Dies ist der zweite Teil unserer Reihe zu NMEA2000-Netzwerken an Bord. Im vorherigen Teil ging es um die Möglichkeiten und Grenzen von NMEA-Netzwerken.
Ein NMEA2000-Netzwerk ist recht simpel aufgebaut: Es besteht aus einem Backbone, zwei Endwiderständen und T-Stücken im Backbone, an die die Geräte und die Stromversorgung mit Stichleitungen angeschlossen sind.
Backbone (Hauptleitung)
Der Backbone ist die Hauptleitung im NMEA2000 System, die in der Regel längs der Schiffsachse im Rumpf verlegt ist. An den Backbone werden mittels T-Verbindern die einzelnen Geräte angeschlossen. Da die Länge der vom Backbone abgehenden Stichleitungen möglichst kurz gehalten werden soll, bietet es sich an, den Backbone so zu verlegen, dass er möglichst nah an den anzuschließenden Geräten verläuft.
Auch wenn der Backbone häufig als durchgehende Leitung dargestellt wird, so besteht er doch aus einzelnen NMEA-Kabeln, die jeweils zwei T-Stücke miteinander verbinden, bzw. direkt miteinander verschraubten T-Stücken. Es gibt auch NMEA-2000 Mehrfachverteiler, die im Prinzip die gleiche Funktion wie mehrere T-Stücke haben.
Stromversorgung
Ein NMEA2000-Netzwerk muss über das 12-Volt-Bordnetz mit Strom versorgt werden. Hier gilt, wie bei allen Komponenten der Bordelektrik, dass die Leitungen batterieseitig abgesichert sein müssen, mit einem Schutzschalter und/oder einer separaten Sicherung und Schalter.
Details zur Platzierung der Stromversorgung im Netzwerk, der Absicherung und der Berechnung des Stromverbrauchs der NMEA2000-Komponenten besprechen wir im Artikel zur Stromversorgung bei NMEA2000.
Stichleitungen
Alle NMEA2000-Geräte im Netzwerk werden über eine Stichleitung direkt an den Backbone angeschlossen. Weitere Verzweigungen mit T-Stücken innerhalb der Stichleitungen sind nicht zulässig.
Endwiderstände (Terminatoren)
Jeweils am Ende des Backbones müssen die Signalleitungen durch einen Abschlusswiderstand mit 121 Ohm verbunden werden. Die Widerstände sind z.B. in den NMEA-Starter-Kits enthalten.
NMEA-Kabel und Stecker
Zu den gängigen Kabel- und Steckertypen gehen wir in einerArtikelreihe noch einmal im Detail auf die NMEA-Stecker und Kabel ein.
Regeln für Kabellängen
Die gesamte Kabellänge (Backbone und Stichkabel) zwischen zwei benachbarten Geräten im Netzwerk darf laut Standard 100 Meter nicht überschreiten. Bei Verwendung der einfachen Micro-C Kabel ist eine Gesamtlänge des Backbones von 100 Metern möglich, bei Einsatz von Medium- oder Heavy-Duty Kabeln sogar 250 Meter. Nähere Informationen hierzu gibt es in den Artikeln zur Stromversorgung im NMEA2000-Netzwerk und zu NMEA2000-Kabeln und -Steckern.
Strenger sind die Regeln für die Stichleitungen zwischen Backbone und den Geräten: Hier sind maximal 6 Meter Kabellänge erlaubt. Die Gesamtlänge aller Stichleitungen darf zudem maximal 78 Meter betragen.
Diese Kabellängen sind für Sportboote in der Regel mehr als ausreichend, mit einer Ausnahme: dem Mast bei Segelbooten. Um den Windmesser in der Mastspitze in ein NMEA-System einzubinden, muss man tricksen:
Das Problem mit dem Windmesser
Selbst bei kleinen Segelbooten ist der Windmesser in der Mastspitze in der Regel weiter als die erlaubten 6 Meter vom Backbone entfernt. Um dieses Problem zu lösen, behelfen sich die Hersteller in der Regel mit Tricks:
- Anstatt den Windmesser an ein Stichkabel anzuschließen, wird einfach der Backbone in den Mast geführt. Der Windmesser hat dann einen integrierten Endwiderstand, sodass das Kabel auch nicht zurückgeführt werden muss (und man sich einen Endwiderstand sparen kann). Zur Sicherheit sollte man in so einem System trotzdem einen Endwiderstand bereit halten, um (z.B. bei gelegtem Mast oder auch Mastbruch) den Windgeber dadurch ersetzen zu können. Ansonsten ist das Netzwerk nicht mehr funktionstüchtig!
- Bei neueren Modellen werden die Daten des Windmessers erst am Mastfuß in NMEA-Daten übersetzt. Das passiert entweder über ein kabelgebundenes NMEA-Interface (z.B. beim WS310 Windmesser von B&G) oder auch bei kabellosen Windmessern über ein Funk-Interface (z.B. beim WS320 Windsensor von B&G). (Siehe Grafik weiter oben.)
NMEA2000-Netzwerk testen
Es gibt zwar spezielle Testgeräte, mit denen sich feststellen lässt, ob das Netzwerk richtig verkabelt ist. Einen grundlegenden Test kann man aber einfach mit einem Voltmeter an einem freien T-Stück durchführen. Für die Kabelbelegung siehe den Artikel zu NMEA Kabeln und Steckern.
- Zwischen den Datenkabeln (weiß und blau) muss (bei abgeschalteter Stromversorgung) ein Widerstand von ca. 60 Ohm gemessen werden. (Erlaubt sind Werte zwischen 54 und 71 Ohm.)
- Bei eingeschalteter Stromversorgung sollte man zwischen den Datenleitungen eine fluktuierende Spannung um die 2 Volt messen können.
- Zwischen der Abschirmung und dem Minuspol der Batterie sollte höchstens ein minimaler Widerstand messbar sein.
- Zwischen Abschirmung und dem Masseleiter (schwarz) sollte ebenfalls kein nennenswerter Widerstand messbar sein.
- An den äußersten Enden des Backbones muss die Spannung auf den Versorgungsleitungen mindestens 9,5 Volt betragen.
Im nächsten Teil unserer Artikelreihe zum Thema NMEA2000 betrachten wir die Energieversorgung im NMEA-Netzwerk.