NMEA2000 Technik bei LEPPER marine
Angelehnt sind NMEA2000 Netzwerke an den CAN Bus aus dem Automotiv Bereich.
Ein, nach unserer Meinung, sehr gutes NMEA2000 Benutzer- und Referenzhandbuch bietet die Firma Garmin. Dieses Handbuch möchten wir allen Interessierten empfehlen. Wir haben dieses Referenzhandbuch hier zum Download:
Download hier: Tech_Ref_for_Garmin_NMEA2k_DE-2
Grundsätzlich würden wir heute jedem Eigner die Verwendung eines mordernen Netzwerks empfehlen. Auch wenn vielleicht noch nicht sämtliche Geräte an Bord für NMEA2000 vorbereitet sind, der Trend und das Angebot der Hersteller geht auf jeden Fall in diese Richtung und es macht durchaus Sinn sich schon bei kleinen Änderungen über diese Technik sowie die damit verbundenen Vorteile zu informieren.
Aber reden wir nicht lange, sondern schauen uns doch einfachmal den grundsätzlichen Aufbau von NMEA2000 Netzwerken an:
Das Backbone
Widerstände auf beiden Seiten
Ein weiteres Detail der Backbone Leitung ist die beiderseitige Terminierung des Backbones mit Endwiderständen bzw. Terminatoren. Die Terminatoren enthalten in normalen N2K Backbones gewöhnlich 120 Ω Ohm Widerstände.
Spur- bzw. Dropleitungen
Neben dem Backbone gibt es Spur- bzw. Dropleitungen. Diese Leitungen leiten entweder Informationen in das Netzwerk (Geber & Sensoren) oder sie schaffen Verbindungen zu Anzeigen und Multifunktionsdisplay; entnehmen also Informationen aus dem Netzwerk. Spur- bzw. Dropleitungen können auch beides, also Entnehmen und Zuleiten. Die Spur- bzw. Dropleitungen mit den angeschlossenen Geräten, haben wir Ihnen im nachfolgenden Bild aufgezeigt:
Spannung für das Netzwerk
Plug&Play
NMEA2000 ist wirklich einfach und muss in den seltensten Fällen noch an den Geräten konfiguriert werden. Die standardisierten Kabel, Verbinder usw. lassen sich schnell zusammenstecken. Haben Sie beispielsweise ein NMEA 2000 fähiges Instrument, ein korrekt aufgebautes NMEA 2000 Netzwerk, können Sie problemlos irgendwo im Backbone ein weiteres T-Stück setzen, dort einen NMEA 2000 fähigen Geber anschließen. Die Informationen, die der Geber liefert werden umgehend auf dem Instrument angezeigt. Trotzdem empfehlen wir derartige Eingriffe und Erweiterungen im NMEA2000 Netzwerk mit ausgeschalteten Geräten und stromlosem Netzwerk.
Maximale Kabellängen und Geräteanzahl
Berücksichtigen Sie beim Aufbau des NMEA 2000-Netzwerks folgende Grenzwerte:
- Der Abstand zwischen zwei Punkten des NMEA 2000-Netzwerks darf 100 m (328 Fuß) nicht überschreiten. Messen Sie zur Bestimmung dieses Abstands die Distanz zwischen den Abschlusswiderständen des Backbones, und addieren Sie die Länge der Stichleitungen der an den Enden des Netzwerks mit den T-Stücken verbundenen Geräte.
- Die Gesamtlänge aller Stichleitungen darf 78 m (256 Fuß) nicht übersteigen.
- Die Länge einer einzelnen Stichleitung zu einem NMEA 2000-Gerät darf höchstens 6 m (20 Fuß) betragen.
- Es dürfen höchstens 50 NMEA 2000-Geräte an das NMEA 2000-Netzwerk angeschlossen werden.
- Die Sache mit einem Windgeber im Masttop
- Normalerweise kann man sich ein NMEA2000 Netzwerk und speziell das Backbone wie eine Datenautobahn auf und entlang der Schiffsmittellinie von vorne nach hinten vorstellen.
Ein kleines Beispiel auf einem Segelboot:
Beginnen wir vielleicht vorne in der Vorschiffskoje. Angefangen mit einem Terminator (Widerstand), gefolgt vom ersten T-Stück. An diesem T-Stück hängen wir einen DST800 (Durchbruchgeber Tiefe, Geschwindigkeit und Wassertemperatur). Weiter geht das Backbone nach achtern. Mit einem weiteren T-Stück und einem N2K Spannungskabel versorgen wir das Netzwerk mit Strom. Wieder geht es weiter nach achtern. Letztes T-Stück, das wir sofort mit einem Endwiederstand terminieren. Mit einem Dropkabel gehen wir jetzt zum NMEA2000 Instrument oder Plotter.
Wenn wir jetzt unser Instrument oder den Plotter mit Windinformationen aus dem Masttop versorgen wollen, könnte man zunächst in die Versuchung kommen im vorderen Bereich des Netzwerks ein weiteres T-Stück zu setzen und von dort mit einem langen Kabel den Geber im Masttop anzuschließen.
Hier geraten wir aber (siehe oben) an die Grenzen des NMEA2000 Netzwerks. Ein Dropkabel (Stichleitung) darf die Länge von 6m nicht überschreiten.
Dieser Umstand ist in der Realität schwer mit den üblichen Mastlängen in Einklang zu bringen.
Glücklicherweise gibt es auch hier Lösungen. Wir entfernen den vorlichen Endwiderstand (Terminator) und gehen mit dem Backbone durch den Mast. Oben angekommen schließen wir direkt den Masttopgeber an das Backbone.
Und der Endwiderstand, den man nun über hat? Den brauchen Sie nicht mehr, da die NMEA2000 Masttopgeber der Systemhersteller heute automatisch mit einer integrierten Endterminierung (intergrierter Wiederstand) kommen.
Nachtrag NMEA2000 Netzwerk & Windgeber (ab April 2020)
Mittlerweile gehen die Hersteller langsam wieder dazu über das NMEA2000 Netzwerk selber im Schiff zu belassen und die Datenübertragung der Winddaten im Mast seriell zu gestalten. In diesem Fall kommen dann kleine Konverter / Interfaces (seriell auf NMEA2000) zum Einsatz, die unter Deck ganz normal mittels T-Stück als Dropanschluss angesteckt werden. Das hinter dem kleine Dropanschluss mit Konverter (i.d.R. 60cm) dann ein mitunter 30m serielles Mastkabel folgt ist für die NMEA2000 Netzwerk-Planung unerheblich. Ein klarer Vorteil der seriellen Leitungen ist die deutlich schnellere Datenübertragung.
NMEA 2000 Alternativen
Das Raymarine SeaTalk ng sowie das alte Simrad SimNet sind in Aufbau und Funktion vergleichbar. Es ist auch durchaus möglich Gerätschaften mit SeaTalk ng Anschluss oder SimNet Anschluss in das NMEA2000 Netzwerk zu integrieren und auch anders herum.
- SimNet Datenkabel sind stets beidseitig weiblich
- SeaTalkng Datenkabel sind stets beidseitig weiblich
Versuchen Sie aber bitte nicht eine Brücke zwischen zwei separaten Netzwerken zu bauen. Einerseits ist entspricht das nicht dem Gedanken des gemeinsamen Backbones auf einem Schiff und andererseits haben Sie zwei Netzwerke, die beide (für sich) mit Strom versorgt werden. Wenn Sie nun irgendwo mittig beide Backnones miteinander verbinden, düfte es durch die beiden Spannungsversorgungen in beiden Netzwerken zu erheblichen Problemen kommen.
Grundsätzlich sollte man sich für ein System entscheiden und dann im Drop / Spurbereich entsprechend adaptieren. Findet sich keine andere Lösung als die Beibehaltung der beiden getrennten CanBus Systeme ist eine Isolierte Brücke als Interface Brücke zwischen den Netzwerken notwendig.
Beispielsweise die NMEA2000 Bridge YDNB-07 von Yacht Devices.
Adaptierungsmöglichkeiten im DropBereich
Spalte 1 zeigt das vorhandene Netzwerk (Backbone), Spalten 2-4 die Devices (Geräte). Bei homogenen Systemen haben wir lediglich 1:1 notiert. Ein micro-C Backbone und ein micro-C Device benötigen natürlich nur ein micro-C Verbindungskabel. Ähnlich bei SeaTalk ng und SimNet. Bitte beachten Sie aber unbedingt auch die Grenzen der N2K Adaptierungsmöglichkeiten im übernächsten Absatz (propritäre Datensätze).
| Netzwerk / Devices | micro-C Gerät | SeaTalk ng Gerät | SimNet Gerät |
|---|---|---|---|
| micro-C Backbone | 1:1 | A06046 1,5m A06076 1,0m A06083 0,02m |
24005729 |
| SeaTalk ng Backbone | A06045 0,4m A06075 1,0m A06082 0,02m A06084 0,02m |
1:1 | nicht direkt möglich aber mit A06045 & 24005729 |
| SimNet Backbone | 24006199 | nicht direkt möglich | 1:1 |
Adaptierungsmöglichkeiten im Backbone Bereich
Seit 2020 gibt es auch Möglichkeiten ein Raymarine SeaTalk ng Backbone mit einem micro-C Device Net Backbone zu verbinden.
Auf Seiten des Raymarine SeaTalk ng ist es einfach, da Kabel wie oben beschrieben stets beidseitig weiblich sind.
Es kommt also nur darauf an, welchen Anschluss Sie auf der micro-C Device Net Seite benötigen. Da die micro-C Kabel stets auf der einen Seite männlich und auf der anderen Seite weiblich sind, ist es also abhängig von der Seite des micro-C Netzwerk in die Sie mit diesem Adapter hereinkommen.
| Seite Raymarine SeaTalk ng Seite | micro-C Backbone weibliche Seite | micro-C Backbone männliche Seite |
| SeaTalk ng Ausgang an einem T-Stück oder dem 5-Wege Verteiler | A80675 | A80674 |
Beide Adapterkabel sind ca. 40cm kurz.
Beachten Sie bei den Adaptierungen aber den folgenden Aspekt:
Herstellerabhängige propritäre Datensätze
Ausnahmen bestätigen bekanntermaßen die Regel. Dementsprechend werden auch "Normen" wie die NMEA Kommunikation zwar einerseits gerne genutzt und untsertützt, aber auf der anderen Seite auch gerne torpediert.
Da wir ja mittlerweile schon bei herstellergemischten Systemen angekommen sind möchten wir darauf hinweisen, dass es bei aller, sagen wir "konnektiven Kompatibilität", durchaus auch enorme Verständnisschwierigkeiten oder Unmöglichkeiten bei den Mixformen geben kann.
Schuld daran sind solche Datensätze, die sich die einzelnen Hersteller als proprietär vorbehalten. Diese Datensätze sind herstellerspezifisch, nutzen das jeweilige Netzwerk (NMEA2000, micro-C, SimNet, SeaTalk ng) als physikalisches Netzwerk, können aber nicht von herstellerfremden Produkten ausgelesen / verarbeitet / initialisiert werden.
Häufig anzutreffende Probleme in den Erwartungen der Kunden bei gemischten Systemen (wie oben dargestellt):
- Kalibrierung und Offset Einstellungen bei Gebern
- Direkte Anrufe DSC oder ATIS Anrufe aufgrund von AIS Targets und anwählen "Ansprechen" auf dem MFD / Plotter
- Direkte Aktivierung des Autopiloten und Steuerung des Autopiloten via MFD / Plotter ohne Zuhilfenahme des AP Bediengerätes
Beispiele aus der Praxis oder der Werkstatt
Aus dem Jahr 2017 - Wandlung von NMEA0183 Daten in moderne NMEA2000 Netzwerke. Geber NASA NMEA0183 Windfahne. Datennutzung im SimNet bzw. SeaTalk ng.
SeaTalk1 in ein SeaTalkng Netzwerk bringen
Für die Adaptierung von SeaTalk1, das bei vielen Booten noch im Rahmen der Instrumentierung ST40, ST50, ST60 und ST60plus vorhanden ist, bietet Raymarine mit dem Artikel E22158 einen gut funktionierenden bidirektionalen Konverter. Dieser wird auch benutzt zur Einbindung der kabellosen Fernbedienungen S100 oder SmartController, da diese ebenfalls noch den SeaTalk1 Anschluss haben.
Mercury SmartCraftTM an NMEA2000
Insbesondere bei Navico Geräten (B&G, Lowrance und Simrad) kann die Anbindung des SmartCraft Systems von Mercury interessant sein. Geräte von Simrad kommen vielfach beim sog. VesselView zum Einsatz und sind daher hervorragend für die Integration geeignet. Mit der Anbindung steht eine spezielle Mercury / Mercruiser App auf den Simrad Go oder Simrad NSS bzw. NSO Geräten zur Verfügung. Sofern ein DTS (Digital Throttel Shift) vorhanden ist stehen je nach Interface, neben der Visualisierung der Motordaten auch Steuerungsmöglichkeiten (SmartTow, SmartTroll etc.) zur Verfügung. Da das SmartCraft System ebenfalls ein CanBus System ist, handelt es sich um zwei spannungsversorgte physikalische Netzwerke, die nur mit einer speziell isolierten Brücke als Interface verbunden werden können.
Fazit NMEA2000
NMEA 2000 (National Marine Electronics Association 2000) ist ein standardisiertes Kommunikationsprotokoll, das in der marinen Elektronikindustrie weit verbreitet ist. Es ermöglicht die Vernetzung und den Austausch von Daten zwischen verschiedenen marinen elektronischen Geräten und Systemen an Bord von Booten und Schiffen.
Das NMEA 2000-Protokoll wurde entwickelt, um die Kommunikation und Integration verschiedener elektronischer Geräte in einem marinen Umfeld zu erleichtern. Es ermöglicht den Datenaustausch in Echtzeit zwischen verschiedenen Arten von Geräten wie GPS-Empfängern, Echoloten, Radarsystemen, Autopiloten, Windmessern, Temperatur- und Feuchtigkeitssensoren, Motorsteuerungen und vielem mehr.
Das Protokoll basiert auf einem Controller Area Network (CAN) und verwendet eine serielle Kommunikationstechnologie, um Daten in einem Ringbus-Netzwerk zu übertragen. Jedes angeschlossene Gerät ist in der Lage, Daten zu senden und zu empfangen, und alle Geräte teilen sich dieselbe Datenleitung.
Ein großer Vorteil von NMEA 2000 ist die Plug-and-Play-Fähigkeit, da neue Geräte einfach in das Netzwerk eingebunden werden können, ohne dass komplexe Konfigurationen erforderlich sind. Zudem können Daten von einem Gerät zum anderen transparent übertragen und in verschiedenen Anwendungen genutzt werden. Zum Beispiel kann die GPS-Position von einem Navigationsgerät an ein Fischfinder-System übertragen werden, um die aktuellen Positionsinformationen auf dem Fischfinder-Display anzuzeigen.
NMEA 2000 hat sich als Standardprotokoll in der marinen Elektronikindustrie etabliert und ermöglicht es Bootseignern, ihre elektronischen Systeme nahtlos miteinander zu verbinden, was zu einer verbesserten Kommunikation, Sicherheit und Effizienz an Bord führt. Es erleichtert auch die Integration von Zubehör und Komponenten von verschiedenen Herstellern, da sie nach dem NMEA 2000-Standard einfach miteinander kompatibel sein können.