Boot elektronica kopen of zelf bouwen? Onze ervaring met autopilot, navigatie en meer

Om het varen comfortabel en veilig te maken vinden veel mensen het prettig om voldoende technologie aan boord te hebben. Natuurlijk zijn er ook traditionele zeilers die een natte vinger in de lucht houden om de windrichting te bepalen en technologie als afleiding zien, en dus het liefst zo min mogelijk technologie willen hebben.

Maar, de meeste boten in een bepaalde klasse hebben voor het navigeren toch minstens wel een stroomvoorziening, navigatieverlichting, dieptemeter, plotter, gps of kompas aan boord. Ook zal er vast wel wat verlichting aanwezig zijn die je met een schakelpaneel aan of uit kunt zetten of een barometer om weersveranderingen in de gaten te houden.

Maar wat als je dit wil uitbreiden met meer technologie, bijvoorbeeld een autopilot of AIS. Of misschien wil je wel een mogelijkheid om op afstand je stroomvoorziening en andere sensoren in de gaten te houden.

En wat als er iets stuk gaat of iets verouderd is? En je verschillende apparaten moet vervangen? Er is altijd wel iets te repareren, te vervangen of te upgraden aan je boot.

Vaak moet je hiervoor naar wat wij de “maritieme juwelier“ noemen, om voor hoge kosten apparatuur of onderdelen aan te schaffen. En, als je het laat installeren dan zijn er natuurlijk bijkomende installatiekosten. Bovendien ben je vaak ook gebonden aan 1 merk, omdat niet alle merken met elkaar kunnen communiceren.

Niet iedereen heeft de portemonnee om nieuwe apparatuur te betalen. Er zijn steeds meer mensen die vanwege dit feit, of een gezonde technologische nieuwsgierigheid afwegen om een zelfbouw oplossing te maken. Met als idee om kosten te besparen en om functionaliteit uit te breiden.

Dit blog is om de voor en nadelen over het maken van een zelfbouw oplossingen onder elkaar te zetten en inzicht te geven in de meningen die we over dit onderwerp horen. Begrijp ons niet verkeerd, er zijn veel voordelen want ook wij zijn begonnen met deze reis! Maar, mocht je hieraan beginnen of zelfs al bekend mee zijn dan hopen we dat dit artikel je helpt.

Er zijn op Github, een onder hobbyisten en ontwikkelaars populaire website met openbare code, en op andere bronnen meerdere projecten die openbaar zijn gemaakt. Je kunt op basis hiervan al gauw zelf instructies vinden om een eigen plotter met GPS en waterkaarten, een autopilot of AIS ontvanger maken. Wil je een stapje verder dan kun je bijvoorbeeld ook digital switching of zelfs een multiplexer bouwen.

De mogelijkheden zijn eindeloos, maar niet iedereen vindt dit even eenvoudig. Echter, lukt het ook velen zonder ook maar enige IT kennis en het goed volgen van een handleiding evengoed om hierin te slagen. Iedereen die het aandurft die kan zich in elk geval verdiepen in deze projecten, vervolgens online ergens onderdelen bestellen en gaan starten met de bouw.

De meeste plotter projecten beginnen vrijwel altijd met een Raspberry Pi. Dit zijn kleine computers met ongeveer het formaat van een creditcard en zal dus ook weinig kostbare ruimte op je boot wegnemen. Vervolgens installeer je er een speciaal besturingssysteem op, in dit voorbeeld nemen we Openplotter.

Openplotter kun je zien als een Linux besturingssysteem, maar dan aangepast zodat het de nodige software bevat die je nodig hebt om een maritiem besturingssysteem te draaien. Openplotter zit boordevol APPS die je tal van functionaliteit geeft, maar voordat je die functionaliteiten allemaal kunt gebruiken heb je hardware nodig, veel hardware. In dit blog leggen we uit wat er op je af komt als je een van de meest eenvoudige scenario’s zult bouwen, maar ook het meest complete scenario.

Samen met Openplotter komt ook standaard SignalK. In tegenstelling tot de grote maritieme merken een open maritiem data standaard, en biedt een mogelijkheid om informatie te delen via WiFi, smartphones, tablets en via het Internet.

Samen bieden ze een heel mooi software-platform om een compleet maritiem systeem te bouwen, die veel verder gaat dan alleen een plotter.

Maar om werkelijk echt alles hiervan tegelijkertijd functioneel te krijgen zijn er nog vele extra onderdelen en stappen nodig. Om het systeem te gebruiken kun je een beeldscherm of touchscreen op de Pi aansluiten, of je kunt je eigen smartphone, tablet of laptop gebruiken om de computer vanaf afstand te bedienen of uit te lezen. Je kan het zien als je computer thuis, enkel dan kleiner en lichter. En dan niet met Windows of MacOs, maar met een aangepast en uitgebreid Linux systeem.

Wil je een eenvoudige plotter? Dan zijn er voordat je ermee het water op kunt gaan naast de Pi nog wat onderdelen en stappen nodig. Je hebt waterkaarten nodig, een programma die ze kan tonen op je beeldscherm, je positie en heading, maar ook een voeding om de Pi op je boordaccu of service accu te kunnen aansluiten.

Heb je de basis geïnstalleerd, dan is standaard OpenCPN beschikbaar als kaartplotter. Dit is de navigatiesoftware die de kaarten kan tonen, maar ook andere informatie die tijdens het navigeren relevant is. Heb je een beeldscherm aangesloten dan kun je daar direct gebruik van maken, voor je telefoon of laptop neem je via een apart programma “VNC” remote de desktop omgeving van de Pi over en zie je dus op je eigen apparaat wat je normaal op het beeldscherm ziet.

OpenCPN heeft zelf de mogelijkheid om waterkaarten te downloaden, dit zijn meestal .KAP files die meestal zijn afgeleid van OpenSeaMap. OpenCPN biedt op hun website een aantal links naar gratis officiële kaart bronnen voor veel gebieden wereldwijd. Een andere handige link is naar de download layer van OpenSeaMap, hier selecteer je eenvoudig een laag en download je wat je nodig hebt. Er zijn ook verschillende plug-ins beschikbaar om andere kaarttypes te ondersteunen. OpenCPN zit boordevol functionaliteiten, maar het kan even duren voordat alles juist is geconfigureerd en voordat je doorhebt hoe alles werkt.

Dan is er nog een kaartplotter optie die we graag willen noemen. Binnen SignalK is er een app beschikbaar genaamd, Freeboard. Dit is een webapp welke je eenvoudig via een web-browser kunt openen. Voor Freeboard hoef je geen kaarten te downloaden, deze worden live via het internet in de vorm van .mbtiles binnengehaald.

Mocht je geen internetverbinding hebben, dan kun je via een extra plug-in een extra kaart bron toevoegen waarin je zelf gedownloade .mbtiles kunt tonen. Maar, je kunt bijvoorbeeld ook een satelliet-overlay van Google Maps, Bing of Esri toevoegen. Freeboard heeft minder functionaliteiten als OpenCPN, maar is in de bediening wellicht wat smartphone of tablet vriendelijker.

OpenCPN leent zich wellicht wat meer voor als je een toetsenbord of muis gebruikt. Er is binnen OpenCPN een optie om aan te geven dat je een touchscreen gebruikt, hiermee gaat de bediening wat eenvoudiger. Met een touchscreen bedoelen we in dit geval een fysiek touchscreen die je direct op de raspberry pi hebt aangesloten. Natuurlijk hebben je smartphone en tablet ook een touchscreen, maar om hiermee OpenCPN te bedienen moet je via VNC remote desktop de muisbewegingen, linker en rechtermuisknoppen simuleren.

De schermen van je smart devices zijn vaak wat kleiner, daarom is onze ervaring dat de bediening met veel inzoomen en uitzoomen moet gebeuren om precies te klikken waar je wil zijn. Wil je bijvoorbeeld een route activeren dan moet je precies op de lijn van de route gaan staan met de muis, met twee vingers de rechtermuisknop simuleren, vervolgens schuift een menu open en beweeg je met de muis naar “route activeren”. Dit kan tijdens het varen, zeker als je solo bent vrij omslachtig zijn.

Nu je het basissysteem hebt en wat waterkaarten, dan wil je ook je positie kunnen herleiden. Hiervoor zijn GPS ontvangers beschikbaar die je via USB kunt aansluiten. Let wel op, hoe meer USB apparaten je op de Pi aansluit, hoe moeilijker je voeding het zal hebben. Er wordt dus vaak aangeraden om een extra USB hub aan te sluiten die zijn eigen voeding heeft.

Voordat je de Pi op de boot kunt gebruiken, moet hij eerst worden aangesloten op een stroomvoorziening. Helaas kan een Pi niet direct op een 12 of 24 volt accu aangesloten worden, maar werkt de Pi op 5v. Niet elke boot is uitgerust met een 5v voeding die voldoende amperage levert om de Pi van voldoende stroom te voorzien. Je zult dus van bijvoorbeeld 12v nu 5v moeten maken. Dit doe je met een DC-DC converter, deze zijn veelvuldig online te verkrijgen. De voeding moet tenminste 3 ampère kunnen leveren om de Pi van voldoende stroom te voorzien.

So far so good, als alles goed is gegaan heb je nu een eenvoudige kaartplotter voor niet al teveel geld.

Onze reis was een paar jaren en schepen geleden, hoe kunnen we ALLES van dat prachtige systeem Openplotter tegelijk activeren. We spreken voor onszelf en natuurlijk niet voor iedereen, maar wellicht zijn er meerdere mensen die een soortgelijke reis meemaken.

Wij wilden in elk geval een kaartplotter met zoveel mogelijk waterkaarten en detail om een wereldreis te kunnen maken. Een autopilot waarmee we niet alleen een magnetische of GPS koers konden aanhouden en koerswijzigingen konden uitvoeren, maar ook complete routes konden tekenen die de autopilot zou volgen. Een AIS systeem die via VHF andere scheepsposities en andere beschikbare informatie over die schepen oppikt en op de plotter laat zien.

Voor de thuisblijvers wilden we onze positie aan MarineTraffic melden. De temperatuur van de motor en de conditie van de accu’s bewaken. De temperatuur en luchtvochtigheid van de kajuit, maar ook de barometrische druk digitaal kunnen volgen. Digitaal apparatuur als verlichting en ventilatoren kunnen schakelen. De dieptemeter uit kunnen lezen op de Pi. En nog veel, veel meer…

Uiteindelijk is ons dit gelukt, maar niet eerst zonder alles wat eerder vermeld stond mee te maken.

Zoals eerder gezegd zijn de mogelijkheden werkelijk eindeloos aan wat je aan zelfbouw oplossingen kunt maken. Het kan zijn dat je hier nog jaren plezier van hebt, maar er zijn ook omstandigheden om rekening mee te houden:

• Vocht:
  Op een boot zijn de omstandigheden strenger als in een normale woning. Er bestaan veel droge boten, maar over het algemeen kan het er vochtiger zijn. Je zal in je project hiermee rekening moeten houden. De meeste standaard raspberry pi behuizingen zijn niet waterdicht, er kan dus vocht in je elektronica komen. Er zijn behuizingen te krijgen die wel waterdicht zijn, maar je zal op een of andere manier toch de kabels van binnen een naar buiten moeten weten te krijgen.
• Zilte lucht:
  De luchtvochtigheid op zee gaat gepaard met zout. Ook hier een risico voor je elektronica.
• Trilling:
  Als de motor loopt dan trilt het schip en als je wat wilder door de golven gaat dan zijn er schokken. Je zal dus op een of andere manier je oplossing robuuster moeten maken. Vaak is het zo dat als je de Pi uitbreidt met extra onderdelen of modules, dan worden deze dmv stekkers, connectoren of jumper wires met elkaar verbonden. Ook al lijken de verbindingen stevig vast te zitten, toch kun je hierdoor vreemde storingen krijgen. Je verliest GPS signaal, of een andere sensor valt uit, etc.

  Een deel van deze storingen kun je vermijden door zo min mogelijk USB apparatuur te gebruiken en in plaats van jumper wires te gebruiken, te gaan solderen. Het mooiste zou zijn als alle losse modules niet meer van hun plek kunnen trillen. Er zijn mensen die hiervoor hun eigen panelen ontwerpen, en alles zo netjes mogelijk monteren om het vervolgens een permanente plaats aan boord te geven.

Op een schip heb je vaak minder tijd om tijdens het varen je bezig te houden met ingewikkelde schermen. Dit kost tijd en kan erg afleiden, dit kan in sommige gevallen zelfs gevaarlijk zijn. Begrijp ons niet verkeerd, open-source systemen zijn natuurlijk fantastisch omdat het zoveel functionaliteit biedt, echter gaat dit soms ten koste van de gebruiksvriendelijkheid van het systeem.

Veel functionaliteit is van origine namelijk ooit apart ontwikkeld, vervolgens toegevoegd aan het geheel. Zo komen er heel veel aparte oplossingen van verschillende ontwikkelaars met elk hun eigen standaarden bij elkaar. Je zult dus goed en kritisch moeten kijken wat je precies wilt gebruiken en wanneer. Stel alles van te voren in zoals je het wil hebben, zodat je er onderweg niet mee bezig hoeft te zijn.

Hoe meer functionaliteit er aanwezig is, hoe meer mogelijkheden er zijn dat er iets kapot gaat. Blijf je bij de basis, dan zal er wellicht niet veel gebeuren. Doe je een systeem update? Dan is de kans groot dat de software die je hebt ge-update nu beschikt over een nieuwe functie of een bugfix, maar dat een ander onderdeel van het systeem weer omvalt.

Breidt je functionaliteit uit? Dan zullen er steeds meer processen gaan draaien op de Pi, wat mogelijk op een bepaald moment te zwaar zal worden voor de kleine computer. Er bestaat net als met updaten een kans dat bij het installeren van iets nieuws, weer wat ouds omvalt. Heb je het idee dat je systeem stabiel is en ben je er tevreden over? Maak dan een back-up op een aparte SD kaart. Zo kun je altijd nog snel terug naar de meest stabiele versie, voor als er iets stuk is.

Er bestaat natuurlijk vaak een mogelijkheid om via verschillende fora hulp in te roepen, of als je handig bent met Linux kun je hier en daar nog troubleshooten en je laatste handelingen terugdraaien. Maar niet iedereen is hiertoe in staat en dan is de meest eenvoudige oplossing even je SD kaart wisselen zodat je weer een schoon systeem hebt.

Dit is een onderwerp die je eigenlijk bijna nooit aan het begin van zo’n project wordt genoemd, maar we heel graag willen delen.

Op een boot ben je eigenlijk wel gewend om de boord schakelaar gewoon om te draaien voor als je weggaat, of als je een ander apparaat uitschakelt je gewoon de uitknop kunt indrukken. Ook thuis kun je de computer vaak met een druk op de knop uitschakelen en als je het echt netjes doet dan ga je naar Start, om af te sluiten.

Met een Pi moet je het zelfs bijna in je oren knopen om hem veilig af te sluiten. Doe je dit niet, dan bestaat er een risico dat je systeem corrupt raakt en de volgende keer niet meer zal opstarten. Het zal misschien 20x goed gaan, maar er zal een dag komen dat je weer het welbekende vertrouwde extra back-up SD kaartje moet vervangen of herinstalleren. Dit komt doordat SD geheugen origineel enkel voor het schrijven van fotos en videos is ontworpen en niet voor een geheel besturingssysteem, een andere reden is dat Linux een ander filesystem heeft en gevoeliger is voor stroomuitval.

Als je niets aanpast aan je Pi dan zul je dus elke keer als je van je boot weggaat moeten onthouden dat je eerst moet inloggen in de Pi en hem veilig moet afsluiten. Er is eventueel een gemakkelijkere oplossing waardoor je niet hoeft in te loggen, je kunt op de GPIO header (het rijtje met 40 pinnetjes bovenop) een knopje monteren met jumper kabels zodat je met dat knopje veilig kunt afsluiten. Dit zal niet meteen werken, hiervoor moet je eerst een shutdown script maken.

Een andere optie is om in plaats van een micro SD kaart een SSD te gebruiken. Deze kunnen vaak ook wat minder gevoelig zijn, omdat deze bij stroomuitval vaak nog net voldoende intern stroom hebben om een cruciale schrijfactie af te maken.

De mooiste oplossing is echter dat je er niet meer over na hoeft te denken. Hiervoor kun je de Pi bijvoorbeeld uitbreiden met een UPS (noodstroom accu). Dit is een chip met een accu die ziet wanneer de spanning op de Pi wegvalt, de interne accu neemt het dan over en dan wordt de Pi veilig afgesloten.

Het lijkt allemaal heel wat en dat is het misschien ook wel. We willen absoluut niet intimideren en ontmoedigen, want als je doorzet en het leuk vindt dan leer je echt een hoop over hardware en zeker ook je eigen boot.

Zelfs in het meest eenvoudige scenario kan het zijn dat je dubbel onderdelen moet kopen, er gaat iets stuk of er brand iets door. Dit kan door een eigen fout komen tijdens assembleren of door andere omstandigheden, of een onderdeel doet toch net niet wat je wil, of je hebt het verkeerde onderdeel. In elk geval zal het een of meerdere keren gebeuren dat je een onderdeel nogmaals moet bestellen.

Er komen ook bij zelfbouw oplossingen vaak meer kosten op je af dan je van te voren hebt bedacht. Het meest eenvoudige scenario zal je wellicht zo rond de 100 euro kosten. Er zijn bedrijven die het je makkelijk hebben gemaakt door het voor te installeren, maar je kunt je afvragen of je dan nog steeds echt een robuuste oplossing hebt. Het meest complete scenario zal je minstens 700 euro kosten, als je het in een keer goed doet. Laten we zeggen dat je een paar foutjes hebt gemaakt, 800 euro.

We hebben uitgerekend dat als je enigszins hetzelfde wil bereiken als dat de Openplotter software je toestaat, met de grotere merken dan zul je ongeveer 20 verschillende apparaten moeten aanschaffen. Die moeten elk hun plek in het schip krijgen, aangesloten worden en het moet allemaal met elkaar communiceren. De kosten hiervoor zijn in het meest bescheiden scenario ongeveer 17.000 euro. Dan hebben we nog niet eens de meest dure apparatuur genomen.

Prijs is natuurlijk niet het enige verschil. De bewezen merken leveren hun producten in robuuste behuizingen, gedegen getest en gecertificeerd en bovendien heb je garantie en support.

Niet iedereen zal hierdoor alle apparatuur aanschaffen die ze graag willen hebben.

Omdat we deze reis zelf hebben meegemaakt, wilden we andere mensen in staat stellen om over alle technologie te beschikken die ze willen, maar op een eenvoudigere manier, zonder al het voorwerk. Daarom creëerden we AyeAye®.

En na een paar jaar ontwikkelen en testen, waarbij we alle technologie in één geïntegreerd product hebben samengebracht, kunnen we met trots zeggen dat we één enkele, robuuste en intuïtieve alles-in-één bootcomputer hebben ontwikkeld.

Wij willen mensen toegang geven tot de open-source technologie, maar dan met robuuste en veilige hardware. Wij willen mensen toegang geven tot al die verschillende functionaliteiten, maar dan via een eenduidige intuïtieve interface.

Wij willen laten zien dat niet alles met het label maritiem per definitie overpriced hoeft te zijn.

De AyeAye® bootcomputer geeft mensen toegang tot open-source technologie, maar wordt geleverd met robuuste en veilige hardware die gecertificeerd is voor gebruik in een maritieme omgeving. De grote verscheidenheid aan functies wordt bediend met de intuïtieve AyeAye® app. Op je smartphone, tablet of laptop – beschikbaar waar je ook bent.

De AyeAye® bootcomputer en app zijn aangepast aan de behoeften van moderne booteigenaren die op de beste manier van hun tijd op het water willen genieten: zonder onnodige zorgen.