Сеть NMEA 2000 на лодке, катере, яхте и судне
Построение сети NMEA 2000 на лодке, катере, яхте и любом судне. Что это, как работает, что нужно и как установить? Отзывы, обзоры, решения, проблемы... Все это мы опишем в статье:
NMEA («National Marine Electronics Association») NMEA 2000 — стандарт связи морского оборудования. Протокол был принят в 2000 году.
Этот протокол в отличие от использовавшегося ранее NMEA 0183 (IEC 61162-1) позволяет объединить множество приборов в одну сеть и передавать информацию одновременно.
Важнейшее новшество протокола NMEA 2000 заключается в том, что все приборы могут обмениваться данными друг с другом по одной шине, то есть все приборы передают свою информацию по одному каналу связи, разумеется, с разделением по времени. У всех приборов, подключенных к шине, есть автоматический доступ ко всем данным, так что при размещении электрических соединений больше не придется гадать, что от чего должно питаться, так как есть только одна магистральная шина передачи данных.
Сеть NMEA 2000 на судне, позволяет разнообразным приборам обмениваться между собой данными.
В числе этих приборов:
- эхолоты / картплоттеры
- радиостанции
- радары
- контроллеры двигателей и силовых установок
- датчики температуры (воды/охлаждающей жидкости/ масла и т.п.)
- датчики глубины
- датчики скорости
- датчики положения руля
- датчики уровня (топлива, воды, масла и т.п.)
- датчики давления
- датчики положения транцевых плит
- GPS приемники
Скорость передачи данных по протоколу NMEA 2000 составляет 250 000 бит в секунду. При такой высокой скорости, любой не заглушенный конец кабеля приводит к отражению сигнала, как в случае с волнами, ударяющимися о причал. Это приведет к тому, что все данные перепутаются, поэтому на обоих концах сетевой магистрали следует размещать согласованную нагрузку (терминатор), которая работает как глушитель, поглощая волны и не создавая эхо. На практике вся конструкция выглядит как загерметизированный штекер без кабеля, а согласованная нагрузка находится внутри.
Несмотря на сравнительно высокую скорость передачи данных, протокол NMEA 2000 не предназначен для передачи видеосигналов, изображений радара или карты. Для решения таких задач на борту может быть создана альтернативная сеть под протоколом Ethernet, способная обмениваться данными с сетью, работающей под протоколом NMEA 2000.
Кабель основной линии
Сеть NMEA 2000 состоит в основном из одной сквозной сетевой шины (backbone), от которой к отдельным приборам и датчикам отходят ответвления.
Максимальная длина основной сквозной шины может составлять до 200 метров, что более чем достаточно, чтобы охватить все точки на борту судна.
Применяется кабель стандарта DeviceNet. Это 4-жильный кабель состоящих из 2 пар проводов разного сечения.
Одна пара используется для питания, красный провод «+», чёрный «-», вторая пара сигнальная, синий провод NET-L, белый NET-H.
Подключение приборов и датчиков
Для подключения кабелей к устройствам или другим компонентам сети стандарта NMEA2000 используются 5-контактные промышленные соединители, превращающие сеть в систему plug-and-play.
Разъемы приборов, которые подключаются к сетевой магистрали, унифицированы, защищены от воды и герметично соединяются с помощью зажимных муфт. В вопросе их подсоединения к приборам у изготовителей есть некоторая свобода действий: делать соединения с резьбовыми клеммами можно только на защищенных участках. Рекомендуется заранее планировать все возможные расширения, так как для этого потребуются дополнительные кабели и Т-образные разъемы.
К сети NMEA 2000 можно подключить до 50 устройств. Но при этом необходимо помнить важное ограничение: общая длина линий ответвления не может превышать 78 метров.
Линии ответвления, идущие к приборам, не обеспечены согласованной нагрузкой, и по этой причине их длина ограничена 6 м.
Это приводит лишь к небольшой проблеме с датчиками скорости ветра, поскольку, как правило, высота мачт больше.
Проводить сетевую магистраль сначала вверх, а затем вниз непрактично из-за двойного расхода кабеля, при установке таких датчиков есть два варианта:
1. Датчик, как и раньше, подключается к дисплею с информацией о ветре, и только затем конструкция соединяется с системой NMEA 2000. Такое подключение не соответствует принципу создания единой системы и требует серьезных усилий, однако практическое использование чрезвычайно простое.
2. Суть второго варианта в том, чтобы подключить датчик скорости ветра на конец сетевой магистрали с встроенной согласованной нагрузкой, благодаря чему образуется единая система. Однако в этом случае при сложенной мачте отсутствует замыкание и система время от времени может сбоить. В этом случае полезно иметь под рукой штекер с согласованной нагрузкой.
Сетевые оконечные устройства (терминаторы)
Если сеть не будет оборудована терминальными резисторами, она не будет работать должным образом.
Терминальный резистор обычно подключается к последнему Т-образному соединителю магистрали как внутренний резистор линии, то есть резистор встраивается в разъем и подключается непосредственно к тройнику.
Терминальный резистор можно также установить в устройстве, подключенном к последнему тройнику магистрали.
Подключение питания
Рабочий диапазон напряжения питания для совместимых узлов в сети NMEA 2000 составляет 9-16 В постоянного тока.
Подключение питания к сети обычно выполняется через отвод питания. Если сеть запитывается в середине (или в любой точке, кроме концевой), кабельная система может выдерживать нагрузку, превышающую максимально допустимое значение для кабеля, при условии что максимальный ток не превышается ни в одном сегменте магистрали.
Сети с концевым питанием обычно используются при наличии в них малого числа устройств.
Подключение питания в середине применяется тогда, когда число подключенных устройств требует более высокого тока, чем в конфигурации с концевым питанием.
Заземление
Сеть NMEA 2000 должна заземляться только в одном месте, чтобы избежать возникновения петель заземления, которые могут вызвать проблемы со связью в сети. Провод заземления/экран должен подключаться только к заземлению источника питания.