Controller Area Network
Controller Area Network, CAN eller CAN-buss, är en databuss som främst är avsedd för fordon, men som numera även används i andra sammanhang. CAN möjliggör att flera noder eller styrenheter i fordonet kan sända meddelanden till varandra på ett säkert och snabbt sätt. Alla noder i nätet är parallellkopplade till två gemensamma ledare. Kommunikationen är seriell och asynkron dvs informationen sänds som en serie bit-signaler och meddelandena sänds bara vid behov. CAN används när kraven på snabbhet och tålighet i svåra miljöer är stora och används i fordon främst för motorstyrning, styrning av växellådor, bromssystem (ABS och adaptiv farthållning), krockkuddesystem (SRS), antisladdsystem och antikrocksystem. Fördelarna med nätverkstekniken är att man kan utnyttja mer avancerade funktioner som föraren uppskattar, samtidigt som man reducerar kablar och kontaktdon vilket sänker kostnaderna och ökar tillförlitligheten. CAN utvecklades ursprungligen av Bosch 1983 och har under 2000-talet blivit en de facto-standard för snabb kommunikation i fordon men även i andra utrustningar. CAN kräver att varje nod är en relativt avancerad mikrodator. Av det skälet har Local Interconnect Network - LIN blivit en parallell standard för enklare funktioner där noderna inte behöver vara en komplett dator. Eftersom CAN är meddelandebaserat så har dessutom ett annat nätverk Media Oriented Systems Transport - MOST blivit standard för ljud och video mellan fordonens infotainment-komponenter vilka kräver strömmande data. CAN är inte ett master / slave system som LIN-nätet, utan flera noder kan sända och flera kan motta meddelanden simultant - nätet är ej hierarkiskt. CAN innehåller därför ett skydd mot samtidig sändning från två noder (CSMA/CR Carrier Sense Multiple Access / Collision Resolution) vilket gör att endast en nod i taget sänder. Bussen består fysiskt vanligen av ett tvinnat kabelpar som är hopkopplat genom de flesta kabelmattorna i fordonet. Noderna ansluts till närmaste kabelpar. Maximal längd på busskabeln är 40 meter vid hastigheten 1M bit/s, längre vid lägre hastighet till exempel 500 m vid 0,125 Mbit/s. Den ena busskabeln kallas High och den andra Low och signalen utgörs av differensspänningen. Ofta är bägge ändarna av bussen hopkopplade med en resistans på ca 120 ohm. Se vidstående figur. CAN tillåter även optiska fibrer, men detta var ännu inte vanligt år 2012. Likaså tillåter CAN att vid låg hastighet bara ha en kabel och låta fordonets chassi vara återledare, men inte heller var detta vanligt 2012 eftersom LIN var att föredra i dessa fall. I många fordon används flera CAN-nät. Vart och ett med sitt kabelpar och ofta med olika hastighet. Se tillämpningar nedan. En speciell variant är Diagnosuttag (bilar) (OBD-II) enligt amerikansk och europeisk standard. I OBD-II är CAN-anslutning en av 5 standardanslutningar till fordonets delsystem. I detta fall skapas ett tillfälligt CAN-nät mellan fordonet och till exempel en diagnosdator på en verkstad. CAN-anslutning finns för diagnos även av andra fordon som saknar OBD-II till exempel utombordsmotorer . Diagnosuttagen används även för uppdatering av programvara i fordonet. Varje nod är en styrenhet eller mikrodator med hårdvara och programvara. Funktionerna i noderna är i princip uppdelade i tre lager eller nivåer (jfr Open Systems Interconnection). Antalet noder i ett nät beror av utformningen av sändarna / mottagarna i noderna och kan vara minst 32 men även 64 eller t.o.m. 128. Ett meddelande består dels av en identifierare och dels av data. Identifieraren syftar på meddelandets funktion ej mottagarens adress. CAN innehåller därför inga identifierare av noderna. Meddelandets identifierare är entydig i nätet och utgöres av 11 bitar i basformatet. (kan vara 29 bitar i utvidgade formatet CAN 2.0B). Data kan vara upp till 8 bytes (64 bits). Dessutom finns diverse andra bitar vilka framgår av vidstående figur. CAN passar mindre bra för vissa delsystem. Nackdelarna kan då vara.
Media Oriented Systems Transport
Rent fysiskt kan nätet vara en ring men kan även vara ett virtuellt stjärnnät med dubbelkablar ut från ett nav av hopkopplingar. Max antal noder i ringen är 64. I kritiska tillämpningar kan man ha redundans med dubbelringar men detta var 2011 ovanligt. MOST tillåter "plug and play" vilket gör att noder dynamiskt kan kopplas in eller ut i ringen utan att omkonfigurering måste ske. MOST är ett synkront nätverk där data skickas i en jämn synkroniserad ström vilket är viktigt vid överföring av ljud och bild - "strömmande data" där kapaciteten är given och köhantering ej behövs. En av noderna är styrande i nätet och sänder synkroniseringsdata som gör att alla noder får samtidiga klockor. Kapaciteten är uppdelad i 60 kanaler. För till exempel en radiokanal kan man bestämma på vilken eller vilka kanaler den ska läggas samt vilka noder som är sändare resp. mottagare. En av kanalerna är reserverad för data som styr nätet. MOST fanns 2011 i tre versioner. MOST använder optisk fiber, men MOST 50 och 150 tillåter även par-tvinnad elektrisk kabel. Den optiska fibern är av "POF"-typ (Plastic Optical Fibre). Denna fiber har en kärna med c:a 1 mm diameter. Det är i kärnan som ljuset reflekteras under sin väg. Plastfibern tillåter inte samma längder som glasfiber, men klarar gott de längder som finns i ett fordon. Varje nod eller styrenhet har ett dubbeluttag med ingående resp. utgående fiber och fibrerna ingår i fordonets normala kabelmattor. I kopplingsscheman anges ofta en liten ring med en pil som symbol för fibern och riktningen i ringen. Ljuset i fibern skapas av lysdioder i det röda frekvensområdet och läses av fotoceller. Varje nod transmitterar ljuset vidare till nästa nod i ringen. Fördelen med optisk fiber är okänslighet mot störningsfält och hög hastighet. Fördelen med plastfiber jämfört med fiber av glas är. Jämfört med skärmad tvinnad par-kabel gäller även. MOST tillkom genom att ett antal biltillverkare och underleverantörer 1998 bildade The MOST Corporation, ett bolag med målet att definiera en standard och underhålla ett protokoll för multimediakommunikation i bilar. Resultatet blev en etablerad standard för bilindustrin och kontinuerlig anpassning till nya media och tillämpningar. MOST Corporation hade 2011 som medlemmar till exempel Daimler, BMW, AUDI SMSC och Harman. Dessutom finns som associerade medlemmar många andra biltillverkare, "system integrators", bl.a. svenska Volvo samt en hel mängd underleverantörer "suppliers" som Bang Olufsen, Clarion, Denso och Bosch. Exempel på styrenheter som kan bilda noder i MOST-ringen är. Flera tillämpningar väntas i framtiden. I många fordon var dock 2011 fortfarande vissa komponenter som mikrofon och högtalare anslutna med vanliga elkablar. MOST 25 som har en bandbredd på c:a 23 megabits/sek. Det motsvarar upp till 15 stereokanaler med CD-kvalitet eller 15 videokanaler i MPEG 1-format. Varje kanal får 4 bytes av varje datablock (frame) om 512 bits. MOST 50 dubblerar bandbredden så att varje block har 1024 bits. MOST 150 är nästan 6 gånger snabbare än MOST 25 och tillåter datablock om 3072 bits. MOST 150 erbjuder även en asynkron kanal som kan användas för till exempel Ethernet. Således en styrkanal, kanaler för "strömmande" data och för "paketerade" data. Introducerades 2007. Enkla och billiga kontakt-don som är lätta att ansluta och skarva. Analog radiomottagare (vanlig bilradio). Digitalradiomottagare (DAB-radio). TV-mottagare (att använda när bilen står stilla). CD-spelare, CD-växlare och DVD-spelare. Förstärkare som driver högtalare. Bildskärm på instrumentbrädan och skärmar/DVD-spelare för baksätespassagerare. Knappsatser eller styrdon för navigering på bildskärmen. Styrsystem för inställningar av bilens elektroniska funktioner. Mikrofon med omvandlare från analog till digital signal.
Differentialbroms
En differentialbroms (Engelska: limited-slip differential) eller differentialspärr (Engelska: locking differential) är en anordning som helt eller delvis tar bort den normala funktionen hos en differentialväxel i ett fordon. Nyttan med en differentialbroms eller differentialspärr är att kunna föra över kraft till det eller de hjul som har bäst grepp. Differentialer där man kan ha nytta av en differentialbroms eller differentialspärr förekommer både på drivande axlar och i en eventuell fördelningslåda (mittdiff) på fordon som driver på fler än två hjul. När ett fordon svänger kommer det hjul som går i "ytterkurva" att färdas en längre sträcka än det hjul som går i "innerkurva", detta gör att hjulen kommer att hålla olika hastighet. För att klara detta måste fordonet ha en liten växellåda, en differentialväxel, som fördelar kraften mellan de två (alternativt flera) drivande hjulen. Problem kan uppstå om fordonet kör fast, det hjul som har tappat greppet kommer att stå och slira medan det andra hjulet inte utför något arbete. En differentialbroms eller en differentialspärr ser till att kraft förs över även till övriga hjul. Skillnaden mellan differentialbroms och differentialspärr är att en differentialbroms tillåter slirning och kan i vissa fall regleras medan en differentialspärr endast tillåter full inkoppling. Regleringen av differentialbromsen kan antingen vara helt automatisk eller reglerad av föraren. Den helt automatiska differentialbromsen kan vara av mekanisk eller elektrohydraulisk typ. Den mekaniska består i en del fall av en koppling i silikonolja som stelnar när rotationsdifferensen blir stor, men även andra varianter finns. Den elektrohydrauliska typen styrs normalt av en elektronisk styrenhet där föraren i vissa fall har möjlighet att manuellt ingripa. Se t.ex. Subarus DCCD där mittdifferentialen kan styras antingen automatiskt eller av föraren. På fordon med differentialspärr är inkopplingen manuell. Undantag kan dock finnas. Risken för skador på transmissionen är högre för en differentialspärr än för en differentialbroms vid felaktigt handhavande. Så kallad Torsendifferential vilken bland annat återfinns i Audi Quattro. Elektronisk styrning av bromsarna hos fordonet för att uppnå samma effekt som en differentialbroms ger, vilket är en bonusmöjlighet för bilar med antisladdsystem.
Omedvetet
Omedvetet eller det omedvetna kallas all verksamhet i hjärnan som medvetandet inte kan nå eller som det för tillfället inte väljer att kontrollera. Denna betydelse av ordet stämmer med kognitionsvetenskap och socialpsykologi. Sigmund Freud gjorde på sin tid andra distinktioner, och i Carl Gustav Jungs begreppsvärld används termen på ännu ett annat sätt. Den andel av hjärnans verksamhet som är omedveten är överväldigande. Av informationen från sinnesorganen är vi bara medvetna om cirka en miljondel. Denna miljondel är dock noga utvald och sammanfattad av omedvetna processer för att vara maximalt nyttig för medvetandet. Med hjärnans processer för agerande är förhållandena likartade. Eftersom vårt medvetande bara märker det hos oss själva som är medvetet och eftersom medvetandet har en tendens att efterrationalisera våra omedvetna reaktioner, kan det vara svårt att bedöma sitt eget omedvetnas verkliga betydelse. Under upplysningen på 1700-talet uppfattades människan i John Lockes anda som en i grunden förnuftig varelse där det omedvetna inte hade någon större plats. Romantikens tänkare var betydligt mer intresserade av det omedvetna. Under första halvan av 1800-talet liknade exempelvis filosofen Arthur Schopenhauer det omedvetna vid jordens väldiga inre med det medvetna som jordens yta. Vid mitten av 1800-talet studerade den tyske fysikern och fysiologen Hermann von Helmholtz människans sinnen och reaktionsförmåga. Han kom fram till att det mesta som händer i hjärnan måste vara omedvetet, inte minst alla de slutledningar som krävs för att informationen från sinnesorganen ska kunna omvandlas till medvetna upplevelser. Samtiden hade dock svårt att acceptera att medvetandet inte hade full kontroll över hjärnan. I början av 1900-talet lyfte Sigmund Freud i sin psykoanalys fram det omedvetna som grunden för förståelsen av människans psyke. Han sa att det omedvetna är en kontinent och psykoanalysen bara skrapningar på dess yta. Med uttrycket "jaget är inte herre i sitt eget hus" menade han att det omedvetna styr över psyket. Detta utmanade ytterligare den gängse synen på människan som varande i grunden rationell och föranledde stormande protester. I praktiken kom psykoanalysen dock mest att förknippa det omedvetna med bortträngda drifter hos personer med psykiska problem. Behaviorismen var ointresserad av såväl medvetandet som det omedvetna och betraktade människan bara som en svart låda som man kunde stimulera och sedan mäta responsen från. Efter andra världskriget efterträddes behaviorismen av kognitionsforskningen som till en början såg på hjärnan ungefär som en dator där medvetandet kunde jämföras med den centralenhet (CPU) som styr allt. Men på 1980-talet började man istället tänka sig att det omedvetna består av en mängd parallella processer som samarbetar och behandlar stora mängder information mycket snabbt utan en gemensam styrenhet. Medvetandets processer anses å andra sidan arbeta sekventiellt och därmed långsamt, och bara med en sak i taget. Information mäts i bitar, där en bit är den minsta informationsenheten, en bestämning bland två alternativ – höger eller vänster, ja eller nej, noll eller ett, sant eller falskt. En pixel (färgpunkt) i ett digitalfoto innehåller vanligen 24 bitar information – åtta bitar vardera för mängderna rött, grönt och blått, vilket sammantaget ger punkten sin bestämda färgnyans. Hjärnans totala utbyte med omvärlden överträffar alltså medvetandets kapacitet ungefär en miljon gånger. Siffrorna är inte särskilt exakta – de är i allmänhet bara grova uppskattningar, men de visar ändå att det finns en omfattande omedveten verksamhet i hjärnan som på ett mycket kompetent sätt reducerar inkommande information innan den kan upplevas av medvetandet. Likaså utvecklas enkla direktiv från medvetandet av våra omedvetna processer till genomarbetade och väl koordinerade handlingsmönster.
Amperetimmätare
En amperetimmätare är ett instrument för mätning av mängden elektrisk laddning som genomflutit en ledare sedan en given tidpunkt. Instrumentet består typiskt av en strömmätare kombinerad med en styrenhet som integrerar värdet för den uppmätta strömmen i tiden. I husbilar eller båtar används en amperetimmätare ofta som en "tankmätare" för elektriska ackumulatorer. I denna tillämpning jämförs det integrerade värdet (i SI uttryckt i amperetimmar, vilket är ekvivalent med den genom ledaren transporterade nettoladdningen uttryckt i Coulomb) med ett förinställt värde för den nominella totala kapaciteten hos ackumulatorsystemet, och kan på så sätt presentera hur stor andel av den tillgängliga kapaciteten som förbrukats. Ofta är amperetimmätaren kombinerad med en elektrisk spänningsmätare, som tillsammans med informationen om hur många amperetimmar som gått åt för ett visst spänningsfall kan karakterisera konditionen hos ackumulatorn. Amperetimmätarens strömmätare ansluts via en kalibrerad shunt mellan en av ackumulatorns poler och det omgivande systemet av strömförbrukare, samtidigt som dess spänningsmätare ansluts direkt över ackumulatorsystemets poler.
