Connecting NMEA 0183 equipment


Interconnecter des instruments NMEA peut être une vraie contrainte si l’on n'est pas familier avec les différents types de connexions. La norme NMEA 0183 définie que les ports de l’émetteur (sorties) et les ports du récepteur (entrées) doivent être différentielle. Cela signifie que les données sont transportées au moyen de niveaux de tension sur deux fils, séparés de la terre. En gros, les niveaux de tension oscillent entre 0 et 5 volts, et les deux signaux sont en opposition de phase. Quand l’un est à 5V l'autre est à 0V et vice versa. Un tel système présente deux avantages majeurs :
  1. Il est moins sensible aux interférences puisqu’une tension induite a la même polarité sur les deux fils et donc ne change pas le rapport entre les tensions des deux fils. Un récepteur différentiel ne détecte que la différence de tension entre les deux fils et non la valeur absolue de sortie. Les interférences n'ont donc aucune influence.

  2. Un système différentiel produit moins d'interférences sur les systèmes HF. Quand un courant circule dans un fil, un champ magnétique est généré autour de ce fil. Ce champ magnétique peut induire des courants dans d'autres fils, comme l'alimentation ou le câblage d'antenne d’une radio HF ou VHF. Il en résulte des interférences. Dans un système différentiel, les deux fils ont le même signal (=courant), mais en opposition de phase. Les champs magnétiques autour des deux fils sont également en opposition de phase et s’annulent donc.

Le monde NMEA pourrait être un monde parfait si tous les constructeurs adhéraient à la norme. Vous pourriez simplement brancher la borne 'A' d’un émetteur à la borne 'A' d’un récepteur et faire de même avec la borne 'B', comme le montre la figure 1.

Fig.1: Differentiel

Fig.2: Single-ended

Cependant, les fabricants économisent de l'argent où ils le peuvent, et beaucoup d'entre eux ont découvert qu'ils pouvaient le faire en laissant de côté les bons pilotes et même l'opto-coupleur qui est nécessaire pour l'isolation galvanique obligatoire. Ainsi de nombreux équipements possèdent des entrées et sorties "single-ended", où le signal est transporté sur un seul fil tandis que le raccordement de masse commune sert de voie de retour du signal, comme le montre la figure 2. Cela peut sembler similaire à la configuration de la figure 1, mais la principale différence est que le raccordement de masse conduit aussi le courant d’alimentation des équipements, ainsi que toutes les pointes de courant et les surtensions qui se produisent dans un système électrique.

Du point de vue du câblage pur, une configuration "single-ended" est également facile à mettre en place. Mais en réalité, il existe des systèmes à la fois différentiel et « single-ended ». Il en résulte quatre connexions possibles :

  1. Differentiel -> differentiel (fig.1 & 3)
  2. Single-ended -> single-ended (fig.2)
  3. Single-ended -> differentiel (fig.4)
  4. Differentiel -> single-ended (fig.5)

Les exemples suivants montrent comment configurer ces différents types de connexions. Dans chaque exemple, un émetteur ou récepteur différentiel ou "single-ended" est connecté à notre multiplexeur, qui dispose d'entrées et sorties différentielles NMEA.

Differentiel -> differentiel

Cette configuration est très simple. Les bornes A et B émettrices sont simplement connectées aux bornes A et B correspondantes d'un port de réception sur le multiplexeur.
La même méthode est utilisée pour connecter le port d’émission du multiplexeur sur un instrument.

Fig.3: Differentiel


Single-ended -> differentiel

La sortie d'un instrument en "single-ended" peut être connectée à la borne A d'un port de réception. Pour fermer le circuit, la borne B du port de réception est reliée à la masse de l'instrument. Ne pas connecter la borne B à une masse d’alimentation à proximité du multiplexeur mais utiliser un fil de masse jusqu’à l'appareil et connecter le à la masse de l'appareil. Cela empêche les courants d'alimentation de perturber les données. Aucune boucle de masse n’est créée puisque les ports de réception du multiplexeur sont galvaniquement isolés et donc non connectés à la masse.

Fig.4: Single-ended -> differentiel


Differentiel -> single-ended

Lorsque vous connectez un émetteur différentiel à un récepteur "single-ended", uniquement la borne A de l’émetteur est connectée à l'entrée du récepteur. La borne B de l’émetteur est laissée ouverte. Le trajet de retour du signal se fait par la masse commune entre l’émetteur et le récepteur. Comme il n'y a pas de séparation galvanique sur un port émetteur et certainement pas sur une entrée "single-ended", il est préférable de garder les fils de masse aussi courts que possible et de préférence sur un seul bus pour minimiser les risques d'interférences.
Note: Ne jamais connecter la borne B d'un émetteur à la masse! Puisque la borne B sur un émetteur transmet également le signal d’alimentation, celui serait en court-circuit à la masse.

Fig.5: Differentiel -> single-ended

 

Plusieurs récepteurs

Lorsque plusieurs récepteurs de natures différentes ("single-ended" et différentiel) doivent être connectés à un port émetteur, les mêmes règles de connexion s'appliquent. Dans l'exemple de la figure 6, deux récepteurs différentiels et un "single-ended" sont reliés à la sortie différentielle d’un multiplexeur.

Fig.6: Plusieurs récepteurs

Acceuil