10.1" Raspberry Plotter v3

  • Moin zusammen,


    für den Fall, dass die Boot 2023 tatsächlich stattfindet, aktualisiere ich meinen 10" Plotter auf Basis des Raspberry noch einmal.


    Der Grund für die Aktualisierung sind die Erkenntnisse aus dem vorausgegangenen Projekt und die Tatsache, dass es seit Monaten keine Raspberry 4 mehr

    zu kaufen gibt und sich die Liefersituation bis weit ins neue Jahr hinein auch nicht verbessern wird. (Angekündigt für März 2023...)


    Die Liefersituation war auch einer der Gründe, weshalb ich mit dem Projekt im Frühjahr kürzer getreten bin und nicht mehr so viel Zeit investiert habe.

    Ein anderer Grund war der große Aufwand für die Mechanik, die Verkabelung und die Frontfolie, die sich überhaupt nicht vernünftig beschaffen ließ.


    Das Gehäuse war unschlagbar günstig, musste aber aufwändig aus der Türkei importiert werden mit hohen Kosten für Shipping und Zoll.

    Nachteilig war sicherlich, dass es nicht besonders verwindungssteif und von Haus aus nicht wasserdicht ist. Die helle Variante ist auch eher

    lichtgrau und nicht wirklich weiß.


    Die vielen Schrauben und Abstandsbolzen für Raspberry, Interfaceplatine, GPS-Platine, LCD-Controllerplatine und Touch-Controllerplatine haben sich

    als uferlos herausgestellt. Diese Schlacht mit Einzelplatinen erfordert auch noch eine Verkabelung untereinander, das war viel zu aufwändig.


    Das Bedienkonzept mit Tastern am Gerät erfordert eine Frontfolie, sonst bekommt man die Front nicht wasserdicht. Trotz vieler Versuche konnte ich

    keine Folie finden, die sich gut beschaffen und bedrucken ließ, nicht spiegelte oder das Display unscharf machte.


    Das neue Konzept für die Boot 2023:


    • kein Standard-Raspberry mehr
    • keine Taster mehr am Gerät (außer Ein/Aus)
    • keine Frontfolie mehr
    • keine Einzelplatinen mehr
    • keine Verkabelung mehr
    • keine Montageplatte mehr
    • wasserdichtes Gehäuse von Bopla
    • Touch-Panel wird in die Frontschale eingeklebt
    • Entspiegelungsfolie wie beim Handy/Tablet
    • Bestückungsoption für AIS und GPS
    • Eine Platine enthält alle Komponenten


    Während es seit mehreren Monaten keine Standard-Raspberries mehr gibt, ist das Compute-Modul CM4 problemlos und in Stückzahlen erhältlich.

    Dazu ist es noch erheblich günstiger und lässt sich optimal auf eine eigene Platine integrieren.


    Die Platine wird dann neben dem CM4 auch die Stromversorgung, Schnittstellen, LCD-Controller, SSD-Steckplatz, USB-Schnittstellen usw. enthalten.

    Das wird ein bisschen umfangreicher aber bis Januar ist ja noch ein bisschen Zeit...


    Bei Alibaba habe ich ein identisches Display mit 10.1" und 1000 nits gefunden. Allerdings ist der Touch bereits optisch verklebt und es kostet knapp

    die Hälfte des bisherigen Displays. Das Glas vom Touch-Panel überlappt das Display und ist bereits mit einem 0.5 mm selbstklebenden Schaum versehen.

    Man muss es also nur noch in die Front einsetzen und es ist wasserdicht: 10.1" Display mit verklebtem Touch


    Das neue Gehäuse von Bopla ist in schwarz oder weiß erhältlich, es gibt Dichtungen in unterschiedlichen Farben und auch eine Vesa 75 Wandhalterung.

    Komplett mit Dichtung und Wandhalterung liegt es etwas über 50 EUR, bietet aber von Haus aus IP65 und dürfte mit seiner 3 mm starken Front auch

    ordentlich stabil sein. Außerdem kann man es einfach bei Conrad bestellen...


    Man hat zwei Optionen für die Displaymontage, bündig versenkt oder aufliegend. Bei der bündigen Variante muss die Gehäusefront passend gefräst

    werden, während man für die aufliegende Montage einfach eine Laubsäge verwenden kann. Der Touch verdeckt dann die Sägekante, so dass diese

    beliebig ausgefranst sein darf.


    Gehäuse und Displays sind bereits an mich unterwegs. Bis die Teile eintrudeln kann ich leider nur mit ein paar Eindrücken aus dem CAD-Programm dienen:


    Plotter v3 links unten.jpg


    Plotter v3 hinten.jpg



    Viele Grüße,

    Christian

    Neptun 20, Segelnummer 950, Honda 5BFU, Liegeplatz Bernau/Chiemsee

  • Aus meiner Sicht wieder mal eine sehr spannende Sache.

    Es wäre bestimmt gut, wenn die Platine so wäre, das man sie auch bei Bedarf für ein anderes Display nutzen kann.

    Damit hätte man eine sehr gute Möglichkeit, trotz der Raspberry Lieferprobleme bei Bedarf auch eine andere Lösung selbst zu bauen - wenn z.B dieses Display gerade nicht verfügbar ist.

    Und wir könnten wieder wie für das MCS ein passendes Image bereitstellen, damit man sofort loslegen kann.

    Aus meiner Sicht wichtig:

    (1) USB Schnittstellen - damit kann man für wenig Geld z.B. NMEA0163, GPS , (drahtlose) Tastatur, WLAN ( falls man nur ein Compute Modul ohne Wlan bekommt) oder andere Dinge anschliessen.

    (2) einige GPIO Pins um ggf. noch ein oder zwei Taster anschliessen zu können (z.B so etwas wie ein Reset). Solche Taster sollte sich bei diesem Gehäuse ja ohne Spezialwerkzeuge z.B. in die Seiten einbauen lassen.


    Spannend wäre für mich die Frage in die Runde, welche Schnittstellen man für eine Minimalvariante haben sollte.

    Aus meiner Sicht:

    12 V und NMEA 2000.

    Damit kommt man mit einem simplen 4 adrigen Kabel für den Anschluss aus.

    Falls man NMEA0183 haben möchte entweder per USB Adapter im Gerät oder über einen ESP32 der irgendwo anders im Boot die Umsetzung auf NMEA2000 macht ( einfache Verkabelung).

    GPS bei Bedarf über einen GPS Usb Stick (ca. 10,-).

    Auf diese Weise könnte man den Basisaufwand für die Platine ( und damit die Kosten) klein halten.

  • Toll, dass es weitergeht mit dem Plotter. Ich halte den Ansatz für gut, die Komplexität zu reduzieren und damit das DIY einfacher zu machen.


    In dem Sinne würde ich die Anzahl der Schnittstellen auch gering halten. Ich denke wie Andreas, dass N2k, USB und WiFi ausreichen. Der Plotter soll ja oft an Stellen montiert werden, wo die ganzen Schnittstellenkabel nicht unbedingt bereitliegen, wie Steuersäule, Haltearm unter der Sprayhood oder Niedergang. Für die Umsetzung der Protokolle gibt es genug andere Lösungen. Dafür läuft bei mir auch ein ESP32.

    Zwingend notwendig finde ich dagegen eine Funktion wie beim MCS, die den CM4 bei Abschalten des Stromkreises sauber herunterfährt.


    Gruß, Uli

  • Spannend wäre für mich die Frage in die Runde, welche Schnittstellen man für eine Minimalvariante haben sollte.

    Hier hatte ich ein Umfrage zum MCS gemacht welche Schnittstellen denn benötigt werden:


    Schnittstellen MCS


    Demnach stehen I2C, NMEA2000 und 1Wire ganz oben auf der Liste. I2C und 1Wire ist ja eigentlich nur das herausführen von Pins, da der Raspi schon alle On Bord hat.


    Norbert

  • Funktioniert das MCS Bord bzw. die Treiber in Signalk auch mit dem neuen OpenplotterV3 64bit??

    Die Openplotter V3 64bit Version läuft soweit ganz gut, kann es mit dem MCS Bord leider im Moment nicht ausprobieren, daher die Frage.

    Als Interface könnte man auch dieses nutzen

    RS485 CAN Expansion Adapter Board 485 SP3485 Transceiver Module for Raspberry Pi

    wäre die günstigste Lösung für ein MMEA2000 Interface mit €16.

  • Demnach stehen I2C, NMEA2000 und 1Wire ganz oben auf der Liste. I2C und 1Wire ist ja eigentlich nur das herausführen von Pins, da der Raspi schon alle On Bord hat.

    Aus meiner Sicht hat das MCS ja eine etwas andere Zielrichtung und sitzt vielleicht eher auch irgendwo im Boot, wo alle Schnittstellen hinkommen.

    Auch bezüglich der Software wäre ich da eher zurückhaltend - wir sehen ja hier auch immer wieder wieviele Probleme da entstehen.

    Wenn man das ein wenig trennen kann, geht eben im Zweifel nur der Sensor nicht - aber der Plotter lebt noch

  • Als Interface könnte man auch dieses nutzen

    RS485 CAN Expansion Adapter Board 485 SP3485 Transceiver Module for Raspberry Pi

    wäre die günstigste Lösung für ein MMEA2000 Interface mit €16.

    Super Idee. Ich glaube ich bestell mir mal so ein Teil. Bei dem Teil ist zumindest alles dabei was man für NMEA0183 und NMEA2000 benötigt. Die Original-Platine stammt von Waveshare. Die würde ich eher empfehlen als den chinesischen Nachbau, zumal sie nicht mehr kostet. Die Platine hat fast die gleiche Funktionalität wie der PiCAN HAT für den Raspi. Der PiCAN hat aber noch ein Netzteil mit auf der Platine womit man die Stromversorgung des Raspi aus dem NMEA2000 Bus beziehen kann. Das müsste man bei der einfachen Platine noch separat lösen.


    Norbert


  • Andere Displays sind mit einem gewissen Aufwand verbunden. Das Timing für das Display ist im Displaycontroller hinterlegt und dafür

    habe ich die Software nicht. Ich kann nur die Speicher vom Controller auslesen und kopieren. Man könnte aber durchaus andere Boards

    auf Basis dieses Controllers beschaffen und deren Speicher auslesen. Dann muss nur noch der 40polige Stecker passen aber dafür gäbe

    es fertige Adapterplatinen.


    Ich denke aber nicht, dass dieses Display so schnell verschwindet. Ich beziehe es seit Ende 2018 und es wird in großen Stückzahlen und

    von mehreren Herstellern produziert.


    Zu den Schnittstellen, ich würde NMEA 2k auf Basis von SPI vorsehen. Ein USB-Hub mit vier Ports und USB-A Buchsen, ein Uhrenbaustein

    und ein Stecker für NVMe SSD Festplatten ist auch geplant. Die üblichen Schnittstellen wie I2C, 1-wire usw. könnte man auf Stiftleisten legen.


    Ein HDMI-Ausgang geht auf den Displaycontroller und der zweite wird auf eine HDMI-Buchse gelegt. So kann man sich zum bequemen

    Einrichten einen Monitor zusätzlich anschließen. Der Displaycontroller kann den Audio-Kanal aus dem HDMI-Stream ausleiten. Der notwendige

    D/A-Wandler und ein digitaler Audioverstärker kosten nicht viel, also wird es auch Anschlüsse für zwei Lautsprecher geben.


    Die Displayhelligkeit wird über den Raspberry geregelt, dadurch kann man direkt aus AvNav darauf zugreifen. Den Empfänger für meine

    IR-Fernbedienung werde ich ebenfalls vorsehen.


    Viele Grüße,

    Christian

    Neptun 20, Segelnummer 950, Honda 5BFU, Liegeplatz Bernau/Chiemsee

  • Am 20.10. bestellt und am 25.10. sind die Displays bereits versandfertig:


    7b0a886e406caf4907dd34dd18313765.jpg


    869fe53ee644daa5ea7b60683697b584.jpg


    Es ist ja immer etwas spannend, wenn man einen neuen Lieferanten ausprobiert.

    Aber bis jetzt war die Kommunikation sehr gut und die Ware sieht wohl auch gut aus.


    Ein Gehäuse von Bopla ist gestern schon eingetroffen und es war sogar eine weiße Dichtung

    standardmäßig dabei. Man kann sich also die zusätzliche schwarze Dichtung für 8 EUR auch

    einsparen.


    Von der Stabilität und der Optik bin ich schwer beeindruckt. Das wird richtig gut!


    Viele Grüße,

    Christian

    Neptun 20, Segelnummer 950, Honda 5BFU, Liegeplatz Bernau/Chiemsee

  • Moin zusammen,


    in den letzten Tagen habe ich den Touch und das Display selbst in Betrieb genommen.


    Das Display-Panel ist absolut identisch mit meinem bisher eingesetzten eines "anderen Herstellers".

    Die Leiterplatte hinten auf dem Display ist ebenso identisch und der darauf eingesetzte Chip ist der gleiche.


    Ich habe zwar die Spannungsversorgung gemäß Datenblatt von 2.5 V auf 3.3 V angehoben, bin aber der

    Meinung, dass das wohl nicht notwendig war. Aber egal, ich halte mich einfach an das Datenblatt und wenn

    das 3.3 V vorgibt, dann soll es eben so sein.


    Einen Nachteil gibt es bei der Hintergrundbeleuchtung. Beim neuen Display muss die Spannung 15-19 V

    betragen, beim bisherigen waren es 8-12 V. Damit kann der HDMI-Controller dafür nicht verwendet werden,

    es muss ein entsprechender Aufwärts-Spannungswandler eingesetzt werden. Prinzipiell ist das aber egal,

    die neue Platine bekommt dann eben einen entsprechenden Chip.


    Neues Display - Aufbau.jpg


    Ich habe das Gehäuseoberteil unter das Display gelegt, so bekommt man schon mal einen Eindruck,

    wie es später aussehen wird:


    Neues Display - Bopla-Gehäuse.jpg


    Das Display ist bereits mit einer Antireflex-Folie versehen. Ich habe eine DIN A4 Folie unter den Laser gelegt

    und die Kontur damit ausgeschnitten. Das Anbringen war genauso so eine "Freude" wie beim Handy oder Tablet...


    Der Touch-Controller hat ein sechspoliges FPC-Kabel mit einem Raster von 0.5 mm am Ende. Dafür gibt es

    geeignete Adapter, so dass man sich später das Löten unter dem Mikroskop sparen kann. Hier aber natürlich

    noch auf die umständliche Weise:


    Neues Display - Anschluss Touch.jpg


    FFC Adapter 6pin 0.5mm.jpg


    Es sind sechs Verbindungen notwendig, +3.3 V, GND, SDA, SCL, Interrupt und Reset. Die werden nach folgendem

    Schema mit dem Raspberry verbunden:


    Goodix-RPi.jpg


    Im config.txt File muss man lediglich "dtoverlay=goodix" eintragen und neu starten. Der Touch funktioniert genauso,

    wie man es auch vom Tablet kennt. Bei AvNav ist dann auch das bequeme Zoomen mit zwei Fingern möglich.


    Ich habe auch eine zusätzliche 0.8 mm starke Scheibe von ttv getestet. Der Touch funktioniert auch damit völlig

    problemlos. Eine 2mm starke Plexiglasscheibe funktioniert ebenfalls. Es scheint, dass der Touch-Controller empfindlicher

    als mein damaliger per USB angeschlossener ist.


    Damit ist der Weg offen für preiswerte, entspiegelte Abdeckscheiben und man kann sich auch die deutlich

    teurere Antireflexfolie für Tablets sparen. Mal sehen, was man so alles zaubern kann!


    Wer gar nicht löten möchte, kann sich auch ein I2C nach USB Board kaufen. Die werden bei Aliexpress ab ca. 10 EUR

    angeboten:


    Goodix I2C-USB.jpg

    Die ersten beiden Hürden sind damit bereits genommen. Der Lieferant liefert kurzfristig und zuverlässig,

    die Qualität ist einwandfrei und sowohl Touch als auch das Panel selber funktionieren wie gewünscht.


    Jetzt geht es dann weiter mit der Gehäusebearbeitung und dem Entwurf einer eigenen Platine!


    Viele Grüße,

    Christian

    Neptun 20, Segelnummer 950, Honda 5BFU, Liegeplatz Bernau/Chiemsee

  • Einen Nachteil gibt es bei der Hintergrundbeleuchtung. Beim neuen Display muss die Spannung 15-19 V

    betragen, beim bisherigen waren es 8-12 V. Damit kann der HDMI-Controller dafür nicht verwendet werden,

    es muss ein entsprechender Aufwärts-Spannungswandler eingesetzt werden.

    Weißt du schon, was du machen wirst, um die Kurzschluss-Gefahr am HDMI-Controller zu umgehen? Ich habe diesbezüglich leider leidvolle Erfahrungen ...

  • Weißt du schon, was du machen wirst, um die Kurzschluss-Gefahr am HDMI-Controller zu umgehen? Ich habe diesbezüglich leider leidvolle Erfahrungen ...

    Hm, welche Kurzschluss-Gefahr meinst Du denn? Bisher hatte ich da noch keine Probleme.


    Meine Platine würde den HDMI-Controller enthalten. Man hat also nur zwei Verbindungen zum Display,

    das 40polige FPC-Kabel und die Hintergrundbeleuchtung. Da sehe ich eigentlich keine Möglichkeit für Kurzschlüsse.


    Viele Grüße,

    Christian

    Neptun 20, Segelnummer 950, Honda 5BFU, Liegeplatz Bernau/Chiemsee

  • Hm, welche Kurzschluss-Gefahr meinst Du denn?

    Wenn ich es richtig verstehe, können zwei unterschiedliche DC/DC-Wandler zum Problem werden, wenn der eine den Minus-Pol durchschleift und der andere den Plus-Pol. Ganz genau kriege ich das "vor meinen Augen noch nicht verbildlicht", aber offensichtlich kann es dann z. B. am HDMI-Adaper vom Raspberry zum Kurzschluss kommen, wenn der Monitor einen solchen anderen DC/DC-Wandler hat als der Raspberry. Muss ich irgendwie mal noch ein Schaltbild dazu finden, dass ich es ganz genau vor mir sehe. Hatte mir auf diese Weise jedenfalls einen Raspberry und später auf einen Schlag noch drei Wemos D1 kaputt gemacht.


    Hier dazu zwei Links wo das diskutiert wurde:



  • Ich vermute, Ihr redet da über unterschiedliche Dinge.

    Beim Plotter von Chris ist ja das Display integriert, da hat man dieses Problem nicht.

    Die diskutierten Problem tauchten auf mit externen Monitoren, über deren Spannungsversorgung man nichts wusste.

    Ich vermute mal, das man das auch kaum mit sinnvollem Aufwand an der HDMI Schnittstelle lösen kann.

  • Ich vermute, Ihr redet da über unterschiedliche Dinge.

    Beim Plotter von Chris ist ja das Display integriert, da hat man dieses Problem nicht.

    Die diskutierten Problem tauchten auf mit externen Monitoren, über deren Spannungsversorgung man nichts wusste.

    Ich vermute mal, das man das auch kaum mit sinnvollem Aufwand an der HDMI Schnittstelle lösen kann.

    Der Raspi 4 hat ja zwei HDMI-Ausgänge. Den HDMI 0 würde ich auf das LCD legen und den HDMI 1 auf eine HDMI-Buchse.

    Man könnte damit einen zusätzlichen Monitor anschließen, was für die Konfiguration am heimischen Schreibtisch praktisch

    wäre.


    Wenn man also den zweiten Ausgang auf einen größeren Monitor legt, könnte so ein Problem natürlich auch auftauchen.


    Viele Grüße,

    Christian


    Neptun 20, Segelnummer 950, Honda 5BFU, Liegeplatz Bernau/Chiemsee

  • Moin moin,

    bestellt sich ggf. jemand noch Displays über den Fernöstlichen Riesen? Würde gerne als Winterprojekt mit einsteigen.


    LG

    Sven


    gerne als PN

  • Das Problem mit dem Abrauchen von Schnittstellen, sowohl HDMI als auch USB sind betroffen, kommt von Messwiderständen die in der Minusleitung der Step-down eingebaut sind. Wandler mit modernen Chips haben keinen Messwiderstand mehr in der Minusleitung. Ist in den Links in #17 ausreichend diskutiert.