AVnav Navigationssoftware

OpenSource chartplotter www.wellenvogel.net
  • Vollständig webbasierte Navigationssoftware für Boote
  • Kartendarstellung webbasiert auf Kachelbasis wie bei Google Maps
  • Läuft als Server auf Raspi
  • Auch als eigenständige Android App verfügbar
  • Features:
    • Navigation auf kleinen Geräten wie Handy oder Tablet möglich
    • Auf 7″-Geräte optimiert
    • Auf 10″-Geräten ideal einsetzbar z.B. Android Autoradio (siehe hier)
    • Sensoranbindung über USB, seriell, Bluetooth oder TCP/IP möglich auch unter Android (GPS, Speed, Wind, Tiefe, AIS)
    • NMEA0183 tauglich
    • NMEA Multiplexer und WLAN-Gateway integriert
    • Mit Actisense-Konverter auch mit NMEA2000 nutzbar
    • Trackaufzeichnung
    • Routenplanung
    • Nutzung der Rasterkarten (BSB, NV, alles was sich per Download über mobile atlas creator bekommen lässt…)
    • Minimaler Installationsaufwand
    • Klein, geringer Stromverbrauch
    • Anzeigen sind anpassbar (Größen über Settings, freie Konfiguration, was auf welcher Seite angezeigt werden soll, über json Datei)
    • Erweiterbar/ anpassbar (Plugins für den Server und die App, CSS Adaption, Java Script für eigene Anzeigen)

Links

Verschiedene Einsatz-Szenarien

  1. „klassisches“ Setup – Raspberry im Boot verbaut, dazu ein oder mehrere Tablets zur Anzeige und Bedienung. Auf den Tablets muss dabei nur ein Browser laufen – die können also Android, Windows oder IOS sein. Wenn man möchte, kann man auch noch Laptop(s) oder Handy(s) zur Darstellung nutzen.
    Der Raspberry macht dazu ein WLAN auf, in dem sich die Geräte anmelden können.
    Es können mehrere Geräte angeschlossen werden – bei Bedarf kann jedes der Geräte auch etwas anderes darstellen (zum Beispiel Karte auf einem, Dashboard auf einem anderen).
    Die notwendigen Karten müssen dazu in einem Raster-Format (gemf) vorliegen – es gibt auch einen Konverter dazu.
    Mein setup war meist:

    • ein Tablet am Navi-Tisch
    • ein Tablet unter der Sprayhood

      AvNav klassisches Setup
      Minimales „klassisches“ setup – Raspi, Gps-Maus, 1 USB-RS232-Wandler, Stromversorgung und 2 Tablets
  2. AvNav als NMEA-Multiplexer und WLAN-Gateway
    Hier nimmt AvNav über NMEA-0183 (und seriell-USB Wandler), Bluetooth, NMEA-2000 über Gateway oder über IP NMEA Daten entgegen und gibt sie an verschiedene Ausgänge weiter. Dieser Betrieb kann dabei auch „gemischt“ mit dem klassischen Setup erfolgen – der NMEA-Multiplexer ist immer verfügbar.
    Die Datenausgabe kann erfolgen über:

    1. NMEA-0183 (wieder über USB-Seriell Wandler)
    2. IP (TCP und UDP) – local oder über WLAN
  3. Android „Standalone“
    AvNav läuft als ganz normale App auf einem Android Gerät. Die Daten können vom internen GPS kommen, aber genauso können auch Daten per IP oder per USB bzw. Bluetooth eingelesen werden. Die Anzeige-Funktionen sind die gleichen wie in der normalen App.

    AvNav Android Standalone
    AvNav App auf Android
  4. Android „Master-Slave“
    Hier ist die App nur auf einem Gerät (vielleicht einem Autoradio – siehe DIY-Plotter Android-Radio) installiert und sie kann auf diesem Gerät und auch auf weiteren Geräten im gleichen WLAN benutzt werden. Auf den anderen Geräten muss dazu wieder nur ein Browser vorhanden sein – die können dann wieder auf einem beliebigen System laufen.
    Im Bild hier ein altes Ipad 3 als 2. Display.

    AvNav Android Master Slave
    Android Master Slave – das untere Tablet arbeitet als Master, das obere wird als 2. Display genutzt
  5. Windows (oder Linux) Desktop
    Für Windows gibt es einen fertigen Installer, für Linux Pakete. Damit kann avnav auch auf einem Desktop Computer (oder Laptop) installiert werden. Der Fokus ist hier zwar die Konvertierung von Karten (die z.B. im BSB Format vorliegen), aber die gesamte Funktionalität kann auch hier genutzt werden. Auch dabei ist es natürlich wieder möglich, weitere Geräte per Browser als Display zu nutzen.

    AvNav Windows
    AvNav unter Windows

 

DIY Pinnenpilot

  • Neustart 08/2018
  • weitere Projekte
  • Standby seit 09/2019
  • aktuell keine weiteren Aktivitäten, da Probleme der Sensorkalibrierung nicht befriedigend gelöst sind
  • aktueller Ansatz Aufteilung:
    • AHRS 9-Achs-Digitalsesor (Kompass, Gyro, Beschleunigungssensor)
    • Controllereinheit ESP32 (ggf Kombination aus Fuzzyregelung / klassischen Regelalgorithmen)
    • Aktuator Industrie-Lineareinheit
  • Stand: Tests am Lagesensor AHRS (Altitude and Heading Reference Sensor)
  • Projekte befinden sich noch größtenteils in Konzeptfindungsphase
  • Derzeit gibt es drei Projekte, die das Thema bearbeiten:

https://www.segeln-forum.de/board1-rund-ums-segeln/board35-bootstechnik-und-elektronik/69164-pinnenpilot-diy/

https://www.segeln-forum.de/board1-rund-ums-segeln/board35-bootstechnik-und-elektronik/68916-pypilot/

Konzept 1 mit Raspi als Controller und externen Sensornetzwerk

Konzept 2 mit ESP32 als Controller

Konzept 3 autarker kompakter Pinnenpilot

Prototyp AHRS GY953 mit ESP8266

Daten des Prototypen AHRS in OpenPlotter

 

Funktionsprinzip der Fusion mit Komplementärfiltern

Ruderlagengeber aus 3D gedruckten Teilen von Malte

Prototyp mit GPS-Sensor von Malte

Linearaktuator zerlegt

 

 

DIY Bordcontroller

Der Bordcontroller überwacht und steuert das Energiesystem einer Yacht

Ziele der Entwicklung

  • Erhöhung der Betriebssicherheit
  • Erhöhung der Akkumulatorlebensdauer
  • Schnelle Ladung der Akkumulatoren

Erhöhung der Betriebssicherheit

Durch die Anzeige der Akkumulatorzustände wird der Betreiber jederzeit über die Verfügbarkeit des Akkumulatorsystems informiert. Ein altersbedingter Defekt des Akkumulators lässt sich durch stetiges Nachlassen der Kapazität diagnostizieren, ein Akkumulatorwechsel ist so rechtzeitig zu planen. Vor unzulässigen Betriebszuständen des Energiesystems wird im Klartext gewarnt. So können Maßnahmen ergriffen werden, bevor es zum Ausfall der elektrischen Energieversorgung und der damit verbundenen Sicherheitsrisiken an Bord einer Yacht kommt.

Erhöhung der Akkumulatorlebensdauer

Der Akkumulator wird mit einer speziellen, temperaturabhängigen Kennlinie geladen, dadurch erhöht sich die Lebensdauer. Mit der Erhöhung der Lebensdauer sind Kosteneinsparungen verbunden. Yachtakkumulatoren werden in vergleichsweise kleinen Serien hergestellt und sind mit aufwändigen Gehäusekonstruktionen (Auslaufsicherheit) versehen, wodurch ihr Preisniveau deutlich über dem von KFZ-Akkumulatoren liegt. Die verwendeten Kapazitäten liegen zwischen 100-1000Ah. Größere Batteriebänke verursachen beim Wechsel nicht unerhebliche Installationskosten. Eine seltenere Entsorgung trägt zur Umweltentlastung bei.

Schnelle Ladung

Der Akkumulator erhält während der Ladung immer den optimalen Strom, den er aufgrund seines Zustandes (Ladezustand, Temperatur) verträgt. Wenn die Antriebsmaschine zum Zweck der Batterieaufladung gestartet wird, soll der Ladevorgang so schnell wie möglich ablaufen, da der Betrieb der Antriebsmaschine an Bord einer Yacht eine erhebliche Lärmbelästigung darstellt. Eine kurze Ladezeit vermindert die Umweltbelastung.

Funktionen:

  • Regelung des KFZ-Drehstromgenerators entsprechend den speziellen Erfordernissen der elektrischen Energieversorgung an Bord von Yachten
  • Überwachung des Energiesystems und Schutz vor unzulässigen Betriebszuständen
  • Anzeigen wichtiger Systemzustände (Ladestrom, Spannung, Strom und Restkapazität, Warnmeldungen)
  • Freie Auswahl von 3 Messwerten im Display
  • Kompaktes Einbaugerät, 12V / 3W

Regelung des Drehstromgenerators mit optimierter Kennlinie

  • Laden mit maximalem Strom bis zur temperaturabhängigen Gasungsspannung UGAS von ca. 14,4V.
  • Mit dieser Spannung weiterladen, bis sich der Strom eine Zeit (tik) nicht mehr ändert.
  • Der Akkumulator erhält nun eine temperaturabhängige Erhaltungsladespannung UERH von ca. 13,5 V.
  • Bei Erreichen einer Batterietemperatur von 50 °C wird die Ladung unterbrochen.

Übersichtsschaltbild

  • G1 Bordbatterie
  • G2 Starterbatterie
  • RSI Messshunt
  • SI Hauptschalter Bordbatterie
  • S2 Hauptschalter Starterbatterie
  • S3 Zündschalter
  • S4 Kühlwassergeber
  • S5 Öldruckgeber
  • D1 Trenndioden
  • H1 Ladekontrolleuchte
  • H2 Alarmmelder
  • E1 Verbraucher
  • E2 Batterie- bzw. Motorraumlüfter

Bilder

Kontakt:

Oliver Bast

oliver(at)basthome.de

DIY Fernbedienung für Autopilot (Raymarine)

  • OpenSource Seatalk Funk-Fernbedienung für Raymarine Autopiloten
  • Basis: Arduino ProMicro und 433MHz Funkmodul
  • Einfache 433MHz 4-Kanal-Funksender verwendbar
  • Plus/Minus 1 und Plus/Minus 10 Grad Schritte
  • Auch mit OLED-Display als Anzeige kombinierbar (z.B. für Windanzeige)
  • Einfache Lötbarkeit durch Verwendung konventioneller Bauelemente in Durchstecktechnik
  • Programmierung mit Arduino IDE
  • Kosten (Platine und Bauteile): ca. 50 EUR
  • Platinen bestellbar bei aisler.net (https://aisler.net/p/LCDCUVMF)

Vollständige Dokumentation und Programm auf GitHub verfügbar: https://github.com/AK-Homberger/Seatalk-Autopilot-Remote-Control

Viele erfolgreiche Nachbauten/Erweiterungen im Segeln-Forum:

https://www.segeln-forum.de/board194-boot-technik/board35-elektrik-und-elektronik/p1899961-raymarine-seatalk-autopilot-fernbedienung-mit-arduino-neue-version/#post1899961

 

Beispiele für Nachbauten/Modifizierungen:

Testaufbau mit Display.

 

Integration in älteren Autopiloten.

 

Integration in NMEA2000-Bus über Seatalk-Adapter.

 

 

DIY Motordiagnose

  • Nachrüstung bei allen Motortypen, da unabhängige Sensoren verwendet werden
  • Verwendung günstiger Sensoren
  • Messungen diverser Motorparameter
  • Durchfluss Kühlwasser (Impuls, YF-S201B)
  • Temperatur Kühlkreisläufe (1Wire, DS18B20)
  • Temperatur Motorraum (1Wire, DS18B20)
  • Motordrehzahl (Impuls, GB2A26 Sharp)
  • Drehzahl der Abtriebswelle (Impuls, GB2A26 Sharp)
  • Motorbetriebsstunden (über Drehzahlerkennung)
  • Stromversorgung über 12V Bordnetz
  • Datenverarbeitung mit ESP8266
  • Datenübertragung per WLAN
  • Datenprotokoll NMEA0183, teilweise mit kundenspezifischen Telegrammen
  • Datenanzeige über OpenPlotter
  • Einfaches Webfrontend zur Bedienung und Anzeige über Handy
  • Wasserdichtes Gehäuse
  • Einbauort im Motorraum für kurze Leitungen
  • Alle Sensoren per Kabel angebunden
  • Preis kleiner 120 Euro für Material

https://www.segeln-forum.de/board1-rund-ums-segeln/board35-bootstechnik-und-elektronik/71890-motormanagement-diy/#post2031351

Elektronikbox

Elektronikbox

Elekronikbox Prototyp

Drehzahlsensor mit Lichtschranke

Durchflusssensor

Messwerte in OpenPlotter

Motordrehzahl-Sensor an Riemenscheibe

Durchlusssensor Seewasserkreis mit Gardena-Kupplungen zur schnellen Überbrückung

Drehzahlmesssung Wellenabgang

DIY Multifunktionsdisplay

  • Projektstart: 09/2019
  • Verschiedene Gerätekonzepte
    • M5Stack https://m5stack.com/
      • Basiert auf ESP32
      • 320×240 Pixel TFT-Display
      • 3 Tasten
      • Sound
      • USB 2.0
      • WLAN, Bluetooth
      • Hardwarebus-Anschlüsse
      • Interne Batterie 150 mAh, erweiterbar
      • Erweiterbar durch diverse Aufsteckmodule
      • Frei programmierbar mit Arduino-IDE
      • Gute Softwareunterstützung, große Community
      • Vielseitig einsetzbar
      • Größe 55 x 55 x 20 mm
      • 5V-Versorgung
      • Nicht wasserdicht
      • Nicht sonnenlichttauglich
      • Kosten je nach Modell zw. 30…70 Euro
      • Erhältlich in Deutschland bei Conrad Elektronik
      • Fertiggerät, direkt einsetzbar
    • E-Reader
      • Wasserdichte Modelle verfügbar
      • Kontraststarkes EInk-Display sonnentauglich
      • Hintergrundbeleuchtet auch verfügbar, nachttauglich
      • Touchdisplay
      • Android-Basis als Unterbau
      • Über Webbrowser können beliebige Inhalte angezeigt werden (Realisierung von Mast-Großanzeigen)
      • Lange Einsatzdauer möglich
      • Etwas träge Anzeige bei Inhaltsänderungen
      • Teilweise ruckeliger Bildaufbau (Modellabhängig)
      • Kosten je nach Modell zw. 60…300 Euro, günstige Gebrauchtgeräte
      • Fertiggerät direkt einsetzbar
    • Custom-made-LCD
      • Frei definierbare Anzeige durch selbst gestaltete LCD
      • Fertigung in Fernost
      • Mindeststückzahl notwendig
      • geringer Stromverbrauch
      • Anzeigekonzept nicht änderbar
      • Technisches Wissen notwendig

https://www.segeln-forum.de/board1-rund-ums-segeln/board35-bootstechnik-und-elektronik/73307-multifunktionsdisplay-diy/#post2072713

M5Stack per WLAN an Windsensor gekoppelt

M5Stack Fire

M5Stack Fire Ladeschale mit Magnetklipps

M5Stack Lego kompatibel

M5Stack mit Firmware von Andreas

Sony Ebook Reader TR2

Custom Display von Christian

10-Zoll Plotter (1000 nits)

  • high brigtness display (Alibaba)
  • milled plastic housing (Renshape)
  • anti glare, anti fingerprint protective film screen ( ANTIFLEX-AR3-AR5/2h, 3M 468MP bonding)
  • touch screen
  • membrane keyboard (TroLase Foil 0.2mm)
  • Bluetooth remote (kradex)
  • CM3L core

https://www.segeln-forum.de/board1-rund-ums-segeln/board35-bootstechnik-und-elektronik/73813-10-plotter-im-eigenbau/ (german)

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

Parts List (minimal! /wo shipping, customs, VAT, work, etc.) sum ~ 230,00 €

  • Bauteile Main pcb v1.1 1 pos.  35,05 €
  • Platine Main pcb v1.1 1 pcs. 4,50 €
  • Bauteile Keyboard pcb v1.0 1 pcs. 2,90 €
  • Platine Keyboard pcb v1.0 1 pcs. 1,20 €
  • Bauteile NMEA pcb v1.0 1 pos. 3,60 €
  • Platine NMEA pcb v1.0 1 pcs. 0,70 €
  • Frontscheibe 0.8 mm 1 pcs. 36,00 €
  • Frontscheibe passepartout Folierung 1 pcs. 22,00 €
  • Klebefilme 3M DIN A4 1 pcs. 8,50 €
  • Dichtung Rückplatte 2 mm DIN A4 1 pcs. 0,60 €
  • Tastenfolie Keyboard Trotec 0.2 mm 1 pcs. 5,00 €
  • Gehäusematerial Renshape 650 1 pcs. 16,00 €
  • Einpressmuttern M4 Messing 20 pcs. 4,00 €
  • Rückplatte Alu weiß beschichtet 1 pcs. 11,00 €
  • M12 Buchse für Rückplatte 1 pcs. 7,50 €
  • Druckausgleich-Membran 1 pcs. 1,60 €
  • Rückplatte Keyboard PS 1.5 mm 1 pcs. 2,00 €
  • Schrauben M4x8 Edelstahl TX 24 pcs. 2,20 €
  • Blindnietmuttern M4 Alu 4 pcs. 1,00 €
  • Beilagscheiben M4 Nylon 24 pcs. 1,70 €
  • LiPo-Akku 804262 2600 mAh 1 pcs. 10,00 €
  • Raspberry CM3L Modul 1 pcs. 27,50 €
  • SD-Karte Sandisk 16 GB 1 pcs. 8,00 €
  • WLAN-Stick Edimax 1 pcs. 8,00 €
  • Verbindungskabel Touch-Panel 1 pcs. 5,00 €
  • Silikonpad für CPU 1 pcs. 2,50 €

DIY Plotter Android-Radio

  • Basis 2 DIN Android Autoradio
  • Touchfähiges 7“ – 10″ Display
  • Touch Funktionstasten
  • Je nach Modell Android 8 oder 9
  • Je nach Modell 1…4 GB RAM
  • Kabelgebundenes, leistungsstarkes GPS enthalten
  • Bluetooth,WLAN integriert
  • CAN-Bus integriert (Lenkradfernsteuerung)
  • 12V-Versorgung
  • 10…15W im aktiven Betrieb
  • 0,5W im Standby
  • 3s Aufwachzeit aus Standby
  • 2x USB 2.0 (für ext. GPS, NMEA0183, NMEA2000, NAVTEX, DVBT-Stick für AIS, etc )
  • 4 Kanal Audio-Verstärker
  • UKW-Radio, DSR bei einigen teureren Modellen
  • Optionale Rückfahrkamera als Mastkamera verwendbar
  • Google Play Store integriert
  • Mit beliebigen Apps erweiterbar
  • Nicht wasserdicht
  • Kosten: 60-200 EUR

https://www.segeln-forum.de/board1-rund-ums-segeln/board35-bootstechnik-und-elektronik/73496-plotter-diy/#post2077437

 

7″ Android Autoradio mit AvNav, gut für Innenbenutzung geeignet, zu dunkel für Außeneinsatz

10″ Android Autoradio mit AvNav, gute Displaygröße, hell genug für Außeneinsatz

Innen konventionelle, sparsame Tabett-Technik

Verwendbar als Zweitdisplay für kommerzielle Plotter (z.B. Raymarine)

Wasserdichtheit mit zusätzlichen Displayrahmen möglich

Mit AvNav auch als WLAN-Display-Server für externe Tabletts einsetzbar

Neue Plotter-Firmware als Web-Anwendung

AvNav als Navigations-Software

Canvas-Intrumente zur Visualisierung von Messdaten

Intergation von Grafana, erfordert einen Raspi4 mit OpenPlotter 2.0, InfluxDB und Grafana

Integration von Sonoff-Modulen zur Boots-Automation

Wetterdaten von www.windy.com

DIY Vordeckkamera

https://www.segeln-forum.de/board1-rund-ums-segeln/board35-bootstechnik-und-elektronik/72312-abstandssensor-diy/index3.html#post2076812

  • Projekt gestartet in 06/2019
  • Projektstart als Ultraschall-Abstandssensor mit zwei Frontsensoren
  • ESP8266 als Auswerteeinheit mit WLAN
  • 12V / 80mA

Nach einigen Diskussionen im Forum kam die Idee, eine Kamera einzusetzen, die in Salingshöhe installiert ist und auf das Vordeck blickt. Dazu gibt es bereits kommerzielle Produkte wie z.B. von Raymarine die CAM100, die aber ca. 700 EUR kostet und sich nur in deren Plotter einbinden lässt. Die Idee mit der Kamera wurde weiter verfeinert und der Einsatz eines ESP32Cam-Moduls in einem Vordeck-Lampengehäuse favorisiert. Das ursprüngliche Projekt mit den Ultraschall-Abstandssensoren wurde zugunsten des Kameraprojektes eingestellt.

  • ESP32CAM Modul und LED Decksbeleuchtung kombiniert
  • Weiße 3W Cree-LED als Vordeckbeleuchtung
  • 1W IR-LED für Nachtbild
  • PIR- und Helligkeitssensor für Lichtautomatik und Alarmanlagenfunktion
  • Wetterdaten mit BME280 (Temperatur, Luftdruck, Luftfeuchte)
  • Stromversorgung über Vordeckbeleuchtung (ca. 1,5W, ohne Beleuchtung)
  • WLAN Bildübertragung
  • Bedienung und Darstellung im Webbrowser eines Handys oder Tabletts
  • Integration in kommerzielle Produkte grundsätzlich möglich (z.B. Plotter)
  • Mögliche einstellbare Bildauflösungen:
    • 1024 x 786 5 fps @ 350 kB/s
    • 800 x 600 8 fps @ 350 kB/s
    • 640 x 480 11 fps @ 350 kB/s (Optimum)
    • 400 x 295 20 fps @ 350 kB/s
    • 320 x 240 22 fps @ 350 kB/s
    • 240 x 176 25 fps @ 350 kB/s
    • 160 x 120 25 fps @ 350 kB/s
  • Blickwinkel der Kamera ca. 50°, Fixfokus-Objektiv
  • Vordecklicht per App oder über PIR-Sensor aktivierbar
  • Einstellbare Nachlaufzeit bei Bewegungserkennung (Treppenlichtautomatik)
  • Kamera auch zur Fernüberwachung des Bootes verwendbar

Grundsätzlich ließen sich noch mehr Funktionen mit der intelligenten Kamera realisieren:

  • Bildweiterleitung bei Bewegungsdetektion auf dem Vordeck möglich
  • Optische Abstandsmessung über Bildauswertung
  • Bildliche Vordecküberwachung einer ausgewählten Zone
  • Bildliche Bewegungserkennung
  • Optische Fahrtrichtungsanzeige in Verbindung des Ruderausschlages (ähnlich Rückfahrkamera beim Auto)

Abstandssensor mit Ultraschall-Sensoren

Kamera in Vordeckbeleuchtung integriert

Konzeptstudien

Erster Prototyp

Platine

Fertig bestückter Prototyp

Integration in Plotter-Software