Hur funkar det? Din guide till vardagstekniken 9789163350177 [PDF]

Zitiervorschau

Hur funkar det? Din guide till vardagstekniken

Kjell & Company

Kjell & Company Box 50435 202 14 Malmö Växel: 040-680 25 00 www.kjell.com

Copyrightinformation

Innehållet i denna bok är skyddat enligt lagen om upphovsrätt. Om du vill använda Hur Funkar Det i utbildningssyfte är den tillåten att kopiera. Se till att ursprunget tydligt framgår på kopiorna. Skolor och/eller utbildningsföretag, kontakta oss för mängdrabatt på boken. Friskrivning

Informationen i den här boken har skrivits med stor omsorg och noggranhet. Ändå kan felaktigheter eller ofullständig information förekomma. Vi vill gärna ha dina synpunkter för att nästa upplaga skall bli ännu bättre. Maila oss på [email protected]. Kjell & Company frånsäger sig allt ansvar för direkt eller indirekt skada, som skulle kunna inträffa i samband med denna information. Kjell & Company ansvarar inte heller för, och ger inga garantier om, informationens riktighet eller fullständighet.

Artikelnummer: 80-000 ISBN: 978-91-633-5017-7 © 2009 Kjell & Company Upplaga 1:1 Redaktör: Karl Emil Sigfússon Nikka Formgivning: Ulf Edvinsson Layout: Rikard Larsson Medverkande: Jonas Persson (skribent), Marcus Dahnelius (skribent), Ulf Edvinsson (skribent, illustratör), Andreas Hansson (illustratör). Ansvarig utgivare: Marcus Dahnelius



Dator

7 Typer av arbetsminne

1 Datorn 1.1 Datorns utveckling 1.2 Ettor och nollor 1.3 Byte 1.4 Kilo- mega- och gigabyte 1.5 Hårdvara och mjukvara 1.6 Program på datorn 1.7 Datorns komponenter 1.8 Datorns interna kommunikation

13 13 14 16 16 16 17 18 19

2 ESD 2.1 Hur uppkommer ESD? 2.2 Hur kan det förhindras?

21 21 21

3 Processorns egenskaper 3.1 Hertz - processorns puls 3.2 Cache-minne - processorns minne 3.3 Flerkärniga processorer (multi-core) 3.4 32 och 64 bitar 3.5 Processorns utveckling 3.6 Arkitekturer och serier 3.7 Intel 3.8 AMD 3.9 Socklar 3.10 Tips inför köp av processor

24 24 25 26 29 30 30 31 32 32 33

4 Effektivisering av processorn

35 35 36 37 37 38

4.1 Pipelines 4.2 SIMD 4.3 MMX och SSE 4.4 Nanoteknologi 4.5 FSB (Front Side Bus)

5 Installation av processor 5.1 Intel sockel 775 5.2 AMD sockel AM2

39 39 41

6 Arbetsminnets egenskaper 6.1 Definitionen av arbetsminne 6.2 Arbetsminnets uppgift 6.3 Varför mycket arbetsminne? 6.4 Hur mycket arbetsminne? 6.5 Arbetsminnets tekniska uppbyggnad

42 42 43 43 46 47

7.1 DIMM 7.2 De vanligaste DIMM-modulerna 7.3 SDRAM (168 pin) 7.4 SDRAM DDR (184 pin) 7.5 SDRAM DDR2 (240 pin) 7.6 SDRAM DDR3 (240 pin) 7.7 SO-DIMM 7.8 Dual channel 7.9 Fördröjningar (CL, CAS) 7.10 ECC och non-ECC 7.11 Skador på minne 7.12 Köpråd

8 Installation av arbetsminne 8.1 Att identifiera minnestyp 8.2 Att montera minne

9 Moderkortet i närbild

49 49 49 49 50 51 52 52 53 54 54 54 55 56 56 57

9.1 Moderkortets delar 9.2 Nord- och sydbryggan 9.3 Dagens välutrustade moderkort 9.4 Storlekar 9.5 Behövs en uppgradering 9.6 BIOS – Grundläggande mjukvaran 9.7 CMOS – BIOS-inställningar

59 59 61 61 62 62 63 64

10 Montering av moderkort

68

11 Interna hårddiskar

71 71 72 73 74 74 74 74 75 76 77

11.1 Hur anges storleken? 11.2 Hårddiskens egenskaper 11.3 Storleken och kapaciteten 11.4 Hastigheten 11.5 Accesstid 11.6 Cache 11.7 Gränssnitt 11.8 EIDE-gränssnittet 11.9 Liknande anslutningar 11.10 SATA-gränssnittet

12 Externa hårddiskar 12.1 Portabla hårddiskar 12.2 Vanliga externa hårddiskar 12.3 Anslutning av externa hårddiskar 12.4 USB 12.5 Firewire

79 79 79 80 80 83 

12.6 eSATA 12.7 Sammanfattning

84 85

13 Hårddisken i närbild

86 86 87 87 90 91 91 94

13.1 Filsystem 13.2 Val av filsystem 13.3 Partitionering 13.4 Defragmentering 13.5 Total radering 13.6 RAID 13.7 Vikten av säkerhetskopiering

14 Flashminnen 14.1 USB-minnen 14.2 USB-minnen med U3 14.3 USB-minnen med ReadyBoost 14.4 USB-minnen begränsningar 14.5 SSD (Solid State Drive) 14.6 Minneskort 14.7 Compact Flash (CF) 14.8 Secure Digital (SD) 14.9 Secure Digital Extended Capacity 14.10 Memory Stick 14.11 XD Picture Card (xD) 14.12 Hitta rätt minneskortstyp 14.13 Hur mycket rymmer minneskort? 14.14 Hur snabbt ska det vara? 14.15 UDMA

95 95 95 97 97 100 100 101 102 103 103 104 105 105 106 107

15 Installation av enhet

108

16 Nätaggregatet i närbild 16.1 ATX och EPS 16.2 24-pin 16.3 Andra strömförsörjningskontakter 16.4 Effekt 16.5 Effektfaktorkorrigering (PFC) 16.6 80 Plus 16.7 Spänningsavvikelser 16.8 Modulära nätaggregat 16.9 Kostnadsjämförelse 16.10 Behöver jag uppgradera? 16.11 Tips inför köp

110 110 111 113 115 116 117 118 119 119 120 121

17 Montering av nätaggregat

122



18 Grafikkortsanslutningar 18.1 Externa anslutningar 18.2 Övergångar 18.3 Utöka skrivbordet med två skärmar 18.4 Interna anslutningar

124 125 126 126 129

19 Grafikkortsegenskaper

131 19.1 Generering av bild 131 19.2 Grafikprocessorn 133 19.3 Grafikminnet 134 19.4 DirectX 136 19.5 SLI och CrossFire 136 19.6 Strömförbrukning 137 19.7 Att jämföra olika grafikkortslösningar 138

20 Expansionskort 20.1 Ljuddigitalisering (PCM) 20.2 Ljudkomprimering 20.3 Ljudkortet 20.4 Flera ljudkort 20.5 Nätverkskort 20.6 Kontrollerkort 20.7 Anslutningar

21 Installation av grafik- och tilläggskort 21.1 Identifikation av grafikkortstyp 21.2 Montering av nytt grafikkort 21.3 Montering av PCI-kort 21.4 Att ansluta tilläggsmoduler

22 Kylning 22.1 Fläktegenskaper 22.2 Anslutningar 22.3 Fläktstyrning 22.4 Rekommendationer 22.5 Kylflänsar 22.6 Kylpasta 22.7 Vattenkylning 22.8 Laptopkylning

140 140 141 141 142 145 145 145

147 147 148 149 150 151 152 152 154 154 155 156 156 157

23 Organisering av chassikylning 158 23.1 Principen 23.2 Kompletterande ljuddämpning 23.3 Kablar

158 159 160

24 Referenslista - dator

162

Nätverk 1 Nätverkstyper, topologier och identifiering 1.1 Nätverkens omfattning 1.2 Sammankoppling i lokala nätverk 1.3 UPnP 1.4 IP-adresst 1.5 DHCP 1.6 TCP/IP 1.7 IEEE, Ethernet

2 Internetanslutningar 2.1 Kilobit, megabit och gigabit 2.2 Förklaring av upp- och nedladdning 2.3 Modemuppkoppling 2.4 ISDN 2.5 ADSL och ADSL2+ 2.6 VDSL 2.7 Stadsnät (fiberoptik) 2.8 3G, UMTS

3 Inkoppling av Internet 3.1 Nätverkskort 3.2 Förbered för ADSL 3.3 Inkoppling av ADSL

4 Sätt upp ett lokalt nätverk 4.1 Centrala nav i nätverk 4.2 Bind samman nätverket 4.3 Triple Play

5 Routern i närbild 5.1 Throughput 5.2 Brandvägg 5.3 Trafikprioritering, QoS 5.4 Portkonfigurering 5.5 DMZ 5.6 Åtkomstkontroll

6 Trådlösa standarder 6.1 B-standarden (802.11b) 6.2 G-standarden (802.11g) 6.3 N-standarden (802.11n) 6.4 5 GHz 6.5 MIMO 6.6 Rundstrålande och riktade antenner

167 167 168 170 170 171 171 172 173 173 173 174 174 175 176 176 177 179 179 180 181 183 183 184 184 185 185 186 186 186 187 188 190 190 190 191 192 192 193

6.7 Rekommendationer kring antenner 6.8 Antennanslutningar

193 193

7 Säkerhet i nätverk

195 195 195 195 196 197 197 198 198 198 198 199 200

7.1 Brandvägg (Firewall) 7.2 NAT-brandvägg 7.3 SPI-brandvägg 7.4 Allmänt skydd 7.5 Tunnlar 7.6 Kryptering av trådlösa nätverk 7.7 WEP 7.8 WPA och WPA2 7.9 Rekommendation 7.10 PSK – Förenkla för användaren 7.11 WPS - Förenkla för användaren Köpråd

8 Smarta nätverkslösningar 8.1 Printerserver 8.2 Nätverkshårddisk (NAS) 8.3 Shareport 8.4 HomePlug 8.5 Omvandla trådbundet till trådlöst

9 Dela filer i ditt hemnätverk 9.1 Steg 1 – Arbetsgrupp 9.2 Steg 2 – Aktivera fildelning 9.3 Steg 3a – Dela ut filer i Vista 9.4 Steg 3b – Dela ut filer i XP 9.5 Steg 4 – Kom åt delade filer 9.6 Steg 5 – Skapa nätverksenhet

10 Nätverkskabeln 10.1 Kabel-kategori 10.2 Skärmning 10.3 Mjuk eller solid kabel? 10.4 RJ45-kontakten 10.5 Koppling av RJ45 10.6 Korskoppling 10.7 Fast Ethernet

11 Montering av RJ-45 11.1 Verktygen 11.2 Steg 1 – Brytskydd 11.3 Steg 2 – Lägg ledarna rätt 11.4 Steg 3 – Pressning 11.5 Steg 4 – Montera brytskyddet

202 202 202 203 203 205 206 206 207 210 214 215 217 219 219 220 220 220 220 222 222 223 223 224 224 226 226 

12 Installation av nätverksuttag 12.1 Slitsverktyget 12.2 Steg 1 – Plinten 12.3 Steg 2 – Skala kabeln 12.4 Steg 3 – Placering av ledarna 12.5 Steg 4 – Montering

13 Smarta lösningar

227 227 227 228 228 229

13.1 Två nätverkskablar i en 13.2 PoE – Power over Ethernet 13.3 WoL - Wake on Lan

230 230 231 232

14 Referenslista - nätverk

233

Ellära 1. Vad är elektricitet? 1.1 Spänning (volt) 1.2 Ström (ampere) 1.3 Resistans eller motstånd (ohm) 1.4 Sambandet – Ohms lag 1.5 Förenklad uträkning 1.6 Enhetsprefix 1.7 Sammanfattning 1 1.8 Effekt 1.9 Effektberäkningar 1.10 Sammanfattning 2 1.11 Lik- och växelspänning (DC / AC) 1.12 230 volt nätspänning

237 237 238 238 239 239 240 241 241 241 243 243 244

2. Koppling och mätning 2.1 Inkoppling 2.2 Seriekoppling 2.3 Parallellkoppling 2.4 Mätning 2.5 Multimetern 2.6 Mätning av likspänning, DC volt 2.7 Mätning av växelspänning, AC volt 2.8 Mätning av ström, ampere 2.9 Mätning av resistans 2.10 Mätning av förbindelse 2.11 Mätning med tånginstrument

245 245 245 246 247 247 248 249 250 251 251 252

3 Komponenter 3.1 Resistorn

253 253



3.2 Resistorserier 3.3 Färgkodning av resistorer 3.4 Effektutveckling i resistorer 3.5 Potentiometern 3.6 Kondensatorn 3.7 Spolen 3.8 Dioden 3.9 Diodens dopning 3.10 Lysdioden, LED 3.11 Beräkning av resistor 3.12 Vilket ben är vilket? 3.13 Transistorn 3.14 Förstärkningsfaktor

253 254 256 257 258 261 263 263 265 266 266 266 268

4 Koppling av lysdioder och motstånd 4.1 Seriekoppling av resistorer 4.2 Spänningsfördelning 4.3 Parallellkoppling av resistorer 4.4 Koppling av en lysdiod 4.5 Flera lysdioder i seriekoppling 4.6 Flera lysdioder i parallellkoppling

269 269 270 271 272 273 273

5 Nätaggregatet i närbild 5.1 Transformatorn 5.2 Likriktning – Dioden 5.3 Glättning – Kondensatorn 5.4 Olika typer av nätaggregat 5.5 Välj rätt nätadapter/nätaggregat 5.6 Checklista vid byte av nätadapter

277 277 278 280 282 283 285

6 Batteriet i närbild 6.1 Vad är ett batteri? 6.2 Batteriegenskaper

287 288

7 Engångsbatterier

291 291 292 294 295

7.1 Klassiska rundceller 7.2 Litium-rundceller 7.3 Knappceller 7.4 Storlekar och namn

8 Uppladdningsbara batterier 8.1 Ackumulatortyper 8.2 Spara pengar och miljö 8.3 Hur länge håller ett batteri?

297 297 301 303

9 Underhåll och laddning av batterier 9.1 Övervakningsprocessen 9.2 Beräkna laddström och laddtid 9.3 Laddkanaler 9.4 Skötsel av batterier

10 Batteripack 10.1 Polspänning och inre resistans 10.2 Serie- och parallellkoppling 10.3 Praktiskt experiment: citronbatteri 10.4 Att bygga ett batteripack

11 Kom igång med lödning 11.1 Utrustningen 11.2 Förberedande lödtips 11.3 Lödningsprocessen 11.4 Efter lödning 11.5 Råd för självbyggaren

12 Lödningsguide 12.1 Att löda komponenter 12.2 Att laga en lågvoltskabel

304 304 305 305 306 308 308 308 309 310 313 313 317 318 318 320 321 321 323

13 Elsäkerhet

326 13.1 Genomgång av växelspänning 326 13.2 Skyddsjordning 327 13.3 Dubbelisolering 328 13.4 Jordfelsbrytare 328 13.5 Överspänningsskydd 330 13.6 CE-märkning 331 13.7 Oberoende certifieringar 331 13.8 IP-klassificering (Kapslingsklasser) 332 13.9 Säkringar 333 13.10 Glas- och miniatyrsäkringar 334

14 Olika spänning i olika länder 14.1 Olika frekvenser 14.2 Hanterar apparaten spänningen? 14.3 Kontakttyper 14.4 Transformatorer 14.5 Guide för utlandsresan 14.6 Växelriktare 14.7 Mätning av växelriktare

15 Montering av stickpropp 15.1 Förberedelser

336 336 336 337 337 338 338 340

15.2 Steg 1 - Skala kabeln och ledarna 15.3 Steg 2 - Placera ledarna 15.4 Steg 3 - Slutför och testa

341 342 343

16 Spara ström 16.1 Vad kostar strömmen? 16.2 Vad är egentligen en wattimme? 16.3 Hur räknar jag ut kostnaden? 16.4 Belysningen 16.5 Lågenergibelysning 16.6 LED-belysning 16.7 Kritiken mot lågenergilampor 16.8 Undvik stand-by 16.9 Energibesparande grenuttag 16.10 Fjärrströmbrytare 16.11 Nätadaptrar och nätaggregat

344 344 344 344 345 346 347 349 350 350 350 351

17 Referenslista - ellära

352

Hembio 1 Upplösning, uppdatering och proportion 1.1 Upplösning 1.2 SD, HD, Full HD 1.3 Uppdatering 1.4 Logotyper 1.5 Bildformat

2 Bildbehandling 2.1 Bildanpassning 2.2 Uppskalning 2.3 Pixelmapping 1:1 2.4 Anpassning av bildrutefrekvens 2.5 100 Hz-teknik 2.6 Belysning 2.7 Kontrast

3 Högtalare i hembio 3.1 Högtalarna 3.2 Aktiva och passiva högtalare 3.3 Högtalaruppsättningar 3.4 THX-certifiering

357 357 357 358 358 359 361 361 362 362 362 363 364 364 365 365 365 366 367

341 341 

4 Utbudet av kabeltyper 4.1 Antennkabel 4.2 Kompositvideokabel 4.3 S-Videokabel 4.4 SCART-kabel 4.5 RGB-anslutning 4.6 Komponentvideokabel (YPbPr) 4.7 HDMI-kabel 4.8 DisplayPort-kabel

368 369 369 370 370 371 372 372 373

10.2 Omöjliga sammankopplingar 402 10.3 Styr systemet med en fjärrkontroll 402

11 Referenslista - hembio

Formelsamling Formelsamling

5 Analog bildöverföring 5.1 Begreppen RGB - komponentvideo 5.2 Gråskaleproblemet med S-Video 5.3 Skillnader mellan analoga kablar

6 Digital bildöverföring 6.1 DVI 6.2 Vanliga missuppfattningar 6.3 HDMI 6.4 Kablar för digitala signaler 6.5 Specialanslutningar

7 Ljudsignaler 7.1 Översikt 7.2 Analogt ljud 7.3 Det digitala ljudets fördelar 7.4 S/P-DIF 7.5 Flerkanaliga digitala ljudsystem 7.6 HDMI-ljud 7.7 Sammanfattande referens

8 Inkoppling av högtalare 8.1 Anslutning av högtalare 8.2 Val av högtalarkabel 8.3 Flera högtalare till samma utgång 8.4 Effektförlust i kabel

9. Att koppla datorn till TV:n 9.1 Val av kablar 9.2 Inställningar 9.3 Film på datorn 9.4 Film på Internet

10 Fullständigt sammankopplat system 10.1 Anslutningarna



374 374 376 377 379 379 379 380 381 383 384 384 384 385 385 386 387 388 389 389 390 390 392 394 394 395 399 401

402 402

404

405

Förord Hur funkar det? Det är en fråga som vi elektronikintresserade ställer oss dagligen. Frågan är drivkraften som får oss att vilja veta mer och sedan tillämpa våra nya kunskaper. En hembio kan enkelt kopplas samman, men vi funderar över hur man gör det på bästa sätt. Frågorna får oss att vilja göra närmare undersökningar. När vi väl lyfter på locket finns det en spännande värld som väntar på att bli utforskad. Vi inser att det finns fler och bättre lösningar än förr och inte alltför sällan väcks en förtjusning för tekniken i sig. Hembion som införskaffades för att se på film får plötsligt en ny dimension när konfigurerandet och sammankopplingen blir ett självändamål (även om vi oftast inte vill erkänna det). I slutänden använder vi inte vår hembio för att njuta av film - vi använder film för att njuta av vår hembio. Boken är framtagen av entusiaster – säljare som har ett brinnande intresse för prylar och elektronik. Den innehåller mycket riktigt en del information om hembio. Det är dock bara ett av fyra avsnitt. Boken behandlar även datorer, nätverk och ellära, vilket är tre andra ämnen som är lätta att fascineras av. Denna bok har vi inte skrivit för att marknadsföra våra produkter utan för att väcka intresse kring dem. Vi vill visa hur intressant elektronik kan vara och att det faktiskt är lättare än det ser ut. Boken är tänkt som ett uppslagsverk men innehåller även en del guider. Besök gärna www.kjell.com/fragakjell där du hittar mer information som inte fick plats mellan bokens pärmar. Du får gärna höra av dig om du har förslag på förbättringar av boken eller tips på ämnen vi bör ta upp. Maila oss på [email protected]. Har du frågor om våra produkter är du varmt välkommen in i någon av våra butiker eller att besöka oss på www.kjell.com. Malmö, juli 2009 Karl Emil Sigfússon Nikka, redaktör



Dator

Med datorer kan man lösa problem man inte hade tidigare. - okänd

Dator - Inledning till datorn

Har du funderat över vilken funktion de olika datorkomponenterna fyller? Vill du uppgradera något i din dator men känner dig osäker på hur du gör det? Då kan vi rekommendera de följande avsnitten. Vi inleder med en genomgång av hur datorn har utvecklats samt en översikt som visar hur allt hänger samman. Det följs av ett flertal kapitel som behandlar datorns grundläggande delar. Kapitlen beskriver komponenternas varianter och funktion. Varje avsnitt avslutas med ett kapitel som instruerar dig i hur du monterar den aktuella komponenten.

12

www.kjell.com

Dator - Inledning till datorn

Introduktion till datorn 1  Datorn Nästan alla har en dator i sitt hem. Det behöver nödvändigtvis inte vara en PC (Personal Computer). Inbyggda datorer finns överallt, exempelvis i mobiltelefonen, bilen, tvättmaskinen och videokameran. Definitionen av en dator är en maskin som kan ta emot, bearbeta, utföra instruktioner och eventuellt lagra information. I det här kapitlet är det dock bara PC:n som står i fokus.

1.1  Datorns utveckling

Den moderna datorn är ett resultat av lång tids utveckling. Den första datorn som hade släktskap med dagens datorer kom på 1940-talet. Efter det har tekniken gjort framsteg i rasande fart. Utvecklingen kan delas upp i fyra epoker. Första epoken ~1940 Tack vare elektronikens intåg gick det att tillverka datorer utan att förlita sig helt på mekaniken. Den legendariska ENIAC är ett exempel på en dator från denna tidsperiod. Maskinen kunde göra avancerade beräkningar på ballistik (projektilers färdväg). Den var lika stor och otymplig som en normalstor villa. Andra epoken ~1950 I slutet av 40-talet såg transistorn dagens ljus och elektronrören kunde ersättas. Transistorn var snabb, strömsnål och lätthanterlig jämfört med elektronröret. Datorernas storlek och strömförbrukning minskades därför drastiskt. Tredje epoken ~1960 Kretskortstekniken blev nästa stora milstolpe. För att binda ihop alla komponenter på ett effektivt sätt användes en platta av ett isolerande material där alla ledningsbanor mellan komponenterna redan var färdigtryckta. Det sänkte tillverkningskostnaderna och krympte datorerna ytterligare. Fjärde epoken ~1970 och framåt På bara ett par kvadratcentimeter lyckades man få plats med en stor mängd transistorer och komponenter. Mikroprocessorn var född och nu kunde slutligen en dator få plats i hemmet. Den moderna PC:n såg dagens ljus.

www.kjell.com

13

Dator - Inledning till datorn

Fyrtio år senare har fortfarande inget genombrott av liknande omfattning gjorts. Däremot har vidareutvecklingen lett till mycket snabbare och effektivare datorer. Nanoteknologin har möjliggjort konstruktioner av kretsar som är ofattbart små.

Kiselplatta bestående av 100-tals Core 2 Duo-processorer. Tillverkad med 45 nm-teknologi. Bildkälla: Intel Pressarkiv.

Delförstoring av kiselplattan ovan. Visar Core 2 Duo-processorer i ”närbild”. Processorn innehåller 300 miljoner transistorer (Intel Core 2 Quad innehåller 600 miljoner transistorer). Andra bilden visar en Core 2 Duo-processor i genomskärning. Bildkälla: Intel Pressarkiv.

Under slutet av 2009 planerar Intel att släppa sin nästa arkitektur baserad på 32 nmteknologi. Nästa generations processorer kommer att innehålla mer än 1,9 miljarder transistorer. Den nya teknologin packas på en yta som är nära hälften av den nuvarande 45 nm teknologin. 1.2  Ettor och nollor

Föregångare till den moderna datorn programmerades och styrdes med så kallade hålkort. Varje hål representerade ett värde och ytor utan hål ett annat värde. På detta sätt gick det att lagra information som sedan kunde tolkas av en maskin (till- och frånslag av elektricitet).

14

www.kjell.com

Dator - Inledning till datorn

Ur detta system kommer den välkända tekniken med ettor och nollor. Siffrorna kallas även binära tal eller bitar (från engelskans binary digit). När ettor och nollor sätts samman i sekvenser tolkar datorn dessa som specifika instruktioner. Det binära talsystemet fungerar på samma sätt som vårt decimalsystem. Skillnaden är att vi till vardags alltid utgår från tio siffror (noll till nio). Det känns naturligt att efter nio (9) kommer tio (10), alltså en återanvändning av nollan men med en etta framför. Det är ingen som ifrågasätter att ettans plats har ett värde av tio och lika logiskt är det faktiskt i det binära talsystemet. Skillnaden är att där är det högsta talet ett (1). 10 i vårt decimalsystem är värt tio, medan 10 (ett, noll) i det binära talsystemet är värt två. 1001

Decimal Binär

0dec 1dec 2dec 3dec 4dec 5dec 6dec 7dec 8dec 9dec 10dec

103

102

101

10 0

2

2

2

2 0

3

2

1

= 1001 =9

0bin 1bin 10bin 11bin 100bin 101bin 110bin 111bin 1000bin 1001bin 1010bin

Decimalt:

Binärt:

1dec + 1dec = 2dec 10 dec + 11dec = 21dec

1bin + 1bin = 10bin 10bin + 11bin = 101bin

Genom att ta hänsyn till siffrornas inbördes ordning går det att räkna ut vad talet 1001 betyder i de olika talsystemen. I det decimala blir det föga oväntat: 1 • 10 3 + 0 • 102 + 0 • 101 + 1 • 10 0 = 1001dec

I det binära talsystemet blir det istället: 1 • 23 + 0 • 22 + 0 • 21 + 1 • 20 = 9 dec

www.kjell.com

15

Dator - Inledning till datorn

Med en bit går det att skriva två olika värden, 0 och 1. Med två bitar går det att skriva fyra värden, 0 till 3. Tre bitar ger åtta olika värden, 0 till 7. Åtta bitar ger hela 256 möjliga varianter (0 till 255) och så vidare. Antalet variationer fördubblas för varje bit som läggs till: 2, 4, 8, 16, 32, 64, 128, 256...

1.3  Byte

En grupp på åtta bitar har fått ordet byte som en egen benämning. Ett stort B betecknar byte medan litet b står för bit. Oftast används prefix såsom kilo, mega och giga eftersom en bit eller en byte inte är speciellt mycket i jämförelse med hur stora lagringskapaciteter och överföringshastigheter som finns idag. Lär mer om lagring i Dator 11.1.

1.4  Kilo- mega- och gigabyte

SI-prefixen kilo, mega och giga används något felaktigt i datorvärlden. När det pratas om antalet byte motsvarar de nämligen inte hela tusenmultiplar. Det förhåller sig istället på detta vis: 1 kB (kilobyte) = 1024 B 1 MB (megabyte) = 1024 kB 1 GB (gigabyte) = 1024 MB 1 TB (terabyte) = 1024 GB För att förtydliga denna missvisning används ibland begreppen KiB (kibibyte), MiB (mebibyte), GiB (gibibyte) och TiB (tebibyte). Läs mer om detta i Dator 11.1.

1.5  Hårdvara och mjukvara

En vanlig förväxling i ämnet datortermer är begreppen data och dator. Data syftar på informationen som en dator behandlar och lagrar. Dator används när det syftas på den fysiska hårdvaran och allt kring den (exempelvis datorprogram). Hårdvara är benämningen på allt i en dator som går att se och ta på. Tidigt i datorns utveckling tog matematikern John von Neumann fram en modell av hur en dators hårdvara kan vara uppbyggd (von Neumann-arkitekturen). Här följer en illustration av denna modell: fasta minnen

indata

arbetsminne

processor

utdata

Von Neumann-arkitekturen.

16

www.kjell.com

Dator - Inledning till datorn

Mer om von Neumann-arkitekturen finns att läsa i boken ”PC-datorer” av Michael B. Karbo. Även om denna modell togs fram för mer än 50 år sedan är den fortfarande helt korrekt. En modern PC ser ut på samma sätt.

fasta minnen -hårddisk -CD/DVD-läsare

indata -mus, tangentbord -skanner

processor

arbetsminne -RAM -cache

utdata -skärm -skrivare -högtalare -grafikkort

Arkitekturen i en modern PC.

1.6  Program på datorn

Mjukvara En dator kan inte göra något utan sin mjukvara (kod), men med mjukvarans instruktioner finns det oändliga möjligheter. Allt som syns på en datorskärm är resultatet av hårdvarans beräkningar av mjukvarans kommandon. Operativsystem Mellan den fysiska hårdvaran och programmen ligger operativsystemet. Exempel på några sådana är Microsoft Windows, Mac OS X och Linux-distributioner såsom Ubuntu. Operativsystemet fungerar som en mellanhand och sköter alla grundläggande uppgifter. Det utgör en bas som program sedan kan bygga vidare på. Även om datorn inte används så jobbar operativsystemet ständigt för att hålla igång alla processer och se till att datorn är redo att användas. Programmering Mjukvara kan vara skriven i olika programmeringsspråk. Tidigt under datorns utveckling var språken omständliga (lågnivåspråk). Det kunde ta lång tid att skriva ett enkelt program. Detta eftersom det behövdes väldigt många kommandon för att datorn skulle kunna utföra även enkla uppgifter. Sedan dess har mer avancerade språk utvecklats (högnivåspråk). Ett modernt programmeringsspråk liknar i stor utsträckning det vanliga engelska språket. Programmeraren kan ge kortfattade instruktioner och kommandon till datorn. Dessa kommandon och instruktioner anropar i sin tur mer avancerade funktioner. På så sätt slipper programmeraren att utveckla kod som redan är uppfunnen och vedertagen. Tröskeln som man behöver komma över för att lära sig att programmera är numera ganska låg. Det går relativt snabbt att lära sig att programmera och skapa användbara program.

www.kjell.com

17

Dator - Inledning till datorn

Kod i högnivåspråk Säg ”hej”

Samma kod i lågnivåspråk Definition av mun Definition av tal Definition av ord Definition av hur ord ska uttalas Öppna mun Med hjälp av ovanstående definitioner uttala ordet ”Hej”

Java är ett mycket populärt högnivåspråk. För att göra så att datorn skriver ut ”hej” på skärmen skriver programmeraren följande. class Hej {

}

public static void main(String[] args) { System.out.println(”Hej”); }

1.7  Datorns komponenter

Datorn består av olika delar som samarbetar med varandra. Här följer en sammanfattning av de komponenter som behövs för att en dator ska fungera. Alla komponenter kommer att studeras i detalj i egna avsnitt.

Processor Processorn är den komponent som utför alla beräkningar och är hjärnan i datorn. Förkortas CPU (Central Processing Unit).

Arbetsminne All information som processorn ska ha snabb åtkomst till ligger i arbetsminnet. Informationen som lagras i arbetsminnet töms när datorn stängs av. Arbetsminnet kallas för RAM (Random Access Memory) och RWM (Read Write Memory). Moderkort Moderkortet är lite av datorns nervsystem då det sammanlänkar alla komponenter med varandra.

18

www.kjell.com

Dator - Inledning till datorn

Hårddisk På hårddisken lagras all information som skall finnas kvar även när datorn stängs av.

Nätaggregat Datorn måste strömförsörjas. Nätaggregatet omvandlar 230 V till lämplig drivspänning för datorns olika komponenter.

Grafikkort och ljudkort Grafikkort matar ut bildsignal till bildskärmen. Ljudkortet levererar ljudsignal till högtalarna.

Chassi Chassit är själva datorlådan: ett tomt skal där alla komponenter monteras.

1.8  Datorns interna kommunikation

Kommunikationen i en dator går hela tiden ut på att flytta information mellan tre olika nivåer av minne. Det allra största minnet är hårddisken som lagrar all information permanent. Hårddisken är i sammanhanget riktigt långsam, vilket är raka motsatsen till processorn. Det så kallade cache-minnet (finns i processorn) är extremt snabbt och används för alla beräkningar som utförs för stunden. Arbetsminnet (RAM) är betydligt större än cache-minnet men mycket mindre än hårddisken. Arbetsminnet är snabbt och därför jobbar processorn alltid mot det istället för mot hårddisken.

www.kjell.com

19

Dator - Inledning till datorn

Processorns ”cache-minne” Arbetsminne ”RAM”

Håddisk (Fast lagrinigsmedium och ”virtuellt minne”)

Exempel på de tre nivåerna av minne i en dator. Det som skiljer dem åt är storleken och hastigheten.

När ett program startas, laddas all nödvändig information in från hårddisken till arbetsminnet (läs mer om arbetsminnet och hur det fungerar i Dator 6.1). Efter det har processorn snabb åtkomst till informationen som den behöver under programmets gång. En hårddisk brukar vanligtvis ha 100 till 1000 gigabyte lagringsutrymme. Arbetsminnet brukar ligga kring två gigabyte och processorns eget minne är sällan mer än fyra megabyte. Det som skiljer mellan de tre minnestyperna är alltså hastigheten och storleken. En av anledningarna till att datorn inte bara använder enorma mängder cache-minne är att det hade blivit oerhört dyrt och opraktiskt.

Närbild på processor med fyra kärnor (cores). Lägg märke till hur nära cache-minnet ligger respektive processorkärna. Bildkälla: Intels Pressarkiv.

20

www.kjell.com

Dator - Inledning till datorn

2  ESD Förkortningen ESD kommer från engelskans ElectroStatic Discharge vilket betyder elektrostatisk urladdning. Utan att veta om det kan du vara laddad med flera tusen volt. Höga spänningar av den här typen är bland de största hoten mot elektronik idag. Vid ett datorbygge är det därför viktigt att urladdning av denna typ inte uppstår vid kontakt med känsliga komponenter. I takt med att kretsar och komponenter blivit mindre har även känsligheten för ESD ökat.

Symbolen som varnar för ESD.

2.1  Hur uppkommer ESD?

När två ytor, varav minst en är isolerande, skiljs från varandra uppstår en potentialskillnad. Detta beror på att ett av materialen får med sig fler elektroner än det andra. Ett exempel på detta är ballongen som gnids mot håret eller foppatofflorna som släpas mot ett golv. Heltäckningsmattor och fleecetröjor är andra vanliga källor till statisk elektricitet. Laddningens styrka beror främst på materialens egenskaper. Det finns många sätt för en elektronikbyggare att bli statiskt laddad men det är nästintill omöjligt att veta om han eller hon är det. Alla har säkert någon gång fått en stöt när de har rört vid exempelvis ett dörrhandtag. Detta är ett exempel på statisk urladdning som sker mot ett elektriskt ledande material. En elektronisk komponent kan gå sönder redan vid en överspänning på ett tiotal volt, vilket är lägre än det som en människa kan känna av. Det kan alltså ha skett en urladdning utan att elektronikbyggaren har märkt det. Det är dessutom svårt att veta om en del av en krets har blivit skadad eftersom dess funktionalitet kan förändras på olika sätt. Antingen går komponenten sönder helt och hållet, eller så blir den bara instabil. Ett arbetsminne kan lätt ta skada av elektrostatiska urladdningar. Det behöver inte leda till att datorn inte går att starta utan kanske bara att den kraschar ibland. Felen behöver inte ens märkas direkt utan blir kanske märkbara först efter en tid.

2.2  Hur kan det förhindras?

ESD-skador är väldigt enkelt och billigt att förhindra. Det borde därför vara en självklarhet att använda någon form av skydd mot elektrostatiska urladdningar vid bygge www.kjell.com

21

Dator - Inledning till datorn

av datorer och finelektronik. ESD-skydden gör att elektronikbyggaren har samma spänningspotential som det han eller hon arbetar med.

Koppla ESD-armbandet till chassiet. Om du även har en ESD-matta kan du koppla ESD-armbandet till den och mattan till jordningen. Då får alla involverade komponenter samma jordpotential.

ESD-armband Ett ESD-armband är den enklaste, billigaste och viktigaste typen av skydd. Bandet spänns fast runt en av handlederna och på insidan av bandet finns det en liten metallplatta som får kontakt med huden. Mellan armbandet och ledaren finns även en resistor som utgör ett högt motstånd. I andra kabeländen finns en krokodilklämma som ska fästas till en jordpunkt. Vid datorbyggen går det bra att koppla armbandet till datorlådan. Det råder viss förvirring kring huruvida en datorlåda (av metall) kan agera jord när den inte är kopplad till ett eluttag. Ingvar Karlson arbetar på SP (Sveriges Tekniska Forskningsinstitut) med provning, utbildning, rådgivning samt revisionsarbete inom ESDområdet. Han reder ut förvirringen på följande sätt. Gällande allt ESD-arbete så är själva grundtanken att vi inte skall ha några potentialskillnader mellan de delar som ingår i systemet. Bara genom den enkla åtgärden att koppla ditt handledsband till datorchassit med en krokodilklämma innebär att du har säkerställt att datorchassit och du som person har samma potential och därmed har du tagit bort de största ESD-riskerna. Anledningen till att vi kopplar oss till skyddsjord är att i skyddsjorden har vi alltid en kontrollerad nollpotential. Därför är det oftast praktiskt att koppla handledsband, avledande bänkytor, lödstationer mm till skyddsjord för att säkerställa att vi har samma potential i alla ingående systemdelar. ESD-matta En ESD-matta ger ett extra skydd då alla ingående delar har en garanterad nollpotential. Under ett arbete med datorn kan chassi och komponenter placeras på ESD-mattan. Verktyg För att vara extra försiktig finns det verktyg som är speciellt anpassade för att inte kunna kvarhålla elektrostatiska laddningar. Vanliga verktygshandtag är tillverkade i ett isolerande material, men i detta fall är handtagen istället gjorda av en plast med något 22

www.kjell.com

Dator - Inledning till datorn

lägre resistans. Genom att använda både ESD-verktyg och ESD-armband minimeras risken för urladdning. Används inget ESD-armband går det att ladda ur verktyget genom att placera det på en jordad punkt.

ESD-förvaring Elektronikkomponenter ska inte ligga löst i en låda. Därför finns det speciella avskärmade påsar som används för att skydda känsliga komponenter. Komponenttillverkare packar sina varor i den här typen av förpackning. Då skyddas produkten hela vägen från produktion till konsument. Om du plockar ut en komponent ur datorn bör du alltid förvara den ESD-skyddat.

www.kjell.com

23

Dator - Processorn (CPU)

Processorn (CPU)

3  Processorns egenskaper Processorn är datorns hjärna och den utför majoriteten av alla beräkningar. Den kallas även CPU från engelskans Central Processing Unit. Med det här kapitlet vill vi förklara hur processorn fungerar och visa vad som skiljer mellan olika modeller.

3.1  Hertz - processorns puls

Egenskapen som oftast framhävs på processorn är dess klockfrekvens (anges i hertz, Hz). Det är ett mått på hur många operationer processorn hinner med per sekund. 2,0 GHz innebär två miljarder operationer per sekund. Under nittiotalet steg hastigheten och processorerna blev allt snabbare. Många minns säkert när första processorn som hade en klockfrekvens på en hel gigahertz lanserades. Tidigare var vi vana vid att det mättes i megahertz. Efter det gick allting snabbt och det dröjde inte många år innan de hetaste datorerna var utrustade med 3,2 GHz-processorer. Dessa datorer var inte bara ”heta” i vardagligt tal utan även fysiskt. Den höga klockfrekvensen gjorde att processorerna drog mycket ström och genererade mycket värme. För att kunna fortsätta utvecklingen var processortillverkarna tvungna att hitta andra lösningar än att bara öka klockfrekvensen. Utvecklingen bytte därför fokus till att istället effektivisera processorn så att den kunde utföra så mycket som möjligt under samma klockcykel. Därför har dagens processorer betydligt bättre prestanda även om de har lägre klockfrekvens än sina föregångare. GHz-angivelsen är numera ofta missvisande då 24

www.kjell.com

Dator - Processorn (CPU)

den inte berättar om effektivt processorn arbetar utan bara hur snabbt. En äldre processor kan ibland behöva flera klockcykler för att utföra en beräkning medan en modern modell kan göra samma jobb under en enda. En prestandajämförelse utifrån två processorers klockcykler kan därför endast göras om de är från samma generation, serie och arkitektur. Dessa egenskaper behandlas längre fram i kapitlet.

Intel Core 2 Duo E8400 Klockfrekvens: 3,0 GHz Cacheminne: 6 MB 1333 MHz buss Arkitektur: Core 2 Wolfdale

Intel Core 2 Duo E8500 Klockfrekvens: 3,2 GHz Cacheminne: 6 MB 1333 MHz buss Arkitektur: Core 2 Wolfdale

I jämförelsen mellan två riktigt bra Core 2 Duo-processorer vinner modellen E8500. Eftersom de är nästan identiska kan klockfrekvensen användas för att se vilken modell som vinner.

Intel Core 2 Duo E8400 Klockfrekvens: 3,0 GHz Cacheminne: 6 MB 1333 MHz buss Arkitektur: Core 2 Wolfdale

Intel Pentium 4 640 Klockfrekvens: 3,2 GHz Cacheminne: 2 MB 800 MHz buss Arkitektur: Pentium 4 Prescott

Om samma jämförelse skulle göras mellan Core 2 Duo-processorn E8400 och den på sin tid mycket populära Pentium 4 640 hade resultatet däremot sett annorlunda ut. Visserligen har Pentium 4-processorn en högre klockfrekvens men Core 2 Duo-processorn vinner ändå med hästlängder. De följande avsnitten beskriver vad som har förändrats och vad som gör att klockfrekvensen inte längre är ett perfekt mått på prestanda.

3.2  Cache-minne - processorns eget minne

En processor behöver ibland behandla samma data flera gånger. Istället för att hämta informationen från arbetsminnet varje gång, kan nästkommande instruktioner ligga i www.kjell.com

25

Dator - Processorn (CPU)

processorns eget minne. Mängden cache-minne har stor inverkan på datorns prestanda då stor cache minskar antalet gånger som processorn behöver läsa från arbetsminnet. Cache-minnesteknik är en vetenskap i sig. I en del flerkärniga processorer (som behandlas lite längre fram) kan en kärna som ska utföra större databehandlingar prioriteras och få mer utrymme i minnet än övriga kärnor. Denna teknik kallas smart-cache. Processorn har dessutom flera olika nivåer av cache-minne. De brukar benämnas L1, L2 och eventuellt L3. Skillnaden mellan dem ligger i storlek och åtkomsttid. AMD:s processor Phenom X4 9650 har 128 kB i L1-cache. L1-cachen används bland annat för instruktionerna. Det finns också 512 kB L2-cache per kärna. Då processorn har fyra kärnor blir det totalt 2 MB L2-cache. L2-cachen kompletteras sedan med ytterligare 2 MB L3-cache. Om det inte står vilken nivå av minne som specificeras är det oftast L2eller L3-cachen det handlar om eftersom L1-cachen alltid är väldigt liten. Varför används inte uteslutande cache-minne istället för att också ha arbetsminne? Svaret är att ju snabbare minnet är desto dyrare blir det att tillverka. Det är därför endast premiummodellerna som utrustas med extra mycket cache-minne och det ger en tydlig avspegling på priset. Cache-minnet använder så kallat SRAM (Statiskt RAM). SRAM är betydligt snabbare än DRAM (Dator 6.5). 3.3  Flerkärniga processorer (multi-core)

Kärnan (eng. core) i en processor är den del som utför själva beräkningarna. Från början fanns bara en kärna i alla processorer men nu ökar antalet stadigt. Efterhand som datorernas mjukvaror och operativsystem blev mer krävande behövdes nya lösningar. Då processorerna endast kunde utföra en beräkning åt gången uppstod det köer när många processer var igång samtidigt. Ett bekant problem var när exempelvis musikspelaren användes samtidigt som en annan krävande process. Musiken kunde då hacka till eller stanna av när processorn utsattes för en hög belastning från ett annat program.

En enkärnig processor som sitter i en dator med två program igång. Det uppstår köbildning mellan det orange programmet och det blå programmet.

26

www.kjell.com

Dator - Processorn (CPU)

En processor som är lite snabbare än den förra då den kan utföra fler uppgifter på samma tidsperiod. Däremot har den fortfarande problem med att hantera flera samtida processer.

Intel kom med en lösning på det här problemet. Under tunga arbeten kunde vissa av deras processorer dela upp instruktionerna från de mest krävande mjukvarorna. Detta gjordes genom att simulera två kärnor som beräknade uppgifterna parallellt. När processorn väntade på information från minnet kunde den under tiden beräkna något annat. En processor med så kallad MultiThreading-teknik blev därför snabbare vid högre belastning än en vanlig processor.

Processorn minimerar köbildningen genom att effektivisera och blanda uppgifterna.

Istället för att eftersträva ytterligare ökning av processorns klockfrekvens började Intel arbeta på en vidareutveckling av sin MultiThreading-teknologi (Intel Hyper-Threading). Genom att addera fler riktiga kärnor till processorn, fick de stora prestandavinster. Dagens processorer är mycket snabbare än gårdagens då de kan utföra flera uppgifter samtidigt. På så sätt minimeras väntetiderna.

En processor som kan utföra två uppgifter samtidigt (dual core).

www.kjell.com

27

Dator - Processorn (CPU)

En nackdel med flerkärniga processorer är att mjukvaran måste anpassas för att dra nytta av multipla kärnor. Långt ifrån all mjukvara har ännu anpassats. Tidigare fanns det ett samband där en snabbare processor alltid gav bättre prestanda, så är det inte längre. Numera optimerar programutvecklarna sin mjukvara för att fungera med flerkärniga processorer, men äldre spel och program saknar stöd för flera kärnor. De brukar dock inte vara speciellt krävande för en modern processor.

Aktivitetshanteraren på en dator med två kärnor.

Genom att högerklicka på en process kan du bestämma vilka kärnor den ska få köras på.

28

www.kjell.com

Dator - Processorn (CPU)

Redan nu har Intel lyckats ta fram en processor med hela 80 kärnor. Den befinner sig på experimentstadium, men visar tydlig var framtida fokus ligger. De senaste processorerna i Core i7-serien har dessutom tagit upp den tidigare Multi-Threading-tekniken och applicerar den på samtliga fyra kärnor.

Aktivitetshanteraren på en dator med fyra kärnor som dessutom har multi-threading-teknik. Du hittar aktivitetshanteraren genom att trycka på ctrl+alt+del.

Läs mer om den 80-kärniga processorn i Intels pressrelease ”Intel Research Advances ’Era Of Tera’” som finns att ladda ner på http://www.intel.com/pressroom.

3.4  32 och 64 bitar

Stort arbetsminne gör att datorns prestanda ökar och att den upplevs snabbare. Samtidigt har programmens behov av arbetsminne ökat rejält de senaste åren. Med de vanliga processorerna som är gjorda för 32 bitars-adressering finns det en maximal gräns på fyra gigabyte arbetsminne. Mer om denna begränsning finns att läsa i Dator 6.4. För att komma runt begränsningen introducerades 64-bitarsarkitekturen. Med den möjliggörs 264 olika adresser och därmed en teoretisk maximal minneskapacitet som på långa vägar överstiger dagens största hårddiskar. Det är inte bara processorn som måste ha stöd för 64 bitar utan även mjukvaran och drivrutinerna för datorns hårdvara. Microsoft erbjuder en 64-bitars version av sitt senaste operativsystem (Windows Vista) men har även släppt en version av Windows XP som har stöd för tekniken. Deras nästkommande operativsystem (Windows 7) kan bli deras sista operativsystem med stöd för 32 bitar. Det råder fortfarande vissa kompatibilitetsproblem i operativsystem som är optimerade

www.kjell.com

29

Dator - Processorn (CPU)

för 64 bitar. Några problem går att lösa medan en del äldre program inte fungerar överhuvudtaget. Det har skapat en ond cirkel då många som har datorer med en 64bitars-processor fortfarande väljer att använda ett 32-bitars operativsystem. Det leder i sin tur till programutvecklarna inte heller prioriterar att skapa ordentligt 64-bitarsstöd i sina mjukvaror. 64-bitarsprocessorer ger även andra förbättringar av datorns prestanda. Det är ingen tvekan om att 64-bitarssystemen kommer att ta över i framtiden. Just nu är det bara en tröskel i vägen. På linuxfronten har 64-bitarsmiljön kommit mycket längre. 3.5  Processorns utveckling

Antalet transistorer ligger till grund för datorns prestanda. Gordon Moore, en av Intels grundare, observerade 1965 att antalet transistorer i en processor minst fördubblats var 24:e månad. Han menade att den snabba utvecklingen skulle fortsätta i samma takt. Påståendet håller än idag och kallas Moores lag.

Gordons originalskiss från 1965 av det som senare blev känt som Moors lag.

Gordon E. Moore 1965, en av grundarna till Intel.

Bildkälla: Intels Pressarkiv

3.6  Arkitekturer och serier

En processor utvecklas i olika arkitekturer och baserat på dessa skapas sedan olika serier. Den första versionen av Pentium 4 (arkitekturen NetBurst) hade en väldigt låg klockfrekvens, endast 1,3 GHz. Efterhand som den utvecklades ökade klockfrekvensen. 30

www.kjell.com

Dator - Processorn (CPU)

Till sist hade Pentium 4 nått över 3 GHz och det hade implementerats så pass många nya tekniker att den blev grund för en helt ny processorarkitektur. Core 2 är den idag mest använda arkitekturen och den finns i flera serier, exempelvis Yorkfield (Core 2 Quad) och Wolfdale (Core 2 Duo). Dessa serier består i sin tur av flera olika modeller med varierande specifikationer på bland annat frekvens och busshastighet. Förvirringen kring processornamngivningen är stor. Det beror på att arkitekturnamnet sällan redovisas för konsumenten. Istället anges marknadsnamnet. Intel Celeron är en klassisk linje av budgetprocessorer som alltid funnits genom åren och baserats på den arkitektur som varit standard för tillfället. Idag baseras moderna Celeron-processorer på den tvåkärniga Core 2-arkitekturen. Genom att bland annat sänka hastigheten och minska mängden cache-minne kan processorerna hålla den låga prisnivån, även om de använder en modern arkitektur. Det innebär att en modern Celeron-processor kan vara betydligt bättre än en lite äldre Pentium 4-modell. Namnet Pentium har för övrigt också fått stanna kvar även om processortekniken inte används längre. Nu bär processorer i mellansegmentet namnet Pentium Dual Core, trots att de baseras på Core 2-teknik och inte den gamla Pentium D-tekniken.

Intel Pentium Dual Core E5200 Arkitektur: Core 2 Wolfdale

Intel Core 2 Duo E8400 Arkitektur: Core 2 Wolfdale

Moderna Pentium-processorer har fler likheter med Core 2 Duo-processorerna än med de gamla Pentium-modellerna.

3.7  Intel

Intel är företaget som uppfann mikroprocessorn och är en ledande tillverkare på marknaden. Bland deras senaste uppfinningar finns Atom-processorn som är grunden för hela trenden med små ultraportabla datorer som i folkmun kallas netbooks. Utan Intel Atom hade det inte gått att tillverka så små och lågt prissatta bärbara datorer. Intel Core i7 är i skrivande stund (våren 2009) Intels toppmodell för hemdatorer. Det är en helt ny arkitektur med fyra kärnor och stöd för Hyper-Threading, vilket innebär att åtta kärnor kan simuleras. Som alltid är priset för den senaste teknologin tämligen högt, men det kommer att sjunka efterhand. Core 2-processorerna är dock inte något gammalt och förlegat. De är fortfarande mycket kraftfulla och räcker mer än väl för både normalbruk och spel.

www.kjell.com

31

Dator - Processorn (CPU)

3.8  AMD

AMD, Advanced Micro Devices, är en annan drivande part när det gäller nya framsteg i processortekniker. AMD är bland annat kända för att de utvecklade den första processorkärnan som gick över 1000 MHz (1 GHz). AMD:s processor Phenom II X4 var i början av 2009 deras flaggskepp. Det är en fyrkärnig processor som konkurrerar med Intels Core 2 Quad-processorer och de senaste Core i7-modellerna. Just nu anser många att Intel ligger lite före AMD på toppmodellerna. Pris/prestanda-förhållandet brukar däremot vara till AMD:s fördel. AMD har förvirrat genom att namnge vissa av sina modeller i stil med ”Athlon 64 X2 5000+”. Det har missförståtts och tolkats som att processorn skulle ha en klockfrekvens på 5 GHz. I verkligheten är den inte ens i närheten. En känd spekulation är att AMD jämför sina processorer med ursprungsversionen av Athlon. 5000+ betyder då att processorn skall jämföras med vad en processor på 5000 MHz (5 GHz) utan alla moderna tilläggstekniker skulle ha presterat. Om det stämmer är deras strategi förståelig, då AMD började med den här namngivningen när det främst var hög klockfrekvens som efterfrågades. Samma fenomen finns hos många tillverkare av mjukvaror och tillbehör till datorer. De anger ofta vilka systemkrav deras produkter kräver på ett missvisande sätt. Ett vanligt krav är att datorn skall ha en processor på minst 2,8 GHz. Då utgår de nästan alltid från Pentium 4-tekniken. Detta trots att en modern processor med lägre klockfrekvens hade fungerat ännu bättre. Kontakta tillverkaren vid tveksamheter.

3.9  Socklar

En av de största skillnaderna mellan Intels och AMD:s processorer är att de använder helt olika socklar (sockel är den hållare som processorn sitter monterad i). Det gör att ett moderkort anpassat för AMD:s processorer inte kan användas med en Intel-processor. I takt med utvecklingen har även socklarna uppgraderats. Utvecklingen består främst i att antalet pinnar eller anslutningspunkter till har processorn ökat. Det är därför inte alltid möjligt att uppgradera en processor utan att samtidigt byta moderkort. Vanliga socklar som Intel använder/använt: 478 Intel Pentium 4 775 Core 2 Duo 1366 Intel Core i7 Vanliga socklar som AMD använder/använt: 939 AMD Athlon 64 AM2 AMD Athlon 64 X2 AM2+ AMD Phenom X3 AM3 AMD Phenom II X4 32

www.kjell.com

Dator - Processorn (CPU)

Observera att de nämnda processorerna är exempel. Det finns gott om Pentium 4-modeller som också använder 775 sockel. Intel har ingen bakåtkompatibilitet mellan sina olika socklar. I gengäld har de inte bytt sockel lika ofta som AMD. Vissa moderkort med AM2+ sockel kan uppgraderas till AM3. Detta genom en uppgradering av BIOS (läs mer i Dator 9.6).

3.10  Tips inför köp av processor

Här följer en beskrivning av användningsområden för olika processorer. Tänk på att den snabba utvecklingen av processorer gör att den här texten snabbt blir gammal. Informationen är uppdaterad juni 2009. Intel Atom Intel Atom säljs sällan löst utan levereras oftast förmonterad. Den är speciellt lämplig till bärbara datorer då den är mycket strömsnål. Den lämpar sig för en enklare surfdator så länge inga krävande program ska användas. Den fungerar bra för att visa film. Det främsta argumentet är dock att den är väldigt strömsnål.

Intel Celeron Dual Core Den tvåkärniga Celeron-serien är mycket prisvärd. Den lämpar sig väl i en kontorsdator. Vissa modeller är till och med bättre än de gamla Pentium 4-processorerna. Tänk på att processorn ska vara från den senaste serien vars namn börjar på bokstaven E.

Intel Pentium Dual Core Pentium Dual Core är en kraftfull bantad variant av Core 2 Duo. Den är lämplig för hembiodatorer och enklare speldatorer. Dessutom är de flesta modeller lätta att överklocka. Tänk på att det ska vara Pentium Dual Core och inte den äldre Pentium D-tekniken.

Intel Core 2 Duo Core 2 Duo är en processor med hög prestanda. Den är lämplig för dig som kör krävande applikationer (t.ex. spel). Core 2 Duo har gått ner i pris och är idag en av de mest sålda processorerna.

www.kjell.com

33

Dator - Processorn (CPU)

Intel Core 2 Quad Quad-versionen fungerar givetvis också bra till gaming. Den är även populär i avancerade multimediasammanhang, exempelvis för grafisk formgivning och videoredigering.

Intel Core i7 Core i7 är en toppmodell som kan användas till allt. På konsumentmarknaden är den än så länge en entusiastprodukt för dem som vill ha det absolut bästa. I professionella sammanhang har den redan börjat vinna stor mark. Då benämns den Xeon istället för Core i7. Arkitekturen är dock densamma (kallas Nehalem).

AMD Athlon 64 X2 Athlon 64 X2 har hängt med länge men är fortfarande en mycket prisvärd processor för kontorsbruk och enklare gaming. Den finns även i strömsnåla utföranden varför den även är lämplig till hembiodatorer. Var noga med att få en modell ur de senaste serierna.

AMD Phenom X3 AMD tog ett annorlunda steg med sin Phenom-serie genom att släppa en trekärnig modell (X3). Trots att det finns en uppföljare (Phenom II) är den ursprungliga Phenom-processorn fortfarande ett populärt alternativ. Den är lämplig för alldagligt bruk och spelande. Samma processor finns även i en fyrkärnig variant.

AMD Phenom II X4 AMD:s Phenom II är en av de populäraste processorserierna på marknaden idag. Den är välpresterande i spelsammanhang och finns till både AM2+ och AM3-sockeln (AM3-modellen är generellt bakåtkompatibel med AM2+-moderkort).

34

www.kjell.com

Dator - Processorn (CPU)

4  Effektivisering av processorn I det första kapitlet om processorn behandlades grunderna i processorvärlden och vilka olika modeller som finns. I det här kapitlet kommer vi att titta närmare på några tekniker som processorn använder för att bli ännu effektivare. För att hitta rätt processor till din dator är det inte nödvändigt att läsa detta kapitel. Det är mer tänkt som extra information för den intresserade.

4.1  Pipelines

Varje instruktion till processorn går igenom ett flertal steg innan den slutligen är färdigbehandlad. Stegen kan förenklas på följande sätt 1. Processorn begär och tar emot data. 2. Datan läggs i cache-minnet. 3. Datan bearbetas. 4. Datan är färdigbehandlad och sänds till den enhet som ska ha informationen. Varje instruktion måste egentligen vänta på att den föregående instruktionen har gått igenom alla stegen. Pipelines används av processorn för att optimera hanteringen av beräkningar. Tänk dig att du ska tvätta fyra omgångar. Varje omgång innebär att du ska: 1. Sortera tvätten. 2. Lägga tvätten i maskinen och starta den. 3. Lägga den blöta tvätten i en torktumlare. 4. Vika och hänga in all tvätt i garderoben när den torkat. Det kan kännas onödigt att behöva vänta med den andra omgången tvätt tills du har fått in den första omgången i garderoben. Om varje steg i processen hade tagit en halvtimme hade det totalt tagit åtta timmar att slutföra alla fyra omgångar tvätt på det sättet. Som tur är går det att effektivisera processen.

Sortera Tvätta Torka Garderob Liknelse med en gammal ”processor” som tvättar. Sortera Tvätta Torka Garderob www.kjell.com

35

Sortera Tvätta Torka Garderob Dator - Processorn (CPU)

Sortera Tvätta Torka Garderob Liknelse med en modern ”processor” som kan tvätta på ett mycket effektivare sätt.

När du har sorterat och lagt in den första tvätten i maskinen kan du under tiden förbereda nästa omgång genom att sortera den. Efter att den första omgången tvätt blivit klar och lagd i torktumlaren kan du lägga in nästa omgång tvätt i maskinen. Medan du väntar på dessa två omgångar sorterar du ytterliggare en omgång tvätt. En processor fungerar på liknande sätt när den arbetar med flera processer samtidigt i pipelines.

4.2  SIMD

I takt med att datorn används mer och mer för multimedia, har processortillverkarna förbättrat sina produkter med effektivare beräkningar för just detta ändamål. En processor har en uppsättning instruktioner, där var och en av dessa gör en viss typ av beräkning. Varje typ av beräkning behövde tidigare ett eget instruktionsregister och tog därför en hel klockcykel i anspråk. Efterhand utvecklades nya typer av register vilka kunde göra de vanligaste multimediarelaterade beräkningarna på ett färre antal klockcykler. Detta med snabbare datorer till följd. Tänk dig att processorn får följande beräkning: 5 + 2 - 10 • 10

Processorn skulle teoretiskt sett behöva tre klockcykler för att beräkna ovanstående uppgift: en för addition, en för subtraktion och en för multiplikation. 1. 2. 3.

Instruktion ”multiplikation”: värde 1 multiplicerat med värde 2 ger produkt. Instruktion ”addition”: värde 1 adderat med värde 2 ger summa. Instruktion ”subtraktion”: värde 1 subtraherat med värde 2 ger differens.

Med ett register som skapats specifikt för denna uppställning skulle processorn däremot kunna göra det under en enda klockcykel. Tekniken kallas SIMD och står för Single Instruction Multiple Data vilket översatt till svenska blir En instruktion (register) för flera uppgifter. Instruktion ”uppställning”: värde 4 multiplicerat med värde 3 subtraheras från summan av värde 1 och värde 2 för att ge resultatet.

36

www.kjell.com

Dator - Processorn (CPU)

4.3  MMX och SSE

I slutet av nittiotalet släppte Intel sin första Pentium-processor med MMX-teknologi (Multimedia Extension). MMX innehåller en uppsättning av multimediarelaterade instruktioner. Efter det följde konkurrens från AMD:s motsvarighet 3DNow! Konkurrensen ledde sedan till vidareutveckling av MMX från Intels sida. SSE, Streaming SIMD Extensions, är betydligt bättre än föregångaren MMX. Krävande multimediaprogram med stöd för SSE blir mycket snabba. Idag finns stöd för SSE (och efterkommande versioner) i både AMD:s och Intels processorer. Med varje ny version av SSE har stöd för nya tillämpningar gett ytterligare kraft i processorns uträkningar. SSE5 är den senaste versionen men den är fortfarande under utveckling.

4.4  Nanoteknologi

Ett av de största framstegen i processorvärlden är att transistorn har minskat radikalt i storlek. På sjuttiotalet tillverkades processorer med transistorer av storleken 10 mikrometer (0,01 mm). Idag är det 45 nanometer (0,000045 mm) som gäller i de senaste Intel-processorerna och 32 nm-arkitektur står redan för dörren. Jämför det med ett hårstrå som är 90000 nm brett, eller en bakterie som är 2000 nm. En kiselatom är 0,24 nm stor. Mindre transistorer kan växla sitt av- och på-läge snabbare vilket i sin tur ökar processorns kapacitet. Det är inte bara jakt på prestanda som skyndat på förminskningen, utan även att processorer med mindre komponenter utvecklar mindre värme och kräver mindre ström. Dessutom görs det plats för utveckling av andra delar av processorn, exempelvis ökat cache-minne. Intel beskriver 45 nm-transistorer på följande sätt. • Den ursprungliga transistorn, byggd av Bell Labs 1947, kunde hållas i handen, medan hundratals 45 nm-transistorer kan få plats på ytan av en enda röd blodkropp. • Priset på en enda transistor i Intels kommande generation av processorer /.../ kommer att ligga på ungefär en miljondel av priset som genomsnittstransistorn kostade 1968. Om bilpriserna hade sjunkit i samma takt hade en ny bil idag kostat ungefär 1 cent. Läs fler av Intels roliga liknelser på: http://www.intel.com/pressroom/kits/45nm/Intel45nmFunFacts_FINAL.pdf

www.kjell.com

37

Dator - Processorn (CPU)

4.5  FSB (Front Side Bus)

Systembussen kallas även FSB (Front Side Bus). Den är sammanlänkad med processorn och nordbryggan (se Dator 9.1). Hastigheten på systembussen är lägre än den interna hastigheten i processorn. Det är hastigheten på systembussen som bestämmer hur snabbt processorn ska kunna kommunicera med det övriga systemet. Systembussen har en multipel som styr processorns interna frekvens. Genom att ändra multipeln går det att öka hastigheten på processorn. Vid överklockning är det viktigt att tänka på att processorn då förbrukar mer ström och därmed avger mer värme. Inställning av multipel görs i BIOS. Observera att överklockning är en hel vetenskap i sig. Det finns många andra faktorer som måste hållas i åtanke. Vill du veta mer om överklockning och lära dig att överklocka kan du besöka till exempel www.tomshardware.com eller www.sweclockers.com.

38

www.kjell.com

Dator - Processorn (CPU)

5  Installation av processor 5.1  Intel sockel 775

Här följer en guide till hur en processor med sockel 775 installeras på ett moderkort. Observera att guiden inte stämmer överens med alla tillverkare. Följ alltid tillverkarens anvisningar och rekommendationer vid tveksamhet.

Försäkra dig om att datorn inte är kopplad till elnätet (230 V). Använd ett ESD-armband och koppla det till datorns chassi. Läs mer om ESD i Dator 2.1. Det är en smaksak om processorn och kylaren ska monteras innan själva moderkortet skruvas fast i datorlådan. Håll processorn i kanterna. Rör absolut inte vid dess undersida. Processorn är datorns allra känsligaste komponent och skall hanteras med stor varsamhet. Skulle smuts komma i kontakt med processorns anslutningar kan den gå sönder. OBS! Glöm inte att ta bort skyddet på undersidan av processorn innan du fortsätter. Det gäller även plastlocket på moderkortets sockel.

Bilden visar en öppen ZIF-sockel med processor på plats. Fixeringsramen (vänster) fälls först ned över processorn. Där efter låses sockeln med låsarmen (höger).

ZIF-sockeln (Zero Insertion Force) är en så kallad nollkraftsockel. Nollkraftsockeln är en smart konstruktion vilken garanterar att komponentens alla anslutningar får bra www.kjell.com

39

Dator - Processorn (CPU)

kontakt. Detta utan att löda eller använda specialverktyg. Nollkraftsockeln gör det även enkelt att byta ut komponenter.

ZIF-sockeln öppnas och stängs med en arm.

Processorns positionsmarkering måste hamna rätt.

För att öppna sockeln dras låsarmen åt sidan och sedan uppåt. När sockeln är upplåst, öppnas fixeringsramen (locket). Innan processorn placeras i sockeln, måste den vändas rätt. Processorns positionsmarkering skall peka åt samma håll som markeringen i sockeln. När processorn ligger på plats, fälls fixeringsramen ner och låsarmen förs tillbaka i sitt ursprungliga läge. Processorn är nu ansluten.

När processorn är monterad ska kylaren sättas på plats. Om fläkten levererades med processorn sitter det redan ett lager med kylpasta på dess undersida. Tänk då på att alla eventuella plastskydd måste tas bort. Kylpastan ska ha direktkontakt med både processorn och kylaren. Om kylaren saknar kylpasta eller om den tidigare varit monterad måste ny kylpasta appliceras. Tänk på att all gammal kylpasta skall tas bort. Om den gamla kylpastan är vax-aktig kan du använda ett hårt papper för att försiktigt skrapa bort det mesta. Trögflytande och oljeaktig kylpasta kan du ta bort med en torr luddfri trasa eller en fin pappersduk. För att få bort all gammal pasta avslutar du med att använda lämplig rengöringsvätska, till exempel ArctiClean eller Isopropanol (följ instruktionerna på förpackningen). Droppa några droppar rengöringsvätska på processorn och kylaren och låt vätskan verka. Torka därefter bort den och upprepa proceduren om det fortfarande finns kvar kylpasta. Var extra försiktig om du använder en AMD-processor eftersom de har stift på undersidan som kan böjas om de utsätts för påfrestningar. Använd ny kylpasta av hög kvalitet och applicera ett tunt lager. Kylpastan används för 40

www.kjell.com

Dator - Processorn (CPU)

att kontakten mellan komponent och kylfläns skall bli optimal ur värmeavledningssynpunkt. För mycket kylpasta får motsatt effekt och isolerar istället. Följ alltid tillverkarens anvisningar. Ofta rekommenderas det att sätta en liten klick kylpasta på mitten av processorn och sedan stryka ut pastan i ett tunt lager över hela kontaktytan. Var noggrann och försiktig så att ingen kylpasta hamnar utanför processorn. Intel använder så kallade push-pins för att fästa sin kylare. Kontrollera så att skruvarna är vridna till rätt läge och lägg sedan kylaren ovanpå processorn. Tryck ner två pushpins åt gången med ett jämnt tryck och välj dem som sitter diagonalt mot varandra. Kontrollera därefter att kylaren sitter fast ordentligt.

Avsluta med att ansluta kylarens kontakt till PWM-anslutningen på moderkortet (4pin-kontakt som ofta kallas CPU_FAN).

5.2  AMD sockel AM2

Installationen i sockel AM2 görs på nästan på samma sätt som Intels sockel 775. Skillnaden ligger i hur kylaren fästs.

AM2 har två hakar på varsin sida. På kylaren sitter det en brygga som ska hakas fast på båda sidor. Sedan vrids vredet 180° för att fixera kylaren på sin plats. Givetvis måste kylpasta användas även här och likaså måste alla plastskydd tas bort. www.kjell.com

41

Dator - Arbetsminnet

Arbetsminnet

6  Arbetsminnets egenskaper RAM-minnet eller arbetsminnet är en av de väsentliga delarna i en dator. Om inget minne är installerat kommer datorn att vägra starta. Det som skiljer sig åt mellan olika typer av minnen är teknik, hastighet och storlek. Detta kapitel kommer att undersöka arbetsminnets funktion och egenskaper. Nästa kapitel tar sedan vid och går in på de olika modellerna. 6.1  Defi nitionen av arbetsminne

Det som här benämns arbetsminne har många synonyma namn vilka används mer eller mindre frekvent. Begreppen internminne, primärminne och RAM-minne (Random Access Memory) har samma betydelse. Äldre benämningar såsom RWM-minne (ReadWrite Memory) förekommer också. RWM kommer av att det går att läsa och skriva till det. De första datorerna som kunde lagra data använde bandstationer. Där gick det endast att läsa/skriva information i en bestämd ordning. Om informationen skrevs i slutet av bandet så fanns det inget annat val än att spola fram dit. Arbetsminnet behöver inte läsa allt i samma ordning utan kan gå direkt till adressen där den efterfrågade informationen finns lagrad.

42

www.kjell.com

Dator - Arbetsminnet

6.2  Arbetsminnets uppgift

Som det beskrevs i början av datoravsnittet jobbar en dator hela tiden med olika typer av minnen. Det finns hårddiskar, arbetsminnen, cache-minnen, flashminnen, disketter, optiska lagringsmedia och många andra typer. Alla lagrar ettor och nollor men skiljer sig från varandra när det gäller hur snabba de är och på vilket sätt de lagrar informationen. Hårddisken är ett lagringsmedium som är lämpligt för större mängder data. Den är relativt billig och behåller all information även om den stängs av. Däremot är den för långsam för att processorn ska kunna jobba effektivt med den. Då processorn är väldigt snabb på att behandla information behöver den ett snabbt minne att jobba mot. Om processorn måste vänta på att informationen skall läsas eller lagras sjunker datorns prestanda. Arbetsminnet används för att lagra all data som processorn behöver för stunden eller inom en snar framtid.

Operativsystemet läses över från hårddisken till arbetsminnet

Processorn jobbar med operativsystemet från arbetsminnet

Hårddiskens, arbetsminnets och processorns uppgifter vid uppstart av datorn.

När datorn startas hämtas operativsystemets viktigaste delar från hårddisken och läggs i arbetsminnet. På så sätt blir de lättåtkomliga. När operativsystemet sedan används för att starta ett program läggs även det in i arbetsminnet. Samma sak gäller eventuella dokument som programmet öppnar. När programmet sedan avslutas rensas det bort från arbetsminnet för att ge plats för ny information. Som det nämndes i förra avsnittet har processorn också sitt eget minne. Det används endast för den information som processorn jobbar med för ögonblicket och det behöver därför inte vara speciellt stort. Däremot måste det vara extremt snabbt; ännu snabbare än arbetsminnet. Läs mer om detta i Dator 3.2.

6.3  Varför ska datorn ha mycket arbetsminne?

Det är lätt att se vitsen med att ha en stor hårddisk då det ger mycket plats för att lagra bilder, filmer, musik och dokument. Det är inte heller många som ifrågasätter varför processorn ska vara snabb. Att ha snabbt och framförallt mycket arbetsminne är dock lika viktigt. Ju större arbetsminne datorn har, desto mer information kan den lagra temporärt med snabb åtkomst. Det innebär att fler program kan vara igång samtidigt med bibehållen prestanda. Ofta blir datorn långsammare med tiden. Det beror inte på att datorn börjar bli utsliten, utan troligen på att den är fylld med program som körs i bakgrunden. En annan orsak kan vara att hårddisken har blivit fragmenterad (se Dator 13.4). En dator som inte www.kjell.com

43

Dator - Arbetsminnet

ominstallerats på några år blir ofta full med applikationer som startar utan att användaren är medveten om det. Här följer några vanliga exempel: • Antivirusprogram och brandväggar • Synkroniseringsprogram • Konfigurationsprogram för ljudkort • Hanterare för trådlösa anslutningar • Chatt-program såsom Live Messenger och Skype • Mediaspelare • Grafikkortshanterare • Uppdateringstjänster Många av dessa program är nödvändiga, men de stjäl prestanda. Har datorn dessutom litet arbetsminne minne sänks prestandan ytterligare. Det tillkommer även diverse så kallade snabbstartare. Det är små applikationer som gör att större program startar snabbare. Konsekvensen blir att de hela tiden ligger och arbetar i bakgrunden. Alla dessa applikationer hamnar tillsammans med operativsystemet i arbetsminnet. Det gör även alla program du själv väljer att starta. Du kan se vilka program som startas automatiskt samtidigt med Windows XP genom att välja Kör på startmenyn och skriva msconfig. Fliken Autostart visar en lista över alla applikationer. I Windows Vista finns inte kör-knappen utan då skriver du istället msconfig direkt i sökfältet. Tänk på att inte ändra några inställningar om du inte känner dig säker på vad du gör, framförallt inte i BOOT.ini. Ändringar kan göra att systemet blir instabilt eller slutar att fungera helt och hållet. Vissa program måste starta samtidigt som Windows för att datorn ska fungera. Antivirusprogrammet ska exempelvis alltid startas samtidigt. Använd hellre programvarornas egna inställningar (för huruvida de ska starta samtidigt som Windows) när du identifierat vilka program som berörs. Genom att inaktivera några av dem kan datorns prestanda höjas. Ett annat alternativ är att utöka med mer arbetsminne. Dagens programvaror blir också allt mer minneskrävande. En dator från 2002 som kändes snabb då, hade också varit det idag om den varit nyinstallerad och endast använt program från samma tidsperiod. De programvaror som släpps idag är avsedda för de senaste datorerna (som har mer minne) och de upplevs därför som långsamma på äldre maskiner. 512

Windows Vista Windows XP

128 32

Windows Me

16

Windows 98

4

Windows 95 0

100

200

300

400

500

600

Olika operativsystems minimikrav på installerat arbetsminne för att de ska kunna starta. Uppgifterna finns att läsa i detalj på Microsofts hemsida www.microsoft.com. Kjell & Company rekommenderar att ha minst 512 MB i Windows Me, 1024 MB i Windows XP och 2048 MB i Windows Vista för att kunna använda operativsystemen.

44

www.kjell.com

Dator - Arbetsminnet

Microsoft Windows Vista är ett operativsystem som kräver relativt mycket arbetsminne. Att installera Vista på en dator som tidigare kört XP, brukar kräva en minnesuppgradering. Windows Vista behöver betydligt större arbetsminne än Windows XP för att fungera dugligt, minst 1024 MB och helst 2048 MB. Vid tidigare uppgraderingar, exempelvis från Windows 95 till -98 och från Windows 2000 till -XP krävdes det inte så stora uppgraderingar av hårdvaran. Att det blev större skillnad mellan Windows XP och Windows Vista beror till stor del på att det gick lång tid mellan lanseringstillfällena. Windows XP lanserades ett och ett halvt år efter Windows 2000. Sedan dröjde det över fem år innan Windows Vista anlände. På så lång tid hinner det hända mycket på hårdvarusidan. Vid en uppgradering till Windows Vista är det därför smart att samtidigt investera i lite mer arbetsminne för att datorn inte ska upplevas som långsam. Det är även värt att tänka på vid uppgradering till ett nytt Service Pack (t.ex. Windows XP SP3). Sådana uppgraderingar också kan öka behovet av minne. Datorn har även något som kallas för virtuellt minne. Det är en del av hårddisken som datorn använder för att lagra information som används, men inte behöver ligga snabbåtkomligt i arbetsminnet. Med en lite äldre dator inträffar det ibland att den plötsligt blir mycket långsammare än den var för en stund sedan. Det kan inträffa om användaren har flera program igång samtidigt och arbetsminnet då inte räcker till. När detta sker kommer datorn att försöka lösa problemet genom en ”nödlösning”: den börjar arbeta allt mer aktivt med hårddisken. Sådan information som borde ligga snabbåtkomligt i arbetsminnet hamnar då istället på den långsamma hårddisken. 512 MB

Operativsystem

Prog. 1

Prog. 2 Prog. 3

När arbetsminnet är fullt används hårddisken.

Arbetsminne Minnesort Hårddisk 0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

Prestandajämförelse mellan hastighet på arbetsminne, en vanlig hårddisk och ett snabbt minneskort för kameror.

Diagrammet ger en förklaring till vad som händer när arbetsminnet börjar växla aktivt med hårddisken. Informationen som för tillfället används minst flyttas då till det virtuella minnet för att frigöra plats i arbetsminnet. När den informationen ska börja användas igen måste den läsas tillbaka från hårddisken. Om det virtuella minnet på hårddisken blir fullt, kommer det upp en pratbubbla som www.kjell.com

45

Dator - Arbetsminnet

ger förslag på åtgärder. Genom att optimera det virtuella minnet går det att förbättra datorns prestanda något. Det kan vara bra med optimering även om inte datorn själv meddelar detta. Så här skriver Microsoft om hur virtuella minnet (växlingsfilen) bäst optimeras: Växlingsfilens standardstorlek, den rekommenderade, är 1,5 gånger RAM-minnet. /---/ Den bästa lösningen är att skapa en växlingsfil som lagras på startpartitionen och sedan skapa ytterligare en växlingsfil på en annan partition (helst på en annan hårddisk) som inte används lika mycket. Dessutom är det lämpligt att skapa den andra växlingsfilen på en egen partition, där det inte finns några data- eller operativsystemsfiler. Från http://support.microsoft.com/kb/314482 De rekommenderar alltså att växlingsfilen ska ligga på en egen partition. Vad en partition är förklaras närmare i Dator 13.3 men det kan liknas med en självständig del av en hårddisk. I operativsystemet Linux ligger det virtuella minnet på en egen partition som kallas swap.

För att ställa in och optimera det virtuella minnet i Windows XP går du in i Kontrollpanelen och väljer System. I fliken Avancerat – Prestanda finns en knapp som heter Inställningar. Klicka på den och välj Avancerat. Där finns en uppsättning kontroller för att ställa in storleken och platsen för det virtuella minnet.

6.4  Hur mycket arbetsminne kan en dator ha?

Det är alltid bra att ha mycket minne men det finns en övre gräns på vad som går att 46

www.kjell.com

Dator - Arbetsminnet

använda. Det kan dels finnas en begränsning på datorns moderkort för hur mycket minne det kan hålla reda på. I moderkortets manual kan du läsa mer om vad som gäller exakt för din dator. Moderna stationära datorer har sällan problem med mycket minne. Bärbara datorer kan dock fortfarande ha lågt satta gränser. Om manualen saknas finns det program som kan användas för att undersöka datorn. SiSoftware Sandra är ett populärt sådant program som finns i en gratis utvärderingsversion. Kontakta tillverkaren vid behov av support. Minnestillverkarnas hemsidor brukar också vara bra för att få reda på information. Även operativsystemet har betydelse. Ett 32-bitars operativsystem kan (i teorin) adressera upp till 4 GB minne. Att gränsen är 4 GB beror på att efter det tar minnesadresserna slut. Den längsta adressen som går att adressera med 32 bitar är nämligen: 232 = 4 294 967 296

Eftersom en byte ligger på varje adress blir det lika många bytes. Det går lätt att räkna om till GB för att lättare kunna greppa storleken. Det går 1024 B på 1 kB, 1024 kB på en MB och 1024 MB på en GB. 4 294 967 296 = 4 GB 1024 • 1024 • 1024

4 GB är den totala mängd minne en 32 bitars dator kan hålla ordning på. Detta gäller inklusive minnet på grafikkortet och annat minne som datorn reserverar. Därför går det normalt inte att använda mycket mer än 3 GB arbetsminne. Lösningen på problemet är att byta till ett modernt 64-bitars operativsystem (under förutsättning att processorn klarar det). Då blir den maximala minnesmängden som går att adressera: 264 = 18 446 744 073 709 551 616 B

Det är 16 exabyte, avsevärt mycket mer än vad en hårddisk kan rymma idag. Visserligen finns det idag varken mjukvara eller hårdvara som kan hantera den stora minnesmängden, men man vet aldrig vad framtiden har att utvisa. Det klassiska citatet ”640 k ought to be enough for anyone” (myntat av Bill Gates 1981) visar hur svårt det är att göra förutsägelser om framtiden. 6.5  Arbetsminnets tekniska uppbyggnad

Det finns många olika typer av minnen. Här följer en förenkling av hur ett minne som bygger på SDRAM (Sychronous Dynamic Random Access Memory) fungerar. Namnet i sig avslöjar lite om funktionaliteten. Ändelsen RAM indikerar att det är ett minne där datan inte behöver läsas in i en specifik ordning. Detta beskrivs närmare i början av avsnittet om arbetsminnen. DRAM är dynamiskt RAM-minne. DRAM sparar sin information i celler, vilka är uppbyggda av en kondensator och en transistor. Den stora nackdelen med DRAM är att kondensatorn snabbt tappar sin laddning. Därför måste laddningen i kondensatorerna ständigt uppdateras. Fördelen med DRAM är att det är billigt och tillverka, men det är www.kjell.com

47

Dator - Arbetsminnet

långsammare än SRAM (statiskt RAM) som används som till cache-minne i processorer. SRAM behöver inte uppdateras mellan läsningarna och blir därmed mycket snabbt. Det har dock en mer komplicerad uppbyggnad och är därför dyrare att tillverka. Bokstaven S i SDRAM indikerar att det är ett synkront dynamiskt minne vilket innebär att det är effektivare än ett som är asynkront. Kondensatorn i DRAM är en komponent som kan hålla en elektrisk laddning under en stund. Mer om kondensatorn finns att läsa i Ellära 3.6. Informationen som lagras i minnescellen är antingen en etta eller en nolla. Vilket det ska vara bestäms genom att kondensatorn antingen laddas upp eller laddas ur. Uppladdad motsvarar den en etta och urladdad en nolla. Bokstaven A heter i binära sammanhang 01000001. Skulle den lagras i minnet hade det förenklat sett ut så här: U (V)

Det skulle alltså gå åt åtta minnesceller, något som motsvarar åtta bit (b) eller en byte (B). Som tidigare nämnts måste minnet uppdateras med en hög frekvens. Detta för att kondensatorn skall kunna hålla sin laddning. Utan högfrekventa uppdateringar hade alla ettor i minnet förvandlats till nollor.

48

www.kjell.com

Dator - Arbetsminnet

7  Typer av arbetsminne Det finns många olika typer och generationer av arbetsminnen. Detta kapitel undersöker minnen av typen SDRAM och deras vidareutvecklingar.

7.1  DIMM

Idag används inga lösa minneskretsar utan de levereras alltid på så kallade minnesmoduler. Det har funnits två standardtyper av dessa moduler där dagens DIMM (Dual In-Line Memory Module) är en uppföljare till SIMM (Single In-Line Memory Module). Nackdelen med SIMM var att bussbredden var för liten för att modulerna skulle kunna användas med de på sin tid moderna Intel Pentium-processorerna. Därför introducerades DIMM som hade den dubbla bussbredden: 64-bit istället för 32-bit. Detta är mest historia och i alla moderna datorer är det DIMM som används. DIMM-modulen

Anslutningsstift

Passningsspår

Minneskrets

Fäste

Det finns även DIMM-moduler i andra storlekar. SO-DIMM är till exempel en mindre variant som behandlas närmare senare i detta kapitel.

7.2  De vanligaste DIMM-modulerna

Bland de vanliga DIMM-modulerna finns det fyra typer som används idag. Det är SDRAM, SDRAM DDR, SDRAM DDR2 och SDRAM DDR3. Skillnaden mellan dessa ligger främst i överföringssätt, hastighet och antal stift på anslutningen. Minnesmodulen har ett eller flera passningsspår, vilka ser till att minnet som installeras i sockeln inte vänds fel eller är av felaktig typ.

7.3  SDRAM (168 pin)

Den äldsta minnestyp som fortfarande säljs är SDRAM (168 pin). Den har i sin tur funnits i många olika hastigheter. Idag är det bara PC133-varianten som finns kvar. www.kjell.com

49

Dator - Arbetsminnet

SDRAM 168 pin

Namn PC66 PC100 PC133

Frekvens 66 MHz 100 MHz 133 MHz

Hastighet 533 MB/s 800 MB/s 1064 MB/s

SDRAM PC133-minne. Lägg märke till att det har två passningsspår.

Det som skiljer mellan modellerna ovan är hastigheten. Namnet PC133 avslöjar att minnet arbetar på just 133 MHz. PC133-modellen är dessutom bakåtkompatibel med den äldre typen (PC100). Det är inte säkert att moderkortet kan dra nytta av den högre hastigheten som ett PC133-minne erbjuder, men det går oftast att köra minnet på en lägre hastighet. Eftersom det nästan alltid fungerar och marknaden för vanliga SDRAMminnen är väldigt liten så marknadsförs inte PC100-minnen längre. En vanlig DIMM-modul kan antingen ha åtta eller 16 ”chip”. Om det är åtta stycken så är det bara chip på ena sidan av minnet medan det annars är chip på båda sidorna. Det är detta som är skillnaden mellan så kallade single side- och dual side-minnen. Vissa äldre moderkort kunde få problem med den ena typen (hittade exempelvis bara ena sidan på ett dual side-minne), men idag är det väldigt sällsynt. Om du har ett väldigt gammalt moderkort för SDRAM-minnen bör du kontrollera detta i manualen före köp. PC133-minnet har en hastighet på 1064 MB/s. Detta kommer av att det har en frekvens på 133 MHz och en bussbredd på 64-bit (se avsnittet om DIMM). Det gör att minnet kan hantera 64 bitar 133 miljoner gånger per sekund. Det ger 133 • 64 = 8512 Mbps

Eftersom det går åtta bitar på en byte måste resultatet divideras med åtta. 8512 8

= 1064 MB/s

7.4  SDRAM DDR (184 pin)

SDRAM DDR heter uppföljaren till vanliga SDRAM. Det finns en viktig skillnad mellan dessa två minnen. Uppföljaren har DDR som innebär ”double data rate” och är en teknik som gör att minnet kan hantera dubbelt så mycket data på varje klockcykel. 200 50

www.kjell.com

Dator - Arbetsminnet

MHz motsvarar därför egentligen 400 MHz, mätt i vanlig SDRAM-hastighet. Det gör att informationsflödet ökar utan att hastigheten behöver göra det. SDRAM DDR finns också i många olika versioner: Namn Frekvens SDRAM DDR PC2100 133 MHz PC2700 166 MHz PC3200 200 MHz

Effektiv frekvens 266 MHz 332 MHz 400 MHz

Hastighet ~ 2100 MB/s ~ 2700 MB/s 3200 MB/s

SDRAM DDR PC3200-minne. Lägg märke till att minnet bara har ett passningsspår.

De vanligaste varianterna av SDRAM DDR är PC3200, PC2700 och PC2100. Till skillnad från ursprungsversionen av SDRAM kommer inte namnen från frekvensen utan från datahastigheten. Den räknas inte heller ut på riktigt samma sätt. Den måste nämligen även multipliceras med två eftersom det överförs information två gånger per klockcykel. 200 • 2 • 64 = 3200 MB/s 8

Anslutningen är inte heller densamma som på vanliga SDRAM. Antalet pins har ökat till 184 stycken och det är bara ett passningsspår mellan dem. Detta är dock inte unikt för SDRAM DDR-minnena då det finns fler typer som bara har ett passningsspår. Som tur är sitter det inte på samma ställe och förhindrar därmed felkoppling. Minnena är generellt sett bakåtkompatibla med varandra men det går inte att backa hela vägen tillbaka till den gamla SDRAM-tekniken utan DDR. Ett moderkort som är gjort för exempelvis PC2100 fungerar därför oftast även med PC3200. Det kommer dock innebära att minnets hastighet sänks. Det är den lägsta gemensamma nämnaren som sätter gränsen, det kan antingen vara en av minnesmodulerna eller moderkortet. Blandas minnen av olika hastighet blir det därför det långsammaste minnet som bestämmer hastigheten för alla minnen.

7.5  SDRAM DDR2 (240 pin)

SDRAM DDR2 är den typ av minne som används i huvudsak idag. Minnena kommer upp i ännu högre hastigheter än den första DDR-teknikens minnen och givetvis klarar de också två överföringar per klockcykel. www.kjell.com

51

Dator - Arbetsminnet

Namn Frekvens SDRAM DDR2 PC4300 266 MHz PC5300 333 MHz PC6400 400 MHz PC8500 533 MHz PC9600 600 MHz

Effektiv frekvens 533 MHz 667 MHz 800 MHz 1066 MHz 1200 MHz

Hastighet ~ 4300 MB/s ~ 5300 MB/s 6400 MB/s ~ 8500 MB/s 9600 MB/s

Det finns faktiskt ett minne som heter PC3200 och bygger på den andra generationens DDR-teknik. Därav går det inte säkert att säga vilken av familjerna det tillhör. I de absolut flesta fall är det den första generationens DDR-teknik.

SDRAM DDR2 PC6400-minne. Passningsspåret sitter inte på samma ställe som på DDR-minnen.

Även dessa minnen finns i många olika varianter och de är normalt sett bakåtkompatibla med varandra. Moderkortet märks ofta med vilka minnen som rekommenderas och den maximala hastigheten. Att sätta i snabbare minnen är inte någon nackdel, men det finns en risk för att det inte går att utnyttja den fulla hastigheten. Därför kan det vara onödigt att sätta i ett snabbare minne. Ibland går det att uppdatera BIOS för att moderkortet ska kunna hantera snabbare minnen (se Dator 9.6). SDRAM DDR2 är inte bakåtkompatibelt med den gamla DDR-tekniken. DIMM-modulerna passar inte ens i varandras socklar. Den andra generationens DDR har 240 istället för 184 pin. Som tidigare nämnts går det oftast utmärkt att backa inom ”familjerna” men alltså aldrig mellan dem.

7.6  SDRAM DDR3 (240 pin)

De senaste extrema processorerna från Intel och AMD jobbar med DDR3-minnen. Fördelen med den tredje generationens DDR är högre hastighet samt att den relativa strömförbrukningen minskar. 7.7  SO-DIMM

Small Outline Dual In-Line Memory Module är inte en minnesteknik utan en fysisk storlek. SO-DIMM-modulerna kan bygga på antingen DDR-, DDR2- eller DDR3-teknik. I övrigt har de samma egenskaper som de vanliga DIMM-modulerna. Det innebär att bakåtkompatibiliteten är mycket god så hastigheten orsakar sällan några problem.

52

www.kjell.com

Dator - Arbetsminnet

SO-DIMM-moduler är bara ungefär hälften så långa som vanliga DIMM.

SO-DIMM-moduler används främst i bärbara datorer men kan även återfinnas i exempelvis Apples iMac. Det är inte alltid lätt att veta vilka moduler som passar till bärbara datorer. De kan ha en ganska lågt satt övre gräns för hur mycket minne som kan installeras. Se datorns manual eller produktbeskrivning för mer information. Du kan ofta även dra nytta av minnestillverkarnas hemsidor.

7.8  Dual channel

Dual channel förbättrar datorns minnesprestanda genom att dela upp trafiken i två kanaler. Funktionen sitter inte i minnesmodulerna utan på moderkortet. Minnestillverkaren Crucial säger på sin hemsida att det kan ge en prestandaökning på upp till 10 %. Dual channel ska inte förväxlas med dual side som handlar om hur många chip minnesmodulerna har. Läs Crucials beskrivning av dual channel på deras hemsida http://www.crucial.com i artikeln ”What is dual-channel memory”. Då priset för dual channel bara är något högre, kan det var en bra investering för att få ut optimal prestanda. Det krävs minst två likadana minnesmoduler samt ett moderkort med stöd för dual channel (idag är de flesta moderkort förberedda för dual channel). Moderkortet är då utrustat med ett jämnt antal minnessocklar. Dessa är färgkodade för att datorbyggaren lätt ska se hur kanalerna är uppdelade. Tyvärr finns ingen standard för dessa färgkoder. Tillverkarna gör på olika sätt vilket gör att användaren ändå måste läsa i manualen.

A1 A 2 B1 B2

A1 B1 A 2 B2

Socklarna till minnesmodulerna brukar färgkodas, till exempel med färgerna ovan.

För att förenkla det hela utgår exemplet ovan från att den ena kanalen heter A och den andra heter B. Detta står inte alltid på moderkortet men brukar däremot förklaras i manualen. Varje kanal består i sin tur av två minnesplatser. De kallas därför A1, A2, B1 och B2. Några moderkortstillverkare skriver i sina manualer att de två kanalerna har varsin färg och därför ska den ena modulen monteras i en blå sockel och den andra i en orange. Andra moderkortstillverkare skriver att användaren endast ska använda de blå www.kjell.com

53

Dator - Arbetsminnet

socklarna om han eller hon planerar att använda två moduler. Vid användning av fler moduler så ska de placeras i de kompletterande orangefärgade socklarna.

A1 A 2 B1 B2

A1 B1 A 2 B2

Två minnesmoduler som har placerats korrekt för att nyttja dual channel. Vad som är rätt beror på moderkortet.

Eftersom kanalerna är uppdelade krävs minst två minnen för att dual channel ska fungera. De måste dessutom vara exakt likadana. Det innebär att de ska ha samma lagringsstorlek (t.ex. 1024 MB) och samma hastighet. Helst av allt ska de vara från samma tillverkare. Minnen säljs därför ofta i så kallade matchade par, något som garanterar att de är identiska.

7.9  Fördröjningar (CL, CAS)

Ett minnes hastighet och storlek är alltid bland de viktigaste parametrarna. I överklockningssammanhang spelar även minnets fördröjningar en stor roll. Det finns många olika typer av fördröjningar men den som det oftast handlar om är CAS (Column adress Strobe) eller CL (CAS Latency). Detta är två begrepp som syftar på samma typ av fördröjning. Förenklat uttryckt är CL det värde som anger hur lång tid det tar för minnet att reagera och lämna ifrån sig information. Värdet ska vara så lågt som möjligt. Därför är CL4 bättre än CL5. Den upplevda inverkan på datorns prestanda är ganska liten. Därför är det oftast bättre att satsa på ett snabbt minne än ett med låg CL.

7.10  ECC och non-ECC

ECC-minnen är minnen som har en automatisk funktion för felkorrigering (Error Correction Code). De är ovanliga i konsumentsammanhang, men det påminns ofta i manualen om att man inte skall använda ECC-minnen. Non-ECC-minnen är i princip den enda typ av minne som vanliga datorbyggare kommer i kontakt med. I servrar och i Apples Mac Pro används däremot ECC-minnen. ECC-minnen är lite dyrare och har något lägre prestanda.

7.11  Skador på minnet 

Minnesmoduler är känsliga komponenter. De kan lätt förstöras av statiska urladdningar vid felaktig hantering. Skadan behöver inte uppkomma direkt, utan kan komma smygande med tiden. Om datorn låser sig eller kraschar utan anledning kan det självklart ha med mjukvaran att göra. Det är dock ganska vanligt att det är ett 54

www.kjell.com

Dator - Arbetsminnet

minnesproblem. Det finns många bra program för att kontrollera minnesmodulernas funktion. Programmet Memtest86 är ett av dem. Det belastar arbetsminnet varefter det varnar om det hittar några fel. Ett ordentligt test kan ta kring ett dygn att utföra. Om programmet identifierar något fel, kan du prova att testa minnena ett och ett. På så vid kan du avgöra vilken modul som måste bytas. Programmet körs utanför operativsystemet för att inte annan mjukvara ska påverka resultatet. Det bränns därför ner på en CD-skiva vilken datorn startar (bootar) från istället för hårddisken. Med operativsystemet Ubuntu (Linux) finns programmet med på installationsskivan. På så vis kan användaren testa sina minnen innan operativsystemet installeras. Den skivan finns att ladda ner (gratis) från www.ubuntu.com och levereras som en ISO-fil (skivavbild).

7.12  Köpråd

Vid köp av minne finns två huvudsakliga parametrar som är viktiga: • Storlek • Hastighet För att datorn skall kunna fungera måste minnena vara tillräckligt snabba för att processorn ska kunna jobba mot dem. Processorn arbetar mot systembussen, FSB (Front Side Bus). Hastigheten på systembussen anges i MHz (exempelvis 800 MHz). En modern Intel-processorer kan göra fyra överföringar per klockcykel. Det innebär att den verkliga hastigheten är 200 MHz. Minnen med DDR-teknik har två överföringar per klockcykel. Det gör att ett minne som är märkt 400 MHz har en verklig hastighet på 200 MHz. Det är därmed det långsammaste minnet som processorn kan jobba mot. En Core 2 Duo-processor med 1333 MHz i FSB-hastighet kan av samma anledning som lägst använda 667 MHz-minnen. 1333 667 = 4 2

Det viktigaste är dock storleken. Mängden minne ger en direkt avspegling på datorns prestanda, särskilt om det från början var för lite minne installerat. Tänk på 4 GB-gränsen (32-bitars operativsystem kan inte hantera mer). Om prisskillnaden är liten i valet mellan två halvstora minnen och ett stort, bör man välja det halvstora alternativet. Tvåpack minnesmoduler i matchade par är oftast ett prisvärt alternativ. Givetvis gäller detta förutsatt att moderkortet har stöd för dual channel.

www.kjell.com

55

Dator - Arbetsminnet

8  Installation av arbetsminne Detta kapitel visar hur ett minne installeras i en stationär dator. Det finns många olika typer av arbetsminnen men alla installeras på samma sätt. Börja med att identifiera vilken typ av minne som sitter i datorn och påbörja därefter installationen. Följ alltid tillverkarens rekommendationer.

8.1  Att identifiera minnestyp

Stäng av datorn och dra ur strömsladden. Vänta därefter en liten stund medan nätaggregatets kondensatorer laddar ur sig. Ta på dig ett ESD-armband och koppla det till datorns chassi. Läs mer om ESD i Dator 2.1.

Koppla bort eller vik undan alla kablar som kan vara i vägen. Glöm inte att sätta tillbaka dessa kablar när du är färdig.

56

www.kjell.com

Dator - Arbetsminnet

Pressa de två vita låshandtagen snett nedåt. De kommer då att trycka upp minnesmodulen så att den hoppar upp ur sin sockel. Lyft upp minnesmodulen genom att hålla den i kanterna. Undvik att ta på själva minneskretsarna. De är mycket känsliga.

Kontrollera vad som står på etiketten. Minnena på bilden är av typen SDRAM DDR2 533 MHz och är 512 MB stora. Om du ska fortsätta att använda dessa, bör de nya minnena vara specifikationsmässigt så lika som möjligt.

8.2  Att montera minne

Öppna minnets sockel genom att pressa de två vita låshandtagen snett nedåt. Kontrollera så att det inte ligger damm eller smuts i sockeln. Blås inte med munnen för att rengöra utan använd tryckluft.

www.kjell.com

57

Dator - Arbetsminnet

Håll minnesmodulen i kanterna och lägg den försiktigt i sin sockel. Kontrollera att passningsspåret stämmer överens med minnessockeln. Om de inte gör det måste minnet vändas ett halvt varv. Om det fortfarande inte passar är det troligen fel minnestyp. Använd ett jämnt tryck för att pressa ner minnesmodulen i sockeln. Ibland måste det pressas ganska hårt men använd aldrig våld. Samtidigt som minnesmodulen pressas på plats i sockeln kommer låshandtagen att gå tillbaka till sina ursprungliga positioner. Fixera låshandtagen manuellt om de inte snäpper fast av sig själva. Anslut alla kablar som kopplades loss i början. Avsluta med kontrollera att inga kablar har kommit i kläm och att de inte riskerar att åka in i någon av fläktarna. Använd gärna buntband för att hålla ihop och spänna fast lösa kablar. Koppla dig därefter fri från chassiet och stäng datorlådan.

58

www.kjell.com

Dator - Moderkortet

Moderkortet

9  Moderkortet i närbild Moderkortet är det som sammanlänkar processorn med övriga enheter samt öppnar vägar för kommunikation mellan dem. Alla anslutningar till datorn går till eller från moderkortet på något sätt. 9.1  Moderkortets delar

Processor Ström

Nordbrygga

PCI-express x16 Minnen

IDE

Sydbrygga

PCI

SATA PCI-express x1

Schematisk uppbyggnad av moderkort. Oavsett tillverkare bygger moderkortet på samma principer.

www.kjell.com

59

Dator - Moderkortet

Processor CPU

Klockgenerator Slot för grafikkort

FSB, Front Side Buss

Minnesslottar

Chipset

Nordbrygga (Northbridge) Grafikbuss (AGP eller PCI express)

Minneskontroller

Minnesbuss

Intern buss

PCIslottar Grafikkontroller Sydbrygga (Southbridge)

Inbyggd grafik PCI-buss

VGA/DVI

I/O-kontroller

PCI-buss

USB SATA Ethernet Audio Anslutningar vmoderkort LPC buss

Flash ROM (BIOS)

I/O Serieport Parallellport PS2

Översikt som visar hur ett moderkort brukar vara uppbyggt. De senaste processormodellerna från Intel och AMD använder en något annorlunda design. Bland annat är processorn direktlänkad till minnet och nordbryggan har därför inte längre samma funktion.

60

www.kjell.com

Dator - Moderkortet

9.2  Nord- och sydbryggan

Moderkorten baseras främst på ett chipset som beskriver hur de sammanlänkade komponenterna ska kommunicera sinsemellan. Det finns många olika tillverkare av chipset men Intel, AMD, Nvidia och Via är bland de största. Ett chipset utgörs vanligtvis av två kretsar som kallas nord- och sydbrygga. Nordbryggan är direkt länkad till grafikkortet, arbetsminnet, processorn och sydbryggan. Sydbryggan tar i sin tur hand om all data till och från alla in/ut-enheter, exempelvis mus, tangentbord, ljudkort, nätverkskort och lagringsmedia såsom hårddiskar. Bryggorna är strategiskt placerade på moderkortet. Nordbryggan ligger centralt mellan processorn, arbetsminnet och grafikkortet. Sydbryggan placeras vanligtvis nära expansionsportarna för tilläggskorten och hårddiskarnas dataanslutning på moderkortet. Det finns dock undantag då till exempel Intel i slutet av 2008 introducerade sin nya processorstandard Core i7 och QPI-teknik som ersätter FSB:n (se Dator 4.5). QPI, Quickpath Interconnect, innebär främst att processorn är direkt ansluten till både nord- och sydbryggan för att öka dataöverföringshastigheten.

9.3  Dagens välutrustade moderkort

Ett moderkort med många inbyggda funktioner. Här visas in- och utgångarna PS/2, VGA, DVI-I, HDMI, toslink, USB, Firewire 400, eSATA, nätverk och surroundljud.

Dagens moderkort skiljer sig ganska mycket från dem som fanns för tio år sedan. Numera är även budgetmoderkorten väldigt välutrustade, med extra funktioner som datoranvändare tar för givet idag. Den som bygger en dator förväntar sig inte att behöva köpa till följande expansionskort: • USB 2.0-kontrollerkort • Firewire-kontrollerkort (relativt vanligt) • Nätverkskort • Ljudkort • Grafikkort (relativt vanligt) Ett modernt moderkort ska ha både USB-portar och en nätverksport. Tidigare var detta inte lika självklart. Givetvis är det fortfarande möjligt att installera ett tilläggskort i någon av moderkortets expansionsportar. Ibland kan exempelvis ett grafikkort finnas www.kjell.com

61

Dator - Moderkortet

inbyggt på moderkortet. De integrerade grafikkortet är normalt av ett enklare slag vilket lämpar sig för kontorsdatorer. Det presterar långt ifrån vad ett separat grafikkort kan göra i spelsammanhang.

9.4  Storlekar

mikroATX-kort

ATX-kort.

ATX och mikroATX är två vanliga storlekar på moderkort. mikroATX benämns också µATX (och i bland mATX). Allt fler moderkort som säljs idag är av mikroATX-storleken då det räcker för de flesta ändamål. Riktigt avancerade moderkort för gaming- och prestandasammanhang är dock fortfarande i ATX-storleken. De två storlekarna är optimerade för olika chassin (datorlådor). Vissa datorlådor rymmer endast mikroATX-kort. Då går det inte att använda den större ATX-modellen. Däremot fungerar det bra åt andra hållet. Placeringen av skruvhål är densamma på alla datorlådor som följer ATX-standard. Vilka kontakter som finns på baksidan av datorn varierar däremot mycket. Därför levereras alla moderkort med en täckplåt just för sin kontaktuppsättning. Täckplåten har en standardiserad placering och storlek. Kanterna på täckplåten kan vara väldigt vassa, så ta det försiktigt. Så länge både moderkort och chassi följer ATX-standard skall allt passa. Dock förekommer det speciallådor som slirar lite på standarden. Mindre avvikelser brukar inte göra något, men mät för säkerhets skull vid användning av udda utformade chassin. Det finns även fler storleksstandarder för moderkort, bland annat BTX och ITX. Dessa kommer inte att passa i en ATX-låda.

9.5  Behövs en uppgradering av moderkortet?

En fördel med att uppgradera moderkortet är att ett modernt moderkorts inbyggda kretsar kan ersätta många vanliga expansionskort. Därmed skapas mer utrymme i chassiet. En annan vanlig anledning till att uppgradera moderkortet är för att få stöd för flera grafikkort med CrossFire eller SLI. Läs mer om detta i Dator 19.5. Moderkortet är 62

www.kjell.com

Dator - Moderkortet

annars sällan något som uppgraderas för sig, utan det görs oftast i samband med större uppgraderingar. För nästan varje ny processorgeneration som utvecklas måste även styrkretsen på moderkortet utformas på nytt sätt. Det är därför som processor och moderkort ofta går hand i hand. Det vanligaste är att samtidigt uppgradera de tre huvudkomponenterna: moderkort, processor och arbetsminne. Övrig hårdvara behålls från den gamla datorn. Tänk på att vissa enheter inte alls funkar med nyare moderkort. Ett vanligt exempel är grafikkortet med AGP-anslutning. Det passar inte på ett vanligt nytt moderkort, då tillverkarna har gått över till den bättre PCI-express-anslutningen. Dock kommer äldre hårddiskar med EIDE-anslutning fortfarande att fungera på de flesta nyare moderkort. Kvalitetsmässigt är det stor skillnad mellan olika tillverkare. Komponenterna som används till moderkortet kan ha olika hållbarhet och ge olika prestanda. På enkla och billiga moderkort händer det ibland att kondensatorerna går sönder efter ett par år. Bättre moderkort använder därför något som kallas för solid capacitors (solida kondensatorer) vilka har bättre hållbarhet.

9.6  BIOS – Den grundläggande mjukvaran

All hårdvara i datorn arbetar med mjukvaran genom BIOS (Basic Input/Output System) som tillhandahåller de allra viktigaste och mest grundläggande funktionerna. Allt det sköts av instruktioner från ett litet chip på moderkortet. Det ser till att starta enheterna i datorn, exempelvis mus, tangentbord och hårddisk. Efter det kan ett operativsystem (t.ex. Windows eller Linux) köras igång. BIOS upprätthåller sedan under datorns gång alla sina omhändertagna hårdvarors händelser och underrättar de berörda mjukvarorna. BIOS har förmågan att söka upp och identifiera hårdvara automatiskt. Förmågan kal�las Plug-and-Play och är en av de smidiga lösningar som gjort att hemdatorn idag är så enkel att uppgradera och bygga. Utan Plug-and-Play-funktionerna hade det krävts betydligt mer av användaren. POST - datorns självundersökning Du kanske känner igen det korta och entoniga pipet som många datorer ger ifrån sig vid uppstart. Detta är ett sätt för datorn att berätta att ett självtest av all hårdvara har slutförts utan anmärkningar. Självtestets tekniska term är POST (Power-On Self Test) och finns integrerat i BIOS. Ljuden kan jämföras med morsekod då olika kombinationer av korta och långa pip berättar för datoranvändaren vilken hårdvara som POST eventuellt anmärker på. Ett pip betyder vanligtvis att allt är i sin ordning. Ett längre pip följt av två korta pip kan tyda på att ett grafikkort saknas eller att det är trasigt. Hur koderna ska tolkas brukar beskrivas i moderkortets manual eller på tillverkarens hemsida. Gemensamt är att ett ljud som liknar en polissiren eller ett brandlarm indikerar att något är allvarligt fel, exempelvis att processorns fläkt inte är ansluten. Observera att det inte är alla moderkort www.kjell.com

63

Dator - Moderkortet

som kan ge ljud ifrån sig. Det måste finnas en liten högtalare (system speaker) ansluten till moderkortet för att det ska fungera. Den levereras ibland med datorns chassi. Ljudet kommer alltså inte från de vanliga datorhögtalarna. Uppdatering av BIOS BIOS är den mest grundläggande mjukvaran och allt som datorn gör bygger på den. Ibland kan det dessvärre uppstå problem med den, framförallt vid installation av ny hårdvara som en föråldrad version av moderkortets BIOS inte känner igen. Det kan orsaka instabilitet och upprepade systemkrascher. I många fall kan problemet dock lösas med en uppdatering av BIOS-mjukvaran. Uppdateringsprocessen kan vara olika komplicerad beroende på vilken moderkortstillverkaren är. I vissa fall kan det göras automatiskt inne i ett operativsystem och i andra fall måste det göras vid datorns uppstart. Det är också viktigt att rätt version av BIOS används vid uppdateringen. I värsta fall kan en felaktig version leda till att datorn slutar fungera helt och hållet. Vid minsta osäkerhet bör en datorkunnig person först kontaktas. Under uppdateringsprocessen får datorn inte under några som helst omständigheter stängas av! Anledningen till att BIOS är så känsligt är att det är den mjukvaran som styr allt. Om den slutar fungera helt går det inte längre att interagera med datorn och inte heller att säga åt den att påbörja en ny uppdatering. Det blir helt enkelt ett låst läge som inte går att lösa. BIOS-uppdateringar rekommenderas endast om du har problem med instabilitet som inte beror på den vanliga mjukvaran. Detta innebär att om tillverkaren släpper en nyare version av BIOS och din dator redan fungerar bra, så behöver du inte lägga in den eftersom det då bara är en onödig risk. Operativsystemets uppdateringar ska däremot alltid installeras löpande.

9.7  CMOS – BIOS-inställningar

När BIOS startas söker den först efter lagrad information från ett minne som kallas CMOS (Complementary Metal-Oxide Semiconductor). CMOS tillhandahåller information om exempelvis datum, tid, processorns frekvens, hårddiskarnas status och vilken lagringsenhet som datorn kan hitta ett operativsystem på. Det går att konfigurera inställningarna för dessa enheter genom att trycka på en viss tangent när BIOS kör sitt självtest under datorns uppstart. Oftast är det någon av knapparna F1, F2, F4, F12 eller Delete och det brukar framgå på skärmen vilken knapp som gäller för det aktuella moderkortet. Det varierar nämligen mellan olika tillverkare. CMOS-registret kallas vanligtvis för BIOS Setup och brukar utmärkas av den blå-gråa bakgrundsfärgen. Förutom information om datorn finns det även möjlighet att göra en del konfigurationer av moderkortets funktionalitet. Observera att du måste känna dig säker på vad du gör om du ändrar någon inställning eftersom det i värsta fall kan 64

www.kjell.com

Dator - Moderkortet

påverka datorsystemets stabilitet. Detta gäller framförallt vid överklockning. En inställning som kan vara nödvändig att göra är att ange vilket lagringsmedium som datorn ska starta från. Alla hårddiskar och DVD-läsare ligger nämligen som tänkbart startbara enheter. Datorn startar från den enhet som den först hittar ett operativsystem på. Ordningen kan till exempel se ut så här: 1. Hårddisk 2. DVD-brännare 3. Diskettstation Då kommer datorn alltid att starta från hårddisken så länge det finns ett operativsystem där. Om användaren av någon anledning skulle vilja starta datorn från en DVD-skiva så går det inte eftersom datorn kommer att hitta hårddiskens startpartition först. Problemet går att lösa genom att gå in i BIOS-Setup och ställa om ordningen. Vissa moderkort har förenklade funktioner för att göra denna inställning eftersom den är väldigt vanlig. Här följer några exempel som visar hur gränssnittet för BIOS-Setup kan se ut.

Exempel på hur BIOS-setup kan se ut. I gränssnittet finns ingen musmarkör. Istället används piltangenterna för att navigera, ENTER för att ändra och ESC för att backa.

I denna vy går det att ändra vilken sorts utsignal som ska skickas från moderkortets inbyggda grafikkrets. Det går även att ändra i vilken ordning datorn ska hitta lagringsenheterna.

www.kjell.com

65

Dator - Moderkortet

De flesta moderkort kan redogöra för temperaturer, fläkthastigheter och spänningsnivåer. Här finns även en funktion som heter SMART Q-FAN Function, vilken minimerar fläktljudet. Q-FAN är en av Asus egna tekniker men det finns liknande funktioner på de flesta moderkort.

De integrerade extrafunktionerna brukar ha sin egen översikt. Här går det att aktivera och stänga av dem.

Ibland möts användaren direkt av en översikt som visar tiden och anslutna hårddiskar. Eftersom diskettstationer används alltmer sällan går det att stänga av den funktionen helt.

CMOS är lite likt ett arbetsminne, såtillvida att det är temporärt och rensas varje gång strömtillförseln stängs av. För att behålla informationen sitter det ett litet knappcellsbatteri på moderkortet som tar över ifall datorns strömförsörjning skulle försvinna. Batteriet håller i många år och används endast när datorn kopplas ur helt från eluttaget eller om strömbrytaren på datorns baksida slås av. Annars används alltid en liten ström när 66

www.kjell.com

Dator - Moderkortet

datorn är avstängd (standby) för att upprätthålla informationen i minnet. Om datorn inte startar efter att du ändrat inställningar i BIOS Setup kan du prova att koppla ur batteriet några minuter och se om CMOS återgår till fabriksinställningarna. Ibland går det också att lösa genom att flytta en jumper på moderkortet och starta datorn. Läs mer om detta i moderkortets manual. Där kan du också se vilket batteri som ska användas om det förmonterade skulle ta slut. I PC-datorer är det vanligtvis litiumknappcellen CR2032.

www.kjell.com

67

Dator - Moderkortet

10  Montering av moderkort I denna bildserie visas hur man går tillväga för att montera ett moderkort av typen mikroATX. Observera att guiden bara beskriver installationen i stora drag. Följ alltid tillverkarens rekommendationer.

Börja med att försäkra dig om att datorn inte är ansluten till elnätet. Ta på dig ett ESDarmband och koppla det till datorns chassi. Läs mer om ESD i Dator 2.1.

Bilden visar en täckplåt som sitter förmonterad på lådan. I de flesta fall passar den inte och skall tas bort. Montera i stället täckplåten som följde med moderkortet genom att trycka fast den från insidan av datorlådan. Tänk på att kanterna kan vara väldigt vassa.

68

www.kjell.com

Dator - Moderkortet

Distans

Distansen liknar en lång mutter och sitter skruvad i chassiplåten.

I botten av datorlådan finns det färdiga hål som följer ATX-standard. Moderkortet ska aldrig monteras direkt på plåten, utan en bit ovanför. Detta sker med hjälp av distanser. Kontrollera var distanserna ska sitta genom att jämföra hålen i moderkortet med de i datorlådan. Skruva därefter fast distanser i alla hål som det finns motsvarighet till på moderkortet. Var noga med att inga distanser hamnar felaktigt under moderkortet där det inte finns något motsvarande skruvhål. Det kan i värsta fall skada moderkortet. Ibland skickar inte tillverkaren med tillräckligt många distanser. Det bästa är då att komplettera med fler, men om du inte har möjlighet till det bör du överväga vilka fästpunkter som är viktigast. Till en början ska alla punkter längs moderkortets kanter användas men det räcker inte. Alla punkter som blir belastade vid senare montering måste också ha sin egen distans. Annars kommer moderkortet att böjas när exempelvis arbetsminnena trycks ned i sina socklar.

Täckplåt med korrekt monterat moderkort. Alla kontakter ligger fritt.

Lägg försiktigt ned moderkortet i datorlådan. Se till att det passar in på alla distanser och att moderkortskontakterna hamnar rätt mot täckplåten. Vissa täckplåtar har fjäderbleck som kan vara lite besvärliga att få på plats. Se till att inga fjäderbleck hamnar i någon kontakt, då detta kan skada moderkortet när strömmen slås på.

www.kjell.com

69

Dator - Moderkortet

Skruva fast moderkortet i alla distanser. Det brukar följa med fyra olika typer av skruvar (med datorlådan eller moderkortet). Var noga med att välja rätt skruv så att inga gängor förstörs. Skruvarna till moderkortet skall inte dras åt för hårt då det kan orsaka skador på moderkortet.

Här följer ett exempel på användningsområde för skruvar. Observera att tillverkarna inte alltid har en gemensam standard för vilken skruv som ska användas var. Prova gärna att skruva fast en skruv i distansens gänga för att se vilken som passar.

Skruv för moderkort

70

Skruv för hårddisk

Skruv för optisk enhet

Skruv för chassi

www.kjell.com

Dator - Lagringsmedia

Lagringsmedia

11  Interna hårddiskar Det finns en uppsjö av tekniker för att lagra data. Vilket sätt som passar bäst beror bland annat på hur länge informationen ska lagras, hur snabbt det skall gå att hämta data samt vad det får kosta. I detta första kapitel kommer vi att titta närmare på den interna hårddisken och hur den fungerar. 11.1  Hur anges storleken på ett lagringsmedium?

Hur mycket som får plats på ett lagringsmedium beskrivs i antal bytes (B). Eftersom det rör sig om stora mänger data, används SI-prefix såsom kilo, mega och giga för att beskriva tusental, miljontal eller miljardtal bytes. Kilobyte och megabyte förkortas kB respektive MB. Ibland kan det även skrivas som kbyte och Mbyte för att undvika förvirringen med begreppet bit. Mer om bit och byte finns att läsa i Dator 1.2. Mängden information som går att lagra har ökat i snabb takt. I mitten av nittiotalet var det nästan otänkbart med hårddiskar på 1 GB. Idag är det inte ovanligt med hårddiskar på 1 TB. Exempel på lagringskapacitet hos olika media: Hårddisk 1 TB Portabel hårddisk 500 GB USB-minne 32 GB Minneskort för kameror 16 GB www.kjell.com

71

Dator - Lagringsmedia

DVD-skiva CD-skiva 3,5” diskett

4,7 GB 702 MB 1,44 MB

Diskett

1,44

CD-skiva

702

DVD-skiva

4700

Minneskort

16000

USB-minne

32000

Portabel hårddisk Stationär hårddisk

500000 1000000

Storleken är angiven i antalet megabyte.

Tyvärr används SI-prefixen något felaktigt i datavärlden. När det talas om kilo, mega och giga motsvarar det inte jämna tusenmultiplar utan är ett olyckligt avrundningsfel. 1 kB (kilobyte) = 1024 B 1 MB (megabyte) = 1024 kB 1 GB (gigabyte) = 1024 MB 1 TB (terabyte) = 1024 GB För att förtydliga denna missvisning används ibland begreppen KiB (kibibyte), MiB (mebibyte), GiB (gibibyte) och TiB (tebibyte). Hårddiskarnas storleksangivelse kan upplevas missvisande då datorn inte redovisar lika många GB som det står på förpackningen. Det beror på att hårddisktillverkare avrundar 1024 till 1000 när de skriver ut kapaciteten. En 80 GB-hårddisk rymmer därför egentligen bara 74,5 GB. 80 •

1000 • 1000 • 1000 1024 • 1024 • 1024

80 •

109 = 74,5 GB 230

Det innebär att delar av den beräknade lagringsytan inte går att använda. Det här problemet var tidigare inte speciellt stort eftersom hårddiskarna var relativt små. Då försvann det bara några megabyte, men i takt med ökningen av hårddiskstorlekarna har den felaktiga avrundningen fått större inverkan.

11.2  Hårddiskens egenskaper

Hårddisken har länge stått ohotad på sin plats som bästa lagringsmedium för stora datamängder. Kapacitetsmässigt har utvecklingen gått fort genom åren, men tekniken är fortfarande väldigt lik den ursprungliga. Hårddisken är uppbyggd av roterande magnetiska skivor från vilka en mekanisk arm läser och skriver data. På grund av denna uppbyggnad är hårddisken känslig för mekaniska påfrestningar som uppstår om den 72

www.kjell.com

Dator - Lagringsmedia

till exempel skakas eller tappas i golvet. Skivorna finns i olika storlekar, kapaciteter och hastigheter. Läsarmen kan vara mer eller mindre intelligent. Alla dessa faktorer gör att det finns många varianter av hårddiskar att välja mellan.

11.3  Storleken och kapaciteten

Det finns två vanligt förekommande fysiska storlekar på hårddiskar. Storleken anges i tum och baseras på skivornas storlek. 3,5” är den vanligaste storleken för stationära datorer och externa hårddiskar. Den mindre 2,5”-hårddisken sitter främst i bärbara datorer och i externa portabla hårddiskar. Kapacitetsmässigt har 3,5”-modellen ett stort övertag då den kan rymma upp till 2 TB. Den största 2,5”-modellen som hårddisktillverkaren Western Digital har på marknaden rymmer 500 GB.

En 3,5”-hårddisk bredvid en motsvarande 2,5”-variant.

En del 2,5”-hårddiskar utrustas med en sensor som känner av om datorn håller på att falla i golvet. Hårddisken avbryter omedelbart alla läsningar och skrivningar om sensorn registrerar häftiga rörelser. Om hårddisken skriver/läser samtidigt som den utsätts för mekaniska påfrestningar finns risk för att hårddisken går sönder. Funktionen är därför perfekt för bärbara datorer. Många premiummodeller är idag utrustade med tekniken.

1,8” hårddisk på 120 GB från Toshiba. Storleksjämförelse med AAA-batteri.

Hårddiskar i 1,8”-storlek finns också, men de säljs sällan löst. Normalt sitter de inbyggda i någon produkt, till exempel Ipod Classic. Toshiba har nyligen släppt en 1,8”hårddisk på 250 GB.

www.kjell.com

73

Dator - Lagringsmedia

11.4  Hastigheten

Siffran som oftast syns i samband med hårddiskars hastighet är antalet rpm (revolutions per minute). Ju högre siffran är desto snabbare är hårddisken. De flesta 3,5”-hårddiskar ligger på 7200 rpm medan de mindre 2,5”-modellerna ligger på 5400 rpm. Det finns även prestandamodeller såsom Western Digital VelociRaptor där 2,5”-modellen ligger på 10000 rpm. Det är inte bara rotationshastigheten på skivan som spelar roll för den totala prestandan. Tekniken som används för att läsa och skriva påverkar också. Genom att använda smart läsning och intelligenta skrivhuvuden kan hårddiskens prestanda ökas ytterligare. Slutligen spelar också valet av gränssnitt roll. Den maximala hastigheten som är möjlig med det äldre EIDE-gränssnittet är lägre än det som är möjligt med den senaste SATAstandarden. Mer om detta finns i Dator 11.8 och Dator 11.10.

11.5  Accesstid

Accesstiden är den tid det tar för läshuvudet att förflytta sig till den position där data skall läsas. Om läshuvudet redan befinner sig där det skall läsa går det fort. Om det däremot måste förflytta sig över hela skivan tar det längre tid. Accesstiden anges därför som ett medelvärde. Accesstiden är en fördröjning som ska vara så liten som möjligt. Normal accesstid ligger på 8 millisekunder i genomsnitt. Det finns dock hårddiskar med bättre accesstid.

11.6  Cache

Alla moderna hårddiskar har ett integrerat minne (cache-minne). Det fungerar som en buffert där data som nyligen lästs sparas. Cache gör också att det går att skriva snabbare till hårddisken än vad den egentligen klarar av. Informationen kan mellanlagras och efterhand skrivas ner till skivorna. Cache-minnet varierar mellan 8 MB och 32 MB beroende på hårddiskens pris. Ju större cache-minne, desto bättre.

11.7  Gränssnitt

EIDE och SATA är de gränssnitt som används idag. EIDE-anslutna hårddiskar har funnits länge och är på väg att ersättas av den nyare SATA-tekniken. Dock säljs EIDE-hårddiskar fortfarande då det uteslutande används av lite äldre datorer.

74

www.kjell.com

Dator - Lagringsmedia

Bilden visar hårddisk-gränssnitt - SATA överst och EIDE underst.

11.8  EIDE-gränssnittet

Det parallella EIDE-gränssnittet är en vidareutveckling av den äldre IDE-varianten. De två begreppen används ofta för att beskriva samma sak. PATA (Parallell ATA) är ett annat vanligt namn som används synonymt med EIDE och IDE. Normalt finns det minst en EIDE-port på moderkortet. De senaste minsta moderkorten prioriterar dock ibland bort EIDE för att få mer plats till annat. EIDE-gränssnittet använder en bred flatkabel för anslutning. Vanligtvis finns det tre anslutningskontakter på en EIDE-kabel: två för anslutning av enheter (t.ex. hårddisk, CD- eller DVD-brännare) och en för anslutning till moderkortet. Det förekommer även kablar med fler även tre kontakter. På dessa kablar går det ändå bara att ansluta två enheter. De extra anslutningarna är till för att kabeln ska kunna användas i alla typer av datorlådor där avståndet mellan enheterna kan variera.

Vanlig EIDE-kabel.



EIDE-kabel med fem anslutningar (endast två enheter kan användas samtidigt).



Rund EIDE-kabel underlättar luftflödet och förbättrar på så sätt kylningen.

EIDE-enheterna ansluts till moderkortets EIDE-kontroller (eller EIDE-kontroller på expansionskort). EIDE-kontrollern sköter bland annat dataöverföringen till och från enheterna. Normalt har EIDE-kontrollern två kanaler (benämns primary och secondary). Då varje kanal kan hantera två enheter går det att ansluta upp till fyra olika enheter (t.ex. tre hårddiskar och en optisk enhet). Om mer än en enhet per kanal skall anslutas är det viktigt att den ena enheten sätts som master och den andra som slave.

www.kjell.com

75

Dator - Lagringsmedia

Om fyra enheter används kommer de att kallas: • • • •

Primary Master Primary Slave Secondary Master Secondary Slave

När datorn startas visas vilka enheter som hittats. Information om var enheten placerats (se benämningar ovan) visas också. På baksidan av EIDE-enheter sitter en eller flera stiftlister. Här görs den så kallade jumperkonfigurationen. Det innebär att man flyttar en bygel (eng. jumper) till rätt position. Det är bygelns position som bestämmer om enheten ska bli en master- eller en slave-enhet.

Slave Master Cable Select



Det är bygelns placering på stiftlisten som bestämmer om det skall bli master eller slave. I exemplet blir enheten master.

För att förenkla det hela finns även en bygelposition som kallas cable select. Med den behöver inte några andra inställningar göras. Om två enheter ska anslutas på samma kabel på detta vis, ska båda konfigureras som cable select. Då kommer deras inbördes position på kabeln automatiskt bestämma om de ska vara master- eller slave-enheter. Utseendet på stiftkonfigurationen skiljer mellan olika tillverkare. Normalt finns en bild på enhetens etikett, vilken visar hur bygeln skall sitta. Om exempelvis två hårddiskar ska anslutas på samma EIDE-kabel (kanal) ska den ena vara master och den andra slave. Förutom EIDE-kabeln så måste enheten även kopplas till nätaggregatet för att få ström. Till det används den fyrpoliga kontakten som populärt kallas 4-pin molex. Läs mer om den i Dator 16.3.

11.9  Liknande anslutningar

2,5” PATA Det finns en minivariant av den 40-poliga EIDE-kontakten. Den används till 2,5” EIDEhårddiskar. Då minivarianten även skickar med strömförsörjning till hårddisken är den 44-polig. Därför behövs inte den extra molex-kontakten. Strömförsörjning sköts från moderkortet. 76

www.kjell.com

Dator - Lagringsmedia

Flatkabel för 2,5”-hårddiskar.

Adapter från 2,5”- till 3,5”-hårddisk.

Eftersom det nu finns stora och snabba 2,5”-hårddiskar är det många som vill använda dem istället för de vanliga 3,5”-modellerna. Fördelarna med 2,5” hårddiskar är (förutom storleken) att de är tystare och inte drar lika mycket ström. Med en adapter går det lätt att omvandla mellan anslutningarna. Diskettstation Anslutningen till diskettstationen börjar försvinna från moderna moderkort. Om du ändå behöver en diskettstation går det att använda en USB-ansluten variant.

11.10  SATA-gränssnittet

SATA (Serial ATA) har nästan ersatt EIDE helt och hållet. SATA har många fördelar: • Kontakter och kablar är mindre. • Enklare att dra i chassiet. • SATA klarar högre överföringshastighet. • Det används alltid en kabel per enhet. Det gör att besväret med jumperkonfigurationer är ett minne blott. • Tidigare var EIDE-hårddiskarna billigare än motsvarande SATA-modeller men i och med att de stora volymerna nu ligger på SATA har det vänt. SATA finns i två versioner. Den första versionen klarade upp till 150 MB/s och den senare upp till 300 MB/s. I princip är allt SATA som säljs idag av generation II (SATA II). Det vanligaste är att moderkortet har fyra eller fler SATA-portar. Det krävs en port för varje enhet. Idag använder även allt fler optiska enheter SATA. Det gör att det ibland uppstår en brist på SATA-portar. Detta är enkelt och billigt att lösa med ett expansionskort. En extra SATA-kontroller kopplas till PCIe- eller PCI-sockeln. Kabeln som används för att ansluta mellan moderkort och hårddisk är betydligt smalare än EIDE-kabeln och det gör att den inte är i vägen för luftflödet på samma sätt. Kontakten för strömförsörjning är också utbytt, men många SATA-hårddiskar utrustas med båda kontakttyperna. Endast en av de två anslutningarna ska då användas. Om nätaggregatet saknar den nya SATA-Powerkontakten och hårddisken saknar den äldre 4-pin molexkontakten, finns det adaptrar som löser problemet. Till skillnad från EIDE-hårddiskarna använder SATA-motsvarigheterna samma dataoch strömanslutningar för både 3,5” och 2,5”-storlekarna.

www.kjell.com

77

Dator - Lagringsmedia

Standard 7-pin SATA-kabel

SATA 15-pin power adapter

för dataöverföring.



78

www.kjell.com

Dator - Lagringsmedia

12  Externa hårddiskar Hårddiskar är bra på att lagra stora mängder data. Det finns främst två typer av externa hårddiskar: 2,5” och 3,5”. Valet av typ beror främst om du prioriterar portabilitet (2,5”) eller stort lagringsutrymme (3,5”).

12.1  Portabla hårddiskar

De portabla hårddiskarna är normalt uppbyggda på en 2,5”-hårddisk (1,8” förekommer), en omvandlare från SATA till USB samt ett kabinett. Idag finns det modeller som rymmer 500 GB och bara väger 150 gram. Den största fördelen med 2,5”-hårddiskarna är att de kan drivas direkt från USB-porten. Ingen extra nätadapter behövs. Vissa modeller levereras med en förgrenad USB-kabel. Anledningen till detta är att säkra att strömmen skall räcka till hårddisken.

Exempel på en portabel 2,5” hårddisk.

USB-kabel till extern hårddisk. Den ena USBkontakten är för data och strömförsörjning. Den andra bara är för strömförsörjning.

12.2  Vanliga externa hårddiskar

Normalstora externa diskar använder 3,5”-hårddiskar och måste därför strömförsörjas med en separat nätadapter. Fördelen med 3,5” är att priset per gigabyte blir lågt. Den externa hårddisken är lämplig för backup och många modeller levereras med mjukvara som underlättar säkerhetskopieringen.

www.kjell.com

79

Dator - Lagringsmedia

3,5” extern hårddisk.

12.3  Anslutning av externa hårddiskar

Det finns fyra vanligt förekommande sätt att ansluta externa hårddiskar: • USB • Firewire • eSATA • Nätverkskabel Nätverksanslutna hårddiskar kallas också NAS (Network Attached Storage) och behandlas närmare i Nätverk 8.2. USB, Firewire och eSATA ansluts direkt till datorn. USB är det överlägset vanligaste då det finns på nästan alla datorer. Följande avsnitt kommer att behandla varje anslutning för sig och avsluta med en sammanfattning.

12.4  USB

USB (Universal Serial Bus) är en mycket utbredd standard som idag stöds av alla datorer. Versioner av USB

USB började som en leverantörsoberoende standard. Målsättningen var att få fram en billig och snabb teknik för att enkelt kunna ansluta kringenheter till datorn. Den första versionen som blev kommersiellt stor var USB 1.1. Den teoretiskt maximala överföringshastigheten är 12 Mbps vilket än idag räcker för till exempel tangentbord och möss. USB 1.1 fungerar däremot dåligt till externa hårddiskar då det tar lång tid att överföra filer. De flesta USB-enheter som släpps idag är 80

www.kjell.com

Dator - Lagringsmedia

bakåtkompatibla mot USB 1.1. Det finns dock vissa undantag. TV-mottagare är helt inkompatibla med USB 1.1 och kräver USB 2.0.

USB 2.0 är även känt under namnet USB Hi-Speed. Denna version har varit standard i många år och är teoretiskt hela 40 gånger snabbare än föregångaren. Standarden är bakåtkompatibel med tidigare versioner. Enligt specifikationen klarar USB 2.0 upp till 480 Mbps och fungerar därför bra med externa DVD-läsare, hårddiskar och andra multimediatillbehör. För att kunna nyttja den högre hastigheten måste hela kedjan ha stöd för USB 2.0. Om datorn endast har stöd för USB 1.1, kan den kompletteras med ett USB 2.0-kort.

USB 3.0 eller USB Super Speed, är den kommande standarden. USB 3.0 klarar upp till 5 Gbps. De första produkterna beräknas dyka upp under början av 2010. Det kommer att krävas nya kontakter för att kunna nyttja de högre hastigheterna. De nya kontakterna är dock snillrikt utformade för att också vara bakåtkompatibla mot äldre versioner. Anslutningskontakter för USB USB använder idag fyra standardkontakter (bortsett från de kommande 3.0-varianterna). Det förekommer också ett antal specialkontakter som vissa tillverkare av kameror och mobiltelefoner använder.

Typ A hane

Typ B hane

Typ B minihane

Typ A hona

Typ B hona

Typ B minihona

www.kjell.com

81

Dator - Lagringsmedia

En kontakt som inte är med på bilden är USB B-mikro. Den är ännu mindre än minivarianten och sitter på vissa mobiltelefoner. Om alla mobiltelefontillverkare går över till en gemensam standard för laddare blir det troligen USB B-mikro. Anledningen till att det finns två huvudtyper (A och B) är för att produkttillverkarna på ett tydligt sätt ska kunna visa signalriktningen. A-kontakten ansluts till en USBhost (eng. värd). En host kan exempelvis vara en dator eller mediaspelare. B-kontakten sitter på enheter. Exempel: en minneskortläsare med B-kontakten kan kopplas till en dator med A-kontakten. Det går däremot inte att koppla samma minneskortläsare till en vanlig extern hårddisk. En enhet måste kopplas till en host. Tillbehör kan därför inte kopplas till tillbehör. Det går inte heller att ansluta host till host. Det finns dock ett undantag: för att koppla samman två datorer via USB finns en specialkabel med en A-kontakt i båda ändar. Den gör så att datorerna upplever varandra som externa hårddiskar. Denna kabel kallas för USB-Link-kabel eller liknande. Observera att det inte fungerar med vanliga USB A till A-kablar. USB-kablar Enligt standarden kan en USB-kabel vara upp till fem meter lång. Om man behöver längre kabel, kan en repeater kopplas emellan. Då går det att förlänga kabeln ytterligare fem meter. Det finns även en speciell repeaterkabel som gör det möjligt att förlänga USB-kabeln med hela tolv meter. Slutligen går det också att lösa förlängning genom att placera en USB-hubb var femte meter. För längre sträckor (15 - 60 meter) finns omvandlare som gör att USB-signalen går att skicka i en vanlig nätverkskabel. Att utöka antalet USB-portar Om fler USB-tillbehör ska kopplas in till datorn än vad det finns lediga portar, kan en USB-hubb användas. Enligt standarden går det med hjälp av hubbar att ansluta upp till 127 enheter till en enda USB-port. Tänk på att hastigheten delas mellan de enheter som finns på samma anslutning. Därför bör höghastighetstillbehör kopplas in direkt på datorns USB-port. Om antalet lediga portar i datorn är begränsat, går det bra att utöka med en extra USB-kontroller. Den installeras i datorns interna PCI- eller PCIe-sockel. Läs mer om detta i Dator 21.3.

Anslutning av interna USB.

82

Uttagsplåt för anslutning till intern USB.

www.kjell.com

Dator - Lagringsmedia

Många moderkort har interna USB-anslutningar. De sitter normalt parvis och ansluts med två fempoliga kontakter. Enheter såsom inbyggda kortläsare och USB-hubbar brukar ha den interna fempoliga USB-kontakten. Det finns även uttagsplåtar med extra USB-uttag som kan kopplas dit. Tänk på att den interna USB-kontakten inte är skyddad mot felkoppling. Innan man ansluter något bör man alltid kontrollera med moderkortets manual. Vissa USB-tillbehör levereras med en niopolig kontakt istället. Den bär signal från två USB-portar samtidigt. 12.5  Firewire

Standarden som populärt kallas Firewire heter egentligen IEEE1394. Den har även fått andra namn såsom iLink (används av Sony). Standarden finns i två olika versioner som populärt kallas Firewire 400 respektive Firewire 800. Siffran syftar på hastigheten. För externa hårddiskar är det många, framförallt Mac-användare, som väljer Firewire framför för USB. Firewire är också ett vanligt för videoöverföring från DV-kameror. Firewire och USB 2.0 har många likheter men de är inte kompatibla med varandra. Det går alltså inte att med passiva adaptrar omvandla från den ena till den andra standarden. För att kunna ansluta en Firewire-hårddisk till en dator som saknar Firewire-port måste datorn öppnas och utrustas med en separat Firewire-kontroller. Den kan, liksom USB, antingen anslutas till PCIe- eller PCI-sockeln. IEEE1394 standarden Firewire 400 klarar upp till 400 Mbps och är på pappret långsammare än USB 2.0 (480 Mbps). I de flesta fall är Firewire ändå ungefär 20 % snabbare än USB 2.0. Detta beror på att Firewire bygger på en annan och bättre arkitektur. Det gör Firewire lämpligt för externa hårddiskar. Däremot är Firewire-anslutningen inte lika vanligt förekommande på datorer som USB. USB anses vara bättre för portabiliteten och kompatibiliteten. Firewire 800 är en vidareutveckling som tyvärr inte fått lika stort genomslag som sin föregångare. Den klarar långa kablar och kan strömförsörja de flesta tillbehör utan problem. Den använder en annan kontakt än Firewire 400, vilket säkert har varit till nackdel för spridningen. Standarden är bakåtkompatibel med hjälp av passiva adaptrar. Med sådana går det att ansluta en Firewire 400-enhet till en Firewire 800-port. Kontakter Det finns tre kontakter som används för Firewire.

Firewire 800 uttag (9-polig)

www.kjell.com

Firewire 400 uttag (6-polig)

Firewire 400 uttag (4-polig)

83

Dator - Lagringsmedia

Firewire 800 kontakt (9-polig)

Firewire 400 kontakt (6-polig)

Firewire 400 kontakt (4-polig)



12.6  eSATA

eSATA (external SATA) är den överlägset bästa anslutningen för externa hårddiskar. Det är egentligen exakt samma signal som vanliga SATA, men framtagen för externt bruk. Kabel och kontakter är kraftigare och bättre skärmade. Detta gör att det går att använda eSATA-kablar på upp till två meter. Den egentliga maxlängden som anges i standarden är annars bara en meter. Kontakten som används för externt bruk har också ett annat utseende. Med samma kontakt hade det funnits risk för att användaren skulle ha använt oskärmad kabel där det borde ha varit skärmad.

Skillnaden mellan intern och extern SATA-anslutning.

Med eSATA går det att uppnå högre hastigheter än vad som är möjligt med USB 2.0 och Firewire. Det beror på att signalen inte behöver omvandlas utan kan skickas oförändrad hela vägen till SATA-kontrollern. Annars måste den först omvandlas till USB eller Firewire och väl framme i datorn omvandlas tillbaka igen. På sikt kommer troligen också priserna på eSATA-hårddiskar att sjunka eftersom det inte behövs någon extra omvandlingskrets utan bara byte av kontakt. En modern 3,5”-hårddisk kommer ofta upp i hastigheter kring 60 MB/s vilket motsvarar 480 Mbps (åtta bit är en byte). Det borde innebära att USB 2.0 räcker eftersom anslutningen klarar hastigheter på upp till 480 Mbps. Problemet är att USB måste skicka med en hel del så kallad overhead-information. Med overhead-informationen inräknad i den angivna hastigheten blir den verkliga överföringshastigheten blir betydligt lägre. Diagrammet visar resultatet på ett lästest från en vanlig 3,5”-hårddisk som är monterad i ett kabinett med både USB och eSATA. Teoretisk hastighet USB 2.0 60 MB/s (480 Mbps) eSATA 300 MB/s (2400 Mbps)

84

Verklig hastighet 29 MB/s (232 Mbps) 54 MB/s (432 Mbps)

www.kjell.com

Dator - Lagringsmedia 300 MB/s

Teoretisk hasighet Verklig hastighet

54 MB/s

54 MB/s

60 MB/s 29 MB/s

Hårddisk

eSATA

USB 2.0

Diagrammet visar att det är stor skillnad. Om en stor fil ska kopieras över till en hårddisk så går det på nästan halva tiden med eSATA jämfört med USB. Om hårddisken hade varit snabbare skulle skillnaden ha blivit ännu större. Detta eftersom hastigheten redan har passerat det som är möjligt med USB. Precis som USB stödjer eSATA dessutom hot-swap. Detta möjliggör in- och urkoppling under drift. Skillnaden är att med eSATA måste datorn söka upp enheten på nytt. Det går alltså inte riktigt lika enkelt som med USB där enheten dyker upp av sig själv. Tyvärr är det fortfarande få datorer som har en eSATA-kontakt. På nya moderkort börjar det dock att bli vanligt. Vill man installera ett eSATA uttag på datorn är det enkelt. Finns det en ledig SATA-kontakt på moderkortet är det bara att köpa en uttagsplåt för eSATA. Det går även att installera en extra SATA-kontroller.

eSATA-uttagsplåt.

SATA-kontroller för PCI express.



SATA-kontroller för ExpressCard till bärbara datorer.



12.7  Sammanfattning

USB 2.0, Firewire och eSATA har alla sina fördelar. eSATA är det överlägset bästa för den som behöver hög överföringshastighet. Vanliga Firewire är inte riktigt lika snabbt men det finns på betydligt fler datorer. USB 2.0 är det långsammaste alternativet men finns i gengäld på i princip alla datorer. Det rekommenderas därför till den som behöver kunna koppla in sin externa hårddisk överallt.

www.kjell.com

85

Dator - Lagringsmedia

13  Hårddisken i närbild De två första kapitlen visade vilka hårddiskar som finns och hur de kopplas till datorn. Detta kapitel tar vid där det första slutade och förklarar hur hårddisken används. Kapitlet kommer att behandla formatering, partitionering och defragmentering.

13.1  Filsystem

En hårddisk kan lagra stora mängder data. För att hålla ordning på all data används ett filsystem, vilket det finns många typer av. Vilket av systemen som används beror bland annat på vilken dator och operativsystem som används. I exempelvis Windows Vista inleds installationen med att användaren får välja vilken hårddisk operativsystemet ska ligga på. Därefter formaterar installationsprogrammet hårddisken med filsystemet NTFS. Likna filsystemen vid två reseledare som är olika bra på sina jobb. Den ena kan hålla ordning på väldigt många personer medan den andra är betydligt sämre på det. Han är däremot en språkbegåvning och pratar många olika språk. Därför kan han också jobba i många länder. Filsystemet/reseledaren NTFS är i så fall en mycket bra reseledare då han inte har problem med att hålla ordning på stora grupper. Däremot kan han bara jobba i landet Windows. Visserligen kan han också jobba i Mac OS X och Linux men då behöver han en extra tolk. Filsystemet/reseledaren FAT32 kan inte hålla ordning på speciellt stora grupper men kan göra ett lika bra jobb oavsett vilket språk som talas. Här följer några exempel på vanliga filsystem. FAT32 FAT32 användes i tidiga versioner av Windows men har numera blivit ersatt av NTFS. Fördelen med FAT32 är att det fungerar med nästan alla operativsystem. Externa hårddiskar kommer därför oftast förformaterade i FAT32. Detta för att de ska fungera direkt till alla datorer. Det är alltså inga problem att skriva en fil på en FAT32-hårddisk i Windows och sedan läsa den i Mac OS X. Problemet med FAT32 är att det inte går att lagra filer som är större än 4 GB. Den som lagrar filer som är större (exempelvis DVDskivavbilder) måste därför välja ett annat filsystem. NTFS NTFS är det filsystem som Windows använder idag. Det är ett betydligt bättre filsystem som inte har problemet med 4 GB-gränsen. Tyvärr fungerar det endast på Windowsplattformen, men det finns tilläggsprogram för både Mac OS X och Linux som gör att NTFS-formaterade hårddiskar går att läsa där.

86

www.kjell.com

Dator - Lagringsmedia

HFS+ HFS+ kallas även Mac OS Extended och är precis som det hörs på namnet det filsystem som används av Apples datorer. Ext2 och Ext3 Ext2 är ett populärt filsystem på Linux. Det har även fått en uppföljare vid namn Ext3. Många avancerade nätverksprodukter använder något av dessa filsystem. En nätverkshårddisk formateras exempelvis ofta i Ext2. Eftersom den är nätverksansluten spelar det ingen roll att andra operativsystem inte kan läsa Ext2 eftersom trafiken i alla fall skickas över nätverket. Jämför det med att din dator kan visa alla hemsidor oavsett vilket filsystem serverdatorn använder. ReiserFS ReiserFS är ett annat populärt filsystem på Linuxdatorer.

13.2  Val av filsystem

Valet av filsystem handlar i första hand om datorns operativsystem. Välj det som är bäst optimerat för din plattform. FAT32: Windows 95, Windows 98, Windows Me NTFS: Windows 2000, Windows XP, Windows Vista HFS+: Mac OS 8, Mac OS 9, Mac OS X Tänk på att om det är en extern hårddisk som ska fungera på alla plattformer (utan något extra tilläggsprogram) så är det bara FAT32 som kan användas. Hur du byter filsystem på en hårddisk visas lite längre fram i detta kapitel. Tänk på att all lagrad information försvinner om du byter filsystem. Se därför till att du har en säkerhetskopia.

13.3  Partitionering

En och samma hårddisk kan ha flera partitioner. När hårddisken partitioneras delas den upp i flera delar där användaren upplever varje del som om det vore en separat hårddisk. Varje partition dyker upp som en ny hårddisk i Den här datorn. De får även en egen enhetsbokstav (till exempel D:/, E:/ eller F:/). Anledningen till att man delar upp hårddisken i flera partitioner är flera. Det kan till exempel vara bra att skilja operativsystemet från de egna filerna. Nya bärbara datorer levereras sällan med en installationsskiva. I stället brukar det finnas en dold partition där hela grundkonfigurationen som datorn levererades med ligger lagrad. Om datorn behöver ominstalleras kan användaren genom ett återställningsprogram återskapa den ursprungliga installationen med hjälp av innehållet på den gömda partitionen. Slutligen är flera partitioner också användbart för dem som vill ha två operativsystem installerade på samma hårddisk. Programmen GRUB och LILO är så kallade boot-loaders som kan användas om Windows och Linux ska köras från varsin partition. När datorn startar får användaren välja vilket av operativsystemen som ska köras igång. www.kjell.com

87

Dator - Lagringsmedia

Disk 1

Partition 1

Totalt 200 GB

Filsystem NTFS (felfri)

Exempel på en hårddisk där hela ytan används till en Windowspartition.

Disk 1

Partition 1

Totalt 200 GB

Filsystem NTFS (felfri), Ext3 (felfri)

Partition 2

Exempel på en hårddisk där en partition används för Windows och en för Linux.

Disk 1

Partition 1

Totalt 200 GB

Filsystem NTFS (felfri), återställningspartition

Partition 2

Exempel på en bärbar dators hårddisk där det finns en återställningspartition.

För att ändra en partitions storlek måste ofta hela hårddisken formateras om. Det är därför viktigt att tänka igenom hur man vill ha det innan man installerar. Följande guide visar hur ett USB-minne eller en hårddisk kan partitioneras och formateras. Tänk på att all lagrad data går förlorad vid de här operationerna. Gör en säkerhetskopia innan du börjar. Windows XP För att nå verktyget i Windows XP högerklickar du på Den här datorn och väljer Hantera. I vänstra marginalen finns applikationen Diskhantering. Genom att högerklicka på någon av diskarna kan du göra förändringar i partitionstabellen. Alla nya volymer du skapar måste formateras efteråt. Formatering görs genom att du högerklickar du på den aktuella enheten och väljer Formatera. Tänk på att all information försvinner och inte går att återskapa.

88

www.kjell.com

Dator - Lagringsmedia

Windows Vista För att nå verktyget i Windows Vista högerklickar du på Datorn (ligger på startmenyn) och väljer Hantera. I vänstra marginalen finns applikationen Diskhantering. Genom att högerklicka på någon av diskarna kan du göra förändringar i partitionstabellen. Alla nya volymer du skapar måste formateras efteråt. Formatering görs genom att du högerklickar du på den aktuella enheten och väljer Formatera. Tänk på att all information försvinner och inte går att återskapa.

www.kjell.com

89

Dator - Lagringsmedia

Mac OS X I programmappen finns mappen Verktygsprogram. Öppna den och starta programmet Skivverktyg. Markera den enhet du vill ändra och gå till fliken Partitionera. Där kan du göra egna förändringar i partitionstabellen. Tänk på att all information försvinner och inte går att återskapa.

I vissa fall går det inte att ändra ett USB-minnes filsystem till något annat än FAT32. Om du får problem med detta så beskrivs lösningen i Dator 14.4.

13.4  Defragmentering

När en fil sparas till hårddisken lagras den på lediga platser. De olika bitarna av filen ligger alltså inte snyggt uppradade efter varandra, utan kan ligga utspritt på hårddisken. För att öka datorns prestanda är det bra att ibland defragmentera hårddisken. Detta betyder att alla fragment kopplas ihop och läggs i en smart ordning. Programmet Diskdefragmenteraren kan användas för att göra just detta. I Windows XP hittas den på startmenyn under Tillbehör och Systemverktyg. I Windows Vista är det lättast att bara skriva programnamnet i sökrutan så dyker programmet upp. Det är rekommenderat att defragmentera hårddisken med jämna mellanrum. Detta för att inte förlora prestanda.

90

www.kjell.com

Dator - Lagringsmedia

Diskdefragmenteraren i Windows XP.

Börja med att markera den volym (t.ex. hårddisk) du vill optimera. Klicka sedan på knappen Analysera så undersöker datorn hur pass fragmenterad volymen är. Om programmet anser att volymen bör defragmenteras så kommer det att fråga om du vill göra det. Tänk på att det kan ta flera timmar. Ta för vana att göra en säkerhetskopia på allt innan du defragmenterar. I Mac OS X behöver användaren normalt inte defragmentera hårddisken. Läs mer om varför på Apples hemsida: http://support.apple.com/kb/HT1375.

13.5  Total radering

När en fil raderas hamnar den i papperskorgen. Där ligger den normalt tills papperskorgen töms och då torde den vara borta. Så är det inte. Systemet markerar bara platsen som ledig på hårddisken så att ny information kan skrivas där. Fram till dess att platsen används på nytt, går det att med speciella program återskapa filen. Ett sätt att försvåra återskapande är att formatera om hårddisken men inte ens det räcker. Det finns program som kan återskapa den datan också. Det enda sättet att garantera att all information är borta är att använda ett program som skriver över hela hårddisken. Dessa verktygsprogram tar ganska lång tid på sig då de går igenom varje del av hårddisken och ändrar alla värden.

13.6  RAID

Med flera hårddiskar går det att sätta upp så kallade RAID-system (Redundant Array of Independent Disks). Det gör att systemet blir driftsäkrare och i några fall även snabbare. I RAID-system kan nämligen flera hårddiskar jobba tillsammans och vara kopior www.kjell.com

91

Dator - Lagringsmedia

av varandra. Grundtanken är att om en hårddisk går sönder ska inte informationen gå förlorad utan det ska alltid finnas en backup. För RAID krävs minst två hårddiskar och en RAID-kontroller. Kontrollern kan antingen sitta på moderkortet eller köpas löst. RAID-kontrollern monteras i en PCI- eller PCIe-sockel. Med det medföljande eller inbyggda programmet kan sedan hårddiskuppsättningen konfigureras på olika sätt beroende på vad användaren vill uppnå med RAID-systemet. Det finns flera olika nivåer av RAID. De vanligaste är RAID1, RAID5 och RAID0. Här följer en beskrivning av vad de olika nivåerna innebär. RAID1 RAID1 är en smidig säkerhetslösning. Med den speglas den ena hårddisken mot en likadan. Allt som ändras på Hårddisk 1 kommer att ändras på Hårddisk 2. Därmed finns alltid en perfekt kopia. RAID1 är en ganska dyr lösning då endast 50 % av lagringsutrymmet används. Lösningen ersätter inte heller regelbundna säkerhetskopieringar eftersom RAID endast skyddar om en hårddisk skulle krascha. Om ett virus kommer in och raderar filerna så kommer även spegeln (kopian) att råka ut för samma sak. RAID 1 HDD1

=

RAID 0 HDD2

Synlig hårddisk C:\

HDD1

=

HDD2

Synlig hårddisk C:\

RAID 5 HDD1 HDD2 HDD3

Med RAID1 speglas två hårddiskar mot varandra. Det finns alltid en kopia. Synlig hårddisk C:\

RAID0 RAID0 är egentligen ingen riktig RAID-nivå eftersom den inte gör systemet säkrare på något sätt. RAID0 ger däremot en prestandaökning. För några avsnitt sedan visades hur det genom partitionering gick att skapa flera delar av en hårddisk. RAID0 är motsatsen och slår istället samman flera hårddiskar till en enhet. RAID 1

D1

=

RAID 0 HDD2

HDD1

=

HDD2

Synlig hårddisk C:\

ig hårddisk C:\

RAID 5 HDD1 HDD2 HDD3

Två hårddiskar som ser ut som en enda genom RAID0. Synlig hårddisk C:\

Då två hårddiskar slås samman ökar skriv- och läshastigheten. Som det nämndes i avsnittet om defragmentering skriver hårddisken ut informationen där det finns plats. Med RAID0 kan samma fil spridas ut över två hårddiskar, vilket teoretiskt fördubblar skrivhastigheten eftersom de två hårddiskarna kan dela på jobbet. Nackdelen är att om en hårddisk går sönder så kraschar hela volymen. Även om den andra hårddisken är 92

www.kjell.com

Dator - Lagringsmedia

hel så finns ju inte alla filer (eller delar av filer) på den. RAID0 är därför inte säkert. Ju fler hårddiskar som kopplas samman i RAID0, desto större blir risken att volymen går sönder. JBOD JBOD är en lösning som är väldigt lik RAID0. Skillnaden är främst att med JBOD behöver inte de fysiska hårddiskarna vara lika stora, något som är nödvändigt i RAID0. JBOD påstås för övrigt stå för Just a bunch of disks eller Just a bunch of drives (sv. ”bara en hög med hårddiskar”). RAID5 Den femte RAID-nivån är lite mer komplicerad. Den är säker och kostnadseffektiv men ger något försämrad skrivprestanda. I servermiljöer är det vanligt med RAID5-system. För att det ska fungera krävs minst tre hårddiskar. Till skillnad från RAID1 finns det ingen fullständig kopia någonstans utan istället lagras checksummor som tar upp lika stor plats som en av hårddiskarna. Om en hårddisk kraschar går det att plocka ut den och ersätta den med en ny. Informationen kommer då att återskapas med hjälp av datan på de två hela diskarna och checksumman. Vissa serversystem har till och med en extra hårddisk som reserv (hot spare). Om en av hårddiskarna kraschar går reservhårddisken direkt in och återskapas. Systemet meddelar samtidigt administratören att en hårddisk har gått sönder samt att reservhårddisken används istället. Med denna teknik spelar det alltså ingen roll om en hårddisk går sönder under drift. Systemet fortsätter att jobba som vanligt. För att det ska fallera måste två hårddiskar gå sönder innan en ny hunnit återskapas. RAID 0

HDD1

=

HDD2

Synlig hårddisk C:\

RAID 5 HDD1 HDD2 HDD3 Synlig hårddisk C:\ Tre eller fler hårddiskar kan samarbeta på ett smidigt sätt genom RAID5.

Eftersom RAID5 är så pass säkert och dessutom ger skaplig prestanda, är det ett bra val i många sammanhang. Det är också relativt prisvärt eftersom det bara är en hårddisks storlek som inte går att använda. RAID 1+0 och RAID 0+1 Det går att kombinera olika RAID-nivåer. RAID 1+0 (kallas även RAID10) speglar först ett antal hårddiskar och slår sedan samman dem med RAID0. Det går även att göra det åt andra hållet genom att först slå samman ett antal hårddiskar och sedan spegla dem.

www.kjell.com

93

Dator - Lagringsmedia

13.7  Vikten av säkerhetskopiering

Det är viktigt att ta regelbunden backup. Hårddisken är ett mycket stabilt lagringsmedium men det är inte omöjligt att något går fel. Hårddisken har trots allt rörliga delar som är känsliga för stötar. Särskilt känslig är hårddisken medan den läser och skriver. Virus är en annan anledning till varför backup är viktigt. Inte ens avancerade RAIDsystem skyddar mot virus. En sista anledning är att det kan vara bra med en backup om man vill backa tillbaka och se hur en fil såg ut för ett tag sedan. Beroende på hur känslig data som lagras och vad den ska användas till, behöver säkerhetskopior tas i olika intervall. Dokument som du arbetar aktivt med bör säkerhetskopieras varje dag. Det finns program speciellt för detta ändamål. Ett backup-program tar en automatisk kopia av alla filer som ändrats och lagrar sedan kopian på extern hårddisk, USB-minne eller nätverksdisk. Allt sker helt automatiskt. Fotoalbum och liknande data med starkt personligt värde bör det också finnas kopior av. De bör dessutom inte förvaras på samma ställe som datorn. Ta regelbundet kopior alla viktiga filer och lägg dem på ett USB-minne. Förvara sedan detta på jobbet eller annan plats. På så sätt skyddas man även mot inbrott och brand. Om en tjuv bryter sig in i huset och tar datorn är risken stor att även den externa hårddisken med säkerhetskopiorna följer med. Här följer ett förslag på säkerhetskopiering: •

•

•

Daglig backup: Använd ett program som tar en automatisk säkerhetskopia vid dagens slut på alla dokument som du jobbar aktivt med. Du kan lägga alla sådana dokument i en speciell mapp som programmet synkroniserar mot. Lämpligt lagringsmedium: USB-minne med backupfunktion eller nätverksdisk. Månadsbackup: Använd en extern hårddisk och ta en säkerhetskopia på alla relevanta filer, minst en gång i månaden. Då kan du också backa tillbaka till äldre versioner om det skulle behövas. Lämpligt medium: Extern hårddisk. Kvartalsbackup: Ta en kopia på alla dina filer som betyder mycket för dig personligen. Undvik att förvara kopian i hemmet! Lämpligt medium: USB-minne, extern hårddisk eller DVD-skivor.

För att inte glömma bort säkerhetskopieringen kan du ha den 1:a varje månad som ditt backupdatum. Lägg in en påminnelse i din mobiltelefons kalender som upprepas varje månad för att komma ihåg säkerhetskopieringen. Ha dina allra viktigaste filer som ska långtidförvaras på två olika typer av lagringsmedium. Anledningen till detta är att hållbarheten på optiska skivor, hårddiskar, USB-minnen och liknande bara har blivit testad i laboratoriemiljöer. Ingen känner än så länge till den faktiska livslängden.

94

www.kjell.com

Dator - Lagringsmedia

14  Flashminnen Flashminne är det gemensamma begreppet för minneskort, USB-minnen och SSD-diskar. Fördelarna med flashminnen är att de är små och framförallt att de saknar rörliga delar. 14.1  USB-minnen

När USB-minnen lanserades förbättrades portabiliteten avsevärt. Tidigare fanns bara disketter och CD-skivor som alternativ för den som ville ha med sig information. USBminnet har inneburit en revolution när det gäller enkelheten i att kunna lagra och ta med sig data. De senaste åren har USB-minnena snabbt ökat i kapacitet samtidigt som priset gått ner. Det har även dykt upp premiummodeller som har högre hastighet. På hårddiskar mäts hastigheten i MB/s och den angivelsen har följt med till USB-minnet. Det är givetvis bättre ju fler MB/s ett USB-minne klarar av. I och med att USB-minnen inte har den mekaniska fördröjningen som hårddiskar lider av, kan de i flera sammanhang kan upplevas snabbare, även om de har lägre faktisk läs/skriv-hastighet. Läs mer om detta i Dator 11.5. Läshastigheterna närmar sig nu dessutom det som är möjligt med USB 2.0 (jämför med eSATA-testet i Dator 12.6). Vid köp av ett nytt USB-minne bör du fundera över vad det ska användas till. Om det bara är till för att lagra några Word-dokument på resan behöver det varken vara stort eller snabbt. USB-minnen som används för att spela upp film på en mediaspelare behöver däremot vara stora och om det dessutom är högupplöst film så ställer det krav på hastigheten.

14.2  USB-minnen med U3

Nya USB-minnen från SanDisk utrustas med en funktion som kallas U3. Det är en liten applikation som startar när USB-minnet ansluts till datorn. Det påminner lite om Windows startmeny. Applikationen gör det möjligt att installera program på minnet och köra dem från vilken dator som helst. Tänk dig att du har med dig ett viktigt Word-dokument som du vill öppna, men datorn du kommer till inte har Microsoft Word installerat. Med hjälp av OpenOffice U3 kan du då öppna dokumentet i alla fall. OpenOffice är ett gratis alternativ till det vanliga Office-paketet och bygger på öppen källkod. I programsviten finner du motsvarigheter till bland annat Word (OO Writer), Excel (OO Calc) och PowerPoint (OO Impress).

www.kjell.com

95

Dator - Lagringsmedia

U3-startmenyn.

Om du är en flitig Skypeanvändare kan det vara bekvämt att ha med sig Skype så att du alltid kan ringa när du är nära en dator. Vill du vara säker på att ha med dig dina favoritbokmärken och plug-ins till webbläsaren Mozilla Firefox så kan även det programmet köras från USB-minnet. Samma sak gäller mailprogrammet Mozilla Thunderbird. Du kan hitta fler användbara program på http://software.u3.com.

Ett lösenordsskyddat USB-minne.

U3 gör det även möjligt att lösenordsskydda USB-minnet. Det gör att om du skulle förlora minnet, kan ingen komma åt informationen som ligger på det. Visserligen kan den som hittar minnet formatera om det och använda det själv, men då tar han eller hon samtidigt bort den känsliga informationen. För den som kräver mycket hög säkerhet går det också att komplettera med kommersiella program som krypterar den lagrade informationen. U3 fungerar på Windows 2000, XP och Vista med senaste service pack installerat. Även 96

www.kjell.com

Dator - Lagringsmedia

om man använder U3 kommer USB-minnet att fungera för lagring på plattformar såsom Mac OS X och Linux. Om lösenordsskyddet är aktiverat går det dock inte att använda på andra plattformar än Windows då U3-applikationen måste startas för att kunna låsa upp minnet.

14.3  USB-minnen med ReadyBoost

ReadyBoost är en funktion i Windows Vista som utökar det virtuella arbetsminnet. Genom att ansluta ett USB-minne kan datorn börja växla filer med det istället för med hårddisken. På så sätt kan datorns prestanda öka, men inte lika mycket som om det riktiga arbetsminnet hade utökats. För lite äldre datorer där arbetsminnet är begränsat kan ReadyBoost vara en bra lösning. I övriga fall gör det knappt märkbar skillnad.

För att aktivera ReadyBoost är det bara att koppla in USB-minnet och välja att aktivera funktionen.

ReadyBoost fungerar bättre ju snabbare minnet är. Många USB-minnen märks med Enhanced for ReadyBoost. Detta är inget måste utan det fungerar bra med andra USBminnen också. Utrymmesmässigt bör minnet vara på minst 1 GB.

14.4  USB-minnen och storleksbegränsningar

När nu USB-minnena har börjat användas för att lagra filmer och andra stora filer har ett nytt problem dykt upp. USB-minnen levereras förformaterade i filsystemet FAT32 (läs mer i Dator 13.1). Då går det inte att lagra filer som är större än 4 GB. Det går inte heller att bara formatera om minnet till NTFS utan att först göra några inställningar i Windows. Tänk på att all information på minnet försvinner vid formatering och byte av www.kjell.com

97

Dator - Lagringsmedia

filsystem. Följande guide visar hur du kan byta från FAT till NTFS. Processen utförs i Windows XP men tillvägagångssättet är väldigt likt i Windows Vista. Om du bara skall använda minnet i Vista finns ytterligare en möjlighet. Med Vista kan du även välja filsystemet exFAT som är en vidareutveckling av FAT32. exFAT klarar filer som är större än 4 GB. exFAT fungerar dock bara på uppdaterade versioner av Windows Vista och kommande Windows 7. Windows XP kan genom en uppdatering också få stöd för exFAT. Nu till guiden som visar hur ett USB-minne kan formateras om med NTFS som filsystem:

Markera minnet i fönstret Den här datorn som du når från startmenyn. Högerklicka på minnet och välj Egenskaper.

Gå till fliken Maskinvara och kontrollera att rätt enhet är markerad. Klicka därefter på Egenskaper.

98

www.kjell.com

Dator - Lagringsmedia

Fortsätt till fliken Principer och välj Optimera för prestanda. Tänk på att denna förändring leder till att det är ännu viktigare att använda Säker borttagning. Då aktiveras nämligen skriv-cache och det gör att filer kan förstöras om USB-minnet kopplas ur utan säker borttagning.

Använd alltid säker borttagning om du ändrar till Optimera för prestanda!

www.kjell.com

99

Dator - Lagringsmedia

Godkänn alla ändringar och återvänd till fönstret Den här datorn. Högerklicka på enheten och välj Formatera. Nu kan du välja NTFS och genom att formatera om går det att lagra större filer än 4 GB. Däremot fungerar minnet inte längre lika bra på andra operativsystem än Microsoft Windows. Läs mer om detta i Dator 13.2. 14.5  SSD (Solid State Drive)

SSD (Solid State Drive) är en modern utmanare till den traditionella hårddisken. Den bygger på en teknik som är väldigt lik den som används i USB-minnen och är därför helt fri från rörliga delar. SSD ger många fördelar: • Stötkänsligheten minimeras. Som det beskrevs i Dator 11.3 utrustas en del bärbara datorer i premiumsegmentet med fallsensorer. Det är stor risk att en vanlig hårddisk går sönder om datorn faller i golvet medan hårddisken skriver eller läser. • Strömförbrukningen minskar eftersom det inte finns några rörliga delar att hålla igång. Det gör att batteritiden i bärbara datorer ökar. Av samma skäl minskar även värmeutvecklingen. • SSD diskar är helt tysta. Den största fördelen ligger dock i prestandaökningen. I framtiden kommer SSD-diskarna att vara överlägsna hårddiskarna. Redan idag finns det situationer då de vinner. Exempelvis när operativsystemet ska laddas är SSD-diskarna snabbare. Vanliga hårddiskar har en accesstid på ungefär åtta millisekunder medan fördröjningen är näst intill obefintlig på SSD-diskar. Tekniken är fortfarande ganska ny vilket gör att prisnivån är relativt hög. I takt med att priset sjunker kommer allt fler bärbara datorer att utrustas med den nya disktypen. SSD-enheter finns med flera olika anslutningar där SATA är den vanligaste. SSD för ExpressCard (utökningsplats på moderna bärbara datorer) finns också.

14.6  Minneskort

Minneskorten blir kapacitetsmässigt allt större och med det även deras användningsområden. Idag används de inte bara i kameror utan även i bland annat mobiltelefoner, mediaspelare och diktafoner. Det finns flera olika familjer av minneskort där vissa är kompatibla med varandra. CF SD SDHC xD MS MS Pro

CF Type 1 SD SDHC xD MS MS Pro

CF Type 2 miniSD miniSDHC xD (M) MS Duo MS Pro Duo

microSD (TransFlash) microSDHC xD (H) MS M2 Micro

Här följer en genomgång av de olika korten som avslutas med lite tips kring kompatibilitet och storlek.

100

www.kjell.com

Dator - Lagringsmedia

14.7  Compact Flash (CF)

CF Type 1 (43 x 36 x 3,3 mm).

Compact Flash är ett av de tidigaste minneskorten som fortfarande lever vidare. Då det är ganska stort används det i huvudsak till digitala systemkameror och i andra situationer där den fysiska storleken har mindre betydelse. Kortet har funnits i två olika versioner med en liten skillnad i tjocklek. Storlekarna kallas Type 1 respektive Type 2 där den förstnämnda är lite tunnare. Det är den versionen som används idag. Compact Flash har till skillnad från SD-tekniken inga fasta kapacitetsgränser utan det går oftast bra att uppgradera minnesstorleken. Däremot har många kameror en gräns för hur mycket minne de kan hantera. Se tillverkarens hemsida för mer information. Detta gäller framförallt kameror som har några år på nacken. Hastigheten på Compact Flash-kort brukar anges med en siffra följd av bokstaven x, exempelvis 133x. X står för 150 kB/s vilket är grundhastigheten på en CD-skiva. 133 innebär i sin tur att kortet är 133 gånger snabbare än 150 kB/s. Det blir på så sätt: 133 • 150 = 19950 kB/s

Det delas sedan med 1024 för att få motsvarande siffra angiven i MB/s. 19950 = 20 MB/s 1024

Minneskortstillverkaren SanDisk använder begrepp såsom Ultra II och Extreme III för att ange hastigheterna på sina minneskort.

www.kjell.com

101

Dator - Lagringsmedia

14.8  Secure Digital (SD) och Secure Digital High Capacity (SDHC)

SD (32 x 24 x 2,1 mm)

miniSD (20 x 21,5 x 1,4 mm)

microSD (15 x 11 x 1,0 mm).

Secure Digital är den mest använda minneskortsfamiljen idag. Korten finns i tre olika storlekar som kallas SD, miniSD och microSD. Det sistnämnda benämndes till en början TransFlash (förkortades TF). Dock är det är samma kort det handlar om. Det finns även adaptrar som gör att ”småsyskonen” kan övergå till sina större motsvarigheter. Än så länge säljs alla typer men då miniSD har ett väldigt begränsat användningsområde kommer det eventuellt att fasas ut inom kort. Vanliga SD används av bland annat kompaktkameror men nu även i nya systemkameror och videokameror. MicroSD är ett av de populäraste korten i mobiltelefoner och de flesta tillverkare använder det i sina nyare modeller. Ett undantag är Sony Ericsson som bara har microSD i ett fåtal modeller och annars föredrar sin egen teknik: Memory Stick Micro M2-kortet. SanDisks största minneskort som bygger på SD-tekniken har en kapacitet på 2 GB. För kort med högre kapacitet används ersättaren vid namn SDHC (Secure Digital High Capacity). SDHC-korten finns i kapacitetsstorlekar från 4 GB och tillverkas i alla de tre fysiska storlekarna. Det är dock inte alla enheter som kan använda SDHC-kort. Om det inte står något angivet om SDHC på produkten eller i dess manual, fungerar det troligen inte. Det går däremot bra att använda vanliga SD-kort i en enhet som är gjord för SDHC.

Ett 8 GB stort SDHC-kort med Speed Class 2. Endast SDHC-förberedda enheter kan använda denna typ av kort. Det går bra att använda vanliga SD-kort i en SDHC-enhet. Lägg märke till det lilla låset på vänstra sidan. Med hjälp av det kan kortet skrivskyddas.

102

www.kjell.com

Dator - Lagringsmedia

Hastigheten på SD-kort specificeras dels med hur många MB/s det klarar av och dels med vilken Speed Class som kortet tillhör. Det sistnämnda är egentligen bara intressant i videosammanhang. Om det står 30 MB/s på ett kort betyder det helt enkelt att kortet kan överföra information så snabbt. Står det samtidigt att det har Speed Class 6 innebär det att hastigheten aldrig understiger sex MB/s. Speed Class 2 och Speed Class 4 är två andra vanliga märkningar som garanterar att hastigheten aldrig understiger två respektive fyra MB/s. Ju högre hastighet kortet har desto bättre är det. För att spela in video i HD-kvalitet krävs minst Speed Class 4. SD har många likheter med föregångaren MMC (MultiMedia Card). Det kortet fanns också i många olika versioner och storlekar men har numera nästan försvunnit helt från marknaden. I de flesta fall går det att sätta ett MMC-kort i en SD-kamera och det gör att kameratillverkare ibland skickar med ett kapacitetsmässigt litet MMC-kort. När det gäller kompatibiliteten åt andra hållet kan det däremot bli lite problem. På vissa äldre Nokia Communicators ser det ut att vara ett SD-kort som ska användas men i själva verket är det bara MMC som passar.

14.9  Secure Digital Extended Capacity (SDXC)

Nästa SD-standard kommer att heta SDXC och lär lanseras under 2009. Den tar över efter SDHC och tekniken är specificerad att kunna användas upp till 2 TB. Med SDXC kommer dessutom hastigheterna att öka. Så här skriver SD Association på sin hemsida för utvecklare om den kommande standarden: The next-generation SDXC memory card specification, released to members in April, 2009, dramatically improves consumers’ digital lifestyles by increasing storage capacity from more than 32 GB up to 2 TB and increasing bus interface speed up to 104 MB per second in 2009 with a road map to 300 MB per second. SDXC’s extended capacity will provide more portable storage and speed, which are often required to support new features in consumer electronic devices and mobile phones. Läs mer på http://www.sdcard.org/developers/tech/sdxc.

14.10  Memory Stick och Memory Stick Pro (MS, MS Pro)

Gamla Memory Stick (50 x 21,5 x 2,8 mm) tillsammans med moderna Memory Stick Pro Duo (31 x 20 x 1,6 mm) och Memory Stick Micro M2 (15 x 12,5 x 1,2 mm).

www.kjell.com

103

Dator - Lagringsmedia

Memory Stick och Memory Stick Pro utvecklas av Sony (det sistnämnda tillsammans med SanDisk) och används uteslutande i produkter från Sony och Sony Ericsson. Ofta är Memory Stick-korten lite dyrare än motsvarande SD-minne. Memory Stick Pro (MS Pro) är en vidareutveckling som klarar av större kapacitet än ursprungsversionen. Båda versionerna har en mindre variant av sig själva som kallas för Memory Stick Duo respektive Memory Stick Pro Duo. Kompatibiliteten mellan storlekarna förhåller sig på samma sätt som med SD. Duo-varianterna är alltså bakåtkompatibla med sina storasyskon och levereras ofta med adapter till dessa. Därför säljs inte längre de fullstora minnena utan bara Duo-versionerna. Memory Stick Pro Duo kan dock aldrig omvandlas till ett ”gammalt” Memory Stickminne. Till en lite äldre kamera som det står Memory Stick på kommer det troligen inte att fungera med ett Memory Stick Pro- eller Memory Stick Pro Duo-kort. Bara för att kortet passar i kortplatsen betyder det inte att det fungerar. Många Sony Ericsson-telefoner från 2005 och 2006 använder Memory Stick Pro Duo, men på luckan står det bara Memory Stick Duo på grund av platsbrist. De allra äldsta telefonerna använder mycket riktigt den äldre varianten, men många nyare modeller är kompatibla med Protekniken. Sony har även lanserat Memory Stick Micro M2 som är ungefär lika litet som microSD/TransFlash. Det baseras på Pro-tekniken. Det innebär att det går att använda adaptrar för att omvandla från Memory Stick Micro M2 till Memory Stick Pro Duo. Precis som SD har sin Speed Class har Memory Stick sin egen märkning som kompletterar den vanliga hastighetsangivelsen. Minneskort som det står Mark 2 på är till räckligt snabba för inspelning av videomaterial i hög upplösning. Det senaste Memory Stick-kortet som har lanserats heter Pro-HG och finns endast i Duo-storleken. Det möjliggör ännu högre hastigheter och är dessutom bakåtkompatibelt med de vanliga Memory Stick Pro-korten. En vanlig Pro-kompatibel kamera kan alltså använda de nya korten men den kan inte nyttja HG-hastigheten. Läs mer om Memory Stick på den officiella hemsidan http://www.memorystick.com.

14.11  XD Picture Card (xD)

XD Picture Card (20 x 25 x 1,7 mm).

Olympus och Fujifilm använder xD Picture Card till många av sina kameror. Korten finns upp i till 2 GB och i flera olika versioner (vanliga xD, xD Typ M, xD Typ M+ och xD Typ H). Skillnaden mellan dessa ligger i bland annat hastigheten och deras maximala kapacitet. Den fysiska storleken är densamma men det innebär inte att alla kameror klarar alla typer av kort. Läs mer om kompatibiliteten för din kamera på Olympus hemsida (www.olympus.se). 104

www.kjell.com

Dator - Lagringsmedia

Mycket pekar på att xD-standarden håller på att fasas ut. Både Olympus och Fujifilm går allt mer över till SD-tekniken och numera skickar Olympus ofta med en adapter som omvandlar ett microSD-kort till xD Picture Card. Observera att denna adapter inte kan användas i alla sammanhang utan bara i speciella kameror.

14.12  Hur hittar jag rätt minneskortstyp?

Det kan kännas snårigt att hitta rätt minneskort då det finns så många att välja mellan. Minneskortstillverkaren SanDisk har en mycket smidig kompatibilitetsguide på sin hemsida (www.sandisk.com/compatibility) för att leta upp kompatibla minneskort. De flesta kameratillverkare lägger även upp specifikationerna på sina hemsidor men tyvärr är de inte alltid uppdaterade.

14.13  Hur mycket rymmer ett minneskort?

Frågan kring hur mycket ett minneskort rymmer är ganska svår att besvara. Det beror nämligen helt och hållet på vilken typ av kamera som används samt vilka inställningar och egenskaper den har. Det vanligaste för kompaktkameror är att de komprimerar bilderna och sparar dem i jpeg-format. Avancerade systemkameror komprimerar inte bilderna utan sparar dem i råformat vilket gör att de tar betydligt mer plats. Följande översikt visar hur många bilder som får plats på ett minneskort när de är tagna med en vanlig kompaktkamera som komprimerar bilderna. Eftersom den komprimerar spelar även motivet roll och siffrorna blir därför bara ungefärliga. 512 MB 1 GB 2 GB 4 GB 16 GB 3,2 MPix 300 600 1200 2410 9640 5,0 MPix 190 380 760 1520 6070 7,0 MPix 140 280 560 1110 4430 12,0 MPix 85 170 340 680 2730 Tabellen visar det ungefärliga antalet bilder ett minneskort rymmer beroende på bildernas upplösning (angivet i MegaPixel, MPix).

Högupplöst film Det är först på senare tid som det går att lagra film på minneskort. Tidigare var det bara hårddiskar, optiska skivor och band som klarade av att lagra den stora mängden information som krävs. Nu har kapaciteten på minneskort ökat så mycket att det till och med går att lagra högupplöst film. Filmlagring på minneskort ger dessutom många andra fördelar jämfört med de äldre teknikerna. Optiska skivor var opraktiska när det gällde omskrivningar. Banden var långsamma för den som snabbt ville leta upp ett visst klipp. Hårddiskkamerorna slog aldrig riktigt igenom eftersom de var väldigt känsliga för stötar. Alla dessa problem har minneskorten löst: • Det är lätt att radera filer och fylla på med nya. • Det tar ingen tid att hitta filmklippet du letar efter. • De är inte känsliga för stötar.

www.kjell.com

105

Dator - Lagringsmedia

Hur mycket som går att lagra på ett minneskort skiljer sig mellan olika kameror då de spelar in i olika kvalitet. Sifforna som anges är därför bara ungefärliga värden. HD-upplösning MPEG-4 Standardupplösning MPEG-2

4 GB 1 tim 1:20 tim

8 GB 2 tim 2:45 tim

16 GB 4 tim 5:30 tim

Siffrorna är hämtade från SanDisks hemsida www.sandisk.com. Där finns också mer att läsa om filmlagring på minneskort. Tänk på att det inte går att använda vilket minneskort som helst för att spela in högupplöst film. Om det är ett SD-kort måste det vara minst Speed Class 4 och om det är ett Memory Stick Pro Duo måste det vara märkt med Mark2. Är kortet långsammare än så måste kameran spela in med lägre kvalitet. Musik Flashminnestekniken ökade markant i popularitet när mp3-spelaren slog igenom. Då minneskapaciteten tidigare var väldigt låg, lärde många sig att komprimera låtar. Det gällde att trycka in så mycket musik som möjligt på de 128 MB som spelaren rymde. Idag finns inte det problemet i samma utsträckning eftersom minnena har blivit mycket större. Komprimeringsfenomenet kvarstår dock (om en låt på fyra minuter lagras okomprimerad tar den ungefär 40 MB). Låtarna behöver däremot inte längre komprimeras lika hårt och det gör att ljudkvaliteten blir bättre. Följande siffror anger hur många låtar á fyra minuter som får plats på ett minne beroende på hur de är komprimerade. Okomprimerat Mp3 320 kbps Mp3 192 kbps Mp3 128 kbps

128 MB 3 13 22 34

1 GB 25 110 180 280

2 GB 50 220 360 550

4 GB 100 440 730 1100

16 GB 400 1700 2900 4400

14.14  Hur snabbt ska minneskortet vara?

Minneskort finns i många olika hastigheter och vilken som bör väljas beror på ändamålet. Ett snabbare minnekort är alltid en fördel när många filer ska kunna flyttas snabbt. För den som ofta byter ut musiken i mobilen och vill spara tid är ett snabbt minneskort självklart. Då är det dock samtidigt viktigt att minneskortläsaren klarar minst samma hastighet som kortet (annars blir den en flaskhals). I fotosammanhang finns det stora behovet av snabba minneskort. Det har till exempel blivit väldigt populärt med seriell fotografering. Det innebär att kameran tar flera bilder i rad och sedan väljer fotografen den bästa. Det är ett enkelt sätt att få riktigt bra bilder på motiv i rörelse och likaså ett bra sätt att slippa porträttbilder där personer har stängda ögon. I ett test där kameran Nikon D90 tog 15 bilder i rad blev skillnaden väldigt tydlig. Bilderna sparades okomprimerade i råformat och därför tog varje enskild bild stor plats. Med ett vanligt SanDisk SDHC Blueline-kort (det billigaste och 106

www.kjell.com

Dator - Lagringsmedia

långsammaste kortet) tog fotograferingen 46 sekunder (från första bilden tills allt var nedskrivet till kortet). Med ett SanDisk SDHC eXtreme III 30 MB/s-edition tog samma process 18 sekunder. Skillnaden kan alltså vara ganska stor. Därför rekommenderas snabba minneskort till bättre kameror. Besök tillverkarens hemsida eller översikten som finns på www.sandisk.com/compatibility för närmare information. Där rekommenderas olika korthastigheter beroende på kameramodell. Eftersom kameror överför stillbilder till minneskortet är det sällan något problem att använda långsammare minneskort än de som rekommenderas. Nackdelen är (som det beskrivs ovan) att kameran tar onödigt lång tid på sig för att lagra informationen. Under den perioden låser kameran sig och kan inte användas. I videosammanhang är det däremot mycket viktigt att minneskortet har tillräckligt hög hastighet. Om det är SD-kort som används måste det minst vara Speed Class 4 för att det ska gå att spela in i HD-kvalitet. Utan det vägrar kameran att spela in och användaren måste då sänka upplösningen för att det ska fungera. Läs mer om detta i Dator 14.4. Vid användning av ett snabbt minneskort är det viktigt att även minneskortsläsaren är snabb. I vanliga bärbara datorer sitter det oftast en väldigt långsam läsare. För den som fotograferar mycket kan det därför vara en god idé att välja en extern minneskortsläsare med högre hastighet. Det finns modeller med USB 2.0 som klarar upp till cirka 30 MB/s. Behövs ännu högre hastighet måste kortläsaren anslutas med Firewire 800 istället.

14.15  UDMA

UDMA (Ultra Direct Memory Access) är en teknik som gör det möjligt att låta datatrafik gå till och från datorns minnen utan att belasta processorn. I avancerade kameror fungerar det på liknande sätt då bilden kan skrivas direkt till minnet utan att bildprocessorn måste involveras. Den kan då fokusera på fotograferingen istället för på datalagringen. För att funktionen ska fungera måste både minneskortet och kameran ha stöd för UDMA. Än så länge är funktionen inte speciellt utbredd. Det är bara de riktigt fina proffskamerorna som har det.

www.kjell.com

107

Dator - Lagringsmedia

15  Installation av enhet Här följer en guide till hur en hårddisk installeras i en vanlig stationär dator. DVD-brännare installeras på precis samma sätt men den monteras i en 5,25”-plats istället för en 3,5”-plats. Kontakterna för dataöverföring och strömförsörjning är desamma så hela inkopplingen är därför likadan.

Försäkra dig om att datorn inte är kopplad till elnätet. Ta på dig ett ESD-armband och koppla det till datorns chassi. Läs mer om ESD i Dator 2.1.

Skjut in hårddisken i en ledig 3,5”-plats. Skruva fast den med passande skruvar. Om hårddisken ska ge så lite ljud ifrån sig som möjligt är det smart att montera den i en ljuddämpande hårddiskvagga. Den fästs i sin tur i en 5,25”-plats.

108

www.kjell.com

Dator - Lagringsmedia

Om det är en EIDE-hårddisk ansluter du en EIDE-kabel till hårddiskens dataport. Läs mer om detta i Dator 11.8. För strömförsörjningen till hårddisken används den vanliga fyrpoliga molexkontakten. Ibland kan den så kallade jumpern behöva flyttas. Den används för att bestämma den inbördes ordningen mellan hårddiskarna. Ofta kan det hela förenklas genom att koppla jumpern på cable select. Läs mer om detta i Dator 11.8.

Om det är en SATA-hårddisk används en kabel per hårddisk. Den ansluts direkt mellan moderkortet och hårddisken. Det är antalet uttag på moderkortet som bestämmer hur många hårddiskar som kan anslutas. SATA-hårddisken strömförsörjs via den 15-poliga kontakten som kommer från nätaggregatet. Om den saknas behövs en adapter från 4-pin molex till 15-pin SATA-Power.

www.kjell.com

109

Dator - Strömförsörjning

Strömförsörjning

16  Nätaggregatet i närbild Komponenterna i en dator strömförsörjs av nätaggregatet (kallas även nätdel eller PSU, Power Supply Unit). Datorns nätaggregat levererar flera olika spänningsnivåer (12V, 5V och 3,3 V). Vid datorköp ges sällan nätaggregatet någon större uppmärksamhet, trots att det spelar stor roll i sammanhanget. Ett nätaggregat påverkar datorsystemets stabilitet och i slutändan även de övriga komponenternas livslängd. Nätaggregatet är den enskilt största och tyngsta komponenten i datorn. Oftast sitter det monterat högt upp i datorn. Det börjar dock bli populärt med chassin där nätaggregatet sitter längst ner istället. Detta eftersom nätaggregatens vikt har ökat med tiden (i samband med effekten).

16.1  ATX och EPS

ATX är en så kallad formfaktor eller standard. Tillverkare följer ATX-formfaktorn för att komponenter såsom moderkort, chassin och nätaggregat ska passa tillsammans rent fysiskt. Moderkorten har med tiden justerats för nytillkomna tekniker och nätaggregaten har i sin tur rättats efter dem (ibland även datorlådan). Sedan år 2005 är det ATX 2.2 som är den aktuella versionen för nätaggregat. EPS är en annan formfaktor och den används främst till större servrar och mer avancerade datorer. 110

www.kjell.com

Dator - Strömförsörjning

För närmare specifikationer på ATX, se www.formfactors.org. Här följer en genomgång av de vanligaste anslutningarna från nätaggregatet till datorns olika komponenter.

16.2  24-pin

24-pin-anslutningen används för strömförsörjning av moderkortet. Den försörjer även de enheter som drivs via moderkortet (undantaget processorn som har egen strömförsörjning). Det kan uppstå förvirring kring den här kontakten. Den finns i två utföranden med olika antal stift (20 respektive 24 stycken). 24-pin-kontakten utvecklades för att strömförsörja PCI-Express. Moderkort före PCI-Expresstiden använder 20-pin-kontakten. Det finns adaptrar för att konvertera mellan de två anslutningarna. Nyare nätaggregat har ofta stöd för både 20-, och 24-pin.

Vissa 24-pin-kontakter på nätaggregat går att dela så att de även passar till äldre moderkort.

Kablarna från nätaggregatet har olika färger. De följer en standard där varje färg har sitt användningsområde. Här följer en detaljerad beskrivning på 24-pin-anslutningen. Skillnaden mellan den och den äldre 20-pin-kontakten är att stiften som här numreras 11, 12, 23 och 24 saknas på 20-pin.

www.kjell.com

111

Dator - Strömförsörjning

1

13

+3.3 VDC

+3.3 VDC

+3.3 VDC

-12 VDC

COM

COM

+5 VDC

PS_ON#

COM

COM

+5 VDC

COM

COM

COM

PWR_OK

NC

+5 VSB

+5 VDC

+12V1 DC

+5 VDC

+12V1 DC

+5 VDC

+3.3 VDC

COM

1

+12V1 DC

+3.3 VDC +3.3 VDC

COM

4

COM

+5 VDC

4-pin molex

COM COM +5 VDC +5 VDC +5 VDC COM COM COM +12V1 DC

1 4

24-pin

+5 VDC COM COM +12V1 DC

Anslutning för diskettstation 1

Pin 1 +3.3 VDC

COM

+12V1 DC +12V1 DC

SATA-Power

3

COM

+12V2 DC

COM

+12V2 DC

2x2-pin (”P4”)

Pinout på de vanligaste kontakterna för strömförsörjning.

Pin

Signal

Färg

Pin

Signal

Färg

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

+3,3 VDC +3,3 VDC COM +5 VDC COM +5 VDC COM Power_OK +5 VSB +12 V1DC +12 V2DC +3,3 VDC

Orange Orange Svart Röd Svart Röd Svart Grå Lila Gul Gul Orange

13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

+3,3 VDC -12 VDC COM PS_ON COM COM COM Reserverad +5 VDC +5 VDC +5 VDC COM

Orange Blå Svart Grön Svart Svart Svart Röd Röd Röd Svart

Tabell visande 24-pin ATX-standard.

Informationen om färgkodningen och ledarnas inbördes placering är hämtade från Intels publikation ”Power Supply – Design Guide for Desktop Platform Form Factors” från mars 2007. Den finns att ladda ner i sin helhet på http://www.formfactors.org/developer%5Cspecs%5CPSU_DG_rev_1_1.pdf 3,3 V (pin 1, 2, 12, 13) Från början användes endast spänningar på 5 V och 12 V för att driva en PC. Efterhand har behov av lägre utspänning uppstått, för att driva vissa kretsar på moderkortet.

112

www.kjell.com

Dator - Strömförsörjning

5,0 V (pin 4, 6, 21-23) 5 V används för att ge ström till en del av moderkortets komponenter, exempelvis USB och PS/2. 5,0 V Standby (pin 9) När nätaggregatet är kopplat till en strömkälla finns det alltid en liten ström som går till moderkortet. Spänningen 5,0 VSB används bland annat för att inte belasta datorns inbyggda klockbatteri. Strömmen är liten och nästan försumbar. 12 V (pin 10,11) På moderkortet används 12 V för att kunna driva bland annat den vanliga processorn (CPU) och den eventuella grafikprocessorn (GPU). Idag behövs det oftast mer ström till dessa komponenter och en extra anslutning på 12 V behöver då kopplas till (se Dator 16.3). -12 V (pin 14) En negativ 12 V-spänning användes tidigare av bland annat RS232 (seriellport). Idag används den seriella porten i liten utsträckning då den har ersatts av USB. -5 V (pin 20) -5 V används knappt länge och är numera inte en nödvändig spänningsnivå i ATXstandarden. PWR_OK (pin 8) PWR_OK är en kontrollsignal. Den indikerar att nätaggregatets spänning håller sig inom säkerhetsmarginalerna. Om avvikelsen (för hög eller för låg spänning) blir för stor kan datorn ta skada. PS_ON# (pin 16) När du trycker på datorns startknapp sluts en krets som startar nätaggregatets strömförsörjning. PS_ON# är den ledare som, via moderkortet, är kopplad till startknappen.

16.3  Andra strömförsörjningskontakter

2x2-Pin

När processorerna blev snabbare och effektivare behövdes mer ström för att driva dem. Med Intel Pentium 4 kom behovet av separat strömförsörjning till processorn. Lösningen blev 2x2-pin-kontakten som även kallas P4-kontakt.

www.kjell.com

113

Dator - Strömförsörjning

8-pin EPS12V

Precis som ATX har sin 2x2-kontakt, har EPS-standarden sin egen motsvarighet för den separata strömförsörjningen till processorn. EPS12V liknar den åttapoliga PCIe-Powerkontakten men den har en annan polaritet och passform. Det går bra att omvandla från 2x2-pin till EPS12V. 4-Pin

4-pin-kontakten har länge varit den vanligaste anslutningen från ett nätaggregat. Anslutningen går även under namnen 5,25” och 4-pin molex. Den används i huvudsak för att strömförsörja hårddiskar och optiska enheter (nyare enheter använder i första hand SATA och SATA-Power för data- respektive strömöverföring). Nätaggregat brukar vara utrustade med många 4-pin-kontakter för att användaren enkelt skall kunna bygga ut datorn med fler enheter. En del datorfläktar och vissa äldre grafikkort använder också kontakten. SATA-Power

114

www.kjell.com

Dator - Strömförsörjning

Idag har nya nätaggregat även ett flertal SATA-Power-kontakter. Detta för att kunna driva flera hårddiskar och optiska enheter. Till skillnad från 4-pin-kontakten kan SATApower även lämna 3,3 V. 3,3 V spänningen används dock sällan av enheterna. Det gör det möjligt att omvandla från 4-pin till SATA-power med en enkel adapter. PCIe-Power

6-pin PCIe-Powerkontakt

Adapter från 6-pin till 8-pin PCIe-Powerkontakt

Precis som processorn har kraftfulla grafikkort behov av extra strömförsörjning. Från början fanns inte PCIe-Powerkontakten på nätaggregaten utan istället levererades grafikkorten med en adapter som omvandlade två stycken 4-pin-kontakter till en PCIePower 6-pin-kontakt. Det finns även en 8-pin PCIe-Powerkontakt för att ytterligare öka strömförsörjningen åt de kraftfullaste grafikkorten. Den kan likna en 8-pin EPS12V, men har en annorlunda polaritet och passform.

16.4  Effekt

Den största skillnaden mellan olika nätaggregat är vilken effekt de kan leverera. Det är effekten som tillverkarna marknadsför hårdast. Det finns dock fler parametrar än effekt som man bör vara uppmärksam på vid köp av nätaggregat. Ett nätaggregat har flera så kallade linor med olika spänningar och med olika möjlighet till strömuttag. Det är inte säkert att ett nätaggregat på 650 W kan ge ut mer ström på en viss spänning än ett nätaggregat på 520 W. En enskild ledare från nätaggregatet får inte belastas med mer än 240 VA. Det innebär att en 12 V ledare inte får belastas med mer än 20 A (240/12). Detta uppger Intel i sin publikation ”ATX12V Power Supply Design Guide”. De flesta nätaggregaten har därför flera 12 V-linor som kan avlasta varandra. De största nätaggregaten som kan leverera riktigt mycket ström kan ha upp till fem olika linor på samma spänning. Läs hela publikationen ”ATX12V Power Supply Design Guide” på http://www.formfactors.org/developer/specs/ATX12V_PSDG_2_2_public_br2.pdf.

www.kjell.com

115

Dator - Strömförsörjning

Förgreningskontakt för 4-pol-kontakten.

12 V är den spänning som oftast efterfrågas av datorns enheter. 12 V-linorna används för att driva bland annat processorer, hårddiskar och grafikkort. Dessa är de så kallade högeffektskomponenterna. Ju större ström som kan levereras på samma lina, desto fler kontakter brukar finnas tillgängliga. Ibland händer det dock att kontakterna inte räcker till för att strömförsörja samtliga enheter. Förgreningskontakter kan lösa problemet, men tänk på att för många förgreningar kan leda till överbelastning av nätaggregatet.

16.5  Effektfaktorkorrigering (PFC)

I ett nätaggregat ska spänningen nå sitt toppvärde samtidigt som strömmen når sitt. Med enklare nätaggregat blir det inte så. Fasförskjutningen som uppstår mellan ström och spänning ger upphov till oönskad värmeutveckling och därmed sämre effektivitet på nätaggregatet. I det perfekta nätaggregatet (som inte finns) med 100 % verkningsgrad skulle all inmatad effekt finnas tillgänglig till förbrukaren. I växelspänningskretsar finns det en aktiv och en skenbar effekt. Den skenbara effekten anges i VA (voltampere) och är spänningen multiplicerat med strömmen. Den skenbara effekten tar inte hänsyn till att det finns faktorer som kan påverka värdet (t.ex. att ström och spänningsvågorna ligger ur synk med varandra). När dessa faktorer finns med i beräkningen används istället benämningen aktiv effekt. Den aktiva effekten anges i watt och motsvarar den skenbara effekten multiplicerad med en effektfaktor. I detta sammanhang räknas effektfaktorn ut genom att mäta fasförskjutningen på spänningens och strömstyrkans vågor. Exempel Strömmen och spänningen är ur synk med varandra med 50°. Den skenbara effekten är 300 VA och vi ska beräkna effektfaktorn och den aktiva effekten.

116

www.kjell.com

Dator - Strömförsörjning

Effektfaktorn = cos( ) = 50° cos(50°) = 0,64

Den aktiva effekten är i sin tur produkten av den skenbara effekten och effektfaktorn. P = skenbar effekt • effektfaktor P = 300 • cos(50°) = 193 W

Av 300 ”watt” med denna effektfaktor kan endast 193 watt användas. När effektfaktorvärdet är 1,0 är den skenbara och den aktiva effekten densamma, vilket innebär att det inte finns några förluster. Ett bra nätaggregat arbetar för att få en effektfaktor som är så nära värdet ett (1) som möjligt (1 = 100 % verkningsgrad). Metoden nätaggregatet använder för att få vågorna i fas, kallas effektfaktorkorrigering (PFC, Power Factor Correction). Det kan antingen göras passivt eller aktivt där det förstnämnda sättet använder uteslutande passiva komponenter såsom spolar. En aktiv PFC är en krets som hela tiden justerar strömmen baserat på spänningens värden. Den aktiva PFC:n ger bäst skydd mot störningar och ökar nätaggregatets verkningsgrad (mindre värme behöver ventileras bort).

16.6  80 Plus

Ett nätaggregat kan märkas med 80 Plus om det har en pålitlig effektfaktorkorrigering och strömeffektiva komponenter. Vid test där nätaggregatet utsätts för olika belastningar ska minst 80 % av energin som tas in finnas kvar tillgänglig till förbrukaren. Ett nätaggregat med 80 Plus-märkningen visar att det både är miljövänligt och har hög verkningsgrad. Med bättre verkningsgrad blir datorn tystare. Detta i och med att fläkten kan arbeta på ett lägre varv då det utvecklas mindre värme.

www.kjell.com

117

Dator - Strömförsörjning

Det finns fyra olika nivåer av 80 Plus. Vid 20 % belastning ska minst 80 % intagen energi nyttjas. Vid 50 % belastning ska minst 80 % intagen energi nyttjas. Vid 100 % belastning ska minst 80 % intagen energi nyttjas. Effektfaktor på 0,9 eller högre är ett krav.

Vid 20 % belastning ska minst 82 % intagen energi nyttjas. Vid 50 % belastning ska minst 85 % intagen energi nyttjas. Vid 100 % belastning ska minst 82 % intagen energi nyttjas. Effektfaktor på 0,9 eller högre är ett krav.

Vid 20 % belastning ska minst 85 % intagen energi nyttjas. Vid 50 % belastning ska minst 88 % intagen energi nyttjas. Vid 100 % belastning ska minst 85 % intagen energi nyttjas. Effektfaktor på 0,9 eller högre är ett krav.

Vid 20 % belastning ska minst 87 % intagen energi nyttjas. Vid 50 % belastning ska minst 90 % intagen energi nyttjas. Vid 100 % belastning ska minst 87 % intagen energi nyttjas. Effektfaktor på 0,9 eller högre är ett krav.

Specifikationerna är hämtade från 80 Plus officiella hemsida där det även finns mer information om märkningen. Se http://www.80plus.org.

16.7  Spänningsavvikelser

När ett nätaggregat belastas kan utspänningen variera något. Vilken tolerans ett nätaggregat har framgår sällan av dess specifikationer. En del elektronikkomponenter är känsliga för felaktiga spänningar. Det är därför viktigt att spänningen håller sig inom givna värden. Detta är en av de faktorer som kan påverka livslängden hos komponenterna i datorn. I ATX version 2.2 finns specificerade toleransnivåer som ett nätaggregat inte får avvika från i sin utspänning.

118

www.kjell.com

Dator - Strömförsörjning

16.8  Modulära nätaggregat

Vid montering av ett nätaggregat i ett chassi brukar det bli en hel del kablar över som inte används till något. De har en tendens att vara i vägen och påverka datorns luftflöde. De bästa nätaggregaten brukar därför ha löstagbara kablar för att låta användaren själv bestämma vilka kontakter som skall användas. De kallas då för modulära nätaggregat. Använd gärna buntband för att bunta ihop och fästa lösa kablar i datorlådan. På så sätt riskerar de inte att hamna i fläktarna.

Modulära anslutningar på ett nätaggregat.

16.9  Kostnadsjämförelse

Här följer ett exempel på en jämförelse mellan ett riktigt bra nätaggregat på 520 W och en budgetmodell på 650 W. Modellerna är fiktiva och generaliserar bara vad modeller i olika prisklasser kan prestera. Det högkvalitativa aggregatet kan kosta runt 1200 kronor och budgetmodellen cirka 500 kronor.

Spänningslina

+3,3 V

+5 V

+12 V1

+12 V2

+12 V3

-12 V

+5 VSB

Max ström

24 A

24 A

18 A

18 A

18 A

0,8 A

3A

9,6 W

15 W

Max effekt 140 W totalt

480 W

Spänningslina

+3,3 V

+5 V

+12 V1

+12 V2

+12 V3

-12 V

+5 VSB

Max ström

32 A

30 A

17 A

16 A

-

0,3 A

2,5 A

3,6 W

12,5 W

Max effekt 275 W totalt

www.kjell.com

520 W

360 W 650 W

119

Dator - Strömförsörjning

De två modellerna fokuserar på olika spänningar. Budgetalternativet kan inte, trots sin högre totala effekt, leverera lika mycket ström på den viktiga 12 V-spänningen som den dyrare modellen. Enligt tabellen ovan ger 520 W-aggregatet ut 480 W på de tre 12 Vlinorna. Det billigare nätaggregatet har endast två linor. Det betyder inte nödvändigtvis att det är sämre ur den aspekten. Att det inte kan leverera mer än 360 W på dessa två linor är däremot ett tecken på att det inte är riktigt lika användbart. Specifikationerna för maxström och max kombinerad effekt stämmer inte överens. I det första exemplet finns tre 12 V-linor med en maximal strömstyrka på 18 A för varje lina. Antagandet att den maximala strömstyrkan på de tre 12 V-linorna är lika med 54 A (18+18+18) går inte ihop med vad som anges i max kombinerad effekt. 54 A multiplicerat med 12 V blir 648 W och inte 480 W som det står angivet. Anledningen till att max kombinerad effekt är lägre, är att specifikationen anger den maximala effekt som de samhörande linorna kan ge ut tillsammans. De tre 12 V-linorna kan inte leverera 18 A samtidigt utan istället kring 13,3 A (480 / (12 • 3)). En högre maximal effekt betyder inte en högre elräkning. Datorn använder bara så mycket energi den behöver. Effektiviteten (verkningsgraden) hos nätaggregatet påverkar däremot. Det dyrare nätaggregatet i den teoretiska jämförelsen har en 80 Plus-certifiering och kan vid en belastning på 400 W leverera 84 % av tillförd energi. Under samma förhållanden har budgetmodellen bara 74 % effektivitet. Det gör att när datorn vill ha 400 W så drar det dyrare nätaggregatet cirka 480 W medan det enklare drar cirka 540 W. Om datorn ägs av någon som spelar i genomsnitt fem timmar om dygnet, blir skillnaden i elkostnad ganska stor. Framförallt eftersom han eller hon inte stänger av datorn när den inte används. Uppskattningsvis drar datorn ungefär 90 W när den bara är påslagen utan att användas (110 W respektive 120 W i verklig förbrukning). I exemplet räknas det med att kostnaden per kWh är 1,19 kr. 480 • 5 • 365 1000

+

110 • (24 - 5) • 365 • 1,19 ≈ 1800 kr 1000

540 • 5 • 365 1000

+

120 • (24 - 5) • 365 • 1,19 ≈ 2000 kr 1000

16.10  Behöver jag uppgradera?

Det kan uppstå problem om en dator uppgraderas utan att nätaggregatets maximala uteffekt finns i åtanke. En ny dator drar oftast mer ström och ibland blir det mer än vad nätaggregatet kan hantera. Dessa problem gör sig påminda som systemkrascher när datorn belastas tungt (t.ex. under spelande). Oftast stängs nätaggregatet av som säkerhetsåtgärd innan en säkring går eller en komponent blir alltför varm. Med lite otur kan dock en eller flera kondensatorer i nätaggregatet gå sönder. Nätaggregatet är en av komponenterna som bör undersökas om datorn beter sig underligt (plötsliga omstarter, svart skärm eller liknande). 120

www.kjell.com

Dator - Strömförsörjning

Ett verktyg som kan användas för att testa nätaggregat.

16.11  Tips inför köp

Om ditt gamla nätaggregat har gått sönder så kan det bero på att det har blivit för hårt belastat. Att ett nätaggregat kan gå sönder är förståligt eftersom det är svårt att räkna ut hur mycket effekt en viss dator kräver. Vid planerat utbyte kan en energimätare användas för att ta reda på effekten. Det finns även kalkylatorer på Internet där användaren anger de komponenter som sitter i datorn för att få ut ett ungefärligt värde. Vanligtvis brukar det räcka med ett nätaggregat på 350 W för en enklare kontorsdator. Det kan dock vara en fördel att förbereda för framtiden, då ett nätaggregat av bra kvalitet och med hög effekt kan hålla i många år. Vid framtida datorbyte kan nätaggregatet med stor sannolikhet flyttas med till nästa dator. Elförbrukningen ökar inte för att du har ett nätaggregat med högre effekt. Maxeffekten är inte heller den enda specifikationen som är intressant. Minst lika viktigt är hur mycket ström 12 V-linorna kan leverera. Glöm inte antalet anslutningar. Om du har många hårddiskar, optiska enheter, fläktar eller strömkrävande tillbehör måste nätaggregatet ha tillräckligt många kontakter.

Komplettera med buntband. De behövs för att samla kablarna på ett sätt som förbättrar luftflödet och förhindrar att de åker in i fläktarna.

www.kjell.com

121

Dator - Strömförsörjning

17  Montering av nätaggregat Här följer en guide som beskriver hur ett nätaggregat av ATX-standard monteras i ett datorchassi. Koppla inte in nätaggregatet till elnätet förrän allt är färdigt. Följ alltid tillverkarens rekommendationer.

Ta på dig ett ESD-armband och koppla det till datorns chassi. Läs mer om ESD i Dator 2.1.

Placera nätaggregatet på sin plats och var noga med att alla skruvarna går att skruva i. Var försiktig så att nätaggregatet inte stöter till någon komponent om du redan har ett moderkort installerat. Håll i nätaggregatet tills skruvarna är åtdragna.

122

www.kjell.com

Dator - Strömförsörjning

Koppla in de nödvändiga anslutningarna till moderkortet, grafikkortet, hårddiskarna och de andra komponenterna som skall strömförsörjas. Det är lätt att glömma 2x2pin-kontakten till processorn, så kontrollera den en extra gång. Var noga med att inga kablar riskerar att åka in i fläktarna. Använd gärna buntband för att samla kablarna på ett smart sätt. Det förbättrar datorns luftflöde. På bilden har inte kablarna samlats snyggt ännu . Detta för att lättare visa vart de ska gå. Bläddra till Dator 23.3 för att se vilken enorm skillnad några buntband kan göra.

www.kjell.com

123

Dator - Grafik- och tilläggskort

Grafik- och tilläggskort

18  Grafi kkortsanslutningar Grafikkretsen har alltid funnits i datorn men dess funktion är inte densamma idag som för drygt tio år sedan. Till en början var den i princip en renodlad digital-till-analogkonverterare (förkortas DAC), precis som ljudkortet. Då var grafikkortets respektive ljudkortets uppgift att omvandla ettor och nollor till analog synlig bild och hörbart ljud. Idag fyller grafikkortet en allt större funktion och är en avlastning för processorn i 3D-spel, avancerade bildbehandlingsprogram samt vid uppspelning av film i hög upplösning. Det råder stor variation mellan olika datorers grafikenheter. Ibland är det en integrerad krets på moderkortet och ibland är det ett expansionskort, vilket i sin tur finns med många olika anslutningar. Grafikkorten skiljer sig också mellan varandra när det gäller: • Vilken grafikprocessor de använder. • Hur mycket minne de har. • Vilken bandbredd det är mellan minne och grafikprocessor. • Vilka tilläggstekniker som korten kan dra nytta av. • Vilken typ av kylning som korten har.

124

www.kjell.com

Dator - Grafik- och tilläggskort

18.1  Externa anslutningar

De vanligaste externa anslutningarna på ett grafikkort är VGA, DVI och S-Video. Den 15-poliga VGA-kontakten (D-SUB) har hängt med länge men är på väg att försvinna i och med intåget av platta skärmar. Ersättaren DVI har tagit över och skillnaden är att den skickar signalen digitalt ända fram till bildskärmen. Det minimerar risken för störningar som kan uppkomma på vägen. Dessutom möjliggör DVI högre upplösningar utan att bilden blir oskarp.

VGA

DVI

S-Video

S-Video var tidigare ett mycket vanligt sätt att koppla datorn till TV:n. Detta då S-Video enkelt kunde kopplas till SCART eller omvandlas till kompositvideo. Läs mer om denna koppling i Hembio 9.1. DVI (Digital Visual Interface) är ett missvisande namn eftersom det även finns analoga DVI-kablar. DVI-kontakten finns i olika utföranden beroende på vilka signaler den ska klara av. De benämns DVI-D (Digital), DVI-A (Analog) och DVI-I (Integrated). DVI-D Endast digital signal

Single Link

Dual Link

Single Link

Dual Link

DVI-I Både digital och analog signal

DVI-A Endast analog signal

DVI-D och DVI-I finns både Single- och Dual Link. En vanlig missuppfattning är att skillnaden ligger i om kabeln är dubbelriktad eller inte. Vad det egentligen handlar om är om kabeln har en eller två överföringskanaler, vilket är grundläggande för den maximala upplösningen. Med Single Link är den maximala upplösningen 1920 x 1200 pixlar vid 60 Hz uppdateringsfrekvens. Med två kanaler (Dual Link) går det att en skicka bild på 2048 x 1536 pixlar vid samma uppdateringsfrekvens. Det är fortfarande vanligast med Single Link eftersom få skärmar har högre upplösning än 1920 x 1200. De riktigt stora monitorerna, exempelvis Apple Cinema HD Display, använder Dual Link. www.kjell.com

125

Dator - Grafik- och tilläggskort

Till en DVI-I-kontakt går det att ansluta antingen DVI-D eller DVI-A-kablar. DVI-Ikontakten används oftast på datorns grafikkort. Detta gör det möjligt för användaren att ansluta sin skärm digitalt med DVI-D eller analogt med hjälp av en VGA-adapter (DVI-A till VGA). Det finns även DVI-I-kablar men de används sällan. De tillför inget i jämförelse med de två andra och kan ställa till problem om det skulle vara något annat än DVI-I på skärmen. Då passar nämligen inte den kabeln.

18.2  Övergångar

DVI-A är egentligen en VGA-signal fast i annan kontakt. Med en passiv adapter är det därför inga problem att omvandla mellan de två kontakterna. DVI-I kan även, precis som DVI-D, omvandlas till HDMI. Det går däremot inte att gå från VGA till HDMI (VGA är analogt och HDMI är digitalt). Det krävs en aktiv signalomvandlare för att lösa det. VGA

DVI

HDMI

HDMI-signalen innehåller inte bara bild utan även ljud. DVI-kontakten är däremot endast avsedd för bild och kan inte hantera ljud. Några av AMD/ATi:s Radeon-grafikkort kan dock med hjälp av en specialadapter och en inbyggd ljudkrets, skicka ut ljud på DVI-porten. Detta är mycket ovanligt och ska snarare ses som en specialfunktion än något som kan förväntas.

18.3  Utöka skrivbordet med två skärmar

Alltfler upplever fördelarna med att ha två skärmar till samma dator. Om grafikkortet har två utgångar är det sällan några problem att installera en extra bildskärm. Det spelar ingen roll om det är en DVI- och en VGA-anslutning eller två DVI-anslutningar. Det sistnämna är ändå att föredra då bilden blir bättre. Den analoga bildsignalens brister märks tydligare ifall en analogt ansluten och en digitalt ansluten bildskärm står bredvid varandra. De dubbla skärmarna kan konfigureras på tre sätt: Utökat skrivbord Ett skrivbord som är dubbelt så brett som ett vanligt. Det går att ha två maximerade fönster bredvid varandra. Samtidigt går det att flytta fönster mellan skärmarna. Det går också att använda olika upplösningar på de två skärmarna (kan vara nödvändigt om två skärmar av olika typ skall anslutas). Friheten med utökat skrivbord måste upplevas. Det lär inte dröja länge innan alla sitter med dubbla skärmar.

126

www.kjell.com

Dator - Grafik- och tilläggskort

Klonat skrivbord De två skärmarna visar samma bild. Det är användbart till exempelvis bärbara datorer för att visa bilden på både den inbyggda skärmen och en projektor.

Växlande skärmar Endast en skärm i taget.

Windows har ett inbyggt program för att konfigurera de dubbla skärmarna. Det är dock fortfarande viktigt att den senaste grafikkortsdrivrutinen är installerad för att det ska fungera bra. I Windows XP görs inställningarna i kontrollpanelen under Bildskärm. Välj där fliken Inställningar. I Windows Vista ser det likadant ut. www.kjell.com

127

Dator - Grafik- och tilläggskort

Konfigurationen i Windows XP.

I Mac OS X görs inställningarna genom att gå in i Systeminställningar och välja Bildskärmar.

Konfigurationen i Mac OS X.

I Linux kan det vara lite klurigare att komma igång. Det är nämligen inte alla distributioner som har grafiska hanterare för dessa inställningar. Fönsterhanteraren X11 har dock stöd för det så det går att lösa, men i värsta fall måste ändringarna göras manuellt i konfigurationsfilen. Den hittas ofta i /etc/X11/Xorg.conf men det kan variera lite beroende på vilken distribution som används. För att det ska fungera bra måste det installeras grafikkortsdrivrutiner från tredje part som bygger på sluten källkod. Den senaste versionen (9.04) av den populära distributionen Ubuntu har fått en grafisk hanterare för detta ändamål.

128

www.kjell.com

Dator - Grafik- och tilläggskort

18.4  Interna anslutningar

Grafikkortet installeras i någon av följande socklar på moderkortet: • PCI • AGP • PCI-Express x16 Det första som behöver kontrolleras vid uppgradering av grafikkort är vilka typer av socklar som ditt moderkort har. PCI Den äldsta anslutningen är PCI. Den används även för bland annat nätverkskort, ljudkort och TV-kort. Då dagens spel kräver kraftigare grafikkort än vad PCI klarar av är det väldigt ovanligt med modeller av denna typ. AGP AGP (Accelerated Graphics Port) blev det som ersatte PCI. Denna anslutning används och säljs fortfarande. AGP har i sin tur ersatts av PCIe (PCI Express). Marknaden för AGP-kort finns fortfarande eftersom många vill uppgradera sina lite äldre datorer. AGP finns i flera olika varianter där det framförallt är två typer som fortfarande är intressanta. De kallas för AGP 4X och AGP 8X. Dessa är fyra respektive åtta gånger snabbare än ursprungsversionen av AGP. Det råder förvirring kring vilka AGP-kort som är kompatibla med vilka socklar då olika versioner använder olika spänningar. Detta har tillverkarna löst på ett bra sätt. Genom att låsningen i sockeln förändrats passar bara grafikkort som är kompatibla. De flesta av de ”nyare” moderkorten har dessutom stöd för båda varianterna av AGP. Detta gör att kompatibilitetsproblemet med AGP är marginellt. PCI Express Den senaste anslutningstypen är PCIe (PCI Express). Den finns i olika varianter där de vanligaste är PCIe x1 och PCIe x16. Det är lätt att se skillnad på dem eftersom de är olika långa. PCIe x16-versionen är den enda varianten som används för grafikkort. PCIe x1 är tänkt som ersättare till PCI-anslutningen. Observera att PCIe inte är samma anslutning som PCI-X. Den sistnämnda är en anslutning som används i serversammanhang och olyckligtvis har ett liknande namn. PCI Express 2.0 PCIe har uppgraderats till PCIe 2.0. Den nya standarden är ännu snabbare. PCIe 2.0 är bakåtkompatibel med PCIe. Anslutningarna är likadana, så ett äldre PCIe-kort kommer att fungera (undantag finns men de är ovanliga). Identifiera anslutningen Det går lätt att se skillnad på om det är en AGP- eller en PCIe-anslutning som sitter på moderkortet respektive grafikkortet. Stiften börjar nämligen olika långt från uttagsplåten.

www.kjell.com

129

Dator - Grafik- och tilläggskort

PCI-Express x16 AGP

PCI-Express 1x PCI

PCI

Studera bilderna ovan. Där syns det tydligt att AGP-stiften börjar en bra bit längre ut från plåten än PCIe. Genom att jämföra med ett vanligt PCI-kort eller en PCI-kortplats går det lätt att bestämma vilken av anslutningarna det rör sig om.

130

www.kjell.com

Dator - Grafik- och tilläggskort

19  Grafikkortsegenskaper Det finns en uppsjö av olika grafikkort. De två stora tillverkarna för grafikkort är Nvidia och AMD/ATi. När det gäller inbyggda grafikkretsar har även processortillverkaren Intel stora marknadsandelar. De olika grafikkorten och kretsarna skiljer sig mer eller mindre från varandra. Det är oftast svårt att jämföra två modeller då det är så många faktorer som spelar in. En specifikation för ett grafikkort kan se ut på följande sätt.

GeForce 9800 GT • 512 MB GDDR3-minne • PCI-Express x16 (1.1/2.0) • Kompatibel med DirectX 10 • Dubbla DVI-utgångar • GPU/Minne: 600/1800 MHz • Hårdvarustöd för DVD/HDTV

19.1  Generering av bild

Bilden består av många små bildelement som kallas pixlar (från engelskans pixle). Pixlarna är små punkter som visas på skärmen och är uppbyggda av blandningar mellan rött, grönt och blått. En vanlig datorskärm kan ha upplösningen 1600 x 1200 vilket innebär att bilden är uppbyggd av en tabell med 1600 pixlar i bredd och 1200 pixlar i höjd. Precis som med bildskärmen består även den digitala bilden av pixlar. Eftersom pixlarna är så extremt små kan vi inte se dem utan att förstora. Genom att förstora upp den blå cirkeln syns det tydligt att den är uppbyggd av pixlar.

www.kjell.com

131

Dator - Grafik- och tilläggskort

Uppförstorad del av cirkelns ytterkant.

Kraftigt uppförstorat fotografi.

Rörliga bilder på datorn genereras på samma sätt som på TV:n och bion. Flera stillbilder visas efter varandra och skillnaden mellan dem är så liten att vi får upplevelsen av att något rör sig. Bildskärmen kan ställas in på hur ofta den ska uppdatera bilden, exempelvis 75 gånger per sekund (75 Hz). Det är bra att ha så hög uppdateringsfrekvens som möjligt. Det är antingen skärmen eller datorns prestanda som sätter gränsen. När datorspelen tog steget in i den tredimensionella världen skedde en stor förändring. Framförallt behövde omgivningarna och objekten byggas upp på ett helt annat sätt. Exakt hur det görs beror lite på vilken 3D-teknik som används men grundprincipen är densamma. Till en början skapas en polygon som är själva konturen till objektet. Om det någonstans i spelet ska finnas en låda så skapas en polygon i form av en kub.

När grunden är lagd är det dags att lägga på en textur. Det är en bildfil i stil med ett foto som appliceras på polygonen. Eftersom lådan ska vara gjord av trä används ett trämönster.

132

www.kjell.com

Dator - Grafik- och tilläggskort

Mönstret klistras på polygonen och färgjusteras för att ge det rätta 3D-djupet.

När det är färdigt visas en tredimensionell låda av trä. Tänk tillbaka till tiden för de första spelkonsolerna som kunde hantera tredimensionell grafik. Där märktes det väldigt tydligt hur objekten egentligen bara var polygoner. Stammarna på träden var fyrkantiga med en enkel träliknande textur ovanpå. Med kraftfullare maskiner och genom att använda polygoner med många hörn och vinklar går det att få riktigt verklighetstrogna återgivningar av personer och objekt.

19.2  Grafi kprocessorn

Grafikprocessorn är bland det viktigaste på grafikkortet. Det är den som marknadsförs hårdast. Det skiljer mycket mellan olika modeller. Precis som med vanliga processorer är det inte bara hastigheten som är det avgörande utan även arkitekturen. En gammal grafikprocessor med högre klockfrekvens är ofta sämre än en modern med lägre frekvens. De stora grafikprocessortillverkarna har sina egna system för att rangordna sina kretsar men det är inte helt lätt att veta hur dessa skall tolkas. Det är inte alltid så att ett högre nummer innebär bättre prestanda. Nvidia har fram tills alldeles nyligen använt fyrsiffriga modellbeteckningar följt av en bokstavskombination, exempelvis GeForce 8800 GT. De sista bokstäverna har också en inbördes ordning där GT är bättre än GS men samtidigt sämre än GTX. Generellt är ett kort bättre om det har högre nummer än ett annat på samma tusental och använder samma avslutande bokstäver. Det innebär att GeForce 8800 GT är bättre än GeForce 8600 GT. Då de fyrsiffriga talen tagit slut har Nvidia istället börjat använda tresiffriga nummer för sina premiummodeller. För att tydligt visa att något hänt, har de även bytt plats på bokstäverna och satt dem i början istället. Kortet GeForce GTX 260 är exempelvis bättre än GeForce 9800 GTX.

www.kjell.com

133

Dator - Grafik- och tilläggskort

Till skillnad från de vanliga datorprocessorerna som säljs direkt till konsument under tillverkarnas egna varumärken (Intel och AMD), så tillverkar Nvidia och AMD/ATi sällan egna grafikkort. De tillverkar processorerna och visar referenskort som grafikkortstillverkarna sedan får utgå ifrån. Grafikkortet 9800 GT finns därför i många olika utföranden där bland annat valet av minne, kylare och utgångar skiljer sig. Vissa tillverkare väljer exempelvis att ha en extra HDMI-port och prioriterar bort VGA-anslutningen. Andra byter ut kylfläkten mot en gigantisk kylfläns. Här följer några exempel på grafikkortstillverkare: • Asus • BFG • Gigabyte • PowerColor • Sapphire • XFX Grafikprocessorn har stor outnyttjad potential och är inte bara till för grafikberäkningar. Folding@home är ett gigantiskt datorprojekt där användare upplåter överbliven datorkraft till vetenskapen. Kapaciteten används för att bland annat beräkna hur proteiner uppför sig och på så sätt kunna förstå sig på vissa sjukdomar. Användarna sammansluter sig i lag där de bästa lagen presenteras på den officiella hemsidan (http://folding.stanford.edu). Vårt svenska lag Folding@Sweclockers klättrar på placeringslistan och är bland de främsta i världen. Läs mer på http://www.sweclockers.com.

19.3  Grafikminnet

Minnet på grafikkortet är en annan sak som skiljer mellan olika grafikkortsmodeller. Grafikprocessorns jobb är att avlasta den vanliga processorn med det grafiska arbetet. Istället för att låna lagringsutrymme av det vanliga arbetsminnet har den sin egen motsvarighet. Det minnet kan variera i både storlek och hastighet. På bärbara datorer och enklare grafikkort används ibland reserverat arbetsminne istället för att grafikkretsen har sitt eget. Dessa grafikkort brukar vara märkta med TurboCache eller HyperMemory. De har bara en liten del eget minne och använder det vanliga arbetsminnet till resten. Prestandamässigt är det en förlust jämfört med om grafikprocessorn hade haft eget minne, men det är en kostnadseffektiv lösning om datorn inte ska användas till avancerade spel. Grafikkortstillverkarna brukar framhäva storleken på minnet. De lyfter däremot inte fram hastigheten eller bandbredden på samma sätt. Det är ganska viktigt att också leta upp denna information för att veta hur bra minnet egentligen är. Ett stort minne är givetvis en fördel eftersom det kan lagra mer information men grafikprocessorn måste också kunna komma åt det snabbt. Storleken Vilken storlek som används varierar väldigt mycket men enklare grafikkort brukar idag ha runt 256 MB medan prestandamodellerna har mellan 512 och 1024 MB. Informa134

www.kjell.com

Dator - Grafik- och tilläggskort

tionen som lagras i minnet är exempelvis texturerna som används i spelet. Precis som med foton är högupplösta texturer mer detaljerade men tar också mer plats. Ju större minne ett grafikkort har desto mer högupplösta kan texturerna vara. Nättidningen Toms Hardware berättar att moderna speltillverkare ofta tillverkar flera uppsättningar av texturer så att spelen automatiskt kan välja den mest detaljerade versionen som får plats i grafikkortsminnet. Läs mer om detta på http://www.tomshardware.com/reviews/graphics-beginners-2,1292-7.html.

Hastigheten Precis som med arbetsminnen går det att få olika hastighet på grafikkortets minnen. Det populära grafikkortet GeForce 9500 GT såldes till en början i två versioner med olika minnestekniker. Den ena kallades DDR2 och den andra GDDR3. Den sistnämnda var betydligt snabbare. Det gjorde att trots samma storlek var GDDR3-versionen ett bättre köp för de flesta. Observera att GDDR3 inte har något samband med DDR3-tekniken som används på de senaste minnesmodulerna. GDDR3 är snarare en förbättrad version av den vanliga DDR2-tekniken. GDDR4 används redan och inom kort kommer även grafikkort med GDDR5 att lanseras. Det möjliggör ännu högre prestanda på minnena. Minnets hastighet skrivs sällan ut och istället brukar minnets så kallade data-rate specificeras. Det motsvarar den dubbla klockfrekvensen eftersom moderna minneskretsar använder DDR-tekniken och därför kan behandla information två gånger på samma klockcykel. Mer om detta finns att läsa i Dator 7.4. I specifikationen för GeForce 9800GT (se början av kapitlet) står det 1800 MHz vilket är minnets effektiva värde. Bussbredden Bussbredden som anges i antalet bit kan också skilja. Tänk på grafikprocessorn och grafikminnet som två städer, vilka är förbundna med en motorväg. Antalet bilar som hinner köra däremellan under en bestämd tid beror på två saker: dels vilken hastighet som gäller och dels hur många filer vägen har. Två motorvägar med samma hastighetsgräns kan hantera olika många bilar om den ena har fler filer än den andra.

Två filer Hastighet 110 km/h Upp till 18 bilar

www.kjell.com

135

Dator - Grafik- och tilläggskort

Fyra filer Hastighet 110 km/h Upp till 36 bilar

Bussbredden kan exempelvis vara 128-bit (i liknelsen 128 filer) men här brukar de allra enklaste korten spara in. Även om två modeller har lika snabbt minne kan det ena (teoretiskt) hantera den dubbla mängden information på samma tid. Detta eftersom ”motorvägen” är dubbelt så bred.

19.4  DirectX

Grafikkortets specifikationer anger normalt vilken version av DirectX det stödjer. DirectX är egentligen en samling av olika tillägg. Det är oftast Direct3D som åsyftas. Det är ett tillägg som bland annat hjälper till med att skapa tredimensionell grafik i spel. Numera är det tätt knutet till hårdvaran vilket gör att avancerade processer kan utföras på hårdvarunivå istället för genom mjukvaran. OpenGL är en liknande samling som tidigare var mycket populär. OpenGL har numera ersatts av Microsofts DirectX på Windowsplattformen. I andra operativsystem används dock OpenGL fortfarande flitigt. DirectX har funnits i en mängd olika versioner. De senaste versionerna är 9.0c och 10. Det krävs minst Windows Vista för att DirectX 10 ska kunna användas. Det är framförallt hjälpmedlen för 3D-grafik som är uppdaterade. Exempel på spel som har stöd för DirectX 10 är Crysis, Flight Simulator X och BioShock. Grafikkorten från Nvidia i 8000- och 9000-serierna har alla stöd för det. Inom kort kommer DirectX 11 att lanseras; troligen i samband med det kommande operativsystemet Windows 7. I film- och HTPC-sammanhang (hembiodator) finns det också stor nytta av DirectX. Framförallt tillägget DirectX Video Acceleration (DXVA). Det gör att grafikkortet kan jobba med filmmaterialet på hårdvarunivå istället för att uppspelningsprogrammet ska göra det. Genom att använda hårdvaruacceleration belastas inte processorn lika hårt. Detta gör att även en lite klenare dator med ett bra grafikkort kan spela upp HD-material från en Blu-Rayskiva. Läs mer om detta i Hembio 9.3.

19.5  SLI och CrossFire

För ännu högre spelprestanda kan vissa moderkort ha flera grafikkort installerade. Detta kallas för SLI eller CrossFire beroende på om det är Nvidia eller AMD/ATi som ligger bakom. SLI-tekniken går ut på att låta två eller fler likadana grafikprocessorer jobba tillsammans för att åstadkomma en ännu mer detaljerad eller mer frekvent uppdaterad 136

www.kjell.com

Dator - Grafik- och tilläggskort

bild. Detta kan göras genom att låta korten uppdatera bilden om vartannat eller att låta dem ta hand om halva bilden var. Det ger en prestandaökning, men den är inte lika stor som om de två grafikkortens individuella prestanda hade adderats.

Grafikkort med stöd för SLI. PCIe-anslutning underst och SLI-koppling överst.

Korten kopplas samman med en SLI-brygga som ansluts till kontaktstiften som sitter på motsatt sida av PCIe-kontakten. Den fysiska bryggan brukar levereras med moderkortet eftersom avståndet mellan socklarna kan variera. CrossFire X är den senaste versionen av CrossFire och den har gjort kombinationer av grafikkort enklare. Till exempel måste det inte längre vara identiska kort utan det går att blanda modeller från samma serie. CrossFire X gör det dessutom möjligt för grafikkortet att samarbeta med moderkortets eventuella inbyggda grafikkrets. Kontrollera moderkortets och grafikkortets specifikationer för närmare information om detta. Tänk också på att inte alla moderkort med dubbla grafikkortsplatser klarar både SLI och CrossFire. Asus P5Q Pro har till exempel bara stöd för CrossFire vilket gör att endast två grafikkort från AMD/ATi kan arbeta tillsammans på det. Däremot fungerar det utmärkt att köra ett ensamt Nvidia-kort på det så länge det inte ska samarbeta med något annat kort. Det finns även färdigkombinerade grafikkort som bara behöver en PCIe-plats. Det smått bisarra AMD/ATi Radeon 4870 X2 är ett exempel på ett sådant.

19.6  Strömförbrukning

Ett kraftfullare grafikkort är alltid en fördel i gamingsammanhang. Tänk dock på att kraftfulla grafikkort drar väldigt mycket ström. I takt med att strömförbrukningen ökar gör värmeutvecklingen likaså. Det leder till att kortet måste ha en kraftfullare kylare. Fundera därför först över vad datorn ska användas till och välj därefter ett passande grafikkort.

www.kjell.com

137

Dator - Grafik- och tilläggskort

Dagens prestandagrafikkort behöver separat strömmatning. Den vanligaste kontakten för detta har sex poler fördelat på två rader. Om nätaggregatet saknar anslutningen går det att använda en adapter. Däremot måste alltid effekterna jämföras före inkoppling. Om grafikkortet kräver mer ström än vad nätaggregatet kan leverera kommer det inte att fungera. Många grafikkortstillverkare skriver ut ett ungefärligt värde för hur kraftigt nätaggregat en standarddator med det aktuella grafikkortet behöver.

Adapter mellan vanliga 4-pin-anslutningen och grafikkortsströmförsörjningen. Har grafikkortet en sådan kontakt måste den kopplas in. Annars får det inte tillräckligt med ström.

19.7  Att jämföra olika grafikkortslösningar

De stora nättidningarna är till stor hjälp för att hitta ett nytt grafikkort. Följande är exempel på några bra hemsidor: • Toms Hardware (www.tomshardware.com) • Sweclockers (www.sweclockers.com) • Nordic Hardware (www.nordichardware.com) • IDG (www.idg.se) Det maximala antalet bildrutor per sekund är ett vanligt sätt att mäta hur bra grafikkorten är. Det görs oftast genom att pressa korten till deras yttersta i de senaste spelen. De ställs mot varandra på olika upplösningar och med olika bildbehandlingstekniker för att se vilket kort som klarar sig bäst överlag. Anti-aliasing är en bildbehandlingsteknik som ofta är aktiverad vid dessa tester. I spel förkortas det generellt AA och aktiveras i spelets inställningsmeny. Det fungerar som en typ av kantutjämning och lurar ögat att tro att bilden är bättre än vad den egentligen är. Det kan framförallt kompensera för den försämrade bild som uppstår när antalet pixlar inte räcker till för att ge de mjuka former och kantlinjer som önskas. Tekniken är väldigt krävande för grafikkortet eftersom det måste räkna om bilden när den genereras. Grafikkortet måste ta hänsyn till pixlarna runt omkring för att veta hur kanterna ska se ut. Funktionen brukar därför kunna ställas in i olika omfattning (t.ex. 2x AA eller 4x AA) beroende på vad datorn klarar av. Normalt måste uppdateringsfrekvensen ställas ner något eftersom det krävs extremt mycket av grafikkortet om det ska lyckas hålla en hög upplösning, snabb uppdateringsfrekvens och dessutom köra anti-aliasing på hög nivå. 138

www.kjell.com

Dator - Grafik- och tilläggskort

Här följer några tumregler för vad som är värt att tänka på vid köp av grafikkort: • Vilken anslutning ska kortet ha? AGP eller PCIe? • Får kortet plats i datorlådan? • Vilka bildskärmsanslutningar behövs på kortet? Vill du kunna arbeta med dubbla skärmar eller koppla datorn till TV:n? • Kontrollera att DVI-utgången har stöd för HDCP om datorn ska användas för att spela upp högupplöst film från Blu-Rayskivor. Läs mer om detta i Hembio 6.3. • Vad ska grafikkortet användas till? Ska det sitta i en kontorsdator eller en gamingdator? Om det ska sitta i en kontorsdator eller enklare speldator till barnen kan du med fördel fokusera på att få ett bra standardkort som är strömsnålt och tyst. Om det ska sitta i en gamingdator rekommenderar vi att du besöker någon av de nämnda hemsidorna. Där hittar du rekommendationer på vad som ger mest för pengarna för tillfället. • Kom ihåg att först avinstallera drivrutinerna som tillhörde det gamla grafikkortet. • Använd inte skivan som följer med vid köp av grafikkort. Den innehåller garanterat gamla drivrutiner och konfigurationsprogram. Ladda istället ner de senaste versionerna från tillverkarens hemsida (http://www.nvidia.com eller http://ati.amd.com). • Vid uppgradering från ett standardkort till ett prestandakort bör du räkna in kostnaden för ett nytt nätaggregat.

www.kjell.com

139

Dator - Grafik- och tilläggskort

20  Expansionskort I princip alla moderkort är utrustade med en nätverkskrets och ett inbyggt ljudkort. Det har gjort att marknaden för expansionskort har minskat men den finns fortfarande kvar i viss utsträckning. I detta kapitel ska vi först titta närmare på digitalt ljud och därefter själva ljudkorten samt övriga tilläggskort.

20.1  Ljuddigitalisering (PCM)

Analogt ljud kan liknas vid vågor som breder ut sig på en vattenyta. Avståndet mellan vågtopparna är våglängden vilken är relativ till frekvensen. Ju tätare de är desto högre är frekvensen. Höjden på vågorna motsvarar i samma liknelse ljudets amplitud vilken berättar hur starkt ljudet är. För att lagra analog information digitalt måste den först omvandlas till ettor och nollor. Lösningen är att ta upprepade mätvärden och lagra vågens egenskaper vid de exakta mättillfällena. Görs detta tillräckligt ofta upplever det mänskliga örat att ljudet är lika bra som den analoga källan. Tekniken kallas för PCM (Pulse Code Modulation).

Digitalisering av en analog ljudvåg med PCM-teknik.

För att få CD-kvalitet krävs 44100 mätvärden varje sekund (44,1 kHz). Uttrycket samplingsfrekvens beskriver just detta. Frekvensen (antalet mätvärden per sekund) är avgörande för hur bra det avkodade ljudet blir. Även upplösningen på ljudet är fundamental. Den mäts i bitar och beskriver förenklat hur noga ljudet anges. Likna det hela vid ett bygge av småklossar: ju mindre klossar som används, desto mer likt originalet blir det. För CD-kvalitet används 16 bitars ljudupplösning. Det bästa okomprimerade ljudet som HDMI-signalen klarar av är åtta kanaler med 192 kHz samplingsfrekvens och 24 bitas upplösning. Läs mer om detta i Hembio 7.6.

140

www.kjell.com

Dator - Grafik- och tilläggskort

20.2  Ljudkomprimering

I datorsammanhang används sällan okomprimerat CD-ljud. Istället brukar ljudet lagras komprimerat. Komprimeringstekniken går ut på att skala bort sådan information som det mänskliga örat ändå inte kan registrera. MPEG-algoritmen som används är gjord för just detta. En låt i MP3-format komprimeras ofta ned till 128 kbps, vilket många uppfattar som CD-kvalitet. Ett vältränat öra hör dock stor skillnad mellan 128 kbps och t.ex. 192 kbps. Vill du själv undersöka hur olika hårt komprimerat ljud låter kan du experimentera med Windows Media Player. Tag en vanlig CD-skiva och välj att importera den. I alternativmenyn finns ett reglage för att ställa in komprimeringsgrad. Jämför också med tabellen i Dator 14.13 som visar ett uppskattat värde för hur mycket plats de olika graderna av komprimering kräver.

Genom att dra reglaget kan användaren själv ställa in vilken grad av komprimering som ska användas. Ju hårdare komprimering desto mindre plats tar filen. Ljudkvaliteten blir samtidigt sämre.

20.3  Ljudkortet

Ljudkortets uppgift är att ta den digitala informationen och göra den analog. Oftast har ljudkortet även den motsatta funktionen och kan omvandla en analog signal från en mikrofon till digital data som datorn kan lagra eller sända vidare. Ibland finns det även en så kallad linjeingång vilken kan användas för att koppla radion till datorn och spela in låtarna som den tar emot.

www.kjell.com

141

Dator - Grafik- och tilläggskort

Silver

Svart

Orange

Sidohögtalarna i ett Bakre högtalarna i surroundsystem ett surroundsystem Rosa Mikrofoningång

Grön

Center och baslåda i ett surroundsystem Blå

Fronthögtalare eller hörlurar

Linjeingång

Färgkodningen ovan är vanligt förekommande på ljudkort. Se din manual för närmare information. Mikrofonen kopplas till den rosa ingången och fronthögtalarna till den limegröna utgången.

Ofta finns det även en S/P-DIF-utgång på ljudkortet för att kunna skicka ut digitalt ljud till en hembioreceiver. Den digitala utgången brukar vara vit eller orange och är märkt med DIGI IO eller SPDIF. Ibland är det varken en optisk toslink-kontakt eller en digital koaxialkontakt som sitter på ljudkortet. Istället är det en 3,5 mm-teleanslutning. Om den är elektrisk kan det kopplas en adapter till den för att omvandla till en RCA-kontakt så att en vanlig koaxialkabel kan anslutas. Om den är optisk finns det färdiga kablar för ändamålet. Läs mer om S/P-DIF i Hembio 7.4.

Adapter för att ansluta en RCA-kabel till en digital 3,5 mm-utgång.

Creative använder en speciell expansionsmodul till vissa av sina ljudkort. Genom den går det att få ut en S/PDIF-signal via både koaxialkabel och optisk toslinkkabel.

20.4  Flera ljudkort

I Windows är det inga problem att arbeta med flera ljudkort. Detta gör det möjligt att välja vart ljudet ska gå. Det är framförallt användbart om extra USB-högtalare ska kopplas in, eller om du vill ha ljudutgången fri för högtalarna samtidigt som ditt Skypeeller chattheadset är inkopplat. Gör på följande sätt för att använda två ljudkort samtidigt.

142

www.kjell.com

Dator - Grafik- och tilläggskort

Windows XP

Ändra vilket ljudkort du vill ha som standard genom att gå in i kontrollpanelen och välja Ljud och ljudenheter.

De program som ska använda det alternativa ljudkortet konfigureras därefter var för sig. Ovan visas hur du ska göra i Windows Media Player. Gå in i Alternativ och välj Enheter. Klicka sedan på Egenskaper på enheten högtalare för att välja det andra ljudkortet eller USB-headsetet.

www.kjell.com

143

Dator - Grafik- och tilläggskort

För att ändra volym på de olika ljudkorten dubbelklickar du på den lilla högtalarikonen i aktivitetsfältet. Välj sedan Egenskaper i alternativmenyn. I rutan Mixerenhet väljer du därefter vilket ljudkort du vill styra.

Windows Vista

Ändra vilket ljudkort du vill använda som standard genom att gå in i kontrollpanelen och välja Ljud. Markera därefter önskad enhet och tryck på Standard.

De program där det alternativa ljudkortet ska användas konfigureras därefter var för sig. I exemplet ovan konfigureras den fria mediaspelaren Media Player Classic Home Cinema. Detta görs genom att gå in i inställningar, välja Output och sedan det önskade ljudkortet eller USB-headsetet. 144

www.kjell.com

Dator - Grafik- och tilläggskort

För att ändra volym på de olika ljudkorten klickar du på den lilla högtalarikonen i aktivitetsfältet. Välj sedan Mixer. I rutan Enhet väljer du därefter vilket ljudkort du vill styra.

20.5  Nätverkskort

Datorn behöver sällan kompletteras med nätverkskort då det oftast finns inbyggt på moderkortet. Ibland går den integrerade kretsen dock sönder och då är det bra att kunna installera ett nytt kort. Ofta stödjer inte heller det integrerade närverkskortet gigabit-hastigheter. Det kan vara ytterligare ett skäl att installera ett nytt nätverkskort. Närverkskort finns med PCI-, PCIe- och USB-anslutning. När det gäller trådlösa nätverkskort finns ett betydligt större behov av att komplettera med extra kort eftersom stationära datorer sällan har inbyggda trådlösa nätverkskretsar. Nätverkskorten finns i en mängd olika utföranden och på nästa sida visas de olika typerna.

20.6  Kontrollerkort

Det finns olika kontrollerkort som används för utöka datorn med nya eller fler gränssnitt. Om USB-portarna är slut eller om datorn bara stödjer det gamla USB 1.1 går det att installera en ny USB-kontroller. Kontrollerkort finns även för Firewire, eSATA, SATA och EIDE. Dessa kort har samma interna anslutningar som nätverkskorten (PCI eller PCIe).

20.7  Anslutningar

I stationära datorer finns två typer av anslutningar som används för att installera expansionskort. Den ena är PCI som har hängt med väldigt länge och den andra är den uppdaterade varianten PCIe. PCIe 1x-sockeln är betydligt mindre än PCI-sockeln. I framtiden lär endast PCIe användas då den dessutom är snabbare.

www.kjell.com

145

Dator - Grafik- och tilläggskort

Kontrollerkort för SATA med den äldre PCI-anslutningen.



Kontrollerkort för eSATA med PCIeanslutning.

I bärbara datorer finns det tre typer av kortplatser. Den äldsta är PCMCIA (eller PC Card som den också kallas) som snart har fasats ut. Ersättaren heter ExpressCard och finns i två olika utföranden. Den ena kallas ExpressCard 1x (även känd som ExpressCard/34) och den andra kallas ExpressCard 2x (även känd som ExpressCard/54). Skillnaden ligger i hur stor plats de tar. ExpressCard 1x passar även i ExpressCard 2xsockeln. Det är relativt vanligt att nya bärbara datorer utrustas med ExpressCard, med undantag för budgetmodellerna.

Kontrollerkort för eSATA med den äldre PCMCIA-anslutningen (PC Card).

146

Kontrollerkort för eSATA med ExpressCard 2x-anslutningen.

Kontrollerkort för eSATA med ExpressCard 1x-anslutningen. Passar även i ExpressCard 2xsockeln.

www.kjell.com

Dator - Grafik- och tilläggskort

21  Installation av grafik- och tilläggskort Detta kapitel börjar med en genomgång av demontering och identifikation av ett gammalt grafikkort som ska bytas ut. Det följs av en beskrivning av hur ett nytt grafikkort installeras. Det kan variera mycket mellan olika modeller men grunden är oftast densamma. Observera att denna guide bara beskriver installationen i stora drag. Följ alltid tillverkarens rekommendationer.

21.1  Identifikation av grafikkortstyp

Börja med att avinstallera alla drivrutiner och inställningsprogram som tillhör det gamla grafikkortet. Det gör du enklast genom att använda funktionen Lägg till eller ta bort program som finns i kontrollpanelen i Windows XP. Motsvarande funktion i Windows Vista (Program och funktioner) hittar du under Program i kontrollpanelen.

Stäng av datorn, slå av strömbrytaren på nätaggregatet och dra ur kontakten. Vänta därefter en liten stund innan du påbörjar operationen (nätaggregatets kondensatorer håller kvar spänningen en stund). Ta på dig ett ESD-armband och koppla det till datorns chassi. Läs mer om ESD i Dator 2.1.

Skruva loss skruven som håller fast grafikkortet. Prova att lyfta upp täckplåten från andra sidan för att grafikkortet ska vinklas något. Greppa undersidan av täckplåten och www.kjell.com

147

Dator - Grafik- och tilläggskort

lyft försiktigt. På sockelns motsatta sida sitter det en också låsarm som håller fast grafikkortet. Tryck låsarmen i öppningsriktningen för att den ska släppa taget. Håll kvar haken i den positionen medan du försiktigt lyfter upp grafikkortet ur sin sockel. Undvik att ta på grafikkortets kretsar.

Kontrollera om det är en PCIe- eller AGP-anslutning. Hur detta görs finns beskrivet i Dator 8.4. På bilden visas en PCIe-anslutning.

21.2  Montering av nytt grafikkort

Börja med att läsa första steget i ”Identifiera grafikkortstyp”.

Lokalisera sockeln och placera grafikkortet ovanför. Pressa försiktigt ner grafikkortet i sin sockel. Det ska gå ganska lätt, våld får inte användas. Skruva därefter fast grafikkortets täckplåt i datorns chassi.

148

www.kjell.com

Dator - Grafik- och tilläggskort

Detta steg gäller endast de lite kraftigare grafikkorten. Om det finns en separat strömförsörjning på grafikkortet skall den användas. Annars kommer antingen en varningsbild visas eller så kommer skärmen att vara helt svart. Saknas anslutningen på nätaggregatet måste en adapter kopplas mellan. Glöm inte att undersöka så att nätaggregatet kan leverera tillräckligt med ström. Avsluta med att kontrollera att inga kablar kommit i kläm samt att fläktarna inte riskerar att komma åt någon kabel. Koppla dig därefter fri från armbandet och stäng datorlådan.

21.3  Montering av PCI-kort

Börja med att läsa första steget i ”Identifiera grafikkortstyp”.

Lokalisera sockeln och placera tilläggskortet ovanför. Undvik att ta på själva kretsarna. Pressa försiktigt ner kortet i sin sockel. Det ska gå ganska lätt. Våld får inte användas. Skruva därefter fast täckplåten i datorns chassi.

www.kjell.com

149

Dator - Grafik- och tilläggskort

21.4  Att ansluta tilläggsmoduler till förberedda moderkort

Vissa moderkort är förberedda för extra anslutningar och har då interna kontakter dit dessa kan kopplas. Detta är vanligt för bland annat USB-, Firewire- och ljudutgångar så att chassiets eventuella frontuttag kan användas.

Bilden visar hur två extra USB-uttag på fronten av datorn kopplas in. Var noga med att få polariteten rätt då felkoppling kan skada datorn. Se moderkortets manual för närmare information.

Bilden visar hur ljudutgång och mikrofoningång på fronten av datorn kopplas in.

150

www.kjell.com

Dator - Kylning och fläktar

Kylning och fläktar

22  Kylning Elektriska komponenter alstrar värme när de arbetar och måste därför kylas på något sätt. Hur mycket värme en dator genererar varierar, men du har säkert någon gång suttit vid datorn och märkt hur temperaturen i rummet ökat. Det beror på att nästan alla datorer har inbyggda fläktar som driver ut värmen ur datorlådan. I detta kapitel ska vi ta upp vilka typer av kylning som vanligtvis finns i en dator. De flesta komponenter i en dator behöver kylning i någon omfattning. Det gäller alltså inte bara processorer och grafikkort utan även arbetsminnen, hårddiskar och nätaggregat. Skillnaden ligger i hur stort kylbehovet är; en hårddisk behöver sällan någon egen kylning utan klarar sig med ett bra luftflöde i chassiet. Det finns två olika typer av fläktar för datorn: chassifläktar och punktfläktar. En chassifläkts uppgift är antingen att tillföra kall luft eller att blåsa ut varm luft. För de flesta komponenter räcker den här typen av kylning, men för de lite mer värmealstrande komponenterna krävs punktkylning. Fläkten kombineras då oftast med en kylfläns där fläkten blåser direkt på kylflänsen. Kylflänsar behandlas lite längre fram i detta kapitel.

www.kjell.com

151

Dator - Kylning och fläktar

22.1  Fläktegenskaper

Fläktar finns i många olika storlekar där 40, 60, 80, 92 och 120 mm är de vanligaste. Vilken av storlekarna som passar bestäms av chassiet. De flesta chassin har förborrade hål för att fästa fläktar. Ibland finns det flera håluppsättningar så att det går att välja om man vill använda 80 mm- eller 92 mm-fläktar. Det är en fördel att välja en större fläkt då den kan förflytta mer luft utan att öka hastigheten. Stora fläktar blir därför tystare. Fläktarnas hastighet mäts i RPM som beskriver antalet rotationer per minut. Den egenskapen utgör tillsammans med fläktens storlek de avgörande faktorerna för luftflödet. Luftflödet är ett mått på mängden luft som fläkten klarar av att förflytta under en viss tidsperiod. Enheterna CFM och m3/h är de vanligaste måtten (1 CFM = ~1,7 m3/h). CFM, Cubic Feet per Minute, är antalet kubikfot per minut medan m3/h följer SI-enheterna och beskriver antalet kubikmeter per timme. Det är inte bara storleken och hastigheten som är avgörande för hur mycket ljud en fläkt ger ifrån sig. Kvalitetsfläktar är generellt tystare och bättre än budgetmodeller. För att undvika eventuella vibrationer brukar finare fläktar levereras med gummifästen. De gör att skakningarna inte fortplantar sig i chassiet. Med nya välbalanserade fläktar är vibrationer inte något större problem, men fläktar är trots allt en förbrukningsvara som blir sämre med tiden. Damm är en vanlig orsak till att en fläkt blir högljudd. Därför är viktigt att regelbundet rengöra datorn. Fläktarna suger in stora mänger damm som fastnar i kylflänsar och gör att de fungerar sämre. Det är enkelt att ta bort dammet med tryckluft (följ noga förpackningens instruktioner). Blås inte med munnen.

22.2  Anslutningar

Det finns tre vanliga anslutningar. De kallas 2-, 3- och 4-pin. Egentligen hade det räckt med två stift för att köra fläkten, men ytterliggare stift har tillkommit för att möjliggöra fläktstyrning. Den fyrpoliga anslutningen (4-pin Molex) som används till hårddiskar kan också driva fläktar. Den behandlas dock inte här eftersom sådana fläktar inte ansluts till moderkortet. 2-pin

Anslutningen som bara har två stift används sällan. Spänningen kan variera mellan fem och tolv volt beroende på fläkttyp.

152

www.kjell.com

Dator - Kylning och fläktar

3-pin

Med ett tredje stift tillkommer en varvtalsindikator. Den kan rapportera fläkthastigheten till en mjukvara. Detta förutsätter att fläkten är ansluten till moderkortet. Det är även möjligt att ansluta en 3-pin-kontakt till nätaggregatet (via en adapter) men funktionerna på det tredje stiftet kommer då inte att nyttjas.

Adapterkabel från 3-pin till 4-pin Molex. Varvtalsindikatorn försvinner vid användning av denna adapter.

4-pin

Intel har utvecklat en fläktanslutning som liknar 3-pin-kontakten men som dessutom har ett fjärde stift för fläktstyrning. När systemtemperaturen ökar eller minskar kan en mjukvara reglera fläktarnas hastighet därefter. Det gör att ljudnivån sänks till en mer behaglig nivå och att fläkten aldrig roterar snabbare än nödvändigt. Precis som med 3-pin-kontakten kan datorn endast nyttja denna funktion om fläkten är ansluten till moderkortet. 3- och 4-pin-kontakterna är generellt kompatibla med varandra. Om en 3-pin-fläkt kopplas till en anslutning med fyra stift så kommer varvtalsindikatorn fortfarande att fungera. De tre första stiften är likadant kopplade. Vid en omvänd koppling (en 4-pinfläkt till en anslutning med tre stift) förloras funktionen för fläktkontrollering. Fläkten kommer då att rotera med sin maximala hastighet hela tiden. Intel beskriver mer om kompatibiliteten på sin hemsida: http://www.intel.com/support/motherboards/desktop/sb/cs-012074.htm www.kjell.com

153

Dator - Kylning och fläktar

22.3  Fläktstyrning

Den fjärde ledaren i fläktanslutningen med fyra stift används för att reglera fläkthastigheten med en teknik som kallas PWM (Pulse Width Modulation). När temperatursensorerna känner av en värmeökning används PWM för att öka fläktens varvtal. Samma sak gäller givetvis även tvärtom; när temperaturen sjunker minskas rotationshastigheten. Det går att inaktivera moderkortets inblandning i regleringen av fläktens hastighet och istället använda en mjukvara för manuell styrning. Det går ibland också att kontrollera hastigheten på 3-pin-fläktar. Då görs justeringen genom förändring av spänningen istället för med pulsbreddsmodulering. Med en resistor går det att sänka varvtalet på en fläkt. Det är användbart om datorn inte har möjlighet till aktiv styrning. Resistorn kopplas in mellan moderkortsanslutningen och fläkten.

Resistor för chassifläktar.

Slutligen finns det även reglerbara motstånd som ger användaren möjlighet att själv justera varvtalet. Det görs oftast med en panel på framsidan av datorn. Vissa chassifläktar har också en medföljande kontroller där användaren kan ställa hastigheten i till exempel tre steg. Chassin från Antec brukar levereras med fläktar av denna typ.

Panel för hastighetsreglering av chassifläktar.

22.4  Rekommendationer

Precis som med alla andra datorkomponenter finns det ett stort urval av fläktmodeller. Tillverkare såsom Noctua, Nexus och Antec är välkända för sina kylningslösningar. En 154

www.kjell.com

Dator - Kylning och fläktar

budgetfläkt brukar ge tillräckligt luftflöde, men den låter mer än en märkesmodell vid samma hastighet. De ledande tillverkarna utvecklar ständigt nya metoder för att göra tystare fläktar.

Fläktar måste inte vara svarta och konventionellt utformade. Noctuas fläktar är hudfärgade med bruna fläktblad. Genom specialdesignade fläktblad blir NF-P12 extra tyst.

22.5  Kylflänsar

Kylflänsar används för att avleda värme. De bygger på en enkel princip: det krävs mer energi för att värma upp en stor yta än en liten yta. Komponenter med en liten avledningsyta (t.ex. processorer) kompletteras därför med en kylfläns för att sprida ut värmen. Kylflänsen fördelar värmen över en så stor yta som möjligt och kyls samtidigt av antingen en egen fläkt eller chassiets luftflöde. Processorn alltid har en egen fläkt medan exempelvis nordbryggan brukar klara sig med det befintliga luftflödet. Vid tillverkning av kylflänsar används för det mesta aluminium. Detta eftersom aluminium har mycket god värmeledningsförmåga och låg densitet. En annan vanlig metall i detta sammanhang är koppar som är en ännu effektivare värmeledare. Den har dock högre densitet. Det gör kopparkylarna tyngre och moderkortet behöver ofta förstärkas för att kunna bära upp den tunga kylflänsen. Koppar är dessutom en dyrare metall, vilket bidrar till favoriseringen av aluminium i dessa sammanhang. Med dagens högpresterande komponenter räcker oftast inte en enkel kylfläns. För att lösa det används så kallade heat pipes. Heat pipes kan avleda värmen från komponenten till kylflänsen på ett väldigt effektivt sätt. En stor kylfläns som kompletteras med ett flertal heat pipes och en bra fläkt blir en riktigt bra kylanordning som används av många entusiaster. Vid överklockning är effektiv kylning ett måste och likaså i HTPC-sammanhang där datorn ska vara så tyst som möjligt.

www.kjell.com

155

Dator - Kylning och fläktar

En mycket effektiv kylfläns som bygger på heat-pipes.

22.6  Kylpasta

Kylpasta är en trögflytande blandning som består av ämnen med god värmeledningsförmåga. Silver en god förmåga att ta upp och leda värme. Metallen brukar därför vara inblandad i pastan. Silikon är också vanligt förekommande i kylpasta. Även om en kylfläns har direkt kontakt med en komponent så ligger de inte helt perfekt mot varandra. Över delar av kontaktytan uppstår det små avstånd mellan komponenten och kylflänsen. Det försämrar värmeöverföringen. Kylpasta används för att minska den termiska resistansen genom att ta bort avstånden och förbättra förbindelsen mellan de båda ytorna. Vid köp av kylare brukar det finnas ett förapplicerat lager kylpasta. Den behöver därför inte köpas till men tänk på att den förapplicerade kylpastan bara går att använda en gång. Om kylaren plockas av måste all gammal kylpasta tas bort innan den nya appliceras. Läs mer om applicering av kylpasta i Dator 5.1.

22.7  Vattenkylning

För överklockningsentusiaster räcker ibland inte luftkylning. Värmen på komponenterna ökar ju mer de överklockas och det kan kräva en effektivare kylning än bara luft. Vatten är ett alternativ. Det behövs då en pump som cirkulerar vatten till olika vattenblock. De är i sin tur monterade likt kylflänsar på de komponenter som behöver kylning. Vattnet tar med sig värmen från vattenblocken det passerar och slutligen tar en radiator (stor extern kylfläns) upp värmen från vattnet. Radiatorn kyls i sin tur oftast av fläktar. Vattenkylning är väldigt effektivt men det är varken billigt, enkelt eller riskfritt. Det är viktigt att montören är noggrann eftersom ett läckage kan förstöra datorn.

156

www.kjell.com

Dator - Kylning och fläktar

22.8  Laptopkylning

Du har kanske märkt att en bärbar dator blir varm på undersidan. Det beror på att den sällan har någon effektiv kylning. Det finns därför särskilda kylplattor som tar upp värmen från datorn likt en kylfläns och hjälper till med att hålla temperaturen på en lagom nivå. En sådan gör att datorn blir behagligare att arbeta med och den kan dessutom förlänga datorns livslängd. Det finns både passiva och aktiva kylplattor där de aktiva är utrustade med en eller flera fläktar. De drivs av strömmen från en USB-port och det gör att inte krävs någon separat nätadapter. Det är därför lätt att ta med dem på resan men de rekommenderas främst till användare som använder laptopen som sin permanenta arbetsstation. Passiva motsvarigheter fungerar snarare som kylflänsar. Fördelen är att de är tysta men det sker på bekostnad av effektiviteten.

En effektiv kylplatta med fläktar.

www.kjell.com

157

Dator - Kylning och fläktar

23  Organisering av chassikylning Ett bra luftflöde är det primära när det gäller att få en riktigt tyst dator. Med ett bra flöde kan datorn kylas av stora tystgående fläktar och det leder till att processorns fläkt kan snurra långsammare. Vill du ha en riktigt tyst dator bör du börja med att välja ett chassi som är optimerat för ändamålet.

23.1  Principen

Sättet som luften färdas genom datorn kan skilja sig mycket mellan olika lådor. Det vanligaste är dock att luften flödar som i illustrationen nedan.

Front

Nätdel RAM-minnen Fläkt Processor Grafikkort

Fläkt

Exempel på chassikylning.

Den kalla luften sugs in på framsidan och leds sedan genom datorn tills den blåses ut på motsatt sida (antingen av en chassifläkt eller nätaggregatet). Vissa datorer behöver inga chassifläktar utan kan få upp flödet med bara nätaggregatets hjälp. Om du använder många passivt kylda komponenter bör dock chassifläktar hjälpa till med kylningen. Undersök vilka storlekar du kan använda och välj med fördel den största. Om det finns fläktplatser som du inte använder bör du montera täckplattor eller använda silvertejp för att täcka över lufthålen. Annars är risken att luften tar genvägen ut ur chassiet utan att ta med sig värmen från komponenterna.

158

www.kjell.com

Dator - Kylning och fläktar

I Antecs chassi NSK2480 används svarta klossar för att bygga en vägg som tvingar luften att gå över processorn.

23.2  Kompletterande ljuddämpning

För att få datorn så tyst som möjligt bör du använda datordelar som ger lite ljud ifrån sig. Nätaggregat är ett exempel på en datordel där ljudnivån kan variera extremt mycket mellan olika modeller. De finare modellerna är betydligt tystare eftersom de utvecklar mindre onödig värme och har en 120 mm-fläkt istället för en 80 mm-variant. De kan också anpassa fläkthastigheten efter temperaturen. Här följer några tips på andra produkter som tystar ner datorn.

Ljudisoleringsmattor minskar fläktljudet något samt dämpar vibrationsljud. Enklare chassin med tunn plåt har stor nytta av den här typen av mattor.

Kylplåtar för minnesmoduler förbättrar deras värmeavledningsförmåga. Prestandaminnen levereras ofta med förmonterade kylplåtar eller kylflänsar.

www.kjell.com

159

Dator - Kylning och fläktar

Det är inte alltid den bästa kylaren som sitter förmonterad på ett grafikkort. På bilden visas Arctic Cooling Accelero S1 som är en mycket populär passiv kylare. Den kan antingen kompletteras med anpassade fläktar eller en riktigt bra chassikylning (gäller mindre värmealstrande grafikkortsmodeller).

Fäst fläktarna med gummipluggar istället för med skruvar då det minskar fortplantningen av vibrationerna. Många märkesfläktar levereras med sådana pluggar från fabrik. Samma funktionalitet går även att åstadkomma med vibrationsdämpande gummipackningar som monteras mellan fläkten och chassiet.

Fläktfilter kan faktiskt få datorn tystare. Prova att öppna en dator som arbetat i ett år och se hur kylflänsen till processorn ser ut. Den fylls med damm och det gör att dess värmeavledande förmåga försämras. Det kompenseras av att processorfläkten roterar snabbare och ger mer ljud ifrån sig. Genom att använda tvättbara fläktfilter istället för klassiska fläktgaller minskas mängden damm som fläktarna suger in i datorn. Det leder i sin tur till att kylflänsarna håller sig rena och effektiva.

23.3  Kablar

Nätaggregatet som strömförsörjer datorn har många kablar som går tvärs över datorlådan och tar stor plats. Kablarna kan försämra luftflödet och det kompenseras genom att fläktarna snurrar snabbare (och orsakar mer ljud). Du bör därför organisera kablarna på ett sätt så att de inte hamnar i vägen för luftflödet. Vanliga buntband är en billig och 160

www.kjell.com

Dator - Kylning och fläktar

vanlig lösning för detta ändamål. En annan metod för att minska blockerande kablage är att byta ut nätaggregatet mot en modulär modell. Läs mer om detta i Dator 16.8.

Slarvigt respektive organiserat ordnade kablar. Märkeschassin har ofta väldigt smarta lösningar för buntning av kablar.

www.kjell.com

161

Dator - Referenslista

24  Referenslista - dator Denna sammanfattade referenslista samlar hänvisningarna från bokens datoravsnitt. Vi kan varmt rekommendera dessa källor för den som vill fördjupa sig i något av de berörda ämnena. Litteratur Karbo, Michael B (2002), Lättpocket om pc-datorer, Pagina förlags AB. Webben Intel (2007), Intel Research Advances ’Era Of Tera’, http://www.intel.com/pressroom. Pressrelease från 11 februari 2007. Intel, Moore’s Law, http://www.intel.com/technology/mooreslaw. Hämtat 22 juni 2009. Informationssida om Moores lag. Intel, The evolution of a Revolution, http://download.intel.com/pressroom/kits/IntelProcessorHistory.pdf. Senast ändrad 22 oktober 2007. Historisk översikt. Kaplan, Ken (2008), Intelligent Performance Inside Intel’s Core i7, http://blogs.intel.com/technology/2008/11/turbo_mode_throttles_power-sma.php. Publicerat 13 november 2008. Blogginlägg. Hämtat 22 juni 2009. Intel, Fun Facts: Exactly how small (and powerful) is 45 nanometers?, http://www.intel.com/pressroom/kits/45nm/Intel45nmfunfacts_final.pdf. Senast ändrad 19 oktober 2007. Faktablad. Microsoft, Windows 95 Installation Requirements, http://support.microsoft.com/kb/138349. Senast ändrad 23 april 2007 – revision 1.4. Systemkravsöversikt. Microsoft, Minimum Hardware Requirements for a Windows 98 Installation, http://support.microsoft.com/kb/182751. Senast ändrad 23 april 2007 – revision 1.6. Systemkravsöversikt. Microsoft, Minimum hardware requirements to install Windows Millennium, http://support.microsoft.com/kb/253695. Senast ändrad 28 maj 2007 – revision 3.4. Systemkravsöversikt. Microsoft, Windows XP Home Edition System Requirements, http://www.microsoft.com/windowsxp/sysreqs/home.mspx. Publicerad 24 augusti 2001. Hämtad 22 juni 2009. Systemkravsöversikt.

162

www.kjell.com

Dator - Referenslista

Microsoft, Get Windows Vista: System requirements, http://www.microsoft.com/windows/windows-vista/get/system-requirements.aspx. Hämtat 22 juni 2009. Systemkravsöversikt. Microsoft, Så här konfigurerar du växlingsfiler för optimering och återställning i Windows XP, http://support.microsoft.com/kb/314482. Senaste granskning 24 februari 2006 - revision 2.0. Supportartikel. Crucial, What is dual-channel memory?, http://www.crucial.com/kb/answer.aspx?qid=3751. Hämtat 22 juni 2009. FAQ-svar. SD Association, SDXC Massive Storage, Incredible Speed, http://www.sdcard.org/developers/tech/sdxc. Hämtat 22 juni 2009. Specifikation för utvecklare. Intel Corporation (2007), Power Supply – Design Guide for Desktop Platform Form Factors, http://www.formfactors.org/developer%5Cspecs%5CPSU_DG_rev_1_1.pdf. Mars 2007 – Revision 1.1. Designmanual Intel Corporation (2003-2004), ATX Specification Version 2.2, http://www.formfactors.org/developer%5Cspecs%5Catx2_2.pdf. Hämtat 22 juni 2009. Standardspecifikation. Intel Corporation (2000-2005), ATX12V Power Supply Design Guide, http://www.formfactors.org/developer/specs/ATX12V_PSDG_2_2_public_br2.pdf. Mars 2005 – Version 2.2. Designmanual. 80 Plus, 80 PLUS Certified Power Supplies and Manufacturers, http://80plus.org/manu/psu/psu_join.aspx. Hämtat 22 juni 2009. Producentöversikt. Woligroski, Don, Local Graphics Memory, http://www.tomshardware.com/reviews/graphics-beginners-2,1292-7.html. Publicerat 31 juli 2006. Hämtat 22 juni 2009. Artikel om grafikminne. Intel, Desktop Boards 3-Pin and 4-Pin Fan Connectors, http://www.intel.com/support/motherboards/desktop/sb/cs-012074.htm. Senast ändrad 30 april 2009. Artikel om kompatibilitet.

Besök även www.kjell.com/fragakjell för mer information om datorer.

www.kjell.com

163

Nätverk Just nu pågår det en revolution; en revolution som 15 miljoner människor är delaktiga i. De delar vetenskaplig information, argumenterar filosofi eller delar med sig av matlagningstips och skvaller, dag som natt genom ett datanätverk kallat ”Internet”.

Citat från ett nyhetsreportage av CBC Primetime News, Canada (åttonde oktober, 1993)

Nätverk - Nätverksterminologi

Ett nätverk innebär en möjlighet för datorer att utbyta information och kan jämföras med två samtalande människor. Många faktorer spelar in för att det ska gå att föra en konversation med varandra, exempelvis språk och plats för samtalet. Samma regler gäller faktiskt även datorer. Ett datornätverk är något som de flesta har daglig kontakt med via jobbet, skolan eller i hemmet. Vi vill med dessa kapitel hjälpa till med att förklara för vad ett nätverk är, hur det fungerar och vilka möjligheter det kan ge i hemmet eller det lilla kontoret.

166

www.kjell.com

Nätverk - Nätverksterminologi

Nätverksterminologi

1  Nätverkstyper, topologier och identifiering I detta kapitel börjar vi med en introduktion till hur ett nätverk kan vara uppbyggt, hur det fungerar och vilka typer av nätverk som finns. Detta för att ge en liten förståelse och för att underlätta när du läser de kapitel som följer. Det är dock inte nödvändigt att läsa detta kapitel för att förstå resten. Du kan hoppa direkt till nästa kapitel om du tycker att terminologin är ointressant.

1.1  Nätverkens omfattning

De vanligaste typerna av nätverk kallas LAN, MAN och WAN. Skillnaden mellan dessa är hur stort område de täcker. Det kan vara allt från två sammankopplade datorer till miljontals datorer utspridda över jordklotet. WAN Ett WAN, Wide Area Network (globalt nätverk), kan storleksmässigt sträcka sig över hela världen och består av många mindre nätverk. Internet är ett exempel på ett WAN.

Exempel på ett stort WAN.

www.kjell.com

167

Nätverk - Nätverksterminologi

MAN MAN, Metropolitan Area Network, är ett större nätverk som består av flera ihopkopplade lokala nätverk. Oftast kallas dessa för stadsnät eller campusnät. Denna typ är dock inte lika vanligt förekommande utan klassas ofta istället som WAN.

Exempel på ett MAN.

LAN LAN står för Local Area Network (lokalt nätverk) och är ett mindre datornätverk som kan sträcka sig över exempelvis ett kontor eller ett hem. Enheterna är för det mesta ihopkopplade med en router, en switch eller en hubb (se Nätverk 4.1). LAN är den nätverkstyp som behandlas i kommande kapitel.

Exempel på ett LAN.

1.2  Sammankoppling i lokala nätverk

Det finns många olika sätt att koppla samman datorerna i det lokala nätverket. De olika metoderna (även kallat topologier) skiljer sig åt när det gäller bland annat stabilitet, hastighet och hur kostsamt det blir. Alla har sina för- och nackdelar men stjärnnät är överlägset bäst för de flesta ändamålen.

168

www.kjell.com

Nätverk - Nätverksterminologi

Stjärnnät I ett stjärnnät är alla enheter i nätverket kopplade till en och samma knutpunkt som tar hand om och skickar vidare all datatrafik. Denna knutpunkt kan exempelvis vara en switch, en router eller en hubb. Fördelarna med ett stjärnnät är att det övriga nätverket inte påverkas om en nod (en enhet ansluten till knutpunkten) slutar att fungera eller stängs av. Nackdelen är att hela nätverket blir beroende av knutpunkten. Om den stängs av försvinner all möjlighet till kommunikation. Detta händer väldigt sällan så trots denna nackdel är stjärnnät den hittills mest effektiva metoden för att sammanbinda datorer.

Fyra datorer som är sammankopplade i ett stjärnnät.

Bussnät Bussnät innebär att alla noder är sammankopplade i en och samma ledning (backbone). Det är en enkel och billig lösning eftersom det då inte behövs lika många och långa kablar som i ett stjärnnät. En nackdel är att nätverket blir mycket långsamt då klienterna måste vänta på att ledningen blir ledig. Ju fler klienter som är anslutna och aktiva desto lägre blir nätverkets prestanda. Nyinstallation av denna nätverkstyp är obefintlig.

Fyra datorer som är sammankopplade i ett bussnät.

www.kjell.com

169

Nätverk - Nätverksterminologi

Ringnät Ringnät låter alla noder vara direkt sammankopplade till varandra i en ring. Detta blir ofta väldigt långsamt på grund av att varje dator (eller enhet) måste vänta på sin tur för att skicka information. Dessutom kan ingen av de anslutna enheterna stängas av utan att bryta hela nätverket. Ringnät är en förlegad teknik som i princip inte används längre.

Fyra datorer som är sammankopplade i ett stjärnnät.

1.3  UPnP – Enkel installation av nätverk

UPnP står för Universal Plug and Play och består av olika protokoll för kommunikation som ska göra det så enkelt som möjligt att skapa ett nätverk. Många moderna nätverksenheter har UPnP-stöd vilket innebär att de fungerar automatiskt, utan behov av några konfigurationer.

1.4  IP-adress – Datorns identitet i nätverket

IP (Internet Protocol) är ett protokoll för datakommunikation som bland annat används för adressering av datorer och enheter i nätverk. Ett IP-nummer är kort beskrivet en unik adress som i de flesta fall tilldelas datorn av en så kallad DHCP-server (se förklaring nedan) för att datorn ska kunna identifieras i ett nätverk. Det finns två aktuella versioner av IP. IP version 4 (IPv4) är den som vanligtvis används idag och i den består adressen av 32 bitar (4 bytes). Den är uppdelad i fyra olika nummer, mellan 0 och 254, åtskilda med punkter. Ett exempel på en IP-adress är 192.168.0.1. Det befaras att dessa adresser snart kommer att ta slut på Internet eftersom nätet hela tiden byggs ut. Därför är det redan förberett en uppföljare (IPv6) som har en adress på hela 128 bitar och möjliggör många gånger fler unika nummer.

170

www.kjell.com

Nätverk - Nätverksterminologi

1.5  DHCP – Tilldelning av identitet

DHCP, Dynamic Host Configuration Protocol, är en typ av programvara som delar ut IP-adresser till datorer inom sitt nätverk. Detta används för att underlätta och organisera ett nätverk (UPnP har det som krav). Om nätverket saknar DHCP-server måste administratören själv tilldela alla datorer och enheter ett eget unikt IP-nummer. Annars sköts det automatiskt av en dator eller router som har en sådan mjukvara inbyggd. DHCP-servrar används inte bara i lokala nätverkssammanhang utan även av de stora operatörerna. Om din bredbandsleverantör erbjuder dynamiska IP-adresser (användaren lånar adressen tillfälligt) använder de sig också av en DHCP-server. När en dator ska ansluta till ett nätverk med DHCP, skickar den först iväg en förfrågan om ledig IP-adress (bild 1). Frågan går sedan till var och en av alla nätverksanslutna enheter tills en DHCP-server hittas. DHCP svarar (efter att först ha kommit överens med klienten gällande andra inställningar) med att tilldela klienten en IP-adress (bild 2). Den får därmed tillgång till nätverket (bild 3). Internet

?

192.168.0.5 192.168.0.5

Tilldelning av IP-adress med DHCP.

1.6  TCP/IP

All information som flödar i ett nätverk är uppdelad i små datapaket. TCP/IP är en kommunikationsstandard som delar upp varje paket i olika lager och låter varje lager hanteras av olika protokoll. IP-protokollet ser till att varje datapaket förses med information om adress och vägledning till destinationen. Detta sköts i det så kallade nätverkslagret. Problemet är att det saknas någon form av garanti för att paketen kommer fram överhuvudtaget. Nätverkslagret överlåter det jobbet till transportlagret. Det använder främst två protokoll, TCP eller UDP, och kan i detta system liknas vid en brevbärare. TCP, Transmission Control Protocol, är en säker överföringsmetod eftersom denna teknik garanterar att datatrafiken når sin destination. Det sker genom en rad kommunikationer mellan sändare och mottagare. Först och främst ska kommunikationen verifieras och godkännas av de två inblandade enheterna. Varje datapaket numreras sedan av TCP och om exempelvis datapaket nummer tre kommer fram direkt efter datapaket nummer ett, skickar mottagarenheten en begäran om att paket nummer två (som måste www.kjell.com

171

Nätverk - Nätverksterminologi

ha missats) ska sändas igen. När datapaketen når sin destination skickar mottagaren ut ett svar om att paketet kommit fram säkert. Denna process upprepas tills all överföring är garanterat slutförd. TCP används i exempelvis webbläsare och vid filhämtningar. Om ett enda datapaket skulle fattas i en fil skulle den inte bli komplett och därför inte fungera.

IP-numret är adressen och TCP är brevbäraren som ser till att paketet kommer fram.

UDP, User Diagram Protocol, är ett väldigt enkelt protokoll då det i princip bara innehåller paketets destination och vilket program (port) det ska till. Den överlåter felkorrigering till mjukvaran om det behövs. UDP-protokollet garanterar inte att informationen når sin destination och är därför inte pålitligt i alla sammanhang. Online-spel och Internetradio använder detta protokoll eftersom det då inte spelar så stor roll om några datapaket försvinner på vägen. UDP är dessutom något snabbare än TCP.

1.7  IEEE, Ethernet

Ethernet är samlingsnamn för flera olika standarder i den teknik som används för datorkommunikation. De beskriver bland annat hastighet, kabeltyp och hur överföringen ska gå till. Vanligast idag är IEEE 802.3 och IEEE 802.11 som specificerar de vanliga trådbundna respektive de trådlösa nätverken. IEEE (uttalas ”I triple-E”) syftar på the Institute of Electrical and Electronics Engineers som är huvudstandardiseringsorganistationen för bland annat lokala nätverk. Siffran 802 i 802.11-standarden är numret på utvecklingskommittén som arbetar med nätverkslösningar åt IEEE. 11 står för underavdelningen som har hand om utvecklingen av just trådlösa nätverk.

172

www.kjell.com

Nätverk - Nätverksterminologi

2  Internetanslutningar Det är inte bara hastigheten som skiljer mellan olika internetanslutningar utan det finns även många olika sätt att koppla upp sig. Detta kapitel behandlar vad som menas med de olika hastighetsangivelserna och förklarar hur de olika anslutningarna fungerar.

2.1  Förklaring av kilobit, megabit och gigabit

Beteckningen bps (bits per second) används för att mäta nätverkstrafikens hastighet. Den anger hur många bitar (ettor och nollor) en enhet kan skicka eller ta emot per sekund. En anslutning av typen ADSL2+ kan leverera exempelvis 24 Mbps (Mbps = miljoner bitar per sekund). Ett äldre telefonmodem kan hantera upp till 56 kbps (kbps = tusen bitar per sekund). Idag är många företagsnätverk baserade på utrustning som klarar hastigheter på hela 1 Gbps (Gbps = miljarder bitar per sekund) En bit (b) kan räknas om till byte (B), vilket är enheten som används för att mäta lagringskapacitet. 8 bitar motsvarar 1 byte (8 b = 1 B). Om du har ett bredband på 24 Mbps nedströms kan du under optimala förhållanden få en nerladdningshastighet på 3 megabyte per sekund (3072 kB). Det innebär att en CD-skiva som rymmer 700 megabyte kan laddas ner på fyra minuter om du kommer upp i den utlovade hastigheten.

24 Mbps 8 700 MB 3 MB/s

= 3 MB/s

≈ 233 s ≈ 3,8 min

2.2  Förklaring av upp- och nedladdning

Ett ADSL-abonnemang med hastighetsangivelsen 24 Mbps klarar under optimala förhållanden den angivna hastigheten nedströms. Det innebär att det går att ladda ner material såsom hemsidor, musik och strömmande live-TV i den hastigheten under förutsättning att servern som materialet kommer från klarar att ladda upp så snabbt. En siffra som inte specificeras lika tydligt är uppströmshastigheten som används för att skicka iväg en bilaga i ett mail eller skicka ett foto med ett chattprogram. 24 Mbps nedströms betyder ofta att uppströmshastigheten ligger kring 1 – 3 Mbps under optimala förhållanden.

www.kjell.com

173

Nätverk - Nätverksterminologi

2.3  Modemuppkoppling

I slutet av nittiotalet var många svenskar anslutna till Internet med ett vanligt telefonmodem. Många blir säkert nostalgiska när de hör kvittret från ett gammaldags modem som ringer upp. Marknaden för de klassiska V90- och V92-modemen finns fortfarande men de används bara i specialfall. Den maximala anslutningshastigheten ligger på 56 kbps vilket gör att en cd-skiva tar över ett dygn att ladda ner. 56 kbps 8

= 7 kB/s

700 MB • 1024* = 716800 kB *Det går 1024 kB på en MB 716800 kB = 102400 s ≈ 28,5 h 7 kB/s

Själva modemtekniken lever däremot kvar i allra högsta grad. ADSL är också en modemanslutning men tekniken har förfinats och medger mycket högre hastighet.

Modem

1 1 01 0 0 1 0 1010

Modemets uppgift är att modulera digital data till ljud och likaså att demodulera tillbaka ljudet till data. MODulator DEModulator = MODEM.

2.4  ISDN - Integrated Services Digital Network

ISDN är digital telefoni (eller data) i det vanliga telenätet. Tjänsten finns i två varianter som kallas BRI (Basic Rate Interface) respektive PRI (Primary Rate Interface). Idag är ISDN ganska ovanligt hos privatpersoner, men det används fortfarande till företagsväxlar. ISDN BRI (även känt som ISDN DUO från Telia) innehåller två kanaler data (2 x 64 kbps) samt en övervakningskanal (16 kbps). Med ISDN BRI fick användaren två separata telefonlinjer som kunde användas för telefonsamtal eller datatrafik. Numera har Telia slutat erbjuda nyteckning av tjänsten. ISDN PRI innehåller trettio kanaler data (30 x 64 kbps) samt två övervakningskanaler (2 x 64 kbps). ISDN PRI säljs fortfarande av Telia under benämningen ISDN Multi och är främst avsedd för telefonväxlar.

174

www.kjell.com

Nätverk - Nätverksterminologi

2.5  ADSL och ADSL2+

ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line) använder telefonlinjen, precis som de äldre modemen. Skillnaden är att ADSL har en konstant uppkoppling som arbetar på betydligt högre frekvenser än vad telefontrafiken gör. Det möjliggör högre hastighet ut mot Internet. Nedströmshastigheten med ADSL är betydligt högre än uppströmshastigheten, därav ordet Asymmetric (icke symmetriskt) i förkortningen ADSL. Detta beror bland annat på att när ADSL var i utvecklingsstadiet räknade man med att större delen av överföringen skulle vara trafik som gick nedströms och gav därför den trafiken större frekvensomfång. Hastighet på ADSL kan aldrig bestämmas exakt då kopparledningens (telefonkabelns) kvalitet och längd är avgörande. Ju längre ledningen är mellan hem och närmaste telestation, desto större är risken för brus och störningar. ADSL Analog tele, ISDN

ADSL Upstream

ADSL Downstream

Frekvens (Hz) 0

80 kHz

125 kHz

207 kHz

272 kHz

1,1 MHz

Diagrammet visar hur vanliga samtal, upptrafik (upstream) och nertrafik (downstream) ligger fördelat över kopparparets bandbredd vid användning av ADSL.

Eftersom det går att använda hela telefonledningens bandbredd (inte bara den del som är avsedd för telefoni) moduleras datatrafikens frekvenser ovanför hörbart område (26 kHz till 1100 kHz). Ett vanligt röstsamtal ligger mellan cirka 300 Hz och 4 kHz. I och med att de två frekvensområdena inte krockar går det att överföra data samtidigt som telefonen används. ADSL2+ Analog tele, ISDN

ADSL Upstream

ADSL 2+ Downstream

Frekvens (Hz) 0

80 kHz

125 kHz

207 kHz

272 kHz

2,2 MHz

Diagrammet visar hur vanliga samtal, upptrafik (upstream) och nertrafik (downstream) ligger fördelat över kopparparets bandbredd vid användning av ADSL2+.

ADSL2+ är en uppgraderad version av ADSL. Genom att ytterligare utöka bandbredden (upp till 2200 kHz) går det att nå hastigheter på upp till 24 Mbps vid nedladdning samt 3,5 Mbps vid uppladdning. För att kunna hålla den hastigheten begränsas dock avståndet mellan hem och telestation till cirka 1,2 km.

www.kjell.com

175

Nätverk - Nätverksterminologi

ADSL-teknikens begränsningar Kopparledningens kvalitet är avgörande för överföringshastigheten. Ju längre ledningen är desto högre är risken för brus och störningar. Med ett helt felfritt ledningspar är maxavståndet mellan bostad och telestationens DSLAM (Digital Subscriber Line Access Multiplexor) cirka nio km. DSLAM är DSL-teknikens motsvarighet till den gamla modempoolen. Ledningslängdens ungefärliga inverkan på nedladdningshastigheten: 8 Mbps vid max 2,5 km. 7 Mbps vid cirka 3,1 km. 6 Mbps vid cirka 3,5 km. 5 Mbps vid cirka 3,9 km. 4 Mbps vid cirka 4.3 km. 3 Mbps vid cirka 4,7 km. Med Internettjänsten www.bredbandskollen.se kan du kontrollera vilken hastighet du kommer upp i. Vid testtillfället bör datorn anslutas direkt till modemet eller nätverksuttaget så att signalen slipper gå via eventuella routrar. 2.6  VDSL

Det finns även andra typer av DSL och bredbandsleverantörer har länge experimenterat med olika typer av bredband som använder telefonlinjen. VDSL (Very high-rate Digital Subscriber Line) har bortsett från ADSL-varianterna blivit det mest lyckade i Sverige. I vissa tätorter har invånarna tillgång till denna anslutningstyp som kan nå hela 52 Mbps nedströms. Det kräver dock mycket kortare avstånd till telestationen och är därför bara vanligt i storstäder.

2.7  Stadsnät (fiberoptik)

ADSL och andra bredband som är baserade på anslutning till telefonlinjen är långt ifrån de enda anslutningstyper vi har i Sverige. Stadsnät är ett bredbandsnät som knyter samman en hel stad eller kommun till ett nätverk, vanligtvis med hjälp av fiberoptik. Fiberoptik är baserat på ljus istället för elektriska impulser. Ljuset färdas i en kabel som består av mycket rent glas eller plast och kan dras längre än en kopparkabel utan hastighetsförluster. 176

www.kjell.com

Nätverk - Nätverksterminologi

Idag finns många stadsnät som är tillgängliga för allmänheten. Det är inte heller längre ovanligt att bredbandsoperatörerna erbjuder hastigheter upp till 100 Mbps. Inget modem behövs då eftersom allt redan är digitalt och omvandlat till vanliga elektriska impulser innan trafiken nått hemmet. Det brukar därför finnas färdiga nätverksuttag i fastigheter med stadsnätsuppkoppling. Det enda som krävs är ett abonnemang från en leverantör. 2.8  3G, UMTS

En alternativ bredbandslösning som snabbt blivit väldigt populär är mobilt bredband via 3G-nätet, den tredje generationens mobiltelefonnät. Den korrekta benämningen för 3G är egentligen UMTS, vilket är en förkortning av Universal Mobile Telecommunications System. Det är ett väl utbrett mobilnät som har täckning i nästan hela Sverige. I tätorter erbjuds Turbo3G som har en nedströmshastighet på upp till 7,2 Mbps. Det gör att 3G-bredband numera inte bara är en portabel lösning utan även börjar hota de vanliga kabelburna alternativen. Tidigare, innan Turbo3G kom, var nämligen den högsta möjliga hastigheten 0,384 Mbps. Den utökades sedan till 3,6 Mbps och 7,2 Mbps. I slutet av 2008 uppgraderade mobiloperatören 3 (Hi3G) delar av sitt 3G-nät i Stockholm för att klara 21 Mbps. Målet är att 2010 kunna erbjuda upp till 42 Mbps. Detta uppger 3 i sitt pressmeddelande 3 först med mobilt bredband 21 Mbit/s från åttonde december 2008. Anslutning till 3G-nätet görs med en så kallad dongel (från engelskans dongle) som kopplas direkt till datorn via USB. Det finns också mottagare inbyggda i PCMCIA-kort som passar lite äldre bärbara datorer. Numera går det även att dela upp signalen för att kunna ansluta flera datorer. För det krävs en 3G-router som har en separat anslutning för dongeln eller kortet. Till routern ansluts sedan datorerna trådlöst eller med kabel. Det gör att går att bygga upp ett vanligt nätverk med Internetåtkomst var som helst så länge det finns ström och mobiltäckning.

www.kjell.com

177

Nätverk - Nätverksterminologi

3G-router

Inkoppling av en 3G-router. De flesta 3G-routrar kan även hantera kabelanslutna datorer.

178

www.kjell.com

Nätverk - Hemmanätverk

Hemmanätverk Idag är det inte ovanligt med flera datorer i ett hem. För att kunna ge alla dessa tillgång till Internetuppkopplingen krävs en router (bredbandsdelare) som delar upp trafiken, från Internet till det lokala nätverket. Fördelar med ett eget hemmanätverk: • I ett nätverk finns det möjlighet att dela uppkopplingen till Internet mellan anslutna enheter. • Det går att upprätta en gemensam plats för dokument och filer istället för att ha samma uppsättning på flera maskiner. • Säkerhetskopiering kan skötas mer effektivt i ett nätverk. • I ett nätverk går det att använda samma skrivare till flera datorer. • Många spel är gjorda för att kunna spelas i nätverk där spelare från flera datorer möter varandra på samma spelplan.

3  Inkoppling av Internet Det behövs egentligen inget lokalt nätverk för att få tillgång till Internet. Det enda som krävs är ett bredbandsabonnemang och ett nätverkskort i datorn. Detta inledande kapitel tar därför bara upp hur ADSL-kopplas till en ensam dator. Hemnätverket involveras först i nästa kapitel.

3.1  Nätverkskort

Alla klienter (dator, skrivare, etc.) i ett nätverk måste ha ett nätverkskort för att kunna ta emot datatrafik. Detta kallas även NIC som är en förkortning av Network Interface Card. En nätverksanslutning finns på så gott som alla datorer idag eftersom de flesta moderkort har inbyggda nätverkskretsar. På nätverkskorten finns en anslutning för kontakttypen RJ45. Den liknar den vanliga modulkontakten på en telefon, mer är något större. Den största skillnaden mellan olika modeller av nätverkskort är vilken hastighet de klarar av. De brukar antingen vara gjorda för 100 Mbps- eller 1000 Mbps-nätverk. Det är lätt att bygga ut en stationär dator med ett 1000 Mbps-kort om den inbyggda kretsen bara klarar 100 Mbps. Läs mer om detta i Dator 21.3.

www.kjell.com

179

Nätverk - Hemmanätverk

RJ45-kontakt och motsvarande vägguttag.

3.2  Förbered för ADSL

Ett vanligt ADSL-bredbandsmodem har minst två portar för anslutningar. En lite mindre anslutning som kopplas till telefonlinjen och en lite större som kopplas till datorns nätverkskort. Modemet bör kopplas till huvudjacket i hemmet. Om detta inte görs finns det risk att modemets uppkoppling till Internet bryts varje gång en telefonlur lyfts. Huvudjacket är det första telefonuttaget i kedjan, det som de inkommande ledningarna kopplas till. Seriekoppling (kaskadkoppling) Telefonuttagen kan vara kopplade på två olika sätt. Seriekoppling, även kallat kaskadkoppling, innebär att telefonerna får en brytande funktion. För att använda ADSL bör uttagen vara kopplade enligt bilden nedan. Då går det inkommande kabelparet till de undre stiften i telefonjacket. Det utgående kabelparet fortsätter sedan från telefonjackets övre stift vidare till nästa uttag.

Exempel på seriekoppling (kaskadkoppling).

Parallellkoppling Telefonlinjen i hemmet kan även vara parallellkopplad. Detta är inte lämpligt för ADSL. En omkoppling enligt kaskadmodellen bör göras. Parallellkopplad telefonlinje använder bara två stift av fyra i varje uttag.

Exempel på parallellkoppling.

180

www.kjell.com

Nätverk - Hemmanätverk

Hitta första jacket I lägenheter hittar du vanligtvis första jacket i hallen. Om du har tillgång till två telefoner finns det ett smidigt sätt att prova sig fram till rätt jack. Båda telefonerna måste ha mittstiftet i plast på anslutningskontakten kvar och får inte vara byglade (ihopkopplade) mellan inkommande och utgående stift. Uttagen måste också vara seriekopplade. 1. 2. 3. 4. 5.

Ring till exempel Fröken ur från en av telefonerna (denna telefon blir nr.1 i testet) Koppla in den andra telefonen (telefon nr.2) i ett annat uttag. Lyft lur nr.2 och lyssna. Om det är tyst är detta något av uttagen efter lur nr.1. Om du hör något i nr.2 är det något av uttagen före. Om det är tyst i lur nr.2, låt nr.1 sitta kvar och koppla in nr.2 i ett annat uttag. Om det är tyst i nr.1 är detta ett uttag som kommer efter det uttag som nr.2 sitter i. Upprepa proceduren tills du hittat det jack som bryter alla andra jack. Detta jack är huvudjacket.

ADSL-splittern När huvudjacket väl är funnet kan modemet kopplas in. För att modemet inte ska störa vanliga telefonsamtal måste det kopplas via en ADSL-splitter. Splittern ser ut som en vanlig mellanpropp till en telefon, men skillnaden är att splittern innehåller ett filter vilket tystar ner störande hörbara toner från modemet. Om du inte tänker ansluta någon annan teleutrustning än modemet behövs ingen ADSL-splitter.

Till telefon Monteras i telefonjacket

Till ADSL-modemet

ADSL-splitter med modulanslutning på undersidan för att koppla in modemet. Uttaget på baksidan ger fortfarande möjlighet att ansluta en vanlig telefon.

3.3  Inkoppling av ADSL

Kabeltyper För att koppla in bredbandet krävs två kablar. Den ena ska gå mellan splitter och modem, den andra mellan modem och dator. Från uttaget i splittern används en så kallad modulkabel som har kontakter av typen RJ11 (vanlig telefonkabel). Splitter och kabel medföljer ibland modemet men finns även att köpa separat. Från datorn till modemet används en nätverkskabel (även kallad TP-kabel). Nätverkskabeln liknar telefonkabeln men har fler ledare och större kontakter. Mer fakta om nätverkskabeln tas upp i Nätverk 10.1 - 10.6.

www.kjell.com

181

Nätverk - Hemmanätverk

Modem

RJ 11

RJ 45

Inkoppling av ADSL.

Placering av ADSL-modem Huvudjacket sitter inte alltid precis där routern eller datorn står. Många väljer då att dra långa kablar, något som bör göras med eftertanke. Det kan kännas naturligt att modemet ska stå vid datorn men den bästa placeringen är precis vid telefonjacket. Kabeln mellan modemet och telefonjacket skall vara så kort som möjligt och helst inte längre än den som ofta följer med i paketet. Många modem kan av denna anledning hängas på väggen för att snyggt och enkelt kunna monteras vid huvudjacket. Efter modemet är signalen digital vilket gör den betydligt mindre känslig för störningar. Den digitala nätverkskabeln har en mycket stabil signal som kan dras upp till 100 meter innan den måste förstärkas. Om alternativ saknas går det att som en sista utväg förlänga telekabeln. Då är det viktigt att den förlängs med en partvinnad telekabel såsom EKKX. Modultelekabeln får aldrig förlängas då den inte är partvinnad och har lätt för att ta upp störningar.

Partvinnad telekabel, EKKX.

182

Modulkabel för tele

www.kjell.com

Nätverk - Hemmanätverk

4  Sätt upp ett lokalt nätverk De flesta bredbandsleverantörer delar bara ut en IP-adress per kund. Saknar datorn en IP-adress kommer den att nekas tillgänglighet till Internet. Detta korta kapitel fokuserar på hur det genom ett lokalt nätverk går att lösa problemet. 4.1  Centrala nav i nätverk

Router En router (även kallat bredbandsdelare) är en lösning på det nämnda problemet. Den fungerar som en kombination av gateway och switch. En gateway binder ihop två nätverk (det lokala nätverket och i detta fall Internet) och en switch sammanbinder datorerna. Routern kopplas direkt till ADSL-modemet eller stadsnätets nätverksuttag. Den agerar då som en klient/dator ut mot Internet (WAN) samtidigt som den delar ut egna IP-adresser på den lokala sidan. På så sätt kan flera datorer i nätverket dela på ett Internetabonnemang.

Modem

Router

Exempel på hur flera datorer kan dela på en Internetanslutning med hjälp av en router.

Switch En switch (kallas även switchad hubb) används för att utöka nätverket så att fler datorer (klienter) kan anslutas. Switchen agerar inte själv som en klient utan vidarebefordrar endast information till rätt enhet i nätverket. Det innebär att switchen aldrig kan ersätta en router, men däremot kan den användas för att utöka antalet portar om de som finns på routern inte räcker till. Hårddisk

Router

Spelkonsoll

Switch

Till ADSL-modem

Mediaspelare

Exempel på hur flera datorer/klienter kopplas samman i ett lokalt nätverk. www.kjell.com

183

Nätverk - Hemmanätverk

Hubb Ordet hubb kommer från engelskans hub som betyder nav. Att ha en hubb som den centrala delen i ett nätverk är en äldre nätverkslösning. Hubben vidarebefordrar inkommande information till alla enheter den är kopplad till. Den vet inte, till skillnad från en switch, vilka enheter som är vad i nätverket. Detta orsakar ofta datakollisioner och gör uppkopplingen långsammare. Hubbar är väldigt ovanliga i nätverk idag eftersom switchen numera är prismässigt likvärdig och mycket effektivare.

4.2  Bind samman nätverket med en router

På en router finns det bara anslutningar för vanlig nätverkskabel, vanligtvis fem stycken. En av dessa (märkt med WAN eller Internet) ska kopplas till modemet eller nätverksuttaget i stads-, eller fastighetsnätet. De övriga fyra portarna representerar den inbyggda switchen och kopplas till datorer/klienter i det lokala nätverket. Genom att koppla en eller flera switchar till dessa portar, går det enkelt att bygga ut nätverket. En router klarar normalt att hantera över 250 datorer/klienter (trådlöst och trådbundet tillsammans).

Uttagen på baksidan av en router.

När allt är inkopplat och konfigurerat kan alla datorer komma ut på Internet och dessutom prata med varandra för att dela filer och kringutrustning såsom skrivare.

4.3  Triple Play

Ett Triple Play-modem är grundstenen i ett bredbandsabonnemang för Internet, telefoni och TV. Modem av denna typ förväxlas ofta med ett modem med inbyggd router då det har fyra portar för nätverksanslutning på baksidan. Av dessa är det dock bara en som används för datorer. De andra portarna är reserverade för TV, telefoni och den sista är ofta reserverad för framtida tjänster. För att kunna ansluta mer än en dator behövs, precis som med ett vanligt modem, en extern router. Vissa Triple Play-modem har en inbyggd routerfunktion men det betyder ändå inte alltid att alla fyra portarna kan användas till datorer. Däremot går det att koppla en switch till porten ämnad för datorer och låta routerfunktionen i modemet tilldela IP-adresser till datorerna.

184

www.kjell.com

Nätverk - Hemmanätverk

5  Routern i närbild En router gör mycket mer än att bara skicka vidare trafik. Den har många inbyggda funktioner för att skydda och optimera kommunikationen mellan klienterna och ut på Internet. Planeras ett inköp av router kan följande funktioner och specifikationer vara värda att ha i åtanke.

5.1  Throughput

Med tanke på hur snabbt utvecklingen inom olika bredbandstekniker går framåt, är throughput definitivt en sak att ta i akt. Throughput talar i detta fall om hur snabbt en router klarar av att ta emot och skicka ut information från det lokala nätverket till Internet och tvärtom. Till en internetuppkoppling på exempelvis 100 Mbps, behövs en väldigt hög throughput. Används en klenare router till detta bredband kommer hastigheten att strypas och på så sätt bildas en flaskhals. Se därför till att routern matchar bredbandet hastighetsmässigt. Det är också bra att förbereda för framtiden om du planerar att uppgradera hastigheten.

100 Mbps teoretisk maxhastighet 60 Mbps throughput

Internet

Maxhastighet

Router

Maxhastighet

Se till att routerns throughput är högre än din hastighet till Internet.

Det är vanligt att routerns trådlösa hastighet förväxlas med dess throughput. Det är lätt hänt då förpackningarna oftast berättar något i stil med ”klarar upp till 300 Mbps”. Detta syftar då på den trådlösa interna hastigheten. Det finns därmed tre olika hastigheter som är intressanta:

www.kjell.com

185

Nätverk - Hemmanätverk

• • •

Routerns maximala hastighet mellan dator och dator via den inbyggda trådbundna switchen (t.ex. 1 Gbps) Routerns hastighet från Internet till dator (t.ex. 90 Mbps throughput) Routerns maximala interna hastighet mellan datorer över den trådlösa anslutningen, under förutsättning att det finns en trådlös funktion (t.ex. 300 Mbps)

5.2  Brandvägg

I princip alla routrar har någon form av brandvägg. Dess syfte är att skydda nätverket från virus och datorintrång. Läs mer om hur brandväggar fungerar och vilka typer som finns i Nätverk 7.1).

5.3  Trafikprioritering, QoS

Om det ska spelas eller laddas ner mycket är QoS (Quality of Service) en värdefull funktion. Speciellt om anslutningshastigheten till Internet är låg. QoS är en funktion i routern som ser till att viss datatrafik prioriteras före annan. Om något program i datorn kräver en jämn ström av datatrafik så ser QoS till att ge detta program mer utrymme i Internetuppkopplingen. Den trafik som prioriteras ner blir då långsammare för stunden. Det är bland annat vanligt att prioritera IP-telefonitrafik då IP-telefoni kräver en jämn och stabil dataström för att fungera tillfredställande. Ett annat exempel kan vara en familj med mor, far och två barn som delar på en anslutning. Föräldrarna använder större delen av sin Internettid till att läsa nyheter och betala räkningar. Ett av barnen tillbringar mycket tid till att blogga och chatta medan det andra barnet spelar onlinespel. Om alla dessa aktiviteter sker samtidigt så prioriterar QoS främst det spelande barnets aktiviteter, då spel är den mest krävande aktiviteten i nätverket. Där är viktigt att det inte blir någon som helst fördröjning. I och med att de andra aktiviteterna inte är speciellt bandbreddskrävande kommer de knappt att påverkas av hastighetsförändringen. WISH (Wireless LAN Intelligent Stream Handling) är en teknik lik QoS, men som är anpassad för Wi-Fi. WISH känner av trådlös trafik och kan tolka om det är någon typ av mediaöverföring, till exempel spel, HDTV eller musik.

5.4  Portkonfigurering

Datapaket som är på väg till en dator delas upp i flera virtuella fack (portar) så att datorn kan sortera och ta reda på vilken trafik som ska till vilket program. Ett vanligt problem i nätverk med en router som nav är att filöverföringar i vissa program inte fungerar. Det beror ofta på att routern inte vet vilken dator den ska ge paketen till. Genom att konfigurera vilka portar som ska gå till vilken dator löses problemet. Det kallas Port Forwarding och inställningarna görs generellt i routerns så kallade webbinterface (ett gränssnitt för att göra inställningar genom webbläsaren). Routerns brandvägg kan också spärra viss trafik som den uppfattar som skadlig, även om den i själva verket inte 186

www.kjell.com

Nätverk - Hemmanätverk

är det. Brandväggen ska i så fall ställas in så att den ignorerar en viss port. Se programtillverkarens hemsida för att ta reda på vilka portar som kan behöva vidarebefordras eller öppnas i brandväggen. Ofta måste även överföringsprotokoll väljas för varje port. UDP används generellt för spel och strömmande information, till exempel Internetradio, medan TCP används för filöverföringar.

port 504 = 192.168.0.101

IP 81.221.0.2 port 504

Router

IP 192.168.0.101

IP 192.168.0.102 Ett datapaket skickas till en IP-adress som routern har hand om. I datapaketet finns ett portnummer angivet och routern vet direkt vilken klient som accepterar trafik på denna port tack vare Port Forwarding.

En dator sitter bakom en D-Link DIR-635 och har ett program som behöver få några portar öppnade. Datorn har IP-nummer 192.168.0.199 och får portarna 27950, 27951, 27952, 5412 och 5416 vidarebefordrade till sig.

5.5  DMZ

DMZ står för Demilitarized Zone och är ett sätt att öppna alla portar på en gång. Detta är en stor säkerhetsrisk och bör endast användas i samband med felsökning. Om du tror att det är en port som hindrar ett program från att fungera kan DMZ aktiveras för att se om teorin stämmer. Förutom portöppningen stängs även routerns brandvägg av.

www.kjell.com

187

Nätverk - Hemmanätverk

5.6  Åtkomstkontroll

Många föräldrar vill inte att deras barn ska tillbringa för mycket tid framför datorn. De är också oroliga för att deras barn skall komma i kontakt med olämpliga sidor eller personer. De flesta routrar har därför någon form av funktion för att kunna begränsa åtkomsten till Internet. Funktionens omfattning kan variera mellan olika routermodeller, men vanligtvis kan de enklare spärra webbsidor och IP-adresser. De lite mer avancerade bredbandsdelarna erbjuder ofta schemaläggning som innebär att en speciell aktivitet på Internet endast får utföras en viss tid på en specifik dator. Detta kan även gälla vissa spel eller program som kräver Internetanslutning. All konfigurering sker normalt, liksom övriga inställningar, i routerns webbaserade gränssnitt.

188

www.kjell.com

Nätverk - Trådlösa och utbyggda nätverk

Trådlösa och utbyggda nätverk I nyare hemnätverk finns vanligtvis en trådlös anslutningsmöjlighet. Den kallas Wi-Fi (Wireless Fidelity) eller W-LAN (Wireless Local Area Network) och använder radiovågor på frekvensbandet 2,4 GHz eller 5 GHz (GHz = miljarder svängningar per sekund). Den snabba utvecklingen av den trådlösa kommunikationens hastighet och säkerhet har gjort den till en möjlig ersättare för den traditionella nätverkskabeln. Kabeltrassel undviks och inga kabeldragningar genom väggar behöver göras. För att kunna få ett trådlöst nätverk att fungera i hemmet behövs en accesspunkt eller en trådlös router. En accesspunkt fungerar som en bygga mellan trådlös och trådbunden kommunikation i ett befintligt trådbundet nätverk. En W-LAN-router är i praktiken detsamma som en vanlig router med inbyggd accesspunkt.

Router

www.kjell.com

189

Nätverk - Trådlösa och utbyggda nätverk

6  Trådlösa standarder I slutet av nittiotalet skapade standardiseringsorganisationen IEEE (the Institute of Electrical and Electronics Engineers) en första lösning för trådlöst nätverk som fick namnet 802.11. Efterhand har vidareutveckling skett och 802.11 finns nu i flera olika varianter. Nätverksprodukter såsom USB-mottagare, routrar och accesspunkter delas upp i grupper beroende på vilken standard de använder. Läs mer på www.ieee.org.

6.1  B-standarden (802.11b)

Den första stora kommersiella standarden var b-standarden med en överföringshastighet på upp till 11 Mbps. Eftersom hastigheten var väldigt begränsad och likaså räckvidden blev den aldrig en fullgod ersättare till nätverkskabeln. Däremot gjorde den det möjligt att sitta med en bärbar dator i soffan och surfa på Internet.

En b-router från 2000

6.2  G-standarden (802.11g)

År 2003 kom en uppföljare som används än idag och som går under beteckningen 802.11g. G-standarden använder, liksom B-standarden, frekvensbandet på 2,4 GHz och har tack vare sin pålitlighet, hastighet (54 Mbps) och räckvidd blivit ett väldigt populärt alternativ till nätverkskabeln. Det har även funnits en höghastighetsvariant av G-standarden som teoretiskt nådde upp till 108 Mbps och kallades Super-G. Egentligen var det bara två sammanslagna G-kanaler som därför nådde upp till dubbla hastigheten. G-standarden är dock på utgång i samband med att en bättre teknik har anlänt (802.11n).

G-routrar säljs fortfarande men de börjar tappa marknadsandelar till den nya n-tekniken.

190

www.kjell.com

Nätverk - Trådlösa och utbyggda nätverk

6.3  N-standarden (802.11n)

N-tekniken är den stundande framtidens standard. Den innebär stora förbättringar av bland annat räckvidd och möjliggör trådlösa hastigheter på upp till 300 Mbps. N-standarden använder, liksom sina föregångare, frekvenser kring 2,4 GHz men har i vissa fall även getts möjligheten att använda det betydligt mindre trafikerade 5 GHz-bandet. Redan år 2006 fanns produkter tillgängliga som var baserade på ett utkast av 802.11n. Dessa gick bland annat under namnen Draft n och Pre-N. De var inte fullt utvecklade men gjordes ändå tillgängliga på marknaden på grund av stor efterfrågan på högre trådlösa hastigheter. Standarden har ändrats med ett par detaljer sedan utkastet och det kan finnas kompatibilitetsproblem mellan produkter av olika fabrikat. För något år sedan kom ännu ett utkast som kallades Draft 2.0, vilket har fått godkännande av Wi-Fi-Alliance. Alliansen består av över 300 medlemmar som samarbetar för att produkter från olika tillverkare ska fungera bra tillsammans (läs mer om Wi-Fi-Alliance på www.wi-fi.org). Routrar som bygger på Draft 2.0 kommer att kunna uppgraderas till den riktiga standarden när den blir officiell. Det innebär att all hårdvara redan är färdigutvecklad men att det möjligtvis kan krävas en uppdatering av mjukvaran för att allt ska stämma till 100 %. Draft 2.0-utkastet har också löst problemet med kompatibilitet mellan olika fabrikat vilket gör att standarden egentligen kan betraktas som färdig. N-tekniken är därför idag det bästa valet för de flesta. I princip alla N-produkter som fanns på marknaden i början av 2009 byggde på Draft 2.0-utkastet.

En av de senaste och mest avancerade n-routrarna.

6.4  5 GHz

2,4 GHz är ett väldigt trafikerat frekvensband vilket ökar risken för störningar. I och med utvecklingen av N-standarden har det tillkommit tekniker med möjlighet att använda frekvenser kring 5 GHz. Eftersom användning av detta frekvensband fortfarande är ovanligt är det i princip helt fritt från störningar från närliggande nätverk, mikrovågsugnar, trådlösa telefoner och andra trådlösa hushållsapparater. Både routern och datorns nätverkskort måste ha stöd för kommunikation över 5 GHz-bandet för att det ska gå att använda. Används 5 GHz-kompatibla enheter kan nätverkstrafiken delas upp så att 5 GHz används för de tjänster som behöver mycket www.kjell.com

191

Nätverk - Trådlösa och utbyggda nätverk

bandbredd, exempelvis filöverföringar och HD-film, medan 2,4 GHz används för normalbruk. Användningen av flera frekvensband gör det teoretiskt möjligt att nå upp till hela 300 Mbps per frekvensband. 5 GHz-bandet har faktiskt använts en gång tidigare i en äldre standard (802.11a) som dock aldrig slog igenom i Sverige.

2,4 GHz

5 GHz

HTPC

Router

Kombinerad användning av 2,4 GHz och 5 GHz.

6.5  MIMO 

För att kunna nå sin höga hastighet och långa räckvidd tar N-standarden hjälp av MIMO-teknik (Multiple Input, Multiple Output). MIMO använder samverkande antenner för att lyckas hålla hög hastighet, även över längre sträckor. Med denna antennteknik kan signalerna dessutom riktas mer effektivt mot sitt mål och därmed ge bättre mottagning. MIMO fanns även på vissa routrar av G-standard men det är först med N-tekniken det blivit riktigt vanligt. Ofta används inte fler än tre antenner till MIMO eftersom det erbjuder bäst prestanda till en rimlig kostnad. Fler antenner skulle inte göra lika stor procentuell prestandamässig skillnad och därför inte heller motivera prisökningen. 6.6  Rundstrålande och riktade antenner

Antenner för W-LAN finns i många olika utföranden och delas främst in i två huvudgrupper: de rundstrålande och de riktade. Skillnaden mellan dessa är hur pass bred spridningsvinkel (öppningsvinkel) de har. Specifikationen syftar oftast på den horisontella spridningsvinkeln vilket beskriver vågornas utbredning över markplan. En rundstrålande antenn kan ta emot och skicka signaler i alla riktningar och har därför en horisontell spridningsvinkel på 360°. Normalt är både nätverkskort och trådlösa enheter vid leverans utrustade med rundstrålande antenner. Riktantenner har en begränsad öppningsvinkel för att nå längre åt just det håll som de är riktade mot. Den vertikala spridningsvinkeln kan också skilja sig mellan olika antenner och de kan på så sätt vara olika bra för byggnader i flera plan.

192

www.kjell.com

Nätverk - Trådlösa och utbyggda nätverk

35° horisontell 360° vertikal

Exempel på en rundstrålande antenn med vertikal spridning på 35° och horisontell spridning på 360°.

35° horisontell 45° vertikal

Exempel på en riktad antenn med vertikal spridning på 35° och horisontell spridning på 45°.

Antenner har olika hög förstärkning, vilket mäts i dBi (decibel isotropic). Det kan förenklat beskrivas som hur pass hög förstärkning en antenn har i jämförelse med en rundstrålande referensantenn. Ju högre förstärkning desto längre når signalen.

6.7  Rekommendationer kring antenner

Med mer än en trådlöst ansluten klient är en rundstrålande antenn på routern speciellt viktig så att signalen kan spridas åt alla håll, såvida inte klienterna ligger i samma riktning från routern. Till permanent positionerade klienter är en riktad antenn det bästa alternativet, då de kan riktas in mot routern vilket ger bättre signal vid långa avstånd. Används en bärbar dator i hemmet är en rundstrålande antenn det bästa valet för att kunna tillgodose datorn med bra signalstyrka oavsett var den är placerad. För att datorer i en annan byggnad (en bit utanför routerns normala räckvidd) ska få bra mottagning av det trådlösa nätverket kan två riktade antenner användas (vända mot varandra). Använd gärna en antenn med hög förstärkning om det finns hinder på vägen.

6.8  Antennanslutningar

För att byta ut sin gamla antenn räcker det oftast med att bara skruva av den befintliga och montera fast den nya. Trådlösa routrar och nätverkskort har generellt en anslutning som kallas Reverse Polarity SMA (förkortas RP-SMA eller rSMA). Många av de stora www.kjell.com

193

Nätverk - Trådlösa och utbyggda nätverk

tillverkarna såsom D-Link, Netgear, Level1 och Belkin använder i första hand denna kontakt. Andra mindre vanliga anslutningskontakter är Reverse Polarity TNC och Nkontakten. Alla tre nämnda kontakter är koaxiala och skillnaden ligger främst i den fysiska storleken.

Förlängningskabel med kontakttypen Reverse Polarity SMA.

194

www.kjell.com

Nätverk - Trådlösa och utbyggda nätverk

7  Säkerhet i nätverk En uppkoppling till Internet medför vissa risker. Virus, maskar och trojaner är små program som skapar oreda och kan göra allt från att uppträda som ett störande moment till att få en dator helt ur funktion. Detta kapitel behandlar hur det går att skydda sig mot attacker över Internet och oönskade intrång i sina trådlösa nätverk.

7.1  Brandvägg (Firewall)

Routrar har vanligtvis en inbyggd maskinvarubrandvägg som skyddar datorer från suspekt inkommande trafik. Den kan exempelvis förhindra virus och trojaner från att sprida förstörelse i det lokala nätverket. En maskinvarubrandvägg kan liknas vid en dörrvakt till en klubb. Dörrvakten kontrollerar ID och släpper inte in kända bråkstakar. Observera att en brandvägg i routern är ett komplement och inte en ersättare till mjukvarubrandväggar. Fördelen med en hårdvarubrandvägg som komplement är att den otillåtna datatrafiken nekas tillträde redan innan den kommer in i nätverket. En mjukvarubrandvägg är ett program som installeras på anslutna datorer och analyserar inkommande trafik innan den kan orsaka någon skada. Brandväggen kontrollerar nätverkstrafikens IP-adresser (destination och avsändare), portar och program och kan räkna ut om den mottagna informationens uppsåt är att skada. Oftast använder brandväggarna en databas, innehållande ett stort register av otillåtna IP-adresser och program (exempelvis spyware) för att jämföra trafiken. Ibland kan brandväggen behöva konfigureras då den även riskerar att stoppa nödvändig trafik, filöverföringar är ett exempel. Konfigurationen utgörs av regler som fastställer vissa program och portar som brandväggen inte får stoppa.

7.2  NAT-brandvägg

NAT står för Network Address Translation och är en metod att dölja hela nätverket från Internet. Detta genom att en specifik enhet tar hand om den publika IP-adressen ut mot Internet och sedan delar ut egna IP-nummer till de anslutna datorerna. Detta är precis vad en router gör. Den har två IP-adresser, en intern för sitt nätverk och en extern ut mot Internet. Från Internet syns bara den externa IP-adressen och datorerna döljs så att det inte går att se vad som är anslutet till routern.

7.3  SPI-brandvägg

SPI (Stateful Packet Inspection) som även kallas dynamic packet filtering är en typ av intrångsskydd som routrar brukar tillhandahålla. Tekniken går ut på att kommunikation mellan två enheter måste påbörjas från klienten som skyddas av SPI-brandväggen för att bli godkänd. Ett oväntat datorintrång kan därmed förhindras. www.kjell.com

195

Nätverk - Trådlösa och utbyggda nätverk

Internet

LAN Ok

1

SPI

Internet Ok

2

1. 2.

LAN

SPI

En dator inne i nätverket upprättar en anslutning till en dator ute på Internet . SPI godkänner kommunikationen från datorn utanför det lokala nätverket.

Internet

LAN No SPI

En dator ute på Internet försöker ta kontakt med en dator som är skyddad av SPI. Brandväggen tillåter inte detta och bryter kommunikationen.

7.4  Allmänt skydd

En brandvägg kan inte garantera att datorn är helt skyddad. För det krävs också ett antivirusprogram som på regelbunden basis letar igenom datorn efter kända farliga program. Det kan också varna för applikationer som uppträder på ett misstänkt sätt. De flesta programmen skannar även igenom email och nerladdade filer för att kontrollera att de inte är något annat än vad de utger sig för att vara (innehåller virus eller dylikt). Slutligen bör även ett antispionprogram vara installerat. Det kan antingen vara kombinerat med antivirusprogrammet eller helt fristående. Spionprogram orsakar inte skada på samma sätt som virus men de kan föra loggbok över vad datorn används till och registrera känsliga uppgifter såsom lösenord. Det är inte heller ovanligt att de kombineras med reklam.

196

www.kjell.com

Nätverk - Trådlösa och utbyggda nätverk

7.5  Tunnlar

Framförallt företag använder idag så kallade VPN-tunnlar (Virtual Private Network) för att utöka nätverket. VPN kan låta en person via Internet få tillgång till nätverket, precis som om han eller hon befann sig i samma byggnad som servern. Detta sker genom en säker förbindelse som är krypterad och kan beskrivas som en tunnel via Internet. De flesta routrar har idag stöd för VPN och samma sak gäller dagens operativsystem. Server

Internet

VPN

Klient

Tunneln är krypterad och säker från ovälkomna gäster.

7.6  Kryptering av trådlösa nätverk

Ett trådlöst nätverk låter inte bra ur säkerhetsaspekt men i själva verket är det idag nästan lika säkert som ett trådbundet. Trådlösa routrar och accesspunkter lösenordsskyddar nätverket för att se till att ingen ovälkommen gäst kan ansluta till nätverket och få åtkomst till exempelvis Internet eller information på andra anslutna datorer. All nätverkstrafik är dessutom omkodad med en nyckel och kan inte tolkas utan denna, vilket förhindrar avlyssning. Nyckeln bestäms oftast manuellt via routerns inställningar och anges på alla datorer första gången de ansluter till nätverket. Det finns flera olika metoder att kryptera informationen för att säkra ett trådlöst nätverk. WEP, WPA och WPA2 är de vanligaste protokollen som används i detta syfte.

Nyckel

Krypterat meddelande Meddelande Krypterat meddelande

1100 + 0101 = 1001

Nyckel Meddelande

1001 + 1100 = 0101

Exempel på kryptering. Meddelande kodas om med hjälp av en nyckel och skickas sedan till en annan enhet i nätverket. När det kodade meddelandet kommer fram kodas det tillbaka till sin ursprungliga form med samma nyckel.

www.kjell.com

197

Nätverk - Trådlösa och utbyggda nätverk

7.7  WEP

WEP, Wired Equivalent Privacy, är en tidigt framtagen krypteringsmetod som utvecklades när trådlöst nätverk började bli populärt. Säkerheten i WEP är mycket bristfällig och rekommenderas ej om både router och nätverkskort har stöd för bättre krypteringar. En datorkunnig person kan nämligen använda ett program som avlyssnar trafiken och låta det räkna ut rätt nyckel på bara ett fåtal minuter. 7.8  WPA och WPA2

Det största problemet med WEP var att krypteringsnyckeln förblev oförändrad. För att förbättra detta skapades en mer avancerad krypteringsmetod som fick namnet TKIP (Temporal Key Integrity Protocol). Denna metod ser bland annat till att krypteringsnycklarna hela tiden ändras vid varje kommunikationstillfälle, vilket försvårar försök till intrång. Det behöver dock inte på något sätt försvåra för användaren. TKIP gick dock inte att lägga in i WEP-protokollet genom en uppgradering utan fick istället användas i ett helt nytt protokoll som fick namnet WPA. Även om WPA anses vara väldigt säkert så finns det metoder som ger ännu bättre skydd. WPA2 använder en ny krypteringsmetod kallad AES (Advanced Encryption Standard) som är en uppföljare till TKIP. Ett nätverk med WPA2 är i princip omöjligt att avlyssna eller ta sig in i. 7.9  Rekommendation

Vid val av krypteringsstandard gäller den klassiska regeln minsta gemensamma nämnaren. Moderna nätverkskort och routrar har oftast stöd för alla de tre nämnda teknikerna och därför bör WPA2 väljas. Ska en dator med ett äldre nätverkskort också kunna ansluta är det inte säkert att den kan hantera WPA2 och då måste WPA eller WEP användas istället. Även om WEP inte är speciellt säkert är det fortfarande mycket bättre än att låta nätverket vara okrypterat. Sammanfattningsvis: Ej säkert

Okrypterat

WEP

7.10  PSK – Förenkla för användaren

1 2 3 4 5 6 7 8 9

1 2 1 3 2 4 3 5 4 6 5 7 6 8 7WPA 9 8 9

1 2 3 4 5 6 7 8 9 0

Säkert

1 4 7 *

2 5 8 0

3 6 9 #

WPA2

PSK, Pre-Shared Key, är ett tillägg till WPA och WPA2 som förenklar anslutningsprocessen till det trådlösa nätverket. När en användare för första gången begär anslutning till ett trådlöst nätverk med PSK, kommer en förfrågan om lösenord (nyckel). Anges 198

www.kjell.com

Nätverk - Trådlösa och utbyggda nätverk

rätt nyckel tar WPA/WPA2 hand om och upprättar kommunikationen. Inställning av denna nyckel görs i routern eller accesspunkten. WPA och WPA2 med PSK kallas även WPA(2)-Personal. Vid anslutning till ett krypterat nätverk med WPA eller WPA2 utan PSK krävs en speciell autentiseringsserver med som kontrollerar de användare som ansluter. En sådan kallas även RADIUS-server och protokollet för autentisering kallas EAP. Detta används främst hos större företag och kallas WPA(2)-Enterprise. I vanliga hemnätverk kan detta ignoreras helt eftersom det där alltid används PSK.

7.11  WPS - Förenkla ännu mer för användaren

WPS, Wi-Fi Protected Setup, är en funktion som förenklar användandet av kryptering då alla inställningar sköts i princip automatiskt. Med en knapptryckning på routern och nätverksenheten som ska anslutas (för första gången) genereras ett nätverksnamn tillsammans med en nyckel. Svårare än så är det inte att upprätta en säker förbindelse. Detta är ett alternativ för dem som vill slippa ange nätverksnycklar men ändå ha en säker anslutning. För att det ska fungera måste både routern och nätverkskortet ha WPS-stöd.

En router där trafiken kan krypteras med ett enkelt knapptryck.

www.kjell.com

199

Nätverk - Trådlösa och utbyggda nätverk

Köpråd Routern

Det finns ett stort urval av routrar på marknaden idag. Hög prestanda, pålitlig säkerhet och lång räckvidd är vanliga krav som ställs. Bästa trådlösa prestanda ges med en router baserad på 802.11n (draft 2.0) och ett kompatibelt nätverkskort. Högsta trådbundna prestanda kan skilja mellan olika märken och modeller men det finns routrar som har inbyggda gigabitswitchar. En gigabitswitch ger en mycket snabbare intern överföring, vilket innebär att exempelvis filöverföring inom det lokala nätverket kan göras på kortare tid. Standard (trådlöst) Vilken trådlös standard har routern? Hur lång räckvidd och hur hög hastighet vill du uppnå trådlöst? MIMO (trådlöst) Har routern flera antenner så använder den med hög sannolikhet MIMO-teknik för att utöka den trådlösa räckvidden och hastigheten. Kryptering (trådlöst) För att förhindra ovälkomna gäster i ett trådlöst nätverk gäller det att kryptera anslutningen. WPA eller WPA2 är att föredra. Trådbunden intern hastighet Hur snabbt kan routern vidarebefordra trafik till andra enheter i nätverket? Ska du kopiera många och stora filer över nätverket är en router med stöd för intern hastighet på upp till 1 Gbps att rekommendera. Throughput (LAN till WAN) Throughput syftar på hur snabb trafik en router kan hantera ut mot Internet. I ett stadsnät med hög uppkopplingshastighet krävs även en router med hög throughput för att inte hastigheten ska strypas. Brandvägg I princip alla routrar har någon form av brandvägg. Syftet är att skydda nätverket från exempelvis virus, trojaner och datorintrång. Står det att routern har dubbla brandväggar innebär det oftast att den har både NAT och SPI. QoS och WISH QoS är en funktion som prioriterar viss datatrafik framför annan. Onlinespel eller IPtelefoni prioriteras före exempelvis surftrafik. WISH fungerar på ungefär samma sätt för det trådlösa nätverket.

200

www.kjell.com

Nätverk - Trådlösa och utbyggda nätverk

Trådlöst nätverkskort

För att ta del av ett trådlöst nätverk krävs ett nätverkskort med stöd för 802.11. Inhandlas en laptop idag har den med största sannolikhet ett inbyggt trådlöst nätverkskort. I stationära datorer är detta inte lika vanligt utan då måste ett sådant köpas till. Precis som med routrar gäller det att välja rätt standard. Har routern stöd för den nya N-tekniken (802.11n) men nätverkskortet bara har stöd för G-standarden (802.11g) så blir anslutningen däremellan bara 54 Mbps. För att maximera prestandan kan det trådlösa nätverkskortet behöva bytas ut och de finns i många olika utföranden. Exempel på olika trådlösa nätverkskort:

PCI (intern montering stationär dator)

PCI-express (intern montering stationär dator)

PC-Card eller PCMCIA (används av äldre bärbara datorer)

Expresscard (används av nyare bärbara datorer)

USB (används av både stationära och bärbara datorer)

www.kjell.com

201

Nätverk - Trådlösa och utbyggda nätverk

8  Smarta nätverkslösningar Det här kapitlet behandlar och tipsar om smarta nätverkslösningar. Vad är lösningen om det inte går att dra en kabel och det trådlösa nätverket inte räcker till? Går det att komma åt samma skrivare från flera datorer samtidigt?

8.1  Printerserver

För kontor och hem med flera datorer kan det vara önskvärt att använda en och samma skrivare till alla datorer. För att kunna göra detta kan skrivaren anslutas lokalt till en dator som sedan delar ut den i nätverket. Nackdelen med denna lösning är att den datorn alltid måste vara påslagen för att det ska fungera. Det är därför smidigare att använda en skrivarserver (printerserver) som ansluts direkt till routern/switchen. Det minskar både strömförbrukningen och ljudnivån. Printerservrar finns för skrivare med både parallellports- och USB-anslutning. Printerservern klarar de vanligaste protokollen och operativsystemen som förekommer i ett nätverk. Detta gör att de kan användas i nätverk med flera olika plattformar såsom Windows, Mac och Linux. Många mer avancerade routrar har en inbyggd printerserver som skrivaren kan kopplas direkt till. Slutligen kan även printerservern vara inbyggd i skivaren som då är försedd med ett nätverksuttag eller ett trådlöst nätverkskort. En begränsning som många printerservrar har gemensamt är att de oftast inte fungerar med så kallade multifunktionsskrivare (skrivare med fax, kopiator och skanner). I vissa fall kan enheten fungera som en vanlig skrivare utan de övriga funktionerna, i andra fall fungerar de inte alls. Printerservrar med stöd för just MFP (Multi Function Printer) finns också.

8.2  Nätverkshårddisk (NAS)

En nätverkshårddisk underlättar filhantering både i hemmet och på kontoret. Med en sådan kan all gemensam information finnas centralt på en plats istället för att ligga utspritt på flera datorer. Exempelvis kan dokument, film, musik och bilder lagras på nätverkshårddisken så att de går att nå från alla datorer i hela nätverket. Samma lösning går att åstadkomma genom att dela ut mappar i nätverket men det förutsätter att datorn som har filerna alltid är påslagen när informationen ska hämtas. NAS står för Network Attached Storage och är kort sagt en nätverksansluten lagringsstation, tillgänglig för alla i nätverket och kan med lite konfiguration även vara tillgänglig över Internet. Många säkerhetskopieringsprogram kan jobba mot NAS-enheter så att regelbunden backup sker enkelt och smidigt. Idag är det inte heller speciellt svårt 202

www.kjell.com

Nätverk - Trådlösa och utbyggda nätverk

att sätta upp en nätverkshårddisk. Oftast räcker det med att koppla den till routern/ switchen och genomgå några enkla konfigurationssteg i nätverkshårddiskens grafiska gränssnitt. NAS

Modem

Router

En NAS-server kan enkelt kopplas till en router eller switch.

8.3  Shareport

SharePort är en gratis uppgradering som D-Link erbjuder till vissa routrar. Funktionen gör det möjligt ansluta en USB-enhet till routern och dela ut den till alla datorer i nätverket. Det fungerar med exempelvis USB-minnen, externa hårddiskar och skrivare. Routrarna som i skrivande stund kan få funktionen är D-Link DIR-655, DIR-825 och DIR-855. Besök www.dlink.se för en uppdaterad kompatibilitetslista. För att kunna använda SharePort krävs att routerns mjukvara uppgraderas. Det måste även installeras ett program på alla datorer som ska kunna ansluta till den utdelade enheten. Det som skiljer mellan SharePort och de tidigare nämnda lösningarna är att endast en dator åt gången kan vara ansluten till SharePort-enheten. I en programvara väljer den som vill ha tillgång till exempelvis skrivaren att låsa den till den aktuella datorn. När någon annan i nätverket vill kunna skriva ut måste skrivaren först ”släppas” från den andra datorn. SharePort ska därför snarare ses som en virtuellt flyttbar USB-enhet. För att se det positivt så gör det att SharePort inte har några problem med multifunktionsskrivare, utan det fungerar precis som vanligt. Mer information finns på D-Links hemsida (www.dlink.se). Därifrån går det även att ladda ner uppgraderingen till routern och programvaran till datorerna.

8.4  HomePlug

Många vill ha ett trådbundet nätverk i hemmet men vill samtidigt slippa att dra nätverkskabel. Då går det att använda de befintliga elkablarna i väggarna för att skicka nätverkssignalen över dem istället. Genom att koppla in en HomePlug i en vanlig elkontakt förvandlas den till ett nätverksuttag. HomePlugs har många användningsområden. Ett av dem är om bredbandsuttaget sitter fel eller om ADSL-modemet står för långt bort. Det problemet löses lätt genom att sätta en HomePlug vid nätverksuttaget eller modemet och en annan vid datorn. Lösningen är helt transparent och de involverade enheterna märker ingen skillnad mot användning av vanlig nätverkskabel. HomePlugs passar därför utmärkt till spelkonsoler, digital-TVwww.kjell.com

203

Nätverk - Trådlösa och utbyggda nätverk

boxar och alla typer av datorer, helt oberoende av operativsystem. Det fungerar helt enkelt i alla sammanhang där enheterna är utrustade med ett nätverkskort. Det är enkelt att bygga upp ett helt nätverk med HomePlugs och ha ett nätverksuttag i varje rum. Börja då med att ansluta din Internetuppkoppling till en routers WAN-port. Koppla sedan vidare en av routerns utgångar till en HomePlug. Placera slutligen ut resten av HomePlug-enheterna och låt dem söka upp och skapa en förbindelse med varandra. Varje HomePlug fungerar då som uttaget på en switch. Fyra HomePlugs får alltså samma funktionalitet som en 4-port-switch. Normalt behövs heller ingen konfiguration utan det är bara att plugga in och köra.

Internet

Modem

Router

Ett hemnätverk sammankopplat med HomePlug.

Det finns två standarder för nätverkstrafik över elnätet och de är fastställda av branschorganisationen HomePlug Powerline Alliance. HomePlug 1.0-standarden är ämnad för datanätverkstrafik och vanliga bredbandsuppkopplingar till datorer. HomePlug AVstandarden är framtagen för höghastighetsuppkopplingar och även för överföring av strömmande media såsom IPTV (TV över Internet) och IP-telefoni (telefoni över Internet). HomePlug 1.0- och HomePlug AV-standarden kan dessutom existera i samma nät, men inte kommunicera med varandra. Största skillnaden mellan dem är att den teoretiskt maximala hastigheten med AV-standarden är 200 Mbps medan 1.0-standarden bara klarar upp till 85 Mbps. Tekniken är mycket säker och trafiken kan krypteras. Det gör att ett lösenord måste anges innan anslutning till nätverket beviljas. 204

www.kjell.com

Nätverk - Trådlösa och utbyggda nätverk

Många modeller har också en funktion för att kryptera anslutningen med ett enkelt knapptryck på själva HomePlug-enheten. HomePlug-tekniken har några begränsningar: • För att HomePlug-tekniken ska fungera måste alla HomePlugs vara inkopplade under samma elmätare. Elmätaren innehåller ett spärrfilter som spärrar all typ av kommunikation utanför lägenheten eller huset. HomePlugs kan därför inte kommunicera med grannar. • Signalen kan hoppa mellan olika faser, men prestandan ökar om HomePlug-enheterna ligger på samma fas. • Den maximala datahastigheten som tillverkarna anger är teoretisk. I realiteten begränsas den av elkablarnas dragning och längd. Mätningar i en vanlig lägenhet visade att det i verkligheten gick att komma upp i ungefär 70 Mbps med AV-standarden. Vid byte av fas sjönk hastigheten ner till ungefär 12 Mbps. Det är alltså fortfarande nog för vanlig surftrafik med ADSL och överföring av TV via Internet. Det finns ett sätt att ta reda på vilka uttag som ligger på samma fas. Skruva ut (eller stäng av om det är snabbsäkringar) två av de tre huvudsäkringarna ur elskåpet. Eluttag som då fortfarande fungerar ligger på samma fas. Flytta den inkopplade säkringen till nästa fas om inget av uttagen fungerar. 8.5  Omvandla trådbundet till trådlöst

Många multimediaenheter såsom spelkonsoler och mediaspelare saknar möjlighet att ansluta till trådlösa nätverk och har istället bara ett nätverksuttag. Med en nätverksbrygga går det att ta emot en trådlös signal och omvandla den till ett vanligt nätverksuttag. Nätverksuttaget kan sedan anslutas till den enhet som saknar stöd för trådlös nätverkstrafik. Enheterna som ansluts på detta sätt påverkas inte utan agerar i tron att förbindelsen till nätverket sker med kabel hela vägen. Funktionen kan beskrivas som ett trådlöst nätverkskort för de enheter som adaptern är ansluten till. En del bryggor har flera portar som gör att de fungerar utmärkt i exempelvis TV-bänken. Då kan hembion vara helt fristående och ändå låta alla involverade apparater på ett smidigt sätt kommunicera med Internet och varandra. Det finns även accesspunkter med inbyggd bryggfunktion.

HTPC Internet

Router

Brygga

Spelkonsoll Anslut alla nätverksenheter i TV-bänken trådlöst. www.kjell.com

205

Nätverk - Fildelning i Windowsmiljö

Fildelning i Windowsmiljö

9  Dela filer i ditt hemnätverk Med ökat antal datorer i hemmen ökar efterfrågan på att kunna dela filer. Det möjliggör centralisering av material som alla vill komma åt. Det kan kännas onödigt att ha samma dokument-, musik- och bilduppsättning på alla datorer när det räcker med att ha en gemensam plats i nätverket som alla kommer åt. Denna guide visar hur fildelning läggs upp mellan två datorer där den ena har operativsystemet Windows XP Professional installerat och den andra använder Windows Vista Home Premium. De är sammankopplade med varandra via en router. Microsoft Windows XP och Vista skiljer sig mycket i tillvägagångssättet. Först av allt måste det kontrolleras att båda enheterna är korrekt inställda och har tillgång till nätverket.

9.1  Steg 1 – Arbetsgrupp

Alla datorer som ska dela filer måste ligga i samma arbetsgrupp eller domän. Guiden visar hur detta görs med arbetsgrupper då domäner sällan används i hemnätverk. Workgroup Dator Vista

Dator XP

Steg 1 - De två datorerna läggs i samma arbetsgrupp.

206

www.kjell.com

Nätverk - Fildelning i Windowsmiljö

Windows Vista 1. Högerklicka på Dator (oftast under Startmenyn) och välj Egenskaper. 2. Klicka på Systemskydd till vänster i fönstret som dyker upp. 3. Ibland kan en förfrågan om tillåtelse dyka upp. Välj i så fall Fortsätt. 4. Klicka på knappen Ändra som finns under fliken Datornamn. 5. Välj ett passande datornamn och arbetsgrupp. Datorn i detta exempel namngavs DatorVista och arbetsgruppen fick heta Workgroup. Datorerna ska ha samma arbetsgrupp men olika namn. 6. Klicka OK och starta om datorn.

Windows XP 1. Högerklicka på Den här datorn (oftast under Startmenyn) och välj Egenskaper. 2. Klicka på knappen Ändra under fliken Datornamn. Rutan som kommer upp är väldigt lik den i Windows Vista. 3. Välj ett passande datornamn och ange arbetsgrupp. Datorn i detta exempel namngavs DatorXP och arbetsgruppen fick samma namn som tidigare (Workgroup). 4. Klicka OK och starta om datorn.

9.2  Steg 2 – Aktivera fildelning

Efter kontrollen i det första steget måste möjligheten att dela filer aktiveras. I Windows XP används förenklad fildelning. www.kjell.com

207

Nätverk - Fildelning i Windowsmiljö

Workgroup

Dator Vista

Delad mapp

Delad mapp

Dator XP

Steg 2 - Förbered de två datorerna för fildelning i lokala nätverk.

Windows Vista 1. Klicka på Start, högerklicka på Nätverk och välj Egenskaper. Nätverk- och delningscenter dyker då upp. I vissa fall kommer följande text fram i fönstret Nätverk: Nätverksidentifiering har inaktiverats. Datorer och enheter i nätverket är inte synliga. Klicka i så fall på texten och välj Aktivera nätverksidentifiering och fildelning. Välj sedan att aktivera fildelning för privat nätverk. 2. Längst ner i detta fönster finns en del inställningar under rubriken Delning och identifiering. Se till att följande inställningar är gjorda: • Nätverksidentifiering: På • Fildelning: På • Lösenordsskyddad delning: På 3. Nu är datorn förberedd för att dela ut filer med lösenordsskydd. Låt Lösenordsskyddad delning vara inställd på av om du mot förmodan inte vill kräva lösenord för åtkomst till de utdelade filerna. Vi kommer i denna guide gå igenom hur båda dessa inställningar tillämpas.

208

www.kjell.com

Nätverk - Fildelning i Windowsmiljö

Windows XP Dubbelklicka för att öppna Den här datorn 1. Klicka på Mappalternativ under menyn Verktyg.

2. Bläddra till fliken Visning och kryssa för Använd förenklad fildelning (rekommenderas). Klicka sedan OK. 3. Nu är datorn förberedd för att dela ut filer.

www.kjell.com

209

Nätverk - Fildelning i Windowsmiljö

9.3  Steg 3a – Dela ut filer i Windows Vista Workgroup

Dator Vista

Delad mapp

Dator XP

Steg 3 - Skapa en användare för säker åtkomst och dela ut en lösenordsskyddad mapp.

I Vista har det gjorts betydligt enklare att dela ut filer på ett säkert sätt. Om det finns många datorer i arbetsgruppen och du vill att endast ett begränsat urval ska komma åt det utdelade materialet bör det lösenordsskyddas. Guiden visar hur Windows XP kan komma åt en viss katalog (mapp) på Vista-datorn. Det måste inte vara XP på den andra datorn utan det fungerar även med andra operativsystem. Skapa dedikerad användare I detta fall ska en katalog med namnet Viktigt delas ut. För att göra nätverket säkrare mot intrång skapas en användare på datorn med Windows Vista. Användarnamn och lösenord blir ett krav för att kunna ansluta till datorn. 1. Gå in i Kontrollpanelen. 2. Klicka på Lägg till eller ta bort användarkonton. 3. Välj Skapa ett nytt konto 4. Namnge kontot (t.ex. XPDator). Bestäm även användarrättighet. Standard räcker för vanlig filöverföring. Klicka därefter på Skapa konto. 5. Nu finns det nya användarkontot tillgängligt i listan över användare. Klicka på det för att få fram menyn som ger dig möjlighet att bestämma ett lösenord. 6. Ange ett lösenord samt en lösenordsledtråd och tryck på Skapa lösenord.

210

www.kjell.com

Nätverk - Fildelning i Windowsmiljö

www.kjell.com

211

Nätverk - Fildelning i Windowsmiljö

Dela ut katalog – Lösenordsskyddat 1. Högerklicka på mappen du vill dela ut och välj Dela.

2. 3.

I fönstret Fildelning finns uppmaningen Välj personer att dela med. Här anges att den nyskapade användaren ska få behörighet till mappen. Leta fram den nya användaren som du nyss skapat och klicka på Lägg till. Den valda användaren kommer nu att visas i den nedre rutan.

4. Klicka på pilen till höger om användarnamnet för att välja vilken typ av behörighet användaren ska ha för den specifika mappen. Medägare innebär att den som ansluter till mappen har full rätt att ta bort och lägga till alla filer. Om du vill att användaren endast ska kunna redigera och ta bort de filer som denne själv lagt till, välj isåfall Medarbetare. Läsare ger användaren, som namnet antyder, endast tillåtelse att visa filer.

212

www.kjell.com

Nätverk - Fildelning i Windowsmiljö

5. 6. 7.

Klicka på Dela. Välj Fortsätt om förfrågan om tillåtelse dyker upp. Har allt gått rätt till kommer du att mötas av ett fönster med texten Mappen är delad. Verifiera så att allt stämmer genom att klicka på Klar. Nu går det att komma åt mappen från en annan dator i nätverket inom samma arbetsgrupp. Glöm inte användarnamnet och lösenordet som du skapat för detta ändamål. Det behöver endast anges en gång per användare och sköts sedan auto matiskt.

Dela ut katalog – Inget lösenord 1. Högerklicka på mappen du vill dela ut och välj Dela. 2. I fönstret Fildelning finns uppmaningen Välj personer att dela med. 3. Ovanför rutan som listar tillåtna användare finns en meny för att välja ytterligare användare. Välj Alla och klicka på Lägg till. Alla är en användargrupp som innefattar alla användare som ansluter till datorn, både lokalt och via nätverket.

www.kjell.com

213

Nätverk - Fildelning i Windowsmiljö

4. Klicka på pilen till höger om användarnamnet för att välja vilken typ av behörighet användarna ska ha för den specifika mappen. Medägare innebär att den som ansluter till mappen har full rätt att ta bort och lägga till alla filer. Om du vill att användarna endast ska kunna redigera och ta bort de filer som den själva har lagt till, välj Medarbetare. Läsare ger användaren, som namnet antyder, endast tillåtelse att visa filer. 5. Klicka på Dela. Välj Fortsätt om frågan om tillåtelse dyker upp. 6. Har allt gått rätt till kommer du att mötas av ett fönster med texten Mappen är delad. Verifiera att allt stämmer genom att klicka på Klar. Nu går det att komma åt mappen från en annan dator i nätverket inom samma arbetsgrupp.

9.4  Steg 3b – Dela ut filer i Windows XP Workgroup

Dator Vista

Delad mapp

Dator XP

Steg 3 - Dela ut en oskyddad mapp på hela nätverket.

Här visas endast den förenklade metoden för fildelning och inget lösenord kommer att krävas för att få tillgång till de utdelade filerna. Målet är att dela ut mappen med namnet viktigt. 1. Högerklicka på mappen du vill dela ut. 2. Välj Delning och säkerhet.

214

www.kjell.com

Nätverk - Fildelning i Windowsmiljö

3. 4. 5. 6. 7.

Klicka på fliken Dela ut. Kryssa för rutan Dela ut den här mappen på nätverket. Välj ett lämpligt resursnamn. Om du inte gör det kommer mappen att behålla sitt vanliga namn i nätverket. Kryssa av rutan Tillåt att användare på nätverket ändrar mina filer om du inte vill att de som är anslutna till den delade mappen ska kunna ändra något. Klicka på OK. Nu går det att komma åt mappen från en annan dator i nätverket inom samma arbetsgrupp.

9.5  Steg 4 – Kom åt delade filer i nätverket Workgroup

Dator Vista

Dator XP

Steg 4 - Låt datorerna hitta de utdelade mapparna och börja fildela.

www.kjell.com

215

Nätverk - Fildelning i Windowsmiljö

Nu är filerna utdelade vilket innebär att du kommit halvvägs. Vi ska även visa hur man kommer åt dessa utdelade filer från en annan dator i nätverket. Windows Vista 1. Klicka på Nätverk i Startmenyn. 2. Nu söker datorn efter delade filer i nätverket som du har tillgång till. 3. I detta fönster visas närliggande datorer inom arbetsgruppen. Efter ett par sekunder dyker DATORXP (det namn du gav den andra datorn i början av guiden) upp i fönstret. 4. Är mappen lösenordsskyddad kommer du att behöva skriva in rätt användarnamn och lösenord. Efter det har du permanent tillgång till mappen. 5. Dubbelklicka på genvägen till den dator du vill ha åtkomst till. Där finns den utdelade mappen tillgänglig.

Windows XP 1. Dubbelklicka på Mina nätverksplatser på skrivbordet (alternativt under Startmenyn). 2. Nu söker datorn efter delade filer i nätverket som du har tillgång till. 3. Är mappen lösenordsskyddad kommer du att behöva skriva in rätt användarnamn och lösenord. Efter det har du permanent tillgång till mappen.

4.

216

Dyker det inte upp några mappar under Mina nätverksplatser kan du klicka på Visa datorer i arbetsgruppen i menyn till vänster (Nätverksaktiviteter). Därifrån går det att manuellt leta upp datorn och mappen.

www.kjell.com

Nätverk - Fildelning i Windowsmiljö

9.6  Steg 5 – Skapa nätverksenhet

För att få snabbare åtkomst till den utdelade mappen går det att skapa en nätverksenhet. Den utdelade mappen kommer då att finnas tillgänglig precis som om det vore en lokal hårddisk. En nätverksenhet fungerar på så sätt som en genväg. Metoden för detta är i princip likadan i Windows XP och Vista. 1. Högerklicka på den delade mappen som du vill ha som nätverksenhet. 2. Välj Anslut nätverksenhet.

3. 4. 5. 6.

I fönstret som kommer upp väljer du en enhetsbeteckning. Det spelar ingen roll vilken du väljer. Vill du ha automatisk återanslutning vid varje inloggning på datorn så låt rutan med den specifikationen vara ikryssad. Ansluter du med ett användarnamn och lösenord kan du välja det under Anslut med ett annat användarnamn. Klicka på Slutför.

www.kjell.com

217

Nätverk - Fildelning i Windowsmiljö

7. 8.

218

Gå in på Den här datorn (XP) eller Dator (Vista). Där finns nu en enhet under rubriken Nätverksenheter (Nätverksplats i Vista). Klicka på den och se om du ansluts korrekt till den delade mappen på den andra datorn. Det går att ta bort denna nätverksenhet när som helst genom att högerklicka på den och välja Koppla från.

www.kjell.com

Nätverk - Kabelinstallation

Kabelinstallation I detta kapitel går vi igenom hur en nätverkskabel monteras och installeras. Att kunna göra sina egna kabelinstallationer har många fördelar eftersom det då går att få exakta längder och undvika kabelhärvor. För att kunna dra en kabel genom väggar är det en nödvändig kunskap eftersom hålet annars måste vara enormt för att hela kontakten ska gå igenom. Läs gärna igenom guiden några gånger och prova först på en kabelstump. Det är lite pilligt men faktiskt inte så svårt som det ser ut.

10  Nätverkskabeln Vid installation av nätverk används så kallad TP-kabel. TP står för Twisted Pair vilket innebär att de åtta ledarna i kabeln är tvinnade parvis. Detta är inte slumpmässigt utan spelar stor roll för kabelns elektriska egenskaper. TP-kabeln är känslig och fel kan uppstå om: • Kabeln monteras i allt för skarpa böjar. • Kabeln kläms åt för hårt med buntband eller spikas upp med för små klamrar. 7 mm brukar vara lagom storlek på spikklammer. • Paren tvinnas upp för mycket (max 13 mm för kat5e). • Kablarna är för långa. Max 100 meter mellan två enheter.

10.1  Kabel-kategori

Kablarna delas upp i olika kategorier. De berättar i huvudsak vilka hastigheter kablarna klarar av. Kat5e (cat5e) Denna kategori är den allra vanligaste idag. Den stödjer en hastighet på upp till 1 Gbps, vilket räcker gott och väl för de vanligaste användningsområdena. Bandbredden ligger på 100 MHz. E:et i kat5e står för enhanced vilket berättar att det rör sig om en vidareutveckling av den äldre kat5-klassen som inte kunde prestera mer än 100 Mbps. Kat6 (cat6) En kabel med stöd för kategori 6 nyttjar bandbredden 200 MHz. Denna kabel är den mest lämpade för nätverk med stöd för 1 Gbps och högre. Ska nätverkskabel installeras i hela hemmet bör en kabel ur denna kategori användas för att förbereda för framtiden. www.kjell.com

219

Nätverk - Kabelinstallation

10.2  Skärmning

UTP och FTP är två förkortningar som anger om nätverkskabeln är skärmad eller ej. FTP (Foiled Twisted Pair) har ett lager av folie runt de samlade ledarna för att undvika störningar utifrån. Upplevs problem med elektromagnetiska störningar eller om kabeln ska dras tillsammans med starkströmsledningar är detta ett bra val. Då går det också bra att välja STP-kabel (Shielded Twisted Pair) där varje enskilt par är separat skärmat. För de allra flesta installationer räcker dock UTP (Unshielded Twisted Pair). UTP-kabeln saknar den extra skärmen vilket gör den enklare att jobba med.

10.3  Mjuk eller solid kabel?

Mjuk kabel är mångkardelig vilket innebär att de åtta ledarna i sin tur består av många tunna trådar. Den mjuka kabeln används till anslutningskablar (patchkablar). Vid montering av RJ45-kontakter ska mjuk kabel användas. Solid kabel är lite stelare då den är enkelkardelig (enkeltrådade ledare). Solid kabel används vid fast installation. För att kunna slitsa kabeln i plint, krävs solid kabel. Plintar för slitsning sitter i alla nätverksuttag och patchpaneler.

10.4  RJ45-kontakten

I koppar-nätverket används den här kontakten helt uteslutande. Kontakten har stift för åtta ledare, och vid montering måste ett speciellt pressverktyg användas. RJ45 finns i både skärmat och oskärmat utförande beroende på om den ska sitta på en UTP- eller FTP-kabel. Den skärmade är lätt att känna igen eftersom den har ett hölje av metall längst ut, medan den oskärmade är genomskinlig.

Oskärmad RJ45-kontakt monterad på en kat5e-kabel. Notera det lilla låsblecket på undersidan som används för att kontakten ska sitta fast ordentligt.

10.5  Koppling av RJ45 

Inkoppling av ledarna kan göras enligt två olika strukturer, där skillnaden är ordningen som ledarna placeras efter. De tekniska namnen på dessa strukturer är T568A och T568B där den sistnämnda är vanligast i Sverige. Vilken av strukturerna som väljs spelar ingen roll så länge som kabeln får samma koppling i båda ändar. 220

www.kjell.com

Nätverk - Kabelinstallation

Paren i en TP-kabel har varsin färg (orange, grön, blå och brun). Den ena ledaren är helfärgad och den andra är vit med ett streck av den aktuella färgen. Denna färgkodning används för att på ett enkelt sätt kunna särskilja de olika ledarna. EIA/TIA 568A 1

Par

2

2

3

3

1

1

4 1 2 3 4 5 6 7 8

5 6

EIA/TIA 568A

7



8

Parens placering vid T568A standard.

EIA/TIA 568B 1

Par

2

3

3

2

1

4

4 1 2 3 4 5 6 7 8

5 6

EIA/TIA 568B

7



8

Parens placering vid T568B standard. B-standarden är den vanligaste i Sverige.

8

7 6

5 4

3 2

1

1 2 3 4 5 6 7 8

Stiftens placering i RJ45-kontakt respektive RJ45-jack.

www.kjell.com

221

Nätverk - Kabelinstallation

10/100 Mbps koppling

1000 Mbps (gigabit) koppling

Stift Namn

Beskrivning

Stift Namn

Beskrivning

1

TX+

Sänd data + (par 2)

1

Data1 +

Bidirectional data (Par 1)

2

TX -

Sänd data - (par 2)

2

Data1 -

Bidirectional data (par 1)

3

RX+

Mottag data + (par 3)

3

Data2 +

Bidirectional data (par 2)

4

Ej använd

(par 1)

4

Data3 +

Bidirectional data (par 3)

5

Ej använd

(par 1)

5

Data3 -

Bidirectional data (par 3)

6

RX-

Mottag data - (par 3)

6

Data2 -

Bidirectional data (par 2)

7

Ej använd

(par 4)

7

Data4 +

Bidirectional data (par 4)

8

Ej använd

(par 4)

8

Data4 -

Bidirectional data (par 4)

10.6  Korskoppling

När två likadana enheter ska anslutas direkt till varandra ska kablaget vara korskopplat. Idag är de flesta nätverksenheter utrustade med en funktion som kallas Auto-negotiation (MDI/MDIX). Med den funktionen på någon av enheterna kommer det eventuella behovet av en korskoppling att lösas automatiskt, oavsett om enheterna är sammanlänkade med en rak eller korskopplad kabel. Saknas funktionen kan en rak kabel korskopplas med hjälp av en korskopplingsadapter. 1

1

2

2

3

3

4

4

5

5

6

6

7

7

8

8

Så här kopplas en korskopplad kabel.

Korskopplingsadapter

10.7  Fast Ethernet

Fast Ethernet är samlingsnamnet på överföringsstandarder i nätverk med hastighet på 100 Mbps eller högre. Vanliga Ethernet är egentligen endast avsedd för upp till 10 Mbps och därmed föråldrat. Beteckningar såsom 100Base-TX används för att beskriva vilken hastighet och vilken typ av kabel som standarden nyttjar. I exemplet 100Base-TX anger 100 hastigheten i megabit per sekund, Base innebär att det är basbandsöverföring (vanlig nätverkstrafik) och TX betyder att det är en TP-kabel där endast två av de fyra paren är i bruk. Standard Hastighet 100Base-TX 100 Mbps 1000Base-T 1000 Mbps (1 Gbps) 1000Base-F 1000 Mbps (1 Gbps) 222

Beskrivning TP-kabel, två ledningspar är i bruk Används av t.ex. kat5e. TP-kabel, alla ledningspar är i bruk Används av t.ex. kat6 Fiberoptik, bara en ledning www.kjell.com

Nätverk - Kabelinstallation

11  Montering av RJ-45 Denna guide visar hur en RJ45-kontakt monteras på en nätverkskabel. I exemplet används en kat5e kabel, RJ45-kontakter för rund kabel, pressverktyg med kabelskalare samt brytskydd. Med rätt teknik, bra verktyg och lite tålamod är det ganska enkelt att montera en kontakt. Första gångerna kan det kännas svårt men ge inte upp.

11.1  Verktygen

För att kunna göra egna installationer krävs några verktyg. Här följer en sammanfattning av vad som behövs för att både kunna montera kontakter på kablar och koppla nätverksuttag.

Pressverktyg För att kunna montera fast kontakterna på en kabelände krävs en specialtång. Den ska ha ”käftar” som klarar kontakter av typen RJ45, även känd som 8/8. Frikoppling på pressverktyget är alltid bra att ha då den ser till att pressningen slutförs. Annars är risken att pressningen blir för lös vilket leder till att kontakten kan lossna. En för hård pressning kan skada både kontakt och kabel.

Kabelskalare Med en kabelskalare går det snabbt och lätt att få av det yttersta höljet på nätverkskabeln utan att skada någon av ledarna. Många pressverktyg har inbyggd funktion för skalning och då behövs inte detta separata verktyg.

www.kjell.com

223

Nätverk - Kabelinstallation

Nätverkstestare Nätverkstestaren används för att kontrollera färdiga kablar. Med en sådan går det att få en snabb indikering på vilka par som eventuellt har blivit felkopplade eller inte har fått kontakt.

11.2  Steg 1 – Brytskydd

Glöm inte att alltid sätta på ett brytskydd innan kontakten monterats eller kabeln skalas. Det kan kännas överflödigt att använda brytskydd men det är inte bara estetiskt utan skyddar även låsblecket från att brytas av. Det gör också att kabeln inte kan böjas på ett sådant sätt att kontakten släpper taget om ledarna. Då brytskydd finns i olika färger kan de även användas som identifiering för att skilja nätverkskablar åt.

Kom ihåg att börja med att trä på ett brytskydd.

11.3  Steg 2 – Skala kabeln och lägg ledarna rätt

Använd en mjuk TP-kabel för montering av RJ45-kontakter. Annars kommer troligtvis ledarna att lossna eftersom stiften i kontakten inte kommer att pressas in i ledaren. Skala av ytterisoleringen så att de åtta ledarna kommer fram. Var försiktig så att skalknivarna inte skär in i parledarna. Finns det marginal på kabeln så låt gärna de åtta ledarna sticka fram en bra bit så att de blir lättare att hantera. När de väl ligger i rätt ordning klipps de ner igen så att alla blir lika långa och de ska sticka ut cirka en centimeter ur ytterisoleringen. 224

www.kjell.com

Nätverk - Kabelinstallation

Ledarna ska inte skalas utan när kontakten pressas skär stiften igenom isoleringen. Genom att vika dem över ett finger några gånger undviker du att de tvinnar ihop sig igen mot din vilja.

Följande färgordning är den som gäller (enligt EIA/TIA 568B) för en rak koppling: 1. vit/orange 2. orange 3. vit/grön 4. blå 5. vit/blå 6. grön 7. vit/brun 8. brun Färgordningen är från vänster till höger om kontakten ses med låsblecket nedåt och kontaktstiften framåt. Kontakterna är försedda med en kanal för varje ledare som underlättar när du ska föra in ledarna på rätt plats. För att få en stabil anslutning när kontakten pressats ska ledarna gå hela vägen in i kontakten. Är ledarna olika långa eller förs in snett är risken stor att det inte blir kontakt på alla åtta stift. Ytterisoleringen ska gå in en bit i kontakten så att den hamnar under dragavlastningskilen (se bild). Dragavlastningens syfte är att minska kraften på innerledarna så att de inte lossnar om det uppstår en mekanisk belastning av något slag.

Ledare som är bra i längd. De når hela vägen fram och dragavlastningen kommer att hamna över ytterhöljet. Observera att de enskilda ledarna inte behöver skalas.

www.kjell.com

225

Nätverk - Kabelinstallation

11.4  Steg 3 – Pressning

Sätt försiktigt in kontakten i pressverktyget när alla ledarna är ordentligt intryckta i RJ45-kontakten. Tryck därefter åt med verktyget (relativt hårt). Skulle pressverktyget sakna frikoppling finns det risk för att pressningen inte blir fullföljd ifall man inte pressar tillräckligt. Trycket ska vara så pass hårt att kontaktstiften skär in i ledarna och dragavlastningskilen trycks ner mot kabelns ytterisolering, vilket fixerar kabeln i kontakten.

Under pressmomentet skär kontaktens stift in i ledarna och dragavlastningskilen pressar ner mot kabelns ytterisolering.

11.5  Steg 4 – Montera brytskyddet

Avsluta med brytskyddet som du trädde på kabeln och fäst det på kontakten. När du har pressat kontakter på båda sidorna av kabeln kan du först prova kabelns funktionalitet med en kabeltestare för att undvika att behöva ta ut kabeln ur eventuella kabellister och fästanordningar om den mot förmodan inte fungerar.

Ett snyggt resultat där kontakten skyddas av ett brytskydd.

226

www.kjell.com

Nätverk - Kabelinstallation

12  Fast installation av nätverksuttag Vid installationer av nätverkskabel i hela huset är det snyggare och mycket effektivare att sätta nätverksuttag i de rum som ska ha tillgång till nätverket. Denna guide visar hur en solid TP-kabel monteras i ett utanpåliggande nätverksuttag med plint. För att ansluta ledaren i plinten används ett slitsverktyg (kallas även kroneverktyg).

12.1  Slitsverktyget

Utöver verktygen som visas i Nätverk 11.1 behövs även ett slitsverktyg för att kunna montera kabelparen i nätverksuttagets plintar. Verktygen finns i många olika utföranden och material. De lite mer avancerade verktygen har även en inbyggd sax som klipper av överblivna ledare samtidigt som man pressar fast dem.

1-ports utanpåliggande nätverksuttag.

Uttag utan lock med synlig plint.

12.2  Steg 1 – Plinten

När locket på uttaget öppnats blir plinten synlig. Där finns fyra slitsar på varje sida av plinten. Instruktionen för hur ledarna ska kopplas är tydlig och enkel. Det går att välja mellan EIA/TIA 568 A- och B-koppling. Denna guide visar hur kabeln kopplas enligt B-kopplingen som är den vanligaste i Sverige.

www.kjell.com

227

Nätverk - Kabelinstallation

12.3  Steg 2 – Skala kabeln

Börja med att skala av kabeln; ungefär tre centimeter är lagom. Då detta är en fast installation ska solid kabel användas. Slitsen i plinten är nämligen gjord för solida ledare så att anslutningen blir både mekaniskt och elektriskt stabil.

Om det finns marginal på kabeln kan du skala av lite extra ytterisolering. Undvik dock att tvinna upp parledarna för mycket.

12.4  Steg 3 – Placering av ledarna

Placera ledarna i rätt färgordning efter instruktionen i uttaget. I denna bok kopplar vi enligt B-strukturen. Tvinna först upp paren en bit men inte mer än 13 mm fram till slitsen (kat5e) för att undvika impedans-, och överhörningsproblem. Se till att ytterisoleringen hamnar rätt så att dragavlastningen (i vårt fall ett buntband) ska kunna spänna över hela kabeln istället för de enskilda ledarna. Tänk på att ledarna ska vara av samma längd. Fokusera inte på hur mycket som sticker ut, utan tänk på var knivarna skär. Det innebär att vissa ledare måste böjas i en omväg innan de kommer fram till slitsen. De enskilda ledarna ska inte skalas eftersom plintens slitsförbindning är av LSA-typ (Lödfri, Skruvfri och Avisoleringsfri). Slitsen kommer att skära genom isoleringen och ge en perfekt förbindelse.

FEL Ytterisoleringen har inte placerats så att buntbandet spänner över den och ledarnas längd skiljer sig.

228

RÄTT Ytterisoleringen sitter på rätt plats och kan senare spännas fast med buntbandet. Innerledarna är alla lika långa och paren är inte upptvinnade mer än 13 mm (sett fram till slitsen).

www.kjell.com

Nätverk - Kabelinstallation

12.5  Steg 4 – Montering

När du konstaterat att alla ledare kan nå sin slits och lagt dem på sin plats, är det dags att montera fast dem i plinten. Pressa ner kabeln i slitsförbindningen med slitsverktyget. Dyrare verktyg klipper även ledaren till rätt längd i samma moment som monteringen.

Var noga med att parledarna får samma längd.

När du försäkrat dig om att paren sitter rätt och att de har fått förbindelse kan du dra åt dragavlastningen (buntbandet). Dra inte åt för hårt eftersom det kan förändra kabelns elektriska egenskaper. Efter det återstår bara att sätta tillbaka locket för att uttaget ska vara färdigmonterat. I de flesta fall följer det med skruvar eller dubbelhäftande tejp så att uttaget kan monteras på väggar och lister.

Tänk på att buntbandet ska spänna över ytterhöljet och inte parledarna.

www.kjell.com

229

Nätverk - Kabelinstallation

13  Smarta lösningar Det finns en stor uppsjö av smidiga lösningar för nätverkskablar och här tipsas det om några av dem.

13.1  Två nätverkskablar i en

Ett vanligt problem är att det finns två datorer som står nära varandra men båda två är långt borta från routern eller switchen. Då står valet mellan att dra två långa kablar eller att använda kabeldelare och på så sätt bara behöva dra en kabel. I vanliga 10/100 Mbps-nätverk används bara två av de fyra ledarparen i nätverkskabeln. En kabeldelare tar dessa två aktiva ledarpar från varje nätverkskabel och kopplar ihop dem på en gemensam kabel där alla fyra ledarpar används. Med en kabeldelare i varje ände är det på så sätt möjligt att kombinera två signaler och sedan dela upp dem igen.

Router

Kabeldelare

RJ 45 skarvdon

Med en kabeldelare kan två signaler samsas på en enstaka nätverkskabel. Det krävs en kabeldelare i varje ände. Det går inte att använda kabeldelaren som en switch.

Kabeldelare av denna typ har generellt sett två honor och en hane. Detta eftersom de oftast kopplas till patchpaneler och nätverksuttag som finns i nätverksförberedda hus och lägenheter. Den ena kabeldelaren kopplas från patchpanelen till två av routerns/switchens portar. Den andra kabeldelaren kopplas in i nätverksuttaget i rummet där datorerna står så att det på så sätt blir ett uttag till varje dator. Skulle det saknas nätverk i väggarna går det att använda könbytare för att lösa problemet. Observera att en kabeldelare inte kan fungera som en router. Detta är en väldigt vanlig missuppfattning eftersom den ser ut att ha den funktionen. 230

www.kjell.com

Nätverk - Kabelinstallation

13.2  PoE – Power over Ethernet

PoE, eller IEEE 802.3af som standarden heter, skickar strömförsörjning via nätverkskabeln till produkter som har PoE-stöd. På så vis behövs inga nätadaptrar eller eluttag där utrustningen används. Det är perfekt för exempelvis svårplacerade trådlösa accesspunkter, nätverkskameror och IP-telefoner. Allt som behöver dras fram är en nätverkskabel. Om båda apparaterna har PoE-stöd från början är det inga problem alls. I exemplet nedan finns en switch som har en PSE-port (Power Sourcing Equipment), vilket är en port där inte bara datasignalen kommer från utan även ström för att driva en apparat. Switchen ska kopplas till en accesspunkt som måste stå på ett ställe där det inte finns något eluttag. Accesspunkten har dock en PD-port (Powered Device) vilket gör att den kan ta emot datatrafiken och bli strömmatad genom samma kabel. Ström Switch med PoE

Vanlig nätverkskabel

PSEport

PD-

Accesspunkt

port

med PoE

Båda enheterna har från början stöd för PoE.

I vanliga 10/100 Mbps-nätverk kan en helt vanlig oskärmad nätverkskabel användas där datatrafiken enbart skickas över två av de fyra ledarparen. Resterande två par används för att strömförsörja en apparat (i det illustrerade fallet en accesspunkt). Switchen får i sin tur strömmatning från sin egen nätadapter. Om enheten som ska drivas inte har PoE-kompatibilitet kan problemet avhjälpas genom att använda en signalsplitter. Då tar splittern in signalen och delar upp den på en nätverkskabel och en strömkabel. Den sistnämna går till kontakten där nätadaptern annars skulle ha kopplats in. Splittern behöver ingen separat strömmatning utan klarar sig på strömmen som kommer via nätverkskabeln. Ström Switch med PoE

Vanlig nätverks PSEport

kabel

PDport

Splitter

PD-

Accesspunkt

port

utan PoE

Ström Enheten som ska drivas saknar stöd för PoE och kompletteras därför med en splitter.

Om båda enheterna saknar PoE-kompatibilitet går det att lösa genom att koppla in en ”injektor”. Det är en liten apparat som placeras bredvid den enhet som annars skulle ha levererat strömmen. Injektorn har sitt eget nätaggregat som används för att skicka in ström i nätverkskabeln. Sedan går datasignal och strömmatning över en och samma nätverkskabel, precis som om komponenterna hade PoE-stöd. www.kjell.com

231

Nätverk - Kabelinstallation

Vanlig nätverks

Ström

kabel

Switch utan PoE

Ström

PDport

Splitter

PD-

Accesspunkt

port

utan PoE

Ström PSEport

Injektor

Båda enheterna saknar PoE-stöd och kompletteras därför med en injektor och en splitter.

Den effekt som den strömmatade enheten kräver får inte överskrida det som är tekniskt möjligt för PoE. Om enheten är märkt med PoE är det inga problem då detta redan är kontrollerat, men om en vanlig apparat används tillsammans med en splitter är det värt att undersöka. Den maximala effekten är ungefär 12-13 W om förluster i kabeln räknas in. Det finns även alternativa lösningar för PoE som inte följer 802.3af-standarden. Dessa kan klara högre effekt och säljs i par med injektor och signalsplitter.

13.3  WoL - Wake on Lan

Wake on Lan innebär möjligheten att kunna starta en enhet från en annan dator i samma nätverk. Det som behövs i datorn som skall startas är: • Ett vanligt nätaggregat som följer ATX-standarden. • Ett nätverkskort med WoL. • Ett moderkort som stödjer WoL. • Ett program som styr uppstarten. Förutom detta måste du också veta MAC-adressen på datorn som du ska starta. MACadressen är ett ”personnummer” på nätverksprodukten. Detta nummer kan vanligtvis inte ändras utan är unikt för varje nätverkstillbehör. Programmet skickar (med hjälp av MAC-adressen) en uppstartsbegäran till datorn som ska startas. Nätverkskortet verifierar detta och talar om för nätaggregatet att det är dags att starta. Tekniken används vanligen i större företag där nätverksadministratören uppdaterar och administrerar datorerna från sitt kontor. Det går även att väcka en dator via Internet. Om datorn inte är direktansluten utan ligger bakom en router krävs dock att rätt port öppnas.

232

www.kjell.com

Nätverk - Referenslista

14  Referenslista - nätverk Denna sammanfattade referenslista samlar hänvisningarna från bokens nätverksavsnitt. Vi kan varmt rekommendera dessa källor för den som vill fördjupa sig i något av de berörda ämnena. Webben Hi3G (2008), 3 först med mobilt bredband 21 Mbit/s, http://newsdesk.se/pressroom/ tre/pressrelease. Pressrelease från 8 december 2008. Wi-Fi Alliance, Get to Know the Alliance, http://www.wi-fi.org. Hämtat 19 juni 2008. Verksamhetspresentation. Besök även www.kjell.com/fragakjell för mer information om nätverk.

www.kjell.com

233

Ellära

Friskt kopplat - hälften brunnet Gyllene regel i elsammanhang: Var alltid helt säker på vad du gör innan du påbörjar ett elarbete.

Ellära - Grundläggande ellära

Är det någon skillnad mellan olika uppladdningsbara batterier? Hur sänker jag min strömförbrukning? Hur använder jag ett mätinstrument? Detta är en liten del av vad som kommer att behandlas i avdelningen om ellära. Grunderna om volt, ampere, ohm och watt finns med och förklaras med beskrivande exempel. Det är egentligen inte så svårt som det verkar. När du kan det i teorin blir det enklare att felsöka en apparat, laga en förlängningskabel eller veta vad du ska tänka på när du vill använda en elektrisk pryl utomlands. Vår förhoppning är att kapitlet skall ge dig många aha-upplevelser. Använd boken som ett uppslagsverk och plocka fram den vid behov.

236

© Kjell & Company

Ellära - Grundläggande ellära

Grundläggande ellära 1.  Vad är elektricitet? Elektrisk laddning kan beskrivas som att det antingen finns ett under- eller ett överskott av elektroner i ett ämne. När man låter två ämnen med skillnad i laddning arbeta tillsammans kallas skillnaden spänning. I det ögonblick överskott och underskott kopplas samman uppstår en ström mellan de båda ämnena. Strömmen är alltså elektroner som rör sig mellan över- och underskottspolerna. 1.1  Spänning (volt)

På bilden nedan finns två behållare. Den ena är fylld med vatten och står på en höjd. Den andra är tom och står nedanför. Dessa två behållare symboliserar ett spänningsförhållande med olika laddning och kan jämföras med plus- och minuspolen på ett batteri. Om de kopplas samman med en slang kommer vattnet att börja rinna från pluspolen till minuspolen.

Ju större nivåskillnaden är mellan de två polerna desto högre blir spänningen. I takt med att nivåskillnaden minskar gör spänningen likaså. När de två polerna är på samma nivå är batteriet tomt. Om pluspolen hamnar under minuspolen är batteriet laddat igen, men med en negativ laddning. Detta kallas polvändning. Namn Spänning

© Kjell & Company

Mäts i Volt

Förkortas V

Bokstav i formler U

237

Ellära - Grundläggande ellära

1.2 Ström (ampere)

På bilden ovan är polerna sammankopplade. Spänningen (nivåskillnaden) lägger grunden för trycket i slangen. Vattnet som flyter mellan polerna motsvarar strömmen. Ju större vattenflödet är mellan de två polerna, desto högre är strömstyrkan. ”Batteriet” på bilden är kortslutet eftersom det inte finns någon komponent inkopplad. Det gör att det bara är slangen som begränsar strömflödet (vattnet) och batteriet kommer att tömmas snabbt. Namn Ström

Mäts i Ampere

Förkortas A

Bokstav i formler I

1.3  Resistans eller motstånd (ohm)

När strömmen används för att driva något dyker det upp ett konkret motstånd. I det följande illustrerade fallet handlar det om en fläkt som är ansluten till batteriet. Fläkten utgör en resistans; den begränsar strömflödet så att batteriet inte töms direkt.

Fläktens hastighet går att reglera genom att ändra spänningen (nivåskillnaden). När spänningen ökar kommer fläkten att snurra snabbare. Strömmen i en krets begränsas av komponenterna som kopplas in och inte hur mycket källan kan lämna. I exemplet är det alltså fläktens tröghet som bestämmer hur mycket ström som flyter genom den. 238

© Kjell & Company

Ellära - Grundläggande ellära

Om en glödlampa avsedd för 230 V kopplas till ett 9 V-batteri kommer den inte att lysa. Detta beror på att lampan har ett för högt motstånd i förhållande till spänningen (trycket). Det utesluter däremot inte att en ström flyter genom den. Namn Resistans (motstånd)

Mäts i Ohm

Förkortas Ω (grekiska omega)

Bokstav i formler R

1.4  Sambandet – Ohms lag

Det finns ett samband mellan spänning, ström och resistans. Det är allmänt känt under namnet Ohms lag. Genom att känna till två av faktorerna går det att räkna ut den tredje. Sambandet är: U=R•I

Spänningen (U) är likamed resistansen (R) multiplicerat med strömmen (I) Exempel - Beräkna spänning Beräkna spänningen baserat på följande specifikation: Resistans = 100 Ω Ström = 0,2 A U=R•I U = 100 • 0,2 U = 20 V

1.5  Förenklad uträkning

För att undvika algebraiska omformuleringar finns det ett lätt sätt att komma fram till hur formeln ska vara uppbyggd.

U R•I

© Kjell & Company

239

Ellära - Grundläggande ellära

Om bokstäverna skrivs enligt triangeln går det att få ut sambandet genom att hålla över den storhet som ska räknas ut. Om du vill veta resistansen håller du över R och får då reda på att spänningen dividerat med strömmen (U/I) ger svaret.

U R•I

=

U I

Vill du veta spänningen håller du över U och ser då att det är resistansen gånger strömmen (R • I). Övning: Ellära 1 Beräkna strömmen utifrån följande specifikationer: Spänning: 9 V Resistans: 360 Ω Övning: Ellära 2 Kalle har ett 12 V-batteri. Det kopplas till en komponent som har resistansen 24 Ω. Hur mycket ström flyter genom kretsen? Övning: Ellära 3 Klara har kopplat ett alkaliskt 1,5 V-batteri till en lampa som drar 0,02 A. Vilken resistans utgör lampan? Facit till övningarna finns på http://www.kjell.com/fragakjell/ 1.6  Enhetsprefix

I övning Ellära 3 anges värdet 0,02 A, vilket är ett omständligt sätt att ange strömstyrkan på. Den kan istället anges i antalet milliampere (tusendelar av en ampere) då 0,02 A är det samma som 20 mA. Tänk på att alltid räkna med grundenheterna när du använder formler, annars blir svaret fel. Var också noga med att använda rätt skiftläge på bokstäverna. Ett stort M och ett litet m har helt olika betydelse. T

Tera

x • 1012

Stora T

G

Giga

x • 109

Stora G

M

Mega

x • 106

Stora M

k

Kilo

x • 103

Lilla k



Grundenhet

x

m

Milli

x • 10-3

Lilla m

μ

Mikro

x • 10-6

Lilla grekiska my

n

Nano

x • 10-9

Lilla n

p

Piko

x • 10-12

Lilla p

Exempel:

2 MΩ = 2 000 kΩ = 2 000 000 Ω



4 kV = 4 000 V = 4 000 000 mV

240

© Kjell & Company

Ellära - Grundläggande ellära

Övning: Ellära 4 Spänningen är 230 V och motståndet är 1 kΩ. Hur många milliampere motsvarar det enligt Ohms lag?

1.7  Sammanfattning

• • • •

Spänning mäts i volt (V) och har bokstaven U i formler. I liknelsen med vattenbehållarna motsvarar det trycket som är ett resultat av nivåskillnaden. Ström mäts i ampere (A) och har bokstaven I i formler. I liknelsen med vattenbehållarna motsvarar det vattenflödet genom slangen. Resistans mäts i ohm (Ω) och har bokstaven R i formler. I liknelsen med vattenbehållarna motsvarar det motståndet som inkopplade komponenter utgör. Ohms lag innebär att spänning, ström och resistans har ett samband mellan varandra. Sambandet är ”spänning = ström • resistans”. Det gör att en okänd faktor kan räknas ut om de två andra är kända.

1.8  Effekt

Effekt är ett begrepp som man stöter på varje dag. När mikrovågsugnen ska ställas in på en specifik effekt varje lunch och när man tänker till innan man byter en glödlampa. Effekt finns överallt, men vad är det egentligen? Effekt, som normalt anges i watt, kan förenklat beskrivas som den mängd energi som förbrukas på en sekund. För elräkningen är det bra med apparater som är eleffektiva vilket betyder att de utför likvärdigt jobb som motsvarande apparater men med lägre energiåtgång. En vattenkokare har en hög effekt men är ändå miljövänlig eftersom den tar kortare tid på sig att koka upp vattnet än en motsvarande värmeplatta. Namn Effekt

Mäts i Watt

Förkortas W

Bokstav i formler P (i elsammanhang)

1.9  Effektberäkningar

Effekten är spänningen multiplicerat med strömmen. P=U•I

Exempel - Effektberäkning Beräkna effekten utifrån följande specifikation: Spänning: 10 V Ström: 2 A © Kjell & Company

241

Ellära - Grundläggande ellära

P=U•I P = 10 • 2 P = 20 W

Eftersom effektformeln är uppbyggd på samma sätt som Ohms lag går det att ställa upp en liknande triangel för enkel uträkning:

P

U•I Vill du veta spänningen så håller du över U och ser att det är effekten delat med strömmen. Det går även att kombinera ohms lag med effektberäkningsformeln. Om resistansen och strömmen är känd så går det att räkna ut effekten. U=R•I P=U•I P = (R • I) • I = R • I²

U=

P I

R=

U I R=

U=R•I

U= R•P I=

U R I=P U

U

R

I

P

R=

P R

U² P

P = R • I²

P= I=

P I²

U² R

P=U•I

En sammanfattning av alla formler som kan kombineras fram för beräkning av volt (U), resistans (R), ström (I) och effekt (P).

Övning: Ellära 5 Beräkna effekten när spänningen är 4,5 V och strömmen är 20 mA. 242

© Kjell & Company

Ellära - Grundläggande ellära

Övning: Ellära 6 Beräkna spänningen när du känner till resistansen (50 Ω) och effekten (8 W). Facit till övningarna finns på http://www.kjell.com/fragakjell/

1.10  Sammanfattning: spänning, ström, resistans och effekt 

Ström: Mäts i A (ampere), Bokstaven I används vid beräkning. Spänning: Mäts i V (volt), Bokstaven U används vid beräkning. Resistans: Mäts i Ω (ohm), Bokstaven R används vid beräkning. Effekt: Mäts i W (watt), Bokstaven P används vid beräkning.

1.11  Lik- och växelspänning (DC / AC)

Det finns två olika typer av spänning. Likspänning/likström förkortas DC (eng. direct current) och innebär att det finns en fast plus- och minuspol. Batterier levererar likspänning och nästan alla elektroniska apparater drivs av likspänning. Växelspänning/växelström förkortas AC (eng. alternating current). Växelspänningen byter ständigt polaritet och strömmen ändrar därmed riktning. Antalet perioder per sekund i Sverige är 50 stycken, det vill säga 50 hertz.

Spänning +

0

Tid

Period Sinuskurvan visar en period.

© Kjell & Company

243

Ellära - Grundläggande ellära

1.12  230 volt nätspänning Spänning + 325 V + 230 V

0 V

Tid

-230 V -325 V Period 230V är ett medelvärde (RMS) av toppspänningen.

Spänningen i våra eluttag växlar från +325V till -325V. Man brukar kalla det 230V men det är bara ett medelvärde eller mer korrekt - ett effektivvärde. Spänningen =

Toppvärdet √2

=

325 √2

≈ 230V

Formel för beräkning av effektivvärde (RMS)

Även om vägguttaget lämnar toppvärdet 325 volt är det alltså bara 230 volt som är av intresse. Anledningen är att det verkliga effektinnehåll utgår ifrån effektivvärdet.

244

© Kjell & Company

Ellära - Grundläggande ellära

2.  Koppling och mätning Det första kapitlet behandlade de olika begreppen inom grundläggande ellära. Detta kapitel kommer att tillämpa kunskapen och visa hur komponenter kopplas in och vad som då händer med spänningen och strömmen. Kapitlet visar även hur en multimeter används.

2.1  Inkoppling

Nedan visas en enkel krets bestående av en strömförsörjning på 12 V tillsammans med en 12 V, 5 W glödlampa.

5W

12 V

Det går att räkna ut strömmen som går genom kretsen. U=I•R I = P = 5 = 0,417 A = 420 mA U 12

2.2  Seriekoppling

Seriekoppling innebär att flera komponenter ligger efter varandra i samma elektriska ledning. Varje komponent får samma strömstyrka (ampere) men inte nödvändigtvis samma spänning (volt). Spänningen över varje komponent är nämligen beroende av resistansen. En komponent med högre resistans får högre spänning över sig än en med lägre resistans. Strömstyrkan baseras sedan på den totala resistansen i serien. En lampas resistans påverkas av tjockleken på glödtråden. Lampor med hög effekt (grövre glödtråd) har låg resistans, medan de med låg effekt (fin glödtråd) har hög resistans.

© Kjell & Company

245

Ellära - Grundläggande ellära

Lampa = 34 V, 3 W 230 V ≈ Bilden illustrerar schemat till en sjuarmad ljusstake.

I exemplet fördelar sig spänningen jämnt över lamporna med 33 V över vardera. Den totala effekten slingan förbrukar blir 7 • 3 = 21 W. Strömmen som flyter genom slingan kan räknas ut på följande sätt: I = P = 21 ≈ 0,091 A ≈ 90 mA U 230

Nackdelen med seriekoppling är att om en komponent slutar att fungera, kommer övriga komponenter i kedjan att sluta lysa även om de inte är trasiga.

2.3  Parallellkoppling

Vid parallellkoppling lyser fortfarande de andra lamporna om en av dem skulle gå sönder. I dessa sammanhang måste ofta strömförbrukningen räknas ut för att kunna välja rätt säkring eller tillräckligt kraftig nätadapter. I exemplet nedan parallellkopplas tre 12 Vlampor med olika effekt. Alla tre lampor kommer att lysa med sin fulla styrka.

12 V

246

5W

12 W

55 W

© Kjell & Company

Ellära - Grundläggande ellära

En beräkning visar hur mycket ström som krävs: I = P = 5+12+55 = 72 = 6 A U 12 12

2.4  Mätning

Med ett mätinstrument kan man mäta sig fram till varför en elektrisk krets eller en komponent inte fungerar. Det finns flera olika typer av instrument och vilket som passar bäst beror på vad som ska mätas.

2.5  Multimetern

Multimetern är ett användbart verktyg att ha tillhands i hemmet. Med det kan göra egna felsökningar innan elektriker eller servicetekniker behöver anlitas. Det finns både analoga och digitala multimetrar, men i det här kapitlet kommer vi att koncentrera oss på den digitala. Mätningen görs med två mätprober där den ena är röd och den andra är svart. De symboliserar plus respektive minus där röd alltid ska vara plus.

DMM - Digital multimeter med mätprober.

En vanlig multimeter har fyra anslutningar dit mätproberna kan kopplas. Hur de kopplas beror på vad som ska mätas. Oavsett vad så ska alltid den svarta (minus) kopplas till COM (jord). Det är viktigt att färgerna kopplas rätt, framförallt när ”plus och minus” behöver avgöras. Det som händer om kablarna kopplats omvänt är bara att mätvärdet får ett minustecken framför sig. Att det heter digital multimeter beror på att instrumentet omvandlar mätvärdet till digital data för visning på display. Det digitala mätinstrumentet använder en egen intern referensspänning som jämförs med inkommande mätdata. Denna konstruktion gör att en digital multimeter är noggrannare i sitt mätresultat än det analoga instrumentet men något långsammare på grund av att mätningen måste omvandlas innan den visas i displayen. Om man misstänker snabba förändringar i det man mäter syns det bättre på © Kjell & Company

247

Ellära - Grundläggande ellära

ett analogt än ett digitalt instrument. En digital multimeter har ett antal siffror att visa mätresultatet med. Antalet siffror är lika med instrumentets upplösning. Förutom att mäta spänning, ström och resistans kan digitalmultimetern konstrueras för mätning av isolation, frekvens, slagvinkel, kapacitans (kondensatorer), induktans (spolar), transistorer, dioder, temperatur med mera. VARNING! Använd inte instrumentet för mätning av spänning och ström över mätområdesgränserna. Mätning av högspänning från en tändspole eller elstängsel kan snabbt bränna instrumentet. Garantier gäller av naturliga skäl inte för felaktigt användande. Onoggrannhet Onoggrannheten beskriver den största tillåtna avvikelse på mätvärdet som multimetern får visa. Onoggrannheten anges vanligen som procent per mätområde. Om multimetern har en onoggrannhet på ±1% för växelspänning kan multimetern visa allt ifrån 227,7 till 232,3 V vid mätning av 230 V spänning. För att instrumentet inte ska påverka en spänningsmätning, behöver dess inre resistans vara så hög som möjligt.

#/-

.0.0.0 K

 µ M

M

 µ  

6

 

/&&



6^

 H&% ! !$# M M  µ



!

 µ



6



/&&





!

6^

Bild 1

 µ

M

#/-

M



K K M

 µ

 .0.0.0

!

M

6^ 

M



! !$#

/&&

H&%

 



6

6Ω M!

K

H&%



K





6Ω M!

2.6  Mätning av likspänning, DC volt !$#

K

Ω

6Ω M!

!

K

.0.0.0

M

K

K

M

Ω

 M

Ω

 

#/-

6

Sant effektivvärde, True RMS (True Root Mean Square) Det sanna effektivvärdet är ett mått på en signals verkliga effektinnehåll. De flesta multimetrar som används visar ett korrekt sant effektivvärde så länge de mäter en sinusformad växelspänning. Vid mätning av en fyrkantvåg, trekantvåg eller en annan avvikande kurvform kommer multimetern att visa fel. Vill du vara säker på att din multimeter visar 6^ vågform, ska du välja en multimeter med sant effektivvärde (True RMS el/&&rätt oavsett   ! Ett exempel på när en vanlig multimeter visar fel är om instrumentet mäter ler TRMS).  µ spänningen från en inverter (växelriktare från bilens 12 V till 230 V) med modifierad  µ sinusvåg.MDå krävs det att multimetern kan visa sant effektivvärde.

M

M

M

K

Bild 2

! !$#

K

K 

Bild 3

H&%

 Ω Anslut den svarta mätproben till uttaget märkt COM. COM står för common vilket i elektroniksammanhang översätts till jord. Den röda mätproben ska anslutas till ut6Ω M! taget märkt V (bild 1). .0.0.0

#/-

Bild 2 visar multimeterns mätområden för likspänning. Välj det område som ligger närmast högre än den förväntade spänningen. Om du ska mäta 12 V likspänning väljer du alltså mätområdet för 20 V. Vid mätning av likspänning ska den röda mätproben placeras på den sida av objektet där spänningsmatningen sker. Om proberna ansluts fel (felpolariseras) visar mätinstru248

© Kjell & Company

Ellära - Grundläggande ellära

mentet ett negativt värde (minustecken framför siffrorna i displayen). Mätning av batteri. Ett defekt batteri kan vi mätning se bra ut så länge det inte är inkopplat, men så fort det sitter i sin krets och belastas, slutar det att fungera. Batterier bör därför alltid mätas under belastning dvs. när de är inkopplade. Man kan också använda ett mätinstrument med batteritestfunktion eftersom dessa har en inbyggd belastning. Exempel - Kontrollmätning av spänning över parkeringsljuset i en bil Vi har sett att parkeringsljuset i ena strålkastaren inte lyser och har konstaterat att lampan är hel genom att resistansmäta den (se Ellära 2.8). Med lampan inkopplad i lampsockeln och ljuset tänt ska vi se om det finns någon spänning över lampan. Mätinstrumentet ställs i läge för likström (V=) och på ett område som klarar att visa 12 V (bild 3). Mätinstrumentet visar att lampan har spänningsmatning på drygt 12 V, men trots detta lyser den inte. Vi provar att rengöra kontakterna i lampsockeln. Efter detta lyser lampan igen.

2.7  Mätning av växelspänning, AC volt

Växelspänning finns bland annat i våra vägguttag och transformatorer till lågvoltsbelysning. Huruvida en nätadapter lämnar lik- eller växelspänning ser man enklast på dess märkning. En adapter märkt AC/AC matas med växelspänning samt matar ut växelspänning. En adapter märkt AC/DC matas med växelspänning, likriktar spänningen och matar ut likspänning. COM

NPN PNP

V Ω mA

Ω

20k

2000

200

hFE

200k

10A ADC

2000k

200m 200m 20m

2000m

2000 µ

20

200 µ

600

A=

V~

200

A= 200 µ 2000 µ

2000m

OFF

OFF

200

600

V~ 200

600

600

600

OFF

200

600 200 20

V=

V= V=

V~ V=

200

20m

200m

200m

2000k

20k 2000

hFE 200

V Ω mA NPN PNP

Bild 1

COM

600

OFF

600

V~ 200

200 µ 20

20

10A ADC

200k

Ω

A=200

2000m



Bild 2

A= 200 µ

µ 2000m2000

2000 µ

Bild 3

200m 20m

200m

20m

Ställ mätinstrumentet på lämpligt område utifrån vad som ska mätas. I vårt exempel ska 2000k 200m vred på 600 2000k200m vi kontrollera spänningen i ett vägguttag (bild 1). Vi ställer instrumentets V~ (bild 2) 200k och mäter direkt i vägguttaget. Eftersom en växelspänning byter riktning 10A 10A 200k behöver vi inte tänka på polaritet (vilken ADC mätprob som sitter i vilket av hålen). ADC 20k

Ω

2000

12 V V

NPN PNP

hFE

200

20k

Ω V Ω mA

2000

hFE 200

V Ω mA

NPN PNP

COM

Schematisk bild visande hur voltmätaren ska kopplas vid mätning av spänning.COM

© Kjell & Company

249

Ellära - Grundläggande ellära

#/-

.0.0.0

6Ω M!

200

Ω

hFE

200k 2000k

200m

200m

20m

2000m

2000 µ 20 600

200

V~

10A ADC

200k 2000k

200m 2000 µ 20

200 µ 200

V=

K

H&% ! !$#

M

K

M

M

M

M

 µ 

M

 µ

20m

2000m

A=



600

OFF

600

200

A=

M M

 µ 

V~



6



 µ  

/&&



6

!



/&&





!

6^

6^

V Ω mA I det här exemplet skall vi mäta likström (DCA). Anslut den svarta mätproben till uttaget märkt COM. COM står för common vilket i elektroniksammanhang översätts till PNP jord. är instrumentets minussida. Röd mätprob ska anslutas till uttaget märkt V ΩDetta mA COM mA. ”mA” står för milliampere och betyder att instrumentet klarar upp till mätvärden angivna i tusendelar av en ampere. Om mätningen gäller högre strömmar måste den COM röda mätproben anslutas i ett särskilt uttag. Bild 2 visar ett uttag som klarar max 10 A likström. 200

Ström mäts alltid i serie med belastningen (bild 3). Vid mätning av DCA (DC ampere) ska röd anslutning kopplas till plussidan. Ställ vredet i något av lägena för likström A= (bild 1). För mätning av växelström spelar det ingen roll hur mätproberna polariseras eftersom växelström inte har någon polaritet. Ställ vredet i något av lägena för växelström A ~. VARNING! Mät ALDRIG ström direkt på ett batteri, över en komponent eller från ett uttag. Det ger en kortslutning och medför risken att både spänningskällan och instrumentet går sönder (bild 4). A 12 V

Schematisk bild visande hur amperemätaren skall kopplas vid mätning av ström.

250

© Kjell & Company

OFF

hFE

Bild 4

hFE

600

200

200m

200 µ 200



K

! !$#

Bild 3

V=

2000 20k

10A ADC

K K

H&%

Bild 2

2000 20k

Ω

6Ω M!

2000

NPN NPN PNP



ADC

20k

Ω



200m

Bild 1 10A

200k



200

K

Ω

2000k

hFE

20m

2000

Ω

20k

200m

10A ADC

2000 µ

COM

200k

2000m

200m

A=

200 µ

V Ω mA

20

200

NPN PNP

2000k

COM

200

OFF

V Ω mA

600

NPN PNP

20m 2.8  Mätning av ström, ampere V~ 600

200m

V=

Ω

2000 µ

2000m

#/-

20

V~ är utrustat med automatisk avstängning är det en god regel OFF I de 600 fall instrumentet inte 600 200 200 att alltid ta för vana att ställaA= vredet i läge OFF (bild 3). Om inte den möjligheten finns: ställ instrumentvredet på200 högsta spänningsområdet och dra ur mätkablarna ur instruµ mentet. .0.0.0

V=

6^ !

Ellära - Grundläggande ellära

 µ

200

M

V~ 200

A= 200 µ

#/-

20

6Ω M! Ω K

 µ M  µ 





6

/&&



6^

H&% ! !$# M M  µ



!

 µ



6



/&&





!

6^

Bild 1

M

20k 2000

Ω





#/-

M



K K M

10A ADC

200k .0.0.0

M

200m

2000k

6Ω M!

M

20m

200m



! !$#

H&%

K



Ω

2000 µ

2000m 2.9  Mätning av resistans !$#

K

K

!

K

H&%

M

K

600

.0.0.0

M

OFF

600

.0.0.0

V=

 µ

M

6Ω M!











K

/&&

Ω

 

#/-

6

hFE

A

R a je

200

Bild 2

Bild 3

V Ω mA Anslut den svarta mätproben till uttaget märkt COM. COM står för common vilket i NPN PNP elektroniksammanhang översätts till jord. Detta är instrumentets minuspol. COM

Röd mätprob ska anslutas till uttaget märkt Ω (bild 1). Resistans är detsamma som motstånd. Resistansmätning kallas också ohm-mätning och betecknas med tecknet omega, Ω. OBS! Kontrollera att det du ska resistansmäta inte är anslutet till spänning.

#/-

200 µ

Ω

 H&% ! !$# M M

 µ M

M

 µ  

 

/&&



6^

 µ 

!

 µ



6



/&&





!

6^

Bild 2

M



Bild 1

Ω

2000

hFE 200

Bild 3

Bild 4

V Ω mA Anslut den svarta mätproben till uttaget märkt COM. Det är instrumentets minuspol. NPN PNP Röd mätprob ska anslutas till uttaget märkt Ω (bild 1). Förbindelsemätning kallas även COM för kontinuitetsmätning och är av de allra viktigaste och vanligaste mätningar man brukar utföra.

Ett förbindelsetest kan göras på två olika sätt. Antingen används funktionen för resistansmätning (bild 2) eller funktionen med summer (bild 3). Vid förbindelsetest med resistansmätning kommer förbindelse att indikeras med att instrumentet visar 0 Ω (eller ett värde nära noll). Saknas förbindelse kommer instrumentet att indikera oändlig resistans (indikeras lite olika på olika instrument). Testa att koppla ihop mätproberna med varandra för att se hur instrumentet indikerar förbindelse respektive oändlig resistans.

© Kjell & Company

251

6

K K M



M

20k

#/-

K

K

10A ADC

200k .0.0.0

M

200m

2000k

6Ω M!

! !$#

20m

200m

H&%

H&% 



Ω



K

K

K

K



6Ω M!

2000 µ 2.10  Mätning av 2000m förbindelse / kortslutning ! !$#

Ω

20

M

K

.0.0.0

M

#/-

 M

Ställ vredet på något av områdena för resistansmätning (bild 2). 6^   ! ska mätas sitter monterat i tillsammans med andra komponenter kommer Om det som  µ de andra komponenterna att påverka mätresultatet. Koppla därför bort det som ska V= V~ OFF  µ 600 mätas och mät det separat200för att få ett600korrekt mätresultat (Bild 3). 200 M A=

/&&

6Ω M!

 

.0.0.0

6

Ellära - Grundläggande ellära

Ännu enklare är att göra ett förbindelsetest med summer och de flesta digitala multimetrar har en inbyggd sådan. När förbindelse finns hörs en ton från instrumentet. Funktionen används flitigt för att kontrollera om en lampa är trasig (bild 4), om en säkring har gått eller om en kabel fungerar. 2.11  Mätning med tånginstrument

Tånginstrument kombinerat med multimeter.

Ett tånginstrument är som namnet antyder ett instrument som likar en tång. Med instrumentet går det att mäta ström i en kabel utan att fysiskt koppla in instrumentet i serie med kabeln. Det bildas nämligen ett magnetfält runt kabeln då en ström flyter genom den. Instrument registrerar magnetfältet och räknar om det till ampere. Tånginstrumentet används mycket av elektriker som snabbt vill kontrollera hur mycket ström som flyter genom en ledare utan att behöva bryta upp kretsen. För att mäta strömmen genom en ledare måste ledaren ligga inne i tångens ögla. Det går inte att mäta strömmen genom en vanlig apparatkabel. I en apparatkabel ligger nämligen båda ledarna intill varandra. Detta gör att magnetfälten kring dem tar ut varandra. För att göra mätningen måste tången mäta runt endast en av ledarna.

252

© Kjell & Company

Ellära - Grundläggande ellära

Elektronikkomponenter 3  Komponenter I det här kapitlet ger vi en grundläggande översikt över de vanligaste komponenterna. Till dessa hör resistorn, kondensatorn, spolen, dioden och transistorn. 3.1  Resistorn

En resistor, även kallad motstånd, används bland annat för att sänka spänningen till komponenter i samma kopplingsserie. För att koppla en lysdiod till en drivspänning på nio volt behöver spänningen sänkas till tre volt och strömbegränsas till 20 milliampere. Detta kan göras med en resistor. Det ämne resistorn består av ger den dess speciella egenskap. Motståndsegenskapen för ämnet kallas resistivitet. Ljus- och värmekänsliga resistorer finns men de så kallade linjära är de vanligast förekommande. Resistansen i dessa påverkas inte av yttre faktorer såsom värme och ljus, vilket innebär att resistansen alltid förblir densamma. Riktigt extrema temperaturförhållanden kan visserligen ha en liten inverkan. Motståndets resistans mäts i ohm (Ω). Vilken resistans som behövs i en krets kan lätt räknas ut med Ohms lag som säger att resistansen är kvoten av spänningen och strömmen (R = U / I). Läs mer om detta i Ellära 1.4. 3.2 Resistorserier

Resistorer har fasta värden. De betecknas med ett E-nummer och en siffra. Siffran beskriver hur många standardiserade värden som finns på varje tiomultipel (10-100, 1001000). E12-serien berättar att den innehåller tolv resistorer fördelat på varje tiomultipel. © Kjell & Company

253

Ellära - Grundläggande ellära

Exempel: 10 – 12 – 15 – 18 – 22 – 27 – 33 – 39 – 47 – 56 – 68 – 82 E6, E24 och E48 är exempel på andra serier. Ω

1,0

1,2

1,5

1,8

2,2

2,7

3,3

3,9

4,7

5,6

6,8

Ω

10

12

15

18

22

27

33

39

47

56

68

82

Ω

100

120

150

180

220

270

330

390

470

560

680

820

kΩ

1

1,2

1,5

1,8

2,2

2,7

3,3

3,9

4,7

5,6

6,8

8,2

kΩ

10

12

15

18

22

27

33

39

47

56

68

82

8,2

Standardiserade resistorvärden i E12-serien.

Det är vanligt att avrunda värdet uppåt om det inte finns ett motstånd med exakt det önskade värdet. Om din uträkning visar att du behöver en resistor med värdet 11 Ω och det inte finns, bör du alltså avrunda uppåt till 12 Ω. En liten höjning av resistansen spelar oftast ingen roll eftersom resistorernas värde kan variera med ett par procent.

3.3  Färgkodning av resistorer

En resistors resistans brukar vanligtvis anges med fyra färgade ringar. Det kan även vara fem eller sex ringar vilket behandlas lite längre fram. Följande text fokuserar på de fyrringade resistorerna. De två första ringarna - basen De två första ringarna representerar de första siffrorna i resistansvärdet. Om resistansen är 47 Ω kommer den första ringen att vara gul och andra ringen att vara violett. 0 - Svart 1 - Brun 2 - Röd 3 - Orange 4 - Gul 5 - Grön 6 - Blå 7 - Violett 8 - Grå 9 - Vit

47

254

© Kjell & Company

Ellära - Grundläggande ellära

Tredje ringen - multiplikatorn Den tredje ringen anger antalet nollor efter själva basen. Om ringen är röd betyder det att det ska läggas till två nollor på slutet.

Svart Brun Röd Orange Gul Grön Blå Violett Silver Guld

0 1 2 3 4 5 6 7 -2 -1

100 101 102 103 104 105 106 107 10-2 10-1

1 10 100 1 000 10 000 100 000 1 000 000 10 000 000 0,01 0,1

4 7 00

Fjärde ringen - toleransen Sista ringen talar om hur mycket värdet kan avvika i procent. Detta benämns som resistorns tolerans. ±1 % Brun ±2 % Röd ±0,5 % Grön ±0,25 % Blå ±0,1 % Violett ±10 % Silver ±5 % Guld

4 7 00

Den silvriga ringen innebär att resistorns värde på 4700 Ω kan avvika med 10 %. Tio procent av 4700 Ω är 470 Ω. Det faktiska värdet kan därav ligga någonstans mellan 4230 Ω och 5170 Ω. Exempel på färgkodning 6 8 ±5 %

© Kjell & Company

= 68 Ω ±5 %

255

Ellära - Grundläggande ellära

1 0 ±10 % = 1 Ω ±5 % 5 6 5 ±2 %

= 5600000 Ω (5,6 MΩ) ±5 %

Övning: Ellära 7 Vilken resistans har resistorer med följande färgkoder? a. b. c. Facit till övningarna finns på http://www.kjell.com/fragakjell/ Fem- och sexringade resistorer Resistorer med fem och sex ringar räknas ut på nästan samma sätt som de fyrringade. Skillnaden är att då är de tre första ringarna själva basen i resistorvärdet. Fjärde ringen är multiplikatorn (antalet nollor) och femte ringen är toleransen (felmarginalen). Den eventuella sjätte ringen är en temperaturkoefficient.

3.4  Effektutveckling i resistorer

I en resistor utvecklas energi i form av värme. Denna energi mäts i watt (W) och kan förstöra resistorn om den blir för hög. Resistorer märks därför med ett effektvärde vilket är det wattantal som de maximalt tål. Observera att det oftast inte står på själva resistorn utan bara på förpackningen och i eventuella infoblad. Exempel på sådana värden är 1/4 W (0,25 W) för småelektronik och 1 W för lite mer krävande sammanhang. Ohms lag och formeln för effektberäkning kan användas för att beräkna vilken maxeffekt en resistor behöver kunna hantera. Mer om detta finns att läsa i Ellära 1.4 och Ellära 1.9. Genom att kombinera och förenkla de två formlerna ges följande förhållande: P = I2 • R

Effekten är strömmen i kvadrat multiplicerat med resistansen, alltså strömmen gånger strömmen gånger resistansen. Här följer ett exempel på hur effektutvecklingen i en resistor räknas ut. Resistansen är 470 Ω och strömmen som flödar genom kretsen är 20 mA. R = 470 Ω I = 20 mA = 0,02 A 256

© Kjell & Company

Ellära - Grundläggande ellära

P = (I • I) R P = (0,02 • 0,02) 470 P = 0,188 W

Eftersom effekten blir 0,188 W så räcker det med att använda en resistor som klarar 1/4 W (0,250 W). Det hade däremot inte fungerat med en resistor med 1/8 W i maxeffekt eftersom det endast är 0,125 W. Den angivna effekten måste alltid vara högre än den maximala effektutvecklingen. Övning: Ellära 8 I en krets går det en ström på 40 mA. Går det att använda en resistor med maxeffekten 1/4 W och resistansen 200 Ω? Facit till övningarna finns på http://www.kjell.com/fragakjell/

3.5  Potentiometern

En vanlig resistor har ett fast värde som inte går att ändra. Med en potentiometer går det däremot att steglöst justera resistansen. Volymratten på en stereo är en typ av potentiometer som gör att du med en vridrörelse kan höja och sänka volymen. Potentiometern består vanligtvis av bland annat en kolbana och en vridbar axel. När den justeras så ändras avståndet för strömmens väg genom kolbanan och därmed resistansen.

Genom att vrida på potentiometern går strömmen olika långt genom motståndet. Resistansen är därför högre på bilden till vänster.

© Kjell & Company

257

Ellära - Elektronikkomponenter

Det finns många olika typer av potentiometrar. De kan skilja sig i fysiskt utförande, exempelvis stora vridpotentiometrar och små trimpotentiometrar. Vissa är helt linjära där resistansen ökar lika mycket hela tiden. Andra är logaritmiska vilket gör att resistansen ökar olika mycket i början och slutet av banan.

3.6  Kondensatorn

Apparater kan vara strömförande även efter att de kopplats bort från strömtillförseln. Det beror på kondensatorer som kan vara laddade. Kondensatorn kan delvis liknas vid ett batteri eftersom båda kan hålla en elektrisk laddning.

Dielektrikum

En kondensator består av två metallplattor och ett tunt material som skiljer plattorna åt. Det kallas dielektrikum och brukar bestå av plast, keramik eller någon annan typ av isolator. Valet av dielektrikum inverkar på hur mycket laddning kondensatorn kan hålla. Det är skillnad mellan opolariserade och polariserade kondensatorer. De opolariserade fungerar oberoende av strömriktningen. De keramiska kondensatorerna är exempel på en opolariserad kondensator. Den andra typen är elektrolytkondensatorerna som har en fast polaritet. Det gör att strömriktningen måste tas i akt vid inkoppling, annars kan kondensatorn gå sönder.

258

© Kjell & Company

Ellära - Elektronikkomponenter

Volt

Volt

Uppladdningskurva

Tid

Urladdningskurva



Tid

När en kondensator ansluts i en serie släpper den inte igenom strömmen utan lagrar den i stället. Spänningen i kondensatorn stiger under uppladdningsprocessen till dess att den når samma nivå som matningsspänningen. Då är kondensatorn fulladdad och slutar att ta emot ström. Uppladdningsprocessen sker på endast bråkdelen av en sekund i normalstora kondensatorer och laddningen hålls kvar i kondensatorn med hjälp av trycket från strömkällan. Skulle strömkällan stängas av så försvinner kondensatorns förmåga att lagra ström, vilket leder till att den laddas ur. Detta sker givetvis under förutsättning att strömmen har en väg att gå. Laddningen kommer annars att hållas kvar i kondensatorn tills kretsen sluts igen.

Lägg märke till strömriktningen. Först laddas kondensatorn upp av ett batteri. Därefter kopplas batteriet bort så att kretsen bryts. Då behåller kondensatorn sin laddning tills lampan ansluts och strömmen backar tillbaka igenom den.

Förmågan att lagra elektrisk energi kallas kapacitans och mäts i farad (F). Vanligtvis har kondensatorer värden kring några miljondelar eller miljarddelar av en farad. Det förkortas mikrofarad (μF) som är 10-6 farad och nanofarad (nF) som är 10-9 farad. Det finns till och med pikofarad (pF) vilket innebär 10-12 farad.

© Kjell & Company

259

Ellära - Elektronikkomponenter

De fyra kondensatorerna på bilden kan hålla olika mycket laddning eftersom de skiljer sig när det kommer till storlek, avstånd och dielektrikum. Alla dessa faktorer spelar in och det märks tydligt när kapacitansen ska räknas ut. Det görs med formeln:

C=

•

A d A

C är kapacitansen (F) A är plattarean (m²) d är avståndet mellan plattorna (m) d

(epsilon) är permittiviteten, vilket är en egenskap som varierar beroende på dielektrikum. Den räknas ut genom att ta ämnets permittivitet multiplicerat med konstanten 8,85 • 10-12 F/m. Luft har permittivitetstalet 1,0 och permittiviteten blir därmed ekvivalent med konstanten.

Bild 1

Bild 2

+

-

S1

L1

Bild 3

+

S1

L1

S2 L2

+

-

-

S1

L1

S2 L2

S2 L2

Bilden visar en krets med två lampor (L1, L2), en kondensator och två strömbrytare (S1, S2) som är kopplade till en krets med ett batteri.

Bild 1 På bild nummer ett går ingen ström genom kretsen eftersom båda strömbrytarna är frånslagna. Bild 2 När strömbrytare S1 slås på skapas ett elektriskt fält mellan kondensatorns två metallplattor. Den agerar då som ett batteri och låter ström flyta till den så att en uppladdning påbörjas. Under uppladdningen kommer lampa L1 till en början att lysa starkt eftersom strömmen går genom den till kondensatorn. När kondensatorns spänning till sist når samma nivå som spänningsmatningen (9 V i detta fall) stoppas allt strömflöde i serien. L1 kommer alltså att lysa allt svagare i takt med kondensatoruppladdningen. 260

© Kjell & Company

Ellära - Elektronikkomponenter

Bild 3 Brytare S1 slås ifrån och istället slås S2 på. Då kommer ingen ström att gå från batteriet utan kondensatorn ger istället ström till L2. Lampan kommer successivt att sluta lysa eftersom spänningen från kondensatorn sjunker i takt med urladdningen. Till sist är kondensatorn helt urladdad och lampan slocknar. Kopplingsschemat beskriver principen för exempelvis kamerablixtar. Att det tar tid innan en blixt går att använda beror just på att kondensatorn ska hinna laddas upp.

3.7  Spolen

Spole

Spole med kärna

Drossel

Magnetiskt fält

Symbol för spole

Spolen är en induktiv komponent och kallas även för induktor. De flesta vet nog vad en spole är för något, men en definition skulle kunna vara - en tråd som lindats i varv efter varandra. Naturlagarna säger att om vi låter en ledare genomflytas av en ström, uppstår ett magnetfält runt den. Detta sker också när vi låter en ström genomflyta en spole med skillnaden att magnetfältet blir starkare runt en spole än runt en enkel ledare. Som nämnts ovan bildas ett magnetfält runt spolen när en ström flyter genom den. Detta gäller även omvänt, det vill säga att om en spole påverkas av ett magnetiskt flöde börjar en ström att flyta genom ledaren i spolen. Dessa båda fenomen är oskiljaktiga - finns det ena så uppstår det andra. Det finns en kraft inom elektroniken som motsätter sig all förändring. Så fort en ström börjar flyta genom en spole kommer en av naturlagen motriktad kraft som vill hindra strömmen att börja flyta. Efter bråkdelen av en sekund flyter strömmen obehindrat som om inget hänt. Bryter vi sedan strömmen uppstår kraften igen, men den vill nu hålla kvar strömmen istället. Denna kraft kallas EMK (ElektroMotorisk Kraft). En spoles induktiva förmåga - induktans - mäts i enheten Henry (H). Ett värde på 1 H är oerhört stort och normalt används värden på alltifrån miljondelar till tusendelar av en Henry. I scheman och i matematiska formler betecknas spolar med bokstaven L. Spolens användningsområden Som tändspole: EMK utnyttjas i till exempel en tändspole för att skapa en gnista i tändstiftet när brytaren under tändfördelaren växelvis sluter och bryter spänningen till tändspolen. © Kjell & Company

261

Ellära - Elektronikkomponenter

Som filter: Samma EMK uppstår om vi växlar riktning på strömflödet genom spolen. Ju snabbare vi växlar riktning (ökar frekvensen), desto mer motstånd ger spolen. Det går därför att använda spolen i ett filter där man vill sänka nivån på högre frekvenser och släppa igenom lägre. Detta frekvensberoende motstånd kallas induktiv reaktans. L

C

Exempel på ett lågpassfilter. Spolen (L) spärrar diskant (högre frekvens) och släpper igenom bas (lägre frekvens). Kondensatorn (C) släpper igenom diskanten. Det enda som passerar genom högtalaren är låga frekvenser.

När man endast använder spolen som filter (i t.ex. strömförsörjningar för att spärra högfrekventa störningar) kallas den för drossel. Vissa nätkablar är försedda med en drossel. Drosseln i sig kan då bestå av ett par varv av nätkabeln runt en ferritkärna. Som transformator: Magnetfältet som omger en spole kan alstra en ström i en angränsande spole (men bara om det är växelström som flyter genom spolen). Det är så en transformator fungerar. En transformator används för att skilja två kretsar från varandra eller plocka ut en annan spänning. Läs mer om detta i Ellära 5.1. I PA-ljudsammanhang: Då mekaniska anslutningar mellan ljudriggar ofta orsakar brum, kan signalen föras över med hjälp av en transformator från exempelvis en mixer till en annan. Som relä: I ett relä påverkar magnetfältet runt spolen en mekanisk strömbrytare av metallbleck. En spoles motstånd vid en viss frekvens kan räknas fram med formeln: XL = 2 � f L

� ≈ 3,14

f = frekvensen (Hz) L = induktansen (H)

Om en spole är på 6,5 mH och den aktuella frekvensen är på 7500 Hz ser vi utifrån formeln att reaktansen blir: XL = 2 � • 7500 • 0,0065 ≈ 306 Ω 262

© Kjell & Company

Ellära - Elektronikkomponenter

Ökar vi frekvensen till det dubbla blir reaktansen: XL = 2 � • 15000 • 0,0065 ≈ 612 Ω

Det blir alltså en fördubbling av reaktansen. Det motstånd spolen utövar är både resistivt och induktivt, det vill säga motståndet i ledaren plus det motstånd som är frekvensberoende. Det sammanlagda motståndet anges i ohm. 3.8  Dioden

Anod

Katod

En diod kan liknas vid en backventil som släpper in luft men samtidigt förhindrar att luft åker ut. Dioden leder ström i en riktning, och spärrar i den andra. Den används bland annat för att kunna omvandla från växel- till likspänning (se Ellära 5.2) och för att spärra så att ström inte leds åt fel håll. Den består av positivt och negativt laddade halvledare, vilket är ämnen som inte leder ström lika bra som en vanlig ledare men inte heller stoppar strömmen. Ett exempel på halvledare är kisel.

3.9  Diodens dopning

Det vanligaste är att men tillverkar dioder genom att ”dopa” kisel. Genom dopningen, kan ledningsförmågan hos kiselkristallerna förändras. Det innebär att det tillförs andra ämnen som stör den annars perfekta kiselstrukturen. Dioden är dopad med två olika ämnen som ger ett underskott respektive överskott av elektroner. Genom att tillsätta fosfor eller arsenik skapas ett överskott av elektroner. Eftersom att det ger en negativ laddning kallas det för N-dopning. Genom att istället tillsätta exempelvis bor till kislet uppstår en positiv laddning (brist på elektroner) och det benämns då P-dopning. Den P-dopade delen i en diod kallas anod och den N-dopade kallas katod.

En (i detta sammanhang) oanvändbar komponent där kiselkristallerna har en elektroniskt stabil struktur.

© Kjell & Company

263

Ellära - Elektronikkomponenter

En diod där anoden är P-dopad och katoden är N-dopad.

De två laddningarna kommer att försöka jämna ut varandra. Det gör att det mitt emellan dem uppstår en barriär där det bildas joner (laddade atomer). Den barriären minskar dock när dioden ansluts till en strömkälla, under förutsättning att polariteten har kopplats rätt. När spänningen blir tillräckligt hög kan ström börja flöda över barriären och genom dioden. Om polerna hade kopplats omvänt hade spänningen bara gjort barriären större. Dioden hade då istället agerat likt en isolator som stoppat strömmen. +

-

Dioden kopplas till polerna på ett batteri och eftersom polariteten är rätt och spänningen är tillräckligt hög börjar en ström att flöda genom kretsen. I nästa avsnitt förklaras varför det sitter en resistor i serien.

+

-

Ingen ström går genom kretsen eftersom diodens polaritet är omvänd.

264

© Kjell & Company

Ellära - Elektronikkomponenter

Exempel på en diod Katod Anod

Dioden 1N4001.

Bilden visar en helt vanlig diod. Lägg märke till silverringen. Den markerar ledriktningen. Katoden är den sida som ska vara närmast minus för att dioden ska leda ström. Just denna diod klarar max 1 A i kontinuerlig ström och läcker max 5 μA baklänges.

3.10  Lysdioden, LED Anod

Katod

Lysdioden kallas också för LED (Light Emitting Diode). Lysdioden fungerar på samma sätt som en vanlig diod, men sänder ut ett ljus då den leder ström i framriktningen. Färgen och effekten en lysdiod avger, bestäms av vilka ämnen den är uppbyggd av. Lysdioden har många fördelar jämfört med en glödlampa: den är strömsnål, utvecklar lite värme samt är mycket långlivad. Utvecklingen har gått snabbt framåt de senaste åren då lysdioderna tidigare inte varit starka nog för att kunna användas som belysning. Färg Röd Orange Gul Grön Blå Violette Vit

Typisk våglängd 630-640 nm 605-620 nm 585-590 nm 555-570 nm 460-505 nm 430 nm Bredspektrum

Spänning 1,8-2,4 V 1,8-2,2 V 1,8-2,2 V 2,8-3,6 V 2,8-3,6 V 2,8-3,6 V 3,2-4,0 V

Vanliga material AlGaAs, GaAsP AlGaInP AlGaInP InGaN InGaN InGaN

Strömbegränsning Lysdiodens ljusstyrka bestäms av hur mycket ström som passerar genom den. Den skiljer sig på så sätt från den vanliga glödlampan vars ljusstyrka styrs av spänningen. Strömmen får dock inte vara för hög och lysdioden kan inte själv begränsa strömmen. Strömmen begränsas genom att en resistor kopplas i serie med lysdioden. Om strömmen inte begränsas blir den så stor att lysdioden går sönder. Spänningen spelar visserligen också roll då den måste överstiga en viss nivå (diodens framspänning). Innan framspänningen uppnås kommer ingen ström att flyta genom dioden. © Kjell & Company

265

Ellära - Elektronikkomponenter

3.11 Beräkning av strömbegränsningsresistor:

Beräkningen görs med hjälp av Ohms lag. För samtliga uträkningar har värdet avrundats till det närmaste högre värdet ur den så kallade E12-serien (standardvärden för resistorer). Exempel 1 Drivspänning: 12 V Lysdiod: 2 V, 20 mA R= U = I

12 - 2 0,02

= 500 Ω (560 Ω E12)

Exempel 2 Drivspänning: 3 V Lysdiod: 2 V, 20 mA R= U = I

3-2 0,02

= 50 Ω (56 Ω E12)

Exempel 3 Drivspänning: 9 V Två dioder i serie (2 V, 20 mA) R= U = I

9-2-2 0,02

= 250 Ω (270 Ω E12)

3.12 Vilket ben är vilket?

Det är enkelt att känna igen lysdiodens katod (K). På en fabriksny lysdiod har katoden ett kortare ben än anoden (A). Om man tittar in i lysdioden så ser man dessutom att katodens ”metallplatta” är betydligt större än anodens. Plus ska anslutas till anoden.

3.13  Transistorn Kollektor

Bas

Emitter

Transistorn anses av många vara 1900-talets största uppfinning. Den har möjliggjort utvecklingen av nästan all modern elektronik. En modern datorprocessor består av hund266

© Kjell & Company

Ellära - Elektronikkomponenter

ratals miljoner transistorer (se Dator 3.5). Transistorn kan användas på flera olika sätt men oftast fyller den funktionen som en förstärkare av strömmen eller som en strömbrytare. Dess grundprincip är att man med en liten ström kan styra en större ström. En transistor består av tre områden som är dopade i följden NPN eller PNP där P står för P-dopad och N för N-dopad. Dessa tre delar kallas för kollektor, bas och emitter. Basen är endast ett par atomer i tjocklek och fungerar som ett gap mellan kollektorn och emittern. Det finns många typer av transistorer. Följande beskrivning tar upp de bipolära transistorerna av typen NPN. Fälteffekttransistorer såsom MOSFET behandlas inte i denna bok.

Exempel på transistorers kapslingar.

Kollektor

Bas

Emitter

NPN-transistor på bilden är ansluten till en spänning. Kollektorn är kopplad till plus och emittern till minus. Trycket på kollektorn är tillräckligt för att få en ström att flyta till minuspolen, men transistorn leder inte så länge gapet mellan kollektor och emitter är för stort för att elektronerna ska kunna ”rinna över”.

© Kjell & Company

267

Ellära - Elektronikkomponenter

Kollektor

Bas

+

Emitter

När en spänning läggs på basen börjar en ström flyta från basen till emittern. Elektronerna i basskiktet gör att avståndet mellan kollektor och emitter inte upplevs vara lika långt längre. Elektronerna från kollektorn slår därför följe med elektronerna från basen. Den lilla strömmen på basen har dragit med sig en större från kollektorn och därmed har vi fått en förstärkning av basströmmen. 3.14 Förstärkningsfaktor

Kollektor Bas

Emitter

Transistorn förstärker signalen som läggs på basen.

Genom att mäta strömmen som flyter från kollektorn till emittern (Ic) och jämföra den med strömmen som flyter från basen till emittern (Ib) kan man räkna ut transistorns förstärkningsfaktor. Förstärkningsfaktorn anges i hfe och talar om hur många gånger transistorn förstärker den inkommande strömmen. hfe =

268

Ic Ib

© Kjell & Company

Ellära - Elektronikkomponenter

4  Koppling av lysdioder och motstånd Att koppla lysdioder är inte svårt. Det gäller bara att veta på vilket sätt de ska kopplas samman och att kunna räkna ut vilken eller vilka resistorer som behövs. I följande exempel används en spänningskälla på 9 V tillsammans lysdioder som behöver en framspänning på 3 V och en strömstyrka på 20 mA för att lysa. Ohms lag kommer att tillämpas i alla räkneexempel och likaså formeln för effektberäkning. Läs mer om dessa formler i Ellära 1.4 och Ellära 1.9.

4.1  Seriekoppling av resistorer

Resistorer kan seriekopplas för att få ett mer exakt resistansvärde eller för att minska belastningen på en enda resistor. Beräkningen av den totala resistansen i en seriekoppling är väldigt enkel då det räcker med att addera värdena på resistorerna. Rt = Total resistans n = Antal motstånd Rt = R1 + R2 + R3 + … + Rn

+

R1

-

R2

Bilden visar ett exempel på en seriekoppling av resistorer. Resistorn R1 har värdet 150 Ω och R2 har värdet 300 Ω. Den totala resistansen räknas då ut på följande sätt: R1 = 150 Ω R2 = 300 Ω Rt = 150 + 300 = 450 Ω

För att räkna ut strömmen i samma krets används Ohms lag som säger att strömstyrkan är spänningen dividerat med den totala resistansen. Som tidigare nämnt har kretsen en drivspänning på 9 V. I=

U R

© Kjell & Company

269

Ellära - Elektronikkomponenter

I=

9 = 0,02 A = 20 mA 450

Med formeln för effektberäkning går det att räkna ut effekten över de två resistorerna. P=U•I P = 9 • 0,02 = 0,18 W

Valet av effekttolerans på resistorn blir då lämpligen 0,25 W (standardvärde närmast över det beräkningen föreslår).

4.2  Spänningsfördelning

Eftersom resistorernas egenskaper inte är identiska kommer de inte heller att få samma spänningsfall över sig. Med en voltmeter (eller en multimeter) går det att mäta spänningen över varje motstånd.

+

+

-

R1

R2

V

V

-

R1



R2

V

Strömmen är uträknad sedan tidigare (20 mA) och den är alltid densamma oavsett var i serien den mäts. Det gör att spänningen kan räknas ut på följande sätt. U1 = I • R1 U1 = 0,02 • 150 = 3 V U2 = 0,02 • 300 = 6 V

För att kontrollera att uträkningen är korrekt adderas spänningarna. Ut = U1 + U2 Ut = 3 + 6 = 9 V

9 V stämmer mycket riktigt med både mätningen och spänningen från batteriet. 270

© Kjell & Company

Ellära - Elektronikkomponenter

4.3  Parallellkoppling av resistorer

+

-

R1 R2

Med en parallellkoppling kan den totala resistansen på resistorerna i kretsen räknas ut på följande sätt. Det nya värdet blir alltid lägre än den lägsta enskilda resistansen. Rt = Total resistans n = Antal motstånd 1 = 1 + 1 + 1 + ... + 1 R R¹ R² R³ Rn

Om endast två resistorer parallellkopplas kan följande formel användas: R¹ • R² R¹ + R²

= Rt

R1 = 150 Ω R2 = 300 Ω 150 • 300 150 + 300

= 100 Ω

Kretsen har en resistans på totalt 100 Ω. Eftersom den totala resistansen i kretsen är mindre än i det seriekopplade exemplet (450 Ω) kommer strömmen att bli högre. Strömstyrkan i kretsen går att räkna ut med Ohms lag. I = U = 9 = 0,09 A = 90 mA R 100

© Kjell & Company

271

Ellära - Elektronikkomponenter

Effekten går också att beräkna: P=U•I P = 9 • 0,09 = 0,81 W

Valet av effekt på resistorn blir då lämpligen 1W (standardvärde närmast över det beräkningen föreslår). Det är inte lika intressant att räkna ut spänningen över de enstaka resistorerna eftersom den är densamma (9 V).

4.4  Koppling av en lysdiod

+

-

R1

Vid inkoppling av en lysdiod måste rätt resistor beräknas. Det görs genom en enkel uträkning som visar hur mycket överbliven spänning resistorn måste ta hand om. Strömkälla = 9 V Lysdiod = 3 V 9 – 3 = 6V

Resistorn ska alltså ta ner spänningen 6 V. Eftersom lysdioden ska drivas med 20 mA blir nästa steg att räkna ut vilken resistor som passar bäst för ändamålet. Resistansen räknas ut så här: R = U = 6 = 300 Ω I 0,02

300 Ω finns inte i E12-serien utan då väljs istället det närmaste värdet avrundat uppåt, vilket är 330 Ω.

272

© Kjell & Company

Ellära - Elektronikkomponenter

4.5  Flera lysdioder i seriekoppling

+

-

R1

Med mer än en lysdiod i en serie behöver inte resistorn vara lika kraftig eftersom även lysdioder ger ett spänningsfall. Ska mer än en lysdiod kopplas i samma serie är det bara att addera deras spänningar i uträkningen. Strömmen förblir densamma förutsatt att lysdioderna är av samma typ. I en serie med drivspänning på 9 V går det inte att använda mer än tre stycken lysdioder med framspänningen 3 V eftersom serien då kräver högre spänning än vad strömkällan lämnar. För att hitta rätt motstånd kan samma beräkning som tidigare användas. Skillnaden blir att spänningen över motståndet ska minskas med 3 V på grund av den extra lysdioden. 9 – 3 – 3 = 3V R = U = 3 = 150 Ω I 0,02

Även om 150 Ω finns i E12-serien är det alltid bra att välja värdet över. Det påverkar inte ljusstyrkan märkbart och därför väljs 180 Ω.

4.6  Flera lysdioder i parallellkoppling

I en parallellkoppling får varje serie samma spänning. Det kan räcka med att använda en enda resistor men vanligtvis rekommenderas det att ha en resistor per serie i kretsen. Detta för att inte överstiga resistorns maxeffekt.

© Kjell & Company

273

Ellära - Elektronikkomponenter

+

-

R1

R2

Resistorernas värde räknas ut baserat på vad som är kopplat i deras serie. I exemplet ovan ska resistorerna ha samma värde eftersom lysdioderna har likvärdiga specifikationer. Strömkälla = 9 V Lysdiod = 3 V 9 – 3 = 6V R = U = 6 = 300 Ω I 0,02

Precis som i föregående exempel väljs en resistor med värdet på 330 Ω eftersom 300 Ω inte finns i E12-serien.

+

-

R1

En enda resistor kan också göra hela jobbet, men det rekommenderas inte. Spänningen som motståndet får över sig kan räknas ut som om det vore en serie. Strömstyrkan kommer däremot att öka för varje extra serie som kopplas in parallellt. Spänningen blir: 9 – 3 = 6V

274

© Kjell & Company

Ellära - Elektronikkomponenter

Strömmen blir: 0,02 • 2 = 0,04 A

Resistorns värde ska därför vara: R = U = 6 = 150 Ω I 0,04

Det närmaste värdet ovanför i E12-serien är 180 Ω och därför väljs det. Vid en koppling som denna är det viktigt att resistorn klarar av effektutvecklingen. Det kontrolleras på följande sätt. P=U•I P = 6 • 0,04 = 0,24 W

Det är alltså på gränsen ifall en vanlig 0,25 W-resistor räcker till. Övning: Ellära 9 Drivspänningen är 9 V. Vilka värden bör resistorerna R1 och R2 ha om lysdiodernas specifikationer är 3 V och 20 mA? Ange en resistans som finns i E12-serien. Värdena som finns i E12-serien specificeras i Ellära 3.2.

+

-

R1

R2

Övning: Ellära 10 Drivspänningen är 9 V. Vilka värden bör resistorn R1 ha om lysdiodernas specifikation är 3 V, 20 mA? Ange en resistans som finns i E12-serien.

© Kjell & Company

275

Ellära - Elektronikkomponenter

+

-

R1

Övning: Ellära 11 Vilken effekt måste resistorn i föregående övning klara av? Ange i mW. Övning: Ellära 12 Du har fem lysdioder vars specifikation är 3 V, 20 mA. De ska kopplas till en drivspänning på 7 V. Rita ett kopplingsschema på hur de skulle kunna kopplas samman. Använd resistorer ur E12-serien. Facit till övningarna finns på http://www.kjell.com/fragakjell/

276

© Kjell & Company

Ellära - Elektronikkomponenter

5  Nätaggregatet i närbild Detta avslutande kapitel går igenom hur ett linjärt nätaggregat är uppbyggt och fungerar. I exemplet skall 230 V växelspänning omvandlas till 12 V likspänning. Detta sker i tre steg: transformering, likriktning och glättning. Till det används komponenter såsom transformator, dioder och kondensatorer. Transformering

Likriktning

Glättning

~

230 V AC

+

~

12 V DC

Linjärt nätaggregat med helvågslikriktning

Transformering

Likriktning

+

~

230 V AC

-

~

Linjärt enkelt nätaggregat med halvvågslikriktning

5.1  Transformatorn

Transformatorn bygger på två spolar som är lindade runt en gemensam järnkärna. Ingångssidan på transformatorn kallas för primärlindning. Utgångssidan kallas för sekundärlindning. Det är grovleken samt längden på den lindade koppartråden som bestämmer transformatorns egenskaper. För att få ut 12 V från eluttagets 230 V måste sekundärspolens varvantal räknas ut. Om primärlindningen har 1000 varv så kan det göras med följande uträkning.

© Kjell & Company

277

Ellära - Elektronikkomponenter

12 = n 230 1000 12 • 1000 = n 230 n = 12 • 1000 � 52 varv 230 1000 varv på primärsidan och 52 varv på sekundärsidan.

5.2  Likriktning – Dioden

Efter att ha sänkt spänningen ligger den på 12 V, fortfarande med 50 Hz växelspänning. Det innebär att den pendlar upp och ner mellan -12 och +12 V. När spänningen är negativ kommer strömmen från motsatt håll jämfört med när den är positiv. Spänning +

0

Tid

Period Sinusvåg med 12 V växelspänning.

Då nätaggregatet ska lämna likspänning används dioder för att likrikta strömmen. Som känt från Ellära 3.8 gör dioden att strömmen endast kan gå åt ett håll. Likriktning kan ske med en diod (halvvågslikriktning) eller med fyra dioder (helvågslikriktning). Helvågslikriktning är att föredra, då det är effektivare. Vid helvågslikriktning kopplas dioderna i en diodbrygga, även kallad graetzbrygga eller likriktarbrygga.

278

© Kjell & Company

Ellära - Elektronikkomponenter

+ Likspänning ut

-

~

Växelspänning in Strömmens väg genom bryggan under positiva delen av perioden.

+ Likspänning ut

-

~

Växelspänning in När strömmen växlar riktning kommer dioderna att leda den till samma plus- och minuspol som när inspänningen var omvänd.

Spänning +

0

Tid

Period Halvvågslikriktningen använder bara halva perioden.

© Kjell & Company

279

Ellära - Elektronikkomponenter

Spänning +

0

Tid

Period I en helvågslikriktning används båda halvperioderna.

5.3  Glättning – Kondensatorn

Nu ger transformatorn ut 12 V med positiv polaritet men den är ändå ojämn eftersom den pulserar upp och ner mellan 0 V och 12 V. Denna ojämna spänning kan inte användas till mycket och behöver därför jämnas ut (glättas) så att spänningen blir stabilare. Det kan göras med en kondensator och följande illustrationer beskriver det närmare.

+ -

Utan glättningskondensator pulserar spänningen 100 gånger per sekund.

+

+ -

Kondensatorn kopplas in och laddas upp.

280

© Kjell & Company

Ellära - Elektronikkomponenter

+

+ +

+ -

Kondensatorn håller kvar spänningen tills nästa puls kommer och ger en ny laddning. Översta bilden visar spänning där kondensatorn lyckas hålla spänningsnivån medan pulsen går ner och vänder. Den undre bilden visar att kondensatorn inte lyckas hålla spänningen lika jämn på grund av att en högre belastning hinner ladda ut kondensatorn något. Ett litet vågmönster kallat ripple (uttalas rippel) uppkommer. Ripple är inte önskvärt i exempelvis nätdelar till ljudförstärkare eftersom kan höras som ett brum. I exemplet har vi tittat på ett ostabiliserat nätaggregat. Vill man att utspänningen skall hålla sig stabil även om belastningen varierar, behövs en spänningsstabilisator. Spänningsstabilisatorer säljs som färdiga komponenter och är både billiga och enkla att koppla in.

© Kjell & Company

281

Ellära - Batterier

5.4  Olika typer av nätadaptrar / nätaggregat

Nätaggregat har flera olika namn, bland annat nätdel, transformator, laddare, nätadapter, strömomformare eller helt enkelt bara adapter. Det finns en mängd olika typer av nätaggregat. Det som skiljer dem åt är uppbyggnaden, spänningsnivån, strömstyrkan och om det lämnar lik- eller växelspänning. Gemensamt är att det skall kopplas in till 230 V och omvandla till en lägre spänning som är lämplig för den förbrukande apparaten. Det konventionella/linjära nätaggregatet Det konventionella nätaggregatet är uppbyggt med vanlig konventionell transformator, likriktare och spänningsstabilisator. Det är en enkel och beprövad konstruktion som ännu lever vidare. Fördelar: Relativt störningsfritt, enkel tillverkning, billigt. Nackdelar: Tungt, stor värmeutveckling, stora effektförluster i stabiliseringen (låg verkningsgrad), dyr i inköp vid behov av stora strömmar. Det elektroniska nätaggregatet Det elektroniska nätaggregatet kallas även för switchat nätaggregat (eng. Switch Mode Power Supply). Det switchade nätaggregatet har en betydligt mer komplicerad uppbyggnad än det linjära nätaggregatet. I det switchade nätaggregatet likriktas 230 V direkt på primärsidan. Detta resulterar i en likspänning på 325 V (toppvärdet för 230V växelspänning). Den höga likspänningen matas sedan in i en switchregulator vilken omvandlar likspänningen till en högfrekvent fyrkantvåg (20-100 kHz). Den pulsade högspänningen skickas sedan till en transformator vilken tar ner den till önskad utspänningsnivå. I och med den höga frekvensen går det att använda en mycket liten och billig transformator jämfört med det linjära nätaggregatet. Den nu switchande spänningen måste likriktas och filtreras innan den skickas ut. Switchregulatorn tar sedan ett prov på utspänningen och jämför den med sin referensspänning. Vid belastning kommer switchregulatorn att styra ut bredare pulser för att inte avvika från referensspänningen. Det är medelvärdet av pulsförhållandet som bestämmer utspänningen.

Switchad nätadapter.

282

Switchat nätaggregat till dator.

© Kjell & Company

Ellära - Batterier

Fördelar: Låg vikt, billigt att tillverka, litet och behändigt, låg värmeutveckling, hög verkningsgrad. Nackdelar: Innehåller mer elektronik och är därför mer komplicerat att tillverka (detta spelar dock mindre roll för priset vid tillverkning av större serier). Svårare att klara CE-märkningen då den både jobbar med hög spänning och riskerar att störa andra produkter.

5.5  Välj rätt nätadapter/nätaggregat

Om nätadaptern skulle gå sönder och behöver ersättas, måste den nya nätadapterns värden motsvara de gamla. Annars finns det risk att apparaten går sönder. Här följer en beskrivning på hur det lätt kan undvikas.

Tydlig märkning på D-Link router: 5 VDC, 2,5 A. Polaritet för DC-plugg med plus i mitten.

Del av märkning på en nätadapter till 15” LCD-TV.

Märkning på radio.

Vad säger märkningen på nätadaptern till Philips-TV:n? Drivspänning (input): 100-240 VAC Frekvens 50-60 Hz Strömförbrukning på starkströmssidan: 1,5 A Nätadaptern lämnar (output) 12 VDC och kan belastas med 4,58 A Maxeffekten på nätadaptern går att räkna ut på följande sätt. P=U•I P = 12 • 4,58 = 54,96 ≈ 55 W

© Kjell & Company

283

Ellära - Batterier

Spänning (volt) Börja med att leta efter en nätadapter med samma specifikation på spänningen som produkten. Om nätadapterns spänning är för låg finns det risk för att produkten inte startar. Det är dock värre om spänningen är för hög eftersom produkten då riskerar att gå sönder. Generellt finns det en viss tolerans, så en produkt som kräver 19,5 V kan ofta drivas på 19-20 V. Om annan spänning än den angivna måste användas så prova med en lägre spänning. Helst av allt ska det vara samma värde, något annat kan sällan rekommenderas. Ställbara nätaggregat har en stegvis inställbar spänning som justeras med ett reglage. Det går inte att sätta något fast värde på hur mycket spänningen får skilja. Vissa produkter klarar stora differenser medan andra måste ha exakt rätt. Det blir dessutom större procentuell skillnad om spänningen sänks en volt till en produkt specificerad för 3 V jämfört med en som är gjord för 19 V. Ström och effekt (ampere och watt) Till skillnad från spänningen så kan strömstyrkan på en nätadapter vara högre än det apparaten kräver. Produkten använder bara så mycket ström som den behöver. Skulle nätadaptern vara för svag kommer den däremot att överbelastas och gå sönder. Om produkten exempelvis ska ha 1500 mA går det bra att använda en nätadapter som kan leverera 2000 mA. Om nätadaptern däremot är specificerad för 800 mA kommer produkten att försöka ta ut mer ström än vad nätadaptern klarar av att leverera. Eftersom att effekten har ett direkt samband med strömmen och spänningen, gäller exakt samma sak där. Kräver apparaten 15 W går det utmärkt att driva den med en nätadaptrar som levererar 15 W, 25 W eller 350 W men inte 10 W. Växel- eller likspänning Som tidigare nämnt behöver nätadaptern inte nödvändigtvis omvandla från växel- till likspänning. Inne i själva apparaterna används nästan uteslutande likspänning men det finns situationer då likriktaren är inbyggd i produkten istället för nätadaptern. Det går enkelt att undersöka eftersom nätadaptern ofta anger en specifik polaritet om likriktaren är inbyggd i den. På samma ställe på produkten där spänning och ström anges brukar även beteckningen DC (likspänning) eller AC (växelspänning) finnas. Ibland är det sammanskrivet i stil med 18 VDC vilket då ska tolkas 18 V likspänning.

De två symbolerna för lik- respektive växelspänning.

DC-anslutningsplugg och DC-chassi-kontakt

284

© Kjell & Company

Ellära - Batterier

DC-kontakten är en av de vanligaste anslutningskontakterna för att koppla nätadaptern till en apparat. DC-kontakten finns med varierande diametrar. Mått anges i stil med 5,5/2,5, vilket betyder att ytterdiametern är 5,5 mm, och att innerdiametern är 2,5 mm. Polaritet Om produkten matas med växelspänning spelar det ingen roll vilken polaritet nätadaptern har eftersom polerna växlar hela tiden. Om den däremot ska ha likspänning är det väldigt viktigt att plus- och minuspol inte förväxlas. Det kan annars leda till att apparaten skadas. På elektroniska apparater brukar det finnas en symbol som indikerar hur DC-kontakten är kopplad:

+ Symbolen ovan betyder att pluspolen är i mitten av kontakten och minuspolen i höljet. Detta är den vanligaste polariteten, men den kan också vara vänd tvärtom. Då ser det ut så här:

+

Om illustrationen saknas och det varken framgår av manualen, nätadaptern eller produkten så bör man aldrig chansa. Kontakta istället tillverkaren eller återförsäljaren. Universalnätadaptrar kan oftast kopplas på båda sätt. Studera den medföljande manualen för att se hur den aktuella modellen ska ställas in för ditt ändamål. Observera att i vissa specialfall använder tillverkaren en udda utformad kontakt. Detta för att försäkra sig om att ingen av misstag kopplar in fel nätadapter (men kanske framförallt för att få sälja sin egen dyra nätadapter).

5.6  Checklista vid byte av nätadapter

• • • •

Ska apparaten drivas från DC (likspänning) eller AC (växelspännig)? Kontrollera att nätadaptern ger den spänning (volt) som apparaten kräver. Kontrollera att nätadaptern kan belastas med minst lika mycket ström (ampere) som apparaten kräver. Kontrollera att polariteten stämmer (gäller endast DC).

Tillverkare lämnar ingen garanti för felaktigt använda nätadaptorer.

© Kjell & Company

285

Ellära - Batterier

Exempel En nätadapter med specifikationen Output: DC 5 V 2,5 A är trasig. Kan en nätadapter som levererar 5 V och 25 W användas som ersättare? Spänningen 5 volt stämmer men vi måste leta efter symbolen för likspänning (DC) eller mäta oss till det. Om den ger likspänning måste vi också kontrollera att polariteten blir rätt. Klarar den nya adaptern att leverera tillräckligt mycket ström? Vi kan se att den gamla nätadapterns lämnar maximalt 2,5 ampere. Den nya lämnar 25 watt. För att räkna ut hur många ampere den nya maximalt kan lämna använder vi formeln för effektberäkning: P=U•I I = P = 25 = 5A U 5

Den nya nätadaptern tål enligt beräkningen en maxbelastning på 5 A, alltså dubbla belastningen mot den gamla och går därför utmärkt att använda som ersättare. Övning: Ellära 13 Vilken av följande nätadaptrar är bäst lämpad för en bärbar dator med specifikationerna som visas på bilden? I övningen behöver du inte ta hänsyn till polariteten.

Nätadapter A 16 V (DC) 50 W

Nätadapter B 16 V (AC) 3600 mA

Nätadapter C 16 VDC 70 W

Facit till övningarna finns på http://www.kjell.com/fragakjell/

286

© Kjell & Company

Ellära - Batterier

Batterier 6  Batteriet i närbild Batterier är en energikälla som får allt större betydelse i det vardagliga livet. Utan batterier hade det inte gått att lyssna på musik under bussfärden, sitta med datorn i soffan eller starta bilen på ett bekvämt sätt. Men vad är egentligen ett batteri? Det finns mycket som skiljer mellan olika batterityper, bland annat kemin, storleken, kapaciteten och spänningen. Alla dessa egenskaper hänger faktiskt ihop och är ett resultat av varandra. Följande kapitel ser närmare på hur batterier och ackumulatorer fungerar.

6.1 Vad är ett batteri?

Ett batteri används för att lagra energi på ett kemiskt sätt och består av en eller flera celler som är sammankopplade. I de kommande kapitlen kommer vi att likställa begreppet batteri med cell i många sammanhang, detta för att man sällan skiljer på dessa i vardagligt tal. Till exempel pratas det sällan om AA-celler utan snarare AA-batterier. Vi säger också batteri om uppladdningsbara batteri som egentligen heter ackumulator. Ett batteri består av tre huvuddelar: anod, katod och elektrolyt. Anoden och katoden är den negativa respektive positiva polen i ett vanligt batteri som urladdas och elektrolyten är den lösning eller gel som polerna har kontakt med. Ett alkaliskt batteri använder zink (Zn) som anod (minuspol) och mangandioxid (MnO2) som katod (pluspol). Elektrolyten består av kaliumhydroxid (KOH). Pluspolen Här sker en reduktion där elektronerna knyts till positiva joner.

+

Elektrolyt

Minuspolen Här frigörs elektroner vid en oxidation

Bild som visar principen för ett batteri.

© Kjell & Company

287

Ellära - Batterier

Ett batteri börjar laddas ur när de två polerna kopplas samman, exempelvis via en lampa. Då oxiderar anoden vilket innebär att det frigörs positiva joner och att det bildas ett överskott av negativa elektroner. Det gör att batteriet hamnar i obalans, något som det hela tiden strävar efter att utjämna. Elektronerna kan inte ta genvägen via elektrolyten utan tar istället sikte på katoden genom att gå via lampan. När elektronerna rusar genom glödtråden börjar den att glöda vilket gör att lampan avger ljus. Väl framme vid katoden sker en reduktion där elektronerna binds till positiva joner intill pluspolen. På så sätt hålls batteriets poler hela tiden balanserade. Batteriet betraktas som slut när den negativa polen är förbrukad och inte kan lämna ifrån sig fler elektroner. Genom att koppla en likspänningskälla till polerna går det att få hela processen att gå baklänges. Då blir istället pluspolen anod och minuspolen katod. Den dubbelriktade funktionen är begränsad till uppladdningsbara batterityper, exempelvis nickel-metallhydrid- och litium-jon-batterier.

6.2  Batteriegenskaper

Alla batterityper har olika egenskaper. Beroende på vilka ämnen de består av, laddas de ur på olika sätt och håller olika länge. Skillnaden i spänning, volt (V) Apparater kräver ett visst tryck från batterierna för att de ska fungera. Är trycket allt för lågt kommer apparaten inte att göra sitt jobb och är trycket för högt riskerar den att gå sönder. En batteridriven fläkt snurrar optimalt om den drivs med rätt spänning, långsammare om spänningen är för låg och för snabbt för fläktens bästa om spänningen är för hög. Tänk tillbaka på de gamla bärbara kassettbandspelarna; när batteriet började ta slut gick musiken långsammare.

U(V)

3,6 Li-SOCl

3,6 Li-Ion

²

3,0

3,7 Li-Poly

3,0 Li-MnO ²

1,5

1,5 Brunsten, Alkaline, Greencell

1,5 Li-FeS

1,55 Silveroxid

1,2 NiMH, NiCd Spänningen varierar mellan olika batterityper.

Vanliga alkaliska AA-batterier har en polspänning på 1,5 V. Om det sitter två AA-batterier i en apparat, är dessa seriekopplade. Apparaten drivs då med 3 V. Det behöver inte nödvändigtvis vara alkaliska batterier, utan det går även bra med andra typer av batterier. Det viktiga är att de passar och har en spänning på 1,5 V. Det innebär att det inte går att använda litium-tionylklorid-batterier, trots att de passar rent fysiskt. De har 288

© Kjell & Company

Ellära - Batterier

nämligen en spänning på 3,6 V och seriekopplat skulle det bli 7,2 V. Mer om detta finns i avsnittet Ellära 7.2. Skillnaden i kapacitet, amperetimmar (Ah) Kapaciteten är det värde som beskriver hur länge ett batteri kan leverera en given ström. Batterierna LR20 och LR03 är olika stora men har ändå samma spänning (1,5 V). Det som skiljer mellan dem är istället kapaciteten. Ju högre kapacitet ett batteri har, desto längre kommer det att fungera i en apparat. På uppladdningsbara batterier står kapaciteten ofta angiven i tusendelar av en amperetimme (mAh), till exempel 2500 mAh. Det går att byta ut till ett batteri med högre kapacitet, förutsatt att det har samma spänning och passar rent fysiskt. D

C

AA

AAA 0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

9000

Spänningen är densamma för batterierna AAA, AA, C och D men kapaciteten skiljer.

Kapaciteten hos ett batteri påverkas av den kemiska sammansättningen i batteriet. Detta trots att batterierna kan ha samma storlek och spänning. GP Batteries tillverkar engångsbatterier baserat på fyra olika batteritekniker. Diagrammet visar GP:s engångsbatterier i storleken AA. På GP:s hemsida finns datablad där du kan se hur länge ett batteri håller då det är kopplat till en teoretisk apparat med 10 Ω urladdningsmotstånd. I detta fall kan apparaten drivas på en spänning ner till 0,9 V.

Ultra Alkaliskt AA

Alkaliskt AA

Greencell AA

Brunsten AA

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

h

Kapaciteten varierar mellan batterier av samma storlek. Det beror på dess kemiska sammansättning.

© Kjell & Company

289

Ellära - Batterier

Hur länge batterierna håller är beroende av vilken typ av apparat de sitter i. Diagrammet ska främst visa skillnaden mellan batterityperna. Olika batterityper laddas ur på olika sätt När ett batteri laddas ur sjunker spänningen. Det gamla brunstensbatteriet har en väldigt linjär urladdningskurva, vilket gör att spänningen står i direkt proportion till hur mycket energi som finns kvar i batteriet. Det som eftersträvas är att spänningen ska vara så hög och stabil som möjligt under hela urladdningskurvan. Skillnaden i självurladdning Batterier har en oönskad egenskap som kallas självurladdning. Det är den som gör att engångsbatterier har ett utgångsdatum och att många uppladdningsbara batterier måste underhållsladdas för att inte förlora sin energi. Självurladdningen varierar mellan olika batterityper och anges i hur många procent av kapaciteten som batteriet förlorar per tidsenhet. Tidsenheten är månad eller år beroende på relevans i sammanhanget.

290

© Kjell & Company

Ellära - Batterier

7  Engångsbatterier Till skillnad från ett uppladdningsbart batteri (även kallat ackumulator) kan engångsbatterier endast användas en gång. När all metall har oxiderat går det inte backa processen och dra nytta av det en gång till. Det finns de som påstår att det går att återuppladda vanliga alkaliska batterier men tillverkarna avråder starkt från det. De övervakningsfunktioner som finns i vanliga laddare fungerar inte på annat än uppladdningsbara batterier. Det är inte utan anledning som batteritillverkarna märker sina engångsbatterier med ”Do not recharge”. Om det i framtiden kommer gå att återuppladda vanliga alkaliska batterier (på ett säkert sätt) kommer det att finnas gott om sådana laddare på marknaden.

7.1  Klassiska rundceller

Rundceller syftar generellt på de klassiska cylinderformade batterierna. De i nuläget vanligaste typerna är de alkaliska och zinkklorid-batterierna. Båda två är vidareutvecklingar av det klassiska brunstensbatteriet men de har gått åt varsitt håll. Brunstensbatterier Brunstensbatteriet är den äldsta typen av batteri som fortfarande används, även om det är i väldigt liten utsträckning. Det är miljövänligt och styckpriset är lågt, men det är egentligen batteritypens enda fördelar. Kapaciteten är låg och batteriet är i princip oanvändbart när temperaturen går under nollstrecket. Idag finns det många bättre alternativ. Batteriets största nackdel är dock risken för att det börjar läcka. Höljet agerar nämligen minuspol vilket innebär att det förbrukas när batteriet laddas ur. Det kan leda till att elektrolyten läcker ut och skadar apparaten som batteriet sitter i. Kassera alltid begagnade brunstensbatterier genom att lämna in dem på återvinningsstationen. Alkaliska batterier Det alkaliska batteriet har ersatt brunstenstypen och är idag det mest använda batteriet. Det har betydligt högre kapacitet och bättre urladdningskurva än både brunstens- och zinkklorid-batteriet. Tidigare innehöll det en liten mängd kvicksilver och kadmium. Numera är alkaliska batterier helt fria från farliga metaller och klassas därför som miljövänliga. Uppbyggnaden av det alkaliska batteriet är mycket mer avancerad än brunstensvarianten. Egentligen är hela processen omvänd och minuspolen fungerar inte samtidigt som hölje. Det gör att risken för att ett alkaliskt batteri ska börja läcka är mycket mindre. Batterierna kan givetvis användas i samma apparater eftersom de ser likadana ut på utsidan även om de är omvända inuti.

© Kjell & Company

291

Ellära - Batterier

Zinkklorid-batterier Zinkklorid-batteriet är en direkt vidareutveckling av brunstensbatteriet och är billigare i inköp än det alkaliska. Denna batterityp har till skillnad från det klassiska brunstensbatteriet inga problem med läckage eftersom det torkar ut samtidigt som det används. Tyvärr har det fortfarande en väldigt låg kapacitet som gör att det oftast är dyrare i längden än det alkaliska batteriet. GP:s zinkkloridbatteri går under benämningen GreenCell, Philips variant heter Longlife. Alkaliskt 10 ohm

U(V)

GreenCell 10 ohm

1,6

1,2

0,8

0 0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

22

24

26

h

I exemplet har ett zinkklorid-batteri (GP GreenCell) ställts mot ett alkaliskt batteri. Mätningen stoppas när deras spänning understiger 0,9 V. Det gjorde zinkklorid-batteriet redan efter 5 timmar och 43 minuter medan det alkaliska batteriet höll ut i 19 timmar. I just den här applikationen hade ett zinkklorid-batteri fått bytas ut fyra gånger för att räcka längre än ett alkaliskt batteri.

7.2  Litium-rundceller

Utvecklingen går hela tiden mot batterier som har ännu högre kapacitet och klarar av att leverera mer ström. Det satsas väldigt mycket på tekniker som använder den lätta metallen litium, både i engångs- och uppladdningsbara sammanhang. Det finns många olika varianter av batterier där litium är involverat och de skiljer sig bland annat när det kommer till kapacitet, spänning och huruvida de går att ladda eller ej. Litium-mangandioxid (3,0 V) Litium-mangandioxid har en utgångsspänning på 3,0 V och har länge använts i fotosammanhang. Äldre kompaktkameror som använde 35 mm- eller APS-film hade ofta ett CR123- eller CR2-batteri som strömkälla. Detta eftersom batterierna var små, hade hög kapacitet och klarade långtidsförvaring utan att ladda ur sig själva. Dessa kameror är sällsynta idag och därför används inte heller batterierna lika flitigt. De går dock fortfarande att hitta i vissa ficklampor.

Litium-mangandioxid-batterierna CR123 och CR2.

292

© Kjell & Company

Ellära - Batterier

Litium-tionylklorid (3,6V) Litium-tionylklorid är inte lika vanligt förekommande på konsumentmarknaden men har precis som de andra litiumbatterierna en mycket hög kapacitet. Det kan dessutom lagras under en extremt lång tid utan att ladda ur sig själv vilket gör att det används till bland annat minnesbackup. Batteriet finns i många olika storlekar. Några av Apples datorer har 1/2AA (halva längden av ett AA-batteri) som backup på moderkortet istället för litiumknappceller som är vanligare på PC-moderkort. Batteritypen finns även i vanlig AA-storlek men kan inte ersätta alkaliska- eller brunstensbatterier eftersom spänningen är 3,6 V istället för 1,5 V.

Litium-tionylklorid-batteriet 1/2AA som används i några av Apples datorer.

Litium-järnsulfid (1,5V) Litium-järnsulfid är ett batteri som (till skillnad från tionylklorid-varianten) kan ersätta vanliga alkaliska batterier och dessutom är lämpligt för det. Litium-järnsulfid har nämligen ännu högre kapacitet än de alkaliska batterierna, men kostar också därefter. I apparater som laddar ur batterierna långsamt (drar lite ström) är skillnaden inte lika stor som i apparater som är storförbrukare av batterier. I en kamera eller en blixt blir det till exempel stor skillnad medan det inte blir det i en miniräknare.

Ett litium-järnsulfid-batteri från Energizer. Det kan användas istället för vanliga alkaliska batterier.

Spänningen är 1,5 V och den håller sig där betydligt längre än det alkaliska batteriet som successivt minskar. När litium-järnsulfid-batteriet närmar sig sitt slut dör det väldigt tvärt istället. Denna urladdningsegenskap är ofta önskvärd exempelvis eftersom en vanlig ficklampa då lyser på full styrka tills batterierna dör. Alkaliskt 10 ohm

U(V)

Alkaliskt 2,5 ohm

1,6

Litium 10 ohm Litium 2,5 ohm

1,2

0,8

0 0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

22

24

26

h

Jämförelse mellan ett alkaliskt batteri (orange) och ett litium-järnsulfid-batteri (grönt) vid två olika urladdningsmotstånd.

© Kjell & Company

293

Ellära - Batterier

7.3  Knappceller

Batterityperna i förra avsnittet var cylinderformade celler eller ”rundceller”. Knappceller finns i allt fler apparater och är därför också högaktuella. Precis som rundcellerna finns de även i många olika storlekar och kemier vilket innebär skillnader i spänning, kapacitet och användningsområde. Silveroxid- och alkaliska knappceller Kvicksilveroxidbatteriet var revolutionerande när det kom eftersom det innehöll mycket energi trots att det var så litet. Idag är batteriet förbjudet på grund av den höga kvicksilverhalten. Silveroxidbatteriet är en uppföljare som innehåller betydligt mindre kvicksilver. Batterierna används i alla möjliga sammanhang där det krävs mycket små knappceller, till exempel i klockor. Av den anledningen är batteriet bättre känt som ”klockbatteri”. Spänningen är normalt 1,5 V. Ibland staplas flera celler på varandra i samma hölje så att de ser ut som ett enda batteri. Batteriet 4LR44 består till exempel av fyra stycken LR44-celler. Eftersom cellerna är seriekopplade blir spänningen 6 V.

4LR44 (Energizers variant heter A544) är ett batteri som består av fyra stycken LR44-knappceller.

SR44 är troligen den vanligaste silveroxidknappcellen. Namnet SR44 är IEC:s beteckning på batteriet men andra tillverkare använder helt andra namn. Det är även känt som 357 och V357 samt något felaktigt G13 och LR44. De två sistnämnda batterierna har nämligen samma storlek men tillhör de alkaliska knappcellerna istället för silveroxidvarianterna. Skillnaden mellan en silveroxid- och en alkalisk knappcell ligger främst i kapaciteten. GP Batteries uppger i specifikationerna för sina batterier A76 (alkaliskt LR44) och GP357 (silveroxid SR44) att kapaciteten för det alkaliska batteriet är 110 mAh medan silveroxidbatteriets kapacitet är 165 mAh. Det innebär att silveroxidbatteriet håller betydligt längre än det alkaliska. Datablad för GP Batteries knappceller finns att läsa på http://www.gpbatteries.com/html/techinfo/ Spänningen och urladdningsstilen skiljer också mellan de två batterityperna. Utgångsspänningen på det alkaliska batteriet är 1,5 V till skillnad från silveroxidens 1,55 V. Eftersom skillnaden är så marginell spelar den ingen roll. Däremot håller silveroxidbatteriet sin spänning fram till slutet då det dör tvärt medan det alkaliska batteriet har en lite mer successivt sjunkande spänning. Tänk på att dessa knappceller kan innehålla kvicksilver och därför ska lämnas till miljöåtervinningen. 294

© Kjell & Company

Ellära - Batterier

Litiumknappceller Litiumknappcellerna är miljövänliga. De är ofta förmonterade på datorers moderkort som backupströmkälla och sitter i fjärrkontroller till bilar, bankdosor med mera. Beteckningarna är smart uppbyggda och berättar om batteriets storlek. Om batteriet heter CR2032 så har det diametern 20 mm och höjden 3,2 mm. CR2016 har diametern 20 mm men bara halva höjden (1,6 mm). Det innebär inte att det går att ersätta ett CR2032 batteri med två stycken CR2016. Skillnaden mellan de två batterierna ligger nämligen i kapaciteten medan spänningen är densamma (3,0 V). Att lägga två stycken CR2016 på varandra gör att de seriekopplas vilket leder till att spänningen blir den dubbla (6,0 V). Givetvis finns det tillfällen då två knappceller ska ligga på varandra, men det är i så fall för att apparaten behöver den spänningen.

Litiumknappcell CR2032.

Zink-luft (hörapparatbatterier) Zink-luftbatteriet är lite annorlunda jämfört med de tidigare nämnda batterierna. Energin i batteriet kommer från när zinken reagerar med syret som finns i luften. Batterierna levereras därför med en påklistrad plastflik och batteriet aktiveras inte förrän den har blivit borttagen. Zink-luftbatterierna används uteslutande till hörapparater eftersom batterierna är lätta och håller relativt länge. De kan innehålla kvicksilver och ska därför lämnas in till miljöåtervinning när de är förbrukade. Det är mycket enkelt att identifiera vilket batteri en hörapparat använder. Det finns bara fyra olika modeller och dessa är färgkodade (gul, orange, brun eller blå). Det är samma färgkod oavsett batterifabrikat.

Hörapparatbatterier är alltid färgkodade.

7.4  Storlekar och namn

Det finns flera standardiserade system för vad batterier ska heta och det gör att samma batteri har olika namn beroende på tillverkare. IEC:s och ANSI:s standardiseringar för batterier efterföljs hyfsat bra och tillverkarna brukar ange någon av dessa beteckningar på sina förpackningar.

© Kjell & Company

295

Ellära - Batterier

IEC

6LF22

R20

R14

R6

R03

R1

ANSI

PP3

D

C

AA

AAA

N

JIS

6LF22

UM1

UM2

UM3

UM4

Tyskland

Block

Mono

Baby

Mignon

Micro

Lady

Ofta har namnen en tilläggsbokstav för att det ska framgå vilken kemi batteriet använder. Alkaliska batteriet AA brukar kallas för LR6. Det indikerar att det är en alkalisk rundcell av storlek 6. De två inledande bokstäverna motsvarar följande kemier. LR Alkalisk cell CR Litiumcell SR Silveroxidcell PR Zink-luftcell KR Nickel-kadmiumcell (se nästa kapitel) HR Nickel-metallhydridcell (se nästa kapitel) Tyvärr är det inte alla som efterföljer standarderna. Vissa leksakstillverkare har hittat på sina egna benämningar som krockar med ANSI-namnen. ANSI PP3 Leksaker D

D A

C B

AA C

AAA E

Detta ställer till en del problem i batteridjungeln. Om du ska skaffa batterier till en leksak och finner det orimligt att det ska sitta fyra stycken C-batterier (R14) under en liten lucka så är det troligtvis den förvirrande leksaksbeteckningen som används. I bokens fortsättning kommer leksaksbenämningarna att ignoreras så om det refereras till D-batteriet är det R20 som åsyftas.

296

© Kjell & Company

Ellära - Batterier

8  Uppladdningsbara batterier Ett ”uppladdningsbart batteri” heter egentligen ackumulator och är väldigt likt ett vanligt batteri. Genom att spänningssätta en urladdad ackumulator kan elektronerna vandra tillbaka så att den går att använda igen. Ackumulatorerna skiljer sig mycket mellan varandra, exempelvis på hur stor kapacitet de har (hur länge de håller på en laddning) och hur många cykler de klarar av (upp- och urladdningar). I vissa sammanhang spelar även storleken eller vikten roll och då är inte alla typer lämpliga.

8.1  Ackumulatortyper

Blyackumulatorn Blyackumulatorn är ett av de äldsta uppladdningsbara batterierna och den används fortfarande, bland annat i bilar, backup-lösningar och industriella sammanhang. De stora nackdelarna med batteritypen är att den innehåller miljöfarliga ämnen och väger väldigt mycket. Spänningen från en cell är 2 V och genom att sammankoppla flera celler går det att få fram olika spänningar som är jämnt delbara med siffran två. Bilbatteriet (12 V) består exempelvis av sex celler.

En blyackumulator på 12 V, 17 Ah.

Blyackumulatorerna finns i många olika storlekar och viktklasser, även om de har samma spänning. Det beror på att deras kapacitet skiljer sig, vilket gör att de håller olika länge. En ackumulator som väger 300 g kan ha en kapacitet på 1,3 Ah (1300 mAh) samtidigt som en som väger 6,5 kg har kapaciteten 17 Ah (17000 mAh).

© Kjell & Company

297

Ellära - Batterier

Nickel-kadmium (NiCd) NiCd-batteriet har en polspänning på 1,2 V och var vanligt för några år sedan. Idag syns det sällan då tillverkare och konsumenter valt andra alternativ av bland annat miljöskäl. Precis som namnet antyder innehåller batteriet den miljöfarliga tungmetallen kadmium (Cd). Det gör att det sedan 2006 finns ett EU-direktiv vilket förbjuder NiCdbatterier där det finns alternativ. Handverktyg är undantagna från direktivet då det enligt Naturvårdsverket rådde oenighet kring huruvida det gick att ersätta NiCd-batterierna där också. Detta eftersom handverktygsbatterier belastas med stora strömuttag. Ersättningsbatterierna kunde inte hantera stora strömuttag lika bra. De flesta handverktyg använder idag uppföljaren NiMH istället för NiCd. Läs mer om handverktygens NiCd-batterier i Naturvårdsverkets rapport ”Kadmium i batterier för handverktyg, vilka möjligheter och konsekvenser medför ett förbud?”. Den finns att läsa på Naturvårdsverkets hemsida (www.naturvardsverket.se). En av nackdelarna med NiCd är den så kallade minneseffekten. Minneseffekten gör att kapaciteten sjunker om batteriet inte sköts ordentligt. Minneseffekten uppstår då batteriet inte laddas ur ordentligt innan det återuppladdas. Om batteriet upprepade gånger laddas utan att vara urladdat, kommer det efter ett tag tro att det är dags för en ny uppladdning innan det verkligen är det. Det innebär att den användbara kapaciteten minskar. Det är också viktigt att inte överladda eller djupurladda batteriet. Först när apparaten som använder batteriet anser att det är slut bör batteriet laddas om. En av fördelarna med NiCd är att tekniken klarar stora strömuttag, det vill säga att batterierna har låg inre resistans.

Miljövänligt Självurladdningsegenskaper Inverkan av minneseffekten Värmetålighet

Nej Besvärande Problematisk Bra

Nickel-metallhydrid (NiMH) NiMH är idag det populäraste valet bland de vanliga uppladdningsbara cylinderformade batterierna. Det är ett miljövänligt alternativ (fritt från kadmium) som dessutom finns i högre kapaciteter än motsvarande NiCd. Minneseffekten utgör inte heller något problem. Det gör det enkelt att hantera då användaren inte behöver tänka på korrekt urladdning före varje laddning. NiMH-batteriet har en polspänning på 1,2 V och kan ersätta vanliga alkaliska batterier i nästan alla sammanhang. Detta trots att det alkaliska batteriet har en polspänning på 1,5 V. En noggrannare undersökning av urladdningskurvorna visar att det är en väldigt kort stund som det alkaliska batteriet verkligen ger 1,5 V. Spänningen sjunker nämligen snabbt ner mot 1,2V och fortsätter sedan långsamt ner till ungefär 0,9 V. NiMH-batteriet börjar istället på 1,2 V och håller sig stadigt där tills batteriet är slut. Den lilla skillnaden i startspänning här därför liten eller ingen betydelse.

298

© Kjell & Company

Ellära - Batterier

Miljövänligt Självurladdningsegenskaper Inverkan av minneseffekten Värmetålighet Fungerar i kyla

Ja Hyfsade Försumbar Ok Nej

NiMH generation två (NiMH2) Självurladdningen för NiMH-batterier har alltid varit relativt hög, (10-20% per månad). Problemet är särskilt tydligt i apparater med liten strömförbrukning (t.ex. fjärrkontroller och klockor). Där kan självurladdningen ta mer av batteriet än själva apparaten. Med den nya generationen NiMH2, är självurladdning mycket låg (ca 2% per månad). NiMH2 finns från de flesta batteritillverkarna. Tyvärr finns inget gemensamt namn, utan de säljs under var tillverkares eget namn, till exempel Powerbase Instant, GP ReCyko, Varta Ready2Use och Panasonic Infinium. I och med att den nya generationen har en mycket låg självurladdning, kan batterierna förladdas vid tillverkning. Att batterierna tidigare var tvungna laddas före användning, var till stor nackdel vid val av uppladdningsbara batterier. När man tidigare var på semester och batterierna i kameran tog slut, fanns inget annat alternativ än att välja alkaliska batterier. Med NiMH2 kan man använda batterierna direkt ur paketet. Den låga självurladdningen gör också att de fungerar bra till apparater som drar lite ström. Enda nackdelen är att de än så länge inte finns med riktigt lika hög kapacitet som första generationens NiMH-batterier. Det gör att den första generationen kan vara lämpligare i energikrävande apparater. Det går att teoretiskt jämföra vilken inverkan de olika självurladdningsegenskaperna har för batterier som får ligga ett tag på hyllan innan de börjar användas. Eftersom självurladdningen är cirka 20 % respektive 2 % så blir den återstående kapaciteten efter en månad 80 % respektive 98 %. Uträkningen kan förenklas på detta sätt: Kapacitet efter en månad

= Kapaciteten •

Kapacitet efter två månader = Kapaciteten •

80 100 80 • 100

80 100

Efter fyra månader ska alltså kapaciteten multipliceras med 80 % fyra gånger. Om ett batteri med kapaciteten 2100 mAh laddas upp och sedan förvaras i fyra månader innan användning hade det i teorin sett ut så här:

© Kjell & Company

299

Ellära - Batterier Nya kapaciteten för generation ett = 2100 • 0,8 • 0,8 • 0,8 • 0,8

eller förenklat Nya kapaciteten för generation ett = 2100 • 0,8 4

Skillnaden mellan de två batterityperna blir då: Ursprunglig kapacitet: 2100 mAh Självurladdning: 20 % per månad Efter fyra månader = 2100 • 0,84 ≈ 400 mAh Ursprunglig kapacitet: 2100 mAh Självurladdning: 2 % per månad Efter fyra månader = 2100 • 0,984 ≈ 1900 mAh

På fyra månader har alltså det vanliga NiMH-batteriet minskat sin återstående kapacitet till en fjärdedel medan det knappt har hänt någonting med den nya generationstypen. På ett år har det vanliga NiMH-batteriet för länge sedan förlorat all sin energi medan den nya generationens batteri bara har minskat med ungefär 20 %. Detta är ett teoretiskt och förenklat exempel men det visar ungefär hur mycket självurladdningen påverkar. Det finns ytterligare en stor fördel med den nya generationens batterier. De kan laddas i samma laddare som den äldre typen. Konsumenten slipper därmed att investera i en ny laddare.

Miljövänligt Självurladdningsegenskaper Inverkan av minneseffekten Värmetålighet Fungerar i kyla

Ja Mycket goda Försumbar Dålig Ja

Litium-jon (Li-Ion) och Litium-polymer (Li-Poly) Precis som i icke-uppladdningsbara sammanhang börjar litiumtekniken vinna stor mark. De främsta fördelarna är att batterierna är små med låg vikt och stor energitäthet. De har en spänning på 3,6 V respektive 3,7 V vilket gör att de inte kan ersätta alkaliska batterier på samma sätt som NiMH. Litium-jon och litium-polymer används istället till batterier som är inbyggda i apparater. Öppna baksidan på din mobiltelefon så hittar du med största sannolikhet ett litiumbatteri där. Bärbara datorer använder också litiumtekniken, liksom de flesta andra portabla apparater där ett laddningsbart batteri finns inbyggt. Litiumbatterierna har ytterligare fler fördelar då de har låg självurladdning och inte alls lider av minneseffekten. Det gör att användaren inte behöver bry sig om batteriets laddstatus utan kan ladda det när som helst.

300

© Kjell & Company

Ellära - Batterier

Ett uppladdningsbart litium-batteri ska inte laddas ur helt. Det finns då stor risk för att batteriet inte kan återuppladdas igen. Det är dock ingen fara med att använda telefonen tills den själv stänger av sig. Batteriet har då fortfarande kraft kvar, men det är för lite för att telefonen ska kunna drivas. Om detta händer är det viktigt att batteriet laddas upp igen snarast. Det är nämligen inte bra för batteriet om det ligger urladdat under lång tid. Den låga men ändå befintliga självurladdningen kommer då att ladda ur batteriet så djupt att det tar skada. Många har säkert redan råkat ut för att en telefon, som tidigare fungerade bra, inte går att ladda då den legat oanvänd en längre tid. Om ett batteri inte ska användas på ett tag, skall det därför först laddas. Helt nya (oanvända) batterier kan dock förvaras ouppladdade.

Exempel på batteripack av litium-jon och litium-polymer typ.

8.2  Spara pengar och miljö med uppladdningsbara batterier

Det finns två anledningar till att använda uppladdningsbara batterier, att spara pengar och miljö. Här följer ett räkneexempel som visar vilka vinster som går att göra. Exempel - ekonomisk vinst Tänk dig en hobbyfotograf som gillar att fotografera mycket. Han har ofta kameran med sig och tar några bilder varje dag. Han är ekonomisk och köper alltid alkaliska batterier i storpack (innehåller tjugo batterier). Ett sådant paket kostar kring 50 kr vilket ger en styckkostnad på 2,50 kr per batteri. Han har en god vän som också är fotointresserad men hon använder uppladdningsbara batterier istället. Hon har köpt en snabbladdare med fyra medföljande 2700 mAh laddningsbara batterier, samt ett extra paket med ytterligare fyra 2700 mAh batterier. Det ger henne en totalkostnad på cirka 550 kronor. Vi räknar med att hon kommer att ladda sina dubbla uppsättningar batterier ca 500 gånger under tre år. På så sätt motsvarar hennes åtta uppladdningsbara batterier 4000 alkaliska batterier. Hennes besparing blir då: 4000 • 2,50 = 10 000 kr 10 000 - 550 = 9450 kr

© Kjell & Company

301

Ellära - Batterier

Visst kommer hennes laddare att dra lite ström då den används, men i sammanhanget är den kostnaden försumbar. Man tjänar alltså snabbt in investeringskostnaden.

Exempel - miljömässig vinst Vidare blir den miljömässiga vinsten också stor. Räkna med att ett alkaliskt batteri väger cirka 25 gram. Då kommer vikten på 4000 batterier att bli: 4000 • 0,025 = 100 kg

Jämför det med 252 g som de åtta laddningsbara batterierna väger! Ur miljöaspekt kan det konstateras att inte lika många batterier behöver tillverkas och därmed inte heller kasseras när de är uttjänta. Det leder till att betydligt färre båtar behöver åka från Asien till Europa. Koldioxidutsläppen minskar då frakten blir både lättare och tar mindre plats. Även om ovanstående exempel är lite förenklat, råder det ingen tvekan om att det finns stora besparingar att göra både ekonomiskt och miljömässigt. (kr)

(vikt)

NiMH 550 kr

Alkaliska 10000 kr

NiMH 252 g

Alkaliska 100 kg

Diagrammen ger en uppfattning om hur stora besparingar som går att göra (både ekonomiskt och miljömässigt). Vikten på laddaren är ej inräknad.

Uppladdningsbara batterier har i vissa öron ett dåligt dykte. Det hävdas att de inte håller lika länge som alkaliska batterier. Så var det tidigare men nu är det i de flesta sammanhang tvärtom. I början av 2000-talet användes oftast laddningsbara batterier med en kapacitet på 1300 mAh. Nu är en normal kapacitet på samma batterityp 2700 mAh, alltså mer än den dubbla kapaciteten. Diagrammen visar urladdningsförhållanden vid olika belastning. Vid låg belastning är skillnaden inte speciellt stor men den blir betydligt större när belastningen ökar.

302

© Kjell & Company

Ellära - Batterier Alkaliskt 10 ohm

U(V)

Alkaliskt 2,5 ohm

1,6

NiMH 2700 mAh 10 ohm NiMH 2700 mAh 2,5 ohm

1,2

0,8

0 0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

22

24

26

h

Förhållandet mellan alkaliska- och NiMH-batterier vid låg (10 ohm) respektive hög (2,5 ohm) belastning.

8.3  Hur länge håller ett uppladdningsbart batteri?

Hur länge håller ett uppladdningsbart batteri? Det beror på om frågan avser batteriets kapacitet eller hur många gånger det går att återuppladda. Om kapaciteten är angiven till 2700 mAh betyder det att batteriet räcker i fem timmar om en apparat drar 540 mA. t = tiden angiven i timmar (h) C = kapaciteten angiven i amperetimmar (Ah) I = strömmen angiven i ampere (A)

t=

C I

t = 2700 mAh = 540 mA

2,7 Ah 0,54 A

=5h

Hur många upp och urladdningar ett laddningsbart batteri klarar anges som cykler. Det maximala antalet cykler beror på faktorer såsom vilken kemi batteriet är uppbyggt av, om det snabbladdas eller ej samt hur det sköts. Generellt sett håller NiCd och NiMH för dryga 500 cykler. Sköts de exemplariskt går det att komma upp i 1000 laddningscykler. NiMH generation två är betydligt tåligare och klarar normalt 1000 cykler. Litium-jon håller vid normal användning för ungefär 500 cykler.

© Kjell & Company

303

Ellära - Batterier

9  Underhåll och laddning av batterier Det går att ladda batterier på flera olika sätt. Det gör att det finns många olika typer av laddare på marknaden. Skillnaden ligger i hur lång tid det tar att ladda samt hur avancerad övervakningsteknik laddaren har. Övervakningsfunktionen blir viktigare ju snabbare batteriet skall laddas. Följande avsnitt beskriver laddning av NiMH-batterier.

9.1  Övervakningsprocessen

När ett batteri laddas blir det varmt. Ju högre laddström som används desto snabbare går laddningen. Vid snabbladdning ökar dock även värmeutvecklingen och därmed risken att batteriet går sönder. Uppladdningsprocessen övervakas för att batteriet inte skall ta skada. Det kan göras på flera olika sätt. Timerövervakning Det enklaste sättet att övervaka laddprocessen är med en timer (begränsa laddtiden). Enkla laddare brukar använda den här övervakningsmetoden. Genom ladda med en konstant laddström under en begränsad tid, går det att tillverka billiga men ändå väl fungerande laddare. Laddning med timer sker med låg laddström för att inte riskera för hög värmeutveckling. Nackdelen med timerladdning är att om användaren laddar batterier med högre kapacitet än vad laddaren är tillverkad för, finns risken att laddningen upphör innan batteriet nått sin fulla laddning. Timerfunktionen kan även finnas som komplement till andra övervakningstekniker i snabbare laddare. Detta för att skydda batteriet om den ordinarie övervakningsfunktionen inte skulle fungera. Övervakning av spänningstoppvärde (Peak Voltage Detection) Spänningen sjunker när batteriet används. På samma sätt ökar spänningen när batteriet laddas. Laddaren kan känna av när spänningen blivit tillräckligt hög och därefter avbryta laddningen. Övervakning med negativ delta volt (-∆V) Vid laddning av ett NiMH batteri ökar spänningen tills batteriet är fulladdat. När laddningen är fullbordad sjunker spänningen något. Det är denna skillnad mellan den högsta och den lägsta spänningen i laddningens slutfas som kallas för -∆V. Vid laddning med -∆V övervakning avbryts laddningen vid precis rätt tidpunkt. Snabbladdas batteriet är det nämligen mycket viktigt att avbryta laddningen i tid. Annars finns risken att batteriet tar skada. Efter att -∆V detekterats är det vanligt att laddaren övergår till underhållsladdning. Övervakning med delta temperatur (∆T) Temperaturen ökar när ett batteri laddas eftersom det sätts i arbete. När batteriet är fulladdat kan det inte ta åt sig mer ström. Fortsätter laddaren då att ladda kommer den tillförda energin övergå till oönskad värme. Med temperaturövervakning kan laddaren 304

© Kjell & Company

Ellära - Batterier

slå av när en viss temperatur är nådd (normalt 45°C). En annan mer avancerade temperaturövervakningsmetod är delta temperatur (∆T). När temperaturen stiger mycket på kort tid vet laddaren att batteriet är fullt. Vid all typ av snabbladdning rekommenderas minst två övervakningsmetoder.

Laddning Temperatur

Tid (h) 100% laddning Teoretisk spännings- och temperaturutveckling vid laddning av ett NiMH-batteri. Kurvorna visar bara principen.

9.2  Beräkna laddström och laddtid för NiMH

Genom att känna till kapaciteten på ett NiMH batteri är det enkelt att räkna ut en lämplig laddström. Batteriets totala kapacitet beskrivs som 1C (Nominal Capacity). Idealisk laddström för ett NiMH batteri är 0,1C (10% av batteriets kapacitet). Vid 0,1C tar det ungefär 14-16 timmar att ladda upp batteriet. Snabbladdning sker vid 1C och tar cirka en timme. Exempel på laddström för ett 2500 mAh AA batteri. Normalladdning: 0,1C = 2500 • 0,1 = 250 mA Snabbladdning: 1C = 2500 • 1 = 2,5 A

9.3  Laddkanaler

En laddare kan vara utrustad med olika många laddkanaler. De enklaste laddarna för fyra batterier har bara två laddkanaler. Det betyder att batterierna måste laddas i par. Mer avancerade laddare brukar ha en laddkanal för varje enskilt batteri. Flera batterier per laddkanal Om två batterier samsas om en laddkanal måste de alltid laddas i par. Det går alltså inte att ladda ett batteri åt gången, något som kan vara önskvärt till exempelvis en mp3-spelare. Det gör också att övervakningen inte blir lika exakt. Batterier med olika egenskaper (t.ex. kapacitet, ålder och fabrikat) bör därför inte laddas tillsammans. © Kjell & Company

305

Ellära - Batterier

Individuella laddkanaler Med en laddkanal per batteri kan övervakningen göras noggrannare. Då kan laddningen kontrolleras individuellt för varje batteri utan att något batteri riskerar att bli halvladdat eller överladdat. Funktionen finns i de mer avancerade batteriladdarna. Genom att ha individuella laddkanaler kan ett udda antal batterier laddas oberoende av fabrikat, kapacitet och storlek.

Exempel på en laddare som övervakar varje batteri individuellt.

Individuella laddkanaler är att föredra men inte alltid nödvändigt. Om batterierna som laddas sedan används parvis i en apparat fungerar det bra med två laddkanaler istället för fyra. 9.4  Skötsel av batterier

Batteriet (eller ackumulatorn som det också kallas) har en komplicerad uppbyggnad. Det måste skötas på rätt sätt för att fungera under lång tid med bibehållen kapacitet. Här följer några enkla skötselråd: Följ instruktionerna. På vanliga batterier står det oftast att de ej får laddas eller kortslutas. Försök heller aldrig att öppna batterier och låt inte barn leka med dem. Förvara inte batterier varmt. Batterier fungerar dåligt när det blir kallt. Vissa batterier fungerar inte alls vid minusgrader. Det beror på att den kemiska reaktionen i batteriet stannar av. Apparaten som batterierna då sitter i kan då inte få den energi som behövs. Om batterierna inte ska användas direkt, bör de av den anledningen förvaras i sval rumstemperatur eller något under. Låg temperatur bromsar självurladdningen vilket är positivt vid förvaring. I bland hör man att batterier skall förvaras i kylskåpet. Det kan vara positivt tack vare den låga temperaturen. Den ökade luftfuktigheten är dock inte optimal för batterier. Enligt batteriföreningen är det bäst att förvaring sker i rumstemperatur. Läs mer om detta på http://www.batteriforeningen.se/Anvaendningsraad.htm Blanda inte använda och nya batterier. Varningen om att blanda gamla och nya batterier brukar stå i manualen till de flesta 306

© Kjell & Company

Ellära - Batterier

produkter som använder mer än ett batteri. Det är viktigt att inte heller blanda batterier av olika fabrikat eller batterier som är olika gamla. Det kan leda till att batteriet som är mest urladdat börjar läcka med följden att apparaten de sitter i skadas. I exempelvis fjärrkontrollen ska alltså båda batterierna bytas samtidigt. Ta ut batterierna ur apparaten Om du inte kommer att använda apparaten under en längre period, är det lämpligt att plocka ur batterierna. Gamla urladdade batterier riskerar att börja läcka. Förvara batterierna i sin förpackning Detta för att undvika att batteriernas poler kommer i kontakt med varandra. Det gäller särskilt batterier med lödöron. Om lödöronen ligger mot varandra och kortsluts finns det risk för brand. Kortslutningsströmmen hos ett batteri kan nämligen bli så stor att polerna börjar glöda. Apparater med inbyggda uppladdningsbara batterier bör förvaras uppladdade om de inte ska användas på ett tag. Nya uppladdningsbara batterier skall laddas före användning. Detta gäller inte NiMH-batterier av andra generationen. Alla andra batterier levereras oladdade (eller med grundladdning från fabriken) och ska laddas fullt före första användningen.

© Kjell & Company

307

Ellära - Lödning

10  Batteripack Ett batteripack är flera batterier (celler) som är sammankopplade i serie. Batteripacken kan få olika egenskaper beroende på hur de kopplas, vilka och hur många celler som används. Detta kapitel börjar med att förklara begreppen polspänning och inre resistans för att efter det demonstrera hur ett batteripack byggs.

10.1  Polspänning och inre resistans

Ett batteri har något som kallas EMK eller elektromotorisk kraft. Den mäts i volt (V) men betecknas inte med bokstaven U i formler utan med ett E. Genom att placera en voltmeters två prober på varsin sida av ett alkaliskt batteri så kommer den visa batteriets elektromotoriska kraft. Det är dock inte denna spänning som apparater kan dra nytta av. I alla batterier finns en inre resistans, vilken betecknas Ri och mäts i ohm (Ω). Det är den som gör att spänningen till apparaten inte är den samma som multimetern visar. När det börjar gå ström från batteriet blir det nämligen ett spänningsfall över den inre resistansen. Det gör att spänningen över de två polerna (polspänningen) förändras. När spänning på ett batteri ska mätas bör det därför alltid göras när det sitter i apparaten eller med ett mätinstrument som belastar batteriet. E Ri U

Schematiskt diagram över polspänning och inre resistans (Ri )

10.2  Serie- och parallellkoppling av batterier

Ett bra exempel på seriekopplade batterier är en ficklampa. Där sätts ofta två stycken batterier på varandra vilket gör att spänningen fördubblas men kapaciteten förändras inte. Total spänning vid seriekoppling = spänning(1) + spänning (2)… Spänning i ficklampan = 1,5 V + 1,5 V = 3 V

308

© Kjell & Company

Ellära - Lödning

Fyra laddningsbara 1,2 V, 2000 mAh celler i seriekoppling. 4 • 1,2 V = 4,8 V (2000 mAh)

9 V-batteriet tillverkas genom att seriekoppla sex celler (6 • 1,5 V = 9 V).

När man parallellkopplar battericeller, ökar kapaciteten. Spänningen förblir densamma.

Sex laddningsbara 1,2 V, 2000 mAh celler i parallellkoppling. 1,2 V (6 • 2000 mAh = 12000 mAh = 12 Ah)

Genom att kombinera serie- och parallellkoppling av battericeller, går det att öka både spänningen och kapaciteten.

10.3  Praktiskt experiment: citronbatteri

Det går faktiskt att göra ett batteri av citroner! Det ger inte speciellt mycket energi men följande experiment kan få en lysdiod att lysa. Det som behövs är: • Sex citroner • Grov kopparledning (dubbelvikt) • Sex förzinkade spikar • En lysdiod (2 V) • Kopplingstråd Genom att koppla på följande sätt kommer zinkbeläggningen på spiken och kopparledaren att reagera med citronsaften. På ena sidan kommer det då att skapas ett underskott av elektroner, vilket gör att de flödar genom ledningstråden. För att göra det måste de passera lysdioden vilket gör att den börjar lysa. För att lysdioden ska tändas krävs ungefär 2 V. Varje citron ger cirka 0,95 V och måste därför kopplas två och två i serie för att få upp spänningen till en nivå som är tillräcklig. Paren måste sedan kopplas parallellt med varandra för att batteriet ska kunna leverera tillräckligt med ström. © Kjell & Company

309

Ellära - Lödning

Sex citroner räcker för att det ska gå att göra ett uttag på 3 mA. Eftersom det är långt under de 20 mA som krävs för att lysdioden ska lysa som den ska kommer den bara att lysa ytterst svagt. Med 40 citroner till hade den kunnat lysa med full styrka men sex stycken räcker för att visa att det fungerar.

Ett fungerande batteri av citroner.

10.4  Att bygga ett batteripack

Här beskrivs hur ett batteripack med NiMH-celler byggs. För att kunna göra det krävs kunskaper i lödning. Mer information om det finns i kapitlet med samma namn. Förberedelser Börja med att fundera över vilka egenskaper ditt batteri ska ha. Kapaciteten bestäms av vilka celler som används, exempelvis AAA, AA eller Sub-C. Det blir på så sätt också avgörande för hur stort batteripacket blir. Det finns celler med olika kapacitet trots samma storlek, högre kapacitet betyder högre vikt och pris. Battericellerna seriekopplas oftast vilken gör att antalet celler bestämmer vilken spänning batteriet ska ha. För att få ut den totala spänningen multipliceras antalet celler med cellernas spänning (1,2 V). Ska spänningen vara 7,2 V räknas antalet celler ut på följande sätt: 310

© Kjell & Company

Ellära - Lödning

7,2 = 1,2 n n=

7,2 =6 1,2

När batteriets egenskaper är bestämda är det dags för förberedelserna. Rengör battericellernas poler med en glasfiberborste eller ett fint sandpapper. Detta för att tennet skall flyta ut fint och snabbt. Under byggets gång fixeras cellerna med smältlim (limpistol). Lödning Var försiktig när du löder samman batteripolerna och använd en kraftig lödkolv (80 – 100 W). Att använda en lödkolv med så hög effekt kan låta fel, eftersom cellerna skadas av hög värme. Anledningen till den höga effekten är lödningen ska gå snabbt. En lödkolv med lägre effekt hade tagit längre tid på sig för att värma upp området som skall lödas. I och med det hade värmen nått djupare in i battericellen. Förtenna därför ytorna som ska sammanfogas och löd snabbt. Battericellerna kan sammanfogas på två olika sätt. Det ena kallas side-by-side och det andra för in-line. Båda sätten som visas är seriekopplade och det som skiljer är batteriets slutliga fysiska form. Vid lödning side-by-side bör lödbleck användas. Det kopplar samman två celler med varandra. Lödblecken har en bockning vilken skyddar mot kortslutning. Var noga med polariteten så att plus och minus inte kopplas fel.

+

-

+

-

+

-

+

Exempel på side-by-side-koppling.

Att bygga in-line-batteripack är lite mer avancerat. Då ska cellerna sammanfogas på längden. Det underlättar att använda en speciell lödkolv med in-line-spets.

Normalt byggs inte hela batteripacket in-line. Batterierna placeras i två eller fler rader, beroende av hur många celler som ska användas. På gaveln sammanlänkas cellerna med ett lödbleck på samma sätt som i side-by-side-kopplingen. © Kjell & Company

311

Ellära - Lödning

-

+

-

+

-

+

-

+

+

-

+

-

+

-

+

-

+ -

Exempel på in-line-koppling.

Välj en anslutningskabel som är dimensionerad för strömmen som batteriet ska lämna. Normalt fungerar det bra med 1,5 mm2. Skall batteripacket användas i strömkrävande applikationer (t.ex. RC-bilar) används 2,5 mm2 eller 4,0 mm2 . Tag hjälp av nomogrammet som finns i bokens formelsamling för att räkna på sambandet mellan ström, ledningsdimension och kabellängd. Färdigställ batteriet Använd ändhylsor för att ge batteripacket stabilitet och skydd. Avsluta med att trä över en lämplig krympslang. Värm krympslangen försiktigt med exempelvis en värmepistol. Efter det har du ett riktigt snyggt och proffsigt batteripack. Tänk också på att välja en kontakt som passar ändamålet. Den ska vara av hög kvalitet och gärna guldpläterad för att minimera förlusterna. Ibland undviks kontakten helt och batteriet löds fast direkt på anslutningen istället.

Lödbleck

Krympslang för batteripackar

312

Ändhylsor

Anslutningskabel

© Kjell & Company

Ellära - Lödning

Lödning 11  Kom igång med lödning Att bygga en elektroniks byggsats, löda fast en kontakt på en kabel eller reparera ett avbrott på ett kretskort är bra att kunna. Vi ska i detta kapitel gå igenom vad som behövs för att kunna löda. Samtidigt får du några bra tips på vägen. 11.1  Utrustningen

Lödpenna, tenn, tennsug och ställ.

Lödpenna/lödkolv Lödpennan är det viktigaste verktyget för lödning av elektronik. Lödpennan består av ett handtag, ett värmeelement och en lödspets. Effekten mellan olika lödpennor varierar från 10 till 150 W. Vid lödning av kretskort är en effekt mellan 15 och 30 W lämplig. Det finns även andra skillnader mellan olika modeller. Lödpennor i premiumsegmentet brukar till exempel ha en något mer följsam kabel och ergonomiskt utformat handtag.

15 W lödpenna

© Kjell & Company

313

Ellära - Lödning

Lödstation En lödstation rekommenderas i de flesta fall för både nybörjare och proffs. Den har ett stabilt ställ samt möjlighet för temperaturreglering. Att steglöst kunna justera hur mycket värme som skall tillföras gör lödstationen mycket användbar till all sorts lödning. Vissa lödstationer visar även lödspetsens temperatur i en display.

Lödstation med inställbar temperatur (150°C till 450°C).

Lödspets Längst ut på lödpennan sitter en lödspets. Beroende på vad som ska lödas finns det olika typer att välja mellan, men för elektronik är en mindre, koniskt utformad spets att rekommendera. Den ger bra precision på små ytor och minskar risken för att av misstag komma åt andra komponenter på kretskortet. Välj lödpenna eller lödstation med utbytbara spetsar. Lödspetsarna slits och behöver bytas ibland. Exempel på lödspetsar: • Koniska med olika diameter. • Snedställd (ger en skarp udd och en bred sida). • Mejselformade. • In-line för lödning av batteripack (läs mer om denna spetstyp i Ellära 10.4).

Konisk

Mejselformad

Snedställd

In-line

Lödtenn För att sammanfoga två metallytor med varandra används ett så kallat lod. Lödtenn är det lod som används för lödning av elektronik. Lödtenn kan bestå av flera olika legeringar. Den legering som passar bäst för hobbyister består av 60% tenn och 40% bly. Den legeringen ger ett mjukt och lättbearbetat lödtenn med låg smältpunkt (ca 180°C). RoHS (Restriction of Hazardous Substances) är ett direktiv från EU som förbjuder tillverkning och import av produkter innehållande vissa skadliga ämnen. Bly är en metall som omfattas av RoHS. Det är därför förbjudet att i nyproduktion eller professionell reparation använda det klassiska lödtennet som innehåller bly. Det blyade tennet får dock fortfarande säljas och användas för privat bruk. 314

© Kjell & Company

Ellära - Lödning

I och med RoHS-direktivet, har lodet i all produktion flyttats över till andra legeringar. Så kallat blyfritt lödtenn finns i olika legeringar med olika smältpunkter. Gemensamt för allt blyfritt tenn är att det är hårdare (sprödare) och har högre smältpunkt. Det blyfria lödtennet är därför betydligt svårare att använda och rekommenderas inte till nybörjare. En vanlig legering på blyfritt tenn är: 95,8 % tenn, 3,5 % silver och 0,7 % koppar. Smältpunkten för den legeringen är 215°C.

Exempel på lödtenn.

Avtorkningssvamp Överskott av lödtenn har en förmåga att samlas på lödspetsen. Enklast är att torka rent med en lätt fuktad avtorkningssvamp. De flesta lödstationer har en medföljande sådan så den behöver sällan köpas till. Det finns även en variant med metalltrassel som fungerar bra.

Avtorkningssvamp och metalltrassel.

Flussmedel, lödvatten och lödfett Metaller oxiderar när de kommer i kontakt med syre. Vid lödning är det viktigt att metallytan är helt ren och fri från oxider. Ett flussmedel är en kemikalie som effektivt tar bort befintliga oxider samtidigt som den hindrar återoxidation. När det värms upp flyter det ut på metallytan och tränger in i alla porer. Flussmedel är en förutsättning för att få lödtennet att flyta ut (”väta”) ordentligt på lödytan. Flussmedlet finns därför i små kanaler i lödtennet. Det är sällan nödvändigt att tillföra extra flussmedel, men det kan vara bra att ha till hands om lödtennet vägrar fästa. Röken som uppstår vid lödning är det förångade flussmedlet. Tänk på att det inte är hälsosamt att andas in röken, varför lödning bör ske vid god ventilation. Lödvatten och lödfett fungerar på samma sätt som flussmedel. Det appliceras på ytan som ska lödas. Normalt brukar det räcka med flussmedlet i lödtennet men om en yta är svårt smutsad och inte villig att väta lödtennet kan lödvatten eller lödfett vara till extra hjälp. Läs alltid tillverkarens rekommendationer och varningstexter. © Kjell & Company

315

Ellära - Lödning

Flussmedel, lödfett och lödvatten.

Avlödningsfläta och tennsug En avlödningsfläta eller en tennsug kommer till användning om en fastlödd komponent eller del behöver avlägsnas. Tennsugen genererar ett vakuum med hjälp av en inbyggd fjäder. Spetsen på tennsugen är tillverkad av teflon och står därför emot hög värme. Alternativ till tennsugen är att använda en avlödningsfläta. Den är närmst att jämföra med en trasas förmåga att suga upp vatten. Lödflätan innehåller flussmedel som frigörs när den hettas upp. Genom kapillärkraft sugs sedan tennet in i flätan.

Tennsug och avlödningsfläta.

Experimentkort För nybörjaren eller för självbyggen är ett experimentkort ett billigt och bra sätt att förverkliga sina experiment. Experimentkortet är tillverkat med ett enkelsidigt lager av koppar med förborrade hål för kopplingar och komponenter. Hålavståndet på kortet följer en standard som gör att de flesta komponenter skall passa. För det mesta används så kallade öar, vilket innebär att alla hål är åtskilda. På en annan vanlig typ ligger kopparn som ledningsbanor. Det kan underlätta vid större kopplingar eftersom det då inte behöver dras en ledare till varje komponent utan strömmen kan gå via kortets kanaler istället. Det finns även en hybridvariant som kallas för länkar. Där är ett flertal lödpunkter sammanlänkade till en liten lödbana.

Experimentkortets kopparbanor kan vara utformade på olika sätt.

Fasthållning av komponenter Det är inte lätt att löda med precision när komponenterna ligger löst på arbetsbordet. Ett ställ med ett par krokodilklämmor eller ett skruvstycke kan då användas för att 316

© Kjell & Company

Ellära - Lödning

hålla fast kretskortet eller kablarna på rätt position. Då blir båda händerna fria för att använda lödpenna och lödtenn. Denna typ av ställ kallas därför även för ”tredje hand”. Vissa hållare har förmonterat förstoringsglas för att underlätta precisionslödning.

Krympslang och eltejp Efter lödning av kablar är det alltid rekommenderat att isolera de ledande delarna med en krympslang. Den träs över lödningen och sedan används en värmepistol för att få krympslangen att krympa i diameter och sluta sig kring lödningen. En hårtork kan fungera i vissa fall. Exempel på hur en krympslang används visas i nästa kapitel. Det går även att använda eltejp som en nödlösning.





Ytterligare verktyg Sidavbitare och flacktång är verktyg som verkligen rekommenderas. Framförallt sidavbitaren som används för att kapa kablar och avlägsna ben på komponenter efter att de lötts fast på kretskortet. En multimeter är också väldigt behändig för att kunna mäta och felsöka byggen. Slutligen rekommenderas även en limpistol för att fixera komponenter och kablar. 11.2  Förberedande lödtips

1. 2.

3.

Se till att lödpennan är tillräckligt varm innan du börjar löda. Testa med lite lödtenn. Vid behov, rengör ytan som skall lödas. Är det ett kretskort du skall löda, är det bra om du rengör kopparbanorna med till exempel isopropanol. Det förhindrar oxidering. Om du ska montera komponenter efter byggbeskrivning, är det lämpligt att läsa

© Kjell & Company

317

Ellära - Lödning

4. 5. 6. 7.

den en extra gång. Om du felaktigt löder fast komponenter med många ben (t.ex. IC-kretsar) kan det vara svårt att löda loss dessa. Löd på en plats med god ventilation. Det utvecklas ohälsosam rök vid lödning. Är du osäker på hur du gör en korrekt lödning kan du börja med att prova på ett experimentkort och några billiga komponenter. En hållare är ofta nödvändig för att du skall kunna ställa ifrån dig den varma lödkolven. Använd metalltrassel eller avtorkningssvamp för att rengöra lödspetsen innan lödningen påbörjas. Smält därefter lite lödtenn på lödspetsen. Det hjälper värmen att ledas rätt.

11.3  Lödningsprocessen

1.

2. 3.

4. 5.

6. 7.

8.

Det är lätt att råka komma åt redan fastlödda delar med lödspetsen. Ibland kan det leda till att de lossnar. Fundera över vilka delar du ska börja med att löda fast för att undvika att ”måla in dig i ett hörn”. Tänk på att värmen från lödkolven sprider sig i lödtennet. Om du håller för nära änden finns det risk för att du bränner dig. Det är lätt hänt att vända någon komponent fel av bara farten när det är mycket som ska lödas in. Kontrollera en extra gång för att slippa felsöka det första du gör när allt är klart. Smält lödtenn på de uppvärmda delarna, inte på lödspetsen. Om du ska löda en kabel är det rekommenderat att först värma upp ledaren underifrån med lödspetsen. Låt sedan lite lödtenn flyta ut och ”förtenna” ledaren innan den löds fast på en kontakt. Se till att lödtennet flyter ut korrekt över den uppvärmda delen (se exempel på nästa sida). En del elektroniska komponenter är värmekänsliga och kan skadas om de utsätts för stark värme för länge. Försök att avleda värmen, exempelvis med en fuktig trasa. Om du löder på kretskort: se till att både komponenten och ytan på kretskortet som lödtennet ska flyta ut över värms upp av lödspetsen för at få en bra lödning.

11.4  Efter lödning

1.

2. 3.

318

Komponenter ska fixeras och hållas stilla medan lödtennet stelnar. Om man råkar stöta till lödpunkten innan tennet stelnat blir den matt och kan leda till glappkontakt efter en tid. Om det händer är det bara att värma upp igen och försöka på nytt. En perfekt lödning skall vara blank och tennet ska ha fått flyta ut. Kontrollera lödningarna och ta eventuellt bort överflödigt tenn. Rester av flussmedel kan tas bort med exempelvis isopropanol.

© Kjell & Company

Ellära - Lödning

Korrekt lödning Lödtennet har fäst både på metallytan på kretskortet och på benet till komponenten. Notera ”pyramidformen”.

Misslyckad lödning När lödtennet inte fäster kan det bero på att ytorna inte är rena eller att temperaturen för lödtennets smältpunkt inte uppnåtts på de ytor där det ska fästa. Elektroniktenn innehåller i regel flussmedel men om detta saknas kan det också vara anledningen till att tennet inte fäster.

Om lödspetsen gnuggats för länge mot kretskortsmönstret kan det lossna från kretskortsplattan. Om tennet värmts för mycket blir det matt i ytan vilket också gör att lödningen inte är pålitlig.

© Kjell & Company

319

Ellära - Lödning

11.5  Råd för självbyggaren

1. 2. 3.

4. 5.

6.

7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14.

15.

16. 17. 18.

320

Om alla prylar har sin plats blir det aldrig stökigt. Organisera din arbetsplats så att du med säkerhet vet att allt är avstängt när du inte är där. Planera arbetsmomenten i förväg. Tänk på att en tydlig och genomtänkt ritning minskar risken för röriga och svårservade ”fågelbon”. Säkringens funktion är att skydda komponenterna från att ”brinna upp”. Uteslut inga säkringar och sätt aldrig i säkringar med större värde än vad anvisningarna eller dina uträkningar kräver. Montera resistorer som utvecklar värme så att de sitter fritt och en bit upp från kretskortet. Kontrollera att komponenterna du använder inte är underdimensionerade i effekttålighet. Resistorer bör man kontrollera extra noga eftersom det är lätt att välja för klena. De alldra flesta är flamskyddade om något ändå skulle gå fel. Om apparaten skulle trilla eller få en knuff är det viktigt att inga strömförande delar kommer i kontakt med varandra eller chassiet som då blir strömförande. Fixera därför kablar och komponenter väl. Se till att rekommenderade isolationsavstånd hålls, speciellt mellan oisolerade spänningsförande delar och ytor som exempelvis chassi. Om du använder ett metallhölje till ditt bygge: använd en isolerande platta mellan höljet och kretskortet. Använd dubbelisolerad kopplingstråd för spänningsförande kretsar. Detta är mycket viktigt om ledningarna går genom höljet till apparatens utsida. Se till att kopplingsledningar inte kan skadas mot skarpa kanter, varma ytor eller rörliga delar. Tillverka inte egna kretskort för nätspänning (230 V). Det kräver fackmannakunskaper. Tillverka inte nättransformatorn själv. Använd inte heller någon från ”skrotlådan” utan köp en ny som är rätt dimensionerad för ändamålet. Förvissa dig om att nättransformatorn är rätt inkopplad innan spänningen kopplas på. Kontrollera polariteten och spänningen en extra gång. Undvik att löda fast grova spänningsledningar från nättransformatorer direkt på kretskortet. Risken finns nämligen att ledningarna river loss mönstret på kretskortet. Använd istället skruvanslutningar, skruvplintar eller flatstiftskontakter. Var noga med att dimensionera kontaktens storlek efter den ström den ska klara av. Förankra spänningsförande ledare med exempelvis buntband. Det gör att de inte kan komma i kontakt med metalldelar om lödningen skulle släppa. Detta gäller även sekundära ledningar. Spänningsförande ledningar ska inte buntas ihop med signalledningar. Tänk på din och andras säkerhet - Undvik provisoriska arbeten. De ökar bara risken för felkopplingar och försvårar vid felsökning. Se till att apparathöljet är stabilt, rymligt och försett med tillräckliga ventilationsöppningar. Höljet ska inte kunna tas av utan verktyg (t.ex. skruvmejsel).

© Kjell & Company

Ellära - Starkström

12  Lödningsguide I detta kapitel visas de olika stegen som krävs vid en lödning. Vi demonstrerar både hur kretskortsmontering går till och hur en lågvoltskabel kan lagas. Tänk på att befinna dig i ett välventilerat rum. 12.1  Att löda komponenter

Nedan följer en guide som visar hur en resistor löds fast på ett kretskort.

Böj benen på resistorn cirka nittio grader. Böj inte benen för nära själva resistorn då det kan brytas av från fästet. Starta uppvärmning av lödpennan medan du placerar komponenten.

Ta bort eventuell smuts från kretskortet. Placera resistorns ben i hålen på kretskortet. Om resistorn kommer att utveckla värme under drift är det viktigt att den inte kommer i direktkontakt med kretskortet. Böj ut benen en bit för att låsa fast komponenten i sin position på kortet.

© Kjell & Company

321

Ellära - Starkström

Håll fast kretskortet med någon form av hjälpmedel.

Smält lite lödtenn på lödspetsen och torka av den på en avtorkningssvamp. Det lilla tennet som finns kvar på spetsen leder värmen från spetsen till ledningsmönstret.

Värm upp det ena benet och kretskortets yta samtidigt i ett par sekunder.

322

© Kjell & Company

Ellära - Starkström

Lödtennet ska nu hållas mot de uppvärmda ytorna. Om de är tillräckligt varma kommer lödtennet att smälta och lägga sig enligt bilden.

Kontrollera de lödningar du har gjort och testa gärna ledningsförmågan med en multimeter ställd på området för resistansmätning eller summer.

12.2 Att laga en lågvoltskabel

Starta uppvärmning av lödpennan. Skala kabeländarna en bit och tvinna de inre trådarna i varje kabelände.

Trä en bit krympslang på den ena ledaren.

© Kjell & Company

323

Ellära - Starkström

Rätt

Fel

Montera krympslangsbiten och flytta den en bit bort från skarven så länge. Tvinna ihop ledarna i längdriktningen för bästa hållbarhet. Om kabeländarna tvinnas parallellt med varandra blir skarven känsligare för mekanisk belastning och otympligare vid montering.

Fixera kablarna så att de inte kan rubbas under lödningen.

Håll den uppvärmda lödspetsen mot ledarnas undersida i mitten av den tvinnade delen. Ledarna kommer snabbt att värmas upp.

324

© Kjell & Company

Ellära - Starkström

Applicera lödtennet på ovansidan av ledarna.

Vänta med att trä över krympslangen tills skarven svalnat. Om skarven är för varm finns risken att krympslangen krymper innan du får den på rätt ställe och hela arbetet måste göras om från början. Krymp sedan med värmepistol eller en kraftig hårtork med smal spridning. Det går också bra att värma med lödspetsen. Håll den så nära som möjligt utan att röra vid krympslangen.

© Kjell & Company

325

Ellära - Starkström

Starkström 13  Elsäkerhet De flesta starkströmsrelaterade el-arbeten måste utföras av en behörig elektriker. Med vissa undantag får lekmän som anser sig ha nödvändig kunskap göra en del reparationer. Kontakta behörig elektriker för vidare information kring el-arbeten.

13.1  Inledande genomgång av växelspänning

Eluttag i Sverige levererar 230 volt växelspänning. Till skillnad från likspänning så finns det ingen bestämd plus- och minuspol. Istället byts ständigt polaritet. Den ena ledaren kallas för fas och den andra ledaren kallas neutralledare eller nolla. Fasledaren är svart eller brun (enfasinstallationer), neutralledaren blå och jordledaren kännetecknas genom sin gul- och grönrandiga färg. För att en lampa inte ska blinka och flimra varje gång polariteten ändras, används en hög frekvens. Frekvensen anges i hertz (Hz) och talar i detta fall om hur många svängningar per sekund spänningen har. Ju högre frekvens, desto fler gånger byter spänningen polaritet och strömmen riktning. I Europa används frekvensen 50 Hz. Spänningen i svenska eluttag pendlar upp och ner från -325 V till +325 V, vilket ger ett effektivt värde på 230 volt. Se Ellära 1.12 för mer information om hur detta räknas ut. Spänning + 325 V + 230 V 0 V

Tid

-230 V -325 V Period Lägg märke till toppvärdet (325 V) och det effektiva värdet (230 V).

326

© Kjell & Company

Ellära - Starkström

13.2  Skyddsjordning

Skulle en apparat gå sönder finns det risk att den blir strömförande och därmed livsfarlig att vidröra. Skyddsjordningens uppgift är att förhindra att en apparat ska kunna bli strömförande. Istället för att bara ha två ledare i elnätet (fas och nolla) används även en tredje som exempelvis kopplas till apparatens ytterhölje. Om något händer med apparaten så att strömmen kommer i kontakt med höljet, leds den direkt tillbaka mot jord. Följden blir att säkringen i säkringsskåpet löser ut. Än bättre är det om man har en jordfelsbrytare. Jordfelsbrytaren bryter spänningen betydligt tidigare än vad en säkring gör. Det räcker med att elfelet i maskinen är litet för att jordfelsbrytaren ska lösa ut. En typisk säkring bryter vid 10 A (10000 mA), jordfelsbrytaren bryter redan vid 30 mA. En apparats kontakt avslöjar om utrustningen är skyddsjordad eller ej. Ett extra metallbleck på stickproppen brukar innebära att kabeln (och utrustningen) är skyddsjordad. Tänk på att kontaktens utseende inte kan garantera till 100 % att skyddsjord används. Även om det inte är tillåtet är det möjligt att någon kopplat på en felaktig kontakt. Ojordad stickpropp. Finns numera bara på äldre apparater. Kontakten passar därför inte i moderna jordade uttag.

Ojordad stickpropp. Apparaten som den kommer från är dubbelisolerad och därför passar kontakten även i moderna jordade uttag.

Ojordat eluttag

Ojordad elkabel (SKX)

Jordad stickpropp. Notera det extra metallblecket. Det ansluts till jordningen och innebär att alla tre ledare används. Det är förbjudet att använda denna typ av kontakt på en ojordad kabel. Jordat eluttag

Jordad elkabel (RKK)

© Kjell & Company

327

Ellära - Starkström

Sedan 1994 måste alla eluttag i nybyggda svenska hus vara jordade. I äldre hus där ledningarna från början varit ojordade har en ominstallation i kök och badrum krävts för att kunna koppla in moderna hushållsapparater såsom diskmaskin, kyl och frys. Att byta ut alla ojordade uttag mot jordade motsvarigheter kan vara en kostsam process eftersom en ny elledning måste dras till varje uttag. Det är absolut förbjudet att montera ett jordat uttag utan tillgång till jordledare. Det är givetvis inte heller tillåtet att använda en jordad stickpropp till en ojordad kabel. Det är faktiskt inte ens tillåtet att ha jordade och ojordade uttag i samma rum. Notera att det ibland finns både jordade och ojordade uttag i ett kök. Det beror på att kök och matplats kan räknas som olika områden.

13.3  Dubbelisolering

Apparater som inte har en skyddsjordning ska använda dubbelisolering. Det innebär att alla elektriska komponenter i utrustningen är extra skyddade så att risken för att höljet ska bli strömförande minimeras.

Dubbelisolerade apparater skall märkas med en dubbel fyrkant. En sådan apparat får använda den ojordade platta kontakten (kallas eurokontakt). Kontaktutformningen gör att den går att använda i både jordade och ojordade uttag.

13.4  Jordfelsbrytare

Har strömmen någon gång stängts av när du bara rört vid en apparat med handen? Det beror i så fall inte på otur utan snarare kan det vara ett tecken på att en jordfelsbrytare räddade dig från en kraftig stöt. I en felfri el-anläggning är den så kallade summaströmmen mellan fas- och neutralledning alltid lika med noll. Detta betyder att strömmen är densamma till och från en apparat. En jordfelsbrytare består bland annat av en så kallad summaströmstransformator som känner av ifall strömstyrkan skiljer sig mellan fas och nolla. Om den gör det så har det uppstått ett läckage av ström.

328

© Kjell & Company

Ellära - Starkström

Apparat

230 V

Läckström till jord Om läckström till jord uppstår blir det en strömskillnad mellan ledarna. Magnetfältet kring ledarna tar då inte längre ut varandra. Det skapar en ström i en transformatorspole som omger ledarna. Strömmen i transformatorn påverkar ett relä som bryter strömmen på bråkdelen av en sekund, innan någon kommit till skada.

Ett exempel på läckage är ifall en apparat har gått sönder och en strömförande ledning har fått kontakt med apparatens metallyta. Skyddsjordningen kanske är trasig eller uttagen kanske är ojordade. Det gör höljet livsfarligt. Summaströmmen är fortfarande noll då all ström går från fasen genom apparaten och tillbaka till nollan. Ett läckage av ström uppstår om en person vidrör höljet och samtidigt har kontakt med jord (t.ex. vatten eller diskbänk). Summaströmmen blir då inte längre noll då en del av strömmen försvinner någonstans på vägen. Jordfelsbrytaren slår då ifrån och bryter all ström direkt. En jordfelsbrytare hjälper inte mot alla faror. Om en person kommer i direkt kontakt med både fas och nolla kommer inte brytaren att slå från eftersom strömmen kommer att gå genom kroppen och tillbaka. Om personen däremot samtidigt har kontakt med jordning av något slag kommer strömmen hitta en alternativ väg genom kroppen som får jordfelsbrytaren att reagera och bryta strömmen. Det är lag på att ha jordfelsbrytare utomhus och i badrum.

Flyttbar jordfelsbrytare. Bra som extra säkerhet vid allt utomhusarbete. Utrustad med testknapp för funktionstest.

Jordfelsbrytare för fast installation i DIN-skena

Det finns olika typer av jordfelsbrytare. De kan vara fast monterade i el-centralen och ta hand om hela hemmet eller bara en fas. De kan även vara inbyggda i eluttag eller grenuttag. De två sistnämnda är något billigare lösningar eftersom de inte kräver omfattande installationer i elnätet. © Kjell & Company

329

Ellära - Starkström

Jordfelsbrytare bryter om summaströmmen skiljer sig mer än 30 mA (milliampere). Som personskydd får strömmen inte överstiga 30 mA, för brandskydd gäller 300 mA (0,3 A). En halv sekund med 30 mA kan vara tillräckligt för att ta ett människoliv. En jordfelsbrytare för personskydd får inte ha högre responstid än 0,3 sekunder men oftast är den så låg som några hundradelar av en sekund. Dessa siffror uppges i Elsäkerhetsverkets publikation ”Installation av jordfelsbrytare” som finns att ladda ner på www.elsak.se. Hur farlig är strömmen? 1 mA kan kännas i fingrarna. 1-10 mA uppfattas som mycket obehagligt men är ofarligt. Över 10 mA får man muskelkramper. Redan vid 15 mA till 20 mA kan man själv inte släppa greppet. Från 30 mA ökar blodtrycket och hjärtat börjar slå oregelbundet. Över 30 mA i 0,5-1 sekund kan vara dödande Normala läckströmmar Jordfel beror oftast på att någon apparat har börjat läcka ström. Om en sådan sak inträffar bör reparatör tillkallas alternativt apparaten bytas ut. Det finns dock ”normala läckströmmar” på många hushållsapparater. Dessa strömmar är väldigt små men flera apparater kan tillsammans skapa tillräckligt höga läckströmmar för att jordfelsbrytaren ska reagera. Exempel på apparater som detta är vanligt på är tvättmaskiner, diskmaskiner, spisar, kylar och frysar. Det rekommenderas därför inte att låta samma jordfelsbrytare skydda flera maskiner av denna typ. Skulle en jordfelsbrytare vara kopplad till hela elsystemet och den av någon anledning löser ut, kommer kyl och frys att stängas av. Detta är inte önskvärt, i synnerhet inte om det inträffar när man är bortrest. Det är därför vanligt att kyl och frys kopplas till en separat jordfelsbrytare. Misstolkning Namnet ”jordfelsbrytare” förvirrar många att tro att den behöver jordningen i elnätet. Det gör den inte, utan namnet kommer av att den tar över när den vanliga jordningen inte fungerar (eller när ström försvinner ut till någon form av jord). Det går alltså att koppla en flyttbar jordfelsbrytare till ett ojordat uttag.

13.5  Överspänningsskydd

Utrustning som är inkopplad på el-, tele- och antennät är konstant utsatt för risken att förstöras av tillfällig överspänning. Överspänningsskydd löser inte bara ut av åskväder utan även av tillfälliga spänningsspikar. Spikarna mattar med tiden ut komponenterna i elektroniska apparater och minskar deras livslängd. Att använda ett överspänningsskydd är att rekommendera, särskilt till lite dyrare elektronik. Följ alltid tillverkarnas rekommendationer. Tänk också på att ett vanligt överspänningsskydd inte kan skydda mot direkta blixtnedslag eller liknande extremt kraftiga spikar.

330

© Kjell & Company

Ellära - Starkström

13.6  CE-märkning

I princip alla elektroniska produkter måste uppfylla ett antal EU-direktiv för att vara tillåtna för försäljning inom det Europeiska Ekonomiska Samarbetsområdet (EES). Produkter som uppfyller kraven i direktivet får använda CE-symbolen. I Sverige utförs marknadskontroller av Elsäkerhetsverket.

Produkter som uppfyller kraven märks med denna logotyp.

Exempel på produkter som kräver CE-märkning: • Stickproppar och eluttag • Leksaker avsedda för barn under 14 år. • Produkter som nyttjar spänning mellan 50-1000 V (AC) eller 75-1500 V (DC) • Produkter som används i bygg- och anläggningsarbeten. • Anordningar avsedda att användas som skydd mot hälso- och säkerhetsrisker. • Medicinsk utrustning En utförligare och mer omfattande översikt finns att ladda ner på http://www.cemarkingnordic.se/pdf/english/what_is_ce_marking.pdf Det är tillverkarens (eller importörens om tillverkning sker utanför EU) ansvar att se till att deras produkt uppfyller alla krav som gäller för att den skall kunna CE-märkas. Elsäkerhetsverket rekommenderar konsumenter att alltid leta efter en CE-märkning vid köp av elektronik.

13.7  Oberoende certifieringar

En tillverkare kan ta hjälp av ett oberoende laboratorium för att kontrollera att deras produkt uppfyller alla krav som gäller för att produkten skall kunna CE-märkas. Detta är frivilligt från tillverkarens och importörens sida. Det finns många olika certifieringsorgan man kan vända sig till. Här följer en beskrivning från Intertek gällande deras tjänst för S-märkning och GS-märkning. Intertek - Världsledande inom provning och certifiering. Alla produkter som du tillverkar, importerar eller säljer ska uppfylla bestämda säkerhetsstandarder och marknadskrav. Välj Intertek till din provnings- och certifieringspartner, vårt globala nätverk av provningsexperter och högklassiga laboratorier ger dig den vägledning och de tjänster du behöver för att sälja dina produkter över hela världen. I Sverige är Interteks juridiska namn Intertek Semko AB, ett företag som har mer än 75 års erfarenhet av oberoende provning och certifiering av produkter. Intertek Semko AB är ackrediterat av SWEDAC för en mängd av EUs olika direktiv. Läs mer på http://www.intertek.se och http://ge.semko.se/semko/certified/ © Kjell & Company

331

Ellära - Starkström

Sverige

Danmark

Tyskland

Tyskland

Norge

Finland

Exempel på några välkända certifieringar.

13.8  IP-klassificering (Kapslingsklasser)

Vissa elektriska produkter märks även med en IP-klass (Ingress Protection). Detta för att visa vilken skyddsnivå produkten har och i vilken miljö den kan användas. IP-klassen anges med beteckningen IP följt av två siffror. Den första siffran anger graden av pet- och dammskydd och den andra anger hur vattentålig produkten är. Ju högre siffror desto bättre skydd. Första siffrans olika betydelser: 0 Inget skydd. 1 Petskyddad mot föremål större än 50 mm. 2 Petskyddad mot föremål större än 12 mm. 3 Petskyddad mot föremål större än 2,5 mm. 4 Petskyddad mot föremål större än 1 mm 5 Dammskyddad. 6 Dammtät. Andra siffrans olika betydelser: 0 Inget skydd. 1 Skyddad mot droppande vatten. 2 Skyddad mot droppande vatten. Apparaten får ej luta mer än max 15° från normalvinkeln. 3 Skyddad mot strilande vatten. Max vinkel 60°. 4 Skyddad mot strilande vatten från alla vinklar. 5 Skyddad mot spolande vatten från munstycke. 6 Skyddad mot spolande vatten från munstycke med högtryck. 7 Kan nedsänkas tillfälligt i vatten utan att ta skada. 8 Lämpad för långvarig nedsänkning i vatten. Varaktighet efter tillverkarens specifikation. Läs mer om pet-, damm- och vattenskydd i följande dokument från SP, Sveriges Tekniska Forskningsinstitut: http://www.sp.se/sv/index/services/ip/Documents/Grad_av_skydd_beröring.pdf http://www.sp.se/sv/index/services/ip/Documents/Grad_av_skydd_vatten.pdf

332

© Kjell & Company

Ellära - Starkström

De olika IP-klasserna har även följande symboler för sina värden.

Dammtät IP6X

Dammskydd IP5X

Droppskyddad IPX1

Strilsäker IPX3

Sköljtät IPX4

Spolsäker IPX5

Vattentät IPX5

Tryckvattentät IPX8

En produkt med IP-klass 44 är lämplig för utomhusbruk då den tål vatten från alla vinklar (regn) och har ett bra petskydd. Vanliga eluttag i hemmet brukar ha klassificering IP21. För belysningsarmaturer i ett badrum ska IP44-, IP65- eller IP67-klassificering finnas. Observera att en behörig fackman ska göra bedömning och installation!

13.9  Säkringar

En säkring är en skyddskomponent. Dess funktion är att bryta strömmen när den når över en viss nivå. Genom att bryta strömmen i tid, kan följdskador och brand undvikas. Säkringar (även kallade proppar) finns i el-centralen (även kallad gruppcentral eller normcentral). Förutom att varje grupp är avsäkrad finns även huvudsäkringar för inkommande el. Det finns olika säkringsstorlekar beroende på var de ska användas. Hur mycket ström en säkring tål märks i ampere (A). Säkringar skiljs åt genom olika fysiska storlekar och färgmärkningar. Färg Grön Röd Grå Blå Gul

Ström 6 A 10 A 16 A 20 A 25 A

Storlek på huvud 6 mm 8 mm 10 mm 12 mm 14 mm

Listan visar att propphuvudet blir större ju mer ström säkringen tål. En säkring som klarar mer ström passar därför inte i en sockel avsedd för lägre ström.

Lägg märke till förändringen i storleken på huvudet och färgen på baksidan.

© Kjell & Company

333

Ellära - Starkström

På säkringens baksida sitter en färgad bricka som indikerar om säkringen är hel eller inte. Om säkringen går, skjuter en fjäder ut brickan. En viktig uppgift för säkringen är att säkerställa att det inte går igenom mer ström än vad den anslutna kabeln klarar. Leder man mer ström genom en kabel än vad den är avsedd för blir den varm. Det medför risk för brand. Ju grövre ledare en kabel har, desto mer ström klarar den. Exempel på vilka kablar som används vid olika maxeffekter: Kabelarea Max ström 1,5 mm2 10A 2,5 mm2 16A

Max effekt 2300W 3600W

Automatsäkring.

Vid nyinstallation har automatsäkringar uteslutande använts de senaste 10 till 15 åren. Automatsäkringen har samma funktion som de gamla säkringarna men behöver inte bytas ut efter att den har löst ut. En återställning är mycket enkel.

13.10  Glas- och miniatyrsäkringar

Glas- och miniatyrsäkringar används i apparater för att skydda utrustningen. Slutar en apparat att fungera är det säkringen man kontrollerar först.

De två vanligaste storlekarna på glasrörssäkringar (5 x 20 mm respektive 6 x 32 mm).

Säkringarna delas in i grupper beroende på märkspänning, märkström och brytkaraktäristik. Märkspänningen (volt) anger den högsta spänning som säkringen är avsedd för. En säkring med 250 V i märkspänning fungerar därför utmärkt i apparater där spänningen ligger på 12 V. Det spelar ingen roll om det är lik- eller växelspänning. Märkströmmen (ampere) anger den högsta ström (oavsett spänning) som säkringen tål innan den går sönder. Brytkaraktäristiken beskriver hur snabbt säkringen brinner av. Tiden innan säkringen löser ut kan variera mellan någon millisekund och flera sekunder. De vanligaste märkningarna på brytkaraktäristik är: 334

© Kjell & Company

Ellära - Starkström

FF F M T TT

Mycket snabb Snabb Medeltrög Trög Mycket trög

Tröga säkringar används oftast till apparater som drar mycket ström vid start (t.ex. mikrovågsugn, förstärkare och vissa motorer) och till produkter som har ojämn strömförbrukning. Används en snabb säkring till sådana apparater finns det risk för att säkringen löser ut direkt vid start. Följ alltid tillverkarens rekommendationer och slarva aldrig med säkringar. Byt aldrig ut en trasig säkring mot en kraftigare motsvarighet. Det finns en anledning till att den sitter där och till att den gick sönder.

© Kjell & Company

335

Ellära - Starkström

14  Olika spänning i olika länder Det finns ingen internationell stickpropp, utan den kan skilja sig från land till land. En svensk apparat fungerar exempelvis inte i England och vice versa. Detta för att utformningen av kontakten är olika. Förutom att den fysiska kontakten kan vara annorlunda kan även spänningen i elnätet skilja. Sverige har 230 V medan USA har 110 V. En amerikansk apparat som kopplas in i Sverige kommer förmodligen att gå sönder, i och med att vår spänning är mer än dubbelt så hög.

14.1  Olika frekvenser

I Sverige ligger nätfrekvensen på 50 Hz. I exempelvis USA och Kina används däremot 60 Hz. De flesta apparater fungerar oavsett frekvens (50 eller 60 Hz), men det finns dock apparater som inte gör det.

14.2  Hanterar apparaten spänningsskillnader?

På apparaten eller dess nätadapter skall det finnas information om vilken ingångsspänning den skall ha. Det kan exempelvis se ut på följande sätt. ”Input: 100 - 240 VAC – 50/60 Hz” Detta innebär att apparaten hanterar spänning mellan 100 och 240 V. Det är praktiskt då den kan användas över hela världen (med reseadapter för att omvandla till rätt stickpropp). VAC står för volts of alternating current vilket helt enkelt berättar att det rör sig om växelspänning. ”Input: 110 VAC – 50/60 Hz” Specifikationen indikerar att produkten inte går att använda i Sverige eftersom den är avsedd för lägre spänning. ”Input: 230 V 50/60 Hz” Det är inte alltid som AC skrivs ut eftersom det oftast är underförstått. Produkter med den här specifikationen fungerar endast i länder som har 230 V i elnätet. Om den ska användas i USA måste den kopplas till en transformator där spänningen transformeras upp. För att ha med den på resan till England krävs bara en reseadapter som byter kontakten. I en del specifikationer står det att Sverige har 220 V i elnätet. Spänningen låg där tidigare men nu har den höjts till närmare 230 V. Höjningen påverkar inte vanlig elektronik. Produkter som är märkta för 220 V fungerar utmärkt i 230 V-nät också.

336

© Kjell & Company

Ellära - Starkström

14.3  Kontakttyper

I Sverige används de runda jordade kontakterna, alternativt den så kallade eurokontakten. Precis som namnet antyder används den i nästan hela Europa. Ska du ta med en apparat utomlands eller från utlandet till Sverige (och den har stöd för landets spänning samt frekvens) så behöver endast en kontaktadapter användas. Den gör att produkten kan anslutas till det annorlunda utformade eluttaget. Undvik hemmasnickrade lösningar för att omvandla mellan olika kontakter. Felkoppling kan äventyra säkerheten. Här följer några exempel på vilka kontakttyper som finns runt om i världen. För fullständig lista, se: http://www.kjell.com/support/krossrefrensstarkstrom/

Ojordad eurokontakt (Används i stort sett i hela Europa)

Jordad kontakt i bl.a. Sverige och Finland

Ojordad kontakt i USA, Kanada och Japan

Jordad kontakt i USA, Kanada och Japan

Jordad kontakt i Storbritannien

Jordad kontakt i Australien

14.4  Transformatorer

En transformator används om utrustningen som ska anslutas inte kan hantera den spänning som eluttaget ger. Det finns två typer av transformatorer och de benämns step up och step down. Step up innebär att spänningen ökar (110 till 230 V) och step down betyder det motsatta (230 till 110 V). Om produkten ansluts till elnätet via en nätadapter är det oftast smidigare att byta ut den istället för att koppla via ytterligare en transformator. Läs mer om byte av nätadapter i Ellära 5.5. Vid val av transformator måste även produktens effekt vara känd. Transformatorerna klarar nämligen bara upp till en viss effekt. Ju högre effekt de klarar desto större, dyrare och tyngre blir de.

© Kjell & Company

337

Ellära - Starkström

230 till 110 V Max 100 W Vikt 1,3 kg

110 till 230 V Max 100 W Vikt 1,3 kg

230 till 110 V Max 300 W Vikt 3,5 kg

Effekten brukar finnas angiven på antingen nätadaptern eller själva apparaten. Används en för klen transformator kommer den att bli överbelastad och gå sönder. Apparater som har något med värme att göra, exempelvis kaffebryggare, locktänger och hårtorkar, är sällan lönt att koppla till en transformator då de drar mycket ström. Normalt blir det mycket billigare att köpa en ny apparat. Det är därför viktigt att komma ihåg att bara för att kontakten passar är det inte säkert att det fungerar.

14.5  Sammanfattande guide för utlandsresan

Börja med att kontrollera vilken nätspänning som används i landet du planerar att åka till. Den informationen finns på www.kjell.com. Kontrollera sedan på produkten om den har stöd för den aktuella spänningen (volt). Om den har det behöver du bara en reseadapter för att omvandla kontakten så att den passar i det aktuella landets uttag. Stämmer inte spänningen, måste en transformator användas för att transformera om till den rätta spänningen. I det fallet måste du även känna till vilken effekt den anslutna apparaten har. Om resans destination är inom Europa behövs normalt ingen reseadapter (undantaget bl.a. England).

14.6  Växelriktare

En växelriktare (även känd som inverter) är en apparat som omvandlar från likspänning till växelspänning (motsatsen kallas likriktare). Det finns många typer av växelriktare för olika spänningar, men den vanligaste är den som omvandlar från 12 eller 24 V likspänning (DC) till 230 V 50 Hz växelspänning (AC). En sådan växelriktare gör det möjligt att använda 230 V-produkter (som egentligen är avsedda för hemmet) i bilen, båten eller husvagnen.

338

© Kjell & Company

Ellära - Starkström

+

-

Batteri 12/24 V

+ 12/24 V

-

Växelriktare/Inverter ~ ~

230 V ~ 50 Hz



Precis som med transformatorn i förra avsnittet gäller det att använda en växelriktare som klarar av att driva utrustningen som kopplas till den. Ju mer effekt en växelriktare klarar av desto större och tyngre blir den. Samtidigt krävs grövre anslutningskablar. De allra minsta växelriktarna kan kopplas till ett cigarettändaruttag medan de kraftigare måste kopplas direkt till batteriet. Växelriktaren skapar ett pulståg av likspänning som sedan transformeras upp till 230 V 50 Hz växelspänning. Växlingen av polariteten kan beskrivas som en simulering av en sinusvåg, men att skapa en bra sådan är inte helt enkelt. Vissa apparater kräver att sinusvågen är helt perfekt medan andra klarar sig med en grovhackig våg.

Sinusvåg

Spänningen från vägguttaget ser ut på detta sätt när den mäts. Det är en ren sinusvåg där spänningen successivt pendlar upp och ner. En växelriktare som ger ut en ren sinusvåg är det bästa då spänningen ser ut som om den kommer från ett vanligt eluttag. De är dock dyrare att framställa.

Fyrkantvåg

Spänningen från den enklaste typen av växelriktare ser ut så här. Likspänningen har här bara blivit omvandlad till en fyrkantvåg. Där växlar spänningen som den ska men istället för att pendla jämnt så hoppar den upp och ner mellan två nivåer. Denna typ av växelriktare används inte längre eftersom det är väldigt få apparater som kan drivas av den.

© Kjell & Company

339

Ellära - Starkström

Modifierad sinusvåg

Växelriktare med modifierad sinusvåg är den vanligaste typen idag. Utspänningen är ett mellanting mellan en ren sinusvåg och en fyrkantvåg eftersom den stegas upp och ner. Ju mindre steg den tar desto bättre är det. Denna typ av växelriktare är relativt billig att framställa och fungerar bra till verktyg, belysning, pumpar och enklare elektronik. Switchade nätaggregat, vilket används till bland annat bärbara datorer, mobil- och kameraladdare, kan dock få problem med den modifierade sinusvågen. Om den inte skulle fungera måste en växelriktare med ren sinusvåg användas istället.

14.7  Mätning av växelriktare

Om en apparat inte fungerar med en växelriktare som har en modifierad sinusvåg eller fyrkantvåg, provar många att mäta spänningen från växelriktaren med en vanlig multimeter. Multimetern visar då ungefär 160 V och många tolkar det som att växelriktaren är trasig. Det är den inte. För att mäta en modifierad sinusvåg krävs att mätinstrumentet är utrustat med effektivvärdesmätning (True RMS). I vägguttag pendlar spänningen upp och ner femtio gånger per sekund, från cirka -325 V till +325 V. Detta ger ett effektivvärde (RMS-värde) på cirka 230 V och det kan räknas ut på följande sätt.

U=

^ U 2

Spänningen =

Toppvärdet 325 = � 230 V 2 2

När det gäller fyrkantvågen så finns inte sinusvågens toppar utan spänningen stannar till en kort stund och hålls konstant på cirka 230 V för att därefter kliva ner till -230 V. Då tror voltmetern att toppvärdet ligger på 230 V och presenterar därför en lägre spänning. Spänningen =

340

Toppvärdet 230 = � 160 V 2 2

© Kjell & Company

Ellära - Starkström

15  Montering av stickpropp Här följer ett exempel på hur en jordad elkontakt monteras på en elkabel. Detta är användbart om kabeln har blivit skadad eller klämd. Det är inte tillåtet att byta ut en ojordad kontakt till en jordad för att den ska passa i eluttaget. Obs! Dra ut sladden ur vägguttaget innan du börjar! Överlåt jobbet till behörig elektriker vid minsta tveksamhet. Tänk på att du har ansvar för alla förändringar.

15.1  Förberedelser

Ta bort de skadade delarna på kabeln och kontrollera att de kvarvarande ledarna inte har några skador. När du är säker på att kabeln är hel och skadefri kan du påbörja jobbet. Här följer fyra tips att ha med sig på vägen: 1. Anslutningsledarna ska vara långa nog att ligga i en böj i kontakten. 2. Anslut alltid skyddsledaren (gul/grön) först oavsett vad du monterar. 3. Koppartrådarna (kardelerna) får inte spreta ut utanför anslutningsplinten. 4. Kabeln ska fästas så att den dragavlastar anslutningen.

En skadad kabel.

15.2  Steg 1 - Skala kabeln och ledarna

Var försiktig när du skalar av ytterhöljet så att du inte råkar skära in i höljet på ledarna. Prova att böja kabeln och lägga ett litet snitt på böjens utsida. Böj sedan kabeln åt andra hållet och lägg ytterligare ett snitt. Upprepa detta tills ytterhöljet går att ta av utan ansträngningar. Skala isoleringen sex till sju mm på ledarna och tvinna sedan dessa.

Placering av ledarna.

© Kjell & Company

341

Ellära - Starkström

15.3  Steg 2 - Placera ledarna

Skruva först av dragavlastningen. När du placerat ledarna är det viktigt att dragavlastningen kan fästas över ytterhöljet och inte hamnar över de enskilda ledarna. Om du råkar skala för mycket är det bara till att kapa ledarna till en bättre längd. Det går inte att rekommendera några exakta längder eftersom det varierar mellan olika kontakter. Skruvfästet till jordledaren (generellt gul/grön) sitter oftast närmare dragavlastningen än fasen och nollan i kontakten. Kapa inte jordledaren utan ge den istället lite extra utrymme så att den kan böjas ut. Om skruvfästet för jordledaren inte är närmare än resterande fästen ska jordledaren göras lite längre. Anledningen är att om ledarna skulle lossna från plintarna så ska jordledaren vara den som lossnar sist. Placeringen av fas och nolla i de två övriga skruvfästena spelar ingen roll vid montering av vanliga kontakter. Den kan ju ändå vändas på två olika håll när den kopplas in i eluttaget. Korrekt placeringen av jordledaren är däremot mycket viktigt eftersom felaktig montering äventyrar säkerheten. Kontakta behörig elektriker vid minsta tveksamhet.

För att inte ledarkardeler (de tunna trådarna i varje ledare) ska sticka ut utanför skruvhuvudet läggs ledaren så att den följer med skruven när den spänns åt. Detta gäller typen ”öppna skruvar utan bricka” (bilden visar med bricka). Tänk på att skruven ska spänna över kopparen och inte plasten.

Det kan verka praktiskt att löda ändarna på ledarna innan de skruvas fast i anslutningsplinten, men polskruven gör då en krater i ledaren (se bilden). Efter ett tag lossnar skruven eftersom det inte finns någon spänst i lödtennet. En tvinnad tråd utan lödtenn har i alla fall lite spänst och är därför bättre.

342

© Kjell & Company

Ellära - Starkström

15.4  Steg 3 - Slutför och testa

Kontrollera så att inga ledarkardeler sticker ut. Skruva därefter på dragavlastningen igen. Som tidigare nämnt ska den inte spänna över de enskilda ledarna utan över den yttre isoleringen. Om detta inte görs, kommer innerledarna att bli belastade och lossna vid mekanisk påverkan. Det kan leda till kortslutning eller i värsta fall brand och personskada. Tänk på att dragavlastningen inte är gjord för att klara stora påfrestningar. Tag för vana att alltid dra i själva kontakten och inte i kabeln när du kopplar ur apparater från ett vägguttag. Kontrollera även att skruven som håller samman kontakten inte tar sönder någon ledare när den skruvas fast. Om du har erfarenhet av att använda en multimeter kan du med hjälp av summerfunktionen se till att inga ledare har korsats. Du kan också kontrollera att jordledaren har kontakt med jordblecket. Vid minsta tveksamhet bör en elektriker godkänna ditt jobb. Tänk på att aldrig mäta inkopplade och strömförande kablar!

© Kjell & Company

343

Ellära - Starkström

16  Spara ström Vi är alltid mer eller mindre beroende av el. Det finns dock mycket man kan göra för att påverka sin elförbrukning. Det här kapitlet ger förslag på hur man kan spara ström utan att dra ner på levnadsstandarden.

16.1  Vad kostar strömmen?

Alla elektriska apparater skall vara märkta med vilken effekt (watt) de har. Om det är en apparat som har en varierande strömförbrukning är det maxeffekten som anges (till exempel en mikrovågsugn). Även en LCD-TV har varierande förbrukning. Den drar mer energi desto ljusare bilden är. Det kan därför vara svårt att uppskatta dess medeleffektförbrukning men det går att mäta med en elmätare. Till elleverantören betalar vi främst en rörlig avgift på vår förbrukning. Priset anges i kronor per kilowattimme (kWh) och varierar med tiden beroende många olika faktorer. I nedanstående exempel räknar vi med en energikostnad på 1,19 kronor per kilowattimme. Det gör att vi debiteras 1,19 kronor för varje timme vi förbrukar 1000 W. Om vi förbrukar 2000 W i en timme får vi alltså betala 2,38 kronor.

16.2  Vad är egentligen en wattimme?

Enheterna watt och timme avslöjar att en wattimme är effekten multiplicerat med tiden. En stor plasma-TV som drar 400 W och varit igång i en timme har på så sätt förbrukat 400 Wh. Står den på i två timmar har den förbrukat 800 Wh, vilket är lika mycket som 0,8 kWh. Kostnaden för de två timmarna blir då ungefär en krona. Om TV-tittandet i genomsnitt är två timmar per dag så ger det en totalkostnad på ungefär 350 kr per år (utan att ta hänsyn till standby-förbrukningen).

16.3  Hur räknar jag ut kostnaden?

Det är enkelt att själv räkna ut elkostnaden för en specifik produkt. Börja med att fundera på om det är en apparat som drar ungefär lika mycket ström hela tiden eller om det är maxeffekten som nämns produktspecifikationen. På en mobiltelefonladdare står troligen hur mycket ström den kan leverera och inte hur mycket ström den drar i genomsnitt.

344

© Kjell & Company

Ellära - Starkström

Elmätare för mätning av en apparats driftkostnad eller effekt.

Med en elmätare kan du enkelt kontrollera hur mycket ström produkten använder. De mer avancerade modellerna kan också räkna ut kostnaden så att de hela tiden visar vad produktens strömförbrukning kostar för tillfället och hur mycket den har kostat totalt. Tänk på att de flesta mätare har en minimumbelastning som krävs för att de ska kunna mäta rätt. Se mer om detta i elmätarens manual. Gör så här för att räkna ut årskostnaden:

_______________ • __________________ • 365 = ____________________ Effekten antal användningstimmar per dygn antalet Wh

Dela antalet Wh med 1000. Det gör att du får ut antalet kWh.

___________________ • _________________ = ______________________ Antalet kWh elpriset per kWh årskostnaden

16.4  Belysning

Det är enkelt att spara både pengar och miljö genom att byta ut belysningen i hemmet. EU har därför beslutat att förbjuda import av energikrävande glödlampor redan i september 2009. Då förbjuds alla matta glödlampor samt klara glödlampor på 100 W. 2012 kommer till och med 40 W och 25 W klara glödlampor att vara förbjudna. Här följer ett utdrag ur tidtabellen. • September 2009: Förbud mot alla matta glödlampor och klara 100 W-glödlampor • September 2010: Förbud mot klara 75 W-glödlampor • September 2011: Förbud mot klara 60 W-glödlampor • September 2012: Förbud mot klara 40 och klara 25 W-glödlampor • September 2013: Skärpta krav på lågenergilampor och LED-lampor • September 2016: Skärpta krav på halogenlampor

© Kjell & Company

345

Ellära - Starkström

Tidtabellen är hämtad ur Energimyndighetens pressmeddelande ”EU fasar ut glödlamporna” från 28 januari 2009.

16.5  Lågenergibelysning

Belysningen i huset drar mycket energi utan att den egentligen behöver göra det. Genom att byta ut glödlamporna mot mer moderna och energisnåla motsvarigheter kan mycket ström sparas. En vanlig taklampa i vardagsrummet med tre 60 W glödlampor som är tänd i genomsnitt nio timmar per dag kostar på ett år ungefär 700 kr. (3 • 60)(9 • 365) 1000

• 1,19 � 700 kr

En anledning till att det fortfarande används så mycket vanliga glödlampor är att lågenergilampor har ett oförtjänt dåligt rykte. Sedan lysrörslampan introducerades har det skett en stor utveckling. Tidigare ansågs ofta ljuset ha fel färg vilket gjorde inomhusmiljön kall, stel och nästan grönaktig. Det tog också lång tid innan de nådde sin fulla ljusstyrka. Dagens lågenergilampor är snabbstartade, visserligen inte lika snabba som glödlampor men fullt acceptabelt för de flesta. Ljuset har också fått fullfärgsåtergivning med varmare karaktär. Detta gör att lågenergilamporna även passar bra i sovrummet och vardagsrummet. Det finns ett ungefärligt samband mellan lågenergi- och glödlampor. Detta samband beskriver vad en lågenergilampa motsvarar i glödljus.

Glödljus

Lågenergiljus

25 W 40 W 60 W 75 W 100 W

5W 9W 11 W 15 W 20 W

Kostnaden för ett år med lågenergilampor i vardagsrumsexemplet hade därför blivit: (3 • 11)(9 • 365) 1000

• 1,19 � 130 kr

Det innebär en besparing på ungefär 570 kr per år för bara den taklampan. Egentligen bör även inköpet av lågenergilamporna räknas in eftersom de kostar lite mer än 346

© Kjell & Company

Ellära - Starkström

glödlamporna i inköp. Även då man räknar med investeringskostnaden blir den totala besparingen stor redan första året. Ytterligare en fördel med lågenergilampan är att de inte behöver bytas lika ofta som en glödlampa. Lågenergilampan finns i många olika utföranden. Den klassiska stavformade lampan säljer allt mindre till förmån för globlamporna och spirallysrör. Den sistnämnda är den mest effektiva typen eftersom det i en spiral inte finns några stavar som skymmer varandra utan så mycket ljus som möjligt sprids ut i rummet. En av nackdelarna med vanliga lågenergilampor är de inte kan ljusregleras med en vanlig dimmer. Det börjar dock dyka upp lampor som kan ljusregleras och marknaden lär få se mer av dem inom kort. Det gör att glödlampans sista stora fördel är på väg att försvinna. En annan av den traditionella lågenergilampans nackdelar (som fortfarande gäller idag) är att den precis som lysrör innehåller tungmetallen kvicksilver (giftig och miljöfarlig). Det är därför viktigt att lågenergilampor inte kastas i hushållssoporna utan lämnas in för återvinning. Skulle någon av misstag råka slå sönder en lågenergilampa som precis har varit igång bör alla lämna rummet och låta det vädras ut. Det beror på att det uppvärmda kvicksilvret kan finnas i luften och att det då enklare kan ta sig in i kroppen via andningsvägarna. När rummet är utvädrat bör du använda handskar när du borstar upp resterna av lampan och samla bitarna i en burk av glas. Torka sedan av berörda ytor med en blöt trasa och lägg även den i burken tillsammans med handskarna. Skriv tydligt på burken att den kan innehålla kvicksilver och lämna in den till miljöåtervinningen. Använd aldrig dammsugare för att städa upp efter en trasig lysrörslampa! Det har riktats kritik mot övergången från glödlampor där det hävdats att förbudet kommer att öka användningen av kvicksilver. Energimyndigheten påpekar i sitt pressmeddelande ”EU fasar ut glödlamporna” (2008-12-08) att den minskade energianvändningen som förbudet leder till samtidigt kommer att minska utsläppen av kvicksilver från elproduktionen. I andra EU-länder som inte har tillgång till samma miljövänliga energikällor som Sverige, bränns istället fossila bränslen i större utsträckning. Dessa släpper ut kvicksilver direkt i luften.

16.6  LED-belysning

Under de senaste åren har det skett en stor utveckling av lampor som är uppbyggda av högintensiva lysdioder. Jämfört med lågenergilampan drar de ännu mindre ström, har längre livslängd och innehåller inget kvicksilver. Många av lamporna i framtiden kommer därför med stor säkerhet att använda LED-tekniken (Light Emitting Diode). Redan idag kan dock kombinationen av LED- och lysrörslampor konkurrera ut glödlampan på nästan alla punkter.

© Kjell & Company

347

Ellära - Starkström

En LED-lampa som består av flera högintensiva lysdioder.

LED-lampans egenskaper skiljer sig dock från glödlampans. En glödlampa lyser lika mycket åt alla håll och kanter medan LED-ljuset är mer riktat och därför mer lämpat som punktbelysning. I exempelvis en hall där det sitter en armatur med fyra 25 W halogenspottar går det att använda varmvita LED-lampor istället. Om hallampan är påslagen i genomsnitt nio timmar per dygn blir årskostnaden med halogen: (4 • 25)(9 • 365) 1000

• 1,19 � 390 kr

Motsvarande kostnad med 2,7 W LED-lampor hade blivit: (4 • 2,7)(9 • 365) • 1,19 � 40 kr 1000

Det innebär en besparing på över 300 kr varje år. Inköpskostnaden för LED-lampor är dock högre än för halogenlampor. Även om den totalt kan vara så mycket som 300 kr högre så har investeringen betalat sig på ett år. Då har uträkningen inte heller tagit hänsyn till LED-lampans långa livslängd. Är den igång nio timmar per dag och är specificerad för 25 000 timmar kommer den att hålla i ungefär sju år. LED-lampor finns för alla typer av socklar. Det är dock inte lämpligt med LED i alla sammanhang. Än så länge finns det inte LED-lampor med så bra ljusspridning att de kan användas som allmänbelysning. Detta under förutsättning att taklampan inte använder spotlights. På de flesta ställen där det suttit halogenlampor med reflektor fungerar de däremot bra. Vanliga LED-lampor kan dessutom fällas in i många möbler utan risk för brand då de inte alls blir lika varma. Den största begränsningen är dock att de inte går att styra med en vanlig dimmer. Vid användning av LED i 12 V-system måste ofta även transformatorn bytas ut. Vanliga halogentransformatorer måste belastas med minst 20 W, vilket är svårt att komma upp i med LED-lampor eftersom de drar så lite ström. Det finns inget direkt samband mellan effekt och upplevd ljusstyrka när LED-lampor jämförs med motsvarande halogenlampor. Detta eftersom de skiljer sig i ljustemperatur och spridningsvinkel. Prova vad som passar bäst för ditt ändamål och dina armaturer.

348

© Kjell & Company

Ellära - Starkström

A. Lampsockel LED-lampor har samma typ av sockel som vanliga lampor.

A

B. Spridningsvinkel Med en reflektorlampa (spot) avtar ljuset ju längre från ljusets centrum man kommer. Spridningsvinkeln anger vinkeln från ljusets centrum till där hälften av maximal ljusstyrka uppmätts.

lum

en ka

LU

D

ljus

C

sty r

X

B

50 % ljusstyrka

%

ka

tyr

%

D. Färgtemperatur Ljusets färg mäts i grader Kelvin (K). Vid ca 4000 K upplevs ljus som vitt. Ju högre färgtemperatur desto blåare och ju lägre desto gulare. Normalt dagsljus är ca 5500 K. En snöig vinterdag kan ljuset ha en färgtemperatur på upp till 10 000 K. Ljuset från en halogenlampa är ca 3200 K. En vit LEDlampa har en färgtemperatur på ca 7500 K och en varmvit ca 3700 K.

50

ss

lju

100

C. Ljusflöde och LUX Summan av ljuset från en ljuskälla mäts i lumen. Det ljus som träffar en yta på 1 x 1 m mäts i LUX. På 1 meters avstånd ger ett stearinljus 1 LUX. För allmänbelysning rekommenderas 100-300 LUX. För läsbelysning 300-500 LUX.

Kombinationen av klotlampor som bygger på glödljusteknik och halogenspotlights har länge kompletterat varandra på ett bra sätt. Dagens armaturer är därför anpassade för dessa lamptyper. Genom att ersätta dem med kombinationen LED- och lysrörslampor behöver inte heminredningen eller lampinstallationerna ändras på något sätt utan bara lamporna som sitter i dem. När det gäller allmänbelysning i taket är oftast lågenergilampor det bästa alternativet. LED-lamporna blir det bästa valet till spot-, läs-, detalj- och effektbelysning.

Glödlampa

Lågenergilampa

Lågenergi med spiralform

LED-spotlight

16.7  Kritiken mot lågenergilampor

Det finns många som kritiserar lågenergilampor. De upplever att de ger felaktiga färger eller startar för långsamt. Detta kan antingen bero på att de faktiskt upplever lamporna på det sättet eller för att de inte provat lågenergilampor de senaste åren. Utvecklingen har gått fram med stormsteg och dagens lågenergilampor är avsevärt mycket bättre än de som fanns för bara några år sedan. En del personer som värmer upp huset med direktverkande el tycker också att det är © Kjell & Company

349

Ellära - Starkström

onödigt att använda något annat än glödlampor eftersom de också bidrar till uppvärmningen av huset. Det stämmer visserligen men det är inte den bästa värmekällan. Värme stiger och det är därför olämpligt att ha ”elementen” placerade i taket. Under de varma sommarkvällarna är det dessutom oftast oönskat med ökad inomhusvärme.

16.8  Undvik stand-by

Det finns mycket fler saker som går att göra för att spara ström än att bara byta ut lamporna. Apparaterna på TV-bänken är exempelvis en annan stor energitjuv. En äldre TV kan tillsammans med en DVD-spelare och en digitalbox förbruka över 40 W, även om de inte är igång. Det ger en sammanlagd årskostnad på: 40(24 • 365) 1000

• 1,19 � 400 kr

Den kostnaden kan kännas mycket onödig eftersom den egentligen inte tillför något. Som tur är går utvecklingen framåt och moderna TV-apparater är avsevärt mycket bättre på att minimera stand-by-förbrukningen än vad lite äldre modeller är. Det allra billigaste sättet att slippa onödig strömförbrukning är att koppla utrustningen till ett grenuttag med strömbrytare så att det går att bryta strömmen till alla apparater samtidigt.

16.9  Energibesparande grenuttag

För att slippa gå fram och trycka på en strömbrytare finns det energibesparande grenuttag. De har ett huvuduttag som bestämmer om resten av uttagen ska vara strömförsörjda eller ej. Ett sådant är perfekt till den stationära datorn eftersom all kringutrustning såsom skrivare och högtalare stängs av tillsammans med datorn. Det finns även bra lösningar för hembion. Det går nämligen att använda strömbrytare som känner av fjärrkontrollens signal och startar enheterna först när en sådan signal registreras. På så sätt kan alla apparater vara helt avstängda och startas först när någon trycker på fjärrkontrollen. Tänk på att vissa produkter, exempelvis projektorer, måste vara i stand-by-läge ett tag innan de stängs av helt. Detta eftersom lampan måste kylas ner av fläkten innan strömmen bryts.

16.10  Fjärrströmbrytare

Med trådlösa fjärrströmbrytare går det att bygga upp ett intelligent hem. Till exempel kan hallampan tändas när någon öppnar dörren och släckas igen några minuter senare eller på begäran. Det går även att sätta upp rörelsedetektorer så att belysningen endast är tänd när någon befinner sig i rummet. Allt detta sker trådlöst så det krävs ingen 350

© Kjell & Company

Ellära - Starkström

elinstallation. Lamporna måste bara anslutas till trådlösa mottagare och tryckknapparna (eller sensorerna) monteras upp på väggen med skruvar eller dubbelhäftande tejp. Med en avancerad fjärrkontroll går det även att tidsreglera lampornas till- och frånkoppling för att ge inbrottstjuvar skenet av att någon är hemma.

16.11  Nätadaptrar och nätaggregat

Fler och fler hemelektroniksprodukter drivs med någon form av nätadapter. Nätadaptern är ofta märkt med den effekt som den maximalt kan leverera till produkten, men faktum är att den drar ström även apparaten den driver är avstängd. Det är av denna anledning som till exempel mobiltelefonladdare bör kopplas ur eluttaget när de inte används.

För att enkelt stänga av inkopplade apparater kan ett uttag med strömbrytare användas.

Precis som belysningen kan nätaggregat ha olika hög verkningsgrad, vilket innebär hur mycket av den tillförda energin som verkligen kan nyttjas. Denna siffra är framförallt intressant i datorsammanhang där nätaggregat på 500 W inte är ovanliga. Med ett dåligt sådant går endast 70 % till datorns strömförsörjning och resten blir värme. 80 PLUS är en märkning som hjälper konsumenten av att välja nätaggregat med hög verkningsgrad. Precis som namnet avslöjar får märkningen bara sitta på nätaggregat där minst 80 % av den tillförda energin kan nyttjas av datorn. Läs mer om detta i Dator 16.6.

© Kjell & Company

351

Ellära - Referenslista

17  Referenslista - ellära Denna sammanfattade referenslista samlar hänvisningarna från bokens avsnitt om ellära. Vi kan varmt rekommendera dessa källor för den som vi fördjupa sig i något av de berörda ämnena. Webben GP Batteries, Data Sheet Model No.: GP357, http://www.gpbatteries.com/pic/GP357_DS.pdf. Hämtat 2 juli 2009. Datablad. GP Batteries, Data Sheet Model No.: GPA76, http://www.gpbatteries.com/pic/A76.pdf Hämtat 2 juli 2009. Datablad. Naturvårdsverket (2008), Kadmium i batterier för handverktyg, http://www.naturvardsverket.se. Rapport. Batteriföreningen, Användningsråd, http://www.batteriforeningen.se/anvaendningsraad.htm. Hämtat 2 juli 2009. Användningsråd. CE Marking Nordic, What is CE marking?, http://www.cemarkingnordic.se/pdf/english/what_is_ce_marking.pdf. Hämtat 2 juli 2009. Översikt över märkning. SP Sveriges Tekniska Forskningsinstitut (2008), IP-klassning - Grad av skydd mot beröring och inträngande föremål (1:a siffran), http://www.sp.se/sv/index/services/ip/Sidor/default.aspx. 15 december 2008. Dokument om IP-klassning. SP Sveriges Tekniska Forskningsinstitut (2008), IP-klassning - Grad av skydd mot inträngande vatten (2:a siffran), http://www.sp.se/sv/index/services/ip/Sidor/default.aspx. 15 december 2008. Dokument om IP-klassning. Energimyndigheten (2009), EU fasar ut glödlamporna, http://www.energimyndigheten.se/sv/press/Nyheter/EU-fasar-ut-glodlamporna/. Publicerad 28 januari 2009. Pressmeddelande. Besök även www.kjell.com/fragakjell för mer information om ellära.

352

© Kjell & Company

Ellära - Referenslista

Denna sida har med avsikt lämnats tom.

© Kjell & Company

353

Hembio

–  Kan det inte vara så att de röda högtalarkablarna med en prick på ska sitta i den röda kopplingshonan med en prick på? –  Jo, man kan ju göra så.  Men det är ju inte rätt!

Ulla Skoog försöker hjälpa Claes Månsson och Johan Ulveson att koppla in en stereoanläggning (Yrrol – En kolossalt genomtänkt film, 1994)

Hembio - Begreppen och tekniken

Det öppnas nya biografer i de svenska hemmen och vi går mot ett helt nytt sätt att konsumera underhållning. Tidigare var TV-tittandet något som bestod av en relativt oskarp film på en liten skärm och ljud som spelades upp från en enkel högtalare. Nu handlar det istället om stora TV-skärmar med knivskarp bild och ljud från flera olika håll samtidigt. Vi har dessutom fått möjlighet att ta till oss rörliga media på fler sätt tack vare Blu-Ray, nya TV-sändningstekniker, avancerade spelkonsoler och inte minst möjligheten att involvera datorn. Med dessa fyra avsnitt vill vi förklara teknikerna, visa samband, varna för fällor och tipsa om lösningar. Första avsnittet går igenom grundläggande begrepp och tekniker. Vi undersöker vad skillnaden är mellan olika typer av högupplöst material och hur TV:n jobbar med att förbättra bilden. Avsnitt två och tre fokuserar på anslutningar för bild respektive ljud. Det fjärde och avslutande avsnittet visar hur allting kopplas samman.

356

www.kjell.com

Hembio - Begreppen och tekniken

Begreppen och tekniken 1.  Upplösning, uppdatering och proportion Storleken på TV-skärmarna fortsätter att öka. För att dra nytta av den större bilden krävs material med högre upplösning då bilden annars blir suddig. Att se en vanlig standardupplöst TV-sändning med en 60” bildskärm kan bli jobbigt för att bilden är stor utan att vara skarp. Därför ökar utbudet av högupplösta TV-sändningar och troligen finns det snart ett utbud även för dem som tar emot sändningarna med vanlig antenn. 1.1  Upplösning

Upplösningen på en datorskärm berättar hur många bildelement (pixlar) den består av. För några år sedan var upplösningen 800 x 600 bildelement vanlig. Det innebar att bilden bestod av 800 bildelement horisontellt och 600 vertikalt. Idag anses den upplösningen vara för låg. Nu är det vanligare med 1024 x 768 eller ännu högre. När antalet bildelement ökar finns möjligheten att visa fler detaljer i bilden vilket även gör att det som visas upplevs skarpare. När det gäller TV-apparater nämns ofta bara en siffra som då syftar på hur många horisontella linjer bilden består av. Det motsvarar datorskärmens vertikala upplösning. Specificeras upplösningen till 1920 x 1080 så förkortas det bara ner till ”1080”. Precis som datorskärmen blir TV-bilden mer detaljerad när antalet linjer ökar.

1.2  SD, HD, Full HD

Det pratas om tre olika upplösningar som betecknas SD (standardupplöst), HD (högupplöst) och Full HD (högsta tillgängliga upplösning). Det som framförallt skiljer mellan dessa tre är hur många linjer bilden består av. Bilden kan bli mer detaljrik ju fler linjer den består av. Hur ofta bilden uppdateras är också av stor vikt. Det spelar ingen större roll om det finns flerdubbelt så många linjer om inte bilden hinner uppdateras så ofta som krävs för att fånga alla snabba rörelser.

www.kjell.com

357

Hembio - Begreppen och tekniken

Standardupplösning (576i) 576 linjer. Varannan linje uppdateras åt gången. Vanlig TV-sändning och DVD

Hög upplösning (720p) 720 linjer. Hela bilden uppdateras varje gång. Högupplöst TV-sändning (HDTV) HD-Ready

Hög upplösning (1080i) 1080 linjer. Varannan linje uppdateras åt gången. Högupplöst TV-sändning (HDTV) HD-Ready

Full HD-upplösning (1080p) 1080 linjer. Hela bilden uppdateras varje gång Högupplöst film (t.ex. Blu-Ray)

1.3  Uppdatering

Den sista bokstaven efter siffran (i eller p) talar om hur bilden uppdateras. Ett i betyder interlaced (sv. sammanflätad) och ett p betyder progressive (sv. progressiv). Med den sammanflätade bilden uppdateras de horisontella linjerna om vartannat. Först uppdateras de udda (1, 3, 5, 7…) och därefter de jämna (2, 4, 6, 8…). Vår vanliga TV-bild uppdateras sammanflätat i 50 Hz vilket på så sätt innebär 25 hela bilder varje sekund. Det råder stor oenighet kring vilket som är bäst av de två HD-ready-formaten. 720p uppdateras oftare än 1080i men kan inte bli lika detaljerad. En stillastående bild som visar exempelvis en nyhetsuppläsare blir därför bättre med 1080i. En sportsändning blir däremot bättre med 720p eftersom den höga uppdateringsfrekvensen då behövs för att fånga rörelserna. 1.4  Logotyper

HD-Ready och HD-Ready 1080p är två vanligt förekommande logotyper på TV-apparater. Det är EICTA som ligger bakom dessa märkningar som tillverkarna använder för att på ett enkelt sätt berätta vad apparaterna klarar av.

358

www.kjell.com

Hembio - Begreppen och tekniken

EICTA:s symboler som används för att klassificera TV-apparater.

För att tillverkaren ska få sätta HD-readylogon på TV:n krävs bland annat: • Ingångarna ska klara 1280 x 720 vid 50 och 60 Hz progressiv uppdatering (”720p”) • Ingångarna ska även klara 1920 x 1080 vid 50 och 60 Hz sammanflätad uppdatering (”1080i”). • Den ska vara utrustad med analog YPbPr-ingång (komponentvideo). • Den ska vara utrustad med antingen HDMI eller DVI-ingång och det ska finnas stöd för kopieringsskyddad överföring (HDCP). Fullständiga krav och specifikationer finns att läsa i EICTA:s press release ”Conditions for High Definition Labelling of Display Devices”. Den går att ladda ner på http://www. eicta.org. För att TV:n ska få bära logotypen HD-Ready 1080p gäller ovanstående tillsammans med några kompletterande krav: • Upplösningen ska vara minst 1920 x 1080 och uppdateringen ska vara progressiv. Det är inte bara ingångarna som ska klara att ta emot den upplösningen utan skärmen ska kunna visa den också. • En digital ingång ska kunna ta emot de mest relevanta uppdateringsfrekvenserna. Det innefattar 24, 50 och 60 Hz. Läs mer om detta i Hembio 2.4. Fullständiga krav och specifikationer finns att läsa i EICTA:s villkor ”HD ready 1080p License Agreement” som kan laddas ner på http://www.eicta.org.

1.5  Bildformat

De två vanligaste proportionerna som TV-bilden kan ha kallas för 4:3 (”fyra-tre”) respektive 16:9 (”sexton-nio widescreen”) och beskriver förhållandet mellan höjd och bredd. Om bildmaterialet är gjort i en annan proportion än TV-skärmens blir det centrerat och omges av svarta remsor. I takt med platt-TV:ns spridning börjar allt mer nyproducerat material övergå till bredbildsformatet istället för den klassiska 4:3-varianten.

www.kjell.com

359

Hembio - Begreppen och tekniken

Exempel på de svarta remsorna som uppkommer om bildskärmen och materialet inte har samma proportioner.

16:9 är dock inte det enda bredbildsformat som används och problemet med svarta ränder är egentligen allt annat än nytt. Biofilm har sedan länge spelats in optimerat för den vita duken istället för TV-skärmen och har då proportionerna 2,35:1. Bilden är alltså mer än dubbelt så bred som hög. Ska en biofilm visas på en 4:3-skärm utan anpassning täcks nästan halva bilden av svarta remsor. Dagens 16:9-format är därför något av en kompromiss som passar bra för biofilm utan att göra det omöjligt att se på gammalt 4:3-material.

360

www.kjell.com

Hembio - Begreppen och tekniken

2.  Bildbehandling Med en uppsjö av olika TV-modeller och filmformat finns det inte en chans att filmvisning kan gå helt smärtfritt. Oftast måste bilden behandlas på något sätt för att den ska gå att visa och lösningen kan vara varierande. 2.1  Bildanpassning

För att kunna visa biofilm på en TV med andra proportioner finns två lösningar. Den ena kallas för Pan & Scan och innebär att den del av bilden (inte nödvändigtvis mitten) som just då är mest intressant klipps ut. Den valda rutan är då oftast antingen 4:3 eller 16:9 och det är givetvis mindre som klipps bort om det senare alternativet väljs. Bilden fyller då upp hela skärmen förutsatt att det TV-optimerade materialet har samma proportioner som TV:n. Annars blir det svarta remsor längs två sidor av bilden beroende på åt vilket håll missanpassningen är. Vissa anser att denna lösning är mycket bra för att hela rutan utnyttjas. Andra avskyr den och liknar det vid att skära bort bitar av en tavla för att få den att passa i ramen.

Anpassning av bilden med Pan & Scan-tekniken. Bilden fyller upp hela TV-skärmen.

Signalen kan också vara i letterbox-format. Då finns de svarta ramarna där men hela bilden får plats och ingenting skärs bort. Används då en bredbilds-TV är det oftast inget problem med två smala remsor men om det är en gammal 4:3-TV blir bilden ohyggligt liten.

Anpassning av bilden med letterbox-tekniken. Ingenting klipps bort från bilden.

Anpassningsproblemet kan också dyka upp om 4:3-material visas på en 16:9-skärm eller tvärtom. TV:n försöker då ibland själv att sträcka ut bilden för att få den att passa. Nackdelen är att antingen försvinner delar av bilden eller så blir den oproportionerlig. www.kjell.com

361

Hembio - Begreppen och tekniken

TV-apparaten kan göra utsträckningen med viss intelligens så att den sträcks ut mer på sidorna än i mitten eftersom handlingen oftast är centrerad. Det leder dock till att rörelserna blir väldigt underliga när kameran panorerar eller när ett objekt flyttar sig från sida till sida. 2.2  Uppskalning

En modern Full HD-TV har 1920 x 1080 pixlar (bildelement) att använda. En 1080pfilm passar därför perfekt. Allt annat material måste däremot behandlas på något sätt. Utan uppskalning hade 720p-material bara hamnat som en ruta i mitten. Denna process kan antingen TV-apparaten eller bildkällan göra. Det finns exempelvis DVD-spelare som levererar en 1080p-signal till TV:n. Då flyttar den de faktiska pixlarna så att de fyller ut skärmen och räknar ut hur pixlarna däremellan borde se ut. Kvaliteten på resultatet är av förklarliga skäl varierande mellan olika modeller. Det blir dock ofta bättre än om TV:n utför jobbet. 2.3  Pixelmapping 1:1

Ska en HTPC (Home Theatre PC) kopplas till TV:n är det en fördel om den kopplas till en högupplöst ingång som har stöd för pixelmapping. Det innebär förenklat att en pixel på datorn motsvarar en pixel på skärmen. Utan denna funktion är risken stor att TV:n försöker ”förbättra” bilden, men i själva verket gör den sämre. Om pixelmapping 1:1 används behövs ingen extra skärpa utan bilden är redan så bra den kan bli. Denna funktion benämns också ibland som Exact Scan eller liknande. Har du en modern dator och ansluter den till en Full HD-TV så ställ in datorn på TV:ns ”faktiska upplösning” (1920 x 1080) och aktivera pixelmapping om det finns. Funktionen kan även vara till nytta för andra källor som matar ut högupplöst bild såsom Blu-Rayspelare. 2.4  Anpassning av bildrutefrekvens

Det är inte bara anpassning av proportionerna i bilden som TV:n måste jobba med utan även bildrutefrekvensen. Våra TV-sändningar har en uppdateringsfrekvens på 50 Hz (25 hela bilder per sekund) medan det i USA är 60 Hz som gäller (30 hela bilder). För att försvåra allting ytterligare brukar film spelas in i 24p (24 hela bilder per sekund) och numera är amerikanska 30 bilder/s egentligen 29,97 bilder/s. Bakgrunden till detta uppges (i boken ”How Video Works” av Marcus Weise och Diana Weynand) vara för att få plats med färginformationen. Anpassningen mellan de olika bildruteuppdateringarna kan resultera i att bilden inte har lika bra flyt som på bio. Exempel på en relativt dålig anpassning är när film görs om för NTSC (amerikansk TV). För att omvandla mellan 24 och 60 bildrutor per sekund kan en så kallad 2:3-pulldown göras. Det innebär att bild 1 visas tre gånger, bild 2 två gånger, bild 3 tre gånger och så vidare. Bildrutorna visas alltså olika länge.

362

www.kjell.com

Hembio - Begreppen och tekniken

Bild 1

1

Bild 2

1

1

Bild 3

2

2

Bild 4

3

3

Bild 5

3

4

Exempel på 1missanpassningen visas olika länge. Bild Bildsom 2 uppstår när bildrutorna Bild 3 Bild 4

4

Bild 5

Exempel på en lyckad anpassning är när TV:n klarar av att göra en såkallad 5:5-pull2 2 lagrad 3 3 spelades 1 1Bild 1 11 1 2ligger 2Bild 2ofta 2 3 som 3Bild 3den 3 4 in 4Bild 4 4 4 Är 4 uppdateringsfrek5 5Bild 5 55 5 down. Blu-Rayfilm (24p). vensen 120 Hz kan varje bildruta visas fem gånger på rad. Detta är möjligt eftersom 120 är jämnt delbart med 24 och då visas varje ruta lika länge, precis som filmen är tänkt. 1 1 2 3 Hz) en 3 extra trevlig 4 4 1201Hz är dessutom (till skillnad från 224, 48, 372 och 96 frekvens eftersom 120 även är jämnt delbart med 30 och 60. Bild 1

1 1

1 1 1

Bild 2

2 2

2 2 2

Bild 3

3 3

3 3 3

Bild 4

4 4

4 4 4

Bild 5

5 5

5 5 5

Fördelen med att använda 120 Hz som uppdateringsfrekvens.

Bilduppdateringen kan också korrigeras genom att öka hastigheten. Steget mellan 24 och 25 bildrutor per sekund är så pass litet att det går att öka bildens och ljudets hastighet utan att det stör tittaren. Det finns dock entusiaster som märker att ljudet blir sämre då det spelas upp snabbare. 2.5  100 Hz-teknik

100 Hz-teknik är ett annat sätt att ge bättre flyt i bilden. Det går oftast ut på att dubbla antalet bildrutor per sekund och låta en dator räkna ut ett mellanting mellan de två faktiska bilderna. Ruta 1/50 =

Ruta 1/100

Ruta (1+2) =

Mellanting mellan ruta 1/100 och 3/100

Ruta 2/50 =

Ruta 3/100

100 Hz-teknik är något som delar upp hembioentusiasterna i två läger. Några älskar det medan andra hatar det. Detta kan delvis bero på att 100 Hz inte är en specificerad teknik utan en funktion vars förbättringsmöjlighet skiljer sig väldigt mycket mellan TVapparater. En dålig 100 Hz-funktion gör snarare att en perfekt Hollywoodproducerad storfilm ser ut som en hemmagjord DV-film. Sonys senaste utveckling på området kallas Motionflow 200 Hz och precis som namnet antyder är det en ännu högre frekvens det handlar om. Så här beskriver Sony sin teknik: www.kjell.com

363

Hembio - Begreppen och tekniken

”Motionflow 200 Hz lägger intelligent till nya bildrutor och spelar upp varje snabbrörlig scen med sidenmjuka rörelser och knivskarp detaljrikedom. /---/ Med hjälp av den information som finns i bildrutorna före och efter varje sekvens förutser Motionflow rörelser i alla riktningar och skapar på ett smart sätt helt nya bilder. Den kopierar alltså inte bara de redan existerande bildrutorna.” Mer om denna teknik finns att läsa i Sonys artikel http://www.sony.se/article/ id/1221214792914. På gamla bildrörsapparater fanns det också ibland 100 Hz-teknik men då handlade det inte om ovanstående funktion utan det var det ett sätt att undvika flimmer. 2.6  Belysning

Kriget mellan plasma- och LCD-teknik pågår fortfarande och än så länge finns det ingen vinnare. De är helt enkelt bra på olika saker. LCD-apparater brukar rekommenderas för att de ofta har högre upplösning i relation till priset, inte lider av eftersläpningar och drar mindre ström. Plasma brukar i sin tur rekommenderas när det kommer till betraktningsvinkel och svärta. Att se på film där de mörka scenerna blir gråa är det knappast någon som gillar. Observera att de nämnda argumenten är de som vanligtvis förekommer i debatten om de båda teknikernas allmänna för- och nackdelar. TV-modellerna skiljer sig väldigt mycket och argumenten kan därför inte alltid tillämpas. Många LCD-TV-apparater jobbar aktivt för att kompensera för sin svaghet: att visa mörka färger. Det är ju trots allt väldigt svårt att ”lysa mörkt”. Därför arbetar TV:ns ”dator” med att räkna ut hur starkt den måste lysa och sänker om möjligt belysningen. En annan enkel lösning är att använda belysning bakom TV:n. Genom att lysa upp väggen upplever vi bildens svarta delar som mörkare. Idag finns tekniken inbyggd i vissa TV-apparater (t.ex. Philips Ambilight som också anpassar färgen) men går också att åstadkomma på egen hand genom att taktiskt placera ut svaga lampor eller LED-lister. 2.7  Kontrast

Konstrastangivelsen på TV-skärmar är riktigt klurig. Meningen är att den ska ange förhållandet mellan det mörkaste och ljusaste i bilden så att en TV med bra kontrast inte har problem att visa händelser i skuggan samtidigt som det är ljust i andra delar av bilden. Oftast specificeras det i stil med ”10000:1” (”tiotusen till ett”) där en högre siffra är bättre än en låg. Tyvärr säger den inte så mycket då det inte finns något bestämt sätt att mäta. Tillverkarna får därför mäta hur de vill och får på så sätt fram väldigt varierande resultat. Många tillverkare anger också dynamisk kontrast vilket innebär att de mäter det mörkaste när ljusstyrkan är låg och det ljusaste är ljusstyrkan är hög. Det bästa du kan göra när du väljer TV är därför att själv se på den och fundera på om du gillar det du ser.

364

www.kjell.com

Hembio - Begreppen och tekniken

3.  Högtalare i hembio Bilden är bara den ena delen av en hembio. Ljudet är för många minst lika viktigt och givetvis finns det också gott om olika audiolösningar. Detta kapitel behandlar kortfattat de olika högtalarna och deras placering. 3.1  Högtalarna

Våra ljudkrav har gått från att vara en grammofon med monohögtalare till minst fem högtalare som omringar oss tillsammans med en baslåda. Många entusiaster anser att högtalarna fyller en minst lika viktig del som själva bilden för att den rätta upplevelsen ska infinna sig. Vilka högtalare som är vilka och vilket begrepp som betyder vad kan dock vara svårt att hålla reda på men här följer en sammanfattning: Satellithögtalare Satellithögtalare förkortas ibland ner till bara satellit och syftar oftast på höger och vänster front- och bakhögtalare. Det är dessa högtalare som används för att ge den omgivande känslan. Ett litet 5.1-surroundsystem består av fyra satelliter, en centerhögtalare och en baslåda. Centerhögtalare Centerhögtalarens funktion i systemet är i huvudsak att spela upp dialog. I ett stereosystem samsas de två högtalarna om detta men i hembiosammanhang är det önskvärt att ha en dedikerad högtalare för uppgiften. Baslåda Olika typer av högtalare är bra på att generera olika ljudfrekvenser. Bashögtalaren (eng. woofern) är bra på att ta basfrekvenser och subbasen (eng. sub-woofern) är av namnet att döma bra på att ta de riktigt låga basfrekvenserna. Sub-woofer är ofta synonymt med hembiopaketets baslåda. 3.2  Aktiva och passiva högtalare

Det är en stor skillnad mellan aktiva och passiva högtalare. De aktiva har en inbyggd förstärkare som driver dem medan de passiva kopplas till en separat förstärkarenhet. Datorhögtalare och portabla lösningar använder i princip alltid aktiva högtalare vilket kännetecknas av att de antingen måste strömförsörjas från 230 V eller använda batterier. Aktiva högtalare ska matas med en lågnivåsignal från exempelvis datorns ljudkort eller en mp3-spelares hörlursutgång. De ska inte kopplas till en förstärkare. Generellt sett förhindrar kontakterna att felkopplingar görs. Ett vanligt misstag är annars att försöka byta kontakter för att kunna koppla vanliga hembiohögtalare direkt till datorns ljudutgång. Detta är inte möjligt eftersom signalen från datorns linjeutgång (eng. line-out) www.kjell.com

365

Hembio - Begreppen och tekniken

måste förstärkas innan den skickas till högtalarna. Hörlursutgången är nämligen bara precis stark nog för att driva just ett par hörlurar. 3.3  Högtalaruppsättningar

Normal placering av de olika högtalarna i ett vardagsrum.

2.0 och 2.1 Tvåan indikerar att det rör sig om en stereosignal. 2.1 innebär att det inte bara är två högtalare som hanterar stereosignalen utan att de även har kompletterats med en baslåda. Denna typ av högtalaruppsättning är vanlig för datorer. Bassignalen är oftast inte något som skickas separat utan filtreras ut vid uppdelning av signalen och skickas till baslådan. 5.1 Surroundljud med fem högtalare och en sub-woofer. Här är signalen oftast uppdelad så att det finns ljud dedikerat till varje högtalare. En anledning till att det inte kallas för sexkanaligt ljudsystem är att det bara är fem kanaler som är fullständiga. Baskanalen behöver inte ta upp hela frekvensomfånget eftersom den ändå bara hanterar de allra lägsta frekvenserna. Det gör att bandbredd sparas in vid överföring av ljudet så att bilden kan ta mer plats istället. 366

www.kjell.com

Hembio - Begreppen och tekniken

7.1 7.1-surround är som 5.1 men med ytterligare två högtalare som (om möjligt) gör ljudbilden ännu mer realistisk och precis som om lyssnaren sitter mitt i händelsernas centrum. För de flesta räcker 5.1 gott och väl. 7.1 har inte riktigt slagit igenom, troligen mycket på grund av att högtalarplaceringen blir svår. 5.2 och 7.2 Ersätts ettan med en tvåa indikerar det att det finns mer än en baslåda. Än så länge är det inte speciellt vanligt eftersom bastonerna inte är lika riktade som de högre frekvenserna. Vi uppfattar enkelt varifrån en hög ton kommer men har betydligt svårare att avgöra varifrån basen spelas upp. Därför har baslådan en betydligt friare placering som i första hand kanske bestäms av hur god relationen till grannarna är. 3.4  THX-certifiering

THX misstas ofta för att vara en ljudteknik men det är egentligen ett certifieringssystem. I första hand kanske logotypen känns igen från biograferna men det finns även THXcertifierade konsumentprodukter (t.ex. högtalare). Det finns dock en rad andra parametrar än bara högtalarna som spelar in för själva certifieringen. Rummet ska bland annat vara isolerat på rätt sätt, bioduken ska ses i rätt vinkel och ljudvågorna ska studsa rätt. Av förklarliga skäl innebär därför THX-certifieringen olika saker beroende på om den sitter på ett par datorhögtalare eller på en skylt vid biosalongen. På http://www.thx.com/home/setup/speakers/ finns en riktigt bra guide till hur högtalarna bör placeras för optimal ljudupplevelse i hemmamiljö. Guiden visar uppsättningar i både 5.1- och 7.1-utförande.

www.kjell.com

367

Hembio - Bildöverföring

Bildöverföring 4.  Utbudet av kabeltyper En av de största utmaningarna med en hembio är att koppla samman hela systemet på ett optimalt sätt. Inte nog med att det finns en uppsjö av kontakter och kablar utan även stora variationer i kvaliteten. I detta kapitel undersöker vi vilka möjligheter som finns för att överföra bilden från kringutrustning såsom DVD-spelare eller digital-TV-mottagare till själva bildskärmen. Det finns två olika huvudtyper av analoga signaler: de komposita och de komponenta. Skillnaden mellan dessa är att de komponenta skickar bilden uppdelad medan de komposita har all information sammansatt. Det hela går att likna vid bakning av en brödlimpa. Om en bagare ska leverera riktigt gott bröd till en plats lång bort står valet mellan att baka brödet och sedan skicka iväg det eller att ta med sig ingredienserna och baka det på plats. Givetvis blir brödet godare om mjölet, mjölken och jästen blandas när han kommer fram (den skickas i komponenter) än om limpan fraktas färdigbakad (komposit).

Antennkabel Analog komposit

Kompositvideokabel Analog komposit

S-Videokabel Analog komponent

SCART-kabel Analog varierande

RGB-kabel Analog komponent

VGA-kabel Analog komponent

HDMI-kabel Digital

DisplayPort-kabel Digital

(

)

Komponentvideokabel Analog komponent

368

www.kjell.com

Hembio - Bildöverföring

Detta är de kablar som är vanligast förekommande vid bildöverföring. Vissa kan även överföra ljudsignaler, vilket behandlas i nästa kapitel. Kablarna anges i ordning efter bildkvalitet men följden kan se något annorlunda ut beroende på sammanhang. 4.1  Antennkabel

Analog antennsignal är det sämsta valet för att överföra bild och ljud. När antennkabel används för att transportera en digital signal från antennen till digital-TV-boxen är det ett bra val men den används tyvärr i andra sammanhang också. När vi tidigare bara hade analoga TV-sändningar kunde det kännas naturligt att koppla samman videobandspelaren och TV:n med denna typ av kabel. En videobandspelare har nämligen ofta en inbyggd så kallad RF-modulator som gör det möjligt att skicka annat än TV över vanlig antennkabel. Då upplever TV-apparaten att videosignalen är en egen kanal. Många minns säker hur TV:n skulle ställas in på till exempel program 13 för att se på VHSfilmer. Idag finns det mycket bättre alternativ och det gör antennkabeln till inget annat än en nödlösning när alternativ saknas.

Specifikation antennkabel: Bild: Ja (analog sammansatt signal) Ljud: Ja. Kabelimpedans: 75 Ω Kännetecknas av: En enda kabel som överför hela signalen Lämplig för HD: Nej

4.2  Kompositvideokabel

Kompositvideokabeln är ett steg bättre än den vanliga antennkabeln. Den har frigjort sig från ljudet vilket gör att hela kabelns kapacitet kan användas för att beskriva bilden. Den största fördelen med kompositvideo är att det fungerar till i princip all videoapperatur. Oftast är kontakten gul och kompletteras med två extra kablar med röd och vit (eller röd och svart) kontakt av samma typ, som används för höger respektive vänster ljudkanal. CVBS är ett mer korrekt namn på det som i allmänhet kallas kompositvideo. Kontakten som används för anslutning benämns vanligtvis som RCA. Specifikation kompositvideokabel: Bild: Ja (analog sammansatt signal) Ljud: Nej. Kompletteras ofta med två extra kablar (röd och vit eller röd och svart kontakt) för analogt stereoljud Kabelimpedans: 75 Ω (50 Ω på eventuella ljudkablar) Kännetecknas av: Gul RCA-kontakt, ibland med extra röd och vit kontakt Stöd för HD: Nej

www.kjell.com

369

Hembio - Bildöverföring

4.3  S-Videokabel

Bild som överförs med S-Video (även känt som supervideo och Y/C) är betydligt bättre än kompositvideo. S-Videogränssnittet delar upp bildsignalen i krominans och luminans (färg och ljusintensitet), vilket innebär att signalen dels berättar vilken färg bilden har och dels hur pass intensivt den ska lysa med den aktuella färgen. Tyvärr kan det ibland generera problem då inte alla TV-apparater förstår den uppdelade signalen. Mer om detta finns att läsa senare i Hembio 5.2. I en S-Videokabel skickas inget ljud. För att ljudet ska följa med krävs en separat kabel (för ljudet används samma lösning som för kompositvideo). Om en dator ska kopplas till en bildrörs-TV (”tjock-TV”) är det vanligt att S-Video används tillsammans med en ljudkabel som kopplas till datorns hörlursutgång. Dessa två kablar mynnar ut i en SCART-kontakt vilket gör att det upplevs som en enda kabel.

Specifikation S-Videokabel: Bild: Ja (analog signal uppdelad i krominans och luminans) Ljud: Nej Kabelimpedans: 75 Ω Kännetecknas av: mini-DIN-kontakt med fyra poler och styrsift

Det finns andra kontakter som är misstänkt lika S-Video men inte nödvändigtvis är det. Bland annat finns sjupoliga kontakter som ställer till förvirring då den vanliga SVideokontakten passar i några av dem men inte alla. Vissa grafikkort och integrerade grafikkretsar med komponentvideoutgång är på grund av begränsat platsutrymme utrustade med en sjupolig mini-DIN-kontakt. De använder sedan en adapter för att få ut videosignalerna. Har du en sjupolig mini-DIN-kontakt men inte vet om den kan skicka ut vanlig S-Video utan adapter kan du försiktigt prova att ansluta en S-Videokontakt. Om den inte passar krävs det att en adapter kopplas mellan. Försök aldrig att med våld ansluta en fyrpolig hane till en sjupolig hona. 4.4  SCART-kabel

SCART sjunger idag på sin sista vers då den håller på att ersättas av HDMI som likt SCART en gång i tiden blev populärt för sin enkelhet (en enda kabel för både ljud och bild). SCART är ingen egen signal utan ett gränssnitt innehållande många olika signaltyper. Av den anledningen går det inte att placera in SCART på en specifik plats i den inledande signalkvalitetsordningen, utan platsen bestäms av vilken signal som går igenom kabeln. De tre videosignaltyperna som kan distribueras med SCART är: • Kompositvideo (CVBS) • S-Video (Y/C) • RGB Bara för att det finns en SCART-kontakt på en apparat betyder det inte att den kan ta 370

www.kjell.com

Hembio - Bildöverföring

emot eller skicka alla de nämnda signalerna. SCART-kabeln består av 20 ledare (plus jord) men alla ledare behöver inte vara inkopplade. Många enklare DVD-spelare med SCART har bara kompositvideo inkopplat. TV-tillverkare brukar därför skriva ifall det rör sig om ”vanlig” SCART- eller RGB-SCART-kontakter. Var noga vid köp av SCARTkablage att endast välja fullkopplade modeller. Observera att RGB-SCART inte ger lika bra bild som övriga RGB-överföringar. Detta grundas i att SCART-standarden är lågupplöst och bara kan överföra sammanflätade signaler, inte progressiva. Det finns dock tillverkare som har gjort sina egna SCARTkonfigurationer som skiljer sig från standarden, men detta är väldigt ovanligt.

Specifikation SCART-kabel: Bild: Ja, kan överföra tre olika typer av analog bildsignal Ljud: Ja, analogt stereoljud Kännetecknas av: Den stora kontakten Lämplig för HD: Nej

4.5  RGB-anslutning

Se även Hembio 5.1. RGB-signalen (röd, grön, blå) kan skickas genom tre olika typer av kablar. Den vanliga VGA-monitorkabeln till en datorskärm skickar just denna typ av signal tillsammans med synksignaler. VGA-kontakten (15pol D-SUB) är även vanligt förekommande på välutrustade TV-apparater. RGB kan också delas upp på tre 75 Ω-koaxialkablar, en för varje färg. Det är samma kabeltyp som används av komponentvideo (YPbPr). Ibland kompletteras RGB-signalen med två extra kablar för antingen stereoljud eller synksignal. Slutligen går det även att skicka RGB med SCART men var noga med att undersöka om den tilltänkta ingången kan hantera RGB. Många enklare TV-apparater tar bara emot kompositvideosignal eller har endast RGB-funktion på en av SCART-ingångarna.

Specifikation VGA-kabel: Bild: Ja (analog uppdelad i röd, grönt och blått) Ljud: Nej Kännetecknas av: 15-polig D-SUB-kontakt Lämplig för HD: Ja

www.kjell.com

371

Hembio - Bildöverföring

Specifikation RGB med komponentvideokabel: Bild: Ja (analog uppdelad i röd, grönt och blått) Ljud: Nej, kan ha två extra RCA-kablar för ljud. Observera att dessa inte säkert är för ljud utan används ibland för synksignal. Kabelimpedans: 75 Ω Kännetecknas av: Tyvärr ingenting då det är samma kabel som används för YPbPr. Se på in- och utgångarna om det står ”RGB”. Lämplig för HD: Ja

4.6  Komponentvideokabel (YPbPr)

Se även Hembio 5.1. Komponentvideo skickas med tre 75 Ω koaxialkablar som till konsumentens förvirring har färgkodats med röda, gröna och blå kontakter. Det viktiga är att inte förväxla vilken sorts signal som skickas. Om en apparat skickar ut RGB går det inte att koppla den signalen till en komponentvideoingång. På vissa apparater finns det en röd, grön och blå utgång samt en switch som bestämmer om det ska matas ut RGB eller YPbPr. Ibland kan inställningen göras i apparatens inställningsmeny. Tänk på att använda rätt sorts kabel; kompositvideokabel med ljud är förvillande lik men de två ljudkablarna har annan impedans (50 Ω). Kontakterna är färgkodade på två olika sätt (röd/grön/blå respektive gul/vit/röd) för att undvika förvirring.

Specifikation YPbPr med komponentvideokabel: Bild: Ja (analog uppdelad i tre komponenter) Ljud: Nej, kan ha två extra RCA-kablar för ljud. Kabelimpedans: 75 Ω Kännetecknas av: Tyvärr ingenting då det är samma kabel som används för RGB. Lämplig för HD: Ja

4.7  HDMI-kabel

HDMI är den digitala ersättaren till SCART. Den är inte bara liten och smidig utan ger också mycket bra bild. Konsumenten slipper dessutom att använda en separat ljudkabel. Filmbranschen föredrar också anslutningen då den möjliggör kopieringsskydd som förhindrar piratkopiering. En del tillverkare har till och med gått så långt att Full HD endast erbjuds med digital anslutning. Ansluts TV:n med analoga kablar blir bilden bara HD-ready. HDMI har utvecklats under de senaste åren och flera nya versioner har släppts. Det finns även tre olika kontakter för att möta alla olika behov. Mer om detta finns beskrivet i avsnittet om HDMI (Hembio 6.3).

372

www.kjell.com

Hembio - Bildöverföring

Specifikation HDMI-kabel: Bild: Ja (digital) Ljud: Ja (digitalt) Kännetecknas av: Den lilla platta kontakten Lämplig för HD: Ja

4.8  DisplayPort-kabel

Bland nytillkomningarna i kabeldjungeln hittas DisplayPort. Apple var bland de första som gjorde den känd för allmänheten genom att välja en minivariant av kontakten till deras MacBook-datorer från 2008. Vi lär få se mer av DisplayPort i framtiden då den kan ersätta både VGA och DVI samtidigt som den är liten. Dessutom är standarden utvecklad av VESA och producenterna behöver inte betala några licenspengar för att få använda den, något som tillverkare brukar gilla.

Specifikation DisplayPort-kabel: Bild: Ja (digital) Ljud: Ja (digitalt) Kännetecknas av: Liknar USB-kontakten Lämplig för HD: Ja

www.kjell.com

373

Hembio - Bildöverföring

5.  Analog bildöverföring De digitala signalerna tar över i allt fler sammanhang men det finns fortfarande analoga motsvarigheter som är högaktuella. Det kan dessutom vara bra att känna till grunden som de digitala signalerna kommer från. Detta kapitel behandlar uppbyggnaden och överföringen av analoga bildsignaler. 5.1  Begreppen RGB och komponentvideo

Det råder stor förvirring kring begreppen RGB och komponentvideo. Till en början är egentligen komponentvideo ett samlingsbegrepp som innefattar alla uppdelade videosignaler. RGB och S-Video är på så sätt också komponentvideo men det som begreppet i denna bok och i vardagligt tal syftar på är YUV, Y’UV, YPbPr eller YCbCr. RGB-signalen RGB är en enkel förkortning av Röd, Grön och Blå. Precis som det hörs på namnet beskriver signalen hur en bild ser ut genom att ange hur starkt de respektive färgerna ska lysa. Varje bildelement i en datorskärm eller TV består av tre delar som representerar varsin färg. Ska exempelvis färgen röd visas så lyser den röda källan med full kraft medan de två andra är avstängda.

R 100%

B

G 0%

0%

RGB Röd

Röd beskriven med RGB-teknik.

Genom att låta flera färger lysa samtidigt och med olika styrka går det att representera en mängd olika färger. Även gråskalor kan visas genom att alla färger lyser lika starkt. Dock inte på min- eller maxstyrka eftersom det då blir svart respektive vitt. Om du riktar ett förstoringsglas mot en vanlig bildskärm som visar en vit bild kan du se att vitt egentligen är rött, grönt och blått som lyser lika mycket.

374

www.kjell.com

Hembio - Bildöverföring

R

B

G

100%

0%

R

0%

G

0%

100%

R

G

50%

50%

RGB Vit

B 100%

B 50%

RGB Cyan

RGB Grå

Exempel på hur olika färger kan åstadkommas genom additiv färgblandning.

YUV-signalen YUV (komponentvideo) härstammar från färgtevens genombrott. När färgsändningarna kom gick det inte att tvinga alla att byta ut sina svart-vita TV-apparater. Det nya systemet var tvunget att vara bakåtkompatibelt med det äldre. Dessutom hade det blivit problem med den tillgängliga bandbredden om TV-signalen hade skickas som RGB. YUV består därför istället för färger av en svartvit-signal och två färgdifferenser som tillsammans kan översättas till de tre RGB-färgerna. Vid färg-TV-övergången gick det på så sätt att ge färg till dem med nya TV-apparater utan att förstöra för dem som hade äldre modeller.

www.kjell.com

375

Hembio - Bildöverföring

Röd färgdifferens

Luma

Blå färgdifferens

Y motsvarar förenklat uttryckt bilden i gråskala. Den informationen gör att mottagaren vet hur den totala färgbilden ska se ut och genom att även känna till de röda och blå färgdifferenserna kan den matematiskt räkna ut den gröna färgen. I dagens hembiosammanhang är det oftast komponentvideotekniken YPbPr som används för att skicka högupplöst analog videobild. På apparaternas utgångar står det ibland Y,B-Y,R-Y vilket innebär samma sak. Däremot förväxlas det ofta med YCbCr som är en digital motsvarighet som används vid kodning av bland annat DVD-film. Vad som är bäst av RGB och komponentvideo lämnas osagt då det beror på omständigheterna. Båda överföringssätten är mycket bra. När det gäller film och digital-TV är materialet ofta digitalt förkodat som komponentvideo (YCbCr). Kopplas källan till TV:n med komponentvideokabel kan bilden flyttas över direkt och väl framme i TV:n räknas om till RGB. Skickas en RGB-signal görs istället omvandlingen i DVD-spelaren eller digital-TV-mottagaren. 5.2  Gråskaleproblemet med S-Video

För några år sedan var S-Video väldigt populärt eftersom det gav betydligt bättre bild än kompositvideo. Ibland dök det dock upp ett kompatibilitetsproblem som ledde till att bilden blev i gråskala. S-Video skickar precis som YUV den svart/vita signalen separat men skiljer sig genom att kombinera färginformationen. S-Video är därför även känt som ”Y/C”.

4 2

3 1

Pinkonfiguration för S-videokontakten 1: Jord för luminans 2. Jord för krominans 3. Y: Luminans (ljusstyrka) 4. C: Krominans (färg)

Problemet kan ha ett flertal anledningar. Ibland är det bara en inställning som behöver ändras i TV:n (t.ex. typbestämma SCART-ingången) och ibland måste utmatningssignalen ändras på bildkällan. Det kan även handla om problem med TV-formatet (NTSC 376

www.kjell.com

Hembio - Bildöverföring

eller PAL). Den vanligaste orsaken är att inte alla TV-apparater kan tolka S-Videosignalen utan tror att det rör sig om en kompositvideosignal. Då får den bara informationen om luminans (ljusstyrka) men inte krominans (färg). TV:n vet alltså hur starkt den ska lysa med en färg men inte vilken färg det handlar om. Lösningen på problemet är att slå samman signalen till en kompositvideosignal. För detta finns färdiga adaptrar som kopplas in på kabeln. Adaptern kan även tillverkas på egen hand genom att löda samman stiftparen till en RCA-kontakts mittledare och skärm enligt ritningen. En kondensator på 170 pF måste även kopplas in.

Kopplingsschema för övergång mellan S-Video och kompositvideo. Det finns även färdiga adaptrar för detta ändamål.

5.3  Kvalitetsskillnader mellan analoga kablar

Det är inte bara överföringssättet som är viktigt för att få så bra bild som möjligt. Kabelns egenskaper har också stor påverkan, framförallt när det gäller analoga signaler. De kan lätt störas från andra intilliggande kablar, magnetfält och radiovågor. Här följer några tumregler för att få så bra bild som möjligt: • • •

Använd korta kablar. Med en lång kabel blir bilden sämre än med en kort. Undvik att använda så långa kablar att du måste snurra ihop dem i slutet. Använd kablar med bra skärmning. Denna punkt är mer eller mindre väsentlig beroende på vilken typ av signal det är som går igenom kabeln. Välj kablar med högkvalitetsledare. Ledarna i kabeln är avgörande på två sätt. Generellt sett är det bättre ju grövre de är men även materialet spelar stor roll. De senaste årens utveckling på kopparpriset har gjort det dyrt att använda tjocka kopparledare och många enklare kablar har därför inblandningar av andra metaller. Exempelvis är det vanligt med aluminiuminblandning då de två nämnda metallerna har mycket lika elektriska egenskaper.

ρ(Al) = 0,026 • 10-6 Ωm ρ(Cu) = 0,017 • 10-6 Ωm Det är dock inte helt optimalt för bilden. Framförallt inte om exempelvis stål blandas in då stållegeringen har en högre resistivitet. Undvik om möjligt att skarva signalkablar eller att koppla dem igenom apparater i onödan (t.ex. videosignal igenom förstärkare). Premiumkablar har generellt sett guldwww.kjell.com

377

Hembio - Bildöverföring

pläterade kontakter för att göra förlusten så liten som möjligt. Med analog signal kan det vara svårt att bedöma om bilden är optimal eller inte. Blir det störningar på en digital motsvarighet märks det tydligare. Analogt överförda bilder genom dåliga kablar blir oskarpa, färgerna smetar ut sig och de kan blir vågiga. Vad som händer med den digitala signalen behandlas i nästa kapitel.

378

www.kjell.com

Hembio - Bildöverföring

6.  Digital bildöverföring DVI är inte speciellt vanlig i hembiosammanhang. Där brukar den mindre HDMI-kontakten som också innehåller ljud användas istället. DVI är däremot nästan standard på moderna datorer och för att veta vilka kombinationer som är möjliga kan det vara bra att känna till släktskapet. 6.1  DVI

DVI eller Digital Visual Interface är ett något missvisande namn då signalen inte behöver vara digital utan även kan ha analogt stöd. Sammanlagt finns tre olika huvudtyper av kontakter. DVI-D (Digital) Denna typ av DVI-anslutning är helt digital och kan därför inte hantera analoga signaler. Den finns i två olika utföranden som kallas för Single Link och Dual Link. Skillnaden mellan dem syns tydligt då Dual Link har sex extra stift som den andra saknar. Anledningen till att det finns två olika varianter är att de klarar av olika upplösningar. Single Link klarar maximalt 1200 vertikala linjer medan Dual Link kan hantera 1600 linjer vid samma uppdateringsfrekvens (60 Hz). Vanliga HDMI motsvarar DVI-D Single Link. DVI-A (Analog) Analog anslutning som fungerar på samma sätt som den äldre VGAstandarden. Det är därför enkelt att med en passiv adapter omvandla till VGA. DVI-A är däremot inte på något sätt kompatibel med DVI-D. DVI-I (Integrated) Kombinerad anslutning som det går att skicka både analoga och digitala signaler med. Den är vanligast på grafikkort för att det ska gå att koppla in både nya och gamla skärmar. Det är däremot ovanligt att kabeln används för anslutning då det inte ger någon fördel utan bara ställer till problem (få apparater har ingångar för de extra stiften). DVI-I finns (precis som DVI-D) både som Single Link och Dual Link. I och med att alla stift finns inkopplade går det utmärkt att ansluta både DVI-D och DVI-A till denna port.

6.2  Vanliga missuppfattningar

För att en överkoppling till HDMI ska fungera måste de digitala Single Link-stiften finnas. Det innebär att alla utgångar med undantag för DVI-A kan användas. En vanlig missuppfattning är att det går att koppla från VGA till HDMI. Det är omöjligt (utan aktiva omvandlare) eftersom VGA är analogt och HDMI är digitalt. VGA kan endast kopplas till en analog DVI-kontakt vilket omöjliggör en fortsättning till HDMI. Lägg märke till hur pinkonfigurationen skiljer sig mellan analoga och digitala signaler. En annan missuppfattning är att ljud följer med vid övergång från DVI till HDMI. Detta är inte möjligt då DVI endast innehåller bildinformation. Några av AMD/ATi Radeonwww.kjell.com

379

Hembio - Bildöverföring

grafikkorten utgör dock ett undantag då de via en specialadapter och en ljudkrets kan skicka med ljud.

6.3  HDMI

De tre HDMI-kontakterna HDMI finns i tre olika utföranden men det är i princip bara en som är utbredd. HDMI Typ A kallas den vanliga HDMI-kontakten som finns på TV-apparater och mediaspelare. Den har 19 poler och motsvarar DVI-D Single Link (med tillägg av digitalt ljud). Samma kabel kan ha en mindre version av kontakten som kallas HDMI Typ C och används på portabla lösningar såsom HD-videokameror. I framtiden kommer den eventuellt att dyka upp i mobiltelefoner. Typ A och Typ C fungerar i övrigt på likvärdigt sätt och tillverkarnas kontaktval handlar bara om utrymme. Därav är det inga problem att använda övergångar mellan de två kontakterna. HDMI Typ B heter den tredje kontakttypen men den finns ännu inte på marknaden. Typ B har 29 poler och motsvarar bildmässigt DVI-D Dual Link. Det finns dock inget behov av den. Så länge det inte finns material med högre upplösning kommer HDMI Typ A och Typ C att räcka gott och väl. När vi får se B-anslutningen i handeln beror på hur lång tid det tar innan skärmarna är för stora för att Full HD ska kännas otillräckligt.

HDMI Typ A. Den vanliga HDMI-kontakten.

HDMI Typ C. Samma som Typ A men fysiskt mindre kontakt.

HDMI-standarderna HDMI har också funnits i flera olika generationer. Här följer en sammanfattning av de viktigaste funktionerna som tillkommit till version 1.3. De presenterade punkterna är utvalda och översatta. Fullständig specifikation finns att läsa på http://www.hdmi.org/learningcenter/ i artikeln ”What functionality was added to each version of HDMI?” •

•

380

Möjligheterna att skicka ljud har blivit bättre. Med HDMI 1.1 tillkom funktionen för DVD Audio och med 1.3 versionen tillkom även stödet för förlustfria ljudformat såsom Dolby TrueHD och DTS-HD Master Audio. Färgspannet har utvidgats så att alla färger som människan teoretiskt kan uppfatta nu finns representerade (funktionen kallas x.v.Color). Antalet färger inom färgspannet har också utökats (funktionen kallas Deep Color) vilket skall ge mjukare färgövergångar. www.kjell.com

Hembio - Bildöverföring

• •

•

Bandbredden har ökat till 340 MHz, vilket bidragit till att den maximala överföringshastigheten för version 1.3 är 10,2 Gbps. HDMI-kabeln kan numera få de involverade enheterna att prata med varandra genom CEC (Consumer Electronics Control). Det gör att bland annat fjärrkontrollssignaler och information kring upplösning kan skickas mellan apparaterna om båda två har stöd för det. Automatisk läppsynkronisering har också tillkommit. Det används för att ljud och bild ska vara i synk med varandra.

När det gäller olika generationer av HDMI läggs liten fokus på kabeln. Istället handlar det om kretsarna som skickar och tar emot signalen. För att vara säker på att få tillgång till de senaste funktionerna, bör produkter som uppfyller kraven för HDMI 1.3 väljas. Vid köp av ny TV-apparat är det alltså inte bara antalet HDMI-portar som är viktigt utan även vilken version det rör sig om. HDCP (kopieringsskydd) För konsumenten är fördelarna med HDMI många men standarden är också till stor nytta för film- och medieindustrin. Genom att konsumenterna sammankopplar sina enheter med digitala kablar tillkommer möjligheten att kopieringsskydda materialet som skickas. Det fungerar som en handskakning mellan enheterna och när den är utförd kan materialet börja överföras. Vissa äldre skärmar som tillverkades innan HDCP-systemet togs i bruk kan därför ha problem med att spela upp exempelvis Blu-Rayfilmer. Samma sak gäller datorer med lite äldre grafikkort. Idag står det ofta märkt på grafikkortsförpackningarna att de har en DVI-utgång med HDCP-stöd. Skickas signalen analogt finns inte samma möjligheter för kopieringsskydd. Det har gjort att vissa tillverkare av uppspelningsmaskiner endast tillåter uppspelning med högsta kvalitet om apparaten är sammanlänkad med TV:n via HDMI. Kopplas de samman med exempelvis komponentvideokabel (YPbPr) blir bilden ”avsiktligt” sämre. Observera att det rör sig om enstaka fall. För att kopieringsskyddet ska fungera måste hela kedjan ha HDCP-stöd. Om en extender eller liknande apparat kopplas in måste även den ha stöd. Annars kommer källan att vägra spela upp det kopieringsskyddade materialet. 6.4  Kablar för digitala signaler

Skador på digital bildsignal Skador på en digital signal är lättare att upptäcka än skador på en analog signal. En skadad digital signal gör att bilden får mosaikmönster eller till och med fryser och försvinner. Detta kan bero på en kombination av att kabeln är för lång och/eller har för låg kvalitet.

www.kjell.com

381

Hembio - Bildöverföring

Analog bild Ingen bild

Störningar

Bra bild

Störningar

Ingen bild

Digital bild Ingen bild

Bra bild

Ingen bild

Beskrivning av den digitala signalens fördelar när det gäller bildkvalitet.

Analoga signaler blir sämre när de kopplas vidare. Bildkvaliteten har inte någon fast punkt där den är perfekt, utan kan variera hela tiden. Någonstans måste ett idealiskt toppvärde sättas. Det skulle i så fall bli med kort och välskärmad kvalitetskabel med riktigt bra kontakter. Bilden i alla andra kablar blir sämre än i denna referenskabel. Detta problem finns inte i samma utsträckning med digitala anslutningar. Antingen blir det perfekt bild eller så finns det störningar (eller ingen bild alls). Studera din TV-bild noga. Upplever du störningar kan det bero på kabeln. Upplever du aldrig störningar är din kabel så bra som det krävs för perfekt överföring av det aktuella materialet. Kvalitetsskillnader Högkvalitetskablar behövs i digitala sammanhang i några situationer. Behov av riktigt hög bandbredd är en av dem. Bandbredden bestäms bland annat av upplösningen, uppdateringsfrekvensen och färgdjupet. Blu-Rayfilm och PlayStation 3-spel är av den anledningen svårt för en enklare HDMI-kabel. HDMI Licensing, LCC, visar att det är skillnad även mellan digitala kablar då de certifierar kablarna i två olika steg. Kategori 1: Upp till 75 MHz vilket motsvarar en 1080i-signal. Kategori 2: Upp till 340 MHz vilket motsvarar en 1080p-signal med utökade färger och hög uppdateringsfrekvens. Se artikeln ”What are the technical and branding requirements for cables?” på http:// www.hdmi.org/learningcenter/ för mer information. Den andra situationen är när det behövs långa kablar. Ju längre kabeln är desto viktigare är det att den håller hög kvalitet. Någon bestämd gräns där högkvalitetskablar bör användas går inte att sätta. Detta för att det inte finns någon definition på vad en budgetkabel är samt att det och det är stor variation i känsligheten på kretsarna som skickar och tar emot signalen. Det gör att de behöver olika bra signal för att kunna tolka bilden. På den officiella webbplatsen för HDMI (www.hdmi.org) finns några tumregler för hur lång kabeln kan vara (kategori 1).

382

www.kjell.com

Hembio - Bildöverföring

Ledartjocklek AWG AWG22 AWG24 AWG26

Maxlängd 15 m 12 m 10 m

Motsvarande area 0,326 mm² 0,205 mm² 0,129 mm²

Tabellen visar också tydligt sambandet mellan kvaliteten på kabeln (ledararean) och maxlängden. Det finns ingen specifik maxlängd angiven för kategori 2, men tio meter (ibland upp emot 15 m) är sällan något problem med en högkvalitetskabel. Lågupplösta bilder klarar att gå ännu längre sträckor. Se artikeln ”What is the current Cat 1, Type A maximum cable length?” på http://www. hdmi.org/learningcenter/ för mer information. 6.5  Specialanslutningar

Apples anslutningar Apple har använt egna varianter av DVI på sina produkter. Deras mini-DVI är en fysiskt komprimerad specialkontakt. Med en adapter kan den övergå till DVI, VGA, komposit (CVBS) eller S-Video (Y/C). Det kom även en ytterligare komprimerad variant av den kontakten som kallades micro-DVI och satt på MacBook Air. Båda dessa kontakter har numera ersatts av en minivariant av DisplayPort som används tillsammans med motsvarande adaptrar.

www.kjell.com

383

Hembio - Ljudöverföring

Ljudöverföring 7.  Ljudsignaler Precis som det är en utmaning att koppla samman bilden mellan olika apparater är det svårt att få optimalt ljud. Den finns många olika kablar som dessutom är av varierande kvalitet. 7.1  Översikt

Antennkabel Analogt ljud

3,5 mm minitele Analog stereo

Dubbel RCA Analog stereo

Digital Koaxial Digital komprimerad multikanal Digital okomprimerad stereo

Toslink Digital komprimerad multikanal Digital okomprimerad stereo

HDMI Digital förlustfri multikanal

7.2  Analogt ljud

Den vanliga analoga antennkabeln hamnar på sistaplats igen. Om det finns bättre alternativ bör den undvikas. Används antennkabel för att koppla mellan exempelvis digitalTV-mottagare och TV är det inte ens säkert att det blir stereoljud. Den enklaste antennsignalen har monoljud. Med hjälp av NICAM-stereo går det att få tvåkanalsljud. Bättre blir en ren audiosignal som normalt bärs på två koaxialkablar med RCA-kontakter. Oftast är det en röd kontakt (höger) och en vit eller svart kontakt (vänster). Det är de anslutningarna som finns bredvid den gula kompositingången på TV-apparaten. Samma signal finns även i en 3,5 mm-kontakt (vanlig hörlurskontakt). Med analoga signaler är det extra viktigt med bra kvalitet på kablarna. Störningar från elkablar och magnetfält kan tas upp av en audiokabel. Genom att ha en bra skärm på 384

www.kjell.com

Hembio - Ljudöverföring

kabeln kan det undvikas, men oavsett vad bör inte analoga ljudkablar läggas tillsammans starkströmkablar. Koaxialkablar finns med olika impedans. För analogt ljud används 50 Ω. 7.3  Det digitala ljudets fördelar

Det digitala ljudet är inte lika lätt att förstå som det analoga. Det finns många olika sätt att skicka det och resultatet blir väldigt varierande. Digitala överföringar är dock nästan alltid att föredra om exempelvis DVD-spelaren ska kopplas till förstärkaren. Det finns ett flertal anledningar till detta: • Det blir smidigare. Om 5.1-surroundljud ska överföras analogt krävs sex analoga RCA-kablar eller tre 3,5 mm minitele-kablar. Vid digital överföring skickas samtliga kanaler i en och samma kabel. • Risken för störningar minskar. Den digitala signalen är svårare att störa. Skulle det ändå inträffa märks det tydligt. En analog signal är alltid olika bra medan den digitala antingen har störningar eller inte. • Ljudet blir generellt sett bättre. Även om signalen överförs digitalt måste den översättas till analogt ljud någonstans. Denna omvandling sker med kretsar vars kvalitet är varierande. Oftast är omvandlaren som sitter i en receiver bättre än de som sitter i DVD-spelare och digital-TV-mottagare. Det brukar därför vara en fördel att vänta med omvandlingen tills signalen är framme vid förstärkaren. 7.4  S/P-DIF

S/P-DIF är det vanligaste sättet att överföra digitalt ljud. S/P-DIF (Sony Philips Digital Interconnect Format) kan använda två olika typer av kablar: digital koaxial eller toslink. Skillnaden mellan dem är att den ena är elektrisk och den andra optisk (en av få optiska signaler som används inom konsumentelektronik). Digital koaxialkabel Digital ljudsignal skickas med koaxialkabel på 75 Ω. Den använder RCA-kontakter. En vanlig kompositvideokabel fungerar bra för S/P-DIF. Det finns några undantag då andra kontakter har använts. Creative Labs har exempelvis använt en 3,5 mm-utgång för detta ändamål. Läs mer om detta i Dator 20.3. Optisk kabel (Toslink) Toslink är ursprungligen skapad av Toshiba vilket namnet avslöjar (TOShiba LINK). Kontakten är lätt att känna igen tack vare sitt unika utseende. Det lyser dessutom rött i en aktiv kontakt. Fördelen med att använda ljus istället för elektriska signaler är att risken för externa störningar helt elimineras. Det enda som kan försämra signalen är dåliga kontakter, för många skarvar samt för långa kablar. Det finns även risk är att fiberkabeln skadas om den inte hanteras korrekt. Att böja den kraftigt kan göra att signalen inte kommer fram och att kabeln förstörs. Toslink kan använda två olika kontakter. Den vanligaste är den nästan fyrkantiga kontakten. Den andra liknar en 3,5 mm miniteleplugg (hörlurskontakt) fast i plast. Minitoslink var vanlig på MiniDisc-spelare och Mac-datorer, men syns alltmer sällan idag. www.kjell.com

385

Hembio - Ljudöverföring

Den används dock fortfarande på vissa ljudkort i de högre prisklasserna. Det är inga problem att omvandla mellan de olika kontakterna. Det finns även färdiga kablar för ändamålet. Språket S/P-DIF Eftersom de två anslutningarna pratar samma ”språk” (S/P-DIF) går det att omvandla mellan optiska och elektriska signaler. Detta är användbart om exempelvis DVD-spelaren har en Toslinkanslutning och receivern en koaxial motsvarighet. För detta krävs en aktiv omvandlare som översätter signalen. Då de digitala anslutningarna blivigt mycket vanliga kan det bli brist på förstärkaringångar. Detta kan lösas med växlar som har flera ingångar. Många vill dock gärna slippa växlarna eftersom de kräver manuell inställning och vill därför istället använda passiva splittrar (baklänges). Tyvärr fungerar det väldigt dåligt då S/P-DIF-kommunikationen inte är uteslutande enkelriktad. Skulle exempelvis två TV-tillbehör kopplas samman till en digital koaxialingång i en förstärkare med hjälp av en splitter hade ljudet inte kommit fram. Med vissa apparater hade det fungerat om den ena varit helt avstängd (oftast räcker inte standby-läge) men det är ingen lösning som rekommenderas. Maxlängd Det går inte att sätta någon fast maxlängd på vare sig Toslink eller digital koaxialkabel då många faktorer spelar in. Kvaliteten på kablaget samt kretsarna som sänder och tar emot signalen är två av dem. En koaxialkabel med grövre mittledare och bättre skärmning kan klara längre sträckor än en klenare variant. Hos en optisk kabel berättar tjockleken mer om den mekaniska hållbarheten där en grövre kabel generellt är mindre känslig för böjningar. En tumregel är att den optiska kabeln inte bör överstiga mer än tio meter. Behövs längre kablar kan en repeater användas. 7.5  Flerkanaliga digitala ljudsystem

PCM Det finns flera olika sätt att överföra digitalt ljud. Det allra enklaste är PCM (Pulse Code Modulation) som beskrivs i Dator 20.1. Då skickas informationen helt okomprimerad mellan uppspelningsapparat och förstärkare. Nackdelen med den här tekniken är att S/P-DIF inte har tillräckligt hög bandbredd för att kunna överföra mer än två kanaler. Av den anledningen används generellt sett inte PCM utan istället ett komprimerat surroundformat. Dolby Digital Det finns två utbredda format för att överföra mångkanaligt digitalt ljud med S/P-DIF. Dolby Digital (även känt som AC-3) samt DTS (Digital Theater Systems). Båda systemen bygger på att komprimera ljudströmmarna så att de tar upp mindre bandbredd. Med Dolby Digital går det utan problem att skicka fem ljudkanaler och en lågbaskanal. Det sker dock på bekostnad av ljudkvaliteten. Dolby Digital komprimerar ljudet hårt. Det låter fortfarande väldigt bra och är ett mycket etablerat sätt att föra över ljudet.

386

www.kjell.com

Hembio - Ljudöverföring

Personer med tränade öron kan tycka att det låter för ”platt” och föredrar ett förlustfritt format istället. DTS DTS (Digital Theater Systems) liknar Dolby Digital men har några för- och nackdelar. Det positiva är att DTS inte komprimerar ljudet lika hårt som Dolby Digital. Det leder dock i sin tur till att DTS tar större plats vid lagring. DTS är inte heller lika vanligt som Dolby Digital. Vissa DVD-skivor har flera ljudspår inlagda där det går att välja mellan DTS eller Dolby Digital. Om det är en sådan DVD-skiva som spelas upp och de uppspelande apparaterna har stöd för DTS bör det väljas. Detta eftersom DTS ofta ger högre ljudkvalitet. Dolby Digital TrueHD och DTS-HD Master Audio För att möta hembioutvecklingen kom Dolby Digital TrueHD som möjliggör surroundljud utan att tumma på ljudkvaliteten. Ljudet blir förlustfritt och används bland annat på Blu-Rayskivor. DTS har också kommit med en uppföljare som kallas för DTS-HD Master Audio och även den är förlustfri. Det går inte att använda S/P-DIF för att överföra dessa format eftersom det krävs högre bandbredd. 7.6  HDMI-ljud

Det är inte alltid det krävs en separat kabel för att föra över ljudet. Med en HDMI-kabel (bild och ljud i samma kabel) går det till och med att få bättre ljud än med S/P-DIFkablage. Detta eftersom bandbredden är högre. HDMI favoriseras dessutom av medieindustrin då signalen som kabeln skickar går att kopieringsskydda. Från början kunde HDMI hantera PCM (upp till åtta kanaler), Dolby Digital och DTS. Dock fungerade inte något avancerat och förlustfritt ljudformat (t.ex. Digital TrueHD). Möjligheten att överföra Dolby Digital TrueHD och DTS-HD Master Audio kom först med HDMI 1.3standarden. Är HDMI-portarna på uppspelaren eller TV:n av äldre typ krävs att källan (t.ex. Blu-Rayspelare) kan översätta signalen till PCM-multikanal. Om den klarar det (vilket är vanligt) går det fortfarande att få riktigt bra ljud. Om hembioförstärkaren (receivern) kan ta emot HDMI-ljud brukar det finnas en eller flera HDMI-ingångar och en motsvarande utgång. Signalen kopplas då från källan till förstärkaren där ljudsignalen avkodas. Därefter används en annan kabel för att koppla vidare till TV:n.

www.kjell.com

387

Hembio - Ljudöverföring

7.7  Sammanfattande referens

Egenskaper

PCM

PCM

Dolby



Stereo

Multikanal

Digital

DD

DTS-HD

TrueHD

Surround

•

Förlustfri

•

•

•

DTS •

•

•

•

•

•

•

Stöd med digitala anslutningar Koaxial

•

•

•

Toslink

•

•

•

HDMI

•

•

•

•

HDMI 1.3

•

•

•

•

388

www.kjell.com

Hembio - Ljudöverföring

8.  Inkoppling av högtalare Trots sitt enkla utseende har högtalaren egentligen en väldigt komplicerad uppbyggnad. Detta kapitel behandlar grunderna för hur de ska anslutas och går igenom vad man bör ha i åtanke vid inkoppling.

8.1  Anslutning av högtalare

Vid anslutning av högtalare finns det två saker som är viktiga att tänka på. Det ena är polariteten då en högtalare ansluts med två ledare: plus och minus. Den ena ledaren på en högtalarkabel brukar därför ha en markering så att det går lätt att identifiera vilken ledare som går vart. Utgångarna på förstärkaren och ingångarna på högtalarna brukar också vara färgkodade i rött och svart för att underlätta.

Var noga med polariteten vid inkoppling av högtalare. Högtalarkablar har ofta en markering på den ena ledaren för att underlätta vid lång kabeldragning.

Den andra viktiga punkten är impedansen. Den vanliga hemstereoförstärkaren är av lågohmig typ och förstärkarutgångarna brukar vara 4 Ω eller 8 Ω. Fördelen med lågohmiga system är att de har en bra ljudåtergivning. Nackdelen är att det inte går att dra så långa kablar utan att få effektförluster i kabeln. Eftersom förstärkaren ser högtalaren som ett motstånd får inte högtalarens impedans understiga förstärkarens. Helst av allt ska de överensstämma. Skulle högtalarimpedansen vara för låg kommer mer ström att passera igenom än vad förstärkaren kan leverera vilket kan resultera i att den går sönder.

www.kjell.com

389

Hembio - Ljudöverföring

8.2  Val av högtalarkabel

På hembioförstärkare finns en utgång för varje kanal som ska kopplas in. Det innebär att det enda som måste kontrolleras är att utgångens och högtalarens impedans passar samt att lämplig högtalarkabel används. Ju större högtalarna är och ju lägre impedans de har, desto mer ström krävs för att driva dem. Klarar kabeln inte av så mycket ström som går igenom den blir den varm. Ha som tumregel att använda grövre högtalarkabel åt stora högtalare, framförallt om kabeln ska dras längre sträckor. Det är också stor skillnad i kvaliteten på olika högtalarkablar. Eftersom priset på koppar är högt har enklare högtalarkablar ofta inblandning av andra metaller, exempelvis aluminium. För att få det bästa ljudet bör rena kopparkablar användas.

8.3  Flera högtalare till samma utgång

Det finns situationer då ljudet ska spridas över ett större område utan att det handlar om surroundljud. Det kan vara i en butik eller ett kök och ett uterum. Då gäller det att vara noga med både hur högtalarna ansluts (serie- och/eller parallellkopplas) och med valet av kabeldiameter. Välj en grövre kabel vid långa avstånd och använd gärna högtalare med högre impedans (8 - 32 Ω). Om en hemstereoförstärkare klarar en belastning på 4 Ω per kanal och det ska anslutas åtta 16 Ω-högtalare kan de parallellkopplas fyra stycken på varje kanal (höger och vänster). För att räkna ut den totala belastningen (impedansen) per kanal används formeln: 1 = 1 + 1 + 1 Rt R¹ R² R³

Invertera alltså varje inkopplad högtalarimpedans och addera dessa. Svaret ska sedan inverteras för att få fram den totala impedansen. Med siffror från exemplet ovan blir det: 1 = 1 + 1 + 1 Rt R¹ R² R³ 1 = 1 + 1 + 1 + 1 Rt 16 16 16 16 1 4 = = 0,25 Rt 16 1 =4 Rt = 0,25

390

www.kjell.com

Hembio - Ljudöverföring

För att göra en snabbkoll om uträkningen av parallella högtalarelement stämmer ska den totala impedansen bli lägre än den lägsta inkopplade högtalarimpedansen. Tänk på att om högtalarnas gemensamma impedans understiger vad förstärkaren är gjord för finns risk för att förstärkaren går sönder av överhettning. Utgången på förstärkaren ska klara så låg impedans som möjligt när flera högtalare parallellkopplas. Föredra de förstärkare som tål 4 Ω belastning framför 8 Ω vid inköp av system för detta ändamål. De flesta 4 Ω förstärkare klarar att arbeta i korta perioder vid 3 Ω . Tänk dock på att belastningen på förstärkaren ökar. Exempel på parallellkoppling Förstärkarutgångens impedans: 8 Ω

Högtalare 1: 8 Ω Högtalare 2: 4 Ω Högtalare 3: 4 Ω 1 = 1 + 1 + 1 = 5 = 0,625 Rt 8 4 4 8 Rt = 1,6

Den gemensamma impedansen blir då 1,6 Ω. Förmodligen kommer den här inkopplingen att förstöra både förstärkaren och högtalarna. Exempel på seriekoppling När högtalare seriekopplas adderas högtalarnas impedans för att få fram den totala belastningen. Nackdelen med en seriekopplad lösning är att om en högtalare slutar att fungera så tystnar hela gruppen. Rt = R1 + R2 + R3 + R4…

Om totalt två högtalare på 4 Ω vardera ska seriekopplas blir den totala impedansen: Rt = 4 + 4 = 8 Ω

Exempel: parallell och seriekoppling För att få rätt impedans vid användning av riktigt många högtalare går det att både serie- och parallellkoppla. I det följande exemplet finns 15 högtalare som ska fördelas på flera rum och en lång korridor.

www.kjell.com

391

Hembio - Ljudöverföring

Det hade inte varit möjligt att koppla alla högtalare parallellt eftersom det då hade legat på gränsen till vad förstärkaren kan belastas med. Den totala impedansen i exemplet ovan blir 13 Ω om högtalarna har samma impedans på 8 Ω vardera. Varje grupp seriekopplade högtalare blir: Rt = 8 + 8 + 8 + 8 + 8 = 40 Ω

De tre seriekopplade grupperna i parallellkoppling med varandra: 1 = 1 + 1 + 1 + = 3 = 0,075 Rt 40 40 40 40 Rt =

1 � 13 0,075

8.4  Effektförlust i kabel

När lokaler ska täckas med ljud blir det ofta väldigt långa ledningar. Förstärkarens effekt kommer då inte enbart att driva högtalarna utan även gå förlorad som värme över kabelns eget motstånd. En normal högtalarkabel för hemmabruk brukar vara på 0,75 mm² (0,75 • 10-6 m2). 300 m av den ger en total kabelresistans på 7 Ω:

R=

392

•l A

www.kjell.com

Hembio - Ljudöverföring

R = Resistansen i Ω l = total ledningslängd, mätt i m ρ = resistivitet, mätt i Ωm. Koppar har 0,017 • 10-6 Ωm A = ledningsarea, mätt i m2

R=

0,017 • 10-6 • 300 A

�7

I det tidigare exemplet blir det 7 Ω i kabeln och 13 Ω totalt för högtalarna. Dubblas kabelarean till 1.5 mm² (1,5 • 10-6 m2) blir kabelresistansen bara 3,4 Ω.

www.kjell.com

393

Hembio - Inkoppling

Inkoppling 9.  Att koppla datorn till TV:n Att koppla datorn till TV:n ger möjligheter att kunna ta del av internetmaterial, musik och annan underhållning sittande i TV-soffan. De senaste åren har marknaden för HTPC (Home Theatre PC) exploderat. Oftast fungerar det utmärkt att använda en vanlig dator.

9.1  Val av kablar

För att komma igång måste du undersöka vilka utgångar du har på din dator samt vilka lediga ingångar som finns på TV:n. Kontrollera vilka anslutningar du har på din dator och jämför dem med följande lista.

Kompositvideo Bild

S-video Bild

Komponentvideo Bild

SCART Bild och ljud

VGA Bild

DVI Bild

HDMI Bild och ljud

3,5 mm line out Ljud

Dubbel RCA Ljud

Digital koaxial Ljud

Toslink Ljud

   

 

394

 

 

www.kjell.com

Komponentvideo + 3.5 mm line out

el

xia link

al k oa

MI HD

HD

MI

+T os

igit

be

ub

+d MI

HD

el

RC A

+d

bb du

•

lR CA

in

l

bb du

line

o+ 3,5

mm

ide

el bb

du

ntv •

HD MI

•

VG A+

S-Video + 3,5 mm line out

VG A+

•

ne

Kompositvideo/S-Video + 3,5 mm line out

Ko mp o

•

o+

sit

•

S-V ide

Ko mp o

Kompositvideo + 3.5 mm line out

Dator

Bättre

SC

TV

AR T

vid

eo

+d

ub

RC A

be

lR CA

RC A

Hembio - Inkoppling

• •

VGA + 3,5 mm line out DVI + 3,5 mm line out

•

DVI + Digital koaxial

•

DVI + Toslink

•

HDMI

• Bättre

Diagram som visar vilka kombinationer som är möjliga utan aktiva omvandlare. Två signaler som är lika bra kan av praktiska skäl inte visas på samma kvalitetsplats. Toslink har av denna anledning hamnat längre fram i diagrammet än digital koaxial, trots att det är samma signal.

9.2  Inställningar

Det kan krävas några inställningar för att bildutmatningen ska fungera. Innan du påbörjar konfigurationen bör du stänga av datorn och TV:n för att koppla in berörda kablar utan att apparaterna är igång. Starta därefter datorn och gör följande inställningar. Beroende på vilket operativsystem du använder kan stegen se olika ut. Guiden visar hur det görs i Windows Vista. Tillvägagångssättet i Windows XP är snarlikt.

www.kjell.com

395

Hembio - Inkoppling

Börja med att gå in i Kontrollpanelen som finns på startmenyn. Informationen i Kontrollpanelen kan visas på två olika sätt i både Windows Vista och Windows XP. Välj visningsläget som kallas Klassisk vy för att få upp bilden som visas. Dubbelklicka sedan på Anpassning. I Windows XP heter ikonen Bildskärm istället.

Längst ner i anpassningsvyn finns en länk som heter Bildskärmsinställningar. Klicka på den för att få upp nästa fönster. I Windows XP finns inte vyn på bilden utan där får du istället upp nästa fönster direkt.

396

www.kjell.com

Hembio - Inkoppling

I Windows Vista visas detta fönster när du klickat på Bildskärmsinställningar. I Windows XP väljer du fliken Inställningar (längst till höger) så får du upp ett nästan identiskt fönster. Om skärmarna är anslutna och den senaste grafikkortsdrivrutinen är installerad kommer två skärmar att visas på samma sätt som på bilden. Bildskärmen som är markerad med en etta är din vanliga bildskärm medan den andra är TV:n. Knappen Identifiera skärmarna kan användas för att bekräfta det när båda skärmarna är anslutna och aktiva.

Klicka på skärm nummer två för att aktivera den. Om du vill kunna visa en film på TV:n samtidigt som du använder din vanliga skärm till något annat så kryssar du i rutan Utöka skrivbordet till denna bildskärm. Det ger två individuella skärmbilder. Du kan ta tag i bildskärm nummer två och placera den på en relativ plats som känns logisk. Placeringen som används på bilden ovan gör att när muspekaren går längst med toppen av den vanliga bildskärmen och når det högra hörnet, så kommer den att fortsätta längst www.kjell.com

397

Hembio - Inkoppling

upp på TV-skärmen.

Använd det markerade reglaget för att ställa in upplösningen. Om du har en platt-TV bör du eftersträva att använda TV:ns ursprungliga upplösning så att bilden inte skalas om. Den upplösningen brukar antingen vara 1920 x 1080 eller 1280 x 720. Knappen Avancerade inställningar kan användas för att göra ytterligare anpassningar. Den används exempelvis för att ställa in uppdateringsfrekvensen. När du klickar på OK eller Verkställ bör bilden komma upp på TV:n. Tänk på att du måste ha rätt AV-kanal inställd. Namnet kan variera mellan olika TV-modeller och kopplingsmetoder, men heter oftast något i stil med AV1, EXT1, HDMI2 eller PC. Om bilden kommer upp men ljudet inte följer med måste ytterligare några inställningar göras. Ljudinställningar kan antingen göras generellt för hela datorn eller så att bara ett specifikt program berörs. För att göra en övergripande ändring av ljudutmatning väljer du Ljud i Kontrollpanelen.

398

www.kjell.com

Hembio - Inkoppling

Där finns datorns alla uppspelningsenheter. Kontrollera så att rätt enhet är vald. Den vanliga analoga ljudutgången för datorhögtalare ligger ofta som en separat utmatningsenhet, skiljd från eventuella digitala utgångar. Genom att högerklicka på enheten kan du testa om ljudet kommer ut genom rätt högtalare. Tänk på att du måste starta om alla program för att de ska anta den nya inställningen.

Om du bara vill ändra utmatning för en specifik applikation kan du undersöka hur det görs i programmets hjälpfil. Det kan variera mycket mellan olika program. 9.3  Film på datorn

I och med möjligheten att koppla datorn till TV:n börjar allt fler lagra film på datorn. Det kan göras på många olika sätt genom att använda varierande filformat och komprimeringstekniker. När film och musik lagras på datorn måste den först digitaliseras. Efter det brukar den komprimeras på något sätt för att den ska ta mindre plats. Vilken komprimeringsstandard som används varierar, men idag är det vanligt med olika typer av tekniken MPEG4. Det ger en bra bild i förhållande till storleken på filerna. Vid komprimeringen används en så kallad codec. Den består av en uppsättning omräkwww.kjell.com

399

Hembio - Inkoppling

ningsregler där långa digitala tal får representeras av kortare, vilket gör att filstorleken minskar. Ordet codec är engelska som i sin tur är en förkortning av encoder-decoder. DivX och XviD är exempel på codecs.

20 GB okomprimerat Xvid

701 MB komprimerat

Komprimering av video med Xvid.

Den komprimerade filmen läggs tillsammans med ljud och annan relevant information i en behållare (från engelskans container). AVI är en populär sådan som används flitigt för standardupplöst film. Filer som har filändelsen .avi är en sådan behållare.

701 MB komprimerat

Kalas-video.avi Behållare Den komprimerade filmen läggs i en behållare.

Det som är lite speciellt i film- och musiksammanhang är att filändelsen knappt säger något om innehållet. En fil med slutet .doc kännetecknar att det är ett dokument som kan öppnas i programmet Microsoft Word. Filändelserna .avi och .mkv kan egentligen innehålla nästan vad som helst. För att spela upp filmen krävs ett program som kan presentera bildinnehållet. Programmet måste ha stöd för filtypen (exempelvis .avi) och likaså för den codec som filmen har blivit kodad med. Det innebär att mjukvaran måste ha tillgång till samma nyckel som användes när filen skapades. Vissa program har inbyggda codecuppsättningar medan andra måste kompletteras.

400

www.kjell.com

Hembio - Inkoppling

Exempel: Standardupplöst film En film är komprimerad med codecen Xvid och lagd i behållaren AVI. Det ger en fil med ändelsen .avi. Den kan öppnas med Windows Media Player om programmet först kompletteras med en Xvid-codec från tredje part.

Windows Media Player

Film som är nästan lika bra som originalfilen på 20 GB

Kalas-video.avi Behållare

Xvid-kodek

Uppspelning av en Xvid-kodad film.

Exempel: Högupplöst film En film är komprimerad enligt MPEG4 H.264 och lagd i behållaren Matroška. Det ger en fil med ändelsen .mkv. Den kan öppnas med exempelvis Media Player Classic Home Cinema utan att några extra codecs behöver installeras. Andra program, såsom Windows Media Player, måste kompletteras för att kunna avkoda och spela upp filmen. Att spela upp Blu-Rayskivor och högupplösta filmfiler ställer stora krav på datorn om processorn ska utföra jobbet. Enklare datorer klarar inte att avkoda informationen så snabbt som krävs för att bilden inte ska släpa efter. Om datorn däremot har ett grafikkort som kan ta hand om jobbet (istället för processorn) behövs inte alls lika mycket kraft. Kontrollera specifikationerna för ditt grafikkort om det klarar av hårdvaruacceleration för filmer eller inte. Programmet du planerar att använda måste också kunna tilldela grafikkortet uppgiften, annars kommer ändå processorn att ta hand om avkodningen. Det är än så länge ganska få program som kan det, men exempelvis vissa versioner av Cyberlink PowerDVD klarar det. Om det inte är en Blu-Rayskiva utan en filmfil så krävs det också att den är helt korrekt kodad för att grafikkortet ska kunna hantera jobbet. Är den felkodad kommer processorn att bli belastad i alla fall. 9.4 Film på Internet

Med datorn kopplad till TV:n går det också att dra nytta av allt filmmaterial som Internet har att erbjuda. Med filmbutiker såsom SF-Anytime och CDON.com går det att hyra film direkt från soffan. Både SVT och TV4 har dessutom on-demand-tjänster på sina hemsidor som gör att det går att se TV-program när som helst. För mer information och support på nämnda mjukvaror och tjänster hänvisar vi till respektive leverantör.

www.kjell.com

401

Hembio - Inkoppling

10.  Fullständigt sammankopplat system Efter nio kapitel med genomgångar är det hög tid för sammankoppling av hela hembiosystemet. 10.1  Anslutningarna

I ett hembiosystem blir det många enheter som ska fungera med varandra. Med ett begränsat antal bra ingångar såsom HDMI och YPbPr måste det prioriteras vilken enhet som ska få den ultimata bild- eller ljudöverföringen. Fundera då över när du vill kunna njuta av den bästa upplevelsen. Finns det både en DVD-spelare och en Blu-Rayspelare bör den senare prioriteras eftersom den hanterar bättre material än DVD-spelaren. När signalen delas upp i ljud och bild finns det en sista fälla som kan ställa till problem. På en TV-apparat är det nämligen inte alla ingångar som fungerar med varandra. Ljudet kan vara låst till en specifik ingång som inte är den samma som bilden kopplas till. Om exempelvis bilden kopplas till HDMI och ljudet till en analog 3,5 mm-ingång är det inte säkert att de ligger på samma kanal. Det finns tyvärr ingen tumregel för detta utan det beskrivs oftast bara i manualen eller med ritningar på TV:ns baksida. Med lite tur går det att lösa genom inställningar i TV:n.

10.2  Omöjliga sammankopplingar

Det finns sammankopplingar som inte är tekniskt möjliga även om de går att åstadkomma med kablar och adaptrar. Ett exempel är VGA till HDMI som behandlades i Hembio 6.2. Övriga fall har mycket att göra med signalriktning. SCART kan i vissa specialfall kopplas till VGA men aldrig omvänt. Kablar som ser ut på det sättet är endast användbara när exempelvis en DVD-spelare (RGB-SCART) ska kopplas till en projektor med VGA-ingång. Enheten som signalen kopplas till måste dessutom ha stöd för kopplingen vilket tyvärr vanliga bildskärmar saknar. För att kunna koppla från datorns VGA-utgång till TV:ns SCART-ingång krävs en aktiv omvandlare. Var därför alltid noga med att undersöka signalriktningen (enkel- eller dubbelriktad) vid användning av specialkablar.

10.3  Styr hela systemet med en fjärrkontroll

Det inte ovanligt att det krävs fyra eller fem fjärrkontroller för att kunna styra alla apparater i en hembio. Det är varken snyggt eller bekvämt med kontroller över hela soffbordet. Till slut blir det dessutom svårhanterligt, framförallt när hela familjen ska lära sig vilken kombination av in- och utgångar som ska användas för varje enskild apparat. Det blir inte bättre av att somliga fjärkontroller förvinner spårlöst när man behöver dem som mest. 402

www.kjell.com

Hembio - Inkoppling

Problemet löses genom en multifjärrkontroll. Den finns i varierande utföranden och fabrikat. De enklaste fungerar genom att växla mellan vilken fjärrkontroll de ska motsvara för stunden medan de mer avancerade har så kallade makrofunktioner. Det innebär att de med en knapptryckning kan skicka en serie med (förinspelade) knapptryckningar till flera olika apparater. Knappen ”Titta på TV” kan exempelvis skicka följande instruktioner: 1. Sätt på TV:n. 2. Starta digitalboxen. 3. Ställ in rätt kanal på TV:n så att den visar bilden från digitalboxen (t.ex. AV1). 4. Bestäm att volymjustering ska göras på TV:n och kanalbyte ska göras på digitalboxen. 5. Ställ in TV:n på att visa bild i 16:9-läge. På samma sätt kan knappen ”Titta på DVD” göra följande: 1. Starta DVD-spelaren. 2. (Stäng av digitalboxen). 3. Starta 5.1-förstärkaren. 4. Ställ in 5.1-systemet på rätt ingångskanal för att den ska spela ljudet från DVDspelaren. 5. Byt kanal på TV:n så att den visar bilden från DVD-spelaren (t.ex. HDMI1). 6. Bestäm att piltangenterna ska styra DVD-spelaren men att volymen ska regleras på förstärkaren i 5.1-systemet. 7. Ställ in TV:n på att visa bild i 16:9-läge. Med lite konfigurering går det att göra kombinationerna av kommandon ännu mer avancerade och ge dem fler funktioner. Den enda förutsättningen är att de involverade apparaterna kommunicerar med IR-signaler (infrarött ljus). Det finns ett fåtal apparater som använder RF (vanliga radiovågor) för att skicka kommandon från fjärrkontrollen till systemet. Med hjälp av en så kallad RF-brygga kan dock multifjärrkontroller få även den funktionen om det skulle behövas. Vissa fjärrkontroller, bland annat Logitech Harmony, kan då även användas för att styra trådlösa fjärrströmbrytare.

Logitech Harmony är en multifjärrkontroll som är lätt att konfigurera. Användaren skriver in sina hembioapparater i ett datorprogram så laddas inställningarna ner automatiskt. Sedan väljer användaren vilken enhet som ska styra vad. Det gör att sifferknapparna kan styra digital-TV-boxen men volymen regleras på förstärkaren. www.kjell.com

403

Hembio - Referenslista

11  Referenslista - hembio Denna sammanfattade referenslista samlar hänvisningarna från bokens hembioavsnitt. Vi kan varmt rekommendera dessa källor för den som vill fördjupa sig i något av de berörda ämnena. Litteratur Weise, Marcus/Weynand, Diana (2007), How Video Works 2nd ed., Focal Press. Webben EICTA (2005), Conditions for High Definition Labelling of Display Devices, http://www.eicta.org. Pressrelease från 19 januari 2005. EICTA, “HD ready 1080p” License Agreement, http://www.eicta.org. Avtalsvilkor. Sony, Mjuka rörelser i snabbrörliga scener, http://www.sony.se/article/id/1221214792914. Hämtat 27 januari 2009. Funktionsförklaring. HDMI Licensing, LCC, Artiklar ur Knowledge Base, http://www.hdmi.org/learningcenter/: ”What functionality was added to each version of HDMI?” ”What are the technical and branding requirements for cables?” ”What is the current Cat 1, Type A maximum cable length?” Hämtat 28 januari 2009. Svar på frågor ur kunskapsbas.

Besök även www.kjell.com/fragakjell för mer information om hembio.

404

www.kjell.com

Formelsamling

Formelsamling Prefix SI-enheter

p n μ m k M G T P

Piko Nano Mikro Milli

x • 10-12 x • 10-9 x • 10-6 x • 10-3

Kilo Mega Giga Tera Peta

x • 103 x • 106 x • 109 x • 1012 x • 1015

Motsvarande prefix i datorvärlden

B kB MB GB TB

Byte 1 Kilobyte 1024 B Megabyte 1024 kB Gigabyte 1024 MB Terabyte 1024 GB

www.kjell.com

405

Formelsamling

Ellära Grundläggande enheter och storheter

Spänning Ström Resistans Elektrisk effekt Kapacitans Frekvens Temperatur Resistivitet

Mäts i volt ampere ohm watt farad hertz kelvin ohmmeter

Förkortas V A Ω W F Hz K Ωm

Betecknas i formler U I R P C f T

Ohms lag U=R•I I=

U R

R=

U I

Elektrisk effekt P=U•I P = R • I2

Spänningens effektivvärde

U=

Û √2

Û är spänningens toppvärde

406

www.kjell.com

Formelsamling

Elektronik Transformatorn U1 N1 = U2 N2 N är varvtalen och U är spänningarna.

Seriekoppling av resistorer Rt = R1 + R2 + R3 + ... + Rn

t = total resistans n = antal resistorer

Parallellkoppling av resistorer 1 1 1 1 1 = + + + ... + Rt R1 R2 R3 Rn

t = total resistans n = antal resistorer

Färgkodning av resistorer

0 - Svart 1 - Brun 2 - Röd 3 - Orange 4 - Gul 5 - Grön 6 - Blå 7 - Violett 8 - Grå 9 - Vit

www.kjell.com

407

Formelsamling

Resistans i ledningstråd

R=

•I A

R = Resistansen i Ω l = total ledningslängd, mätt i m = resistivitet, mätt i Ωm. A = ledningsarea, mätt i m2

Batterier Laddtid för NiMH

Idealisk laddström för ett NiMH-batteri är 0,1C (10 % av batteriets kapacitet). Snabbladdning sker vid 1C och tar cirka en timme. Exempel på laddström för ett 2500 mAh AA batteri. Normalladdning: 0,1C = 2500 • 0,1 = 250 mA Snabbladdning: 1C = 2500 • 1 = 2,5 A

Referenstabell rundceller

IEC

6LF22

R20

R14

R6

R03

R1

ANSI

PP3

D

C

AA

AAA

N

JIS

6LF22

UM1

UM2

UM3

UM4

Tyskland

Block

Mono

Baby

Mignon

Micro

Lady

33,0 61,5

26,0 50,5

14,5 50,5

10,5 44,5

12,0 29,0

120-200

55-80

20-25

10-15

8

Mått (mm) diameter längd bredd djup

48,4 26,4 15,7

Vikt (ca g)

30-50

408

www.kjell.com

Formelsamling

IEC

1/3 AA

2/3 AA

4/5 AF

AF

diameter längd

14,5 17,0

14,5 29,0

17,0 43,0

17,0 50,0

Vikt (ca g)

8

14

27

32

IEC

2/3 Sub-C

4/5 Sub-C

Sub-C

1/2 D

diameter längd

23,0 26,5

23,0 34,0

23,0 43,0

33,0 31,0

Vikt (ca g)

41

48

62

27

Mått (mm)

Mått (mm)

Korsreferens för knappceller Alkaliska GP D x H 164 6.8x2.15 A76 11.6x5.4 186 11.6x4.2 189 11.6x3.05 191 11.6x2.1 192 7.9x 3.6 625A 15.6x5.95

IEC LR60 LR44 LR43 LR54 LR55 LR41 LR9

JIS - LR44 LR43 LR1130 LR1120 LR41 LR9

Eveready 164 A76 186 189 191 192 -

Alkaliska högeffekt GP D x H IEC JIS Eveready 10A 10.0x 21.6 - - - 11A 10.0x 16.0 - - - 23A 10.0x 28.0 - - A23 25A 7.7x 21.4 - - - 26A 7.7x 15.3 - - - 27A 7.7x 28.0 - - - 175A 12.7x 27.7 - - - 177A 12.7x 27.7 - - - 220A 15.1x 35.0 10F15 10F15 504 476A 13.0x 25.2 4LR44 4LR44 A544 www.kjell.com

Varta V13GA V12GA V10GA V8GA V3GA V625U

Varta VA23GA V74PX V4034PX 409

Formelsamling

Litium GP D x H IEC CR1220 12.5x2.0 - CR1616 16.0x1.6 - CR2016 20.0x1.6 - CR2025 20.0x2.5 - CR2032 20.0x3.2 - CR2430 24.5x3.0 -

JIS - - - - - -

Silveroxid GP D x H IEC JIS 301 11.6x4.2 SR43 SR43SW 303 11.6x5.6 SR44 SR44SW 315 7.9x1.65 SR67 SR716SW 317 5.8x1.65 SR62 SR516SW 319 5.8x2.7 SR64 SR527SW 321 6.8x1.65 SR65 SR616SW 329 7.9x3.1 - - 337 4.8x1.65 - SR416SW 348 4.8x2.15 - SR412SW 357 11.6x5.4 SR44 SR44W 362 7.9x2.15 SR58 SR721SW 364 6.8x2.15 SR60 SR621SW 366 11.6x1.65 - SR1116SW 370 9.5x2.15 SR69 SR920W 371 9.5x2.15 SR69 SR920SW 373 9.5x1.65 SR68 SR916SW S76E 11.6x5.4 SR44 SR44 377 6.8x2.6 SR66 SR626SW 379 5.8x2.15 SR63 SR521SW 381 11.6x2.15 SR55 SR1120SW 384 7.9x3.6 SR41 SR41SW 386 11.6x4.2 SR43 SR43W 389 11.6x3.1 SR54 SR1130W 390 11.6x3.1 SR54 SR1130SW 391 11.6x2.15 SR55 SR1120W 392 7.9x3.6 SR41 SR41W 393 7.9x5.4 SR48 SR754W 394 9.5x3.6 - SR936SW 395 9.5x2.65 SR57 SR927SW 396 7.9x2.65 SR59 SR726W 397 7.9x2.65 SR59 SR726SW 399 9.5x2.65 SR57 SR927W

410

Eveready CR1220 CR1616 CR2016 CR2025 CR2032 CR2430

Varta -

Eveready 301 303 315 317 319 312 329 - - 357 362 364 366 370 371 373 S76E 377 379 381 384 386 389 390 391 392 393 394 395 396 397 399

Varta V301 V303 V315 V317 V321 V329 V357 V362 V364 V371 V373 V76HS V377 V379 V381 V384 V386 V389 V390 V391 V392 V393 V394 V395 V396 V397 V399

www.kjell.com

Formelsamling

Silveroxid högeffekt GP D x H IEC JIS Eveready 476 13.0x 25.2 4SR44 4G13 -

Varta V28PX

Zink luft GP D x H IEC Färg ZA10 5.79x3.48 PR70 Gul ZA13 7.8x5.33 PR48 Orange ZA312 7.8x3.45 PR41 Brun ZA675 11.58x5.32 PR44 Blå

Varta V13A V312A V675A

www.kjell.com

Eveready - AC13E AC312E AC675E

411

Formelsamling

Kabelarea I nomogrammen nedan kan du se vilken kabelarea som du minst måste använda vid angiven kabellängd och strömuttag. Nomogram för kabelarea vid 12 V spänningsmatning

Exempel: För en installation av ett bilradioslutsteg räknar vi på att behöva totalt fyra meter kabel. Genom kabeln kommer det maximalt att gå 20 A. Det är alltid bäst att välja den närmaste större kabelarean eftersom spänning även lägger sig över skarvar, säkringsdosor och kontaktdon. Lämplig kabelarea för den angivna kabellängden blir då 6 mm2.

412

www.kjell.com

Formelsamling

Nomogram för kabelarea vid 24 V spänningsmatning

Kabelskodimensioner

Röd - för ledare upp till 1,5 mm2 Blå - för ledare mellan 1,5 och 2,5 mm2 Gul - för ledare mellan 2,5 och 6,0 mm2

www.kjell.com

413

Formelsamling

Engelsk - Svensk ordlista över elektronikbegrepp Adjustable Adhesive Alternating Amplifier Assembly Attenuation Average Bandwidth Boost Bridge Bypass Cable Cable stripper Cable tie Capacitor Case Charge Coil Connector Converter Crimp tool Crossover Crosstalk Crystal Current Current limiter Decoder Delay Discharge Disconnected Distortion Drill Dynamic Earth Equipment Extension Fan Feedback Fuse Gain Gate Gauge 414

Justerbar Vidhäftande, Lim Växlande Förstärkare Ihopsättning, Montering Dämpning Medelvärde Bandbredd Höja, Öka Brygga Förbikoppling Kabel Kabelskalare Buntband Kondensator Kåpa, Låda Laddning Spole Kontakt, Anslutning Omvandlare Klämverktyg, Krimptång Delningsfilter Överhörning Kristall Ström Strömbegränsare Avkodare Fördröjning Urladdning Urkopplad Förvrängning, Förvanskning Borr Dynamisk, Föränderlig Jord Utrustning Förlängning Fläkt Återkoppling Säkring Vinst, Förstärkning Grind Mäta, Mätverktyg www.kjell.com

Formelsamling

General purpose Heat shrink tubing Heat sink Ignition coil Insulated Interference Junction Knob Latch LDR, Light Dependent Resistor LED, Light Emitting Diode Level Link Load Loop Loudspeaker Mains voltage Moulded Noise NTC, Negative Temperature Coefficient Nut Oscillate Overload PCB mounting PCB, Printed Circuit Board Peak current Performance Photoresistor (LDR) Power Power amplifier Preamplifier PTC, Positive Temperature Coefficient Receiver Reception (RX) Rectifier Relay Relay coil Reverse Reverse current Reverse voltage Screen Screw Screwdriver Self adhesive Semiconductor www.kjell.com

Allmänt ändamål Krympslang Kylfläns Tändspole Isolerad Störning Övergång Knapp, Vred Låskrets Ljusberoende resistor Lysdiod Nivå Förbindelse Belastning Slinga Högtalare Nätspänning (230 VAC) Helgjuten, Formad Brus Negativt temperaturberoende resistor Mutter Svänga Överbelastning Kretskortsmontering Krets-, Mönsterkort Toppström Prestanda Fotoresistor (LDR) Kraft, Effekt Effektförstärkare Förförstärkare Positivt temperaturberoende resistor Mottagare Mottagning Likriktare Relä Reläspole Backriktning Backström Backspänning Skärm Skruv Skruvmejsel Självhäftande Halvledare 415

Formelsamling

Sensitivity Shielded Short circuit Side cutter Silicon Silicone SMD, Surface Mounted Device Socket Solder Soldering Soldering iron Soldering station Solid core Speech Squelch Static Stranded Switch Termination Thermistor (NTC or PTC) Thread Toggle Tool Transform Transmission (TX) Transmitter Trigger Tweezers Unshielded Voltage Voltage regulator Welding Wire (copper wire)

416

Känslighet Skärmad Kortsluten krets Sidavbitare Kisel Silikon Ytmonterad komponent Hållare, Sockel, Uttag Tennlod, Lödtenn Lödning Lödkolv Lödstation Solid kärna (ledare med en kardel) Tal Brusspärr Statisk, Orörlig Mångkardelig (ledare med många kardeler) Strömbrytare, Växel Avslutning Termistor (NTC eller PTC) Gänga Omslag, Växla Verktyg Omforma Sändning Sändare Avtryckare Pincett Oskärmad Spänning Spänningsregulator Svetsning, Lödning Tråd (koppartråd)

www.kjell.com