di
Emilio Galli
A chi
piace l'interoperabilità tra strumenti e l'affidabilità
dell'elettronica marina sicuramente apprezzerà NMEA2000.
Nmea2000 è lo standard per la comunicazione dati e per creare
reti di strumenti a bordo di un imbarcazione.
Tutti i produttori di elettronica marina, di motori, di GPS, RADAR,
ECO ecc...stanno convertendo i loro vecchi protocolli proprietari
e stanno iniziando ad offrire strumenti certificati NMEA2000.
Che
cos'è il NMEA2000?
La NMEA è la National Marine Electronics Association; è
un insieme dei membri non-profit che promuove l'organizzazione della
sicurezza operativa e la navigazione attraverso la creazione e mantenimento
di standard di settore e formazione tecnica. NMEA serve l'interesse
pubblico con più di 500 membri in tutto il mondo, tra cui
produttori, privati, organizzazioni pubbliche, distributori, operatori.
NMEA2000
non è un prodotto o un'azienda ma è un protocollo
di comunicazione che permette a qualsiasi prodotto certificato di
essere collegato ad un bus (una cavo dati principale) per poter
comunicare con altri strumenti. Nmea2000 è uno standard "plug
and play" (collega e usa senza configurazioni aggiuntive) e
garantisce l'affidabilità dei prodotti certificati.
Con la sua architettura aperta NMEA2000 permette una interoperabilità
rapida e completa tra strumenti, sensori, motori che prima non è
mai stata possibile.
Con NMEA2000, motori, GPS, di comunicazione, sensori, allarmi, monitor
e altro possono essere collegati in rete e controllati su un unico
sistema.
A differenza di standard proprietari che limitano l'acquirente di
un unico marchio, NMEA 2000 consente ai prodotti di produttori diversi
di "parlare la stessa lingua."
Con il suo singolo bus, NMEA2000 riduce la quantità di cavi
necessari, riducendo i costi e semplifica le installazioni a bordo
nonché le modifiche future.
Quali
benefici per la navigazione?
Immaginate di avere sulla vostra barca la possibilità di
accedere virtualmente a tutti i dati critici dei vostri apparati
e sensori da qualsiasi punto e su qualsiasi strumento.
Immaginate di avere la possibilità di accedere alle informazioni
relative ai motori, al GPS, ai sensori tutto da un singolo monitor
con il tocco di un dito. Con la rete NMEA2000 oggi questo è
realtà su imbarcazioni di qualsiasi dimensione.
Come
funziona?
NMEA2000 è un a particolare tipo di CAN (Controller
Area Network) basata su un protocollo digitale bidirezionale sviluppato
nel settore automobilistico il SAE J1939.
NMEA 2000 è molto efficiente robusto e offre grandi vantaggi
per le applicazioni marine.
Lo
sviluppo di NMEA2000 è stato uno sforzo di collaborazione
nel settore dell'elettronica marina.
Il lavoro di sviluppo è iniziato nel 1999 e vi hanno partecipato
12 società:
Furuno, Kvaser, Litton, Navionics, Northstar, Raymarine, Simrad,
Teleflex,Metal Marine, Trimble, CANtech, Airmar Japan Radio Corporation.
Dal
2004 le prime società hanno iniziato a certificare i prodotti
NMEA2000.
Oggi il protocollo NMEA2000 è riconosciuto dalla SAE (Society
of Automotive Engineers) come standard per la comunicazione dati
marina.
NMEA2000 vs NMEA0183
Il principale miglioramento di NMEA2000 rispetto
al suo predecessore è che il nuovo protocollo supporta connessioni
multiple di dispositivi che leggono ed inviano dati sulla rete.
NMEA0183 richiedeva connessioni punto punto e quindi richiedeva
che ogni dispositivo fosse collegato singolarmente con un altro.
La differenza principale rispetto alle vecchie connessioni NMEA0183,
il nuovo standard NMEA2000 permette il collegamento multiplo degli
strumenti ad un'unica rete e non un collegamento punto punto
Le reti NMEA2000 sono la soluzione semplice da installare e da utilizzare
per una condivisione dati dalle prestazioni elevate in ambiente
marino.
Una rete è composta da dispositivi NMEA2000 che comunicano
tra di loro mediante un semplice collegamento plug-and-play.
Una rete NMEA2000 è una rete di strumenti e sensori di differenti
produttori ma tutti con connettori standard stagni. Quando la diffusione
di queste reti sarà ampia i costi si ridurranno ancora di
molto.
L'obiettivo del sistema standardizzato è di fornire un sistema
di connessioni via cavo estremamente robusto e collaudato che porta
alimentazione e dati. Questo semplifica moltissimo l'installazione
o rimozione di strumenti dalla rete e permette la loro facile interoperzione.
NMEA 2000 (IEC 61162-3) può essere considerato il successore
del protocollo NMEA 0183 (IEC 61162-1) seriale.
NMEA 2000 ha una velocità di trasferimento dati di oltre
50 volte superiore del precedente protocollo (250.000 bits/second
contro 4800 bits/second del NMEA 0183).
NMEA2000
usa messaggi di tipo binario piuttosto che testuali come nel protoocollo
NMEA0183.
Non
c'è più la necessità di fare setup di velocità
di trasferimento dati, scegliere le porte di comunicazione di collegare
fili singolarmente ecc...basta collegare i sensori o dispositivi
e questi sono immediatamente rilevabili nella rete.
Questo
è un esempio di come si presentano i fili da collegare singolarmente
nelle vecchie connessioni NMEA0183. I connettori ed i cavi NMEA2000
sono di un tipo standard quindi uguali per tutti i dispositivi diversi.
I cavi, i connettori, devono rispettare certe specifiche e essere
anch'essi certificati.
Un
connettore Nmea2000. Il connettore ha una forma a T rovesciata.
Nei lati i collegamenti che vanno al bus (uno maschio e l'altro
femmina) e verso l'alto i collegamenti che vanno verso lo strumento
o sensore (femmina).
Vari
cavi e connettori a T di differenti produttori. Da sinistra a destra
Lowrance, Garmin, Airmar, Maretron, Raymarine, and Simrad.
Com'è
fatta la rete
La rete è molto semplice ed è composta
da un bus principale chiamato backbone , un cavo dati che forma
la spina dorsale della rete. Questo cavo viene solitamente installato
lungo la lunghezza della barca con due terminatori finali da 120
Ohm.
Terminatori
120 Ohm
Il bus può essere lungo fino a 200mt e la rete può
ospitare fino a 50 dispositivi.
A
questo bus vengono collegati, tramite dei connettori a T, i vari
sensori e dispositivi.
Questo
permette di costituire una vera e propria rete di strumenti che
si scambiano tra loro le informazioni.
La
realizzazione di una rete NMEA2000 è diventata di una semplicità
mai raggiunta prima, anche sulle imbarcazioni più piccole.
L'alimentazione
del bus è una cosa molto vantaggiosa perchè permette
il collegamento di sensori stand-alone direttamente alla rete. Ad
esempio è possibile collegare sensori di livello carburante,
sensori di temperatura, sensori di profondità, sensori gps,
tutti allo stesso bus usando l'alimentazione già presente
nella rete.
Le
reti nmea2000 hanno aperto la strada all'interfacciamento dei motori
con i plotter e altri strumenti. Tutti i moderni motori sono interfacciabili
direttamente nmea2000 in modo che possano fornire tutti i parametri
presenti nelle ECU (Engine control Unit) direttamente in rete. Con
queste interfacce si possono visualizzare sui plotter consumi istantanei,
temperature operative dei motori, allarmi e tutte le informazioni
di funzionamento che sono presenti nella centralina del motore.
I
dati motore, trim e livelli benzina visualizzati sullo schermo di
un Plotter Garmin serie 4000.
Vari
strumenti e display Nmea2000: direzione vento, profondità,
livello carburante, dati meteo (pressione, umidità, temperature
ecc
), pozione gps (latitudine, longitudine).
Lo
strumento per visualizzare i dati NMEA2000 I-command protto da Evinrude
prodotto la Lowrance (LMF-400). Visualizzazione del consumo istantaneo
(Fuel Flow), Benzina rimasta e Benzina consumata.
Lo
strumento Nmea2000 per i motori Suzuki anche questo prodotto la
Lowrance (LMF-400).
Nella seconda immagine visualizza giri motore (RPM), ore di moto,
temperatura dell'acqua e voltaggio batterie.
Questi
strumenti come i vari plotter compatibili sono solo dei visualizzatori
di dati. In sostanza tutti i dati (es, consumi, temperature, dati
radar, dati eco, inclinazione trim, inclinazione flap
) presenti
nella rete nmea2000 sono visualizzabili. Le finestre sono configurabili
a piacimento dell'utente che può scegliere e personalizzarsi
le varie schermate dello strumento combinando le visualizzazioni
dei dati.
La
visualizzazione dell'inclinazione dei flaps Bennet sovrapposta sulla
schemata di un gps cartografico. I sensori presenti nei flap inviano
la loro posizione nella rete nmea2000 e il plotter visualizza il
dato.
I motori più nuovi hanno direttamente collegamenti nmea2000
invece per i modelli precendenti esistono gli elettronic probe che
in sostanza sono degli adattatori/convertitori che interrogano ripetutamente
la centralina del motore nel formato proprietario e convertono le
informazioni in formato nmea2000. Per i motori fuoribordo il principale
produttore di electronic probe e interfacce sono Lowrance e Maretron.
Interfaccia
(electronic probe) ep20 per motori Suzuki
Interfaccia
per motori Yamaha
Convertitore
di protocollo J1939 -> nmea2000 per motori
In
questo modo è possibile visualizzare sul plotter cartografico
o su degli strumenti aggiuntivi tutti i dati del motore, consumi,
temperature, pressione ecc
Tramite
la strumentazione è possibile quindi migliorare la gestione
dei consumi, così è possibile sapere con precisione
quanta autonomia resta.
Ora tutti i produttori di GPS, Radar, Ecoscandagli e di Motori Fuoribordo
stanno convertendo i loro protocolli proprietari al nuovo standard
NMEA2000 per non rimanere tagliati fuori.
I prodotti
per funzionare correttamente sulla rete NMEA 2000, devono essere
certificati. Non ci sono vie di mezzo. Alcuni produttori commercializzano
i loro
prodotti come "NMEA 2000 compatibile" o "NMEA 2000
compliant" ma questo significa soltanto che non sono stati
certificati quindi potrebbero non funzionare correttamente in una
rete NMEA2000. I prodotti e produttori certificati possono esporre
il logo NMEA2000.
Il
sito www.nmea.org è il sito ufficiale del consorzio e qui
è possibile accedere alle liste sempre aggiornate dei prodotti
e produttori certificati.
Un
consiglio: Quando acquistate dei prodotti elettronici marini verificate
sempre che sia un prodotto certificato NMEA 2000.
Il futuro
E' difficile da prevedere ma le prospettive sono
infinite. Già ora esistono adattatori per poter collegare
pc a reti nmea2000 quindi poter leggere ed immettere direttamente
i dati con un personal computer in una rete nmea2000
Adattatore
Actisense NMEA 2000-USB per permettere di collegare un PC alla rete
NMEA 2000. Tramite un apposito software è possible leggere
ed inviare dati sulla rete.
Con
questi adattatori sarà anche possibile salvare i dati nel
pc e quindi fare una sorta di logger dei dati, creare delle scatole
nere che salvano le informazioni (posizione gps, dati motore, velocità,
direzione vento, dati meteo ecc..). Con queste si potrà sempre
sapere in quel determinato punto a che velocità si stava
andando a quanti giri era il motore e quanto stava consumando ecc
.
Altre sviluppi riguarderanno il wireless quindi con particolari
adattatori sarà possibile rendere disponibili le informazioni
senza la necessità di collegamenti e fili. Esistono già
ora della simrad un telecomando wireless da collegare in rete nmea2000.
|