Techniek: CAN-bus

Motorrijden is en blijft een technisch verhaal dat door de jaren heen steeds complexer is geworden. Vandaar dat we in de wondere wereld van de techniek duiken om telkens één onderwerp te belichten. Deze keer: CAN-bus.

Op moderne motoren vind je steeds meer regelapparaten of wat in het Engels een Electronic Control Unit heet, kortweg ECU. Het motorblok heeft er eentje, het remsysteem heeft een ECU, net als de koplamp en het dashboard. De elektronisch verstelbare vering, de startonderbreker met sleutelherkenning, de hellingshoeksensor, de radar, zelfs de knoppen op het stuur zijn een ECU.

Al die apparaten moeten met mekaar kunnen communiceren en dat doen ze via koperen draden die je gebundeld terugvindt in je kabelboom. Om te voorkomen dat er oneindig veel bedrading in je motor geknoopt moet worden, is er een ander systeem bedacht. Door een netwerkkabel van voren naar achteren in de motorfiets te leggen, alle ECU’s daarop aan te haken en ze een digitaal bericht met nullen en enen naar elkaar te laten versturen, kan je die dikke bundel draden herleiden tot slechts twee draadjes van nog geen millimeter doorsnede. Dit ontwerp werd veertig jaar geleden bedacht en kreeg de naam Controller Area Network databus, beter bekend als CAN-bus.

Vergadering
CAN-bus werd aanvankelijk alleen toegepast in auto’s omdat de noodzaak daar veel groter was, maar deed ongeveer twee decennia geleden zijn intreden in de gemotoriseerde tweewielers. De voordelen zijn legio: minder draden, minder storingen en eenvoudigere ontwerpen, maar ook snellere communicatie en de mogelijkheid om diagnose te stellen.

Je kan het systeem bekijken als een soort van online meeting: iedereen is aanwezig en de meeting start zodra de contactsleutel omgedraaid wordt en elke ECU wakker wordt. Het dashboard start op, de brandstofpomp wordt alvast een keer aangestuurd, de verlichting gaat aan, en als de startonderbreker dan ook laat weten dat de sleutel de juiste code draagt, is het systeem paraat.

Alle deelnemers wachten af tot de stuurbediening het bericht stuurt dat de startknop wordt ingedrukt. Iedereen luistert mee, maar alleen de motor-ECU doet er iets mee: hij stuurt opnieuw de brandstofpomp, de startmotor en nog aantal dingen aan. Zodra het motorblok aangesprongen is, komt het bericht in de meeting dat ook de koplamp mag gaan branden. Alle ECU’s berichten wat ze aan het doen zijn en het dashboard maakt daar een mooie samenvatting van en geeft jou als bestuurder een handig overzicht.

(Rang)orde in de chaos
Omdat er steeds meer elektronica op motoren zit en omdat motorrijden sowieso een complexe bezigheid is, zullen er nagenoeg altijd verschillende berichten op hetzelfde moment op de lijn zitten. Want je remt hard én drukt op je claxon als een fietser vlak voor je neus oversteekt. Op dat moment gebeurt er iets bijzonders: het bericht naar het remsysteem om het ABS paraat te zetten en het remlicht aan te sturen, is belangrijker dan de wens om de toeter te laten klinken … dus worden de berichten gerangschikt volgens volgorde van belangrijkheid, waardoor het rembericht voorrang krijgt op het bericht naar de claxon. En zo wordt er een hele rit lang ‘vergaderd’.

Sneller en beter
Na de introductie in 1986 werd het systeem in 1991 verbeterd naar de snellere CAN-bus 2.0 die in 1993 als internationale standaard in gebruik werd genomen. In 2012 kwam diens zwaarder belastbare broertje CAN-bus FD op de markt, de laatste ontwikkeling is de in 2024 gestandaardiseerde CAN-bus XL. Het systeem is ondertussen terug te vinden in oneindig veel toepassingen, van vliegtuigen over auto’s en van machines die eender wat produceren tot het accupakket van je elektrische auto: CAN-bus is voor heel veel producten een belangrijke toevoeging geweest.

Spannend
Ben je je motor aan het poetsen en kom je in de buurt van de diagnosestekker, check dan eens de wit-zwarte en wit-blauwe draad op twee van de zes pinnen. Als je goed kijkt, zie je dat ze om elkaar heen gewikkeld zijn. Dat doet men om te voorkomen dat de CAN-draden magnetisch veld oppikken van bijvoorbeeld de bougies. Ze beschermen als het ware zichzelf voor spanning van buitenaf.

Het zou natuurlijk vervelend zijn als de claxon per ongeluk afgaat wanneer je net een ruiter stapvoets voorbij rijdt om het paard niet te laten schrikken. Een belangrijke deelnemer aan de CAN-busmeeting is de monteur die met een diagnosetoestel in real time de communicatie in de meeting kan volgen. Door het diagnosetoestel aan te sluiten op de diagnosestekker (vaak onder het zadel te vinden) kan de mecanicien live de meeting volgen en opsporen welke ECU een fout meldt of welke sensor een vreemde waarde doorgeeft.

CAN-bus en CONtrole
Niks zo vervelend in een meeting als een ongeleid projectiel en dus is er ook in de twee draden van de CAN-buscommunicatie een controlesysteem ingebouwd. De ene draad heet CAN High, de andere CAN Low. Het bericht dat gestuurd wordt bestaat uit nullen (2,5 volt) en enen (3,5 volt) op de CAN High. Op de CAN Low wordt op exact hetzelfde moment ter controle hetzelfde bericht gestuurd, echter met dit verschil dat de nul ook 2,5 volt bedraagt, terwijl de één goed is voor 1,5 volt.

Op die manier controleert het systeem zichzelf: tegenover elke hoge één moet ook een lage één staan. Een piekspanning van buitenaf zal wellicht een hoge één kunnen geven, maar nooit tegelijk een lage, dus doet geen enkele ECU iets met deze ongewenste spook-één. Wordt er niet gesproken op de lijn, dan staan beide op 2,5 volt.

Tekst Eldert Mulder • Fotografie en illustraties Eldert Mulder, BMW