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Le câblage NMEA 0183, pas si simple !

Dans un très prochain billet, je vais expliquer en détail la mise en oeuvre d’un multiplexeur (¹) Miniplex-2USB de ShipModul. Mais avant de démonter le tableau électrique et de sortir la caisse à outils, il vaut mieux bien comprendre les subtilités d’une connectique qui, au premier abord, semble très simple, et pourtant peut rapidement devenir… un vrai casse-tête.

La théorie

Le standard NMEA 0183 spécifie que les ports d’entrée et de sortie des émetteurs et des récepteurs doivent être différentiels. Cela signifie que les données sont transportées au moyen d’un courant électrique sur deux fils, séparés de la masse. Grossièrement, le voltage oscille entre 0 et 5 volts, et les deux fils sont en phase opposée. Quand l’un est à 5V, l’autre est à 0V, et vice-versa.

Ce type de système comporte deux avantages :

  • Moins sensible aux interférences  : un récepteur différentiel détecte uniquement la différence de voltage entre les deux conducteurs, mais pas la valeur absolue du voltage. Les interférences n’ont pas d’influence sur cette mesure.
  • Moins générateur d’interférences : un système différentiel produit peu d’interférences sur les systèmes à haute fréquence. Les champs magnétiques générés par chaque fil sont en opposition de phase et n’affectent pas les autres conducteurs à proximité.

Tout cela serait formidable si tous les fabricants adhéraient à ce standard. Eh bien, non !

Afin d’économiser quelques dollars, certains d’entre eux préfèrent se reposer sur les conducteurs ou même la présence d’opto-coupleurs recommandés pour l’isolation galvanique des matériels électroniques (²).

De ce fait, leurs instruments sont simplement équipés d’entrées et de sorties NMEA asymétriques, composées d’un unique conducteur de données, et le retour du signal s’opérant sur le négatif commun (masse). Techniquement, la différence réside dans ce retour de courant, commun à tous les instruments et à l’alimentation, avec les risques de fortes variations de tension que cela comporte, et donc de perturbation des données transportées.

La pratique

Le plaisancier, son tournevis à la main, va donc rencontrer quatre types de connexion à effectuer selon les instruments dont il dispose :

  • Différentiel vers Différentiel

diff-diff

C’est la configuration normale du standard NMEA. Valide dans les deux sens : émetteur vers récepteur et inversement.

  • Asymétrique vers Asymétrique

asym-asym

C’est la plus mauvaise configuration, les négatifs sont reliés, mais communs au négatif de l’alimentation.

  • Asymétrique vers Différentiel

asym-diff

Dans cette configuration, il ne faut surtout pas relier le retour B du récepteur à une masse proche du multiplexeur, mais directement au connecteur de l’émetteur, relié lui-même à sa propre masse. Cela évite que le courant d’alimentation ne perturbe le flux de données.

  • Différentiel vers Asymétrique

diff-asym

Seuls les connecteurs de données sont reliés (A vers A ou RX). Le connecteur B de retour reste libre. Le retour passe par les masses du récepteur et de l’émetteur. Le fil conducteur doit être le plus court et plus direct possible. Surtout ne jamais connecter le connecteur retour (B) de l’émetteur à la masse, il serait mis en court-circuit.

  • Différentiel (Multiplexeur) vers récepteurs mixtes

diff-multi

Si on connecte plusieurs récepteurs à un émetteur, comme c’est le cas pour une sortie NMEA OUT d’un multiplexeur, il faut établir les connexions en fonction des différents types d’instruments, en respectant le schéma ci-dessus. Les différentes combinaisons peuvent cohabiter.

Une fois bien compris et intégrés ces schémas, vous pouvez reprendre hardiment votre tournevis, le NMEA n’aura plus de secrets pour vous.

Sources du texte et des illustrations : ShipModul. Traduit et adapté librement.

(¹) Pour les grands débutants en NMEA, commencez par lire le document NMEA et Multiplexeurs.

(²) Un opto-coupleur est un appareil qui transporte l’information au moyen de la lumière au lieu de l’électricité, empêchant des courants parasites de circuler entre les instruments et le multiplexeur. Ces courants pouvant endommager l’équipement ou d’interférer avec les signaux radio, l’isolation galvanique des entrées est requise par la norme NMEA 0183.

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Auteur : Francis

Depuis 2009 formateur conseil indépendant en informatique pour la navigation de plaisance. Traducteur de plusieurs applications de navigation sous iOS et MacOS. Professionnel de la navigation de plaisance pendant plus de 25 ans, je dispense de la formation aux applications ainsi que du conseil et de l'assistance pour l'intégration des appareils mobiles (tablettes, smartphones) à bord des bateaux de plaisance.

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