Was ist DiveCAN® und warum sollte mich das interessieren?

März 22, 2016

Überprüfung im Jahr 2025.

Digitale Kommunikationssysteme ersetzen zunehmend analoge in computerbasierten Geräten. Da immer mehr digitale Kommunikationsmittel in Kreislauftauchgeräte integriert werden, suchte Shearwater nach der besten digitalen Lösung.

Wir untersuchten sowohl grundlegende serielle Schnittstellen als auch fortgeschrittenere Protokolle wie HDLC und SDLC sowie Mikroprozessor-Kommunikationsprotokolle wie I²C und SPI. Auch Internetprotokolle wie Ethernet wurden berücksichtigt. Wir betrachteten Prozesssteuerungsprotokolle wie DeviceNet und Modbus sowie Fahrzeugprotokolle wie CAN, MilCAN und NMEA 2000.

Letztendlich setzte sich das äußerst robuste CAN-Protokoll durch. ^DiveCAN® ist ein Kommunikationsprotokoll, bestehend aus einer physikalischen Schicht und Protokollschichten. Es basiert auf dem Industriestandard CAN-Bus, der in Pkw, Booten, Lkw, Panzern und Fabriknetzwerken weit verbreitet ist. Es funktioniert auch in Umgebungen mit starken elektrischen Störungen, wie beispielsweise in Pkw oder Sattelaufliegern. Es eignet sich für die Hochgeschwindigkeitssteuerung von Geräten wie Brake-by-Wire in Pkw und die Turmausrichtung in Panzern. Es ermöglicht sehr lange Kabellängen für Oberflächensteuerungsanwendungen. Im Gegensatz zu Ethernet weist es bei hohem Datenverkehr eine vorhersehbare Latenz auf. Der Protokollhandler ist in die Hardware der für uns relevanten ARM-Mikroprozessoren integriert, und die Kabel-Transceiver-Handler sind kostengünstig und millionenfach in der Automobilindustrie im Einsatz, sodass keine Ausfallgefahr besteht. CAN wurde als Plattform zur Unterstützung von Nachrichtenstrukturen wie NMEA 2000 oder J1939 konzipiert – genau das, was wir benötigten. Die Verbindung ist digital und fehlergeprüft, d. h. die Daten werden entweder korrekt empfangen oder der Fehler wird erkannt. Kurz gesagt, es ist weit verbreitet, einfach und zuverlässig.

Die Vernetzung eines Tauchsystems ist aus vielen der gleichen Gründe sinnvoll wie die Vernetzung in anderen Anwendungsbereichen. Sie ermöglicht den bedarfsgerechten Austausch einzelner Module. Fällt ein Handgerät aus, kann es problemlos vor Ort ersetzt werden. Bei neuen Technologien lässt sich das alte Gerät einfach abziehen und das neue anschließen. Diese Flexibilität, mit neuen Technologien Schritt zu halten, sobald diese verfügbar sind, ist ein weiterer entscheidender Vorteil des DiveCAN® ^- Busses.

Ein weiterer Vorteil, der zwar nicht direkt zu CAN gehört, aber bei ^DiveCAN® und vielen anderen CAN-Implementierungen zum Tragen kommt, besteht darin, dass sich relativ einfach zwei weitere Leitungen hinzufügen lassen, um die Stromversorgung über den Bus zu gewährleisten. Dadurch müssen sich die Stromquellen nicht am selben Ort wie die Stromversorgung befinden. Dies ermöglicht auch Notstromsysteme und den Einsatz von Batterien außerhalb des Regelkreises, die Geräte innerhalb des Regelkreises mit Strom versorgen.

Auch in lebenserhaltenden Systemen erweist sich die Modularität als nützlich. Anstatt eines monolithischen Geräts, das Dekompression berechnet, eine grafische Anzeige steuert, Sensoren überwacht und weitere Funktionen integriert, lassen sich die Geräte in Module aufteilen. Bei Shearwaters typischer DiveCAN® ^- Implementierung ist das Modul, das das Magnetventil steuert, lediglich für das Auslesen der Sensordaten und das Auslösen des Magnetventils zuständig. Es hat keine komplexen Aufgaben, und einfachere Systeme lassen sich leichter überprüfen und validieren.

Da DiveCAN® ^- Geräte unabhängig voneinander arbeiten und einander misstrauen, lässt sich die Datenprotokollierung erweitern. Während eines der Geräte weiterhin die üblichen Tauchprotokolle führt, können nun mehrere Geräte DiveCAN® ^- Meldungen protokollieren, wodurch ein sehr umfassendes Bild des tatsächlichen Systembetriebs für die Analyse entsteht.

Jedes Rebreathergerät verfügt entweder über zwei unabhängige DiveCAN® ^- Busse oder über einen DiveCAN® ^- Bus und einen weiteren sekundären Bus.

Bei Systemen mit zwei DiveCAN® ^- Bussen dient einer als ^Steuerbus , der andere als Überwachungsbus. Das Handgerät muss wissen, welche anderen DiveCAN®-Geräte es erwartet. Ein fehlendes Gerät kann eine unsichere Konfiguration zur Folge haben (z. B. der Versuch, einen Tauchgang zu starten, ohne dass die Magnetventilsteuerung mit dem Handgerät kommuniziert). Das Handgerät muss für das Rebreather-Gerät konfiguriert sein. Daher ist die Steuerung nicht herstellerübergreifend austauschbar. Beispielsweise muss ein rMS-System die Temperatursensoren des Atemreglers erkennen und eine Fehlermeldung anzeigen, falls diese fehlen.

Obwohl die Konfigurationen auf vom Hersteller freigegebene Systeme beschränkt sind, bieten sie dennoch mehr Flexibilität als die bisherigen festverdrahteten Analogsysteme.

Der Monitor-Bus bietet mehr Flexibilität bei der Konfiguration. So lassen sich beispielsweise ein NERD, das neue DiveCAN LED-HUD oder ein zweites Petrel DiveCAN-Handgerät problemlos austauschen und sind herstellerübergreifend kompatibel, mit Ausnahme von ISC, die einen eigenen Anschluss und eine eigene Bus-Kommunikation verwenden. Der gängige DiveCAN-Anschluss wird von rEvo, JJ, Hollis, SF2 und O2pitma genutzt, sodass Monitor-Bus-Geräte kompatibel sind.

Shearwater kündigte auf der DEMA 2009 die Einführung von DiveCAN® ^- Systemen an. Die ersten DiveCAN® ^- Systeme wurden 2012 ausgeliefert. Das ^DiveCAN® NERD ist eine der neuesten Ergänzungen der DiveCAN® ^- Produktpalette. Shearwater konzentriert sich nun in der Forschung und Entwicklung von Rebreather-Controllern auf DiveCAN® ^- Geräte.