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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.

 

 


 

 

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