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

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:

• Wykonanie płytki drukowanej PCB chyba najlepiej zlecić renomowanej firmie elektronicznej z punktu widzenia niezawodności i jakości wykonania (poleca się zgrupowanie zamówień dla uzyskania niższej ceny).
  Pliki GERBER do budowy płytki są dostępne u Graham Naylor (korespondencja w języku ANGIELSKIM lub FRANCUSKIM).
  Lutowanie ręczne na płytce drukowanej z montażem powierzchniowym jest możliwe jeśli płytka jest dobrej jakości i jest pokryta maskującą warstwą lakieru odporną na lutowanie (wymagana jest odwaga i trochę praktyki).
• Lista części głównej płytki drukowanej.PDF (40k)
• Schemat ideowy. GIF (86k)
• Płytka drukowana z opisem elementów od strony elementów SMD. GIF (180k)
• Płytka drukowana z opisem elementów od strony elementów dyskretnych. GIF (160k)
• Płyta czołowa (maskownica). GIF (45k)
• Rozmieszczenie otworów do przymocowania wewnętrznego pojemnika na baterie. GIF (7k)
• Schemat panelu połączeniowego.GIF (16k)
• Lista części panelu połączeniowego.HTML
• Płytka drukowana z opisem elementów panelu połączeniowego (sugerowane rozmieszcenie gniazd i wskażników)GIF
• Wykonanie połączeń w płycie czołowej. GIF (73k)
• Montaż gniazd antenowych. GIF (23k)
• Montaż płytek drukowanych. GIF (19k)
• Wykonanie podkładek. GIF (11k)
• Widok i zalecenia montażu wewnętrznego pojemnika z bateriami. GIF (12k)
• Uruchamianie i strojenie. HTML

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

Tłumaczenie:

Bogdan Słobodzian,

Tomasz Snopkiewicz

Kilka interesujących linków:

Dane katalogowe niektórych użytych części:

• Contact
• Komentarze

Tomasz SnopkiewiczTomasz Snopkiewicz

Other posts by Tomasz Snopkiewicz

Contact author

Please login or register to post comments.