıfır empedans optimallaşdırması ilə bir çox məhsul nəsilləri arasında eyni Gerber fayllarını təkrar istifadə edir. Onlar köhnə Toyota-da mükəmməl işləyirlər, lakin yeni Mercedes-də özlərini belə tanıya bilməyəcəklər – proshivkanın səhv olduğu üçün deyil, PCB izləri fiziki olaraq spesifikasiyadan kənar olduğu üçün.

3. 9V–36V Giriş diapazonu “Universal Uyğunluq”la bağlı deyil – Yaşamaq haqqındadır

OBD konnektorundakı pin 16 birbaşa avtomobilin akkumulyatorundan enerji çəkir. 12V sistemdə alternator çıxışı 13.8V ilə 14.4V arasında işləyir. 24V kommersiya avtomobillərində normal işləmə gərginliyi 27V ilə 29V arasındadır.

Lakin sabit vəziyyət gərginliyi təhlükə deyil. Keçidlər bunlardır:

• Alternator fırlanan zaman batareyanın ayrılması 60V-dan 100V-dək induktiv yük boşaltma sıçrayışları yaradır.

• Arızalı bir gərginlik tənzimləyicisi 36V-dan yuxarı qalxan avtobus gərginliyini göndərə bilər.

• Yanlış kabel polaritesi ilə sıçrayışla başlamaq - və ya 24V sistemi 12V avtomobilə qoşmaq - tam 24V-ni birbaşa OBD portuna qidalandıra bilər.

Soyuq fakt: PCBA güc girişindəki TVS diodu adətən 30V və 33V arasında bir qırılma gərginliyi ilə seçilir. Çox aşağı seçin - və TVS normal 24V sistemin işləməsi, özünü və aşağı axın dövrələrini qızartarkən sıxışdırır. Çox yüksək seçin - və DC-DC çeviricisi artıq zədələnənə qədər TVS fəaliyyət göstərmir. Bu dəyər heç bir istinad dizaynında tapılmır. Bu, onlarla avtomobil modelində faktiki OBD port gərginlik dalğa formalarının ölçülməsindən irəli gəlir. Məlumat cədvəlləri bunu sizə bildirməyəcək.

4. OBD sancaqlarının həqiqi ömrü darboğazı yerləşdirmə dövrləri deyil - bu, vibrasiya yorğunluğudur

Satınalma spesifikasiyalarında OBD konnektoru üçün tez-tez "5000 daxiletmə dövrü" qeyd olunur. Lakin sahənin qaytarılması fərqli hekayədən xəbər verir: sancaqlar köhnəlməyib — lehim birləşmələri çatlayıb.

Mexanizm sadədir:

OBD portu alət panelinin altında avtomobilin metal şassisinə quraşdırılmışdır. Avtomobil bir zərbəyə dəydikdə, port şassi ilə birlikdə titrəyir. Skaner gövdəsi (xüsusilə ekranları və batareyaları olan daha ağır modellər) bu 16 sancağın o biri ucundan asılır, konsol qolu kimi fəaliyyət göstərir.

Hər bir sürət zərbəsi lehim birləşməsində bir əyilmə gərginliyi dövrünə çevrilir. Bir illik gündəlik sürücülük = təxminən 10.000 sürət zərbəsi = 10.000 yorğunluq dövrü.

Soyuq fakt: OBD konnektorunun xidmət müddətinin əsl müəyyənedicisi sancaqlardakı qızıl örtük qalınlığı deyil - bu, skaner korpusunun ağırlıq mərkəzi və PCBA-nın çəki paylanmasıdır. MCU və batareyanı fişin ucuna yaxın yerləşdirmək və ekranı daha uzaqda yerləşdirmək ağırlıq mərkəzini irəli sürüşdürərək sancaqlardakı əyilmə anını kəskin şəkildə azaldır. Bəzi dizaynlar PCBA-ya montaj delikləri əlavə edir və yükü bölüşmək üçün korpusun içərisində metal mötərizələrdən istifadə edir. Bu, korpusu açdığınız anda görünür - və o, dizaynerin maşınqayırma və ya sadəcə elektrik mühəndisliyini başa düşdüyünü dərhal söyləyir.

5. Transceiver yuxu cərəyanı avtomobilin akkumulyatorunu üç aydan az müddətdə boşalda bilər

Bir çox OBD skanerləri qeyri-müəyyən müddətə qoşulmuş vəziyyətdə qalır. Sahib orada olduqlarını unudur.

Yaxşı dizayn edilmiş PCBA-da MCU dərin yuxu rejiminə keçir və CAN qəbuledicisi gözləmə rejiminə keçir. Ümumi lövhənin gözləmə cərəyanı 50 µA və 100 µA arasında olmalıdır.

Lakin ötürücü gözləmə rejiminə konfiqurasiya olunmayıbsa (və ya proqram təminatı onu düzgün işə salmırsa), ötürücü 5 mA-dan 10 mA-a qədər çəkərək aktiv dinləmə rejimində qalır. 5 mA-nı 24 saatla 90 günə vurun - bu, 10,8 Ah batareyanın tutumu deməkdir. Tipik bir minik avtomobili akkumulyatoru 50 Ah ilə 60 Ah arasındadır.

Soyuq fakt: OBD konnektorundakı pin 16 həmişə akkumulyatorla işləyir, alışdırmadan keçmir. Qoşulmuş istənilən skaner ilin 365 günü 24/7 enerji çəkir. Cəmi 0,1 mA-lıq gözləmə cərəyanı fərqi elektrikə qoşulmuş vəziyyətdə qoymağa yarayan skanerlə üç ay ərzində səssizcə batareyanı öldürən skaner arasındakı fərq ola bilər. Bu parametr R&D zamanı nadir hallarda ölçülür, lakin bu, zəmanətin qaytarılmasında aparıcı töhfədir.

6. Avtomobil dərəcəli kondensatorlar OBD tətbiqlərində 10 əmsalla kommersiya dərəcəsini üstələyir

İki 100 µF / 25V MLCC kondensatorunu götürün:

Yayda avtomobilə qoşulan OBD skaneri: pəncərələr bağlı halda kabin temperaturu 70°C-ə çata bilər. PCBA-dan özünü isitmə əlavə edin və kondansatörün bədən istiliyi asanlıqla 85°C-dən çox olur.

Bu temperaturda kommersiya dərəcəli kondensatorlar sürətlə pisləşir - elektrolit quruyur, tutum düşür, ESR yüksəlir və elektrik relsindəki dalğalanma MCU-nun təsadüfi olaraq sıfırlandığı nöqtəyə qədər artır.

Soyuq fakt: Bütün kondensatorların AEC-Q200 dərəcəsinə yüksəldilməsi hər lövhə üçün təxminən 0,50 dollar əlavə edir - ümumi BOM dəyərinin 2%-dən azdır. Bu təkmilləşdirmədən keçmək sahənin uğursuzluq dərəcəsini ikiqat artıra bilər. Ancaq bu, satınalma departamentinin "yalnız tutum və gərginlik dərəcəsinə uyğun olduğunu" dedikdə kəsilən küncdür. Əsl ekspertlər AEC-Q200 sertifikatı və yüksək temperaturda yükləmə müddəti test hesabatı tələb edirlər - təkcə məlumat cədvəli səhifəsi deyil.

7. "FR-4" Material Spesifikasiyası Deyil - Bu, Yanma Reytinqidir

OBD skanerləri xüsusilə şimal bazarlarında həddindən artıq soyuq görür.

Kanada, Skandinaviya, Şimal-Şərqi Çin — -30°C qış temperaturu rutindir. Soyuq başlanğıclar zamanı PCBA dəqiqələr ərzində -30°C-dən başlıq altındakı temperaturlara qədər termal şoka məruz qalır.

Standart FR-4 laminatı 130°C-dən 140°C-ə qədər Tg (şüşə keçid temperaturu) malikdir - bu, yüksək səviyyədə kifayət qədər görünür. Ancaq aşağı hissədə standart epoksi qatranı -25 ° C-dən aşağı kövrək olur. Mis yastıq və substrat arasındakı yapışma pisləşir. Bir neçə onlarla soyuq istilik dövründən sonra BGA lehim toplarının altında mikro çatlar əmələ gələ bilər ki, bu da "soyuq olduqda qoşulmayacaq, lakin isindikdə yaxşı işləyir" kimi görünən fasilələrlə nasazlıqlara səbəb olur.

Soyuq fakt: "FR-4" sadəcə alovlanma dərəcəsidir — istilik etibarlılığı haqqında heç nə demir. Həqiqi avtomobil dərəcəli PCB materialları (məsələn, Shengyi S1000-2M və ya Taiyo TUC seriyası) yalnız Tg ilə deyil, CTE (termal genişlənmə əmsalı), Td (parçalanma temperaturu) və CAF (keçirici anodik filament) müqaviməti ilə müəyyən edilir. Ən vacibi, onlar -40°C-dən +125°C-yə qədər 1000 termal şok dövrü keçməlidirlər. Sadəcə olaraq "FR-4" deyən satınalma spesifikasiyası mənasızdır. Xüsusi laminat dərəcəsi və təchizatçı adının tələb edilməsi məlumatlı alıcıları digərlərindən fərqləndirir.

8. Pin 4 və Pin 5 iki ayrı əsasdır - lövhədə bir-birinə bağlanmamalıdırlar

Pin 4 şassi torpaqdır (güc qaytarılması). Pin 5 siqnal yerdir (sensor istinadı). Avtomobil tərəfində onlar bir-birinə bağlıdır, lakin müxtəlif yollarla:

• Pin 4 yüksək cərəyanlar daşıyır və geri qayıtma yolunda gərginliyin azalmasına malikdir.

• Pin 5 əhəmiyyətsiz cərəyan daşıyır və aşağı səviyyəli siqnallar üçün istinad kimi xidmət edir.

Əgər PCBA birləşdiricidə Pin 4 və Pin 5-i qısaldırsa, nəticə siqnalın yer müstəvisində artan səs-küydür bu, CAN ötürücüsünün ümumi rejim gərginliyini artırır və bit xəta dərəcəsini azaldır.

Soyuq fakt: Yaxşı PCBA dizaynı, ferrit muncuq və ya güc giriş nöqtəsində 0Ω rezistor vasitəsilə bir nöqtəli əlaqə ilə Pin 4 və Pin 5-i ayrı-ayrılıqda əsas yer müstəvisinə istiqamətləndirir. Bu tək detal CAN siqnal-küy nisbətini kəskin şəkildə yaxşılaşdırır. İstinad sxemi demək olar ki, həmişə onu düzgün göstərir. Lakin Layout zamanı bir çox mühəndis marşrutlaşdırma sahəsinə qənaət etmək üçün onları qısaldır – bu, sxematik şəkildə görünməyən, lakin EMC testində aşkar səhvdir.

9. Bəzi Avtomobillərdə Pin 16 "Saf" Batareya Bağlantısı Deyil

Əksər avtomobillərdə Pin 16 qoruyucu vasitəsilə birbaşa akkumulyatorun müsbət terminalına qoşulur.

Lakin müəyyən Amerika və Alman modellərində istehsalçı əks cərəyanın qarşısını almaq və OBD dövrəsini qorumaq üçün diod və ya PTC termistorunu Pin 16 ilə seriyaya daxil edir.

Bu o deməkdir:

• Skaner faktiki batareya gərginliyindən 0,3V - 0,7V az görür (diodun irəli gərginliyinin azalması səbəbindən).

• Əgər PMIC-nin aşağı gərginlik blokadası (UVLO) həddi çox yüksək təyin edilibsə, məsələn, 10V-dan aşağı söndürün — skaner soyuq kranklama və ya aşağı boş rejimdə işləməyə bilər.

Soyuq fakt: Bəzi OBD skanerləri "nəqliyyat vasitələri haqqında seçicidir" - onlar bir model nümunəsi üzərində işləyirlər, lakin eyni istehsal xəttindəki eyni avtomobildə deyil. Kök səbəb tez-tez bu dəqiq diod düşməsindən qaynaqlanır. Təcrübəli aparat mühəndisləri PMIC UVLO həddini 7V -dən aşağı təyin edir — skanerin hətta diod düşməsi, gərginlik düşməsi və soyuq temperaturda batareya depressiyasının ən ekstremal kombinasiyası şəraitində işə düşməsini təmin edir. Əksər dizaynerlər istinad dizaynının 10V UVLO-nu kopyalayır və bir daha bu barədə heç vaxt düşünmürlər – sahə şikayətləri gələnə qədər.

10. Bütün funksional testlər bərabər yaradılmır

HərOBD skaner PCBAgöndərilməzdən əvvəl istehsal xəttində funksional sınaqdan (FCT) keçir. Ancaq "funksional test" çox fərqli şeyləri ifadə edə bilər:

Soyuq fakt: Sabit nümunə testi yalnız "qəbuledici pinlərin geriyə lehimli olmadığını" yoxlayır. Dalğa forması sınağı empedans uyğunluğunun, sonlanma rezistorlarının, TVS lehimləməsinin və ümumi rejimli boğucu polaritenin hamısının düzgün olduğunu təsdiqləyir — çünki hər bir fiziki təbəqə problemi dalğa formasında imza buraxır: aşağı amplituda, ümumi rejim ofseti və ya yavaş kənarlar. Bir fabrikin dalğa forması testini həyata keçirib-keçməməsi "müştərinin avtomobilində işləyir" ilə müqayisədə "zavod keyfiyyət göstəricilərini keçir"in ən güclü göstəricisidir. Və qiymət fərqi? Əsasən sınaq qurğusunun dizayn mürəkkəbliyində və sınaq stansiyasının dövriyyə müddətində. Buraya investisiya qoymaq istəyən təchizatçılar sahənin etibarlılığını başa düşən təchizatçılardır.

Düzgün hazırlanmış OBD skaner PCBA heç vaxt "komponentləri lehimləyin və işləyir" kimi sadə deyil.

16 OBD pinindən hansı marşrutlaşdırılır və hansı istifadəsiz qalır — ən yaxın volta təyin edilmiş dəqiq TVS qırılma gərginliyinə; CAN izlərində diferensial empedans nəzarətindən hər bir kondansatördə AEC-Q200 dərəcəsinə qədər - hər bir detal məhsulun sadəcə "funksional" və ya həqiqətən "etibarlı" olduğunu müəyyən edir. İstər tarlada üç ay qalsın, istərsə də bir dəfə də olsa əlaqəni kəsmədən beş il eyni avtomobilə qoşulub qalsın.