10-Zoll Plotter (1000 nits)

Vorab ein paar wichtige Hinweise die sie unbedingt beachten sollten.

Abb. 10″ Plotter mit Raspberry Pi und OpenCPN

Auf der Boot 2020 in Düsseldorf hat Christian seinen 10″ Plotter auf Raspberry Pi Basis vorgestellt. Dabei wurde der Versuch unternommen eine marinetaugliches Gerät zu erstellen mit dem man auf einem Boot navigieren kann.

Hardware

Abb. Komponenten des 10″ Plotters

Als zentrale Recheneinheit wurde das Compute-Modul CM3 light verwendet und eine Reihe weiterer notwendiger Hardwarekomponenten auf einer Basis-Platine untergebracht.

Die große Basis-Platine enthält folgende Komponenten:

  • Raspberry Pi Compute-Modul CM3 lite (BCM2837, Quad Core, 1.2GHz, 1GB RAM)
  • SD-Card Connector für 32GB SD-Card
  • HDMI Decoder
  • HDMI Schalter
  • Display-Ansteuerung
  • 5-fach UBS Hub
  • Tastatur-Ansteuerung
  • Stromversorgung

Neben der Basisplatine gibt es noch drei andere Platinen:

  • Tastatur-Platine mit IR-Empfänger für Fernbedienung und Lautsprecher
  • Touch-Controller für TFT-Display
  • Erweiterungsplatine für NMEA0182, NMEA2000

Display:

  • 10″ TFT
  • 1000 nits (tageslichttauglich)
  • 1280 x 1024 Pixel
  • 10 Finger Touchpad optisch verklebt mit dem TFT

Frontplatte:

  • Gegossene 2mm Plexiglasplatte
  • entspiegelt
  • hartbeschichtet, kratzunempfindlich
  • Anti Finger Print Veredelung
  • rückseitig bedrucktes Cover
  • wasserdicht im Gehäuse verklebt

Erweiterungsmöglichkeiten über interne USB-Ports:

  • GPS-Maus
  • AIS-Empfänger üebr DVBT-Stick
  • BT-Dongle
  • USB-Flashspeicher für Karten
  • Lizenz-Dongle für O-Charts Kartenmaterial
  • Maus / Tastatur-Dongle zur externen Bedienung

Abb: Geräteaufbau

Das Gehäuse besteht aus mikrogeschäumten Kunststoff, das auf einer CNC-Fräse aufwendig bearbeitet wurde. Um die Oberfläche glatt und wasserdicht zu bekommen, wurde das Gehäuse lackiert. Für die Platinen und den Gehäusedeckel wurden Gewindeeinsätze aus Messing im Gehäuse vorgesehen. Die Rückseite besteht aus einer beschichteten Aluminium-Platte und enthält die nötigen Steckverbinder zur Außenwelt. Die Bedienung erfolgt über ein wasserdichtes Membrane Keyboard, das aus einer 0,2mm dicken Kunststofffolie mit darunterliegenden Tastatur-Platine besteht. Alternativ kann der Plotter auch mit einer Bluetooth oder IR-Fernbedienung bedient werden.

Software

Abb. oben AVnav, unten OpenCPN

Das Betriebssystem-Image  Raspberry Pi OS Buster mit Toutchpad-Erweiterungen befindet sich in einer 32GB SD-Card auf der Basis-Platine. Christian hat zwei Imageversionen erstellt. Einmal für AVnav und einmal für OpenCPN als Navigationssoftware. Die Software-Varianten unterscheiden sich hinsichtlich der Bedienbarkeit und unterstützen die Besonderheiten der Navigationssoftware. Während AVnav voll browserbasiert auf Touchbedienung setzt, ist OpenCPN hingegen eine Desktopanwendung die mit Maus und Tastatur bedient wird. Damit OpenCPN sich ohne Maus und Tastatur bedienen lässt, wurde eine weite angepasste Fernbedienungen mit einer Maus-Emulation gebaut. Zusätzlich wurden die wichtigsten Tastenfunktionen von OpenCPN wie zoomen und diverse Ansichten auf Tasten gelegt. Raspberry Pi OS Buster hat dazu einige Software-Erweiterungen erhalten.

Weiterführende Infos

Christian hatte in 2020 eine Kleinserie zum Plotter als Bausatz aufgelegt und an interessierte Segler verkauft. Aktuell wird das Projekt nicht weiter verfolgt, da sich die Herstellung der Teile für den Plotter als zu aufwändig und kostenintensiv herausgestellt hat. Zudem konnte kaum ein Interessierter das Projekt selbst umsetzen und war auf die Vorarbeiten von Christian angewiesen. Ende 2021 hat Christian einen neuen Anlauf unternommen kostengünstigere und einfacher zu bauende Plotter zu entwickeln. Dabei konnte er die vielen Erfahrungen dieses Projektes berücksichtigen. Besonders schmerzlich war die Abkündigung des Raspberri Pi Compute Modules CM3 kurz nach der Fertigstellung des Platinensatzes. Das hätte es erforderlich gemacht eine komplett neue Basis-Platine zu entwickeln. Es stellte sich auch heraus, dass das Konzept des HDMI Videocontrollers mit Quellenumschalter für die Anwendung als Plotter überdimensioniert war und man die Funktionalität nicht richtig nutzen konnte. Insgesamt erforderte die Verwendung des CM3 Moduls eine aufwändige und teure Basis-Platine, um die fehlende Funktionalität bereitzustellen. Ein Standard Raspberry Pi hätte im Vergleich schon viele Dinge on Board gehabt, die man hätte nutzen können. Sein neues Konzept für einen 7″ Plotter basiert diesmal auf einem Standard Raspberry Pi mit wenigen Zusatzkomponenten und einem Standard-Gehäuse, welches man kommerziell beziehen kann. Damit reduziert sich der Aufwand wesentlich und auch weniger erfahrene Maker können das Projekt selbst umsetzen.

https://www.segeln-forum.de/thread/73813-10-plotter-im-eigenbau/ (german)

http://forum.openmarine.net/showthread.php?tid=1547 (english)

Bilder

 

Abb. Bauteilset

Abb. Rückseite aus Plexiglas (Messe Version)

Abb. AVnav und OpenCPN

Abb. oben Fernbedienung für AVnav, unten für OpenCPN