Onderwerp: NMEA 0183 motor gegevens / display

NMEA motor gegevens / display

Zojuist een projektje afgerond om motor gegevens zichtbaar te maken en te kunnen loggen via NMEA 0183. Voor geinteresseerden in dit soort materie hier mijn verhaal:



Van een kleine scheepsdiesel zijn maar weinig gegevens beschikbaar die je kunt monitoren om te zien of alles naar behoren blijft funktioneren. Er gaat een alarm af wanneer de motor oververhit raakt of wanneer de oliedruk wegvalt, maar daar blijft het wel ongeveer bij. De oorzaak moet dan nog achterhaald worden. Even kijken of er wel voldoende water uit de uitlaat komt is een voor de hand liggende controle maar het is soms moeilijk te beoordelen of het minder is dan "normaal" en zo ja, wat dan?

Er is een veelheid van mogelijke oorzaken bij oververhitting van de motor:
· (gedeeltelijk) geblokkeerde (zee)water huid doorvoer.
· Blokkering groffilter
· Beschadigde impeller
· Verstopte warmtewisselaar
· Kapotte thermostaat.
· Kapotte koelwater circulatiepomp of gebroken V-snaar.
· enz. enz.

Door de doorstroming van zowel het buiten water als de koelvloeistof in het gesloten koelsysteem in de gaten te kunnen houden kunnen mogelijke problemen in een vroeg stadium worden onderkend.

De aanzet om hier iets voor te maken was de recente ombouw van de direkte koeling van mijn VP2003 naar een gesloten systeem met warmtewisselaar. Zie:
ombouw naar indirekte koeling

Als circulatiepomp voor de koelvloeistof heb ik een elektrische Johnson pomp geinstalleerd, die speciaal voor dit doel is ontworpen. Alles werkt uitstekend.
Ik moest even wennen aan het idee van een elektrische pomp, maar in feite is deze borstelloze Johnson pomp met minimale bewegende delen net zo betrouwbaar als een mechanische, zo niet betrouwbaarder.
Alleen zou bij onverhoopte elektrische storing de koelvloeistof circulatie stoppen, wat snel tot oververhitting zou leiden. Daarom heb ik een dubbelpolige noodschakelaar aangebracht om bij calamiteit de voeding van de pomp rechtstreeks te kunnen omzetten naar de service accus.

Een tweede maatregel die ik had gepland was het aanbrengen van een flow meter van de koelvloeistof. Bij lopende motor kun je de elektrische pomp niet horen en ik vond het wel prettig te allen tijde in de kuip te kunnen controleren of de circulatiepomp werkt. Dat zette me ook aan het denken over de zeewater koeling van de warmtewisselaar. Als ik nou toch de moeite ging nemen om de flow van de koelvloeistof te meten en zichtbaar te maken, dan ook meteen maar van de raw water toevoer. Ik weet het, je kunt ook even kijken of er een voldoende waterstroom uit de uitlaat komt, zo heb ik het altijd gedaan, maar in twijfelgevallen is het wel fijn om wat meer nauwkeurige informatie te hebben. Als er een gedeeltelijke blokkering is van de watertoevoer, dan komt dit meteen tot uitdrukking in de flow rate en kan je onderzoeken wat er precies mis is, voordat de motortemperatuur te hoog oploopt.

Van het een komt het ander en al gauw was het idee er om een wat meer uitgebreid systeempje te maken waarmee de diverse motor funkties in de gaten kunnen worden gehouden en dat als een "diagnostic tool" kan worden gebruikt.
Voor mij was de direkte aanleiding de elektrische circulatiepomp, maar een dergelijk systeem kan natuurlijk voor elke motor nuttig zijn.

Het systeem is gemaakt rond een Atmel AVR MCU en heeft de volgende funkties:

1. Flow rate sensor voor koelvloeistof.
Funktie: In de eerste plaats om te kunnen constateren dat de circulatiepomp loopt maar ook nuttig om te zien of de thermostaat goed funktioneert. Bij geopende thermostaat neemt de flow rate toe. De temperatuur moet dan rond de 75 graden liggen.
2. Flow rate zeewater.
Funktie: Controle op vrije doorstroming via huiddoorvoer, groffilter, waterpomp, warmtewisselaar.
3. Flow rate sensor voor watergesmeerde schroefasafdichting.
Funktie: Volgens de fabrikant Chatfield engineering moet dit minimaal 3 liter/minuut zijn. In het verleden was dit niet controleerbaar. Is regelbaar met een kraantje.
4. Motor toerental.
De zeewater flow rate is uiteraard afhankelijk van het motor toerental, daarom is het handig om toerental en flowrate naast elkaar te kunnen displayen en ook samen in de NMEA XDR zin te hebben.
5. Motor temperatuur, gemeten bij thermostaat.
6. Display
Alle gegevens kunnen op een 2x16 char LCD worden weergegeven. Met een drukknop kan het gegeven cyclisch worden geselekteerd. Gegevens kunnen ook gecombineerd worden weergegeven. De default kan met dezelfde knop worden geselekteerd. Bij starten van de motor wordt het default gegeven weergegeven. Meestal zal dat het toerental zijn. De backlighting is eveneens aan/uit schakelbaar.
Het LCD is aangebracht in de behuizing van een Raymarine instrument naast de kajuitingang. De linker druktoets is de display selektie toets.
7. NMEA (RS422) en RS232 uitgang.
Via beide wordt de standaard XDR NMEA zin verstuurd, met alle motorgegevens voor logging of weergave elders.
Nog een (slecht) filmpje:

Voorbeelden logged NMEA XDR sentences:

1. Motor is bijna op temperatuur (73 graden), RPM is 1125. De zeewater flow rate bij dit toerental is 5.8 l/min. De thermostaat is pas gedeeltelijk open, daardoor is de flowrate van de koelvloeistof nog maar 3 l/min.

01:39:13.42 $ERXDR,C, 73,C,T1,T,1106,R,R1,R, 5.8,l,F1,R, 2.9,l,F2,R, 0.0,l,F3*1B
01:39:14.52 $ERXDR,C, 74,C,T1,T,1114,R,R1,R, 5.9,l,F1,R, 2.9,l,F2,R, 0.0,l,F3*1E
01:39:15.68 $ERXDR,C, 73,C,T1,T,1125,R,R1,R, 5.8,l,F1,R, 3.0,l,F2,R, 0.0,l,F3*12
01:39:16.77 $ERXDR,C, 74,C,T1,T,1135,R,R1,R, 5.9,l,F1,R, 3.0,l,F2,R, 0.0,l,F3*15
01:39:17.87 $ERXDR,C, 74,C,T1,T,1133,R,R1,R, 5.8,l,F1,R, 3.0,l,F2,R, 0.0,l,F3*12
01:39:18.97 $ERXDR,C, 74,C,T1,T,1129,R,R1,R, 5.9,l,F1,R, 3.0,l,F2,R, 0.0,l,F3*18
01:39:20.07 $ERXDR,C, 74,C,T1,T,1120,R,R1,R, 5.8,l,F1,R, 3.1,l,F2,R, 0.0,l,F3*11



2. Motor is op temperatuur (78 graden), RPM is wat teruggebracht naar 820. Flow rate zeewater daardoor wat lager 4.2 liter/min, flow rate koelvloeistof is 11 liter/min. omdat thermostaat geheel is geopend.

02:13:39.56 $ERXDR,C, 78,C,T1,T, 820,R,R1,R, 4.3,l,F1,R, 11.0,l,F2,R, 0.0,l,F3*1D
02:13:40.65 $ERXDR,C, 78,C,T1,T, 820,R,R1,R, 4.2,l,F1,R, 11.0,l,F2,R, 0.0,l,F3*1C
02:13:41.75 $ERXDR,C, 78,C,T1,T, 820,R,R1,R, 4.0,l,F1,R, 11.0,l,F2,R, 0.0,l,F3*1E
02:13:42.85 $ERXDR,C, 78,C,T1,T, 820,R,R1,R, 4.2,l,F1,R, 11.0,l,F2,R, 0.0,l,F3*1C
02:13:43.95 $ERXDR,C, 78,C,T1,T, 820,R,R1,R, 4.2,l,F1,R, 11.0,l,F2,R, 0.0,l,F3*1C
02:13:45.10 $ERXDR,C, 78,C,T1,T, 820,R,R1,R, 4.3,l,F1,R, 11.0,l,F2,R, 0.0,l,F3*1D
02:13:46.20 $ERXDR,C, 78,C,T1,T, 821,R,R1,R, 4.0,l,F1,R, 11.0,l,F2,R, 0.0,l,F3*1F
02:13:47.30 $ERXDR,C, 78,C,T1,T, 821,R,R1,R, 4.0,l,F1,R, 11.1,l,F2,R, 0.0,l,F3*1E

Met Excell kunnen hier heel makkelijk grafiekjes van worden gemaakt om bijv. gedrag van de thermostaat grafisch weer te geven. Voor als ik helemaal niks anders meer te doen heb.

De flow rate sensoren zijn via Aliexpress gekocht. Werken met hall-effect sensors. Ik heb er een opengemaakt en constructie blijkt goed, met RVS asje en afdichting met 2 O-ringen. Kosten maar weinig. Ik had even een bedenking betr. mogelijke fouling van de zeewater sensor, maar deze zit hoog in de slang naar het anti-syphon ventiel, dus komt alleen in kontakt met zeewater als de motor loopt. Bovendien zijn de sensors maar een paar Euro per stuk en ik heb enkele reserve besteld. Mocht er ooit een stuk gaan, dan hoeft niet de hele sensor vervangen te worden. Alleen even het dekseltje losschroeven en het binnenwerk vervangen. De tijd zal het leren.



De RPM sensor zelf gemaakt, ook met hall effect sensor en rare earth magneetje. Kost bijna niks. Als temperatuursensor een 10K thermistor gebruikt. Geliniariseerd in de software. Range 0-100 graden Celcius.

Op de MCU zijn nog genoeg poorten beschikbaar voor andere funkties. Misschien voeg ik ooit nog oliedruk toe.




Misschien heeft iemand hier iets aan of geeft het inspiratie voor een leuk projektje.

Wat een leuk project zeg! Heb je linkjes naar de sensoren?

Kan me voorstellen dat hier honderden uren in zijn gaan zitten! Heb je akoustische alarmen aan de klok gehangen?

Ik had dit zelf overigens in NMEA2000 geimplementeerd: ik zie al een mooie Triton MFD die dit ook allemaal weer kan geven (rpm zelfs als wijzer, grafisch), dat had je dit extra display uitgespaard. Deze PGN’s zijn bekend en niet heel lastig.

Leuk project met zeker toegevoegde waarde!!

Nachtvlinder schreef :
Honderden uren, nee, maar dit sort projektjes houden me in ieder geval wel van de straat.

Link flow sensoren AliE

Relais voor akoustisch alarm alleen bij "no flow" en temperatuur > 95.

Bij mijn weten voorzien de N2K engine PGNs (127488, 127489) niet in coolant en raw water flow, wel coolant pressure en een status bit voor water flow. Maar ik kan het mis hebben. RPM heb ik al op een analoge klok, heb ik vrnl toegevoegd om het naast de andere gegevens in dezelfde NMEA zinnen te hebben.

Die flow rates zijn juist zo interessant, omdat je er zoveel uit kunt halen.

NMEA 0183 omdat het makkelijk leesbaar is, mijn data logger ermee werkt en alleen RS422/RS232 ports nodig zijn.

Knap project.
Wat me wel opvalt is dat je de pomp rechtstreeks op de accu kan schakelen.
Dit lijkt mij zeer onwenselijk bij overbelasting van de bedrading.

Super leuk!
Goed doordacht en prachtig afgewerkt!

Sloe Gin schreef :
Dat begrijp ik niet helemaal. Overbelasting bedrading?

Leuk project! Heb ook zoiets maar dan alleen temperatuur en rpm.
Oh ja en twee tanksensoren...

Tip: in de xdr message kan je nog wel wat meer karakters kwijt, voluit flow 1 en flow 2, rpm, temp.
Dat decodeert makkelijker en universeler.
Bijvoorbeeld de app Navmonitor (Android) kan dan de data ook meteen duidelijk weergeven. (Nu in het log scherm, maar ook in andere schermen geloof ik)

37south schreef :
Goed punt inderdaad: jij wilt niet alleen alarmeren, maar ook monitoren (opsporen vervuiling enzo)!

It Paradyske schreef :
Goed idee, ga ik doen. Ook Navmonitor bekijken. Ook wel leuk als die XDR data kan displayen.

Trouwens allemaal bedankt voor de diverse positieve reakties mannen, altijd leuk als je stuff gelezen en gewaardeerd wordt.

37south schreef :
Ik zal het proberen uit te leggen.

Je zekert je bedrading af tegen overbelasting.
Bij een storing (overbelasting) in dit circuit schakelt je zekering dit circuit af.
Overbelasting kan ook een ohmse kortsluiting zijn natuurlijk.
Deze kortsluiting kan zijn een kapot geschavielde isolatie in je circuit bijvoorbeeld of verzin hier zelf iets voor.

Als je dit defecte circuit rechtstreeks op je accu's schakelt heb je de oorzaak van het smelten van de zekering niet opgelost en creëer je een potentieel gevaarlijke situatie.

Sloe Gin schreef :
Mee eens, maar ik schakel achter de pomp zekering om. Dus als de pomp of bedrading daarvan een probleem of sluiting hebben, wordt dat falende circuit niet op de service accu bank overgeschakeld. De noodschakeling is voor het geval het elektrisch circuit van de motor uittvalt, waarvan de zekering op de motor zit. Dus voor de duidelijkheid, de over-schakelaar zit tussen de zekering op de motor en de aparte zekering van de pomp.

Mooi project zeg! Vooral ook het “verpakken” in een maritieme behuizing. Dat geeft visueel ook weer wat rust

Ik vind het altijd heel knap als mensen zoiets kunnen bouwen.

Gaaf project! Hoe heb je de RPM sensor gedaan? Een nieuwe sensor op de motor geplaatst? Heb je hier ook foto's van? Ik ben ook op zoek naar een manier om mijn RPM op een andere plek dan mijn motorpaneel te laten zien (die zit niet op een handige plek)/

Net zoals vele anderen heb ik dit projectje met bewondering gelezen.

Zou het mogelijk zijn een korte post te plaatsen met links naar de verschillende onderdelen.

Zo uitgebreid als jou project zou ik het bij mij niet aanpakken, maar het toerental van de motor, en de temperatuur van het (buiten) koelwater, voor en na de warmtewisselaar lijkt me wel zinvol.
Eventueel ook de temperatuur van de koelvloeistof als indicatie van de motortemperatuur.

leejoow schreef :
De sensor is een Hall effect sensor A3144. Het ledje is niet nodig, maar wel handig om te kijken of het werkt.
Bevestigd op de VP2003 motor op de plaats voor handmatig aanzwengelen. Makkelijk wegneembaar, maar met de hand aanzwengelen zal ik toch nooit doen, ik heb zelfs geen zwengel. In de as zit al een gaatje, daarin een cylindrisch rare earth magneetje van 5 mm gelijmd (met epoxy).
Voor de bevestinging van de hall effect sensor het volgende dingetje gemaakt:




Alles embedded in epoxy voor bescherming en immobiliseren van kabeltje.

De as draait op halve snelheid van krukas dus RPM in de software x2 voor juiste motor RPM.

Erg knap bedacht en mooi gemaakt, complimenten!

Tony2920 schreef :
Leuk dat mijn verhaal je geinspireerd heeft.
Ik neem aan dat je bekend bent met micro processors en de programmering daarvan, is wel nodig om zoiets te kunnen maken.
Links naar alle onderdelen is wat moeilijk, maar als je specifieke vragen hebt zal ik die graag proberen te beantwoorden. Ik heb al wat meer verteld over de RPM sensor. Veder ben je hoofdzakelijk geinteresseerd in temperatuur. Het makkelijkst is om daarvoor thermistors te gebruiken. Met een vaste weerstand en thermistor maak je een voltage-divider. Het voltage varieert met de weerstand van de thermistor, maar niet-lineair. Dat betekent dat je het in software moet lineariseren. Daar zijn formules voor, maar makkelijker is het om een look-up table te gebruiken en te interpoleren.

37south schreef :
Slim! Eens kijken of ik daar ook wat mee kan Ik wil zelf wel de zwengel kunnen blijven gebruiken, die heeft ons al eens gered toen de startmotor afbrak

Een andere positie is wel mogelijk lijkt me, bij mij kan ik verschillende kanten op, de poelies van de alternator, of de koelwaterpomp (Mogelijk dat ik dan iets zal moeten aanpassen om het juiste toerental te lezen.),of de poelie van de motor zelf.
wel even kijken dat ik zowel het magneetje als een even zwaar stukje ijzer er tegenover plaats om zo veel mogelijk de balans te bewaren. ( is misschien niet zeer kritisch maar doe ik toch maar. )

Je kan toch ook AC afpakken van de "W" aansluiting op de dynamo. Of ander een optische reflectie opnemer met een witte streep op "een" as? Alles is mogelijk.

Software doet de rest.

WADnWIND schreef :
De AC van de "W" op de alternator (waar de standaard VP rev counter op zit aangesloten) is niet rechtstreeks bruikbaar. Een hall effect sensor geeft een mooi signaaltje dat rechtstreeks op een MCU poort kan worden aangesloten. Maar er zijn inderdaad veel wegen die naar Rome leiden.

37south schreef :
ff clippen en je hebt je blokgolfje lijkt me??
dat magneetje brengt toch enige onbalans...

Maar oké, ieder zijn keus.

Tony2920 schreef :
Als je een gaatje boort voor het magneetje is het automatisch gecompenseerd.