10" Kartenplotter mit Raspberry Pi

[chris]

Hallo zusammen,

einige Dinge haben mich bei meinem Plotter schon immer gestört, das Display ist mit 7" für die reine Kartendarstellung zwar
ausreichend aber wenn man zusätzliche Instrumente oder Anzeigen einblendet, ist es eindeutig zu klein. Die Helligkeit war
beim letzten Sommertörn auch ein Problem. Ein bisschen mehr Helligkeit wäre da gut gewesen.

Bleibt noch die Empfindlichkeit gegen Wasser. Das Gehäuse bekommt man mit den vielen Anschlüssen einfach nicht dicht,
keine Chance. Ein Eigenbau ist aufgrund der Bautiefe und der vielen Anschlüsse auch nicht so einfach.

Also habe ich mich Ende Sommer daran gemacht, ein passendes Display zu finden und mir zu überlegen, wie ein wasserdichter,
sonnenlicht-tauglicher Plotter aussehen könnte.

Das erste Display - noch mit unverklebtem Touch-Panel - hatte leider einen Transportschaden. Aber immerhin konnte ich daran
testen, ob das PCAP-Prinzip des Touch auch mit einer zusätzlichen Abdeckscheibe funktioniert. Tut es! Das ist nämlich wichtig,
um das Display von vorn vollständig wasserdicht und natürlich entspiegelt zu bekommen.

Es hat dann gut einen Monat gedauert, das Display mit dem Touch-Panel optisch zu verkleben und mir erneut zuzusenden.
Heute war der große Tag, das Display wurde geliefert und diesmal hat sich auch niemand draufgesetzt.

Der Unterschied in Größe und Helligkeit zu dem 7" Display ist enorm:



Drei Zoll in der Diagonale bedeutet mehr als eine Verdopplung der Sichtfläche. Ich habe die Daten für das 7" Display und das
10.1" Display einmal ausgerechnet. Das 7" Display hat 133 cm² und das nur 3.1" größere 10.1" Display ganze 294 cm².

Das 7" Raspberry Display hat einen unnötig breiten Rand. Das 10" Display ist dadurch trotz mehr als doppelter Fläche nur 4 cm breiter!

Mit diesem Display wird über den Winter der neue Plotter entstehen. Angedacht ist eine eigene Leiterplatte, auf die der
Raspberry als Compute Modul aufgesteckt wird. Sämtliche Stromversorgung, HDMI nach LVDS Wandlung und sonstige notwendige
Elektronik findet dort ebenfalls Platz. USB-Steckplätze wird es natürlich auch geben, die bleiben aber intern, so dass angesteckte
Dongles für Tastatur/Maus, Bluetooth- oder WLAN Sticks und Speichersticks im Gehäuse Platz finden und somit wasserdicht
untergebracht sind.

Vielleicht gibt es auch einen Erweiterungs-Steckplatz für eine kleine Platine mit GPS, Kompass und Sensorik, sowie Schnittstellen
wie NMEA0183 und NMEA2000. Möglicherweise ist das aber schon zu viel des Guten und man überträgt diese Daten besser von
einem fest installierten RPi per WLAN an den Plotter. Mal sehen.

Das Compute Modul ist eine kleine Platine, die in einen 200poligen DIMM-Sockel, wie man ihn von Speicherriegeln für den PC kennt,
eingesteckt wird. Hier ein Foto, wie das im Vergleich zu einem normalen Raspberry aussieht:



Angedacht ist auch ein HDMI-Eingang, damit man abends mal fernsehen kann. Man kann dann z.B. einen kleinen DVB-T2 Receiver
oder Mediaplayer dort anstecken. Wie man das dann wasserdicht bekommt, muss ich mir noch überlegen...

Soweit erstmal meine Planungen. Wenn jemand noch eine gute Idee hat, dann her damit!

Viele Grüße,
Christian

[Mephistopheles]

Hallo Christian,

Sieht nett aus.
Interessant wären noch Quelle und Preis.

Schönen Gruß
Markus

[chris]

Hallo Markus,

ich habe für ein einzelnes Display mit optisch verklebtem Touch-Panel, Touch-Controller, Kabel
und HDMI Controllerplatine $130 inkl. DHL-Versand bezahlt. $20 entfielen auf die Verklebung.
Die Einzelpreise weiß ich für die anderen Teile nicht.

Hier der Link zum Display:
https://www.alibaba.com/product-detail/ ... e704adMIK

Ich kann Dir per PN auch die email-Adresse vom Lieferanten geben. Die Firma nennt sich Aptus-Display.
http://www.aptusdisplay.com/

10 und 25 Stück als Staffelpreis habe ich heute angefragt. Mit der Antwort habe ich dann auch die realen Preise.
Eine Sammelbestellung würde auf jeden Fall Sinn machen. Dann geht der Preis noch ein Stück runter.

Viele Grüße,
Christian

[Mephistopheles]

Hi Christian,

25 Stück als Sammelbestellung halte ich für dieses eher überschaubare Forum als etwas zu ambitioniert. 10 könnte klappen. Ich weiß aber nicht, wie man das organisieren kann. Hast Du da Erfahrung?

Schönen Gruß
Markus

[wcs sailing]

Ich wuerde auf jeden Fall mit 2 stk mitmachen
Paypal vorabueberweisung an Christian koennte funktionieren?
Lange Lieferfristen sind ok
Ev geht das ganze aber auch dann noch durch den Zoll?
Mfg aus Wien
Hans

[Apachenpub]

ich wäre auch dabei.

cheers


eKKi

[chris]

Hallo zusammen,

oh, mit so viel Interesse hätte ich gar nicht gerechnet! Damit wären wir gar nicht so weit von den 10 Stück weg.
Wobei der Lieferant ja auch Einzelstücke liefert. Da kann man aber natürlich beim Preis nichts mehr rausholen.

Ich habe bereits das Display und den Touch im 3d gezeichnet und gestern den Touch-Controller ergänzt. Als Gehäuse
würde ich 24 mm PVC Integralschaum verwenden und diesen beidseitig einfräsen. Ehrlich gesagt habe ich das Material
aber noch nicht in der Hand gehabt und kann nichts über die Härte sagen.

Normaler PVC-Schaum wie Forex eignet sich hervorragend für eigene Gehäuse. Die Festigkeit ist ungefähr so, dass man
mit dem Fingernagel an einer Kante noch eine Kerbe hinbekommt aber auf der Fläche schon nicht mehr. Die offenen
Kanten müssen versiegelt werden, wenn sie nicht in kürzester Zeit schmutzig werden sollen. Ich hatte das mit Acryl-
spachtel, überschleifen und weiß lackieren gemacht.

Eine Platte mit 30 x 20 cm kostet im Zuschnitt gerade mal 7 EUR. Das ist so günstig, dass man das Gehäuse einfach
tauschen kann, wenn mal eine Kante beschädigt wird. Ich werde den Lieferanten mal anmailen, ob er mir einige Platten
mit A4 Größe zusenden kann.

Vorne kommt noch eine 0.5 mm entspiegelte und kratzfeste Acrylplatte vor das Display. Ich habe einen Lieferanten auf
der Electronica ausfindig gemacht, dessen Platten so sind unglaublich klar, nicht-spiegelnd und kratzfest, dass es eine
reine Augenweide war.

Hier ein ganz grober Entwurf, wie die spätere Größe sein könnte. Rechts haben noch zwei Reihen Taster Platz, denn
ich möchte die Grundfunktionen wie Zoom, verschieben der Karte, MOB, Kartenwechsel usw. als Tasten haben.



Die Rückplatte wird vermutlich aus Alu werden, damit die Wärme von der Elektronik abgestrahlt werden kann und
die Dichtschnur gleichmäßig angepresst wird. Ich habe mir Messing-Einpressmuttern vorgestellt, die in den Schaum-
stoff gepresst werden. Ob das funktioniert, muss man einfach mal testen.

Viele Grüße,
Christian

[Mephistopheles]

Hallo Christian,

ich werde jetzt mal ganz dreist:
Würdest Du das Bestellen übernehmen?
Wärst Du außerdem bereit, die entsprechenden Gehäuse zu fertigen?

Ich kann jetzt nur für mich sprechen: Ich wäre bereit, für ein Rundum-Sorglospaket der Komponenten, die extra gefertigt werden müssen (Display, Gehäuse, Hauptplatine) über den EK und das Porto hinaus etwas an Dich zu zahlen. Du hast ja immerhin bisher schon Deine Zeit investiert. Dabei evtl. zu zahlende Einfuhrsteuer nicht vergessen.

Sollten andere Interessenten ähnlich denken und Du Deinen Plotter fertig haben, würde ich einen zu benennenden Betrag überweisen.

Was sagen die anderen?

Schönen Gruß
Markus

[outdoor]

Wieso richtet ihr den pi nicht als adhoc server und vnc ein?
Dann könnt ihr vom tablet per remote drauf zugreifen

Hab ich so gemacht

[chris]

Hallo Markus,

das kann ich mir gut vorstellen. Ich hatte sowieso angedacht, die Platine und das Display später bei Tindie einzustellen.

Von der Funktionalität her habe ich mit meiner OpenPlotter HAT Platine einige Erfahrungen gemacht. Ich würde daher
die NMEA-Schnittstellen und Sensoren nicht mit auf die Hauptplatine setzen sondern dafür eine seitliche Steckerleiste
vorsehen, wo man eine Zusatzplatine mit GPS, Sensoren, Schnittstellen usw. anstecken könnte.

Die Hauptplatine sollte folgende Funktionen haben:

• Stecksockel für RPi compute modul

• Steckplatz für SD-Karte

• Stromversorgung 12 V -> 5 V

• Stromversorgung 5 V -> 3.3 V und 1.8 V (für RPi)

• Stromversorgung 12 V -> ca. 8V (Strom vom RPi aus regelbar für LCD Backlight)

• Stromversorgung 3.6 V -> 5 V (bei Akkubetrieb)

• Stromversorgung 3.6 V -> ca. 8V (bei Akkubetrieb, Backlight)

• Videokonverter HDMI -> LVDS

• Videoumschalter RPi HDMI und extern HDMI

• USB-Hub mit sechs Ports für kleine Dongles (BT, WLAN, Tastatur, Speichersticks)
  und intern für Touch und zur Erweiterungsplatine

• Echtzeituhr samt Knopfzelle

• I2C Parallel-Interface zur Abfrage von Tastern

• Audioverstärker und Lautsprecher

• Helligkeitssensor für Umgebungshelligkeit

• IR-Empfänger für Fernbedienungen

• Lithium-Akku und Ladeelektronik

Am meisten Arbeit machen wohl Stromversorgung, Video-Interface und der USB-Hub.
Der Rest ist jeweils mit einem kleinen Chip zu realisieren. Es läuft aber auf jeden Fall
auf eine 4-Lagen Multilayerplatine hinaus. Aber die sind in China recht günstig zu
haben.

Noch weitere Ideen oder Wünsche? 8)

Viele Grüße,
Christian

[chris]

Wieso richtet ihr den pi nicht als adhoc server und vnc ein?
Dann könnt ihr vom tablet per remote drauf zugreifen

Hab ich so gemacht

Ich denke Vor- und Nachteile von Tablet versus Plotter wurden bereits hinreichend diskutiert.

Es soll in diesem Thread nicht darum gehen, wie man einen wasserdichten, sonnenlichtlesbaren
Plotter vermeiden, sondern wie man ihn sich für wenig Geld selber bauen kann.

Viele Grüße,
Christian

[Mephistopheles]

Hi Cristian,

Das hört sich doch ganz gut an.
Ich habe selber mit der Himbeere ein Auto-Entertainment und Navi-System gebaut.
Ist da ja auch einfacher wg. Platz und fehlendem Wasser. Dort war die sichere Spannungsversorgung auch Thema. Hab's damals mit dem PiUPS+ gelöst. Baut leider recht hoch, konnte aber dafür auch LiFePo.

Bin jedenfalls gespannt.

Schönen Gruß
Markus

[landi]

Hallo Chris,
blöde Frage vielleicht, ist der Raspi bei Deiner Variante mit im Displaygehäuse untergebracht?
Gruss, Jürgen

[chris]

Hallo Jürgen,

ja, der Raspberry wird als Steckmodul in meine Platine integriert. Ich bin mit meinen Überlegungen schon recht weit
und habe alle notwendigen Bauteile bereits ausgesucht. Aktuell bin ich an der mechanischen Auslegung der Platine und
der Platzierung im Gehäuse.

Hier ein Zwischenstand:





Wie man bereits sieht, wird es Tasten für die wichtigsten Funktionen in OpenCPN geben. Die Tasten werden vorne mit
einer gelaserten Frontfolie und hinten mit einer PVC-Platte wasserdicht verschlossen. Das Display hat zwar auch einen
Touch-Screen aber ich finde Tasten zusätzlich einfach sinnvoller. OpenCPN lässt sich per Touch nicht wirklich gut bedienen.

Vorne ist unten rechts noch eine 0.8 mm starke Abdeckscheibe für eine IR-Fernbedienung vorgesehen. Hinten sieht man
angedeutet den LiPo-Akku, den Touch-Controller und die Hauptplatine. Auf die Hauptplatine kommen links vier USB A
Buchsen für kleine USB-Sticks wie Tastatur/Maus, WLAN oder Bluetooth. Ansonsten kann man in dem freien Bereich links
auch eine weitere Platine für Sensoren, GPS usw. unterbringen. Einen Stecker dafür sehe ich auf der Platine natürlich
vor.

Die gesamte Elektronik hinten wird mit einer 1.5 mm Aluplatte abgedeckt. Dazu kommen Einpressmuttern aus Messing
rundum in die Dichtfläche. Die Dichtung selber wird aus Moosgummi oder Silikonfolie gelasert, da muss ich erstmal
testen, was am besten funktioniert. Silikon soll sich richtig scheixxe lasern lassen. Vermutlich wird es Moosgummi werden.

Viele Grüße,
Christian

[chris]

Hallo zusammen,

inzwischen habe ich die Folie für die Tasten als Entwurf fertig. Ich bin leider kein Designer...
Wenn sich da jemand berufen fühlt, nur her mit den Ideen!



Die Taste rechts oben soll die MOB Taste werden. Helligkeit, Zoom und Cursortasten sollten klar sein.
Für viele Fenster braucht man die linke und rechte Maustaste, ESC und Return. Eine Taste ist zum Umschalten
zwischen Maus-Emulation und Cursortasten vorgesehen. Ich weiß leider noch gar nicht, ob sich das so
realisieren lässt. Das wird sich zeigen...

Dann gibt es noch eine Taste zum zentrieren der Karte (follow ship modus) und eine für die Umschaltung von
intern HDMI auf den externen Eingang. Mit dem Pfeil nach links soll man zwischen mehreren Bildschirmen
umschalten können. Das ist so eine Idee, die man auch erstmal ausprobieren muss. Man könnte mehrere Screens
im System anlegen und auf einem weiteren Screen somit eine Wetterkarte im Browser offen haben oder Instrumente
darstellen.

Ich fand die Idee einfach gut, mit einem Tastendruck den ganzen Bildschirm auf eine andere Ansicht umschalten
zu können. Man wird sehen, ob das überhaupt funktioniert.

Jetzt ist auch die schwarze Infrarot-Scheibe zu sehen. Ich möchte alle Funktionen auch per Fernbedienung
steuern können. Dann kann man von der Pinne aus mal eben die Karte verschieben oder den Zoom verändern.
Auch AIS-Ziele abfragen und markieren kann wichtig sein.

Die IR-Scheibe müsste gar nicht so klotzig sein. Der IR-Empfänger selber ist eigentlich ganz klein. Aber die Bautiefe
der Taster ist 8 mm und in dem Bauraum zwischen den unteren Tastern und dem IR-Empfänger ist noch ein 1 Watt
Lautsprecher vorgesehen. Es gibt sicher mal Situationen (Ankeralarm, AIS-Alarm etc.) wo die Tonausgabe Sinn machen
könnte.

Tonausgabe für den externen HDMI-Anschluss ist nicht geplant. Wenn man beim Fernsehen etwas hören will, muss
man eben den Receiver ans Bordradio oder eine externe Box anschließen. Es gibt zwar durchaus die Möglichkeit,
das Audiosignal aus dem HDMI-Datenstrom herauszuleiten aber irgendwo hört der Spaß auch auf, das soll ja ein
Plotter werden und keine Multimedia-Station.

Man kann übrigens das Gehäuse von den gängigen DVB-T Receivern, die für AIS verwendet werden, entfernen und die
Platine "nackt" im Plotter unterbringen, für den Platz habe ich bereits gesorgt. Kanal 16 mithören oder Radio geht dann
natürlich mit dem eingebauten Lautsprecher.

Viele Grüße,
Christian

[Smiley27]

Hallo Christian,

spannendes Projekt und sieht schon richtig gut aus!

Hast du schon ein Preisupdate für Sammelbestellung?

Ich mache die Navigation zur Zeit über iPad mit Navionics, deine Lösung gefällt mir aber auch sehr,

Danke für Info,
Smiley

[chris]

Hallo Smiley,

ich habe vergangene Woche eine Anfrage über 5, 10 und 25 Stck. an den chinesischen Lieferanten
geschickt aber bisher noch keine Antwort bekommen. Ich schätze wegen Weihnachten und Neujahr
haben sie jetzt wieder viel zu tun.

Viele Grüße,
Christian

[chris]

Hallo zusammen,

gestern habe ich die entspiegelte 0.8 mm Acrylscheibe mit dem Touchscreen zusammen getestet.
Generell funktioniert der Touch ganz gut aber zu den Kanten und Ecken hin leidet die Präzision
bei der Eingabe.

Also die kleinen Fenstersymbole erwischen oder den Start-Button ist ja so schon nicht so einfach,
mit zusätzlicher Abdeckscheibe schwierig bis unmöglich. Im mittleren Bereich des Bildschirms
geht es ganz gut. Eigentlich hat man ja OpenCPN im Vordergrund und da gibt es dann auch keine
Probleme mit dem Touch. Außerdem sind die Tasten ja auch noch da.



Apropos, ich habe das Layout für die Tasten überarbeitet und eine Laser-Spezialfolie gelasert.
Ich finde es übersichtlich aber die Geschmäcker sind natürlich verschieden. Was haltet ihr davon?



Viele Grüße,
Christian

[Mephistopheles]

Hi Christian,

Design ist gut.
Nicht verspielt und intuitiv verständlich.
Hätte ich nicht besser hinbekommen (programmiere unter anderem HMI-Oberflächen für industrielle Anwendungen).
Bin gespannt, wie es weitergeht.

Schönen Gruß
Markus

[THM]

Ich bin begeistert, das sieht schon sehr professionell aus. Wäre eine Folie statt der Acrylscheibe eine Alternative? Damit wäre die Touch-Empfindlichkeit sicher höher.

Gruß
Thomas

[chris]

Hallo Thomas,

man könnte z.B. noch eine 0.3 mm oder 0.5 mm dicke Acrylscheibe testen. Unterhalb von 0.5 mm geht es aber
definitiv in Richtung Folie, da ist dann nicht mehr viel Schutz gegen mechanische Einflüsse gegeben.

Ich bin mir recht sicher, dass man den Touch-Controller etwas empfindlicher programmieren könnte. Eine
Schnittstelle (I2C) ist auf der Platine vorhanden. Nur bekomme ich vom Lieferanten keine Dokumentation.
Der hat sich sogar geweigert, seine Techniker nach dem Steckertyp des USB-Kabels zu fragen.

Es ist ein wenig schwierig von den chinesischen Lieferanten Informationen zu bekommen. Auch die Preise lassen
auf sich warten, der Lieferant hat auf meine Mail nicht reagiert.

Puh, der Schaltplan zieht sich. LCD-Ansteuerung, HDMI, Stromversorgung habe ich fertig. Jetzt ist der USB
Hub dran und kommen noch der Raspi, Echtzeituhr, Audioverstärker und ich kann endlich mit der Bauteil-
platzierung anfangen.

Viele Grüße,
Christian

[chris]

Hallo zusammen,

nicht dass der Eindruck entsteht, es würde nicht weitergehen. Schaltplan ausdenken und zeichnen
ist wenig spannend aber zeitraubend. Damit bin ich heute fertig geworden.

Jetzt geht es an die Platzierung der 248 Bauteile. Der Aufwand ist doch größer, als gedacht.
Hier eine Ansicht, wie es gerade aussieht:



Man kann schon mal die ungefähre Anordnung sehen, beispielsweise den Raspi in seinem 200 Pin DIMM Sockel,
den SD-Kartenleser, die USB-Anschlüsse usw. Ich habe zwar kein WLAN oder Bluetooth eingebaut aber dafür einen
siebenfach USB-Hub. Zwei Schnittstellen bleiben intern, für das Touch-Interface und mögliche Erweiterungen.

So kann man sich an die herausgeführten fünf USB-Ports anstecken, was man braucht.

Die blauen Stecker muss ich mal anders einfärben, da kriegt man ja Augenkrebs! Was der Hersteller sich dabei
wohl gedacht hat? In natura ist der eigentlich weiß.

Viele Grüße,
Christian

[chris]

Hallo zusammen,

gestern war ich im Maker-Space und habe ein Gehäuse aus PVC-Schaum probegefräst. Die ShopBot-Fräse dort
ist eigentlich für die Bearbeitung von Holz gedacht und nicht für zehntel-Millimeter genaue Konstruktionsteile.

Trotzdem hat es ganz gut funktioniert, für einen ersten Eindruck genügt die Qualität. Hier das fertige Gehäuse:





Mit Display, Frontfolie und Einpressmuttern sieht es schon ganz gut aus:





Die Kanten habe ich mit Melamin-Umleimer geschützt. Die Gehäuseteile wurden nicht großartig nachgearbeitet.
Die Fräsungen wären sicher auf einer geeigneten CNC-Maschine um einiges besser, auch einen anderen Fräser
mit gegenlaufender Spannut könnte man mal ausprobieren.

Man müsste vermutlich erstmal ausgiebig Glasperlstrahlen gegen die ganzen Späne und Fussel, dann den Umleimer
anbringen und am Schluss nochmal schön lackieren. Ich denke, dass es sonst immer wieder Staub und Fussel
von den Fräsarbeiten zwischen Display und Abdeckscheibe gibt.

Den Einpressmuttern müsste man entweder einen Tropfen Kleber spendieren oder sie mit Wärme einsetzen.
Aktuell kann man sie mit etwas mehr Zug einfach herausziehen.

Aber fürs erste bin ich ganz zufrieden. Damit kann man doch erstmal Einbautests und Tests bezüglich Dichtigkeit
machen.

Viele Grüße,
Christian

[Smiley27]

Respekt! Sieht schon richtig gut aus!

Gruß,
Smiley

[chris]

Hallo zusammen,

fünf Wochen, 248 Bauteile, 1246 Leiterbahnen und 1162 Bohrungen später ist das Platinchen
endlich in Produktion! Erstmal nur fünf Stück zum testen. Man weiß ja nie...



Ein paar Sachen habe ich zum ursprünglichen Plan weggelassen, einiges hinzugefügt:

• Dimm-Sockel für Raspberry
  Reset-Chip für Raspi und USB-Chip
  Ein- Aus Logik mit Taster und Mosfet
  SD-Karten Steckplatz
  Echtzeituhr mit Batteriepufferung vom Akku
  Überspannungsschutz, Verpolschutz, Filter, Sicherung für 12 V Eingang
  Schaltregler für 12 V -> 5 V
  Schaltregler für 3.6 V -> 8 V
  Schaltregler für 5 V -> 3.3 V (Raspberry)
  Schaltregler für 5 V -> 1.8 V (Raspberry)
  Schaltregler für 5 V -> 3.3 V (LCD)
  Schaltregler für 5 V -> 2.5 V (LCD)
  Schaltregler für 12 V -> 8 V (Backlight)
  Schaltregler für 5 V -> 8 V (LCD)
  Schaltregler für 5 V -> 22 V (LCD)
  Schaltregler für 5 V -> -7 V (LCD)
  Laderegler für LiPo-Akku
  PIC Prozessor für Displayhelligkeit
  Elektronisches Poti für Displayhelligkeit
  HDMI-Umschalter
  HDMI nach LVDS Converter
  LVDS Treiber
  EDID-EEPROM für Display-Informationen
  USB-Hub mit fünf USB A Buchsen
  Stecker für Touch-Anschluss
  30poliger Keyboard-Anschluss
  30poiiger Erweiterungs-Anschluss

Ist dann doch ganz schön umfangreich geworden! Mal sehen, was davon
auf Anhieb funktioniert und wo ich mich vergaloppiert habe...

Besonders gespannt bin ich wegen der chinesischen Bauteile. Ich habe
bei allen Spannungsreglern und überall wo möglich auf günstige Bauteile
gesetzt. Man sieht schon an den Gehäusen, dass die Technik eigentlich
veraltet ist. Aber eben auch sehr preiswert...

Viele Grüße,
Christian