mikrocontroller.net

Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Generelle Fragen zu speziellem Projekt


Autor: Dominik Schröder (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
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).

Autor: Peter R. (pnu)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
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.

Autor: Peter R. (pnu)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
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.

Autor: Peter R. (pnu)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
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.

Autor: Dominik Schröder (offthegrid)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
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-J...
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)

Autor: Helmut S. (helmuts)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
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.

Autor: Aahh (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
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.

Autor: Dominik Schröder (offthegrid)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
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!

Autor: Dominik Schröder (offthegrid)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
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

Autor: Andreas Breitbach (adsr)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
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

Autor: Dominik Schröder (offthegrid)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
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

Autor: Abdul K. (ehydra) Benutzerseite
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
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

Autor: Andreas Breitbach (adsr)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
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

Autor: lol^^ (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
...
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! :-)

Autor: Abdul K. (ehydra) Benutzerseite
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
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

Autor: Dominik Schröder (offthegrid)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
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

Autor: Abdul K. (ehydra) Benutzerseite
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
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

Autor: Dominik Schröder (offthegrid)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
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

Autor: Abdul K. (ehydra) Benutzerseite
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Baust du den Sender selber? Wie stark ist das Sendesignal, wie 
moduliert, welche Antenne?

- A.

Autor: Dominik Schröder (offthegrid)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
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

Autor: Abdul K. (ehydra) Benutzerseite
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
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

Autor: doofi (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
> 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.

Autor: doofi (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
P.S.: beide Stäbe zueinander orthogonal...

Autor: Abdul K. (ehydra) Benutzerseite
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Ja Doofi. Dann schau dir mal das Nahfeld an...

Es geht ums Finden, nicht ums Peilen. Das ist nicht das Gleiche!


Gruß -
Abdul

Autor: Dominik Schröder (offthegrid)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
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

Autor: Abdul K. (ehydra) Benutzerseite
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
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

Autor: Abdul K. (ehydra) Benutzerseite
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
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

Autor: doofi (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
> 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

Autor: Dominik Schröder (offthegrid)
Datum:
Angehängte Dateien:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
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

Autor: Abdul K. (ehydra) Benutzerseite
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
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

Autor: Dominik Schröder (offthegrid)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
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

Autor: Abdul K. (ehydra) Benutzerseite
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
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

Autor: Dominik Schröder (offthegrid)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
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

Autor: Abdul K. (ehydra) Benutzerseite
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Nein! Weil:
http://docs.google.com/gview?a=v&q=cache:Qt1sl8fn9...

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

Autor: Dominik Schröder (offthegrid)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
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

Autor: Abdul K. (ehydra) Benutzerseite
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
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/Analysi...


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

Autor: Dominik Schröder (offthegrid)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
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

Antwort schreiben

Die Angabe einer E-Mail-Adresse ist freiwillig. Wenn Sie automatisch per E-Mail über Antworten auf Ihren Beitrag informiert werden möchten, melden Sie sich bitte an.

Wichtige Regeln - erst lesen, dann posten!

  • Groß- und Kleinschreibung verwenden
  • Längeren Sourcecode nicht im Text einfügen, sondern als Dateianhang

Formatierung (mehr Informationen...)

  • [c]C-Code[/c]
  • [avrasm]AVR-Assembler-Code[/avrasm]
  • [code]Code in anderen Sprachen, ASCII-Zeichnungen[/code]
  • [math]Formel in LaTeX-Syntax[/math]
  • [[Titel]] - Link zu Artikel
  • Verweis auf anderen Beitrag einfügen: Rechtsklick auf Beitragstitel,
    "Adresse kopieren", und in den Text einfügen




Bild automatisch verkleinern, falls nötig
Bitte das JPG-Format nur für Fotos und Scans verwenden!
Zeichnungen und Screenshots im PNG- oder
GIF-Format hochladen. Siehe Bildformate.
Hinweis: der ursprüngliche Beitrag ist mehr als 6 Monate alt.
Bitte hier nur auf die ursprüngliche Frage antworten,
für neue Fragen einen neuen Beitrag erstellen.

Mit dem Abschicken bestätigst du, die Nutzungsbedingungen anzuerkennen.