Multifunktionsdisplay OBP 60

Display in Aktion

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open-boat-projects LIVE:
Videovortrag in Deutsch zum Multifunktionsdisplay OBP 60 (45min Vortrag, 30min Diskussion)

Nachdem wir uns in 2019 mit dem M5Stack als Multifunktionsdisplay beschäftigt haben und einige Anwendungen auf der Boot 2020 zeigen konnten, unternehmen wir hier einen neuen Ansatz für ein neues Multifunktionsdisplay. Der M5Stack war nicht schlecht, unterlag aber gewissen Einschränkungen für die einige Marineanwendungen nicht möglich waren.

Zu den Nachteilen des M5Stack zählen:

  • Zu kleines, nicht sonnenlichttaugliches Display
  • Nur 3 Bedientasten
  • Nicht wasserdicht
  • Zu geringe Akkuleistung für autarke Anwendungen

Einige sinnvolle Anwendungen konnten jedoch umgesetzt werden:

Der M5Stack ist sehr flexibel einsetzbar und gut dokumentiert, konnte jedoch nicht in der Großzahl der Marineanwendungen überzeugen. In Anlehnung an die weit verbreitete und beliebte ST60-Geräteserie von Raymarine wurde ein neuer Versuch unternommen ein geeigneteres Multifunktionsdisplay zu bauen. Von den Gehäusemaßen her ist das neue Multifunktionsdisplay identisch zur ST60-Geräteserie. So kann das Multifunktionsdisplay als direkter Ersatz für alte und defekte Geräte dienen. Duch Unterstützung alter Busssysteme wie NMEA0183 und SeaTalk soll eine Brücke in die neue Welt mit NMEA2000 bereitgestellt werden, um auch ältere Systeme weiterhin betreiben zu können. Die WLAN-fähigkeit erlaubt auch komplett neue Wege in der Signalübertragung zu gehen mit Anbindung z.B. an SignalK. Kommerziell gibt es eine gute Auswahl an Multifunktionsdisplays, jedoch sind sie bezüglich Erweiterbarkeit und Anpassbarkeit an individuelle Bedürfnisse sehr eingeschränkt. Man kann nur Dinge mit dem Multifunktionsdisplay machen für die die Hersteller Funktionen vorgesehen haben. Modifiziert oder erweitert werden kann vom Nutzer leider nichts. Ziel der ganzen Entwicklung soll ein offenes System werden wo der Nutzer Zugriff auf alle Funktionen des Multifunktionsdisplays hat und eigenen Ideen durch Anpassung der Software und zusätzliche Hardware umsetzen kann. Die Standard-Elektronik ist so konzipiert, dass zukünftig durch weitere Gehäuseformen auch anderer Geräteserien ersetzt werden können. Somit ist maximale Flexibilität und Offenheit gegeben.

Aktuell befindet sich das Projekt noch in der Entwicklung.

Beim Design des neue Displays wurde auf folgende Punkte Wert gelegt:

  • Standardgröße für ein Multifunktionsdisplay (110 x 110 mm)
  • Tageslichttauglich
  • Wasserdicht
  • 6 Tasten
  • Unterstützung folgender Bussysteme:
    • NMEA0183
    • NMEA2000
    • SeaTalk
    • I2C
    • 1Wire
  • Geringer Stromverbrauch
  • WLAN-fähig
  • Bluetooth-fähig
  • Erweiterbarkeit über I2C-Bus und 1Wire
  • Hardwareerweiterungen über I/O-Port
  • Autark mit Akkusatz über mehrere Tage nutzbar
  • Standardelektronik für Kompatibilität zu anderen Geräteserien (NASA, Clipper, Navman, etc…)
  • Frei gestaltbares Gehäuse und damit anpassbar an andere Geräteserien
  • Offenheit (OpenSource, OpenHardware)
  • Nachbaubarkeit mit Hobby-Mitteln durch einfache Konstruktion
  • Verwendung von fertigen Elektronikmodulen
  • Anpassbarkeit an verschiedene Bedürfnisse
  • Software-Bibliothek für die Arduino-IDE (ähnlich dem M5Stack)
  • Softwareaktualisierungen über Micro-USB und WLAN

Video zum Aufbau des Multifunktionsdisplays

Video zu Platine

Konkret wurde das Multifunktionsdisplay mit folgenden Komponenten und folgender Spezifikation umgesetzt:

  • NodeMCU-32S als CPU-Einheit
  • E-Ink Display (400 x 300 Pixel, 4.2″, tageslichttauglich)
  • NMEA 2000 (vollduplex)
  • NMEA 0183 (RX oder TX, konfigurierbar)
  • SeaTalk (vollduplex)
  • I2C
  • 1Wire
  • 8x I/O Erweiterungsport (intern)
  • 6x Touch-Tasten (wischgestentauglich)
  • 2x Digital Out (12V, 4A)
  • 2x Digital In (12V)
  • 2x Analog In (Tankgeber 0…180 Ohm, Batterie etc.)
  • Batteriemonitor (12V Spannungsmessung)
  • Akustischer Signalgeber
  • Optischer Signalgeber (rote LED)
  • LED Displaybeleuchtung (RGB, Farbe frei wählbar, dimmbar)
  • BME280 (Temperatur, Luftdruck, Luftfeuchtigkeit)
  • GPS-Empfänger
  • WLAN 2.4GHz (HTTP, TCP, UDP)
  • Bluetooth
  • Anschlüsse für optionalen LiPo-Batterie-Pack
  • Erweiterungsanschlüsse I2C, 5V 2A

Die Platine ist mit diversen SMD-Bauelementen bestückt und wird damit nicht mehr selbst ohne Weiteres lötbar sein. Einige Elektronikmodule können individuell bestückt werden ( E-Ink-Display, NodeMCU-32S, BME280, GPS) Die Platine soll später fertig bestückt ohne Elektronikmodule zum Kauf angeboten werden.

Grundsätzlich ließen sich mit dem Multifunktionsdisplay folgende Dinge realisieren:

  • Instrumentenanzeige über NMEA2000, NMEA0183, SeaTalk, WLAN
  • SignalK-Anbindung
  • Wetteranzeige mit Wetterhistorie (BME280)
  • GPS-Anzeige
  • Aktuelle Positionsanzeige in Seekarte (mit Internetverbindung über OpenSeaMap)
  • Windanzeige (wahrer Wind)
  • Einfacher GPS-Autopilot (mit Gleichstrommotor als Aktuator)
  • Ankerwache
  • Batteriemonitor (mit I2C-Stromsensor auch Ladungsüberwachung)
  • Solar-Monitor (mit I2C-Stromsensor)
  • Motordiagnose (Temperatur, Drehzahl)
  • Speedmesser (mit gängigen Pulsgeber)
  • Gateway zwischen NMEA2000, NMEA0183 und SeaTalk
  • Export aller Sensordaten über WLAN für Tablets
  • AIS-Anzeige grafisch (mit AIS-Receiver)
  • Infoanzeige für Email, Messenger-Dienste
  • Anzeige für Uhr (UTC, Local Time), Datum, Sonnenauf- und Untergang
  • Segeltimer (Entfernung und Zeit bis zur Startline)
  • Wache-Timer
  • Anzeige Next Treckpoint mit XTR und akustischem Alarm
  • Tank Füllstandsanzeige
  • Bilgenüberwachung mit Pumpensteuerung
  • Alarmanlage mit Meldung über WLAN inklusive GPS-Tracker
  • Wettervorhersage (bei Internet-Verbindung)
  • Bootsautomation (mit Sonoff-Komponenten)
  • Empfang von Befehlen einer Bluetooth-Fernbedieung mit Weiterleitung ins Bordnetz
  • Empfang von Bluetooth-Windsensor-Signalen von Raymarine (sofern die Signale dekodiert werden können)
  • Steuerung von Audio-Mediaplayern (DLNA)
  • Firmware-Update über WLAN
  • und, und, und ….

Zur Realisierung der möglichen Anwendungsfälle braucht es allerdings eine Software die noch programmiert werden muss und in Form einer Firmware ins Multifunktionsdisplay übertragen werden muss. Die Firmware wird aber nicht gleichzeitig alle Funktionen realisieren können. Je nach Anwendung läd man sich per USB oder WLAN-Verbindung eine passige Firmware auf das Gerät und kann damit dann eine oder mehrere Funktionen realisieren. Wir hoffen, dass das Multifunktionsdisplay großes Interesse findet und sich einige an der Software-Entwicklung beteiligen werden.

Multifunktionsdisplay mit geladener Seekarte

Inbus-Senkkopfschrauben als Touch-Tasten

Viton-Dichtung als Feuchtigkeitsschutz

Raymarine Standard-Befestigungen

Abschlussdichtung gegenüber Cockpitwand mit 2mm dicken Mosgummi

Gesamtdicke entspricht dem Original

3D-Druckvorgang

3D Frontgehäuse

 

Frontgehäuse mit E-Ink-Display

Rückseite Platine

Frontseite Platine mit Schwesterplatine zur Displaybeleuchtung

Beleuchtetes E-Ink-Display

Elektronik Board Frontseite

Elektronik Board Rückseite (unvollständig bestückt)

Elektronik im Frontrahmen