Técnica de diagnóstico detecta circuitos abiertos y cortocircuitos en arneses de cableado

Como parte vital de los automóviles modernos, los arneses de cableado que contienen miles de componentes de ensamblaje conectan varios sistemas electrónicos, lo que les permite trabajar juntos. Una sola falla en cualquier arnés puede afectar todo el sistema. Sin embargo, para adaptarse a la creciente demanda de componentes electrónicos para automóviles, la complejidad de los arneses de cableado para automóviles continúa creciendo, lo que aumenta la necesidad de detectar cables rotos o en cortocircuito de manera rápida y sencilla. Los diagnósticos por cable son importantes durante toda la vida útil del automóvil. Comenzando con la fase de instalación, el diagnóstico y la reparación de fallas en el cableado pueden causar grandes retrasos en la fabricación. Durante la fase operativa, el diagnóstico y la reparación de fallas en el cableado pueden provocar visitas prolongadas al taller de reparación, lo que agrega costos significativos a los fabricantes en forma de reparaciones en garantía.

Los sistemas de seguridad activa, incluida la detección de carril y la asistencia de estacionamiento (cámaras delantera y trasera), y los sistemas de infoentretenimiento, incluida la navegación y el entretenimiento del asiento trasero, son algunos de los sistemas electrónicos automotrices más buscados. Para que estos sistemas sean efectivos, los datos de video transmitidos por cable desde todos los rincones del automóvil deben llegar de manera confiable al conductor y los pasajeros. La salud del cable es crucial para mantener el funcionamiento adecuado de estos sistemas.

Este artículo ofrece una idea de circuito que proporciona una técnica robusta y rentable para implementar diagnósticos de cables en las líneas de transmisión de video y audio en aplicaciones automotrices.

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El circuito que se muestra en la Figura 1 puede detectar eficazmente fallas de cortocircuito a batería (STB), cortocircuito a tierra (STG), circuito abierto y cortocircuito. El circuito utiliza un filtro de reconstrucción de video completamente integrado ADA4433-1 (U1) como parte de la cadena de señal de transmisión de video y un amplificador diferencial de alta velocidad ADA4830-1 (U2) como circuito de detección. El ADA4433-1 cuenta con un filtro de alto orden con una frecuencia de corte de −3 dB de 10 MHz, rechazo de 45 dB a 27 MHz y una ganancia fijada internamente de 2 V/V. Tiene excelentes especificaciones de video, protección contra sobrevoltaje (STB) y protección contra sobrecorriente (STG) en sus salidas y bajo consumo de energía. El ADA4830-1 proporciona una ganancia atenuante de 0,50 V/V y un indicador de salida de detección de fallas que puede indicar la presencia de una condición de sobrevoltaje en sus entradas. Cuenta con protección contra sobrevoltaje de entrada de hasta 18 V, un amplio rango de voltaje de entrada de modo común y excelente robustez ESD.

En el circuito de ejemplo que se muestra en la Figura 1, U1 representa el búfer de salida diferencial que transmite la señal de video desde una cámara retrovisora ​​o una unidad de control del motor (ECU) al receptor. La entrada normalmente sería impulsada por un generador de imágenes CMOS o un codificador de video. La función principal de U1 es proporcionar la función de filtrado activo (reconstrucción) y conducir la señal de video a través del cable hasta la pantalla. Las entradas de U2 están conectadas a través de las salidas de U1 para proporcionar las funciones de detección de fallas enumeradas en la Tabla 1 y descritas en los siguientes párrafos.

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Figura 1
Figura 1. Cablee el circuito de diagnóstico utilizando ADA4433-1 (U1) y ADA4830-1 (U2).

Detección de fallas de cortocircuito a batería

Tanto U1 como U2 tienen detección integrada de cortocircuito a batería y un indicador de salida STB. Durante un evento de corto a batería, la bandera de salida de U2 señalará una lógica bajo que se puede leer fácilmente mediante el puerto de entrada/salida de propósito general (GPIO) de un microcontrolador.

Detección de fallas de cortocircuito a tierra (salida única)

Conecte la entrada positiva (INP) de U1 a la entrada negativa (INN). La salida diferencial entre +OUT y −OUT debe ser de 0 V. Si cualquiera de las salidas tiene un cortocircuito a tierra, el voltaje diferencial en la salida de U2 será superior a 500 mV.

Detección de fallas de cortocircuito a tierra (ambas salidas)

Establezca la entrada positiva (INP) de U1 en 0 V. La salida diferencial entre +OUT y −OUT debe ser de aproximadamente 1 V. Si ambas salidas tienen un cortocircuito a tierra, el voltaje diferencial en la salida de U2 será de aproximadamente 0 V.

Circuito abierto

Configure la entrada positiva (INP) de U1 a 0 V. La salida diferencial entre +OUT y −OUT debe ser de aproximadamente 1 V. Si hay una conexión abierta, el voltaje diferencial resultante en la salida de U2 será de aproximadamente 500 mV.

Salida corta a adyacente

Establezca la entrada positiva (INP) de U1 en 0 V. La salida diferencial entre +OUT y −OUT debe ser de aproximadamente 1 V. Si ambas salidas se cortocircuitan juntas, el voltaje diferencial en la salida de U2 será de aproximadamente 0 V.

Operación normal (sin fallas de cable)

Establezca la entrada positiva (INP) de U1 en 0 V. La salida diferencial resultante entre +OUT y −OUT debe ser de aproximadamente 1 V. El voltaje diferencial resultante en la salida de U2 será de aproximadamente 250 mV.

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Tabla 1. Resumen de indicadores de resultados de diagnóstico

Condición de fallaConfiguración de entrada U1Indicador de salida U2Nivel de voltaje en el indicador1
Corto a bateríaAlfiler 585mV
Corto a tierra (salida única)INP = INNAlfiler 6530mV
Corto a tierra (ambas salidas)INP ≠ INNAlfiler 610mV
Circuito abiertoINP ≠ INNAlfiler 6500mV
Salida corta a adyacenteINP ≠ INNAlfiler 60 mV
Operación normal (sin fallas de cable)Alfiler 6250mV
1Todos los niveles de voltaje son aproximados y deben caracterizarse para un diseño particular.

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