Kącik techniczny

SYSTEM NICOLA Mk2
Tomasz Snopkiewicz
/ Kategorie: Kącik techniczny

SYSTEM NICOLA Mk2

Zaprojektowany przez Graham Naylor naylor@esrf.fr
System rozwijany i testowany przy współpracy SSSI i ADRASEC 38

Tłumaczenie z języka angielskiego
Tekst źródłowy: http://naylorgr.perso.cegetel.net/cave_radio/

 

Graham NAYLOR, fizyk pracujący w Europejskim Synchrotronie w Grenoble, jest członkiem jaskiniowego zespołu ratunkowego - Isere i pracuje przy współpracy ADRASEC 38 nad rozwojem nowych jaskiniowych systemów komunikacyjnych. Na zdjęciu trzeci od lewej.
Podczas próby w cuves de Sassenage (blisko Grenoble) wyjaśnia on działanie systemu NICOLA żandarmom PGHM i porucznikowi ROMARY z departamentu technicznego żandarmerii państwowej w Rosny-sous-Bois , w związku z przyszłym użyciem przez żandarmów PGHM.

 

Dane techniczne:

  • Podstawowe: Emisja / Odbiór SSB super heterodyna
  • Norma Europejska: I-ETS 300 330 Class 3
  • Częstotliwość pracy : 86.95 KHz
  • Częstotliwość pośrednia : 455 KHz
  • Mieszacz BFO: Stabilizowany oscylatorem kwarcowym
  • Front-end filtering: Preselekcja z dolnoprzepustowym filtrem i dwoma pasywnymi filtrami LC.
  • Filtry p.cz.: Filtr ceramiczny + wzmacniacz o wysokim wzmocnieniu.
  • Modulacja: jednowstęgowa.
  • Mikrofon: elektretowy
  • Moc wypromieniowywana w antenie: 3 Waty
  • Pętla prądowa: 0.1 A kiedy dopasowane
  • Regulacja: 3 pozycyjny przełącznik do dostosowania przez transformator impedancji wyjściowej do impedancji gruntu.
  • Zasilanie: 12V do 15V
  • Pobór mocy przy zasilaniu 12V: 0.06A przy odbiorze i 0.9A przy nadawaniu
  • Antena: Wielka wirtualna pętla utworzona przez dwie elektrody podłączone do ziemi w odstępie 40-80 m.
  • Projekt i montaż: powierzchniowy i przewlekany
  • Zasięg działania: Transmisja przez skałę maksymalnie do 1200 m w zależności od miejscowych warunków geologicznych. 500 m przeciętnego użytecznego zasięgu.
  • Wymiary: 150 X 80 X 50 mm
  • Waga: 0.250 Kg bez baterii

 

Schemat Blokowy

 

Zmontowane urządzenie w obudowie

 

Pokazane na zdjęciu urządzenie jest umieszczone w pudełku ochronnym do używania pod ziemią. Do transportu zalecane jest oddzielne wodoodporne opakowanie tak aby uniknąć nadmiernego zanieczyszczenia błotem i wodą. Mikrofon jest połączony przewodem na stałe by uniknąć jakichkolwiek kłopotów z wtykami, ale także wmontowano dodatkowe złącze by możliwa była w przyszłości rozbudowa urządzenia o moduły rozszerzające np. aby można było dodać urządzenie do zdalnego sterowania lub do transmisji wiadomości cyfrowych. 

System był testowany na kilku wyprawach zagranicznych do Hiszpanii, Meksyku i Chin jak również we Francji. Kompaktowe urządzenie powinno być przystosowane do transportu w najczęściej używanych wodoodpornych pojemnikach jaskiniowych lub pojemnikach do nurkowania w jaskiniach.

Od marca 2000 r te urządzenia były używane w ciągu około 20 dni akcji ratunkowych. 
Pokazane powyżej urządzenie posiada gniazdo do podłączenia zewnętrznej baterii (lub akumulatora). Dwa gniazda pozwalają podłączyć przewody anteny.
Umieszczone jest też pokrętło siły głosu i trójpozycyjny przełącznik obrotowy do regulacji mocy nadawania (dopasowania do gruntu).

W urządzeniu są trzy wskaźniki:

  •   czerwony / zielony LED wskazuje emisję/ odbiór
  •   czerwony migający wskazuje obecność fali nośnej ( Używany dla wskazania że ktoś dzwoni podczas gdy głośność jest wyciszona)
  •  pomarańczowy LED pokazuje płynący prąd do anteny ( pokazuje siłę sygnału emisji).

Siedmio stykowe gniazdo pozwala podłączyć zapasową słuchawkę, mikrofon, zdalne sterowanie z VHF, SWT, radiolatarnie lub interfejs do transmisji sygnałów cyfrowych.

 

Urządzenie może być zasilane z baterii o napięciu 12 - 15 V. 

To jest widok wnętrza urządzenia, pokazujący główna płytkę drukowaną. Wszystkie podłączenia do płyty czołowej są poprowadzone poprzez oddzielną płytkę PCB zamocowaną do panelu czołowego.
W pudełku jest nawet miejsce na umieszczenie 10 baterii AA - R6 (dające około 2 -3 godzin intensywnego użytkowania przy zastosowaniu baterii Duracel Ultra). Stopień wyjściowy zbudowany jest z 4 niskich transformatorów mocowanych do płytki drukowanej dopasowujących impedancję gruntu. Pierwotne uzwojenia transformatorów połączone są równolegle, a w zależności od pozycji przełącznika obrotowego 1, 2 lub 4 uzwojenia wtórne są połączone szeregowo do wyjścia. 

Nad projektem spędzono około roku, pracując wieczorami i weekendami. Zbudowano kilka prototypów, obecny projekt płytki drukowanej jest czwartą wersją.
Głośniczek jest trzymany w ręce (zespolony z mikrofonem).

 

Widok na główną płytkę drukowaną od strony elementów SMD

 

Zabezpieczenie urządzenia w wodoszczelnym pojemniku.

 

Budowa urządzenia

Produkcja serii około 50 płytek jest przewidziana do połowy kwietnia 2000. Płytki mogą być złożone w tej liczbie za około 1850 FF (Franków Francuskich) za płytkę. W przyszłości powinno być zrobionych trochę (w małych ilościach) pustych płytek do samodzielnego wykonania ręcznego. Jak również AD607 20-sto nóżkowy układ z przerwą międzynóżkową 0.65mm. 
Ręczne lutowanie tego urządzenia wymaga trochę doświadczenia ale dobrze zrobiona płytka powinna być złożona przez kompetentnego technika w jedno popołudnie. Około 1500 FF gwarantuje skompletowanie urządzenia z dobrej jakości słuchawką i markowymi częściami, obudową oraz profesjonalnie wykonaną płytą czołową. Ostateczne zmontowanie oraz zestrojenie urządzenia wymaga poświęcenia kilku godzin.

Użytkowanie

 

 

  1. Przewody mogą biegnąć w każdym kierunku od urządzenia do dogodnych punktów w których można zapewnić dobre połączenie z gruntem. Połączenie to może być wykonane pod ziemia przy użyciu taśmy przewodzącej z ogrodzenia elektrycznego (elektryczny pastuch) o długości około 10 m. zanurzonych w wodzie, kałuży lub błocie. Na powierzchni metalowe paliki ( albo duże metalowe kołki namiotowe - śledzie szpilki ) będą pracować lepiej. Symetria anteny nie jest ważna, ale ważna jest odległość między punktami uziemienia i powinna wynosić około 1/6 dystansu na którym chcemy przeprowadzić łączność.
  2. Po podłączeniu elektrod do ziemi i włączeniu zasilania powinien zapalić się czerwony LED.
  3. Trój pozycyjny przełącznik powinien być w położeniu 1. Podczas naciskania przełącznika nadawania należy dmuchać w mikrofon, przekręcać przełącznik w wyższe położenie aż zapali się pomarańczowy LED.
  4. Teraz powinno być osiągnięte prawidłowe dopasowanie do ziemi. Jeżeli jest dobre uziemienie będzie to osiągnięte na pozycji 1, Przy normalnych warunkach uziemienia osiągniemy to przy pozycji 2, lecz jeśli będziesz musiał przełączyć na pozycję 3 będzie to wskazywać na złe uziemienie lub przerwane przewody.
  5. Po nawiązaniu połączenia głosowego można przełączyć przełącznik (jeśli jest dobry odbiór) w niższe położenie aby oszczędzać baterie.

 

Powinna istnieć koordynacja z zespołem powierzchniowym w celu uzgodnienia czasu i miejsca łączności, obowiązkiem grupy powierzchniowej jest pozostawanie w gotowości. Podziemny zespól może próbować połączyć się przed lub po uzgodnionym czasie. Może zaistnieć konieczność przesunięcia zespołu powierzchniowego jeśli sygnał jest słaby lub ieśli wymuszają to warunki geologiczne.
Czasem można użyć cewki powietrznej (anteny pętlowej) do szukania najsilniejszego sygnału jest ona użyteczna gdy poruszamy się szukając sygnału.

Użycie ziemnej anteny (uziemionych przewodów) o znaczącej długości da normalnie dużo silniejszy sygnał niż cewka. Dużo ważniejsze jest otrzymanie silniejszej transmisji z pod ziemi na powierzchnię ze względu na występujący czasem wysoki poziom szumów na powierzchni. Osiągnięcie dobrego uziemienia (połączenia z ziemią) elektrod jest ważne dla otrzymania najsilniejszego sygnału transmisji.
Ważne jest także aby nikt nie trzymał przewodów antenowych podczas nadawania( Przede wszystkim końcówek i złączy ) ze względu na indukujące się na wyjściu napięcie kilku tysięcy Voltów (pozycja 3 daje najwyższe napięcie wyjściowe).

 

Odbiór pod ziemią jest często dużo lepszy niż na powierzchni. Jest to spowodowane przez wysoki poziom zakłóceń atmosferycznych na zakresie fal długich. Błyskawice wytwarzają silne sygnały na falach długich o propagacji do 1000 km ze względu na efekt ziemi. Pod ziemią te zakłócenia pasożytnicze mogą być znacząco stłumione (chyba że jaskinia jest dość płytka). Źródła tych szumów będą się znacznie zmieniać w różnych dniach i będą też różnice między dniem i nocą, z powodu dużych zmian w warunkach propagacji tych zakłóceń. 

Nadajnik Loran C (impulsowy system radionawigacji dalekiego zasięgu) również powoduje znaczące zakłócenia w paśmie 80-130kHz. Występują one również na częstotliwości 87kHz obecnie używanej w systemie Nicola. Oznacza to, że chociaż łączność powyżej 1 km czasem jest możliwa, w praktyce jest lepiej ograniczyć odległość do 500m, aby zapewnić rozsądny odbiór na powierzchni.
Odległość ta jest normalnie wystarczająca nawet dla najgłębszych jaskiń we Francji, dzięki temu, że najczęściej powierzchnia położona powyżej najgłębszej części jaskini jest często znacznie poniżej poziomu otworu. W przypadku, kiedy jest konieczna łączność na dużych dystansach często korzystnie jest wsiąść pod uwagę geologię aby uniknąć przechodzenia sygnału przez bardziej przewodzące warstwy.
Czasami jest korzystne znalezienie na powierzchni wychodni (odsłonięcia) warstwy geologicznej na której grupa podziemna jest usytuowana.
Jeżeli kontakt został nawiązany, ale poziom sygnału jest słaby, warto jest przenieść się w celu znalezienia silniejszego sygnału (jak wskazano powyżej należy znaleźć maksymalny poziom odbieranego sygnału posługując się anteną pętlową na powierzchni, podczas gdy zespół podziemny podłącza swoje radio do automatycznej radiolatarni.

Montaż:

 

Strona CAVE RADIO
http://perso.wanadoo.fr/graham.naylor/cave_radio/
EN FR D

 


 

Tłumaczenie:

Bogdan Słobodzian,

Tomasz Snopkiewicz

 

Kilka interesujących linków:


 

Dane katalogowe niektórych użytych części:

Nazwa części Link do strony głównej wybranego producenta html, java ... PDF
SD198      
GF1A Fairchild Semiconductor GF1A GF1A/ GF1B/ GF1D/ GF1G/ GF1J/ GF1K/ GF1M(100k)
CFJ455K5/CFM455J/CFS455J Murata   CFJ455K5,   CFS455J
CFM2-455A      
RWO6A6408 TOKO ***  
SST310 Vishay Small Signal FETs SST310 (MMBF J310)
SD254 
BCW 30
     
NPN    NPN BC847
BC849
BC858C General Semiconductor
Philips
Siemens
pnp BC856 - BC859
BC858B
BC856W
IT244 ?
RF Francja (dystrybutor)
Transformatory impulsowe  
OPA2604AU Texas Instruments Burr Brown / Texas Instruments OPA2604(155k)
74HC4053 Philips Semiconductors 74HC, HCT4053 74HC, HCT4053(121k)
74HC4040 Philips Semiconductors 74HC, HCT4040 74HC, HCT4040(46k)
74HC21 Philips Semiconductors 74HC, HCT21 74HC, HCT21 (34k)
TDA7052A Philips Semiconductors TDA7052A, AT TDA7052A (60k)
LM393 Philips Semiconductors LM193, A, 293, A, 393, A, 2903 LM193 ...(67)
TDA7256 ST TDA7256 TDA7256(116k)
SOUNDCHIP
M66T-215
MAPLIN Electronics M66T  
AD607 ANALOG DEVICES AD607 AD607
TL082 National Semiconductor
Texas Instruments
TL082 
TL082
TL082(823k)
TL082 (463k)
78L05
78L08
National Semiconductor LM78L05
78LXX
LM78LXX (216k)

 

Schemat i inne fragmenty transceiver'a autorstwa G3TDZ (~73 Khz) 

 


 

dostawcy części:


Farnell 
RS 

 

polscy dostawcy i przedstawiciele:

 

(detal i hurt realizujący także zamówienia od osób prywatnych
zostałem odesłany z tekstem: 'możemy sprowadzić i pojedynczy element, ale tylko dla firm)

  •  EURO - IMPEX MARKETING Sp. z o.o. (RS Components) tu można zamówić transformatory impulsowe i inne części (podany numer w spisie części jest numerem z katalogu francuskiego RS !) 
  •  Cyfronika dużo elementów w sprzedaży wysyłkowej
  •  ALFINE (ANALOG DEVICES) AD607

 


 

Some Designs for Cave Communication Equipment

The following designs have been published for cave radios

 

  • The Ogofone, Bob Williams & Ian Todd, Caves & Caving 35, Spring 1987, pp2-5.

 

  • The G3TDZ Cave Radio, John Hey, CREG Journal 22, December 1995, pp12-16.
  • The G3TDZ Loop Antenna, John Hey, CREG Journal 23, March 1996, pp21 & 24.
  • Constructional Details for a 27kHz Cave Radio, Stuart France, CREG Journal 23, March 1996, pp7-9.
  • Converting CB Radios for use as Low-Frequency Cave Radios, Ian Drummond, Speleonics 19, pp3-9.
  • Update on the CB Transverters for Cave Radio Use, Ian Drummond, Speleonics 20, p2.
  • Making a Simple Radio-location Device, Stuart France & Bob Mackin, Caves & Caving 52, Summer 1991, pp7-11. Reprinted with permission, and with typographical corrections in "An Introduction to Radio Location", Mike Bedford, CREG Journal 14, December 1993, pp16-18 & 14.
  • Practical Earth Return Telephone Design, Nigel Lovell, CREG Journal 13, September 1993, pp9-12 and CREG Journal 14, December 1993, pp3-6.

Back issues of CREG Journals may be ordered (see Ordering Publications).

Article summaries are available on this site.

 

Previous Article Wyzwalanie Lampy Błyskowej
Next Article Diody LED - alternatywne oświetlenie
Print
144 Rate this article:
Brak ocen
  • Contact
  • Komentarze
Tomasz Snopkiewicz

Tomasz SnopkiewiczTomasz Snopkiewicz

Other posts by Tomasz Snopkiewicz
Contact author

Please login or register to post comments.

Please solve captcha
x