Wettersonden

=Wettersonden=

Diese Seite soll dazu dienen, zB. verschiedene von uns Fricklern gefundene Wettersonden zu dokumentieren.

E085 alte Version 404MHz

Diese Wettersonde gab es ab und zu mal auf eb*y einzeln oder im Zehnerpack zu kaufen. Ich habe 10 Stück originalverpackt bekommen, und möchte sie hier für die Nachwelt dokumentieren (zB falls der Leser einen Kauf erwägt aber zu wenig Infos findet).\\ Dabei Handelt es sich um die "alte Version" der E085 (die Nummer 407 verweist eventuell auf ein Modell? s.u.).

1. Verpackung und Zubehör

Da der ganze Karton noch Original und mit interessantem Zubehör war, will ich auch das hier zeigen.\\ Zuerst mal allerlei Aufkleber auf dem Umkarton:\\

Hier sieht man das lustige Zeug aus dem Karton und einer Einzelverpackung, rechts in der Mitte des Pappdeckels ist ein Öffner für die frisch einzusetzen Luftfeuchtemesstreifen in einem Tütchen aufgeklebt.

Darunter ein Infoblättchen zur Rücksendung der Sonden:

(Klick für groß)

Ganz oben gibt es einen Typenschildaufkleber, der selbe klebt auch auf dem Styroporgehäuse (anklicken zum vergrößern). Wurde vielleicht zu Dokumentationszecken beim Start der Sonde in eine Akte geklebt? Darunter sieht man die leicht transparente Papierhülle für die Rücksendeinfo mit Warnhinweisen in Deutsch und Englisch (für den Fall, dass der Ballon ungeplatzt wieder auf die Erde kommt, denn diese waren/sind oft mit Wasserstoff befüllt).

Rückseite des Infoblättchens:

2. Funktion und Daten

Dieses Modell mißt Luftfeuchtigkeit und Temperatur und sendet laut Quarzaufdruck (101,023 mal 4) auf 404,092MHz (70cm Band). Hergestellt wurde die hier gezeigte Charge spätestens zwischen 1987 bis 1988.

Auf dem Typenschild befindet sich die Sendefrquenz und Kalibrierdarten (siehe Daten). Außerdem kann man anhand des Typenaufklebers vermuten, dass der Temperaturbereich von +40 bis -80°C reicht (siehe oben auf dem Bild mit dem Rücksendeschein, in vergrößerter Version).\\ Die Feuchtigkeitsmessung wird über einen sog. Carbonstreifen realisiert.

Ein recht interessantes pdf-Dokument gibt es unter folgendem Link: [1] http://www.bbl-elektronik.de/meto/pdf/e085bed.pdf\\ Allerdings handelt es sich dabei um Anleitung und Spezifikation des neueren Modells E085 SMD (ab 1990)! Daten können also stark abweichend sein.\\ Auf der letzten Seite des Dokuments befindet sich eine Erklärung für die Daten auf den Typenschildern, welche eine Ähnlichkeit mit jenen der alten EO85 haben. Wenn man davon ausgeht, dass die Erklärung tasächlich auch auf die alten Typenschilder zutrifft, wäre der Empfänger der Bodenstation zum Empfang meiner Wettersonden auf 407MHz einzustellen (obwohl die Sonde nach 101,023 Quarz auf 404,092 senden sollte und auf 404,7MHz sendet).\\ Eine genaue Erklärung oder eine Tabelle der Korrekturwerte und ihrer Bedeutung gibt es leider nicht, nur ein Beispiel: B bedeutet, dass beim darunter stehenden Temperaturwert um 1,1K zu korrigieren ist. Ich vermute, dass man die abgelesene Temperatur am Empfänger um diesen Wert zu verändern hat (reine Spekulation, ich weiß nicht, wie solche Empfänger aussehen, geschweige denn arbeiten).

Ein paar Bilder einer neuen E085 und eines Carbonmesstreifens gibt es u.A. hier (allerdings mit Draht- statt Blechstreifenantenne wie im oben genannten pdf-Dokument): [2] http://www.radiosonde.eu/RS03/RS03J06.html

Ich vermute, dass die neuen E085 zu den alten Empfängern kompatibel waren/sind, und deshalb folgende Daten auch für die alte Version zutreffen könnten: Temperaturbereich: -90...+40°C, dabei Modulation 30-450Hz. Relative Luftfeuchte (?...100%) bei 1500...3000Hz (Dreiecksignal) Modulation FM mit ca 3kHz Frequenz (350m zu Funkfreund im Erdgeschoss quer durch die Stadt geht gut): ~404,7 MHz, obwohl der Quarz auf 404,092 schließen lässt. Sendeleistung im niedrigen zweistelligen mW-Bereich (22mW bei der neuen Version) [1]

Drahtantennenlänge: 19,5cm (selbst gemessen) , d.h. etwas länger als eine Viertelwellenlänge (18,75cm)\\ Stromaufnahme: 36mA bei 8,8V (selbst gemessen), damit ergäbe sich mit einer guten 9V-Blockbatterie (>=500mA) eine Betriebsdauer von max. ca. 10h.\\ Mich wundert, dass die Antenne (dient gleichzeitig als Ballonfestigung) nach oben zeigt, bei den meisten anderen Radiosonden (siehe [2]) zeigt sie nach unten (um möglichst nach dort abzustrahlen). Etwas rätselhaft erscheint mir noch die Funktion des Mikroschalters. Bei Zimmertemperatur scheint er keine Auswirkung zu haben. Wenn man den Temperatursensor mit der Hand anwärmt\\

Ein Video im Betrieb habe ich hier hochgeladen (habe leider keinen meiner Empfänger auf 404 MHz gebracht, deshalb 101MHz Wide-FM mit entsprechend leisem Ton): http://www.youtube.com/watch?v=jV30W_UnzGU&feature=youtu.be (nicht zu laut aufdrehen, am Ende kommt der Radiosender wieder)

3. Bilder von Innen

Hier die Messkammer:

Sam 0140.jpg?direct&300\\ Ganz rechts im schwarzen Messkanal sieht man eine der zwei Erhebungen im Styropor, sie dient zum "Einrasten" der Papp-Kanalverlängerung (s.u.).

Der "Löffel" zeigt mit der gewölbten Seite im Flug nach oben und Schützt den Thermistor (=Temperatursensor, schräg abgewinkeltes Teil) vor Regentropfen bzw Schnee. Dahinter befindet sich ein Pappstreifen, welcher die selbe Aufgabe für den Feuchtigkeitsmesstreifen erfüllt (welcher nicht eingebaut ist, man siet nur die beiden Kupferdraht-Halterungen).\\ Auf die Messkammer wird ein vierkant-Papprohr gesteckt, vermutlich um Verwehungen von Niederschlag im Inneren und Sonneneinstrahlung zu minimieren. Die Messkammer und die Pappverlängerung sind schwarz lackiert, warscheinlich um einfallendes Licht nicht auf die Sensoren reflektieren zu lassen, was eine verfälschung der Messwerte bewirken wird.\\

Der Carbonstreifen zur Feuchtigkeitsmessung befindet sich in einer kleinen Konservendose und wird mit erst kurz vorm Start mit dem 'Dosenöffner' befreit und eingesetzt:

Hier zwei Bilder der Platine:

4. Schaltung

Der IC trägt leider nur die Aufschrift Pr HU. Auf den 2 HF-Transistoren lässt sich die Aufschrift BFW92(1) PH71 erraten, sie dienen einmal als Quarzoszillator und der zweite als Verdoppler/Endstufe.\\ Bastelbruder sagt dazu:\\ "Der Quarz schwingt tatsächlich auf 5H = 100MHz. Die Oszillatorbeschaltung ist zwischen Emitter und Basis, am Kollektor kommen bereits 200 oder 400MHz raus, das ist ziemlich sicher eine Hartley-ECO-Schaltung." Die Transistoren heißen tatsächlich BFW92, PH heißt Philips.\\ 5H meint hier, dass der Quarz auf dem fünffachen der Grundschwingung (20,2046MHz) als Obertonquarz betrieben wird.

Am Ausgang der Endstufe befinden sich vier Streifenleiter (25mm) mit Trimmer (3-10p) zur Anpassung und Oberwellenfilterung. Bei ca. 1/5 der länge des letzten Streifenleiters ist die lamda/4 Antenne angeschlossen (Impedanzanpassung). Ein gebogener Streifenleiter mit Anzapfung am niederohmigen Ende befinden sich auch am Ausgang des Oszillators bzw. Eingang der Endstufe.

Das 100K Pertinaxpoti dient vermutlich zur Hubeinstellung, und der Spindeltrimmer links neben dem Chip zur Kalibrierung der NF-Frequenz.

Der Mikroschalter ist ein Umschalter und wuselt Schaltungsmäßig zwischen Temperaturmesseingang, einem Chip Pin und dem Spindelpoti rum. Er scheint beim Drücken den Temperaturmessoszillator auf die Frequenz von ca 25°C zu bringen. Das könnte etwas mit dem Aufdruck "Temp.Ref.: 1573 24,5 C" zu tun haben, evtl. wird kurz vor dem steigenlassen des Ballons durch Drücken dieses Schalters der Empfänger auf 24,5°C 'genullt' oder Ähnliches.

Ein abgezeichneter Schaltplan soll hier noch eingestellt werden, sobald ich irgendwann mal wieder Zeit habe.

5. Was machen wir jetzt damit?

Für Testflüge mit Solarballons eigenen sich die Teile bestimmt (nach Umbau), denn die kosten fast nichts, und es geht kein Herzblut verloren, wenn die Nutzlast für immer verschwindet. Anhand der übertragenen Temperaturdaten weiß man dann wenigstens, wie hoch man ca. gakommen ist. Mit dem Feuchtigkeitssensor sollte sich der Durchflug einer Wolke detektieren lassen. Dadurch weiß man dann hinterher, ob der Solarballon Schrott war oder ob er einfach Pech hatte und in eine Wolke gekommen ist (dann sinkt ein solcher bekanntlich oder stürtzt sogar ab).

Für "richtige" Ballonprojekte werden wir Bastler so eine gekaufte Lösung warscheinlich nicht sonderlich honorieren. ;) Außerdem ist der Wissensgewinn bei Temperatur und Luftfeuchtigkeitsmessung doch recht gering.

Da im Internet keine Temperatur- und Luftdeuchtigkeitskurven verfügbar sind, müsste man sich selbige selbst aufnehmen. Wenn wir Glück haben ist die Temperaut zu NF-Frequenz Kurve linear, und man müsste das nur mit einigen wenigen Messpunkten bestätigen.

Selbstverständlich müsste man den Sender umbauen, denn der Betrieb auf 404MHz ist illegal und nicht zu empfehlen (da dieses Band ja häufig von anderen Wetterballons genutzt wird). Mit dem richtigen Quarz könnte man zB. auf das LPD-Band umbauen (ca. 108,25MHz Quarz erforderlich), die Endstufenkreise dürften hierfür breitbandig genug sein.\\ Ein Umbau auf das Amateurfunkband ist selbstverständlich auch leicht möglich. Durch umänderungen der Streifenleiter zu Luftspulen sollte auch 2m Betrieb drin sein (Bei Verdreifachung in der Endstufe um die 48MHz).\\ Möglich wäre (mit Schaltungsänderungen) auch der Umbau auf das 11m ISM (CB) Band, hier reichen aber auch BC547 und man kann die HF-Transistoren aufheben.

Rechtlich ist ein solcher Umbau natürlich nicht einwandfrei. Im LPD-Bereich darf man nur mit baumustergeprüften Hand-Funkgeräten (mit 10mW) oder mit einer Amateurfunklizenz senden. Eine Lizenz braucht man auch auf 2m (144-146). Die Lizenz allein reicht aber nicht, man muss bei einer Aussendung das eigene Rufzeichen nennen, was den Einbau einer CW-Bake in den Sender erfordern würde.

Auf dem CB-Funkband darf man eigentlich auch keine selbstgebauten und nicht geprüften Geräte verwenden, dort juckt es aber meistens keinen, wenn dort mal für paar Stunden ein Piep-Träger steht. Erlaubt ist es trotzdem nicht.

Etwas verbessern könnte man den Sender sicherlich noch durch erhöhen des Antennenwirkungsgrades. Die popelige Drahtantenne ohne richtige Masse, welche auch noch mit der Spitze nach oben zeigt, dürfte suboptimal sein. Besser wäre es, die Styroporkiste umzudrehen (was wegen des Messkanals schwierig wird) oder die Platine (von oben auf die lange Seitenkante gesehen) um 180° Drehen und die Antenne unten herausführen. Dann kann man diese als Kupferdraht mit der richtigen Länge (für 404MHz ist der Draht ca 1cm zu lang) anlöten, aber vor allem eine Groundplane erzeugen, zB durch bekleben der kompletten Unterseite und ca 1-2cm unten rundherum mit Alufolie, welche mit der Platinen-HF-Masse verbunden wird. Oder man guckt sich die Anntenbauformen der 1,6GHz Sonden an: http://www.radiosonde.eu/RS03/RS03U04.html\\ Das ist im Prinzip eine Groundplane mit 'ganz vielen' abgewinkelten Drähten, hier halt als Trichter.\\ Auch einen Sleeve-Vertikaldipol aus einem kurzen Stück Koaxkabel könnte man bauen.\\

Auswerten könnte man die Daten mit einer PC-Soundkarte und einem Programm, welches das Audio-Spektrum anzeigt. Das sollte heutzutage eigentlich sehr genau möglich sein. Problematisch ist nur die sehr geringe Modulationsfrequenz, 30Hz bei -90°. Die meisten Empfänger werden das eher nicht können(?).

Weitere Ideen dürfen/sollen hier gerne eingefügt werden.