Yacht Elektronik

NMEA

NMEA ist die National Marine Electronics Association, ist in den USA von Elektronikherstellern und Händlern der Schifffahrtsindustrie gegründet. Ziel war und ist die Entwicklung von technischen Standards für die Kommunikation zwischen Elektronikgeräten – in diesem Fall Instrumenten, Navigationsgeräten, Funkanlagen, Radar.

Gegenwärtig werden hauptsächlich zwei Übertragungsstandards verwendet: NMEA 0183 und NMEA 2000. Die Zahlen deuten auf die Etablierung des Standards hin – auch NMEA2K ist mittlerweile über 20 Jahre alt.

NMEA 0183

Die Kabel der Datenübertragung von NMEA 0183 bestehen aus 2 Drähten, Plus und Minus, zwischen denen Spannungen von max. 12V bei niedrigen Strömen ausgetauscht werden. Es kann einen NMEA 0183 Sender und mehrere NMEA 0183 Empfänger geben. Zumeist sind diese Kabel an den Anschlüssen von Funkgeräten zu finden, markiert als „NMEA out“ und „NMEA in“. Diese Käbelchen werden sehr häufig mit Lüsterklemmen kontaktiert: Weitab von wasserfest, der Schraubanschluss birgt auch die Gefahr von Leiterbrüchen.

NMEA0183 hat eine Übertragungsrate von 4800 bit/s bei 8 Datenbits, kann aber auch 9600 bit/s bzw. 38.400 bit/s sein – am Sender und auch Empfänger muss muss muss das dann eingestellt / konfiguriert werden.

Die Standard Baudrate von NMEA 0183 Informationen sind 4800 Baud. 4800 bit/s sind ausreichend für Autopiloten, DSC/ VHF Funkanlagen, Lot- / Loggeber und den elektronischen Kompass.

Für AIS Nachrichten (AIS Rx) sollte unbedingt eine Datenrate von 38400 Baud gewählt werden, sonst verpasst man in vielbefahrenen Seefahrtsstraßen unter Umständen AIS Positionsreports.

Die Kabelfarben laut NMEA Standard sind Talker A/+ (Tx+) = weiss, Talker B/- (Tx-) = braun, Listener A/+ (Rx+) = gelb, Listener B/- (Rx-) = grün. Aber leider halten sich diverse Hersteller nicht an diese Farbcodes, und es gibt ja auch Geräte, die mehrere NMEA 0183 Ausgänge haben. Hier hilft nur das Lesen des technischen Manuals des betreffenden Gerätes. Ein Beispiel sei Garmin, die benutzen für Tx+ (Out) die Farbe blau, Rx+ (In) ist braun und nehmen ein gemeinsames „Data Ground“ (schwarz) für Tx – und auch Rx – (Beispiel für GPSMap 800/1000). Also RTFM!

NMEA Out/Tx + des Senders an alle NMEA In/Rx + der Empfänger
NMEA Out/Tx – des Senders an alle NMEA In/Rx – der Empfänger, ersatzweise an Masse

Netzwerkaufbau NMEA 2000

Das N2K Netzwerk besteht immer aus dem Backbone, dem Rückrat. Idealerweise liegt das Netzwerkkabel vom Mastfuß bis ins Heck des Schiffes, und die Abzweige (Spurkabel, bildlich: Äste) zu den Instrumenten und Geräten gehen mit T-Stücken oder Mehrfach-T-Verteilern davon ab.

Rahmenbedingungen sind:

• Der Abstand zwischen zwei Punkten des NMEA 2000-Netzwerks darf 100 m nicht überschreiten.
• Die Gesamtlänge aller Stichleitungen darf 78 m nicht übersteigen.
• Die Länge einer einzelnen Stichleitung zu einem NMEA 2000-Gerät darf höchstens 6 m betragen.
• Es dürfen höchstens 50 NMEA 2000-Geräte an das NMEA 2000-Netzwerk angeschlossen werden.

Obige Bedingungen berühren die wenigsten Eigner von Sportbooten, das war nur der Vollständigkeit halber, aber wichtig ist:

• Der Backbone ist an beiden Enden terminiert. Es müssen jeweils ein Abschlusswiderstand vorne und hinten im horizontal verlaufenden Backbone vorhanden sein.
• Der Widerstandswert sind 60 Ohm für den gesamten Backbone bei ausgeschalteter Stromversorgung zwischen CANH und CANL, also ist jeweils ein 120 Ohm Widerstand an beiden Enden einzustecken.
• Sonderfall Windmessanlage: Einige Windmessanlagen haben den Abschlusswiderstand oben im Masttopp, dann gehört kein Abschlusswiderstand vorne in den Backbone, denn die Windfahne ist das Ende des Backbones. Aber nicht alle Windmessanlagen.
• Stromversorgung: Die Einspeisung der Versorgungsspannung (12V) sollte etwa in der Mitte des Backbone über ein abgesichertes Spurkabel erfolgen. Der Spannungsabfall von der Einspeisung bis zum Ende des Backbone muss unter 3V liegen.
• LEN beachten: Die Load Equivalency Number (LEN) ist der Indikator für die Stromaufnahme des zu installierenden Gerätes. Eine LCD Anzeige nimmt weniger Strom auf als ein Farb-LCD.
• Für die Ermittlung des Spannungsabfalls vom Einspeisepunkt bis zum weitest entfernten Gerät gilt folgende Formel:
  Spannungsabfall = Kabelwiderstand (0,053) × Abstand in Meter (vom Einspeisepunkt zum am weitesten entfernten Gerät) × Summe LEN × 0,1

SeaTalk (Raymarine)

SeaTalk ist ein Datenprotokoll, über das miteinander verbundene kompatible Instrumente Daten austauschen können. Das SeaTalk – Kabel wird zum Anschluss von miteinander kompatiblen Instrumenten und Geräten benutzt. Es führt Daten und Spannung und ermöglicht Verbindungen ohne den Einsatz eines Zentralrechners. Zusätzliche Instrumente und Funktionen können in ein
SeaTalk – System integriert werden – einfach durch Einbindung in das Netzwerk. SeaTalk – Geräte können auch mit anderen Geräten, die nicht über SeaTalk verfügen, über den NMEA 0183 – Standard vernetzt werden, vorausgesetzt, es wird eine geeignete Schnittstelle benutzt.

Bild: Seatalk 1 Verbindungsblock / Verteiler mit eingehenden Datenkabeln. Kabelfarben: rot= 12V+, blank=12V – (Shield), gelb =Daten