ओबीडी स्कैनर पीसीबीए के बारे में 10 रोचक तथ्य जो अधिकांश हार्डवेयर इंजीनियर कठिन तरीके से सीखते हैं

एक ओबीडी स्कैनर प्लग इन करें, और आपका फ़ोन इंजन आरपीएम, शीतलक तापमान और गलती कोड के साथ रोशनी करेगा। यह USB ड्राइव को प्लग इन करने जितना ही सरल दिखता है।

लेकिन अगर आपको लगता है कि अंदर का पीसीबीए सिर्फ एक "ब्लूटूथ-सक्षम प्रोटोकॉल कनवर्टर" है, तो आप ऑटोमोटिव इलेक्ट्रॉनिक्स में क्या होता है, इसे कम आंक रहे हैं। यहां इसके बारे में 10 ठंडे, कठिन तथ्य दिए गए हैंओबीडी स्कैनर पीसीबीएडिज़ाइन और विनिर्माण - उस तरह की सच्चाइयाँ जो इसे डेटाशीट में नहीं बनाती हैं, लेकिन इसे फ़ील्ड विफलताओं में बदल देती हैं।

1. OBD-II कनेक्टर पर तीन पिन 25 वर्षों से अधिक समय से "आरक्षित" हैं

OBD-II कनेक्टर में 16 पिन हैं। मानक उनमें से कुछ को स्पष्ट रूप से परिभाषित करता है:

• पिन 4— चेसिस ग्राउंड

• पिन 5— सिग्नल ग्राउंड

• पिन 16—बैटरी पावर (इग्निशन कुंजी स्थिति की परवाह किए बिना, हमेशा चालू)

• पिन 6 और पिन 14— CAN_H और CAN_L (2008 से प्रमुख प्रोटोकॉल)

• पिन 7— के-लाइन (आईएसओ 9141-2 / केडब्ल्यूपी2000, पुराने यूरोपीय और एशियाई वाहनों पर पाया जाता है)

• पिन 2 और पिन 10— SAE J1850 PWM (फोर्ड) / VPW (GM)

और फिर अन्य भी हैं:

पिन 1, 3, 8, 9, 11, 12, और 13 - आधिकारिक तौर पर "निर्माता विवेक" के रूप में नामित।

मर्सिडीज पिन 1 को वेक-अप सिग्नल के रूप में उपयोग कर सकती है। जीएम पिन 12 के माध्यम से कम गति वाले कैन को रूट कर सकता है। वोक्सवैगन एयरबैग मॉड्यूल तक पहुंचने के लिए एक विशिष्ट डायग्नोस्टिक चैनल के लिए पिन 3 को आरक्षित कर सकता है।

ठंडा तथ्य: एक पीसीबीए जो केवल कैन (पिन 6/14) और के-लाइन (पिन 7) को रूट करता है, उत्सर्जन निरीक्षण पास करेगा और इंजन आरपीएम को ठीक से पढ़ेगा। लेकिन स्टीयरिंग एंगल सेंसर डेटा, एबीएस पंप जानकारी, या एयरबैग मॉड्यूल मेमोरी तक पहुंचने के लिए - वे "उन्नत" डायग्नोस्टिक्स अक्सर इन निर्माता-विवेक पिन के माध्यम से यात्रा करते हैं। यदि पीसीबीए के पास रूट किए गए निशान नहीं हैं, तो फर्मवेयर ओटीए अपडेट की कोई भी मात्रा कभी भी उस कार्यक्षमता को अनलॉक नहीं करेगी। हार्डवेयर समर्थन एक तरफ़ा दरवाज़ा है।

2. समान चिपसेट, अलग पीसीबी लेआउट - वाहन कवरेज में 30% तक का अंतर

दो PCBA बिल्कुल समान MCU और बिल्कुल समान CAN ट्रांसीवर का उपयोग करते हैं। एक 2015 बीएमडब्ल्यू से त्रुटिहीन रूप से जुड़ता है। दूसरा संचार स्थापित करने में विफल रहता है।

अपराधी अक्सर एक विवरण पर आता है: अंतर प्रतिबाधा नियंत्रण कर सकता है।

CAN बस को 100Ω ± 10% अंतर प्रतिबाधा की आवश्यकता होती है। यदि ट्रेस चौड़ाई और रिक्ति की गलत गणना की जाती है, और प्रतिबाधा 85Ω या 115Ω तक चली जाती है, तो सिग्नल प्रतिबिंब होते हैं। नेत्र आरेख बंद हो जाता है. कम गति (250 केबीपीएस, पुराने वाहनों के लिए विशिष्ट) पर, सिस्टम अभी भी काम कर सकता है। लेकिन 2015 के बाद 2 एमबीपीएस या यहां तक ​​कि 5 एमबीपीएस पर CAN-FD चलाने वाले यूरोपीय वाहनों पर - एक प्रतिबाधा-बेमेल बोर्ड आसानी से हाथ मिलाने में विफल हो जाएगा।

ठंडा तथ्य: कई कम लागत वाले स्कैनर जो "सभी 1996 और नए वाहनों के साथ संगत" का दावा करते हैं, उच्च गति प्रोटोकॉल के लिए शून्य प्रतिबाधा अनुकूलन के साथ, कई उत्पाद पीढ़ियों में एक ही Gerber फ़ाइलों का पुन: उपयोग करते हैं। वे पुराने टोयोटा पर पूरी तरह से काम करते हैं, लेकिन नई मर्सिडीज पर भी अपनी पहचान नहीं बना पाएंगे - इसलिए नहीं कि फर्मवेयर गलत है, बल्कि इसलिए क्योंकि पीसीबी के निशान भौतिक रूप से विशिष्टता से बाहर हैं।

3. 9V-36V इनपुट रेंज "सार्वभौमिक संगतता" के बारे में नहीं है - यह अस्तित्व के बारे में है

ओबीडी कनेक्टर पर पिन 16 सीधे वाहन की बैटरी से बिजली खींचता है। 12V सिस्टम पर, अल्टरनेटर आउटपुट 13.8V और 14.4V के बीच चलता है। 24V वाणिज्यिक वाहनों पर, सामान्य ऑपरेटिंग वोल्टेज 27V और 29V के बीच बैठता है।

लेकिन स्थिर-अवस्था वोल्टेज ख़तरा नहीं है। क्षणिक हैं:

• अल्टरनेटर के घूमने के दौरान बैटरी का डिस्कनेक्ट होने से 60V से 100V के इंडक्टिव लोड डंप स्पाइक्स उत्पन्न होते हैं।

• एक ख़राब वोल्टेज रेगुलेटर बस वोल्टेज को 36V से ऊपर भेज सकता है।

• गलत केबल पोलारिटी के साथ जंप-स्टार्टिंग - या 24V सिस्टम को 12V वाहन से कनेक्ट करना - पूरे 24V को सीधे OBD पोर्ट में फीड कर सकता है।

ठंडा तथ्य: पीसीबीए पावर इनपुट पर टीवीएस डायोड को आमतौर पर 30V और 33V के बीच ब्रेकडाउन वोल्टेज के साथ चुना जाता है। बहुत कम चुनें - और टीवीएस सामान्य 24V सिस्टम ऑपरेशन के दौरान क्लैंप करता है, स्वयं और डाउनस्ट्रीम सर्किट को फ्राइंग करता है। बहुत अधिक चुनें - और टीवीएस तब तक कार्य नहीं करता जब तक कि डीसी-डीसी कनवर्टर पहले से ही क्षतिग्रस्त न हो जाए। यह मान किसी भी संदर्भ डिज़ाइन में नहीं पाया जाता है. यह दर्जनों वाहन मॉडलों में वास्तविक ओबीडी पोर्ट वोल्टेज तरंगों को मापने से आता है। डेटाशीट आपको यह नहीं बताएगी।

4. ओबीडी पिन की वास्तविक जीवन अवधि की बाधा सम्मिलन चक्र नहीं है - यह कंपन थकान है

खरीद विनिर्देश अक्सर OBD कनेक्टर के लिए "5000 सम्मिलन चक्र" बताते हैं। लेकिन फ़ील्ड रिटर्न एक अलग कहानी बताते हैं: पिन खराब नहीं हुए हैं - सोल्डर जोड़ टूट गए हैं।

तंत्र सरल है:

ओबीडी पोर्ट डैशबोर्ड के नीचे वाहन के मेटल चेसिस पर लगाया गया है। जब वाहन किसी टक्कर से टकराता है, तो पोर्ट चेसिस के साथ कंपन करता है। स्कैनर बॉडी (विशेष रूप से स्क्रीन और बैटरी वाले भारी मॉडल) उन 16 पिनों के दूसरे छोर से लटकती है, जो कैंटिलीवर लीवर आर्म के रूप में कार्य करती है।

प्रत्येक स्पीड बम्प सोल्डर जोड़ पर एक झुकने वाले तनाव चक्र में तब्दील हो जाता है। दैनिक ड्राइविंग का एक वर्ष = लगभग 10,000 स्पीड बम्प = 10,000 थकान चक्र।

ठंडा तथ्य: ओबीडी कनेक्टर जीवनकाल का वास्तविक निर्धारक पिन पर सोने की परत की मोटाई नहीं है - यह स्कैनर आवास के गुरुत्वाकर्षण का केंद्र और पीसीबीए का वजन वितरण है। एमसीयू और बैटरी को प्लग सिरे के करीब रखने और डिस्प्ले को दूर रखने से गुरुत्वाकर्षण का केंद्र आगे की ओर स्थानांतरित हो जाता है, जिससे पिन पर झुकने का क्षण नाटकीय रूप से कम हो जाता है। कुछ डिज़ाइन पीसीबीए पर बढ़ते छेद जोड़ते हैं और लोड को साझा करने के लिए आवास के अंदर धातु ब्रैकेट का उपयोग करते हैं। यह उस क्षण दिखाई देता है जब आप आवास खोलते हैं - और यह आपको तुरंत बताता है कि डिजाइनर ने मैकेनिकल इंजीनियरिंग को समझा है, या सिर्फ इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग को।

5. कैन ट्रांसीवर स्लीप करंट वाहन की बैटरी को तीन महीने से कम समय में ख़त्म कर सकता है

कई ओबीडी स्कैनर अनिश्चित काल तक प्लग में लगे रहते हैं। मालिक भूल जाता है कि वे वहाँ हैं।

एक अच्छी तरह से डिज़ाइन किए गए पीसीबीए में, एमसीयू गहरी नींद में प्रवेश करता है और कैन ट्रांसीवर स्टैंडबाय मोड में स्विच हो जाता है। कुल बोर्ड स्टैंडबाय करंट 50 µA और 100 µA के बीच होना चाहिए।

लेकिन यदि ट्रांसीवर को स्टैंडबाय के लिए कॉन्फ़िगर नहीं किया गया है (या फ़र्मवेयर इसे ठीक से सक्षम नहीं करता है), तो ट्रांसीवर सक्रिय श्रवण मोड में रहता है, 5 एमए से 10 एमए तक खींचता है। 5 mA को 24 घंटे से 90 दिन तक गुणा करें - यह बैटरी क्षमता की 10.8 Ah है। एक सामान्य यात्री कार की बैटरी 50 Ah से 60 Ah होती है।

ठंडा तथ्य: ओबीडी कनेक्टर पर पिन 16 हमेशा बैटरी पावर पर रहता है, इग्निशन के माध्यम से स्विच नहीं किया जाता है। प्लग-इन किया गया कोई भी स्कैनर साल के 24/7, 365 दिन बिजली ले रहा है। केवल 0.1 एमए का स्टैंडबाय करंट अंतर एक ऐसे स्कैनर के बीच का अंतर हो सकता है जिसे प्लग इन करके छोड़ना ठीक है, और एक ऐसा स्कैनर जो तीन महीनों में चुपचाप बैटरी खत्म कर देता है। इस पैरामीटर को R&D के दौरान शायद ही कभी मापा जाता है - लेकिन वारंटी रिटर्न में इसका अग्रणी योगदानकर्ता है।

6. ऑटोमोटिव-ग्रेड कैपेसिटर ओबीडी अनुप्रयोगों में 10 के कारक द्वारा वाणिज्यिक-ग्रेड से आगे निकल जाते हैं

दो 100 µF/25V MLCC कैपेसिटर लें:

गर्मियों में वाहन में लगाया जाने वाला OBD स्कैनर: खिड़कियाँ बंद होने पर केबिन का तापमान 70°C तक पहुँच सकता है। पीसीबीए से सेल्फ-हीटिंग जोड़ें, और कैपेसिटर का शरीर का तापमान आसानी से 85°C से अधिक हो जाता है।

इस तापमान पर, वाणिज्यिक-ग्रेड कैपेसिटर तेजी से ख़राब होते हैं - इलेक्ट्रोलाइट सूख जाता है, कैपेसिटेंस कम हो जाता है, ईएसआर बढ़ जाता है, और पावर रेल रिपल उस बिंदु तक बढ़ जाता है जहां एमसीयू बेतरतीब ढंग से रीसेट हो जाता है।

ठंडा तथ्य: सभी कैपेसिटर को AEC-Q200 ग्रेड में अपग्रेड करने पर प्रति बोर्ड लगभग $0.50 जुड़ जाता है - जो कुल BOM लागत का 2% से भी कम है। उस अपग्रेड को छोड़ने से फ़ील्ड विफलता दर दोगुनी हो सकती है। लेकिन यह ठीक वही कोना है जो तब कट जाता है जब क्रय विभाग कहता है "केवल कैपेसिटेंस और वोल्टेज रेटिंग का मिलान करें।" वास्तविक विशेषज्ञ केवल डेटाशीट पृष्ठ ही नहीं, बल्कि AEC-Q200 प्रमाणपत्र और उच्च तापमान लोड जीवन परीक्षण रिपोर्ट भी मांगते हैं।

7. "एफआर-4" कोई सामग्री विशिष्टता नहीं है - यह एक ज्वलनशीलता रेटिंग है

ओबीडी स्कैनर अत्यधिक ठंड देखते हैं, खासकर उत्तरी बाजारों में।

कनाडा, स्कैंडिनेविया, पूर्वोत्तर चीन - -30 डिग्री सेल्सियस सर्दियों का तापमान नियमित है। ठंड की शुरुआत के दौरान, पीसीबीए मिनटों के भीतर -30 डिग्री सेल्सियस से अंडर-हुड तापमान तक थर्मल शॉक से गुजरता है।

मानक FR-4 लेमिनेट में 130°C से 140°C का Tg (ग्लास संक्रमण तापमान) होता है - जो उच्च स्तर पर पर्याप्त लगता है। लेकिन निचले स्तर पर, मानक एपॉक्सी राल -25 डिग्री सेल्सियस से नीचे भंगुर हो जाता है। कॉपर पैड और सब्सट्रेट के बीच आसंजन कम हो जाता है। कई दर्जन ठंडे-थर्मल चक्रों के बाद, बीजीए सोल्डर गेंदों के नीचे सूक्ष्म दरारें बन सकती हैं - जिससे रुक-रुक कर विफलताएं होती हैं जो "ठंड होने पर कनेक्ट नहीं होती हैं, लेकिन गर्म होने पर ठीक काम करती हैं" के रूप में दिखाई देती हैं।

ठंडा तथ्य: "एफआर-4" केवल एक ज्वलनशीलता रेटिंग है - यह थर्मल विश्वसनीयता के बारे में कुछ नहीं कहता है। वास्तविक ऑटोमोटिव-ग्रेड पीसीबी सामग्री (जैसे शेंगयी एस1000-2एम या ताइयो टीयूसी श्रृंखला) को न केवल टीजी द्वारा निर्दिष्ट किया जाता है, बल्कि सीटीई (थर्मल विस्तार का गुणांक), टीडी (अपघटन तापमान), और सीएएफ (प्रवाहकीय एनोडिक फिलामेंट) प्रतिरोध द्वारा निर्दिष्ट किया जाता है। सबसे महत्वपूर्ण बात यह है कि उन्हें -40°C से +125°C तक 1,000 थर्मल शॉक चक्र से गुजरना होगा। एक क्रय विवरण जिसमें केवल "FR-4" लिखा हो, अर्थहीन है। एक विशिष्ट लेमिनेट ग्रेड और आपूर्तिकर्ता नाम की आवश्यकता ही जानकार खरीदारों को बाकियों से अलग करती है।

8. पिन 4 और पिन 5 दो अलग-अलग आधार हैं - उन्हें बोर्ड पर एक साथ नहीं बांधा जाना चाहिए

पिन 4 चेसिस ग्राउंड (पावर रिटर्न) है। पिन 5 सिग्नल ग्राउंड (सेंसर संदर्भ) है। वाहन की ओर, वे एक साथ जुड़े हुए हैं - लेकिन अलग-अलग रास्तों से:

• पिन 4 उच्च धाराओं को वहन करता है और इसके वापसी पथ पर वोल्टेज ड्रॉप होता है।

• पिन 5 नगण्य धारा प्रवाहित करता है और निम्न-स्तरीय संकेतों के लिए संदर्भ के रूप में कार्य करता है।

यदि कोई पीसीबीए कनेक्टर पर पिन 4 और पिन 5 को एक साथ शॉर्ट करता है, तो परिणाम सिग्नल ग्राउंड प्लेन पर शोर बढ़ जाता है - जो कैन ट्रांसीवर के सामान्य-मोड वोल्टेज को बढ़ाता है और बिट त्रुटि दर को कम करता है।

ठंडा तथ्य: अच्छा पीसीबीए डिज़ाइन पिन 4 और पिन 5 को अलग-अलग मुख्य ग्राउंड प्लेन पर वापस भेजता है, जिसमें पावर एंट्री पॉइंट पर फेराइट बीड या 0Ω रेसिस्टर के माध्यम से सिंगल-पॉइंट कनेक्शन होता है। यह एकल विवरण नाटकीय रूप से CAN सिग्नल-टू-शोर अनुपात में सुधार करता है। संदर्भ योजनाबद्ध लगभग हमेशा इसे सही ढंग से दिखाता है। लेकिन लेआउट के दौरान, कई इंजीनियर रूटिंग स्पेस बचाने के लिए उन्हें एक साथ छोटा कर देते हैं - एक गलती जो योजनाबद्ध रूप से अदृश्य है, लेकिन ईएमसी परीक्षण में अचूक है।

9. कुछ वाहनों पर, पिन 16 "शुद्ध" बैटरी कनेक्शन नहीं है

अधिकांश वाहनों पर, पिन 16 फ़्यूज़ के माध्यम से सीधे बैटरी पॉजिटिव टर्मिनल से जुड़ता है।

लेकिन कुछ अमेरिकी और जर्मन मॉडलों पर, निर्माता रिवर्स करंट को रोकने और ओबीडी सर्किट की सुरक्षा के लिए पिन 16 के साथ श्रृंखला में एक डायोड या पीटीसी थर्मिस्टर डालता है।

इसका मतलब यह है:

• स्कैनर वास्तविक बैटरी वोल्टेज से 0.3V से 0.7V कम देखता है (डायोड फॉरवर्ड वोल्टेज ड्रॉप के कारण)।

• यदि पीएमआईसी का अंडरवोल्टेज लॉकआउट (यूवीएलओ) थ्रेशोल्ड बहुत अधिक सेट है - मान लीजिए, 10V से नीचे बंद हो जाता है - तो स्कैनर कोल्ड क्रैंकिंग या कम-निष्क्रिय स्थितियों के दौरान शुरू होने में विफल हो सकता है।

ठंडा तथ्य: कुछ ओबीडी स्कैनर "वाहनों के बारे में चुनिंदा" होते हैं - वे एक मॉडल के एक उदाहरण पर काम करते हैं लेकिन उसी उत्पादन लाइन के समान वाहन पर नहीं। मूल कारण अक्सर इसी सटीक डायोड गिरावट से जुड़ा होता है। अनुभवी हार्डवेयर इंजीनियरों ने PMIC UVLO थ्रेशोल्ड को 7V से नीचे सेट किया है - यह सुनिश्चित करते हुए कि स्कैनर डायोड ड्रॉप, वोल्टेज सैग और ठंडे-तापमान बैटरी अवसाद के सबसे चरम संयोजन के तहत भी शुरू होता है। अधिकांश डिज़ाइनर संदर्भ डिज़ाइन के 10V UVLO की नकल करते हैं और इसके बारे में दोबारा कभी नहीं सोचते - जब तक कि फ़ील्ड शिकायतें नहीं आतीं।

10. सभी कार्यात्मक परीक्षण समान नहीं बनाए गए हैं

प्रत्येकओबीडी स्कैनर पीसीबीएशिपिंग से पहले उत्पादन लाइन पर कार्यात्मक परीक्षण (एफसीटी) से गुजरता है। लेकिन "कार्यात्मक परीक्षण" का मतलब बहुत अलग चीजें हो सकता है:

ठंडा तथ्य: फिक्स्ड-पैटर्न परीक्षण केवल यह सत्यापित करता है कि "ट्रान्सीवर पिन पीछे की ओर सोल्डर नहीं किए गए हैं।" वेवफॉर्म परीक्षण सत्यापित करता है कि प्रतिबाधा मिलान, समाप्ति प्रतिरोधक, टीवीएस सोल्डरिंग, और सामान्य-मोड चोक ध्रुवीयता सभी सही हैं - क्योंकि प्रत्येक भौतिक-परत समस्या तरंगरूप पर एक हस्ताक्षर छोड़ती है: कम आयाम, सामान्य-मोड ऑफसेट, या धीमी धार। कोई फ़ैक्टरी तरंगरूप परीक्षण करती है या नहीं, यह "फ़ैक्टरी क्यूसी पास करता है" बनाम "ग्राहक के वाहन में काम करता है" का सबसे मजबूत भविष्यवक्ता है। और लागत में अंतर? अधिकतर परीक्षण स्थिरता डिजाइन जटिलता और परीक्षण स्टेशन चक्र समय में। यहां निवेश करने के इच्छुक आपूर्तिकर्ता वे आपूर्तिकर्ता हैं जो क्षेत्र की विश्वसनीयता को समझते हैं।

एक उचित रूप से डिज़ाइन किया गया ओबीडी स्कैनर पीसीबीए कभी भी "घटकों को मिलाप करने और यह काम करने" जितना सरल नहीं होता है।

16 ओबीडी पिनों में से कौन रूट हो जाता है और कौन सा अप्रयुक्त रहता है - निकटतम वोल्ट के लिए निर्दिष्ट सटीक टीवीएस ब्रेकडाउन वोल्टेज तक; CAN पर अंतर प्रतिबाधा नियंत्रण से लेकर प्रत्येक संधारित्र पर AEC-Q200 ग्रेड तक - प्रत्येक विवरण यह निर्धारित करता है कि कोई उत्पाद केवल "कार्यात्मक" है या वास्तव में "विश्वसनीय" है। चाहे वह क्षेत्र में तीन महीने तक जीवित रहे या एक भी डिस्कनेक्ट के बिना पांच साल तक एक ही वाहन से जुड़ा रहे।