DLR SOFIE Handbuch

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SOFIE Empfängerbausatz Handbuch

SOFIE Empfänger 1.0

Handbuch Ver.1.1 Stand Mai 2016

DLR_Project_Lab Neustrelitz

erstellt durch:

L.Heinrich

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Inhaltszusammenfassung für DLR SOFIE

Seite 1 SOFIE Empfängerbausatz Handbuch SOFIE Empfänger 1.0 Handbuch Ver.1.1 Stand Mai 2016 DLR_Project_Lab Neustrelitz erstellt durch: L.Heinrich...
Seite 2: Inhaltsverzeichnis
Inhaltsverzeichnis Werkzeuge und Messgeräten zum Bau des SOFIE Empfänger Seite 3 Löten und Entlöten von Bauelementen Seite 4 Montageanleitung Seite 5 Bestückung VLF_RX Leiterplatte Seite 6 - 13 Bestückung VLF_Filter Leiterplatte Seite 14 - 16 Herstellen der Verbindungskabel Seite 17 - 19...
Seite 3: Werkzeuge Und Messgeräten Zum Bau Des Sofie Empfänger
Werkzeuge und Messgeräte zum Bau des SOFIE Empfänger Folgende Werkzeuge werden zum Bau des SOFIE Empfänger benötigt: 1. Kleine Feinmechaniker- oder Uhrmacherschraubendreher 2. Kreuzschlitzschraubendreher für die Leiterplattenbefestigung im Gehäuse 3. Temperaturüberwachte Lötstation mit feiner Spitze. Die Temperatur sollte zwischen 360 und 380 °Celsius eingestellt sein.
Seite 4: Löten Und Entlöten Der Bauelemente
Löten und Entlöten der Bauelemente Die Leiterplatte(PCB), ist um die Bohrungen(PAD's) verzinnt, so dass nur eine geringe Menge Lot benötigt wird, um eine saubere, gut leitfähige Verbindung herzustellen. Fülle diese Bohrungen mit Lot nur in soweit auf, dass diese gefüllt sind. Zu viel Lot, kann zu unerwünschte Lötbrücken führen.
Seite 5: Montageanleitung
Montageanleitung Diese Anleitung, ermöglicht den schrittweisen Aufbau und die Inbetriebnahme des SOFIE Empfänger. Folge der Anleitung Schritt für Schritt gewissenhaft damit die Inbetriebnahme gelingt! Seite 5...
Seite 6: Bestückung Vlf_Rx Leiterplatte
Bestückung VLF_RX Leiterplatte Bestücke und Löte die Widerstände in dieser Reihenfolge. Nach dem Löten, trenne die überstehenden Anschlüsse an der Lötstelle mit einem Seitenschneider. Kurze Anschlüsse an den Schaltkreissockeln, Messpunkten, Buchsenkontakten usw. werden nicht gekürzt. Zur besseren Orientierung, bestätige jeden Arbeitsschritte mit einen Häkchen. Widerstände sollten vor dem Einbau gemessen und mit der Stückliste verglichen werden.
Seite 7 30K1 Seite 7...
Seite 8 90K9 100K 200K 470K 470K Bestücken und Löten der Dioden Achte auf die Polarität! Auf der Leiterplatte sowie an den Dioden ist die Kathode mit einem Strich gekennzeichnet . 1N4148 kleine Glasdiode 1N4148 kleine Glasdiode 1N4007 1N4007 1N4007 Seite 8...
Seite 9 Bestücken und Löten der Schaltkreissockel Die Schaltkreissockel haben eine Markierung. Diese sollte mit der des Leiterplattenaufdrucks übereinstimmend eingesetzt werden. Präzisionssockel 8 polig Präzisionssockel 8 polig Präzisionssockel 8 polig Präzisionssockel 8 polig Präzisionssockel 8 polig Präzisionssockel 8 polig Bestücken und Löten der Kondensatoren 6,8pF Keramikkondensator 22pF Keramikkondensator Keramikkondensator...
Seite 10 C13 100nF Keramikkondensator C14 100nF Keramikkondensator 100nF Keramikkondensator 100nF Folienkondensator MKS 2 100nF Folienkondensator MKS 2 Folienkondensator MKS 4 Raster Anschlüsse 7,5mm Bestücken und Löten der Trimmerwiderstände 100K Spindeltrimmer liegend 200K Spindeltrimmer liegend Spindeltrimmer stehend Bestücken und Löten der Transistoren Achte auf die Polarität! Die Kontur des jeweiligen Transistor(Draufsicht), muss mit der Kontur(Aufdruck)auf der Leiterplatte übereinstimmen.
Seite 11 Bestücken und Löten der Buchsenkontakte (2-reihig) 10polig und 6polig Die Buchsenkontakte müssen gerade auf der Leiterplatte befestigt werden. Achte darauf, das das Kunststoffgehäuse gleichmäßig auf der Leiterplatte aufliegt. Präzisionsbuchse 5 x 2 Kontakte Präzisionsbuchse 3 x 2 Kontakte Bestücken und Löten der Wire – Wrap Stiftkontakte 2-polig Die Stiftkontakte dienen der Aufnahme der Brücken(Jumper) und Steckverbinder der Leuchtdioden.
Seite 12 Bestücken und Löten der Lötnägel TIP: ➔ Halte den Stiftkontakt mit einem kleinen Metallstück auf der Gegenseite, denn dieser wird während des Lötvorgangs sehr heiß. Messpunkt 1mm Stiftkontakt Messpunkt 1mm Stiftkontakt MP3 Messpunkt 1mm Stiftkontakt MP4 Messpunkt 1mm Stiftkontakt GND Messpunkt 1mm Stiftkontakt GND Messpunkt 1mm Stiftkontakt...
Seite 13 Bestücken und Löten der Elektrolyt – Kondensatoren Achte auf die Polarität! Am Gehäuse der Elektrolyt-Kondensatoren befindet sich eine Markierung. In den meisten Fällen ein Minus-Zeichen. Es kennzeichnet den Minus-Pol. Auf der Leiterplatte ist der Plus-Pol gekennzeichnet! Achte darauf, das das Bauelement bezüglich Polarität richtig eingesetzt ist. 47µF/16V Raster 2,0mm 47µF/16V...
Seite 14: Bestückung Vlf_Filter Leiterplatte
Bestückung VLF_Filter Leiterplatte 22,1 KHz Bestücke und Löte die Widerstände in dieser Reihenfolge. Nach dem Löten, trenne die überstehenden Anschlüsse an der Lötstelle mit einem Seitenschneider. Kurze Anschlüsse an den Schaltkreissockeln, Messpunkten, Buchsenkontakten usw. werden nicht gekürzt. Zur besseren Orientierung, bestätige jeden Arbeitsschritte mit einen Häkchen. Bestücken und Löten der Widerstände R4A 82K R1A 270K...
Seite 15 Bestücken und Löten Wire - Wrap Stiftkontakt 2 polig JP100 Stiftkontakt 2 polig Bitte die kürzere Stiftseite in die Leiterplatte einsetzen! Bestücken und Löten der Lötnägel MP100 1mm Stiftkontakt MP101 1mm Stiftkontakt MP102 1mm Stiftkontakt 1mm Stiftkontakt Bestücken und Löten der Trimmerwiderstände R2B3 10K Spindeltrimmer stehend R2B3 10K...
Seite 16 Bestücken und Löten der Stiftkontakte (2-reihig) 10polig ACHTUNG!!!! Der Stiftkontakt wird auf der Lötseite der Leiterplatte eingesetzt und auf der Bauelementeseite gelötet. Bitte die kürzere Stiftseite in die Leiterplatte einsetzen! X100 Stiftkontakte 2-reihig 10polig Die Bestückung der Leiterplatte ist abgeschlossen. Sichtkontrolle der Leiterplatte: Überprüfe die vollständige Bestückung der Leiterplatte und kontrolliere die Lötstellen.
Seite 17: Herstellen Der Verbindungskabel
Herstellen der Verbindungskabel Verbindungskabel Leuchtdioden Es werden die 3 Stück mitgelieferten Kabel mit dem 2 poligem Buchsenkontakt benötigt. Das Kabel auf 10 cm inklusive Buchsenkontakt kürzen. Die restlichen Enden werden noch benötigt! Kabelenden ca. 5- 6mm abisolieren, verdrillen und verzinnen. Schrumpfschlauch zuschneiden und auf die Kabelenden schieben.
Seite 18 Jetzt den Anodenanschluss auf gleiches Maß wie Kathodenanschluss kürzen. Freies Kabelende anlöten. Schrumpfschläuche über beide Lötstellen der Anschlüsse ziehen und mittels Feuerzeug kurz erwärmen. Wiederhole den Prozess bis alle 3 Leuchtdioden mit einem Verbindungskabel versehen sind. Herstellen des NF Kabel zum Anschluss der PC Soundkarte aus den restlichen Kabelenden (Länge 20 cm) Restkabelenden beidseitig ca.
Seite 19 Herstellen des Verbindungskabel vom Empfängerboard zum ARDUINO UNO Board. Dieses 2 polige Kabel wird ebenfalls aus den restlichen Enden hergestellt. (Länge 10 cm) Es wird der 4 polige 90 ° gewinkelte Wire-Wrap Stiftkontakt benötigt. Restkabelenden beidseitig ca. 8 bis 10mm abisolieren,verdrillen und verzinnen. Kabelenden wie im Foto gezeigt an den Steckkontakt anlöten.
Seite 20: Bau Einer Rahmenantenne
➢ Metalle in der Nähe der Antennenschleife sollten vermieden werden. ➢ Kunststoff aber auch Holz,ist ein guter Träger für die Antennenschleife. ➢ Der SOFIE Empfänger Antenneneingang ist ein BNC Buchsenkontakte. ➢ Die Rahmenantenne ist eine 180° H-Feldantenne also Magnetantenne die zum Sender ausgerichtet werden muss.
Seite 21 TIP: ➔ Achte darauf, das alle Winkel im Profilkreuz rechtwinklig 90° betragen! ➔ Litze vom Querschnitt kleiner als AWG22 sollte nicht verwendet werden. Aus dem Umfang = 1m(Seitenlänge) x 4 ergibt sich eine Windungslänge von 4 Meter/Windung. Für Anschluss und Windungserhöhung wird ein Sicherheitszuschlag einberechnet, so dass Litze mit einer Gesamtlänge von 110m bereitzustellen ist.
Seite 22: Inbetriebnahme Des Empfänger
Inbetriebnahme des Empfänger Für die Inbetriebnahme des Empfängers müssen folgende Voraussetzungen erfüllt sein. Vollständig bestückte Leiterplatte VLF_RX Vollständig bestückte Leiterplatte VLF_Filter Vollständig konfektionierte Kabel Computer Windows XP mit Soundkarte(wie oben beschrieben) und installierter Software Spectrum Lab. Rahmenantenne zum Empfang des VLF-Sender Der Empfänger wird wie nachfolgend beschrieben in Betrieb genommen.
Seite 23 Einsetzen Schaltkreis N6 in Präzisionssockel Anschlüsse PIN 's ausrichten. Möglichst mit PIN-Ausrichter-Tool Die Schaltkreispins nicht unnötig berühren da statische Entladung den Schaltkreis zerstören kann! Der Punkt auf den Schaltkreisen, kennzeichnet Pin 1 . Achte darauf, dass der Schaltkreis richtig eingesetzt wird! Falscher Einbau, führt zur Zerstörung des Bauelements! Messen der Versorgungsspannung Die Messung erfolgt mit einem Digitalmultimeter eingestellt auf Spannungsmessung.
Seite 24 Prüfen der Versorgungsspannungen an den integrierten Schaltkreisen Dazu Prüfspitze(-) an GND Stiftkontakt anlegen und die vorgegebenen Anschlüsse (Pin's) an den Präzisionssockeln mit der anderen Prüfspitze(+) abtasten. Pin8 Pin4 Pin8 Pin4 Pin8 Pin4 Pin8 Pin4 Pin8 Pin4 Leuchtdioden anschließen. Polarität beachten! Sollte eine Leuchtdiode nicht leuchten, dann dessen Buchsenkontakt umdrehen! Leuchtdiode gelb Stiftkontakt aufsetzen...
Seite 25 VLF_RX Schaltkreise in Präzisionsfassungen einsetzen. Anschlüsse PIN 's ausrichten. Möglichst mit PIN-Ausrichter-Tool Der Punkt auf den Schaltkreisen, kennzeichnet Pin 1 . Die Schaltkreispins nicht unnötig berühren, da statische Entladung den Schaltkreis zerstören kann! Achte darauf, dass die Schaltkreise richtig eingesetzt werden! TLE 2082 DIP8 TLE 2082...
Seite 26 Messen der Betriebsspannung Dazu Prüfspitze(-) an GND Messpunkt belassen und vorgegebene Anschlüsse(Pin) an den Präzisionssockeln mit der anderer Prüfspitze(+) abtasten. Pin20 Pin12 - 5V Pin9 - 5V Pin11 - 5V Entferne das Steckernetzteil aus der Steckdose. VLF_Filter Schaltkreis in Präzisionsfassung einsetzen. Anschlüsse PIN 's ausrichten.
Seite 27 VLF_Filter Abgleich mit Software SpectrumLab auf die Empfangsfrequenz 22,1 KHz Empfangsfrequenz des VLF Sender Skeleton(Grossbritanien) Kennung GOD Die PC Software SpectrumLab ist ein Freeware Softwaretool, dass den genauen Abgleich der VLF_Filter Platine ermöglicht. Diese Software ist sehr umfangreich und befindet sich auf der mitgelieferten CD Für den Abgleich werden aber nur einzelne Funktionen benötigt.
Seite 28 Nach dem Start und dem Menüaufruf : File /Load Settings From die Konfigurationsdatei: SOFIE_Spec.usr laden. Diese Datei befindet sich im Ordner USR auf der mitgelieferten CD Es öffnet sich ein Spektrumfenster und man sieht die momentane VLF_Filterkurve. In den hellblauen senkrechten Frequenzmarken stehen die Rufzeichen der VLF Sender. Die untere Skale ist die Frequenzskale in Hertz.
Seite 29 Präzise eingestellte Filterfrequenz. Trenne die NF Buchse von der Soundkarte und löte die signalführende Ader von Messpunkt MP 101 zum Filterausgang Messpunkt MP102. Stelle die NF Verbindung zur Soundkarte wieder her. Installiere Jumper JP 100 auf der VLF_Filter Platine Stelle mit dem Schraubendreher am Trimmerwiderstand R2B3 die Filterkurve präzise auf die Empfangsfrequenz ein.
Seite 30: Initialisierung Und Kalibrierung Des Empfänger
Initialisierung und Kalibrierung des Empfänger Diese Prozedur, beschreibt die Kalibrierung des VLF_RX Board, um die Amplitudenmessung des VLF Sendesignals an den Messbereich des Analog-Digital-Wandler(ADC0) in einem Bereich von 0 bis 4,095 Volt anzupassen. Dieses Signal wird dann für die Auswertung mittels Computer genutzt. Ausrichten der Antenne zum VLF Sender Schließe dazu die Antenne an den BNC Eingang an.
Seite 31 Richte die Antenne nach dem höchsten Signalpegel aus. Achte dabei auf die Empfangsfrequenz. Das Wasserfalldiagramm unterhalb des Spektrum verändert die Intensität und gibt zusätzlich eine Hilfestellung. Die Position der Antenne sollte nun nicht mehr verändert werden. Offset - oder Nullspannungsabgleich Dazu wird ein Digitalmultimeter benötigt.
Seite 32: Einbau Der Komponenten In Das Gehäuse
Einbau der Komponenten in das Gehäuse 4 Stück Nylonbefestigungsdome mit den 4 x 2,2 mm Metallschrauben mit einem Kreuzschlitzschraubendreher in die Unterschale des Gehäuse schrauben. Dazu befinden sich 4 Bohrungen in der Unterschale. Die Nylonbefestigungsdome dienen der Aufnahme des ARDUINO UNO Boards. Front –...
Seite 33 Der Kontakt GND vom Empfängerboard steckt dann ebenfalls auf dem GND Kontakt des ARDUINO UNO Board. (siehe Foto) Gehäuseoberschale aufsetzen und Gehäuse mit Kreuzschraubendreher verschliessen. Gehäusefüße anbringen. Die Gehäusefüsse dienen gleichzeitig der Abdeckung der Verschraubungen. Glückwunsch! Der SOFIE Empfänger ist nun fertiggestellt. Seite 33...
Seite 34: Schlussbemerkungen
Dieser Zustand kann vernachlässigt werden, da die Flare-Detektion nur in der Tag Phase möglich ist. Das Handbuch beschreibt im wesentlichen nur den Hardwareteil des SOFIE Empfänger. Die SOFIE Software, sowie der auf dem ARDUINO UNO Board integrierte WEB Client werden im Handbuch Teil 2 beschrieben. Seite 34...
Seite 35: Anhang
Anhang Teil A Bauteilstückliste VLF_Empfängerbaugruppe und VLF_Filterbaugruppe Bezugspunkt und Bestellnummer Stand 06/2012 Seite 35...
Seite 36 A Stückliste VLF_RX Platine mit Montagematerial Anzahl Bauteil / Wert Bezeichnung Bauform Beschreibung Bestellnr./Code Bezugspunkt/Händler R35 R36 AXIAL_RM10 Typ0207 Me-Widerstand 1% 0,6W 1/4W 1% 22,0 Ohm Reichelt Electronic AXIAL_RM10 Typ0207 Me-Widerstand 1% 0,6W 1/4W 1% 51,0 Ohm Reichelt Electronic AXIAL_RM10 Typ0207 Me-Widerstand 1% 0,6W 1/4W 1% 470,0 Ohm Reichelt Electronic...
Seite 37 Stückliste VLF_Filterplatine Anzahl Bauteil / Wert Bezeichnung Bauform Beschreibung Bestellnr./Code Bezugspunkt/Händler R2A3, R2B3 WELTRON 3266Y Spindeltrimmer(stehend) CMT 6mm 446854-62 Conrad electronic R4A, R4B AXIAL_RM10 Me-Widerstand 1% 0,6W 1/4W 1% 82,0 k-Ohm Reichelt Electronic 180K R2A1, R2B1 AXIAL_RM10 Me-Widerstand 1% 0,6W 1/4W 1%160 k-Ohm Reichelt Electronic 180K...