Простая электрическая схема для начинающих: как сделать электросхему своими руками — Производство и поставка электростанций, Бензиновые и дизельные генераторы от 1 до 100 кВт. Мини ТЭЦ на базе двигателя Стирлинга.

Как нарисовать простую электрическую схему. Какие основные элементы должны быть на электросхеме. Как правильно соединить компоненты на схеме. Какие условные обозначения используются в электрических схемах. На что обратить внимание при создании схемы своими руками.

Содержание

Основные элементы простой электрической схемы

Любая электрическая схема, даже самая простая, состоит из нескольких ключевых элементов:

Источник питания (батарейка, аккумулятор или электрическая сеть)
Проводники (провода, соединяющие компоненты)
Потребители электроэнергии (лампочка, двигатель, нагревательный элемент и т.д.)
Коммутационные устройства (выключатели, переключатели)
Элементы защиты (предохранители, автоматические выключатели)

Для начинающих рекомендуется начать с самых простых схем, содержащих минимум компонентов. Например, схема с батарейкой, проводами, выключателем и лампочкой.

Условные обозначения элементов на электрических схемах

Чтобы правильно нарисовать схему, необходимо знать основные условные графические обозначения электротехнических элементов:

Источник постоянного тока (батарейка) — две параллельные линии разной длины
Провода — сплошные линии
Лампочка — круг с крестиком внутри
Выключатель — разрыв линии с двумя контактами
Резистор — зигзагообразная линия
Конденсатор — две параллельные короткие линии

Эти базовые обозначения позволят нарисовать простейшие схемы. По мере усложнения схем потребуется изучить обозначения и других элементов.

Пошаговая инструкция по созданию простой электросхемы

Чтобы нарисовать простую электрическую схему своими руками, выполните следующие шаги:

Определите, какие элементы будут входить в вашу схему
Нарисуйте условные обозначения этих элементов на бумаге
Соедините элементы линиями, обозначающими провода
Проверьте правильность всех соединений

Добавьте поясняющие надписи при необходимости

Начните с самых простых схем, например, батарейка-выключатель-лампочка. Постепенно усложняйте схемы, добавляя новые элементы.

Типичные ошибки начинающих при создании электросхем

При рисовании первых электрических схем новички часто допускают следующие ошибки:

Неправильное изображение условных обозначений элементов
Отсутствие или неверное обозначение полярности источника питания
Неверное подключение выключателей (размыкание нейтрального провода вместо фазного)
Отсутствие защитных элементов в схеме (предохранителей)
Слишком сложные схемы для начального уровня

Внимательно проверяйте свои схемы на наличие этих типичных ошибок. При возникновении сомнений обращайтесь к справочной литературе или консультируйтесь со специалистами.

Инструменты и программы для создания электрических схем

Хотя простые схемы можно нарисовать от руки на бумаге, для более сложных проектов удобнее использовать специальные инструменты:

Графические редакторы общего назначения (Paint, Photoshop)
Специализированные программы для черчения схем (AutoCAD Electrical, КОМПАС-Электрик)
Онлайн-сервисы для создания схем (draw.io, circuit-diagram.org)
Программы для моделирования электрических цепей (LTspice, Multisim)

Выбор инструмента зависит от сложности ваших схем и имеющихся навыков. Для начинающих оптимальны простые онлайн-сервисы с готовыми элементами.

Правила техники безопасности при работе с электросхемами

Даже при работе с простыми схемами необходимо соблюдать базовые правила электробезопасности:

Не превышайте допустимое напряжение и ток для компонентов схемы
Используйте качественные изолированные провода подходящего сечения

Не работайте с открытыми токоведущими частями под напряжением
Применяйте средства защиты (диэлектрические перчатки, инструменты с изолированными ручками)
При любых сомнениях консультируйтесь с профессиональными электриками

Помните, что даже низковольтные схемы могут быть опасны при неправильном обращении. Всегда ставьте безопасность на первое место.

Практические советы по сборке электрических схем

При сборке спроектированной электрической схемы придерживайтесь следующих рекомендаций:

Тщательно изучите схему перед началом сборки
Подготовьте все необходимые компоненты и инструменты
Начинайте сборку с самых крупных элементов схемы
Соблюдайте полярность при подключении элементов
Используйте качественные соединения проводов (пайка, клеммники)
Проверяйте правильность соединений на каждом этапе
Перед подачей питания еще раз проверьте всю схему

Не торопитесь и будьте внимательны на каждом этапе сборки. Это поможет избежать ошибок и обеспечит правильную работу схемы.

Примеры простых электрических схем для начинающих

Для тренировки навыков создания электросхем рекомендуется начать с самых простых вариантов:

Схема с батарейкой, выключателем и лампочкой
Параллельное и последовательное соединение нескольких лампочек
Управление лампочкой с двух мест (проходной выключатель)
Подключение электродвигателя через кнопку пуска
Мигающая светодиодная схема на транзисторе

Начните с самых простых схем и постепенно усложняйте их, добавляя новые элементы. Это поможет лучше понять принципы построения электрических цепей.

Наиболее частые ошибки новичков при работе в редакторе схем

Главная Вебинары Наиболее частые ошибки новичков при работе в редакторе схем

Создано: 22 Июня, 2021

Обновлено: 26 Марта, 2023

Принципиальная электрическая схема — неотъемлемая часть любого проекта электронного устройства. Altium Designer предоставляет простой, наглядный, но в тоже время мощный редактор схем. Для начинающего разработчика бывает сложно осознать весь функционал программы, что может привести к ошибкам в работе с ней.

Участники вебинара могут увидеть, какие ошибки пользователи допускают наиболее часто в работе со схемным редактором и как таких ошибок избежать.

План вебинара:

Схема — основа проекта
Элементы и взаимосвязи
Настройки проекта важны!
Параметризация упрощает жизнь

Altium Russia в социальных сетях:

VK: https://vk.com/altium.russia
Facebook: https://www.facebook.com/altium.russia
Instagram: https://www.instagram.com/altium.russia

23:28 Современный подход в подборе компонентов для вашего проекта В рамках вебинара разработчик сможет познакомиться с основными приемами поиска компонентов в Altium Designer с использованием панели “Manufacturer Part Search” Смотреть видео

42:11 Имитатор электрических цепей Altium Designer 21 В рамках вебинара рассказано о нововведениях в области моделирования электрических цепей в Altium Designer 21.

В практической части вебинара будет Смотреть видео

28:16 Новые возможности создания и редактирования правил проектирования в Altium Designer 21 Проектирование печатных плат всегда осуществляется с соблюдением определенных правил и ограничений. Это и ширина проводников, и зазор между ними, и Смотреть видео

48:57 Новые возможности Rigid Flex в Altium Designer 21 Гибко-жесткие печатные платы позволяют создавать уникальные конструкции приборов, которые выигрывают по плотности компоновки, весу и надежности по сравнению с традиционными Смотреть видео

46:42 Особенности проектирования высокоскоростных печатных плат в Altium Designer Проектирование высокоскоростных печатных плат — довольно трудоемкий процесс, требующий определенных знаний и подходов к работе.

В рамках вебинара будут рассмотрены Смотреть видео

59:05 Решение проблем технологичности средствами Altium Designer DFM / DFA (Design for manufacturability / Design for Assembly), или технологичность печатных плат — важный фактор, влияющий на качество Смотреть видео

30:51 Способы поиска отличий между различными версиями проектных документов В рамках вебинара продемонстрированы подходы к сравнению нескольких версий проектных документов и представлены различные способы поиска логических и физических различий Смотреть видео

41:38 Особенности проектирования высокочастотных аналоговых печатных плат в Altium Designer Современная электронная аппаратура, несмотря на цифровизацию, обязательно содержит в себе аналоговую часть, в том числе и высокочастотную. Это могут быть Смотреть видео

17:13 Лучший способ взаимодействия с коллегами и заказчиком В настоящее время редкое устройство разрабатывается одним специалистом, как правило, проектная деятельность осуществляется целой командой. Естественно, разработчики должны общаться между Смотреть видео

29:04 Длина или задержка? Как правильно выравнивать проводники? В большинстве высокоскоростных проектов необходимо обеспечивать одновременный приход конкретной группы сигналов к определенному элементу схемы. Выполнить такую задачу возможно через Смотреть видео

Вернуться на главную

Электрический ток для новичков — краткое руководство

Эта статья предназначена для школьников, студентов, а так же иных лиц которые хотят изучить основы электрики с нуля. Из этой статьи вы узнаете о том, что такое электрический ток, какие бывают источники тока, в каких единицах он измеряется и что такое электрическая цепь.

Начнем с определения.

Определение

Ток – это течение или движение чего-либо. Отсюда можно сделать следующее определение.

Электрический ток – это направленное движение заряженных частиц (носителей электрического заряда) в веществе или вакууме.

В преимущественном большинстве носителями электрического заряда служат электроны, например в металлах. Гораздо реже – ионы, например в газах.

Обычно электрический ток происходит в металлах – проводах. Провода изготавливаются из алюминия, меди, серебра, золота и сплавов этих металлов в различных вариациях.

При этом скорость движения свободных электронов очень маленькая, не более 1 миллиметра в секунду. При этом скорость распространения электрического тока довольно велика – она почти равна скорости света. Поэтому когда мы щелкаем выключателем, свет зажигается мгновенно.

Эту скорость электронам придает источник электрической энергии. Благодаря источнику в проводнике (пусть это будет провод) создается электрическое поля, благодаря которому скорость электронов сильно увеличивается.

При этом должна быть создана электрическая цепь. Например, простая электрическая цепь состоит из:

источника — например батарейки;
проводника — например провода;
потребителя — например лампочки;
замыкателя — например выключателя.

Но это я забегаю веред, давайте обо всем по порядку. Начнем с источника.

Источник электрического тока

Самым простым и общеизвестным источником электрического тока является аккумулятор, в уменьшенном виде аккумуляторная или простая батарейка. Это источники постоянного тока. У этих источников есть плюса.

Есть положительный полюс, который обозначается знаком плюс (+). И отрицательный полюс который обозначается знаком минус (-).

Если полюса соединить с потребителем электрического тока, например лампочкой с помощью проводника (проводов), то электрический ток начнет движение в определенном направлении (под действием электрического поля) и лампочка загорится.

Ток течет от плюса к минусу, хотя обычно принято говорить что наоборот. Но, на начальном этапе это не столь важно.

Какие бывают источники электрического тока, выделим три основных:

Гальванический источник – батарейка или аккумулятор.
Термический источник или термоэлемент, в таком элементе электрический ток появляется при повышении температуры.
Фотоэлемент – электричество появляется при воздействии излучения.

Гальванический элемент

Выше я привел обозначение гальванического элемента на схеме. Гальванический элемент это такое устройство, в котором происходят химические реакции. При этих реакциях выделяется энергия, которая превращается в электрическую энергию.

Гальваническими элементами можно считать батарейку и аккумулятор. Суть этих элементов такова.

Есть два металлических элемента, один из них анод (например, цинк) и катод (например, медь). Эти элементы помещены в определенную среду (электролит). Причем не важен форм-фактор этих элементов. Это может быть цинковая пластина и угольный стрежень, или две пластины, не суть.

Изображение из Википедии https://ru.wikipedia.org/

Катод и анод имеют разные заряды, положительный и отрицательный. В результате разных зарядов в электролите начинается движение электронов, то есть появляется электрическое поле, благодаря которому образуется электрический ток.

Со временем происходящие в гальваническом элементе реакции ослабевают, и поэтому приходится покупать новую батарейку или заряжать автомобильный (например) аккумулятор.

Остальные элементы (источники) в данной статье я не рассматриваю. Надеюсь что в целом все понятно. Перейдем к проводнику.

Проводник электрического тока

Проводник это неотъемлемая часть электрической цепи. Он служит для передачи электрического тока от источника к потребителю (приемнику).

Как вы уже знаете проводник обычно это металл. Провода электрического тока в наших квартирах это, обычно, медные или алюминиевые проводники. Как же происходит движение электричества в металле?

Металлы в твердом состоянии имеют кристаллическую решетку. В этой решетке расположены положительно заряженные ионы, а между ними движутся отрицательно заряженные электроны. Отрицательный заряд электронов (всех) равен положительному заряду электронов (всех). Поэтому в своем обычном состоянии провода не баются током.

Кристаллическая решетка металла

Электроны в металле, как и во многих других средах, движутся беспорядочно. Но если мы соединяем источник и потребитель с помощью провода, то от источника на металл начинает действовать электрическое поле и электроны начинают двигаться быстрее и в определенном направлении.

Некоторое беспорядочное движение электронов присутствует, но это движение можно сравнить с перемещением частиц воздуха в автомобиле, который едет с большой скоростью.

При этом электрический ток происходит по всему проводу (проводнику) который подключен к источнику электрического тока.

Потребитель электрического тока

Приемник или потребитель электрического тока это то, что потребляет ток для какой-либо работы.

Например, лампочка потребляет электрический ток для освещения, обогреватель для повышения окружающей температуры, электрооборудование для выполнения различной работы.

Без потребителя в цепи произойдет замыкание, о нем я расскажу в следующих материалах настоящего самоучителя электрика.

На потребителях не будем останавливаться подробно, тут все в целом должно быть понятно – все то, что для выполнения своей работы нуждается в электрическом токе, можно называть потребителем.

Современный чайник является хорошим примером потребителя электрического тока.

Замыкатель электрической цепи

Замыкателем электрического тока выступает любое устройство, которое замыкает и размыкает электрическую цепь.

Что бы загорелась лампочка нужно щелкнуть выключателем. Что бы чайник начал нагревать воду воду нужно щелкнуть выключателем. Все это замыкатели электрической цепи.

Эффекты (действия) электрического тока

У электрического тока есть определенные действия или эффекты, давайте коротко рассмотрим их.

Тепловой эффект. Этот эффект выражает себя в том случае когда электрический ток проходит через участок цепи с большим сопротивлением. В этом случае электричество преобразуется в тепло. Благодаря этому эффекту работают некоторые обогреватели. Тот же бытовой чайник работает благодаря этому эффекту – нагревательный элемент имеет большое сопротивление и он передает свое тепло воде, которая со временем начинает кипеть.
Химический эффект. Я уже писал выше, что при прохождении тока через электролит, происходит обмен электронами между электродами. Такой эффект называют электролизом. Этот эффект используют в промышленности, например для получения некоторых металлов.
Магнитный эффект. При прохождении электрического тока через некоторые перемычки и обмотки возникает магнитное поле. Этот эффект позволяет создавать электродвигатели, трансформаторы и другие электротехнические устройства.

Сила тока и электрический заряд

В системе СИ основной единицей тока является ампер (A — в честь французского физика и математика Ампер Андре Мари). В формулах и расчетах сила тока обозначается буквой ( I ).

Силой тока принято считать отношение электрического заряда (q), прошедшего через поперечное сечение проводника, ко времени его прохождения (t).

То есть I = q/t

Поперечное сечение проводника это площадь среза металлической части провода, по которому передается электрический ток (проводника). Измеряется в миллиметрах.

Например, кабель ВВГ (винил-винил-голый) — первый кабель имеет две жилы сечением по 1,5 миллиметра.

Кабель ВВГ с различным количеством жил и сечениями

Так же существует единица электрического заряда – Кулон (Кл). По сути это единица, которая определяет электрический ток, проходящий через поперечное сечение проводника при силе тока 1А за 1 секунду.

1Кл = 1А * 1с

Амперметр

Амперметр это прибор, который предназначен для измерения силы тока в цепи. У большинства людей, чья работа не связана с электричеством, есть такой прибор как мультиметр. Именно он играет роль амперметра. Обычно он позволяет проводить измерения постоянного тока до 10 ампер.

На этом все основы электрического тока подходят к концу. Читайте другие материалы и задавайте вопросы в комментариях.

Как преобразовать базовую схему соединений в программу ПЛК

Сегодня вы узнаете, как преобразовать базовую схему соединений в программу ПЛК с релейной логикой. Это может быть очень полезным навыком, особенно если вы переводите машину на управление ПЛК.

Модернизация машины для управления ПЛК может показаться сложной задачей. Однако, если вы не торопитесь и изучаете основы, это может быть легко достижимой задачей.

Сегодня я покажу вам программирование очень простой схемы «старт-стоп» для электродвигателя. Это должно помочь вам освоить некоторые основы.

Во-первых, давайте посмотрим на нашу базовую диаграмму запуска и остановки.

Отслеживание электрической схемы

Мне нравится начинать с левой стороны электрической схемы «старт-стоп» электродвигателя и следовать линии. Каждая линия представляет собой подключенный провод. Я пройдусь по каждому разделу, основываясь на цифрах, которые вы видите на схеме выше. Поэтому для каждого раздела, описанного ниже, просто взгляните на цифры и стрелки на электрической схеме выше. Хорошо?

1. L1 — это наш провод на 120 вольт. Он будет идти прямо к нормально закрытой кнопке «Стоп», обозначенной PB1. Это «кнопка остановки».

2. От другого терминала на PB1 он идет к нормально открытому PB2, который является нашей «кнопкой запуска».

3. От другой клеммы на PB2 провод соединяется с клеммой A1 на «катушке пускателя двигателя».

4. Клемма A2 катушки пускателя двигателя подключается к нормально замкнутому «вспомогательному контакту перегрузки».

5. Следующий провод идет от другой клеммы перегрузки к нейтрали.

6. В следующей строке показано, как стартер двигателя остается под напряжением. Один провод должен быть подключен к входной клемме кнопки пуска. Он будет подключаться к одной клемме вспомогательного контакта, установленного на пускателе двигателя. Это обеспечивает подачу питания на вспомогательный контакт.

7. Вторая клемма вспомогательного контакта подключается к выходной стороне кнопки пуска.

При нажатии кнопки пуска цепь замыкается и включается пускатель двигателя.

Замыкает вспомогательный контакт и позволяет оператору отпустить кнопку пуска. Стартер двигателя теперь будет оставаться под напряжением до тех пор, пока не будет нажата кнопка остановки и цепь не разомкнется.

Теперь, когда вы знакомы со схемой подключения, давайте запрограммируем ее в релейной логике. Когда вы закончите, ваша программа будет очень похожа на схему соединений нашего ПЛК.

Преобразование электрической схемы в программу ПЛК

Все программы для программирования разные, но похожие. У большинства есть ящик с инструментами, откуда вы будете перетаскивать контакты и катушки.

Давайте начнем преобразовывать нашу простую схему соединений в программу ПЛК в пошаговом формате. Я использую Siemens TIA Portal в качестве программного обеспечения для программирования ПЛК.

1. Как и на схеме, начинаем с кнопки стоп. Он будет представлен битом проверки OFF. Они выглядят как нормально закрытый (НЗ) контакт.

Перетащите его на первую ступеньку лестницы, и программа поместит его в крайнее левое положение. Это будет кнопка «Стоп».

2. Затем перетащите бит проверки ВКЛ и поместите его справа от первого бита. Это выглядит как нормально разомкнутый контакт (НО) и будет «кнопкой пуска».

3. Оттуда вам нужно перетащить выходную катушку вправо от других битов. Это похоже на набор скобок. Это «катушка стартера двигателя».

4. Большинство программ ПЛК не допускают ввода справа от выходного бита. Таким образом, мы добавим нормально замкнутый контакт перегрузки с печати на левую сторону катушки.

5. Последнее, что нужно добавить, это дополнительный удерживающий контакт. Для этого нам нужно добавить ветвь вокруг бита включения проверки кнопки запуска. Затем перетащите еще один контрольный бит ON в эту ветвь. Это будет «Вспомогательный удерживающий контакт».

Теперь ваша программа должна выглядеть как электрическая схема.

Давайте помнить, что нам все еще нужно будет адресовать каждый бит, который мы добавили в программу, чтобы программа работала физически.

Это просто означает, что мы должны сопоставить программу с физическим расположением входов и выходов ПЛК, где были подключены кнопки и пускатель двигателя. Об этом очень скоро будет рассказано в другой статье.

Подведение итогов

Давайте вспомним, что мы узнали.

Чтобы запрограммировать простую схему пуска-останова двигателя, нам нужно прочитать электрическую схему слева направо и использовать наш набор инструментов в программном обеспечении для программирования.

Вы будете использовать наиболее распространенные биты для проверки ВКЛ, которая будет представлять нормально разомкнутый контакт, проверки ВЫКЛ, которая будет представлять собой нормально замкнутый контакт, а также для выходной катушки или выхода.

Опять же, язык у разных производителей иногда отличается, но символы выглядят одинаково. Вам также нужно будет использовать ветку вокруг одного бита. Это в основном параллельная схема, называемая логикой ИЛИ.

Кнопка пуска активирует цепь, а вспомогательный контакт будет держать ее под напряжением.

Я надеюсь, что эта статья помогла вам перейти от электрических схем к программированию ПЛК. Это была очень простая программа, которая может запускать двигатель.

Еще раз спасибо за чтение. Заходите в ближайшее время, чтобы увидеть больше статей RealPars, оставляйте свои вопросы и комментарии, и мы скоро свяжемся с вами!

Команда RealPars

Поиск:

Инструментальный механик

Опубликовано 18 марта 2019 г.

Кевин Коуп

Механик по приборам

Опубликовано 18 марта 2019 г.

Схема подключения шины CAN, учебник по основам

Шина CAN представляет собой общую цифровую сеть передачи данных, используемую в автомобильных, промышленных, медицинских и научных системах. Шина CAN используется для маршрутизации данных датчиков между частями оборудования. Основными преимуществами являются высокая помехоустойчивость, надежность, дешевизна, простота подключения и простота использования. Недостатки заключаются в том, что длина пакета данных мала, скорость передачи низкая, а время цикла передачи сообщения может варьироваться.

В этой статье рассматриваются основы подключения шины CAN, показана простая схема подключения шины CAN и показано, как подключить кабель шины CAN. Он охватывает проводку для обычной вилки и розетки DB9, часто используемых с оборудованием для тестирования шины CAN. DB9 также известен как 9-контактный D-sub, DE-9 (его правильное название), DB-9, последовательный разъем, разъем RS232 или нуль-модемный разъем. Шина CAN используется почти во всех видах моторизованного дорожного транспорта (даже в некоторых мотоциклах и скутерах). В автомобиле шина CAN обычно доступна через порт бортовой диагностики (OBD). Поэтому проводка шины OBD CAN закрыта. Чтобы перейти прямо к разделу проводки, прокрутите вниз. В противном случае прочтите следующую справочную информацию о шине CAN.

Что такое CAN-шина?

Что такое CAN? CAN означает сеть контроллеров. CAN был разработан в 1980-х годах из-за ограничений существующих шин последовательной передачи данных для использования в автомобилях. Вот краткое изложение истории CAN, взятое из статьи История технологии CAN:

В 1983 году компания Robert Bosch GmbH начинает разработку нового серийного автобуса для транспортных средств, так как им не удалось найти подходящий серийный автобус для использования в транспортных средствах. Последовательная шина требовалась для поддержки новых электронных функций.
Сеть автомобильных последовательных контроллеров (CAN) была анонсирована в 1986 году.
Intel поставляет первые интегральные схемы CAN в 1987 году.
Популярность CAN привела к тому, что исходный 11-битный идентификатор сообщения был расширен до 29 бит в 1991 году. Этот новый расширенный CAN работает в той же сети, что и стандартный CAN. Спецификация Bosch CAN 1991 года 2.0 имеет часть A для стандартных сообщений и часть B для расширенных сообщений. Вот почему некоторые публикации ссылаются на CAN 2.0B спецификация.
Увеличение объема данных, передаваемых в транспортных средствах (включая время, затрачиваемое на прошивку новой микропрограммы в транспортных средствах), привело к проблемам при проектировании использования шины CAN. Внедрение CAN с гибкой скоростью передачи данных или просто CAN FD.

CAN FD был представлен в 2012 году для увеличения пропускной способности объема данных. Для этого размер сегмента данных пакета CAN был увеличен с максимальных восьми байтов до максимальных 64 байтов. Кроме того, в CAN FD скорость передачи битов может быть увеличена во время части передачи байтов данных в пакете до 4 раз, отсюда и название «гибкая скорость передачи данных». Это увеличивает максимально возможную скорость передачи данных для CAN с 1 мегабита в секунду (1 Мбит/с) до 4 Мбит/с. Скорость передачи данных по шине CAN может быть очень низкой, например, 5 килобит в секунду (Кбит/с).

Технические характеристики шины CAN

На шине CAN доступно много информации, поскольку она существует уже некоторое время. Международная организация по стандартизации (ISO) поддерживает спецификации для CAN в дорожных транспортных средствах в серии публикаций ISO 11898. Однако, поскольку для доступа к стандартам ISO 11898 требуется плата, на исходные спецификации Bosch широко ссылались.

Спецификация Bosch CAN раньше была указана на веб-странице с литературой по Bosch CAN, но эта страница исчезла. Кроме того, Bosch предоставил ссылку на свою оригинальную спецификацию CAN FD, однако эта ссылка также исчезла. Пока Bosch снова не сделает эти спецификации доступными, используйте ISO 1189.8 документов, если возможно, в качестве альтернативы оригинальные спецификации Bosch CAN временно доступны здесь для исторических целей:

Спецификация Bosch CAN — спецификация CAN, версия 2.0, сентябрь 1991 г.
Спецификация Bosch CAN FD — CAN с гибкой скоростью передачи данных, версия 1.0, апрель 2012 г.

У Texas Instruments есть хорошее введение в сеть контроллеров. В Википедии есть статья о шине CAN. У Microchip есть примечания по применению AN228, A CAN Physical Discussion, содержащие полезную информацию о сигналах CAN. Наконец, CAN in Automation (CiA) выпускает спецификацию CiA 303-1 для соединительных кабелей, которая определяет широко используемый стандарт DB9. (9-контактный D-Sub) разъем кабеля шины CAN и необходимые выводы. Спецификации CiA также называются CANopen.

Спецификация CiA также предоставляет некоторую информацию о подходящих кабелях, которая не рассматривается в большинстве документов CAN. Поэтому в нем содержатся общие рекомендации по спецификациям кабеля шины CAN, включая информацию о длине кабеля шины CAN. Для основных стендовых испытаний подходит одна витая пара 22 AWG (часто используется для датчиков, сигналов, данных или компьютерных сигналов). Эти кабели широко доступны у поставщиков электроники, электротехники и кабелей. Прокладка кабелей для производственных систем потребует проектирования инженером с соответствующим опытом и знаниями.

Те, кто хочет получить менее технические сведения о CAN, могут ознакомиться со статьей CSS Electronics и видео Объяснение шины CAN — простое введение. У них также есть хорошая статья о CAN с гибкой скоростью передачи данных, см. Объяснение CAN FD — простое введение.

Протокол шины CAN

С точки зрения программного обеспечения данные CAN не вызывают затруднений. Физические интерфейсы CAN и оборудование приемопередатчика автоматически обрабатывают протоколы передачи и приема CAN на битовом уровне. Это оставляет программное обеспечение более высокого уровня только для обработки идентификатора сообщения, длины данных и байтов данных, а также любых ошибок состояния шины CAN.

Пакеты данных CAN, передаваемые по шине CAN, считываются приложением, которое поставляется с определенным устройством интерфейса CAN. Устройства подключаются к USB-порту компьютера или через WiFi или Bluetooth. Иногда устройства могут предоставлять данные CAN через интерфейс прикладного программирования (API), что позволяет разрабатывать пользовательские приложения. В качестве альтернативы устройство может просто предоставить последовательный интерфейс к CAN, например, общедоступные устройства на базе ELM327. Затем терминальная программа или пользовательское приложение, такое как Torque, считывает данные CAN с последовательного порта USB или Bluetooth, используя устройство интерфейса CAN. Каждый пакет сообщения CAN состоит из:

Идентификатор 0-2047 (11 бит) стандартный или 0-2 ²⁹ -1 (29 бит) расширенный
Код длины данных (DLC) от 0 до 8 для количества имеющихся байтов данных, для CAN FD значение 8=8 байт, 9=12 байт, 10=16 байт, 11=20, 12=24, 13=32, 14=48 и 15=64 байта
Байты данных от 0 до 8 или для CAN FD от 0 до 64 (с использованием длины, определенной DLC)

Кроме того, программное обеспечение устройства CAN обычно предоставляет некоторые средства для определения любых состояний ошибки шины CAN.

Пример данных CAN от шины Ford CAN

В следующей таблице примеры пакетов CAN взяты из зарегистрированных данных шины CAN Ford. Значения Id и Data отображаются в шестнадцатеричном формате. Время определяется приложением, читающим пакеты данных CAN (протокол CAN не предоставляет отметок времени).

Время (мс)	Идентификатор	Длина	Данные
5328. 009	043А	8	1С 21 17 71 17 71 ФФ ФФ
5329.008	0296	8	00 00 00 00 00 00 00 60
5331.029	04F2	8	00 53 6С 00 00 00 00 00
5338.165	0215	7	00 1С 01 00 00 01 40

Для автомобиля байты данных содержат значения, обрабатываемые ЭБУ автомобиля. Значения данных будут означать разные вещи в зависимости от производителя автомобиля, идентификатора пакета CAN и положения значений в пакете. Однако существуют некоторые общие значения пакетов для данных о выбросах, известные как идентификаторы параметров или просто PID. Система PID была расширена производителями для включения собственных пользовательских значений. Пользовательские значения используются автотехниками при поиске неисправностей с использованием инструменты сканирования .

Схема подключения шины CAN

Большинство оборудования для подключения к CAN поставляется с 9-контактным штекером D-sub (вилка 9-контактного разъема D-sub с контактами). Наличие вилки на устройстве CAN отличается от последовательных интерфейсов RS232, которые часто поставляются с розеткой на оборудовании. Вот крупный план некоторого оборудования с интерфейсами CAN, оснащенными 9-контактными разъемами D-sub:

Вот еще одно устройство интерфейса CAN под названием PCAN-USB FD. Это устройство CAN to USB предоставлено PEAK-System Technik GmbH и поддерживает стандартный CAN, расширенный CAN и CAN FD и использует DB9.вилка:

Распиновка 9-контактного кабеля шины CAN D-sub определяется CANopn в спецификации CiA 303-1, показанной в этой таблице.

Шина CAN 9-контактный разъем D-Sub (DB9) Таблица выводов

Штифт	Описание
1	Зарезервировано
2	Линия шины CAN_L, доминирующий низкий уровень (также известный как CAN low или CAN-)
3	Дополнительное заземление шины CAN
4	Зарезервировано
5	Дополнительный экран CAN
6	Дополнительное заземление
7	Доминирующий высокий уровень линии шины CAN_H (он же CAN высокий или CAN+)
8	Зарезервировано
9	CAN_V+, дополнительный внешний положительный источник питания CAN

Для базовой сети CAN это упрощается до:

Штифт	Описание
2	Линия шины CAN_L, доминирующий низкий уровень (также известный как CAN low или CAN-)
7	Доминирующий высокий уровень линии шины CAN_H (он же CAN высокий или CAN+)

Таким образом, для устройств, соответствующих спецификации CANopen, базовый кабель шины CAN представляет собой отрезок одиночной витой пары с разъемами DB9 (гнездовые 9-контактные разъемы D-sub с отверстиями):

Простейшая проводка для контактов 2 и 7 на разъемах DB9 для прямого подключения. Помните, что нумерация выводов меняется, если смотреть на разъем спереди или сзади. Вид сзади будет использоваться при прокладке кабелей, а вид спереди при поиске сигналов:

Для более отказоустойчивой сети можно подключить сигналы заземления CAN. Когда используется заземление CAN и один из проводов CAN high или CAN low поврежден, сеть может продолжать функционировать. См. спецификации для использования линий заземления CAN.

Концевая клемма шины CAN

Диаграмма в начале статьи была взята из изображения CAN-шины Wikimedia Commons. На нем показана схема шины CAN. На каждом конце шины есть резистор. Шина CAN должна иметь согласующий резистор на каждом конце. Нагрузочный резистор имеет номинал около 120 Ом. Резистор поглощает энергию сигнала CAN, чтобы он не отражался от конца кабеля обратно по сети и не вызывал помех. При использовании кабелей с вилкой и розеткой DB9 можно использовать источник DB9.адаптер со встроенным резистором 120 Ом:

Это оконечное устройство CAN 120 Ом подключается к последнему устройству в сети CAN, затем кабель CAN DB9 подключается к терминатору DB9.

Многие устройства будут иметь встроенную поддержку завершения CAN. Хотя это может означать, что устройство должно быть открыто, чтобы включить внутреннюю терминацию CAN. Завершение CAN внутри устройств может поддерживаться перемычкой, переключателем, контактными площадками или конфигурироваться с помощью программного обеспечения (см. инструкции производителя).

При сборке кабелей согласующие резисторы на 120 Ом могут быть припаяны к обратной стороне разъемов DB9. Эта диаграмма иллюстрирует идею:

Вот пример согласующего резистора на 120 Ом, припаянного к разъему DB9 с проводкой CAN, расположенной в корпусе корпуса DB9.

При стендовых испытаниях коротких сетей может быть достаточно только одного согласующего резистора. Однако для наилучшей производительности шина CAN должна быть терминирована с обоих концов, особенно при более высоких скоростях передачи данных.

Согласование на 120 Ом может быть улучшено для дополнительной помехоустойчивости, см. технические характеристики для получения информации о разделенном соединении (с использованием двух резисторов по 60 Ом и разделительного конденсатора, подключенного между ними и землей, например, 4,7 нФ для 1 Мбит/с).

Объединение в сеть нескольких устройств

Ограничения на длину кабелей для ответвлений к шине CAN см. в спецификациях. Шина CAN представляет собой многоабонентскую сеть без мастера, поэтому все узлы CAN просто подключаются к проводам CAN high и CAN low:

Для стендовых испытаний это можно сделать с помощью кабелей, изготовленных по индивидуальному заказу, прямых кабелей-разветвителей DB9 с последовательным подключением или ленточных кабелей, оснащенных 9-контактными разъемами D-Sub для смещения изоляции (IDC).

Если на конце кабеля находится неправильная вилка или розетка, можно использовать переходник DB9, чтобы преобразовать его в правильное соединение. Они доступны для преобразования вилок (папа) в розетки (мама) и розеток в вилки. Они полезны для подключения двух устройств CAN для выполнения теста шлейфа (отправка сообщения с компьютера на одно устройство и получение его обратно на другое устройство):

Автомобильный кабель CAN-шины

Шина CAN распространена в автомобилях. Как узнать, есть ли в моей машине CAN-шина? Шина CAN присутствует почти во всех производимых транспортных средствах из-за требования к властям получать доступ к данным о выбросах двигателя (загрязнение выхлопных газов) из систем управления двигателем. Данные о выбросах считываются через шину CAN. Это требование вступило в силу в Америке с конца 1990-х, в Европе и Японии — с начала 2000-х, в Австралии — с конца 2000-х. Автомобили производятся для глобального рынка, поэтому все автомобили, как правило, имеют шину CAN. Доступ к шине CAN осуществляется через порт OBD:

Использование контакта ODB

об/мин.

Штифт	Описание
1	Определяется производителем, напр. Зажигание VW/Audi/BMW. включен, низкая скорость GMLAN
2	Шина ШИМ SAE J1850+
3	Определяется производителем, напр. Ford средней или высокой скорости CAN- (низкий), Chrysler CCD bus+
4	Заземление шасси
5	Сигнальная земля
6	CAN+ (высокий), ISO 15765-4, SAE J2284
7	K-линия (ИСО 9141-2, ИСО 14230-4)
8	Определяется производителем, напр. BMW второй K-Line
9	Определяется производителем, напр. Двигатель БМВ
10	SAE J1850 Шина ШИМ-
11	Определяется производителем, напр. Ford средней или высокой скорости CAN+ (высокая), шина CCD Chrysler-
12	Определено производителем
13	Определяется производителем, например, программирование Ford PCM
14	CAN- (низкий), ISO 15765-4, SAE J2284
15	L-линия (ИСО 9141-2, ИСО 14230-4)
16	Аккумулятор автомобиля +ve (под напряжением 12 В или 24 В)

CAN Проводка ODB к DB9

При подключении порта OBD к CAN DB9устройство кабель можно купить или сделать. Для изготовления кабеля требуется штекер OBD (штекер) и 9-контактный разъем D-sub (гнездо). При покупке кабеля OBD-CAN убедитесь, что этот разъем DB9 соответствует разъему для устройства CAN. Некоторые кабели OBD-DB9 не соответствуют стандарту CANopen (например, контакты 2 и 7 на разъеме DB9). Кроме того, имейте в виду, что разъем OBD на транспортном средстве подвергает воздействию 12-вольтовую электрическую систему автомобиля. Это означает, что контакты питания на разъеме OBD могут иметь диапазон напряжения от 10 до 18 вольт (выше на грузовиках) и подавать опасно высокий ток. Поэтому необходимо принять меры предосторожности против поражения электрическим током.

Интерфейсы CAN-шины Arduino

Для создания сети датчиков, подключения к шине CAN или просмотра сигналов CAN от транспортных средств в Интернете доступно множество проектов. Многие микроконтроллеры поддерживают протокол CAN. Они подключаются к CAN с помощью микросхемы приемопередатчика CAN. Многие популярные одноплатные компьютеры (SBC), такие как Arduino, Raspberry Pi и Texas Instruments Launchpad, могут подключаться к CAN через надстройки. Интерфейсы Arduino CAN популярны, например, Seeed Studio CAN-BUS Shield и SparkFun CAN-BUS Shield, а также различные совместимые устройства. Для одноплатного решения Arduino раньше была доступна плата Leonardo CAN BUS.

Примечание. Некоторые дополнительные платы с разъемом DB9 требуют правильной настройки для совместимости с CANopen (контакты 2 и 7 на разъеме DB9).

Оборудование для тестирования шины CAN

Несмотря на то, что интерфейсы Arduino обеспечивают надежный способ подключения и построения шины CAN, иногда требуется оборудование, поддерживаемое профессионалами. Особенно, если при отладке системы не следует отбрасывать пакеты данных CAN. Ведущие производители испытательного оборудования CAN включают:

PEAK-System Technik GmbH
Квасер
Вектор Информатик ГмбХ
Intrepid Control Systems Inc.

См. также

CAN-BUS Shield V2 для Arduino от Seeed Studio
Что такое ЭБУ?
петлевой тест шины CAN с USB-интерфейсами PCAN
— простое введение от CSS Electronics
Объяснение CAN FD — простое введение, также от CSS Electronics
Полный список всех статей Tek Eye см. в полном алфавитном указателе сайта.

17 августа 2020 г. — Tc спросил: какова максимальная или минимальная длина каждого узла на шине?

Tek Eye — максимальная длина кабеля между двумя конечными узлами на шине CAN зависит от используемой скорости передачи данных по шине (т. е. скорости передачи данных). Скорость передачи сигналов в битах в секунду (бит/с) определяет максимальную длину кабеля для шины CAN. Низкая скорость передачи данных шины CAN, например 10 Кбит/с, позволит шине работать на большом расстоянии 6700 метров между двумя концами шины. По мере увеличения скорости передачи данных максимальная длина шины быстро уменьшается. При обычных скоростях передачи данных по шине CAN транспортного средства максимальная длина шины составляет:

125 Кбит/с — 530 метров
500 Кбит/с — 130 метров
1000 Кбит/с (1 Мбит/с) — 49 метров

Длины ответвлений должны быть короткими, 30 см для шины CAN со скоростью 1 Мбит/с, т. е. прокладывайте кабели шины CAN к каждому узлу, а не прокладывайте кабели большой длины для узлов на ответвлениях.

15 сентября 2020 г. — andreaspenda92 спросил: Здравствуйте, вы проводите онлайн-уроки по шине CAN?

Tek Eye — Здравствуйте, в настоящее время занятия по шине CAN онлайн не проводятся. Найдите «can bus» на YouTube, чтобы увидеть некоторые ресурсы.

30 ноября 2021 г. — Альберт Фонг спросил: Я буду устанавливать головное стереоустройство вторичного рынка (универсальное) в свой Mercedes C класса W203. У меня также есть послепродажная коробка Canbus с 16 контактами или проводами, выходящими из нее.