Installation du réseau NMEA2000 / Installing the NMEA 2000 network

Lorsque nous avons acheté notre voilier, l'équipement électronique était réduit au plus strict minimum : un sondeur et un compas, c'est bien sûr le minimum vital mais ; même si nous voulons garder notre bateau le plus simple possible pour limiter les causes de pannes ; nous voulons aussi un minimum d'aide à la navigation et principalement : un bon pilote et une cartographie. 

Le choix de l'électronique et du fabriquant est largement imposé par :

• Le pilote qui demande un certain nombre de capteurs, d'élément de puissance (girouette, compas aujourd'hui 9 axes, capteur d'angle de barre)
• La masse du voilier (pour nous ~11 tonnes voire un peu plus à pleine charge) ce qui demande un pilote (calculateur + élément de puissance) assez costaud

Nous voulions aussi un câblage simple, sans passage d'un standard à un autre (NMEA 0183 - NMEA  2000) et en évitant de mélanger différents fournisseurs pour éviter tout problème d'interopérabilité. Initialement nous avons regardé trois sociétés: Raymarine, Garmin et B&G. Nous avons éliminé Raymarine assez rapidement essentiellement parce que ce fournisseur a choisi de développer des connecteurs propriétaires et certains capteurs nécessitaient un changement de standard. Ensuite le choix entre Garmin et B&G a plutôt été une question de coup de cœur et d'offre commerciale que nous avons pu avoir au salon nautique de Paris. In fine tout le matériel électronique est B&G et le pilote proprement dit (pompe hydraulique et vérin) est Lecomble et Schmitt.

Les différents éléments constitutifs de notre infrastructure électronique sont : 

• Une girouette anémomètre (nécessaire aussi pour le pilote en mode vent)
• Une sonde lock, speedo, sondeur
• Une compas neuf axes (nécessaire aussi pour le pilote)
• Un calculateur de pilote (nous avons choisi un NAC3 largement dimensionné pour notre bateau)
• Un capteur d'angle de barre (nécessaire pour le pilote)
• Un afficheur multifonction Vulcan 7"
• Deux afficheurs Triton2 (un seul aurait suffit mais un deuxième nous a été offert)
• Un contrôleur de pilote 
• Un réseau exclusivement NMEA 2000

Le schéma ci-dessous donne le câblage de notre voilier

Câblage NMEA 2000 de Roy Arthur

Les principales caractéristiques de réseau NMEA 2000 (micro NMEA 2000) sont :

• Tension d'alimentation min-max : 10-16 Volt et chute de tension maximale limitée à 3 Volt
• Consommation maximale du réseau : 4 Ampère (fusible de protection)
• Longueur maximale de la dorsale : 100 mètres
• Longueur maximale de la somme des branches : 78 mètres
• Chaque élément du réseau, capteur ou afficheur, exerce une charge sur le réseau, pour simplifier les calculs les constructeurs fournissent pour chaque élément un nombre LEN (Load Equivalent Number) qui caractérise cette charge. Typiquement un composant du réseau ayant une charge LEN = 1 consomme 50 mA (le nombre LEN est arrondi à la consommation supérieure) et la capacité totale admissible pour un réseau de type micro est de 60 LEN soit 3 Ampère.
  

Nous avons choisi d'alimenter le réseau à peu près en son milieu, pour des raisons de commodité de passage des câbles et aussi parce que cela limite la chute de tension totale. Il reste ensuite a vérifier que toutes les contraintes de la norme NMEA 2000 sont vérifiées. 

Pour cela il faut calculer quatre paramètres : 

• La longueur totale de la dorsale => dans notre cas 37.5 m inférieure à 100 m
• La longueur totale des dérivations => dans notre cas 16.6 m inférieure à 78 m
• Les chutes de tension à gauche et à droite du point d'alimentation

Pour le calcul de la chute de tension nous nous sommes référés à plusieurs documents (Norme NMEA 2000, documents constructeurs Garmin (note 1) et B&G disponibles sur le WEB) ; ce calcul est directement issu de la loi d'Ohm U = R x I.

• R étant la résistance du câble égale a la résistance linéaire par mètre multipliée par la longueur du câble multipliée par 2 car il faut compter l'aller-retour du câble (ou dit autrement la longueur du câble +12V et la longueur du câble -12V)
• I étant le courant total parcourant le câble au départ de la batterie égale à la somme des charges (LEN) multipliée par 50 mA ou 0.05 A.  

La formule finale est donc : 

Chute de tension = résistance du câble/m x longueur câble batterie-élément le plus éloigné x charge (LEN) x 0.1

La résistance linéaire du câble varie en fonction de la qualité de ces derniers, on trouve des valeurs comprises entre 0.053 et 0.057 Ohm/m

Dans notre cas comme nous ne connaissons pas la valeur de cette résistance linéaire nous avons opté pour la valeur la plus grande donnant un "pire cas".

Calcul de la chute de tension à gauche du point d'alimentation :

      Delta Vg = 0.057 x (20 +10 +2) x (1 + 1 + 3) x 0.1 = 0.91 V

Calcul de la chute de tension à droite du point d'alimentation : 

      Delta Vd = 0.057 x (2+ 2 + 5 + 0.5 + 0.5) x (1 + 1 + 4 + 4 + 3 + 1) x 0.1 = 0.8 V

Les chutes de tensions sont largement inférieures à 3V, d'autre part le déséquilibre est faible (0.8V vs. 0.9V) ce qui est tout à fait acceptable.

Note 1 : référence document Garmin : http://ww2.ac-poitiers.fr/electronique/IMG/pdf/le_reseau_NMEA2000.pdf