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En los últimos años, la maquinaria agrícola en general y
en especial las máquinas autopropulsadas han ido
introduciendo cada vez con más frecuencia controles
electrónicos para gestionar distintas funciones del tractor
de forma más precisa, cómoda y segura. Una de ellas es
el sistema de comunicación de información CAN
(Controller Area NetworkJ.
1 acceder a la plataforma del operador, ya no nos extraña encontrar interruptores, po-tenciómetros y pantallas que realizan funciones que hace no mucho se hací-an de forma mecánica. Entre estas funciones se encuentra el enganche de tres puntos, la inyección del motor, las
funciones básicas (TDM, TDF, blo-queo del diferencial), la transmisión, el sistema hidráulico, el monitor de rendimiento y/o cuentahectáreas
Una de las primeras funciones que adoptaron la gestión electrónica fue-ron el control del enganche de tres puntos y el control de la inyección del
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motor a principios de la década de los `90. Con ello, las varillas y cables me-cánicos fueron cediendo el paso a sen-sores, cables eléctricos y electrovál-vulas.
La electrónica en el control de los tractores y máquinas agrícolas auto-propulsadas es una realidad y hay que conocerla, al menos lo suficiente para comprender su funcionamiento y las posibilidades que ofrece para aprove-charlas en el trabajo.
tecnología
UNIDADE S DE
CONTR L
ELECTR NI CO
Para ello, antes de seguir adelan-te, conviene com-prender la lógica de funcionamien-to de las unidades de control electrónico de forma aisla-da.
Para que una unidad de control electrónico pueda gestionar el engan-che de tres puntos necesita recibir in-formación de los deseos del operador a través de los interruptores y poten-ciómetros en la plataforma del opera-dor. Esta información se compara con la situación actual del enganche de
® Figura 1 ® Figura 2 ® ® 00
tres puntos mediante los sensores de posición y de carga. Tras efectuar los cálculos necesarios, la unidad de con-trol electrónico ordena al actuador su-bir o bajar el enganche de tres puntos según corresponda. Todas estas opera-ciones se realizan hasta un millón de veces porsegundo.
Del mismo modo, para que una unidad de control electrónico gobier-ne el motor gobier-necesita recibir informa-ción de los deseos del operador a tra-vés del acelerador de pie o de mano, la cual compara con sensores de tem-peratura y presión del aire, del com-bustible y del aceite, así como con sensores de posición del cigiieñal y del árbol de levas y efectúa los ajustes necesarios sobre el actuador de la bomba inyectora.
SI STEMAS DE
^ COMUNICAç I ÓN DE
INFORMAC I
N
En algunos casos la información de algún sensor o actuador puede ser necesaria para varios controladores electrónicos. Por ejemplo, la unidad de control electrónico de la transmi-sión puede necesitar información del régimen y carga del motor y de la ve-locidad de avance. Esto implica au-mentar el número de sensores, actua-dores y cables, o si se comparten los primeros, tan solo el número de cables lo cual aumenta la complejidad del sistema eléctrico (Figura 1).
Para evitar esta redundancia de sensores y actuadores y para simplifi-car los sistemas eléctricos se utilizan los sistemas de comunicación de
in-La información
pasa de unos
controladores a otros
a tra vés de una línea
de comunicación
común ;;^
formación. Estos sistemas de comuni-cación de información permiten el tránsito de información de unos con-troladores a otros a través de una línea de comunicación común.
Estos sistemas de comunicación pueden ser lineales y transmiten la in-formación de una unidad de control electrónica a otra de forma secuencial, como en un aviso en cadena o en bus (Figura 2).
Los sistemas lineales tienen el in-conveniente del retraso que sufre el tránsito de la información desde la unidad de control que emite la infor-mación hasta que la última unidad de control lo recibe. Dicho retraso au-menta a medida que lo hace el tránsito de información (Figura 3).
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®Figura 3
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Por otro lado estos sistemas de co-municación de información pueden ser enlazados o tipo bus, término an-glosajón que indica que la informa-ción de cada unidad de control elec-trónico es emitida en la red para todas las unidades, de control receptoras de forma simultánea como en una emi-sión radiofónica o televisiva.
Varios fabricantes han creado dis-tintos sistemas de comunicación de información bus; por ejemplo, en Es-tados Unidos se creó el CCD
(Chrys-[er Collision Detection), en Francia se
creó el VAN (Uehicle Aren Network).
^ SISTEMA CAN-Bus
En el congreso de la SAE (Socie-dad de Ingenieros de Automoción) de 1986, Robert Bosch GmbH presentó el sistema de comunicación de infor-mación CAN (Red de Área de Contro-ladores).
El sistema queda definido en 1993 en las normas ISO 11898 (ISO 11898-1 especifica el nivel de datos del CAN, ISO 11898-2 marca el nivel físico del CAN no tolerante de fallos y la norma ISO 11898-3 indica el nivel físico del CAN tolerante de fallos). Posterior-mente, en 1995, se realiza una modifi-cación en la ISO 11898 que incluye el sistema extendido de 29 bits.
Para evitar posibles implementa-ciones de CAN incompatibles, Bosch se asegura que todos los controladores CAN cumplen el modelo de
referen-^
trenzados. La informacicín sc transmi-te a través de dos cables, CAN lri,t,^h (alto) y CAN lox^ (bajo), mcdiantc os-cilaciones de corriente entorno a los 2.5 voltios, que es el valor de ambas líneas en reposo. Los otros dos rables proporcionan un efecto pantalla para evitar interferencias electromagnéti-cas.
Para eliminar 'ruidos' electrcínicos en la línea de comunicación se inh•o-ducen resistencias terminales en los extremos de la línea de comunicación
CAN. Estas resistencias terminales eliminan además rebotes o eros que pueden generar mensajes erróncos en el sistema (Figura 4).
Una de las resistencias termin^tlcs suministra corriente y masa en la línca de comunicación por lo que se deno-mina terdeno-minal activo para distinguirlo del terminal pasivo situado en el ex-tremo opuesto de la línea de comuni-cación.
cia mediante el procedimiento de en-sayo normalizado ISO 16845.
Posteriormente surge la ISO 11992 que define el inferfaz cabeza tractora -remolque/semiremolque y la ISO 11783 para máquinas agrícolas y forestales. Ambas definen los perfiles
^ Reg ulador VOltaje Regulador Voltale Figura 4 Corriente Pantalla CAN HiQh Ma:a Pantalla UCE 1 Alimentacián UCE
de aplicación basados en el CAN utilizando como referencia del pro-tocolo estadounidense SAE J 1939. Dichos sistemas son los emple-ados en la actualidad por la mayo-ría de los fabricantes de maquina-ría agrícola, forestal y de construc-ción.
COMPONENTES DEL CAN-BUS El sistema de comunicación de
información CAN-Bus está forma-do por un grupo de cuatro cables
UCE 2 Alimentación UCE Cornente
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Masa^
!Z Heq^i6r.l..,. . VoIW^,^ Heqohid.,^ voltale ^tecnología
PRINCIPIOS DE COMUNICACIÓN Las unidades de control
electróni-co pueden enviar, recibir o solicitar información a otra unidad de control. De este modo las unidades de control están enviando información constan-temente al resto para que conozcan el estado y funcionamiento. Cada unidad de control toma la información proce-dente de otras unidades de control electrónico que es necesaria para su propio funcionamiento.
La unidad de control electrónico emisora inicia la comunicación de da-tos enviando un conjunto de informa-ción. En cualquier caso, la unidad de control electrónico receptora puede pedir información a la emisora. Para hacer esto, el receptor hace una solici-tud. Las preguntas (peticiones) y res-puestas tienen la misma identifica-ción. La única diferencia estriba en el bit de control.
La unidad de control electrónico genera una señal de aceptación. Esto significa solamente que la informa-ción con el identificador almacenado en una lista es aceptado por la unidad
de control electrónico. El identifica-dor determina la prioridad con la cual la información es transmitida. Cada unidad de control electrónico puede transmitir su información mediante la línea de comunicación CAN.
Si varias unidades de control elec-trónico quieren transmitir al mismo tiempo, la información enviada pri-mero es la de mayor prioridad. Las unidades de control electrónico entran en modo automático de recepción y no envían su información hasta que las líneas de comunicación CAN estén libres.
Si se detecta una anomalía, la uni-dad de control electrónico interrumpe la transmisión actual. Las unidades de control electrónico son capaces de distinguir entre anomalías que se pro-ducen de forma ocasional y anomalías que persisten. Esto se consigue me-diante análisis estadístico de
situacio-nes de error. CAN están transmitiendo información Todas las unidades de control continuamente. Algunas informacio-electrónico envían y reciben informa- nes son más frecuentes, otras no tanto, ción mientras tengan alimentación, es y todo ello se realiza según el esque-decir, las líneas de comunicación ma adjunto.
ELEMENTOS DEL CONJUNTO DE INFORMACIÓN
P
ara transmitir la información en el sistema CAN BUS esnecesario un conjunto de información (1). EI conjunto de
información consiste en siete campos consecutivos. EI principio del conjunto (2) indica el comienzo del
conjunto de información y sincroniza todas las unidades de control electrónico.
EI campo de arbitración (3) consiste en un identificador y un bit de control. EI identificador indica la prioridad de acuerdo con la información. Durante la transmisión de este
campo, el emisor comprueba que tiene el derecho a transmitir o si se le debe dar prioridad a otra unidad de control electrónico. EI bit de control indica si la información es una pregunta o una respuesta.
EI campo de control (4) contiene información del tamaño de la
información en el campo de información. EI campo de información (5) contiene la verdadera información.
EI campo de comprobación de
redundancia cíclica (CRC) (6) se emplea
para reconocer cualquier error que se pueda producir en la transmisión, este campo contiene el código de nombre
CRC; este código de nombre debe ser conocido por cada
unidad de control electrónico.
EI campo de aceptación (7) contiene las señales de aceptación de la recepción sin error de la información por varias unidad de control electrónico.
EI final del conjunto (8) indica el final del conjunto de información.
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TTCAN ( Time-Tr^ggered Controler
Area Network) Y^L FUTURO DEL
^ CAM-Bus
El sistema CAN-Bus es un sistema de comunica-ción activado por sucesos, es decir, se informa cuando se produce un acontecimiento. Es por ello que se pue-den dar situaciones en las que se acumulen informa-ciones y que el CAN-Bus ordena por orden de priori-dad.
Como opción para el futuro surge el TTCAN (Tirrie
Triggered CAN) que es un sistema activado por tiempo,
es decir, las unidades de control electrónico informan a intervalos de tiempo definidos dejando lugar a posibles mensajes basados en acontecimientos. Este sistema está definido en la ISO 11898-4.
Con el TTCAN se asignan ventanas de tiempo a mensajes específicos que son transmitidos periódica-mente sin competencia para el acceso al CAN.
El CAN-Bus es un sistema que ha ido creciendo y adaptándose a las nuevas demandas de los fabricantes de componentes originales (OEM) y que continúa ha-ciéndolo, como lo atestigua el desarrollo del TTCAN.
Es esta capacidad de adaptación a múltiples y va-riopintas aplicaciones, tanto en vehículos como en sis-temas estacionarios (líneas de montaje, sissis-temas médi-cos de rayos X, etc.), lo que le hacen único.
Tanto es así que sólo en 1999 más de 60 millones de controladores CAN fueron adoptados en distintas aplicaciones, ascendiendo esta cifra hasta los ]00 mi-llones en 2000. Todo esto augura un gran futuro al sis-tema CAN-Bus y las máquinas agrícolas complejas no se quedarán fuera. ■ ABRi^ 2003 . .^ :^: : ,: is ^: ^: ^ ; ^. ^. . . ^. ^ . . ^^ .^^ ^^ : ^. . ^ ^.i^ , e ^: ^. .^ i^ ^c - i: ^ ^ . ^ ^- ^. .^ ^ ^ ^ ^^^: ^ . ^^ .^^ . ^: ^ ^^ ^
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