Op deze pagina wordt het ISOBUS systeem verder toegelicht. Hier zal een uitleg volgen over digitale signalen met vervolgens een inleiding in seriële gegevensoverdracht (gebruikt in CANBUS systemen) en berichtuitwisseling. Verder wordt er stilgestaan bij de globale opbouw van ISOBUS en de connectoren en schermen.

Digitale signalen

In de digitale techniek zijn er twee toestanden te herkennen. Deze toestanden zijn precies gedefinieerd en worden als 0(nul) en 1(één) aangegeven. Er bestaan geen tussenwaarden alleen “aan” of “uit”. Elke toestand wordt in de digitale techniek als een bit (afkorting van Binair Digit) aangemerkt. Met een enkele bit kunnen dus twee toestanden goed worden omgeschreven/onderscheiden, schakelaar open of gesloten.

Het aantal mogelijkheden stijgt exponentieel met het aantal bits. In tabel 1 is de eerste reeks van aantal bits en mogelijkheden opgesomd.

Open

Tabel 1: Aantal mogelijkheden per bit Bron:(PTC+, 2012)

Met een combinatie van 8 bits zijn er dus 256 schakelmogelijkheden. Deze set van 8 bits wordt een Byte genoemd. In elektronische landbouwsystemen wordt hier zeer veel mee gewerkt. Hier volgt een voorbeeld van het aantal schakelmogelijkheden. Door de motor temperatuur te digitaliseren moet de temperatuur -20°C tot +120°C worden verdeeld over 256 mogelijkheden. Het verschil 140°C verdelen over 256 stappen houdt in dat er kan worden geschakeld met 0.546°C per bit. Als er een grotere nauwkeurigheid gewenst is kan er worden besloten om het signaal over twee bytes te verdelen en te sturen. In het aantal te gebruiken bytes ligt in principe geen beperking. (PTC+, 2012)

Seriële gegevensoverdracht

Seriële gegevensoverdracht betekent het zenden van meerdere bits na elkaar over dezelfde draad. Deze reeks bits heeft zowel voor- als nadelen. Het voordeel van deze seriële gegevensoverdracht is dat er veel minder draden nodig zijn. Nadelen zijn dat de gegevens gebonden zijn aan een maximale afstand. Hoe groter het bericht hoe kleiner de maximale afstand. Deze seriële gegevens worden gebruikt bij CAN en ISOBUS systemen. CAN staat voor Controlled Area Network. (PTC+, 2012)

In dit hoofdstuk wordt er dieper ingegaan op de specificaties van de CANBUS en de berichtuitwisseling.

Specificaties

De CAN-bus maakt gebruik van de zogenaamde ‘bus technologie’. Alle deelnemers van een ‘bus’ zijn met elkaar verbonden met behulp van een enkele tweedraadsleiding. Aan beide uiteindes van de ‘bus’ zijn speciale weerstanden die ervoor zorgen dat als een bericht is verzonden en aangekomen bij de juiste deelnemer (CAN-station), het bericht wordt verwijderd. In figuur 1 is een schematisch voorbeeld opgenomen van dit systeem.

Open

Figuur 1: CAN bus Systeem. Bron:(Ratering, 2012)

Dit systeem geeft aan alle stations de mogelijkheid om onbeperkt met elkaar te communiceren. De twee draden zijn in elkaar gedraaid (met tussenliggende isolatie) om de storingen te minimaliseren. Een van de twee draden is de CAN High en de andere is de CAN Low. Voor de feitelijke data overdracht wordt het verschil tussen de draden gebruikt omdat die minder storingsgevoelig is. Hierbij is het spanningsverschil maatgevend. In ISO 11898 worden twee verschilspannings- bereiken voor de representatie van data gedefinieerd:de recessieve en de dominante bustoestand.

Dat men hier geen gebruik maakt van de eerder uitgelegde 0 en 1 toestanden wordt verderop uitgelegd. Voor nu geldt als het spanningsverschil tussen CAN-High (CANH) en CAN-Low (CANL) ten hoogste 0.5 volt is er sprake van een recessieve toestand. Is het spanningsverschil tussen CANH en CANL minstens 0.9 volt, dan is er sprake van een dominante toestand. In tabel 2 is het bovenstaande nogmaals visueel uitgelegd.

Berichtuitwisseling van CANBUS

De berichtuitwisseling over de CAN-bus 2.0 kan op twee verschillende manieren plaatsvinden.

Zo kan een CAN station een bericht verzenden naar een specifiek station. Bijvoorbeeld station 26 naar station 36. Alle andere stations negeren dit bericht en slechts station 36 verwerkt het bericht en stuurt een bevestiging van aankomst. Bij fouten zal er geen bevestiging terug komen en zal station 26 het bericht nogmaals versturen.

De tweede manier is iets anders. Hierbij wordt geen concrete deelnemer aangesproken, maar wordt de waarde die verstuurd wordt gekoppeld aan een Identifier. Station 26 stuurt een spanningsmeetwaarde met Identifier 978, ontvangst en verzendadressen worden niet meegestuurd. Dit bericht is dus bedoelt voor ieder CAN station waarvoor deze Identifier belangrijk is. Deze overweging of ze het moeten verwerken, is bepaald in de interne software van de betreffende CAN Station.

Ieder bericht wordt in een speciaal frame gezet. Dit frame is een belangrijk onderdeel van ISOBUS omdat iedere fabrikant dezelfde regels moet hanteren betreffende het frame. In dit frame, zoals te zien in figuur 1, zijn verschillende onderdelen te zien. De betekenis van de termen in deze figuur zullen hier nader worden toegelicht. Wanneer een bericht niet aan bepaalde eisen voldoet zullen ze door stations die wel aan de eisen voldoen, niet erkend worden. Omdat het ISOBUS document net als de toepassingen ervan continue ontwikkelingen doormaakt kan het voorkomen dat sommige ISOBUS geprepareerde machines niet met de trekker kunnen communiceren en vice versa. Om te controleren of ze met elkaar kunnen communiceren is er een speciale database opgezet waarin dit gecontroleerd kan worden.

SOF (Start of Frame): Hiermee wordt het begin van een frame aangegeven en alle busdeelnemers synchroniseren hun inwendige ontvangmodule met de neergaande flank van dit bit.

Arbitration field: In dit deel van het frame staat de Identifier van het verzonden communicatiebericht. In dit voorbeeld met de CAN 2.0A specificaties wordt deze verzonden met 11 bits. Dit betekend dat er 2048 verschillende ID’s mogelijk waarvan er 16 zijn gereserveerd voor bijzondere functies. De overige 2032 zijn vrij te gebruiken. In modernere CANbus systemen is dit al snel te weinig. Hier wordt dan mogelijk gewerkt met een 29 bits Identifier. (536.870.912 verschillende ID’s)

RTR (Remote Transmission Requestbit): Hiermee kan een station een ander station opdragen om direct data te verzenden. Dit kan gebeuren als er elders direct data nodig is.

IDE (Identifier Extension-bit): Met dit bit wordt aangegeven of het hier gaat om een standaard format met een 1 bit Identifier of om een extended frame met een 29 bits Identifier zoals eerder uitgelegd.

R0 (reserve bit): Dit dominant verzonden bit dient als reserve bit voor mogelijke uitbreidingsspecificaties in de toekomst.

DLC(Data Lenght Code): Met deze 4 bits wordt aangegeven uit hoeveel bytes het komende dataveld bestaat. De CAN specificatie laat maximaal 8 bytes toe dus zijn er 8 mogelijkheden.

Data-field In dit veld komen de te verzenden databytes. Dit is de kern van het bericht, andere delen zijn alleen om ervoor te zorgen dat het op de juiste plek terecht komt en dat de stations weten wat het is. Er kunnen per bericht 8 bytes (8 x 256 mogelijkheden) worden verzonden.

CRC-field: In dit veld staat informatie om te garanderen dat het de juiste data is en er geen overdrachtsstoringen zijn geweest.

Acknowledge-field: Dit veld dient voor de overdracht van ontvangstberichten van de verzonden data.

ACK: In dit gedeelte komt de bevestiging of een bericht foutloos is ontvangen. Stuurt een zender een recessief bit in dit gedeelte en hij krijgt een dominante terug is het bericht foutloos ontvangen door in ieder geval een station.

EOF (End Of Frame): Dit gedeelte van 7 recessieve bits geeft het einde van het frame aan. Dit is het slot van het bericht.

Intermission field: Tussen twee berichten wordt er een ruimte gehouden om de berichten goed te kunnen scheiden. Deze ruimte bestaat uit een minstens 3 bittijden. Hier worden in de plaats van 3 bits te versturen nu geen bits verzonden. Een grotere tussentijd kan natuurlijk altijd, maar het minimum is 3 bits. (PTC+, 2012)

ISOBUS

ISOBUS is een gestandaardiseerde vorm van de CAN bus. De berichtopbouw iets anders opgebouwd maar werkt volgens hetzelfde principe en geeft dus in een frame aan waarin de informatie staat maar ook welke informatie en mogelijk voor wie deze bedoeld is. De software zorgt er dus voor de werktuigen en trekkers met elkaar kunnen communiceren. De gebruikte connector en schermen zijn in de onderstaande paragrafen verder toegelicht.

Connector

Behalve dat alle componenten van zowel de trekker als werktuigen overweg meten kunnen met het ISOBUS protocol, is er ook een gestandaardiseere stekker nodig. Om eenheid te brengen in de verbinding tussen trekker en werktuig is er een 9-polige stekker aangewezen als standaard zoals te zien in figuur 2. Deze stekker is gelijk aan de die van LBS(Landwirt-schaftliches Bus Systeem) maar het ISOBUS protocol laat meer berichten toe die sneller worden verstuurd.

‘’Met de nieuwe 9-polige ISOBUS-stekker komt mogelijk ook de vertrouwde verlichtingsstekker te vervallen. Ook de stroomvoorziening verloopt namelijk via deze kabel. De stekker moet met een schroefring vastgezet worden. De stekker bestaat uit:

1. Twee dikke poorten met rode en zwarte draden voor de stroomvoorziening;

2. Twee kleine poorten voor de stroomvoorziening van de werktuig ECU’s;

3. Kleine poort voor de koppeling;

4. Vier kleine poorten op rij met geel en groene draad voor de informatievoorziening.’’ (Landbouwmechanisatie, 2005)

Scherm

Door middel van een Virtual Terminal kan men gegevens van zowel de trekker als het werktuig bekijken. Naast het bekijken van deze informatie kunnen er ook parameters worden gewijzigd. Zo kan bijvoorbeeld de veldspuit vanaf het Virtual Terminal bediend worden. Dit geeft de mogelijkheid om met behulp van taakkaarten plaatspecifiek handelingen te verrichten.

De schermen van de verschillende merken worden in de trekker geplaatst en gekoppeld aan de trekker het mogelijke werktuigen. Ook sensoren en GNSS ontvangers worden aangesloten op de virtual terminal. Zo kunnen zowel trekker als werktuig gebruik maken van dezelfde informatie en wordt de informatie centraal bijgehouden. In figuur 3 zijn enkel voorbeelden van schermen naast elkaar geplaatst.

In de bijlage is er een vergelijking gemaakt tussen de verschillende terminals die in 2007 op de markt waren. Hoewel deze informatie verouderd is en veel van de genoemde merken nu nieuwe terminals hebben, geeft dit document toch een kijk op de verschillen die er zijn tussen de verschillende terminals.