DE102022121988A1 - Cable for connecting an oscilloscope to a vehicle electrical system - Google Patents
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- H01B11/00—Communication cables or conductors
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Abstract
Es wird ein Kabel (10) zum Anschluss eines Oszilloskops an ein Fahrzeugbordnetz beschrieben, umfassend:- ein erstes Kabelende (11) zum Anschluss an das Fahrzeugbordnetz und ein zweites Kabelende (12) zum Anschluss an das Oszilloskop,- eine CAN-FD Verbindungsleitung (20), die eine erste Ader (1) zur Übertragung eines CAN-FD High Kanals und eine zweite Ader (2) zur Übertragung eines CAN-FD Low Kanals aufweist, wobei- die CAN-FD Verbindungsleitung (20) einen ersten Abschnitt (21), in dem die erste Ader (1) und die zweite Ader (2) verdrillt geführt sind, einen zweiten Abschnitt (22), in dem nur die erste Ader (1) geführt ist, und einen dritten Abschnitt (23), in dem nur die zweite Ader (2) geführt ist, aufweist,- der zweite Abschnitt (22) und der dritte Abschnitt (23) jeweils einen Stecker (32, 33) zum Anschluss an das Oszilloskop aufweisen und jeweils eine Länge von nicht mehr als 5 cm aufweisen.A cable (10) for connecting an oscilloscope to a vehicle electrical system is described, comprising: - a first cable end (11) for connecting to the vehicle electrical system and a second cable end (12) for connecting to the oscilloscope, - a CAN-FD connecting line ( 20), which has a first wire (1) for transmitting a CAN-FD high channel and a second wire (2) for transmitting a CAN-FD low channel, the CAN-FD connecting line (20) having a first section (21 ), in which the first wire (1) and the second wire (2) are twisted, a second section (22) in which only the first wire (1) is guided, and a third section (23) in which only the second wire (2) is routed, - the second section (22) and the third section (23) each have a plug (32, 33) for connection to the oscilloscope and each have a length of not more than 5 cm exhibit.
Description
Die Erfindung betrifft ein Kabel, das dazu vorgesehen ist, ein Oszilloskop über eine CAN-FD-Verbindungsleitung an ein Fahrzeugbordnetz anzuschließen.The invention relates to a cable that is intended to connect an oscilloscope to a vehicle electrical system via a CAN-FD connecting line.
CAN-FD (Controller Area Network Flexible Data-Rate) ist ein Datenkommunikationsprotokoll, das beispielsweise in Fahrzeugbordnetzen zur Kommunikation zwischen verschiedenen Steuergeräten und/oder Sensoren eingesetzt wird. Im Vergleich zum herkömmlichen CAN ermöglicht CAN-FD insbesondere eine höhere Datenübertragungsrate. CAN-FD ist international normiert und insbesondere Bestandteil der Norm ISO 11898-1:2015.CAN-FD (Controller Area Network Flexible Data Rate) is a data communication protocol that is used, for example, in vehicle electrical systems for communication between various control devices and/or sensors. Compared to conventional CAN, CAN-FD enables a higher data transfer rate. CAN-FD is internationally standardized and is particularly part of the ISO 11898-1:2015 standard.
Bei der Fahrzeugdiagnose, beispielsweise bei der Homologation oder der Wartung von Fahrzeugen, ist es oftmals wünschenswert, Signale im Fahrzeugbordnetz mittels eines Oszilloskops zu analysieren. Trotz dieses Bedarfs sind Kabel, die den Anschluss eines Oszilloskops über eine CAN-FD-Verbindungsleitung ermöglichen, bisher nicht ohne weiteres erhältlich.When diagnosing vehicles, for example during homologation or maintenance of vehicles, it is often desirable to analyze signals in the vehicle electrical system using an oscilloscope. Despite this need, cables that enable the connection of an oscilloscope via a CAN-FD connection cable are not yet readily available.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Kabel anzugeben, das zum Anschluss eines Oszilloskops über eine CAN-FD Verbindungsleitung an ein Fahrzeugbordnetz geeignet ist und insbesondere differentielle Messungen des CAN-FD-Signals ermöglicht.It is an object of the invention to provide a cable that is suitable for connecting an oscilloscope to a vehicle electrical system via a CAN-FD connecting line and in particular enables differential measurements of the CAN-FD signal.
Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Kabel gemäß Anspruch 1. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.This task is solved by a cable according to
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst das Kabel zum Anschluss eines Oszilloskops an ein Fahrzeugbordnetz ein erstes Kabelende zum Anschluss an das Fahrzeugbordnetz und ein zweites Kabelende zum Anschluss an das Oszilloskop. Die Kabelenden sind vorteilhaft mit geeigneten Steckern versehen. Das Kabel weist eine zwischen dem ersten Kabelende und dem zweiten Kabelende angeordnete CAN-FD Verbindungsleitung auf, die eine erste Ader zur Übertragung eines CAN-FD High Kanals und eine zweite Ader zur Übertragung eines CAN-FD Low Kanals aufweist. Die CAN-FD Verbindungsleitung weist einen zwischen dem ersten Kabelende und einer Verzweigung angeordneten ersten Abschnitt auf, in dem die erste Ader und die zweite Ader verdrillt geführt sind. Weiterhin weist die CAN-FD Verbindungsleitung zwischen der Verzweigung und dem zweiten Kabelende einen zweiten Abschnitt, in dem nur die erste Ader geführt ist, und einen dritten Abschnitt, in dem nur die zweite Ader geführt ist, auf. Die Verzweigung ist mit anderen Worten eine Y-Verzweigung, an der die erste Ader (CAN-FD High Kanal) und die zweite Ader (CAN-FD Low Kanal) getrennt werden, um nachfolgend separiert voneinander zum zweiten Kabelende geführt zu werden. Der zweite Abschnitt und der dritte Abschnitt weisen an dem zweiten Kabelende jeweils einen Stecker zum Anschluss an das Oszilloskop auf. Dies ermöglicht vorteilhaft eine differentielle Messung des CAN-FD High Kanals und des CAN-FD Low Kanals an dem Oszilloskop. Der zweite Abschnitt und der dritte Abschnitt weisen jeweils eine Länge von nicht mehr als 5 cm auf. Es hat sich insbesondere herausgestellt, dass die Länge des zweiten und des dritten Abschnitts, in denen die erste Ader und zweite Ader voneinander separiert geführt sind, eine kritische Größe hinsichtlich der Störanfälligkeit ist. Es wurde herausgefunden, dass bei einer Länge des zweiten und des dritten Abschnitts von nicht mehr als 5 cm vorteilhaft eine differentielle Messung mit dem Oszilloskop bei nicht signifikanter Störanfälligkeit ermöglicht wird.According to one embodiment of the invention, the cable for connecting an oscilloscope to a vehicle electrical system comprises a first cable end for connecting to the vehicle electrical system and a second cable end for connecting to the oscilloscope. The cable ends are advantageously provided with suitable plugs. The cable has a CAN-FD connecting line arranged between the first cable end and the second cable end, which has a first wire for transmitting a CAN-FD high channel and a second wire for transmitting a CAN-FD low channel. The CAN-FD connecting line has a first section arranged between the first cable end and a branch, in which the first wire and the second wire are twisted. Furthermore, the CAN-FD connecting line between the branch and the second cable end has a second section in which only the first wire is routed, and a third section in which only the second wire is routed. In other words, the branch is a Y-branch at which the first wire (CAN-FD high channel) and the second wire (CAN-FD low channel) are separated in order to then be routed separately from each other to the second cable end. The second section and the third section each have a plug on the second cable end for connection to the oscilloscope. This advantageously enables a differential measurement of the CAN-FD high channel and the CAN-FD low channel on the oscilloscope. The second section and the third section each have a length of no more than 5 cm. In particular, it has been found that the length of the second and third sections, in which the first wire and second wire are separated from one another, is a critical size with regard to susceptibility to faults. It was found that with a length of the second and third sections of no more than 5 cm, a differential measurement with the oscilloscope is advantageously made possible with insignificant susceptibility to interference.
Die Erfindung beruht insbesondere auf den nachfolgend dargelegten Überlegungen: Obwohl der Bedarf an differentiellen Messungen des CAN-FD-Signals bei der Entwicklung und Homologation von Fahrzeugen sowie im Werkstattbereich hoch ist, hat sich herausgestellt, dass für die Durchführung von Messungen mit einem Oszilloskop geeignete Kabel nicht ohne weiteres erhältlich sind. Ein Problem bei der Bereitstellung eines solchen Kabels ist insbesondere die Anfälligkeit für Störungen. Es hat sich herausgestellt, dass insbesondere der Bereich des Kabels, in dem die erste Ader und die zweite Ader zur Durchführung einer differentiellen Messung getrennt zum Oszilloskop geführt werden, hinsichtlich der Störanfälligkeit kritisch ist. In diesem Bereich eingetragene Störsignale können ohne geeignete Gegenmaßnahmen bei der Durchführung einer Messung zu einer Störung des gesamten Fahrzeugbordnetzes und somit zu nicht aussagekräftigen Messergebnissen führen. Es wurde herausgefunden, dass sich diese Störanfälligkeit durch die Dimensionierung der Länge des zweiten und des dritten Abschnitts auf eine Länge von nur weniger als 5 cm signifikant vermindern lässt, wodurch vorteilhaft im Wesentlichen störungsfreie differentielle Messungen der CAN-FD-High und CAN-FD-Low Kanäle möglich werden. Das erfindungsgemäße Kabel ermöglicht auf diese Weise die Messung von Signalen im Fahrzeugbordnetz, die bei der Homologation und/oder der Fehlersuche im Werkstattbereich äußerst hilfreich sind.The invention is based in particular on the considerations set out below: Although the need for differential measurements of the CAN FD signal in the development and homologation of vehicles as well as in the workshop area is high, it has been found that suitable cables are available for carrying out measurements with an oscilloscope are not readily available. A particular problem with providing such a cable is its susceptibility to interference. It has been found that, in particular, the area of the cable in which the first wire and the second wire are led separately to the oscilloscope in order to carry out a differential measurement is critical in terms of susceptibility to interference. Interference signals registered in this area can, without suitable countermeasures, lead to a disruption of the entire vehicle electrical system when carrying out a measurement and thus to insignificant measurement results. It was found that this susceptibility to interference can be significantly reduced by dimensioning the length of the second and third sections to a length of only less than 5 cm, which advantageously enables essentially interference-free differential measurements of the CAN-FD-High and CAN-FD- Low channels become possible. In this way, the cable according to the invention enables the measurement of signals in the vehicle electrical system, which are extremely helpful in homologation and/or troubleshooting in the workshop area.
Gemäß einer Ausführungsform weisen der zweite Abschnitt und der dritte Abschnitt eine Länge von einschließlich 2 cm bis einschließlich 5 cm auf. Bei einer Länge in diesem Bereich ist die Störanfälligkeit besonders gering und ein Anschluss des zweiten und dritten Bereichs an ein Oszilloskop gut möglich.According to one embodiment, the second section and the third section have a length of 2 cm to 5 cm inclusive. With a length in this range, the susceptibility to interference is particularly low and it is easy to connect the second and third ranges to an oscilloscope.
Gemäß einer Ausführungsform weist die CAN-FD Verbindungsleitung eine Länge von nicht mehr als 2,5 m auf. Durch eine Gesamtlänge von nicht mehr als 2,5 m wird die Störanfälligkeit vorteilhaft weiter vermindert. Bevorzugt weist die CAN-FD Verbindungsleitung eine Länge von einschließlich 1 m bis einschließlich 2,5 m auf.According to one embodiment, the CAN-FD connecting line has a length of no more than 2.5 m. With a total length of no more than 2.5 m, the susceptibility to faults is advantageously further reduced. The CAN-FD connecting line preferably has a length of 1 m to 2.5 m inclusive.
Gemäß einer Ausführungsform sind die Stecker zum Anschluss des zweiten Abschnitts und des dritten Abschnitts an das Oszilloskop BNC-Stecker. Es hat sich herausgestellt, dass mit den BNC-Steckern beispielsweise im Vergleich zu Bananensteckern eine geringere Störanfälligkeit erzielt wird.According to one embodiment, the connectors for connecting the second section and the third section to the oscilloscope are BNC connectors. It has been shown that BNC plugs, for example, are less susceptible to interference compared to banana plugs.
Gemäß einer Ausführungsform weist das Kabel an dem ersten Kabelende einen D-Sub-Stecker, insbesondere einen 9-poligen D-Sub-Stecker, auf. Mit dem Stecker an dem ersten Kabelende kann das Kabel beispielsweise an ein Steuergerät in dem Fahrzeugbordnetz angeschlossen werden.According to one embodiment, the cable has a D-Sub connector, in particular a 9-pin D-Sub connector, at the first cable end. With the plug on the first cable end, the cable can be connected, for example, to a control unit in the vehicle electrical system.
Gemäß einer Ausführungsform weist die CAN-FD Verbindungsleitung in dem ersten Abschnitt, dem zweiten Abschnitt und dem dritten Abschnitt jeweils eine Schirmung auf. Durch die Schirmung wird das Eindringen von elektromagnetischen Störsignalen in die Kabelabschnitte vermindert.According to one embodiment, the CAN-FD connecting line each has shielding in the first section, the second section and the third section. The shielding reduces the penetration of electromagnetic interference signals into the cable sections.
Gemäß einer Ausführungsform weist die CAN-FD Verbindungsleitung eine Ummantelung auf, die im Bereich der Verzweigung verstärkt ist. Auf diese Weise wird der Bereich der Verzweigung insbesondere vor einer mechanischen Beschädigung geschützt.According to one embodiment, the CAN-FD connecting line has a sheathing that is reinforced in the area of the branch. In this way, the branching area is protected in particular from mechanical damage.
Gemäß einer Ausführungsform weist die CAN-FD Verbindungsleitung eine säurefeste Ummantelung auf. Auf diese Weise wird die CAN-FD Verbindungsleitung vor korrosiven Substanzen geschützt.According to one embodiment, the CAN-FD connecting line has an acid-proof jacket. In this way, the CAN-FD connecting cable is protected from corrosive substances.
Gemäß einer Ausführungsform sind der zweite Abschnitt und der dritte Abschnitt unterschiedlich farblich gekennzeichnet. Dies ermöglicht eine einfache Unterscheidung der separat geführten CAN-FD High- und CAN FD Low-Kanäle beim Anschluss an das Oszilloskop. Beispielsweise kann eine Ummantelung der CAN-FD Verbindungsleitung in diesen Bereichen verschiedene Farben aufweisen, zum Beispiel Rot für den CAN-FD High Kanal und Blau für den CAN-FD Low Kanal.According to one embodiment, the second section and the third section are marked in different colors. This allows the separately managed CAN FD High and CAN FD Low channels to be easily distinguished when connected to the oscilloscope. For example, a coating on the CAN-FD connecting cable can have different colors in these areas, for example red for the CAN-FD high channel and blue for the CAN-FD low channel.
Im Folgenden wird anhand der beigefügten Zeichnung ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Daraus ergeben sich weitere Details, bevorzugte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung.A preferred exemplary embodiment of the invention is described below with reference to the accompanying drawing. This results in further details, preferred embodiments and further developments of the invention.
Die dargestellten Bestandteile sowie die Größenverhältnisse der Bestandteile untereinander sind nicht als maßstabsgerecht anzusehen.The components shown and the proportions of the components to one another are not to be regarded as true to scale.
Das Kabel 10 erweist ein erstes Kabelende 11 auf, das zum Anschluss an ein Fahrzeugbordnetz vorgesehen ist. Hierzu weist das Kabel 10 einen Stecker 31, beispielsweise einen 9-poligen Sub-D Stecker, auf. Der Stecker 1 ist geschirmt und vergossen ausgeführt. Die Belegung der Pins des 9-poligen Steckers kann beispielsweise wie folgt sein: Pin Nr. 2 CAN-FD High Kanal, Pin Nr. 7 CAN-FD Low Kanal, Pin Nr. 3 Masse. Der Stecker 31 kann insbesondere an ein Fahrzeugsteuergerät angeschlossen werden.The
An den Stecker 31 ist eine CAN-FD Verbindungsleitung 20 angeschlossen. Die CAN-FD Verbindungsleitung 20 ist zweiadrig ausgeführt. In einem ersten Abschnitt 21 der CAN-FD Verbindungsleitung 20 sind eine erste Ader 1 und eine zweite Ader 2 verdrillt. Die Verdrillung (Schläge pro cm) entspricht den physikalischen Anforderungen an CAN-FD Bussysteme und ist dem Fachmann beispielsweise aus den einschlägigen Normen an sich bekannt. Die erste Ader 1 führt den CAN-FD High Kanal und die zweite Ader 2 den CAN-FD Low Kanal. Der erste Abschnitt 21 erstreckt sich von dem Stecker 31 bis zu einer Verzweigung 24.A CAN-
Die Verzweigung 24 ist eine Y-Verzweigung, wobei die CAN-FD Verbindungsleitung 20 zwischen der Verzweigung 24 und einem zweiten Kabelende 12 einen zweiten Abschnitt 22, in dem nur die erste Ader 1 geführt ist, und einen dritten Abschnitt 23, in dem nur die zweite Ader 2 geführt ist, aufweist. Der zweite Abschnitt 22 und der dritte Abschnitt 23 sind an dem zweiten Kabelende 12 jeweils mit einem Stecker 32, 33 versehen, der einen Anschluss an ein Oszilloskop ermöglicht. Der erste Abschnitt 22 und der zweite Abschnitt 23 sind vorzugsweise farblich gekennzeichnet, zum Beispiel durch eine unterschiedliche Farbe einer Ummantelung. Zum Beispiel kann der zweite Abschnitt 22 (CAN-FD High Kanal) blau und der dritte Abschnitt 23 (CAN-FD Low Kanal) rot gekennzeichnet sein. Zur Erzielung einer geringen Störanfälligkeit sind die Stecker 32, 33 BNC-Stecker, die vorteilhaft vergossen und geschirmt ausgeführt sind. Weiterhin ist es zur Verbesserung der Langzeitstabilität vorteilhaft, wenn sämtliche Stecker 31, 32, 33 des Kabels 10 vergoldete Kontakte aufweisen. Außerdem werden die Stecker 31, 32, 33 vorteilhaft mit Staubschutzkappen 35 versehen, die beispielsweise über Sicherheitsleinen 34 an den Steckern 31, 32, 33 befestigt sind.The
Durch die separate Führung der ersten Ader 1 und der zweiten Ader 2 in dem zweiten Abschnitt 22 und dem dritten Abschnitt 23 des CAN-FD Verbindungskabels 20 auf die Stecker 32, 33 zum Anschluss ein Oszilloskop wird eine differentielle Messung des CAN-FD Signals mit dem Oszilloskop ermöglicht. Auf diese Weise können vorteilhaft Signale von Fahrzeugsteuergeräten und/oder Sensoren ausgewertet werden. Das Kabel 10 kann daher vorteilhaft bei der Fahrzeugentwicklung und Homologation sowie im Werkstattbetrieb eingesetzt werden.By separately routing the
Es hat sich bei der Entwicklung des Kabels 10 herausgestellt, dass die Minimierung von Störeinflüssen eine große Herausforderung darstellt. In das Kabel eingekoppelte elektromagnetische Störsignale könnten bei der Verwendung des Kabels ohne geeignete Gegenmaßnahmen zu einer Störung des gesamten Fahrzeugbordnetzes führen. Es wurde herausgefunden, dass insbesondere die Länge des zweiten Abschnitts 22 und dritten Abschnitts 23, in denen die Adern 1, 2 separat geführt sind, eine kritische Größe hinsichtlich der Störanfälligkeit ist. Bei dem erfindungsgemäßen Kabel 10 beträgt die Länge des zweiten Abschnitts 22 und des dritten Abschnitts 23 jeweils nicht mehr als 5 cm. Bevorzugt beträgt die Länge zwischen einschließlich 2 cm und einschließlich 5 cm.During the development of the
Weiterhin weist die CAN-FD Verbindungsleitung 20 in allen Abschnitten 21, 22, 23 eine Schirmung 41 auf, um den Einfluss von elektromagnetischen Störsignalen weiter zu vermindern. Die CAN-FD Verbindungsleitung 20 ist vorteilhaft in allen Abschnitten 21, 22, 23 mit einer säurefesten Ummantelung 40 versehen. Auf diese Weise wird die CAN-FD Verbindungsleitung 20 vor korrosiven Substanzen geschützt und die Langzeitstabilität verbessert. Bevorzugt ist die Ummantelung 40 im Bereich der Verzweigung 24 verstärkt, um diesen Bereich besonders gut vor mechanischer Beschädigung zu schützen.Furthermore, the CAN-
Obwohl die Erfindung im Detail anhand eines Ausführungsbeispiels illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die Ausführungsbeispiele eingeschränkt. Vielmehr können andere Variationen der Erfindung vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den durch die Ansprüche definierten Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.Although the invention has been illustrated and described in detail using an exemplary embodiment, the invention is not limited by the exemplary embodiments. Rather, other variations of the invention can be derived from this by those skilled in the art without departing from the scope of protection of the invention as defined by the claims.
BezugszeichenlisteReference symbol list
- 11
- erste Aderfirst wire
- 22
- zweite Adersecond wire
- 1010
- KabelCable
- 1111
- erstes Kabelendefirst cable end
- 1212
- zweites Kabelendesecond cable end
- 2020
- CAN-FD VerbindungsleitungCAN-FD connecting cable
- 2121
- erster Abschnittfirst section
- 2222
- zweiter Abschnittsecond part
- 2323
- dritter Abschnittthird section
- 2424
- Verzweigungbranch
- 3131
- Sub-D-SteckerSub-D connector
- 3232
- SteckerPlug
- 3333
- SteckerPlug
- 3434
- SicherheitsleineSafety line
- 3535
- Schutzkappeprotective cap
- 4040
- Umhüllungwrapping
- 4141
- SchirmungShielding
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