Arbeitsgemeinschaft Höllochforschung

Transkript

1 Arbeitsgemeinschaft Höllochforschung Bearbeitet ca. 300 Höhlen im Muotathal grösstes Objekt Hölloch (191km) ca. 140 Mitglieder davon ca. 40 aktiv Elektronikteam (J. Hurni, Ch. Ebi, F. Ziegler und +++)

2 1987 Versuche im 160m Band 1987

3 VLF Übertragung mit Erdstrom Durch zwei Erdungen wird in Boden ein Stromfluss erzeugt, welcher auf der Gegenseite wieder abgegriffen wird. (Magnetfeld?, Elektrisches Feld?) Als Faustregel sollte der Erdelektrodenabstand etwa 1/10 der Distanz betragen Antennenrichtungen weniger kritisch als bei Loops Einfache Antenne die jahrelang in der Höhle liegen kann

4 Der erste CW-Sender auf 82kHz 1989

5 SSB Höhlenstationen

6 Oberflächenstation für SSB mit Weiterleitung 70cm/2m Band 1992

7 Warum keine Sprachübertragung Sprache bei schlechten Bedingungen schwer verständlich Sprache (SSB) braucht ein Bandbreite von 2.7 khz Autom. Weiterleitung ins Telefonnetz schwierig Autom. Weiterleitung in der Höhle fast unmöglich Aufrufe und Weckfunktionen schwierig Es wird Gequasselt anstatt Übermittelt

8 Vorteile von Datenübertragung Kleine Bandbreite (Cave-Link 300Hz) Autom. Fehlerkorrektur (ARQ) Weiterleitung in der Höhle (Netzwerk) und ins GSM Netz ganz einfach Meldungen können gespeichert werden (Mailbox) Klare Meldungen, Formulare möglich Messdaten können übertragen werden

9 VLF Spectrum Muotathal (CH) kHz :35 average value 0.5sec max peek in 0.5sec 100'000 10'000 uv on a nte nna 1' kHz 30kHz 40kHz 50kHz 60kHz 70kHz 80kHz 90kHz 100kHz 110kHz 120kHz 130kHz 140kHz

10 VLF Spectrum Muotathal (CH) kHz :35 average value 0.5sec max peek in 0.5sec 100'000 10'000 u V o n a n t e n n a 1' kHz 25kHz 30kHz 35kHz 40kHz 45kHz 50kHz 55kHz 60kHz

11 Eigenschaften eine VLF-Kanals Rauschen ist weniger ein Problem als statische Entladungen (Blitz) Statische Entladungen sind oft 40dB (10000x) grösser als unser Empfangssignal Tag / Nacht Schwankungen Winter / Sommer Schwankungen Frequenzbelegung in VLF Band ändert sich

12 Empfangspegel auf 42kHz Tagesmittel Peak Tagesmittel 1000 Pegel (uv)

13 Empfangspegel auf 42 khz Mittel Peak Pegel (uv)

14 Folgerungen für die Übertragung Der Kanal ist nur zeitweise verfügbar Der Empfänger braucht grosse Dynamik Frequenz soll einfach geändert werden können

15 Analog / FPGA Design Sehr flexible Geräte möglich Implementierung kommt sehr nahe an die theoretischen Grenzenwerte Stromverbrauch von FPGA und ADW sind gross (Werte 2003 heute?): ADW mit 1MHz / 90 db SNR -> ca. 500mW FPGA RX (Cyclon 2) -> ca. 300mW Total ca. 800mW = 66mA an 12V (Analog ca. 15mA)

16 FPGA Versuche 2003

17 Cave-Link 2003

18 Cave-Link Version 2003 im Feldeinsatz

19 Cave-Link Höhlenstation 2004

20 Oberflächenstation Cave-Link 2004

21 Hardware Version immer noch aktuell

22 Allgemeines Datenübertragung max. 13 Bytes (8bit) / Sec Leistungsregelung auf 50% Tastatur mit 42 Tasten Abmessungen: Gerät 120x98x56mm Gewicht mit int. Akku ca. 650g + 250g Schutzgehäuse + Antenne

23 Empfänger Frequenz : einstellbar kHz (1Hz Steps) Bandbreite 300Hz, Modulation 4PSK, ARQ RX Level für 50 Baud Verbindung ca. 128dBm IP 3 ca. + 15dBm Zuschaltbare 20dB Dämpfung für lange Antennen S-Meter (dbuv)

24 Sender Frequenz : einstellbar kHz (1Hz Steps) Sendeleistung Maximal, anhängig von Batterie: Interner Li-Polymer Akku > 20W Externer 12V 7Ah Akku > 30W Sendeleistung regelbar max bis 30dB (/1000) automatisch (nach Verbindungsqualität) geregelt. Ant. Impedanzmessung und autom. Anpassung Überstrom und Temperaturschutz

25 Stromverbrauch Stromverbrauch : Standby < 100uA Stromverbrauch : RX ein, ohne Beleuchtung ca. 30mA Stromverbrauch : in Verbindung ca. 70mA+Strom der Endstufe, abhängig von der Sendeleistung Beleuchtung Display Einstellbar 0..80mA

26 Stromversorgung Int. Li-Polymer Akku 11.4V / 3.3Ah Zeit bis 50% der Batterie verbraucht sind: Durchgehend eingeschaltet: 2 Tagen Stromspaarmode (TX/RX nur alle 5Min möglich) 15 Tage (TX/RX) nur alle 30Min möglich) 80 Tage

27 Spezialfunktionen Funk-Uhr (HBG, DCF77 + ) Spektrumanalysator S-Meter + Recorder Antennenimpedanzmeter Anzeige vom LQ Anzeige vom Sendeenergie in mws/bit Huffmannkomprimierung für Text

28 Anwendungen Cave-Link Cave-Link mit Repeater mit GSM-Modul mit 2. GSM-Modul und Drucker mit Messbox

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31 Cave-Link Projekt Milandre Wasserschutz während Autobahnbau Aufbau der Anlagen Aug bis Jan Oberflächenstation Maira Oeldetektor CASC (ca. 200m) Oeldetektor BURE (ca. 400m; 300m horizontal!) mobiler ph Meter (z.z ca. 200m) Betonabwässer Oberflächenstation AVAL Oeldetektor AVAL

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37 Cave-Link Projekt Hölloch Oberflächenstation Gutertalboden (Jan. 2007) Druck Tempertur Donnertal (ca. 800m) ph Meter (ca. 200m) Oberflächenstation Riedbachberg (2006) Druck Temp. Keller (ca. 600m Ant. Richtung schlecht) Druck, Temp Riesengang als Realis für Keller (ca. 500m) ab. April 2008 Umschaltbar für Kommunikation ins Biwak 1

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40 HW Stand der Arbeiten Feb. 08 HW ist serienreif, es sind 20 Stk. produziert worden, 15 weitere sind demnächst fertig Einzelne Geräte sind seit 2.5 Jahren im Dauereinsatz (alle 30Min) 6 Strecken mit 10 Geräten sind permanent im Einsatz Geräte können ausgeliehen werden

41 SW Stand der Arbeiten Feb. 08 SW 1.24 (FUG 1.25) für Kommunikation und 0.94 (FUG 1.25) für Messanwendungen laufen stabil SW 1.30 (FUG 1.56) für Kom.- und Messanwendungen läuft, test sind im Gange...

42 HW Ausblick Im Hölloch und für div Messungen sind genügend Geräte vorhanden. Wenn Intersse von anderen Vereinen da ist, könnte Serie produziert werden. Kosten pro Gerat mit Akku ca. EURO HW mit FPGA Daten und Sprache? (weite Zukunft)

43 SW Ausblick Automatische Routenwahl Nachbarerkennung Routen verteilen Automatischer Wechsel der Stromsparmodi Formulare für Rettungen S-Meter Statistik verfeinern Wünsche?