Способы диагностики обрывов и коротких замыканий в жгутах проводов

Журнал РАДИОЛОЦМАН, ноябрь 2012

Don Nisbett, Analog Devices

Важнейшей частью современных автомобилей становятся жгуты проводов, соединяющие тысячи электронных узлов в единую работающую систему, на которую может оказать серьезное влияние неисправность единственного провода. Несмотря на это, насыщенность автомобилей проводами продолжает расти вместе с усложнением автомобильной электроники, делая все более актуальной задачу простого и быстрого поиска закороченных или оборванных проводов. Необходимость диагностики сохраняется на протяжении всего срока жизни автомобиля. Уже на этапе сборки автомобиля диагностика и ремонт поврежденных жгутов могут стать причиной серьезных задержек. Во время эксплуатации транспортного средства неисправности проводов продолжают приносить автопроизводителям убытки за счет увеличения времени диагностики при гарантийном ремонте.

Сейчас особую ценность в глазах потребителей приобретают системы активной безопасности, включая детекторы линий разметки и системы помощи при парковке (видеокамеры переднего и заднего обзора), а также информационно-развлекательные системы (средства навигации и мультимедиа для пассажиров на заднем сидении). Для эффективности этих систем видеоданные должны надежно доставляться водителю и пассажирам из всех углов автомобиля, и состояние кабелей здесь имеет первостепенное значение.

В этой статье предлагается схема, позволяющая надежно и с минимальными затратами средств диагностировать автомобильные линии передачи видео и аудио информации.

Рисунок 1.	Схема диагностики проводов на основе ADA4433-1 (U1) и ADA4830-1 (U2).

Показанная на Рисунке 1 схема может эффективно определять замыкание провода на аккумуляторную батарею, замыкание на массу, обрыв и взаимное замыкание пары проводов. В схеме использована микросхема ADA4433-1 (U1) – полностью законченный фильтр восстановления видеосигнала, – в качестве элемента цепочки передачи видео сигнала, и микросхема быстродействующего дифференциального усилителя ADA4830-1 (U2) в качестве детектора. ADA4433-1 представляет собой фильтр высокого порядка с частотой среза 10 МГц по уровню −3 дБ, подавлением 45 дБ на частоте 27 МГц и фиксированным усилением 2 В/В. Микросхема рассеивает очень незначительную мощность, имеет отличные видео характеристики, снабжена встроенной защитой выходов от перенапряжения (STB) и от перегрузки по току (STG). ADA4830-1 имеет коэффициент усиления (аттенюации) 0.5 В/В. Подключенный к внешнему выводу флаг неисправности индицирует наличие перегрузки входов напряжением свыше 18 В. Усилитель рассчитан на широкий диапазон синфазных входных напряжений и имеет надежную защиту от электростатических разрядов.

В приведенном на Рисунке 1 примере U1 выполняет функции дифференциального выходного буфера, передающего к приемнику видеосигнал от камеры заднего обзора или от ЭБУ. На вход схемы, в типичном случае, поступают сигналы от КМОП сенсора изображений или от видеокодера. Основная функция U1 состоит в активной фильтрации (восстановлении) видеосигнала и передаче его по кабелю на дисплей. Входы U2 подключены к выходам U1. Все признаки неисправностей, определяемых схемой, перечислены в Таблице 1 и описаны ниже.

Таблица 1. Сводка показаний индикатора

Обнаружение замыкания на аккумуляторную батарею

Обе микросхемы U1 и U2 имеют интегрированный детектор короткого замыкания на аккумуляторную батарею и выходы флага STB. При замыкании на батарею выходной флаг микросхемы U2 принимает значение «лог. 0», которое легко может быть считано микроконтроллерным портом ввода/вывода общего назначения (GPIO).

Обнаружение замыкания на массу (один выход)

Соедините положительный и отрицательный входы микросхемы U1 (INP и INN). Дифференциальное напряжение между выходами +OUT и −OUT должно равняться 0 В. Если хотя бы один из выходов будет закорочен на массу, дифференциальное напряжение на выходе U2 превысит 500 мВ.

Обнаружение замыкания на землю (оба выхода)

Подайте 0 В на положительный вход микросхемы U1 (INP). Дифференциальное напряжение между выходами +OUT и −OUT должно быть порядка 1 В. Если оба выхода закорочены на массу, дифференциальное напряжение на выходе U2 будет равно приблизительно 0 В.

Обрыв

Подайте 0 В на положительный вход микросхемы U1 (INP). Дифференциальное напряжение между выходами +OUT и −OUT должно быть порядка 1 В. При обрыве провода результирующее дифференциальное напряжение на выходе U2 будет равно примерно 500 мВ.

Замыкание на соседний выход

Подайте 0 В на положительный вход микросхемы U1 (INP). Дифференциальное напряжение между выходами +OUT и −OUT должно составлять примерно 1 В. Если выходы закорочены друг на друга, дифференциальное напряжение на выходе U2 будет равно приблизительно 0 В.

Без повреждений

Подайте 0 В на положительный вход микросхемы U1 (INP). Дифференциальное напряжение между выходами +OUT и −OUT должно составлять примерно 1 В. Результирующее дифференциальное напряжение на выходе U2 будет равно примерно 250 мВ.