Les progrès d'EMC en matière d'Ethernet transforment les véhicules utilitaires.
La voiture autonome a suscité beaucoup d'attention et est prometteuse pour l'avenir, mais ce n'est pas le seul type de véhicule à être automatisé. Les véhicules utilitaires et les camions s'attendent également à bénéficier d'une autonomie accrue. Les véhicules industriels, tels que ceux utilisés dans la construction, l'agriculture et les transports, représentent un grand défi pour les technologies de communication actuellement développées pour la voiture, principalement en termes de taille. Que ce soit en termes de longueur ou de périmètre, le câble de communication est beaucoup plus long que la voiture. Pour compliquer davantage les choses, des longueurs de câble plus longues signifient un plus grand potentiel d'exposition au bruit environnemental, ce qui affecte négativement sa réponse d'un point de vue CEM.
Autonomie des véhicules industriels
La sécurité et l'efficacité sont deux avantages qui découlent de l'autonomie des véhicules de chantier. La sécurité peut être améliorée en intégrant des systèmes de vision à l'aide de caméras qui offrent une vision à 360º en temps réel dans une excavation, par exemple, de sorte que l'interaction homme-machine est réduite. Le contrôle à distance des véhicules industriels est un autre avantage de l'automatisation pour la sécurité. Un exemple serait la mise en œuvre de la télécommande dans le travail. En retirant l'opérateur du véhicule, le risque pour la personne est éliminé. Une autre augmentation de l'efficacité découle de l'intégration des systèmes GNSS (Global Navigation Satellite Systems) avec des capteurs de position des pales et des capteurs inertiels qui peuvent automatiser le travail sur le terrain et accélérer l'achèvement. L'efficacité est aussi l'objectif de l'autonomie des véhicules agricoles. En combinant les systèmes de caméra et le contrôle de la direction, la quantité de cultures endommagées par les pneus est réduite.
Cela permet également d'augmenter la vitesse du véhicule grâce à la précision avec laquelle il peut positionner le véhicule, augmentant ainsi le rendement des cultures et réduisant le temps d'exécution des travaux. Enfin, les camions remorques intègrent l'automatisation. L'année dernière, des tests ont été effectués avec un camion entièrement autonome pour livrer de la bière. Grâce à l'intégration de caméras, de LIDAR (Light Detection and Ranging) et d'autres capteurs, le camion a pu traverser de manière autonome plusieurs États de l'ouest des États-Unis qui permettent la circulation de véhicules autonomes. Cette technologie promet d'énormes économies d'énergie, une plus grande protection et une meilleure utilisation du véhicule. La mise en œuvre de ces avancées en matière de protection et d'efficacité nécessite des communications dans tout le véhicule et sur de longues distances de câble. Examinons les technologies les plus couramment utilisées en automatisation et leur compatibilité avec ces énormes véhicules industriels.
technologies de communication
Pour connecter les différents sous-systèmes vidéo, audio, capteurs et télématiques dans les véhicules autonomes, il existe plusieurs options à considérer aujourd'hui ; CAN, CAN-FD, LVDS, MOST® et Ethernet sont les plus importants. Comme nous l'avons vu, la longueur du câble pour chaque technologie et sa bande passante associée doivent être évaluées en raison de la taille énorme de ces véhicules. Le tableau 1 décrit la vitesse de transmission des technologies de communication par rapport à la longueur de transmission pour leur bande passante maximale. Bien qu'adéquats pour les données de capteur localisées, les débits en bauds CAN et CAN-FD sont trop lents pour transmettre la vidéo. La vidéo compressée 4k peut consommer plus de 12 Mbps, considérablement plus que CAN-FD. Plus de caméras sont ajoutées, plus de bande passante est nécessaire. Un camion avec une remorque aux États-Unis peut mesurer jusqu'à 18 mètres de long. Cela exclurait LVDS et 802.3bw (100Base-T1) en tant que technologies capables de transmettre de la vidéo sans répéteurs ni commutateurs. Cela ne laisse que deux options de communication capables de vitesses de transmission élevées sur de longues distances : MOST et Ethernet avec la technologie Quiet-WIRE®.
Compatibilité électromagnétique (CEM)
Pour être grand et résistant, vous devez être robuste dans des environnements difficiles, ce qui signifie ignorer la présence d'énergie électromagnétique à proximité. Et ce qui est encore plus important, aucun problème correspondant d'EMC et de perte de communication n'est généré. Toutes les technologies citées sont robustes ; Après tout, c'est pourquoi ils ont été sélectionnés pour être utilisés dans la voiture. Le tableau 2 montre les méthodes de signalisation qui ajoutent de la robustesse au câblage de chaque technologie. La technologie Ethernet est en augmentation dans les véhicules utilitaires par rapport aux autres technologies en raison de sa réponse EMC appréciable et bien connue, de sa bande passante élevée et, plus important encore, il s'agit d'une technologie basée sur des normes. Voyons comment la réponse d'Ethernet à EMC est affectée. Les composants EMC, les émissions et la susceptibilité, peuvent provoquer des pertes de paquets, c'est-à-dire la transmission erronée de données ou qu'elles ne soient pas comprises par les nœuds ou les liens. La source des émissions peut provenir de circuits électroniques ou de moteurs électriques à proximité provoquant du bruit sur les conducteurs Ethernet. Pour réduire la sensibilité à ces émissions, des technologies telles que Quiet-WIRE améliorent la sensibilité et le filtrage dans les circuits récepteurs intégrés de l'appareil, en plus de réduire les émissions de bruit dans l'émetteur. La technique BCI (Bulk Current Injection) est une méthode souvent utilisée pour évaluer l'immunité au bruit. La figure 1 montre les performances des récepteurs basés sur Quiet-WIRE lors de l'utilisation de la méthode BCI. Les données confirment que pour les récepteurs Quiet-WIRE, les transmissions sont sans bruit lorsqu'un courant de bruit de 200 mA est injecté pour toute la gamme de fréquences de 1 MHz à 400 MHz, dépassant ainsi les limites OEM. D'autre part, les récepteurs qui n'utilisent pas la technologie Quiet-WIRE subissent une dégradation significative de la réception du signal de 9 dBm, de sorte que leur réponse est 10 fois pire. Un autre avantage de la technologie Quiet-WIRE est l'indicateur de qualité du signal, une valeur numérique proche du rapport signal sur bruit et une mesure de la longueur du câble, de la qualité du câble et du bruit environnemental couplé. Il peut être surveillé en temps réel et peut être utilisé pour prévoir une panne de connexion ou pour s'assurer que les normes de performance sont respectées pour un fonctionnement hautement fiable et sécurisé.
Commutateurs Quiet-WIRE® et couche physique
Un réseau Quiet-WIRE complet peut être mis en œuvre à l'aide du dispositif de couche physique KSZ8061 et du commutateur KSZ8567 de Microchip Technology. La figure 2 montre un schéma fonctionnel d'un véhicule industriel réalisé avec ces composants. Les KSZ8061 et KSZ8567 ont une broche de connexion en option qui active Quiet-WIRE pendant la fabrication sans avoir besoin de logiciel. Cependant, le filtrage peut être désactivé par logiciel si vous le souhaitez. Un autre avantage de la technologie Quiet-WIRE est sa compatibilité avec les appareils Ethernet standard. Par exemple, un périphérique Ethernet standard peut être utilisé comme outil de diagnostic avec le commutateur Quiet-WIRE et démontrer à lui seul ses performances supérieures par rapport à l'Ethernet standard. Microchip propose 24 produits pour Ethernet avec la technologie Quiet-WIRE, y compris des produits certifiés AEC-Q100 pour des températures allant jusqu'à 105 °C.
Le plus dur
Il est désormais possible d'obtenir un fonctionnement robuste et fiable dans les applications les plus vastes et les plus difficiles telles que la construction, l'agriculture et camiones avec remorque. Avec le portefeuille complet de produits Quiet-WIRE répondant aux principaux problèmes de conception tels que la longueur des câbles, le débit de données et la compatibilité électromagnétique, l'intégration de fonctions autonomes dans les véhicules est en cours. Quiet-WIRE et sa réponse CEM jusqu'à 10 fois meilleure pour des longueurs de câble allant jusqu'à 80 mètres joueront un rôle déterminant dans l'avènement d'une nouvelle ère de véhicules utilitaires plus sûrs et plus productifs.
