Módulo 6: Redes CAN Bus y Multiplexado

En un automóvil moderno coexisten decenas de microcomputadoras: la ECU del motor (ECM), la computadora de la transmisión (TCM), el módulo de frenos antibloqueo (ABS/ESP), el módulo de carrocería (BCM) y el módulo de bolsas de aire (Airbag). Conectar cada sensor a cada módulo individualmente requeriría más de 4 kilómetros de cables de cobre pesados y costosos.

La solución es el Multiplexado vehicular a través de la red CAN Bus (Controller Area Network).

---

1. Topología Física del CAN Bus de Alta Velocidad (500 kbps)

El bus CAN de alta velocidad (estándar ISO 11898-2) emplea un par trenzado de cobre no blindado:

🛰️

Topología de Bus Lineal Diferencial ISO 11898-2

Par trenzado de alta velocidad (500 kbps) con resistencias de terminación de 120 Ω en los extremos

500 kbps (High Speed)

Comportamiento Eléctrico Diferencial:

Para ser completamente inmune a las fuertes interferencias de alta tensión de las bujías y del alternador:

• Estado Recesivo (Bit 1 / Reposo en el bus):
  • CAN High: 2.50 V
  • CAN Low: 2.50 V
  • Tensión Diferencial: 2.50 V - 2.50 V = 0.00 V
• Estado Dominante (Bit 0 / Transmisión activa):
  • CAN High: Se eleva a 3.50 V (+1.0V)
  • CAN Low: Cae a 1.50 V (-1.0V)
  • Tensión Diferencial: 3.50 V - 1.50 V = 2.00 V

¿Por qué el par trenzado es inmune al ruido? Si una interferencia electromagnética de una bobina cruza el cable, induce exactamente el mismo voltaje espurio (+0.5V) en ambos cables trenzados. Al calcular la resta diferencial: (3.5V + 0.5V) - (1.5V + 0.5V) = 2.0V. ¡El ruido se cancela automáticamente!

---

2. Las Resistencias Terminadoras de 120 Ω (Regla de los 60 Ω)

En los dos extremos físicos del bus (generalmente dentro de la ECU del motor en un extremo y dentro del cuadro de instrumentos o BCM en el otro) se instalan dos resistencias de 120 Ohmios:

1 / R_total = (1 / 120 Ω) + (1 / 120 Ω)   ===>   R_total = 60 Ω

Función de los Terminadores:

1. Evitar la reflexión de onda: A velocidades de 500.000 bits por segundo (500 kbps), los pulsos eléctricos rebotarían en los extremos del cable como eco acústico, destruyendo las tramas de datos.
2. Descargar el bus: Permite que las líneas retornen velozmente del estado dominante (3.5V/1.5V) al estado recesivo (2.5V).

🛠️ Prueba Práctica con Multímetro en el Conector OBD-II:

1. Desconectar el borne negativo de la batería de 12V.
2. Colocar el multímetro en escala de Resistencia (Ω).
3. Medir entre el Pin 6 (CAN High) y el Pin 14 (CAN Low) del conector DLC:
   • Lectura = 60 Ω (±2 Ω): Red física perfecta. Ambos terminadores están conectados.
   • Lectura = 120 Ω: Uno de los módulos terminadores está desconectado, sin masa o el cable está cortado a la mitad del vehículo.
   • Lectura = 0 Ω: Cortocircuito directo entre las dos líneas CAN High y CAN Low.
   • Lectura = Infinito (OL - Circuito abierto): El bus está completamente abierto o ambos módulos desconectados.

Laboratorio Práctico de Medición y Averías en el Bus

Inyecta diferentes fallas reales de cableado y observa la respuesta del multímetro digital y los voltajes de trabajo:

📡

Laboratorio de Diagnóstico Físico y Fallas en Red CAN Bus

Simula cortocircuitos, líneas abiertas y aprende a medir con multímetro

RED OPERATIVA

Inyecta una falla en el par trenzado:

1. Condición NormalBus íntegro a 500 kbps (60 Ω)2. Corto CAN H con CAN LLíneas unidas en el arnés (0 Ω)3. Corto a Masa (Chasis)Cable pelado tocando chasis4. Un Terminador AbiertoMódulo desconectado (120 Ω)5. Corto a Positivo (+12V)Cable rozando línea de batería

MULTÍMETRO (Pines 6 y 14 con batería desconectada)RESISTENCIA

60.2Ω

✅ Normal: 2 terminadores de 120 Ω en paralelo

VOLTAJES EN VIVO (Con llave en ON)VOLTIOS DC

CAN High (Pin 6):3.50 VDominante

CAN Low (Pin 14):1.50 VDominante

Diferencial (H - L):2.00 VBit 0 válido

🟢

Red de Comunicación en Óptimas Condiciones

La resistencia equivalente mide exactamente 60 Ω. Las tensiones diferenciales son simétricas y permiten la transmisión a 500 kbps entre el motor, frenos ABS y transmisión sin interferencias.

Síntomas en el Escáner: Comunicación al 100% con todos los módulos. Sin códigos U.

---

3. Prioridad y Arbitraje No Destructivo

En la red CAN ningún módulo es “maestro”; todos pueden hablar cuando el bus está libre. Si dos módulos transmiten al mismo tiempo (ejemplo: el módulo de frenos ABS enviando una frenada de emergencia y la Radio enviando el volumen del audio):

• El bit Dominante (0) siempre gana sobre el bit Recesivo (1).
• Los identificadores de menor número tienen mayor prioridad.
• Ejemplo:
  • Mensaje ABS (Identificador 0x001 binario 00000000001)
  • Mensaje Radio (Identificador 0x400 binario 10000000000)
• En el primer bit transmitido, el ABS envía 0 (Dominante) y la Radio envía 1 (Recesivo). La radio lee el bus, ve que hay un 0 impuesto por otro módulo, se silencia al instante y el mensaje del ABS se transmite sin demora ni corrupción.

---

🎮 Reto Práctico de Taller: Misión de Diagnóstico Módulo 6

Un Audi A4 2.0 TFSI entra al taller con el cuadro de instrumentos lleno de luces de avería y el escáner no logra comunicarse con ningún módulo. Conecta el multímetro y el osciloscopio al conector OBD-II, analiza la resistencia y forma de onda del bus, localiza el conector culpable y restablece la red:

🔧 BAHÍA DE DIAGNÓSTICO #1

Simulador Mecatrónico de Taller

ORDEN DE TRABAJO: #MEC-2026⚠️ Falla Activa en Bahía

Vehículo:Chevrolet Cruze 1.8L Ecotec (Gasolina)

Síntoma del Cliente:El motor vibra en ralentí, pierde fuerza en subidas y la luz de Check Engine parpadea.

Condición Actual:Ralentí inestable (620 RPM), temblor de carrocería y humo con olor a combustible crudo.

Compartimiento del Motor (Haz clic en un punto de prueba)

Punto seleccionado: Ninguno

● Tren Mecánico● Batería / Masa● CKP / Sensores● Inyección / Chispa● ECU● HV / CAN / BCM

🩺 Escáner OBD⚡ Multímetro📈 Osciloscopio🔩 Manómetro

AUTEL PRO MAXISYS • ENLACE ACTIVO (12.4V)OBD-II GENÉRICO ISO 15765-4

Códigos Confirmados en Memoria:

P0303 - Fallo de Combustión Cilindro 3

Régimen Motor (RPM):640 RPM (Inestable)

Ajuste Corto Plazo (STFT):+18.5% (Corrigiendo mezcla)

Presión Absoluta (MAP):48 kPa (Vacío bajo por mala compresión)

Voltaje Sonda O2 B1S1:0.12 V (Pobre fluctuante)

V DC • AUTORANGO

0.00

Conecta las puntas a un punto del motor

Rango Seleccionado:Tensión Continua (V DC) / Resistencia (Ω)

CH1: 2.0 V/div • 1.0 ms/divTRIG: AUTO (CH1)

Captura de onda en tiempo real del componente seleccionado.

Prueba de Compresión en Cilindro:Lectura anormalmente baja. Se requiere comprobación con medidor de fugas neumático.

PASO FINAL:

Diagnóstico Clínico y Acción de Reparación en el Taller

1. Diagnóstico de la Causa Raíz (Demostrado con Mediciones):-- Selecciona el diagnóstico comprobado --

2. Acción Correctiva de Taller (Sin cambiar piezas a ciegas):-- Selecciona el procedimiento de reparación --

🔑Ejecutar Reparación y Dar Marcha al Motor🔄 Reiniciar Bahía

🎉

¡Reparación Exitosa y Motor en Marcha Nominal!

El motor arrancó al primer toque de llave. Ralentí estabilizado en 800 RPM sin vibraciones. Presión de compresión equilibrada en todos los cilindros. Check Engine apagado.

⭐ Destreza Mecatrónica: 100/100 XP

---

📝 Autoevaluación Técnica: Módulo 6

📝

Evaluación de Redes CAN Bus y Multiplexado

Puntaje: 0 / 3

Pregunta 1 de 3

Al medir con multímetro entre el pin 6 y pin 14 del puerto OBD-II con la batería desconectada, la lectura marca 120 Ohmios en lugar de 60 Ohmios. ¿Qué indica este resultado?

AEl bus está en perfecto estado.BExiste un cortocircuito entre CAN High y masa.CUna de las dos resistencias terminadoras de 120 Ohmios está desconectada, con circuito abierto o su módulo no está conectado a la red.DLa batería del multímetro está agotada.

💡

Explicación Técnica:

Al haber dos resistencias de 120 Ω en paralelo en los extremos del bus, la resistencia equivalente debe ser 60 Ω (120 / 2). Si marca 120 Ω, solo un terminador está presente en el circuito, indicando un cable cortado hacia el segundo terminador o el módulo desconectado.

Pregunta 2 de 3

¿Cuál es el voltaje esperado con respecto a masa en reposo (estado recesivo) en las líneas CAN High y CAN Low de un bus de alta velocidad a 500 kbps?

A0.0 V en ambas líneas.B12.0 V en CAN High y 0.0 V en CAN Low.C2.50 V en ambas líneas simultáneamente.D5.00 V en CAN High y 2.50 V en CAN Low.

💡

Explicación Técnica:

En reposo (bit 1 recesivo), ambas líneas se polarizan al voltaje medio exacto de 2.50 V. Al transmitir un bit 0 dominante, CAN High salta a 3.5 V y CAN Low baja simétricamente a 1.5 V, manteniendo un promedio constante de 2.5 V para minimizar emisiones electromagnéticas.

Pregunta 3 de 3

¿Cómo resuelve el protocolo CAN Bus el conflicto cuando dos módulos intentan transmitir simultáneamente por la misma línea?

AEl módulo de motor siempre tiene prioridad forzosa por hardware.BMediante arbitraje bit a bit: el bit dominante (0) prevalece sobre el recesivo (1); el mensaje con el identificador de menor valor numérico gana el acceso sin alterar su mensaje.CAmbos módulos se detienen y esperan un tiempo aleatorio como en Ethernet.DEl conector de diagnóstico OBD-II actúa como árbitro central.

💡

Explicación Técnica:

El arbitraje en CAN Bus es no destructivo. Los módulos escuchan el bus mientras transmiten el identificador. En el momento en que un módulo envía un bit recesivo (1) pero detecta un bit dominante (0) impuesto por otro módulo más prioritario, se retira inmediatamente dejando la línea libre para el mensaje crítico.