Grüßt Euch,
ich bin noch in der Schule und arbeite gerade an meiner Facharbeit
Physik mit dem Thema "Bau eines digitalen Lawinensuchgerätes".
Dementsprechend hab ich noch nicht allzu viel Erfahrung im Bezug auf
Elektrotechnik.
Was ist ein Lawinensuchgerät? Wird verwendet um in Schneelawinen
verschüttete Menschen zu orten. Sie senden und Empfangen auf 457 kHz.
Das Signal wird jeweils eine zehntel Sekunde gesendet, dann sind neun
zehntel Sekunden Pause. Das Gerät hat drei orthogonal zueinander
stehende gerichtete Antennen, wodurch der magnetische Feldstärkevektor
bestimmt werden kann.
Was ich plane: Der Kern des Gerätes soll der Arduino Duemilanove sein,
welcher mir als geeigneter Prozessor erscheint, da er bereits mehrere
Analog-Digital-Wandler enthält. Die drei Empfangs-Antennen haben je
einen Ferrit-Kern. Ein LCD-Display zeigt die Entfernung zum
Verschütteten an. 5 LEDs zeigen die Richtung zum Verschütteten an.
Was ich bereits habe: Hab den Arduino mit dem LCD-Display und den LEDs
und einem Schalter verbunden und den Teil zu Anzeige von Entfernung und
Richtung programmiert. Hab die Ferrit-Kerne und passende Litze gekauft.
Jetzt geht es an den schwierigen Teil und bei mir im Kopf stapeln sich
Fragen und komm nicht so recht weiter. Wär echt toll, wenn mir da jemand
weiterhelfen könnte! Es geht mir eigentlich erst mal nur um den Teil,
wie ich es schaffe, die in einer Antenne induzierte Spannung am Arduino
auszulesen. (Spätestens hier beginnt mein Nicht-Wissen :) ) Erstmal
brauche ich einen Resonanz-Schwingkreis. Dafür würde ich einen
Drehkondensator einsetzen, damit ich dann noch feinabstimmen kann. Der
Arduino samplet analoge Signale mit 10 kHz. Die Sampling-Frequenz sollte
ja höher sein als die gesampelte Frequenz. Daher würde ich einen 456 kHz
Oszillator einsetzen, um dann die beiden Schwingungen zu Mischen, dann
den 913 kHz-Teil rausfiltern (Band-Pass-Filter?) und hoffentlich noch
eine 1 kHz Schwingung übrig haben (?). Ich denke auch, dass das Signal
noch verstärkt werden müsste, nur vor oder nach dem Mischen? Und dann
müsste es doch möglich sein, dieses Signal am Arduino in digitale Werte
umzuwandeln. Hab ich etwas vergessen? Ist das alles totaler Unsinn? Wenn
nicht dann: Würde der Arduino zwischen negativen und positiven
Spannungen unterscheiden?
Ich hoffe das war nicht zu verwirrend und jemand hilft mir, das ganze
etwas besser zu verstehen. Verweise auf gute Literatur oder
Internet-Quellen zu diesem Thema würden mir natürlich auch helfen (gerne
auch Englisch).
Ich versuchs mal in die Form zu übersetzen wie ich es verstehe:
Drei Antennen, orthogonal ausgerichtet, nehmen x- y- und z- Signal auf
470 kHz auf.
Da der Arduino nur mit 10 kHz abtastet, werden alle drei Signale auf 1
kHz heruntergemischt.
(mit einem folgenden Tiefpass, fg. ca 2kHz können die 1 kHz Signale von
unerwünschten Mischprodukten freigehalten werden. Eventuell können die
drei Signale durch gemeinsame Regelschaltung auf 1V normiert werden.)
Auf der 1kHz-Ebene werden die drei orthogonal abbildenden Signale als X-
Y- und Z- Komponente verarbeitet, zu optischen Darstellung eines
Vektors, der auf die Signalquelle zeigt.
Das technische Problem besteht also zuerst darin, auf 1 kHz
herunterzumischen und Nebenprodukte zu entfernen.
Dabei sollte durch Regelschaltung dafür gesorgt werden, dass der Betrag
des 1kHz Vektors, aus dem die drei Komponenten bestehen, im
Arbeitsbereich des A/D-Wandlers des Arduino liegt. (Auf Deutsch: die
Spannung der Komponenten darf nicht größer als umax des Wándlers sein,
darf aber nicht zu klein sein)
Die Umrechnung der x-y-und z- Signale in optische Darstellung ist dann
ein Softwareproblem.
Da wäre doch vielleicht ein Kontakt über PN ganz gut (als Angemeldeter
kann man das machen, als Gast nicht), die Arbeit im Detail braucht nicht
das Forum zu blockieren.
Die grauen Zellen arbeiten weiter, da kommt ein erheblicher Einwand in
bezug auf die Ortbarkeit im Nahfeld des Lawinenpiepsers:
Die Vorstellung, aus der Feldrichtung den Ort der Quelle zu bestimmen,
stimmt bei konzentrischer Abstrahlung wie z-B. einer Lichtquelle (im
Fernfeld)ganz gut, nicht aber im Nahfeld einer Ferritantenne
Beim Magnetfeld eines Stabmagneten oder einer Ferritantenne, wird das
Feld gerichtet abgegeben. An einem etwas entfernten Ort ist die Richtung
der Feldlinie nicht nur vom Ort des Magneten sondern auch von dessen
Lagerungsrichtung bestimmt.
Man muss daher zusätzlich die Entfernungsabhängigkeit der Feldstärke
auswerten, also sich mit mehreren Messungen an die Quelle herantasten.
Was ich meine, lässt sich durch einen einfachen Versuch deutlich machen:
Man nehme einen Stabmagneten und einen Kompass.(Sowas hat es in jeder
Physiksammlung)
Den Stabmagneten lege man flach auf einen Tisch, den Kompass so 30 bis
80 cm daneben.
Jetzt drehe man den auf dem Tisch liegenden Stabmagneten, die Drehachse
senkrecht zur Tischebene.
Bei einer Umdrehung des Stabmagneten macht der Kompass brav eine
Umdrehung mit, aus der Stellung der Kompassnadel kann man den Ort des
Stabmagneten nicht bestimmen.
Erst mal einen ganz ganz herzlichen Dank für die ausführliche Antwort!
Sowas erlebt man nicht in allzu vielen Internet-Foren!
Das hilft mir schonmal ziemlich weiter. Zu der Vorgehensweise, wenn ich
die drei Anteile des Feldstärke-Vektors erst einmal habe: Ziel ist es
nicht sofort nach Empfang des Signals dessen Herkunftsrichtung zu
bestimmen, was ja physikalisch meiner Einschätzung nach gar nicht
möglich ist, sondern den Suchenden entlang eines Feldstärkevektors in
einer Art elliptischen Bahn zum Verschütteten zu führen. Das heißt, die
Richtung des Vektors wird ständig neu bestimmt und dies dann in eine
Richtungsanweisung für den Suchenden umgesetzt, wodurch dieser im
Endeffekt auf einer Kurve den Verschütteten erreicht.
Damit das so funktioniert, müsste das Signal, das gesampelt wird sowohl
positive als auch negative Amplituden haben können. Ist dem so? Ich
stelle mir das irgendwie so vor:
http://www.webbasedprogramming.com/Tricks-of-the-Java-Programming-Gurus/f4-1.gif
Ist dem so? Und reicht ein Oszillator, den ich mit den drei Signalen in
drei Mischern mischen kann oder brauche ich drei Oszillatoren?
Danke nochmal im Voraus. (Bin jetzt auch angemeldet)
Hallo,
das schon gelesen?
http://www.patent-de.com/20060323/DE102004027314B4.html
Da sind einige Ideen beschrieben.
Wenn das richtig sehe, dann war das Mischen auf eine Audiofrequenz eher
dazu da, dass man das akustisch verfolgen konnte.
Wenn man eh nur elektronisch auswertet, könnte man da nicht gleich bei
den 457kHz bleiben. Da könnte man doch die ganzen Bandfilter und
Signalstärke(Feldstärke) ICs nehmen die es für 455kHz gibt.
Ich denke der Ferrit bringt es nicht. Die Spulen genuegen. Mit 3 Spulen
kann man die Richtung der Feldlinige bestimmen. Und ich der Tat ich hab
so ein Geraet. Mit dem analogen Mode laeuft man entlang der Feldlinie,
im digitalen Mode kann man direkt drauf zu laufen.
Ich glaube nicht, auf das Ferrit verzichten zu können. Bei einer
Wellenlänge von 650 m dürfte eine 1/4-Wellenlängeantenne doch schwer zu
realisieren sein. Meine drei Lawinenpiepser haben allesamt
Ferritantennen. Ist beim Lang- und Mittelwellenradio ja auch so.
Ich habe jetzt einen programmierbaren Oszillator und einen 4066-Schalter
bzw. Mischer. Ist es ratsam die Signale der drei Antennen vor dem
Mischen zu verstärken (opamp)? Hat jemand vielleicht einen Link für ein
Schaltbild oder ähnliches wie genau der Anschluss der Antenne an einen
Mischer funktioniert?
Helmut: Das mit dem Patent klingt interessant. Kannte das noch nicht.
Danke im Vorraus!
Ich hab jetzt einige Tage etwas weiter gelesen und mache denke ich schon
Fortschritte. Ich wäre sehr dankbar, wenn mir jemand sagen könnte ob
folgendes funktionieren würde.
Also ich habe drei auf 457 khz abgestimmte Schwingkreise mit
Drehkondensator und Ferritspule, die gleichzeitig als Antenne dienen.
Diese werden dann mit einem Operationsverstärker verstärkt. Dahinter
habe ich einen vierfachen Schalter, wo die drei Antennensignale
reinkommen. Das aus dem Schalter herauskommende Signal wird in einem
Analogmischer mit einem von einem lokalen Oszillator stammenden 458 khz
Signal gemischt (Hier noch eine wichtige Frage: müssen die beiden zu
mischenden Signale die gleiche Amplitude haben?), und danach mit einem
Bandpassfilter nur die gewollte 1 khz Frequenz durchgelassen. Dann
könnte ich das Signal eigentlich schon im Analog-Digital-Wandler mit 10
khz samplen und auswerten. Da der Arduino aber nur positive Spannungen
akzeptiert und ich nicht die negative Phase verlieren möchte würde ich
dann mit einer Additionsschaltung (mit einem opamp?!?) eine 2,5 V
Gleichspannung hinzumischen, wodurch ich doch ein 1 kHz-Signal bekommen
müsste, welches aber nicht um den Nullpunkt schwingt, sondern um 2,5 V.
Ist das richtig beziehungsweise nachvollziehbar alles? Oder immer noch
alles falsch?
Danke schonmal :)
Liebe Grüße aus München
Hallo,
reicht es nicht aus, die am Ausgang des Mischers anstehende Amplitude zu
messen?
457 kHz ist doch Mittelwelle, dafür gab es mal den ZN414 als Empfänger
mit minimalem Aufwand, einen Nachfolger hatte Conrat im Programm.
Andreas
Danke für dein Antwort. Meinst du vielleicht das hier
http://www.conrad.de/goto.php?artikel=178535 ? Hier sehe ich das
Problem, dass diese Komponente auch dazu da ist, das Signal zu
demodulieren. Mein Signal ist allerdings nicht moduliert. Dann würde ja
die Hochfrequenz-Schwingung rausgefiltert werden und das ist ja nicht
das was ich will.
Am Ausgang des Mischers habe ich ja nicht nur die 1khz-Schwingung,
sondern auch die 915khz-Schwingung. Die Müsste ich ja erst rausfiltern.
Und dann besteht noch das Problem, das der Analog-Digital-Wandler keine
negativen Spannungen akzeptiert, was ich hoffe, mit einer
Additionsschaltung beheben zu können (siehe oben).
Vielleicht noch jemand der mir die beiden Fragen aus dem vorigen Post
beantworten kann? Wär echt super!
Libe Grüße
Du weißt einfach noch viel zu wenig, um das Projekt zeitnah umsetzen zu
können. Laß es doch einen Profi machen. Hier treiben sich genug rum.
Falls das eine Lernplattform ist, dann wirds bei deinem Kenntnisstand
sicherlich zwei Jahre bis zu einem ersten Ergebnis dauern.
Ist nur meine Erfahrung. Habe das soweit hinter mir.
Aber es soll nicht an Ideen scheitern. Einen Lawinensucher habe ich
bislang nicht gebaut. Passend zu meinem Kenntnisstand würde ich drei
Ferritstäbe auf den Seitenwänden eines passenden Kegels montieren. Das
größere Kegelende wäre dabei die Suchrichtung. Die drei Empfängerspulen
auf Resonanz bringen (Einzeln abgleichen, da die Ferrite und die
Einzelspule nie gleich sind). Und dann auf allen drei Kanälen nach einer
schmalbandigen Filterung die Feldstärke messen, nach Pythagoras
quadratisch addieren und die Gesamtfeldstärke auf ein Display. Fertig.
Damit würde ich dann Feldversuche machen und wenn die Nachteile erkannt
sind, eben weiterverbessern.
Der ZN414 wurde schon genannt. An dessen Ausgang wäre der
Gleichspannungspegel entsprechend der Feldstärke. Mehr als einen
Dynamikbereich von ca. 30dB ist mit dem allerdings nicht zu machen.
Analog Devices verschickt kostenlose Muster. Da suche mal nach dem
AD8307 und seinen Brüdern.
Überleg dir erstmal, wieviel Hilfe du dir holen willst, was es kosten
darf und wieviel Zeit du hast.
Nach Patenten schauen ist gut. Nach Ortung in Höhlen auch gut.
Gruß -
Abdul
Hallo Dominik,
dein Projekt entspricht dem Besten, was es zu kaufen gibt. Da haben
Profis mit viel Erfahrung in der Lawinenortung jahrelang dran
entwickelt. Probier es erstmal einfach mit nur einer Empfangsspule.
Probier mal "lawinensuche 457 khz" als Suchbegriff.
Andreas
...
Laß es doch einen Profi machen. Hier treiben sich genug rum.
...
nur schlecht dass man bei einer Facharbeit versichern muss am Schluss
(mit Unterschrift!), dass man dies alles selbst gemacht hat.
Nach Abgabe des Werkes bekommt man in einer Art Fragestunde noch so
einige Interessante Fragen gestellt zum eigenen Thema. D.h. wenn mans
nicht selbst gemacht hat und deshalb nicht komplett durchblickt werden
sie misstrauisch werden.
Und dieser Thread trägt auch nicht gerade dazu bei es "unauffälliger" zu
machen ;-)
Generell rate ich dir bei deinem Thema: Probier mal ein wenig rum.
Zuviel Theorie bringt dich nicht wirklich weiter, du kannst erstmal
versuchen Schritt für Schritt erfolge zu haben. Also jetzt z.B. erstmal
Schwingkreis aufbauen und schauen ob das so überhaupt (mit oder ohne
ferrit!) realisierbar ist! :-)
Für einen Schüler ist das Thema viel zu hoch. Will er es fertigbringen,
dann kann er doch andere Resourcen auszugsweise benutzen. Alles was er
machen muß, ist ordentliche Quellenangaben! Und am Ende sollte
ersichtlich sein, daß er getreu deutscher Tradition ordentlich
geschwitzt hat. Weil nur darum geht es eigentlich.
Mit "erstmal" in kleinen Schritten kommt man nicht schnell genug
vorwärts.
Jetzt mal unter Profis:
Allein schon der Titel des Themas ist sowas von abgedroschen: "Bau eines
digitalen Lawinensuchgerätes"
Was soll an einem solchen Gerät bitteschön digital sein? So in etwa wie
die "DIGITAL HIGH-END PLL SYNTHESIZER" auf dem EUR 9,99 ALDI-Funkwecker,
der innen für die Elektronik 80% Luft hat?
Oder all die alten ICM7106 Digitalvoltmeter-Varianten wie pH-Messer usw.
damals<tm> in der wie hieß die Bastlerzeitschrift aus dem
Franzis-Verlag?
Die Aufgabenstellung ist rein analog! Das Display kann digital sein, was
hier aber auch keinen Sinn macht, denn Menschen lesen und denken eher
analog wenns um Verhältnisse geht.
Die Option eines "near-zero IF digital front-end with high-speed a/d
converter, digital down-sampling, DFFT analyzer and neuron-network
assisted typical help-cry recognizer" wird wohl nicht gemeint sein.
Natürlich muß das Display auch noch von weiß auf blaue
Hintergrundbeleuchtung umgemoddet werden, damit es möglicht blödsinnig
zu benutzen sein wird. Oder besser gleich blaue Schrift auf rotem
Hintergrund mit gelben Blinkschriften...
Gruß -
Abdul
Hallo Abdul,
schön dass du dich so ausführlich zu Wort meldest. Den Titel des Themas
hab ich mir nicht ausgesucht. Ich weiß nicht, wieso der Begriff digital
falsch sein soll. Digital bedeutet nunmal computergestützt. Und im
Herzen des Gerätes sitzt ein Mikroprozessor.
Analoge Lawinensuchgeräte gibt es schon lange. Haben meist nur eine
Antenne, kein Display, und funktionieren darüber, dass über einen
Lautsprecher entsprechend der empfangenen Amplitude ein Ton ausgegeben
wird. Digitale Lawinensuchgeräte hingegen haben zwei oder drei Antennen,
die analogen Signale werden in eine Mikroprozessor mehr oder weniger
kompliziert ausgewertet und der Benutzer wird über einen Richtungspfeil
zum Opfer gelenkt.
Somit ist es leider nicht damit getan, die Gesamtfeldstärke zu messen.
Bei drei Antennen hätte die bloße Information der drei Feldstärken zu
Folge, dass das gesuchte Opfer sich in acht Richtungen befinden könnte.
Ein ganz gutes Paper zur Funktionsweise findet sich hier:
http://robots.unizar.es/data/documentos/1607119491.pdf
Mir ist bewusst, dass das Projekt ziemlich anspruchsvoll ist, sich das
Gerät von einem Profi bauen zu lassen, kann ja wohl kaum eine
Alternative sein – möge die Quellenangabe noch so sorgfältig sein.
Für mich ist das hauptsächliche Problem, das empfange Signal einer
Antenne analog zu verarbeiten um es dann digital auswerten zu können.
Von den Suchalgorithmen habe ich schon recht genaue Vorstellungen, bzw.
habe diese bereits simuliert. Die Anforderung ist, dass aus dem 457
kHz-Signal ein verstärktes, heruntergemischtes Signal wird. Um mich zu
informieren habe ich schon ziemlich viel gelesen und ich hab' denke ich
langsam ein nicht mehr gar so trübes Bild, wie das ganze Aussehen
könnte:
Ich habe einen abgestimmten Schwingkreis mit Ferritspule und
Drehkondensator. Dann wird erstmal das HF-Signal verstärkt, bevor ich es
durch multiplikative Mischung mit einem lokalen 458 kHz-Oszillator und
anschließenden Band-Pass-Filter auf 1 khz heruntermische. Dann wird das
ZF-Signal nochmals verstärkt und durch eine Additionschaltung mit einem
Operationsverstäker wird 2,5 V-Gleichstrom hinzugefügt, damit ich ein
Signal habe, welches um 2,5 V schwingt, welches dann in dem
Analog-Digital-Wandler umgewandelt wird.
Kannst du oder jemand anders mir bestätigen, dass das so richtig ist,
bzw. das das alles Unsinn ist?
Liebe Grüße
Ja, das ist schon richtig. Wie performant das von dir entworfene Bild
ist, ist unklar. Da könnte nur jemand etwas genaueres dazu sagen, wenn
er in eine sehr ähnliche Richtung schon gearbeitet hat.
Welche Reichweite soll das Gerät haben?
Wenn du die Antennen auf einem Kegel anordnest, gibt es keine 8 mögliche
Richtungen!
Schau dir mal die ganzen Papers zu ADF (automatic direction-finding) an.
Du müßtest für eine eindeutige Richtungsdefinition die Phasenlage
bestimmen. Wenn der Suchende allerdings das Gerät bewegt, ist die
Richtung sofort klar und es reicht der Betrag.
Weiß nicht so recht, wo das Problem ist. Werdegang:
1. rauscharmer Vorverstärker
2. schmalbandiges Filtern (notfalls durch Runtermischen und dort
filtern, was dort einfacher sein kann)
3. Pegel bestimmen durch Amplitudenmessung.
Ist das so schwer? Was willst du im Baseband benutzen? Herkömmliche
Analogtechnik, SCF oder DSP?
Gruß -
Abdul
Die Reichweite bei kommerziellen Geräten beträgt 100 m. Mir würde ein
Empfang auf 10 m reichen. Jemandem das Leben retten würde ich mit dem
selbstgebauten Gerät ja nun nicht gerade versuchen :)
Ist automatic-direction-finding ein Synonym zu Radio-Direction-Finding?
Hab da schon ein bisschen gelesen, von einem Kegel hab ich bis jetzt
noch nichts gesehen. Könntest du das kurz erklären? Was für einen
Vorteil soll das haben? Warum ist die Richtung sofort klar, wenn der
Suchende das Gerät bewegt?
Danke für deine ausführlichen Beiträge!
Viele Grüße
Der Sender ist nicht Teil der Arbeit. Habe drei verschiedene zu Hause.
Frequenz wie gesagt 457 kHz +-80Hz, Modulation A1A (eigentlich ist das
ja keine Modulation, oder? Die 457 kHz werden gepulst gesendet wobei ca
1/10s senden und 9/10s nicht senden)
Sendeantenne ist ebenfalls eine Ferritantenne.
In zehn meter Entfernung sollte laut Spezifikation die magnetische
Feldstärke zwischen 0,5 und 2,23 μA/m betragen.
Viele Grüße
Als Sender eine Ferritantenne? Dann ist die Feldstärke um den Sender
herum sehr unterschiedlich bei gleichem Radius! Daher denke ich, daß es
mehrere Ferritantennen aufgrund der Aktion im Nahfeld (= instabiles Z0
des Raumes) eher keine Aussage über die Richtung machen.
Das Ganze mutiert damit zu einer RFID-Applikation. Das sind keine echten
Antennen! Da kannste mal in Google dich schlau machen. 3D Multi-Access
RFID ist aber gerade erst mitten in der Geburt. Daher ist alles, was da
performant ist, grundsätzlich NDA usw. Mifare wäre da ein Stichwort.
Die Modulation ist auf analoge Widergabe über Lautsprecher-Ton
ausgerichtet. Das Tastverhältnis ist für elektronische Auswertung eher
ungeeignet. 50% oder 1/3 und 2/3 -Tastung wäre besser. Nun ja, daran
kannste ja nichts ändern.
ADF und RDF wird wohl das gleiche sein.
Die Sache mit dem Kegel ist rein meine Idee. Bisher ging ich allerdings
von weit größeren Abständen aus, sodaß es sich um echte Antennenwirkung
handeln würde. Was du aber hast, ist eine fast ausschließliche
magnetische Kopplung. Deine beiden Antennen sind also nichts anders als
lose gekoppelte Schwingkreise! Von daher wird der Kegel nicht gut
funzen.
Ich würde das alles kippen und nur noch eine Ferritantenne benutzen. Die
muß der Benutzer auf Maximum ausrichten und dann versuchsweise in eine
Richtung gehen. Anhand der Feldstärkezunahme wird er merken, ob die
Richtung korrekt ist oder korrigiert sie eben durch seitwärts ausrichten
und einen neuen Versuch in diese Richtung zu gehen. Das Ganze erinnert
dann stark an das Vortasten eines eher schlecht sehenden Insekts auf der
Suche nach Nahrung. Ja, das Insekt hat auch zu wenige Infos für mehr
gezielteres Vorgehen.
Ja, ist alles analog. Was soll da noch digital? Wo nichts ist, kann man
nichts finden. Aus der Feldstärke machst du eine Tonhöhe. Die Fuchsjäger
bei den Funkamateuren arbeiten auch so.
10m sollten auch für deine Kenntnisse kein Problem sein!
Viel Spaß -
Abdul
> nur noch eine Ferritantenne benutzen
Das das Minimum zum Peilen weitaus schärfer ausgeprägt ist als
das Maximum ist Dir dabei wohl entgangen.
2 Stäbe sind also schon sinnvoll.
1 langer Stab für die Minimumpeilung und 1 Stab für die
Feldstärkemessung.
Das Problem mit den einantennigen Suchgeräten ist, dass falsche
Signalmaxima entstehen, je nachdem wie der verschüttete im Schnee liegt,
eben weil das Signal nur über eine ferritantenne ausgesendet wird und
das entstehende Feld so unregelmäßig ist. Insofern sind drei orthogonal
angerichtete ferritantennen eigentlich schon nötig, weil dass die
einzige Möglichkeit ist, den gesamten Feldstärkevektor zu registrieren.
Ich denke mittlerweilen, dass es vielleicht doch auf jeden Fall erstmal
der bessere weg ist, nur die dc-Amplitude zu registrieren. Das Ist doch
wohl auf jeden Fall machbarer, oder?
Mir ist nämlich gerade eingefallen, dass die Phase des auf 1khz
runtergemischten Signals nicht unbedingt etwas über die Phase des
ursprungssignals aussagt. Sehe ich das falsch?
Ich bin ganz begeistert, wie viel Hilfsbereitschaft man hier begegnet!
Viele grüße
Ferritantennen 'beugen' den Raum um sich herum. Kann man sich vorstellen
wie bei Einstein. Ist natürlich nicht der gleiche Effekt.
Die Feldlinien bündeln sich im Ferrit und treten vor allem an den Enden
in den Raum.
Wenn du nun zwei Ferrite in nächster Nähe zueinander hast, dann
beeinflussen die sich so, daß die Feldlinien versuchen durch beide
Ferrite durchzugehen. Deine Antennenkonstruktion ist also mitnichten
orthogonal!
Das kannst du mit FEMM analysieren.
Das Problem ist einfach, daß die Ferritantenne typischerweise extrem
klein gegenüber der Wellenlänge der elektromagnetischen Welle ist. Das
hier nur eine magnetische Kopplung vorliegt, ändert leider nichts an
diesem Verhalten.
Ich habe mich schon ausführlich mit Ferritantennen beschäftigt...
Warum wird hier überhaupt ne Ferritantenne benutzt? Weil es die kleinste
denkbare Antennenform ist!
Wenn du wirklich orthogonal messen willst, brauchst du eine Antenne die
nicht ferromagnetisch aktiv ist. Die Antenne wäre dann sozusagen für die
Strahlung unsichtbar. Du könntest es mit den Senoren von Magnetsensoren
von Honeywell versuchen. Die sind superempfindlich und es gibt sie mit
3D-Struktur. Die Bandbreite sollte für 500kHz geradeso gehen. Yamaha
stellt auch so ein Ding mit i2c-Bus her. Unterlagen gibts nur gegen NDA.
Habe einen von Honeywell da, aber wenig Zeit. Wenn das Projekt kein Geld
abwirft, kann ich dir daher nicht weiterhelfen. Ansonsten würde mich ein
Aufbau mit dem Honeywell persönlich auch interessieren. Das Vorbeifahren
einer Straßenbahn kann man jedenfalls problemlos über einige zig Meter
detektieren.
Es gibt auch noch andere Sensoren für sowas. Aber das ist jetzt echt
alles sehr exotisch [teuer], z.B. welche die aus einem speziell
dotiertem Glaslichtleiter bestehen und die Drehung der
Polarisationsebene im Glas messen. Die gehen bis ca. 100MHz. Gibts von
Tokin.
Gruß -
Abdul
Eine gute verläßliche Abhandlung über Ferrite als Antennen steht in
Snelling "Soft Ferrites". In einer Uni-Bibliothek könntest du es finden.
Meines kann ich dir leider nicht ausleihen. Das Buch ist utopisch teuer.
Diese Yahoo-Gruppen sind auch interessant, weil dort Ferrite als Antenne
benutzt werden:
ULF-ELF
VLF_Group
ferriterodantennaexperimenters
loopantennas
und
FEMM
Gruß -
Abdul
> Dann schau dir mal das Nahfeld an...
Hmmm, ...
ein scharfes Minimum bleibt ein scharfes Minimum.
Auch im Nahfeld. Vorausgesetzt, man schirmt die Antenne
gegen das E-Feld ab.
> Das hier nur eine magnetische Kopplung vorliegt, ändert leider nichts an> diesem Verhalten.zensiert> Habe einen von Honeywell da, aber wenig Zeit. Wenn das Projekt kein Geld> abwirft, kann ich dir daher nicht weiterhelfen.zensiert
Hab mir das mit den Magnet-Sensoren mal angeschaut. Sieht ja nach einem
richtig interessanten Gebiet aus. Für die Arbeit aber wohl doch eher
nicht geeignet. Alle momentan zu kaufenden Geräte arbeiten auch mit drei
orthogonal zueinander stehenden Ferrit-Antennen. Dazu kommt, dass es für
mein Gerät nicht besonders wichtig ist, wie groß es letztendlich wird.
Somit kann ich auch viel Platz zwischen den Antennen lassen.
Ich hab in einer französischen Diplomarbeit eine wie es scheint einfache
Möglichkeit gefunden, die Antennensignale zu verarbeiten. Dabei wird ein
SA605D "missbraucht". Es werden eigentlich lediglich die beiden opamps
zur Verstärkung und der RSSI-Output zur Signalstärke-Messung verwendet.
Hab' das Schaltbild mal angehängt. L1 ist die Ferritspule und C7 der
Drehko. Die beiden Filter sind SFULA455KU2A-B0 Keramik-Filter, welche
wohl gut geeignet sind. Was haltet ihr davon?
Zwei fragen hätte ich zu dem Schaltkreis: 1. Wozu sind die beiden
Kondensatoren C5 und C6 gut? 2. Ist die DC-Amplitude des RSSI-Output
proportional zu der Signalamplitude?
Ich würde dann das ganze dreimal bauen und die drei RSSI-Outputs an drei
analog-Eingänge anschließen. Ist das zu einfach gedacht?
Danke wiedermals im Vorraus!
Viele Grüße
C5 und C6 passen die Impedanz des Filters an den Eingangsschwingkreis
an. Das ist nichts anderes als eine andere Form von Trafo.
Beim SA605 ist der RSSI-Ausgang recht weit (im Sinne von Dynamikbereich)
und gut linear. Keine schlechte Wahl. AD8307 ist natürlich eine ganz
andere Klasse.
3x unabhängig voneinander aufbauen erzeugt halt die 8 Richtungen
Problematik.
SA605 sollte man bei mouser.com bekommen.
Du kriegst mit drei getrennten Chips auch einen Richtungsfehler, da der
Aufbau niemals bei allen dreien gleichförmig sein wird.
Die beiden von dir genannten OpAmps sind keine! Das sind sättigende
ZF-Verstärker, die über den RSSI-Ausgang ihren nachlaufenden
Arbeitspunkt bekanntgeben. Wobei der jeweils letzte in der Kette dann
zuerst sättigt...
Gute Nacht -
Abdul
Das mit den acht Richtungen denke ich werde ich in Kauf nehmen. Es sind
ja eigentlich nur vier (was die Antenne in Z-Richtung sagt, ist ja für
die Gehrichtung nicht wichtig. Zwei der Richtungen sind ja richtig, weil
die Feldlinien in beiden Richtungen zum Opfer führen. Die anderen beiden
Richtungen führen ins Leere, aber das ist ja nicht weiter schlimm, weil
man das recht schnell merkt.
Zudem wär das Mehrdeutigkeitsproblem bei diesem Schaltkreis auch nicht
gelöst, wenn man die drei Schwingkreise über einen Mehrfachschater und
den Empfänger anschließt.
Die Eingangsimpedanz des Filters ist 3000 Ohm. Die Impedanz des
Schwingkreises ist nur durch messen festzustellen, oder?
Für die Größen der Kondensatoren C5 und C6 ist doch eigentlich nur deren
Verhältnis wichtig. Welche Größen sind da anzuraten? Stimmt die
Gleichung
wobei z1 die Schwingkreis- und z2 die Filterimpedanz ist?
Dank der Hilfe hier bin ich wirklich einen großen Schritt weiter
gekommen! Die Teile sind bestellt.
Eine kleine Frage noch an: Ein Kompass-Modul (z.b. HM55B) wäre für die
Suche ziemlich hilfreich. In wieweit wird der durch die Ferrite
beeinflusst, beziehungsweise wie weit muss er entfernt sein, damit er
vernünftig misst?
Viele Grüße und Guten Morgen
Deine Gleichung kann ich nicht sehen, wenn da eine wäre.
Anstatt der Kondis zur Impedanzanpassung kannst du auch passende
Abgriffe an der Spule vorsehen und es dann im Versuch optimieren.
Wenn du dann deine Schalterbank zum Phasenschieber erweiterst, dann
hättest du auch eindeutige Richtungen. Sagte ja: RDF
Ich finde du hast zu früh bestellt (oder zu lange recherchiert :-)
Was ist z.B. mit einem TCA440 ? Hat auch gute 100dB RSSI Dynamik.
Der Ferrit wird bei f=0 genauso die Feldlinien beugen. Wieviel, kann dir
nur ein Physiker genau berechnen. Oder du investierst noch mal ne Woche
in FEMM.
Hol dir LTspice und simuliere deine Antennenschaltung am Eingang.
Gutes Gelingen -
Abdul
Danke für die Tipps, werde mir das jetzt alles eins nach dem anderen mal
anschauen.
Ich hoffe jetzt erstmal, dass der Prototyp bald steht und dann könnte
ich immer noch Anpassungen vornehmen – Sollten diese von Nöten sein. Ich
denke, dass ich so für meinen Zweck ganz vernünftige Ergebnisse erzielen
werde.
Die Formel die ich geschrieben hatte war: z1/z2 = (1 + C6/C5)^2
Ist das richtig? Angenommen ich erhalte jetzt dadurch das Ergebnis
C6/C5=1, kann ich dann sowohl zwei 10nF-Kondensatoren einsetzen, als
auch 100nF-Kondensatoren oder noch was anderes, solange die beiden den
gleichen Wert haben?
Werde jetzt mal ein bisschen simulieren.
Liebe Grüße
Nein! Weil:
http://docs.google.com/gview?a=v&q=cache:Qt1sl8fn9wsJ:www.modelithics.com/paper/495.pdf+capacitive+impedance+network&hl=de&gl=de
Du kannst aber auch Spulen oder einen Übertrager benutzen. Kommt aufs
gleiche hinaus.
Für deine ersten Versuche kannst du die Filter auch einfach rauslassen
und durch einen größeren Kondi brücken. Das Filter ändert ja nichts am
Signal, sondern soll die Störer fernhalten. Ist dein Signal groß genug,
da nah, werden die Störer relativ gesehen uninteressant.
Bitte keine Belehrungen durch Funkamateure jetzt.
Gruß -
Abdul
Diese Impedanzwandlung finde ich ehrlich gesagt extrem verwirrend. In
dem Schaltbild ist ja wohl eine PI-Anpassstruktur zu sehen. Da hört mein
Verständnis aber auch schon auf. Was muss ich alles wissen, um die
beiden Kondensatoren berechnen zu können? Reichen Eingangs- und
Ausgangsimpedanz aus?
Auch Wikipedia und Googlen war nicht so ergiebig. Es kann doch wohl
nicht so schwer sein, zwei Kapazitäten auszurechnen?!?
Verwirrte Grüße
Du kannst einen echt streßen. Ich benutze das selber auch nicht, hier
meine gespeicherten Links:
- "Reference: QEX, Mar/Apr 2004, "Tapped Capacitor Matching Design",
Randy Evans KJ6PO" erwähnt in LTspice Beispiel in der Yahoo-Gruppe.
File-Name: Tapped Capacitor Matching
-
http://www.schmarder.com/radios/tech/files/Analysis_and_Applications_of_the_Capacitive_Transformer.pdf
Mehr habe ich aus dem Stehgreif nicht zu bieten. Muß man ja nicht
nehmen.
Die Anschlußimpedanzen müssen einberechnet werden. Deswegen wird aus der
pi-Struktur dann eine Zwei-Kondi-Struktur.
Besorg dir gleich RFsim99. Das kann da automatisch.
Wie gesagt, du wirst 2 Jahre für das Projekt brauchen. HF-Technik
Einstieg ist keine Sache von ein paar Tagen. Aber mir glaubt ja eh
keiner.
Gruß -
Abdul
Tut mir leid, dass ich dich gestresst habe. Die Links haben mir sehr
geholfen und ich muss sagen, dass ich sowas nie gefunden hätte.
Ich mir mich hier mal für alle so kompetent beantworteten Fragen
beantworten! Das hat mir echt weiter geholfen.
In diesem Sinne
freundliche Grüße aus München
