Funkgerät mit NMEA In/Out

[kilian]

Zitat von Seestern

Hast Du einen Link dazu? GPS / NMEA ist mein heimliches Zweithobby ...
Und die Original-Spec ist sauteuer.

www.nmea.org/Assets/nmea2000pdf.pdf

Auf Seite 7 knoten die mehrere Geräte zusammen. Vom Übertragungsstandard ist da aber keine Rede, und wenn es sich um RS422 handeln soll, dann wäre das ja auch ok...

[ATeupert]

hi,
mal einfach gefragt: ich verstehe die ganze komplizierte diskussion nicht!
Ich habe einen Ais empfänger, der hat einen multiplexer eingebaut.
die schaltung schaut bei mir so aus:
navman fischfinder gibt ein signal an das ais, hier werden die signale aufbereitet und mit den ais daten ergänzt an den plotter weitergeleitet.
der plotter gibt dann ein signal weiter und zwar die reinen gps daten.
die gehen zur standortbestimmung in die funke (navmann 4110) und hier wird das nmea gps durchgeschleift und wieder ausgegeben. das reicht auch vollkommen aus! so ein autopilot will ja auch nur die gps daten und braucht keine daten von der funke.
für die gefragte anwendung würde ich einfach ein funkgerät mit nmea ausgang nehmen und keinen multiplexer. wenn man e snichtbraucht ist es nur ein zusätzliches gerät was strom vraucht und auch kaputt gehen kann.
cu
andreas

[Visara]

Zitat von kilian

...
Denn hier sehe ich nach wie vor den Hund begraben. Man kann sicherlich zwei Empfänger an einen Ausgang hängen, aber das ist nirgendwo definiert, dass das zuverlässig funktioniert. (Jedenfalls nicht bei einem Ausgang, der als physikalische Schicht RS232 verwendet).

Nirgendwo ist wohl nicht ganz richtig; Du selber hast eine Definition direkt bei NMEA.ORG gefunden und den Link hier eingestellt .

Mindestens müsste man an beiden Geräten anschließend den Pegel messen und nachsehen, ob er noch der Mindestanforderung entspricht. Was passiert nun, wenn mir ein Gerät kaputt geht und die Schnittstelle übermäßig belastet? Der Pegel geht runter und das zweite Gerät bekommt auch keine Daten mehr (im ungünstigen Fall mein Funkgerät, womit jeglicher Sicherheitsgewinn durch GMDSS erstmal futsch ist).
...

Welche Schnittstelle wird wann belastet?
Angenommen, ich hänge drei Geräte (NMEA-Listener) parallel an ein GPS-Empfänger (NMEA-Talker). Nun geht Listener Nr. 2 kaputt. Und nu? Was ändert diese Situation für den Rest meines NMEA-0183-Netzes? Der Talker sendet munter seine 5 Volt Signale weiter (die Spannung war ja vorher auch keine andere) und die restlichen Listener empfangen weiter. Wieso geht jetzt der Pegel runter? Ich versteh´s nicht .

Gruß Visara.

[billi]

Zitat von Visara

Angenommen, ich hänge drei Geräte (NMEA-Listener) parallel an ein GPS-Empfänger (NMEA-Talker). Nun geht Listener Nr. 2 kaputt. Und nu? Was ändert diese Situation für den Rest meines NMEA-0183-Netzes? Der Talker sendet munter seine 5 Volt Signale weiter (die Spannung war ja vorher auch keine andere) und die restlichen Listener empfangen weiter. Wieso geht jetzt der Pegel runter? Ich versteh´s nicht .

Gruß Visara.

Zum Verständnis es werden Daten Seriell übertragen das heist im An-Aus Verfahren. d.H. 0V-ca 1,5V; = 0-Signal 3V-5V= 1 signal dazwischen ist ein undefinierter Bereich.
Geht ein Listener kaputt ich sag mal wie ne Glühbirne = Innenwiederstand undendlich dann merken es die beiden anderen Geräte nicht.
Geht er kaputt Innenwiederstand 0 Ohm (Kurzschluss) was bei Elektronik öfter vorkommt dann zieht er die Signalspannung 5 Volt in die Knie. Die Strombegrenzung des Talkers reagiert damit der Ausgang nicht überlastet wird und da die Signalspannung fällt kommt er in den undeffinierten bereich oder sogar in den 0-Signal bereich was gleichbedeutend mit keinem Signal ist.

[kilian]

Visara,

das ist falsch, was du da sagst. In dem Dokument, welches ich gepostet habe, werden die Signale mit A, B und Shield bezeichnet. Damit handelt es sich um mindestens eine RS422 Verbindung, die bis zu 10 Empfänger erlaubt. (es könnte auch eine 485 Verbindung sein).

Weiterhin habe ich heute in der NMEA-Beschreibung nachgelesen, die hier bei uns auf der Arbeit liegt. Dort steht eindeutig beschrieben, dass NMEA von einem 422 Standard ausgeht. (Für alle, die Zugriff auf die Norm haben, das steht unter Punkt 3.5.2)

Die Menge der Listener hängt aber immer vor allem von den Fähigkeiten des Treibers des Talkers ab. (steht gleich als Einleitung in Kapitel 3)

Nun zu meinem GPS 72. Hier gibt es eine Datenleitung und eine GND Leitung. Damit kann es sich um keine differentielle Übertragung RS422 handeln, sondern nur um RS232. Wie schon eingangs richtig gesagt wurde, ist dieses Verfahren für eine Punkt-zu-Punkt Verbindung gedacht und nicht für ein Netzwerk.

Ich habe mich daher entschieden, das Signal vor der Verteilung im Boot zu wandeln. Warum ein Netzwerk zusammenbrechen kann, hat Billi ja schon korrekt beschrieben.

Nochmal für alle, die jetzt wieder einwerfen werden, dass es doch auch anders funktioniert: Ja, es wird wahrscheinlich funktionieren, aber es ist nicht sicher. Und die Funkerei gehört (zumindest für mich) zu meiner Sicherheitsausrüstung, und die soll gerne im Notfall zuverlässig funktionieren.

Für mich ist damit das Thema geklärt, es gibt scheinbar kein Funkgerät, was von sich aus so eine Funktion mitbringt, nämlich das Eingangssignal mit einem neuen Treiber wieder zur Verfügung stellt. Das muss ich scheinbar selber erledigen. An sich ist das auch nicht schwer, die Bauteile halten sich dafür in Grenzen. Ich kann gerne mal demnächst einen Schaltplan für solch einen Wandler hier reinstellen.

Für weitere technische Fragen stehe ich natürlich auch gerne zur Verfügung!

[billi]

Ideal wäre für den Fall ein Art Rangierverteiler der das Eingangssignal auffnimmt Verstärkt und an Mehreren Ausgägnen ausgibt. Ähnlich einem Sateleittenverteiler. Bevor jetzt aber jemand kommt. Satelittenverteiler und Satelittensignale Arbeiten mit einer Trägerspannung von 15V und diese wird in den Verteilern als Verstärkerspannung abgegriffen. Dies ist bei NMEA nicht möglich hier müsste die Spannung extern angelegt werden dürfte aber mit ein Paar Transisitorne realiesierbar sein. ich überleg mir mal was. Berufsschule ist ja uach ein paar jahre her.

[billi]

so ich hab mir mal gedanken gemacht. Dei elektroniker im könnten mir das mal zerpflücken und wenns sie meine Gedanken bestätigen kanns vielleicht jemand ausrechnen bzw. Bauteile bestimmen.

Vorraussetung ist eine Gleichspannungsquelle 5V die man mit einer Z-Diode und ein paar wiederständen (ich krieg das nicht mehr hin aber vielleicht weiss einer wie man das noch aufbaut) bauen kann.(Spannugnsteiler)
Funktionsweise:
am Eingang A steh ein 1-Signal an . der Transistor 1 Schaltet und die beiden anderen werden gesperrt somit steht an den beiden Ausgängen A1 und A2 5V an.
Steht am Eingnag A 0-Signal an so sperrt Transito 1 und die beiden andern Transistoren lassen durch. Somit steht am Ausgang ca 1,4V an (deviniert =0 Signal) der Wiederstand an den Transistoren fungiert als Strombegrenzung.
ich hatte mal ein E-Test Programm wo man solche Schaltungen am PC Simulieren konnte. ich kenn aber den Titel nicht mehr.

Edit: eventuell sind Transisitoren in der Schaltgeschwindigkeit zu Langsam und man müßte sowas mit Logikbausteinen ausführen diese dürften die nötige Geschwindigkeit haben.

[Visara]

Zitat von kilian

...
Weiterhin habe ich heute in der NMEA-Beschreibung nachgelesen, die hier bei uns auf der Arbeit liegt. Dort steht eindeutig beschrieben, dass NMEA von einem 422 Standard ausgeht. (Für alle, die Zugriff auf die Norm haben, das steht unter Punkt 3.5.2)
...

Du hast Recht!
Ich habe gerade herausgefunden, dass die Standards NMEA 0180/0182 auf RS232 und NMEA 0183 auf RS244 aufsetzt, aber zu RS232 abwärtskompatibel ist. Letztendlich ein ziemliches Durcheinander, da die Geräte sämtlichst mit RS232-Schnittstellen versehen sind (jedenfalls die, die ich kenne). Aber 0183 wird ja in naher Zukunft auch nur noch Geschichte sein...

2. Electrical Interface

These standards allow a single "talker", and several "listeners"
on one circuit. The recommended interconnect wiring is a
shielded twisted pair, with the shield grounded only at the
talker. The standards do not specify the use of any particular
connector.


The NMEA-0180 and 0182 standards say that the talker output may
be RS-232, or from a TTL buffer, capable of delivering 10 mA at
4 V. A sample circuit shows an open collector TTL buffer with a
680 ohm resistor to +12 V, and a diode to prevent the output
voltage from rising above +5.7 V.

NMEA-0183 accepts this, but recommends that the talker output
comply with EIA-422. This is a differential system, having two
signal lines, A and B. The voltages on the "A" line correspond
to those on the older TTL single wire, while the "B" voltages
are reversed (while "A" is at +5, "B" is at ground, and vice
versa)

In either case, the recommended receive circuit uses an
opto-isolator with suitable protection circuitry. The input
should be isolated from the receiver's ground.

In practice, the single wire, or the EIA-422 "A" wire may be
directly connected to a computer's RS-232 input.

Quelle


Gruß Visara.

[Visara]

Zitat von billi

Zum Verständnis es werden Daten Seriell übertragen das heist im An-Aus Verfahren. d.H. 0V-ca 1,5V; = 0-Signal 3V-5V= 1 signal dazwischen ist ein undefinierter Bereich.
Geht ein Listener kaputt ich sag mal wie ne Glühbirne = Innenwiederstand undendlich dann merken es die beiden anderen Geräte nicht.
Geht er kaputt Innenwiederstand 0 Ohm (Kurzschluss) was bei Elektronik öfter vorkommt dann zieht er die Signalspannung 5 Volt in die Knie. Die Strombegrenzung des Talkers reagiert damit der Ausgang nicht überlastet wird und da die Signalspannung fällt kommt er in den undeffinierten bereich oder sogar in den 0-Signal bereich was gleichbedeutend mit keinem Signal ist.

Vielen Dank für die Erklärung! Ich nehm das mal so hin; muss aber gestehen, dass mir mein gesundes Halbwissen sagt, dass man eine serielle Schnittstelle (also den UART 16sowienoch) nicht mit einem Kurzschluss beschädigen kann. Wie gesagt: Halbwissen aus vergangenen PC-Zeiten...

Gruß Visara.

[billi]

Zitat von Visara

Vielen Dank für die Erklärung! Ich nehm das mal so hin; muss aber gestehen, dass mir mein gesundes Halbwissen sagt, dass man eine serielle Schnittstelle (also den UART 16sowienoch) nicht mit einem Kurzschluss beschädigen kann. Wie gesagt: Halbwissen aus vergangenen PC-Zeiten...

Gruß Visara.

ich meinte nicht das man den Seriellen Port mit einem Kurzschluss beschädigt, dafür ist die Strombegrenzung vorgesehen. aber ein beschädigter Eingang z. B. am Funkgerät kann sich verhalten wie ein Kuzschluss und dabei wird am Ausgang z.B. dem GPS die Strombegrenzung aktiviert und die ausgangspannung von 5V abgesenkt frei nach dem Ohmschen Gesetz Spannung = Stromstärke x Wiederstand.
Nochmal zum Verständniss. Normalerweise hat man eine konstante Spannung die die Spannung nach oben begrenzt, in diesem Fall 5V hierdurch ergibt sich aus dem Eingangswiederstand des Empfängers eine gewisse Stromstärke (Stromstärke = Spannung / Wiederstand). sinkt nun der Eingangswiederstand des Empfängers gegen 0 so aktiviert sich die Strombegrenzung des Ausganges und wir haben zusätzlich eine max. Stromstärke und die Spanung sinkt ab (Spannung = Stromstärke x Wiederstand in diesem Falle U= mA x 0 Ohm = 0V). da der Wiederstand aber nicht 0 Ohm ist sondern durch Leitungswiederstand Übergangswiederstände an Klemmen usw. bei wenigen µOhm liegt ist auch eine Spannung vorhanden die dann sogar über der ca, 1,5V Grenze liegen kann in der es in den undefinierten Signalzustand geht.
Würde es die Strombegrenzung nicht geben würde mit sinken des Wiederstandes die Stromstärke Steigen bis die Bauteile durchbrennen.

Beispiel für Normalbetrieb (Werte nur angenommen) I=U/R z.B. 5V/50000 Ohm Eingangswiederstand= 0,1mA
Beispiel für Störung ohne Strombegrenzung (Werte nur angenommen) I=U/R z.B. 5V/0,1 Ohm Eingangswiederstand= 50 A
diese 50A müsste dan der Ausgang des GPS in diesem Falle Liefern. Utopisch. Das würde Rauchen und das teuere Gerät wäre Kaputt. Daher werden die Strombegrenzer eingebaut hierbei ergibt isch dann wenn der Strom auf 20mA begrenzt ist.
U=R+I - 0,1Ohm x 0,02 A = 0,005V


Soche Versuche macht man übrigens im 3 Lehrjahr zum Energieelektroniker und ich müsste meine Schulbücher herauskramen wenn ich dies noch genauer erklären sollte aber ich denke ich habe es so erklärt das es jeder versteht.

[kilian]

@Visara:

In der Tat ein ziemliches Durcheinander, danke für die Zusammenstellung mit den vorherigen Versionen.

Habe eben daraufhin nochmal in die Bedienungsanleitung des GPS 72 geguckt. Die sprechen eben nur von NMEA Datensätzen, sagen aber nichts zu der Schnittstelle, die sie physikalisch eingebaut haben. Eigentlich merkwürdig, denn die Zusammenschaltproblematik, die wir hier erörtern, ist ja nicht so exotisch, sondern eigentlich gang und gäbe...

Vielleicht ändert es sich wirklich mit NMEA 2000, denn dort gibt es ja scheinbar auch zum ersten mal einen Kabelstandard, wenn ich das richtig überflogen habe.

Bis dahin muss dann wohl jeder selber entscheiden, wie er die Verkabelung angeht.

Wie gesagt, ich arbeite mal in nächster Zeit einen Stromlaufplan aus, mit entsprechenden ICs, den interessierte Bastler auf Platine dann nachbauen können.

[billi]

Der neue NMEA 2000 Standard baut auf dem CAN-Bus auf

Quelle WIKI

[Visara]

Zitat von billi

ich meinte nicht das man den Seriellen Port mit einem Kurzschluss beschädigt, dafür ist die Strombegrenzung vorgesehen. aber ein beschädigter Eingang z. B. am Funkgerät kann sich verhalten wie ein Kuzschluss und dabei wird am Ausgang z.B. dem GPS die Strombegrenzung aktiviert und die ausgangspannung von 5V abgesenkt...

Technisch gesehen ist mir das schon klar. Ich bin aber der Meinung, dass serielle Schnittstellen so ausgelegt sind (oder sein sollten...), dass sie keinen Kurzschluss zulassen (V.28). Dann bleibt für mich die Frage, durch welchen Umstand der (RS232-) Eingang am Funkgerät, um bei Deinem Beispiel zu bleiben, kurzgeschlossen wird.
RS232 Spezifikation
V.28

Soche Versuche macht man übrigens im 3 Lehrjahr zum Energieelektroniker und ich müsste meine Schulbücher herauskramen wenn ich dies noch genauer erklären sollte aber ich denke ich habe es so erklärt das es jeder versteht.

Die Erklärung war verständlich. Aber, sei mir nicht böse: es heißt Widerstand .

Zitat von kilian

...
Habe eben daraufhin nochmal in die Bedienungsanleitung des GPS 72 geguckt. Die sprechen eben nur von NMEA Datensätzen, sagen aber nichts zu der Schnittstelle, die sie physikalisch eingebaut haben. Eigentlich merkwürdig, denn die Zusammenschaltproblematik, die wir hier erörtern, ist ja nicht so exotisch, sondern eigentlich gang und gäbe...

Wahrscheinlich kümmern sich die Wenigsten um die Schnittstellenfrage, weil jeder davon ausgeht, dass es sich um eine ordinäre RS232 handelt; man kann ja auch davon ausgehen, weil es einfach so funktioniert. Auch ich habe mich schon vor einigen Jahren mit NMEA beschäftigt und bin bisher immer davon ausgegangen, dass hier RS232 das Maß der Dinge ist und hatte an meinem GPS bis zu drei NMEA-Listener parallel angeklemmt - ohne Probleme.

Wie gesagt, ich arbeite mal in nächster Zeit einen Stromlaufplan aus, mit entsprechenden ICs, den interessierte Bastler auf Platine dann nachbauen können.

Finde ich gut. Persönlich würde allerdings, was die Sicherheit angeht, lieber ein Backup-System vorhalten, anstatt einem, meiner Meinung nach "sehr theoretischen" Ausnahmefall mit noch mehr Elektronik (und damit auch mit noch mehr Fehlerquellen) zu begegnen. Für mich passen die Begriffe 'Sicherheit' und 'interessierte Bastler' auch nicht wirklich zusammen.

Gruß Visara.

[kilian]

Du hast natürlich recht, unter interessiertem Bastler verstehe ich jemanden, der nicht gerade zum ersten mal einen Lötkolben in die Hand nimmt.

Ich verbiete ja auch Niemandem, seine Geräte weiterhin einfach so zusammenzuhängen. Ich will eigentlich nur auf die Problematik hinweisen und für diejenigen, die das technisch einwandfrei aufbauen wollen, eine Lösung anbieten. Die wird am Ende aus zwei bis 3 ICs bestehen und ein paar Kondensatoren und Widerständen. Da ist die Ausfallwahrscheinlichkeit gering, aber vorhanden ist sie natürlich bei Elektronik immer. Wenn man das nicht will, muss man halt in einen Sextanten investieren.

Ich war sogar kurz am Überlegen, ob ich die Schaltung layoute und eine Platine anfertigen lasse, aber das würde sich wahrscheinlich erst ab einer gewissen Stückzahl lohnen. Falls Interesse besteht, könnt ihr euch ja melden, dann könnte man eine Sammelbestellung machen. Ansonsten wäre halt der Nachbau jedem selbst überlassen.

[kilian]

So, hier nun wie versprochen die Schaltung für die Wandlung der seriellen Schnittstelle. Sie funktioniert in beide Richtungen. Die benötigten Teile gibt es z.B. alle bei Conrad, der Materialaufwand sollte unter 10 Euro liegen.

Ich werde demnächst die Schaltung aufbauen und testen.