Neues TOA System

  • Hallo zusammen,


    vor etwa 9 Monaten haben wir mit der TOA-Ortung begonnen und seit dem jede Menge Erfahrungen gesammelt. (Bei dieser Gelegenheit möchte ich mich bei allen Teilnehmern für die freiwillige Mitwirkung bedanken.) Wir haben unser Konzept jedoch in den letzten Wochen vollständig überarbeitet. Damit in Zukunft die TOA-Ortung wirklich gut funktioniert, werde ich schrittweise das alte System durch das neues System austauschen. Wie das neue System genau aufgebaut ist, will ich euch hier kurz erläutern.


    Die zur Zeit eingesetzten Empfänger sind Schwingkreissysteme, die auf etwa 11 kHz abgestimmt sind. Von den 11 Stationen arbeiten 7 gleichzeitig mit dem LR-Programm. Das Blitzsignal ist jedoch ein Impuls mit einem recht breiten Frequenzspektrum. Um einen charakteristischen Zeitpunkt für den Blitzimpuls zu berechnen, müssen deshalb breitbandige Empfänger einsetzen werden und keine abgestimmten Schwingkreissysteme.


    Das neue System besteht aus zwei Platinen. Die erste Platine enthält zwei zweistufige Vorverstärker mit anschließender Umwandlung in ein balanciertes symmetrisches Ausgangssignal, damit es störungsfrei über geschirmtes CAT twisted-pair Kabel auf größere Entfernungen geführt werden kann. Diese Platine ist universell verwendbar, also auch für das (normale) LR-System geeignet. Sie funktioniert natürlich auch ohne die Umwandlung in das symmetrische Ausgangssignal, wenn die SSM2142 einfach nicht eingesetzt werden. Auf die RJ45 Buchse kann die Versorgungsspannung das symmetrische Signal als auch das normale Signal mit Jumpern gelegt werden. Die Abschirmung kann ebenfalls mit einem Jumper auf Masse gelegt werden. Ein angenehmer Unterschied zu Daniels Schaltung ist, dass nur eine Spannung (+12 Volt) benötigt wird. Diese Platine sollte in der Nähe der Antenne platziert werden. Ich werde in Zukunft diese Platine allen Interessierten als Alternative zu Daniels Platine anbieten. Damit der Empfang breitbandig wird, muss einfach nur der Parallelkondensator (bei den Rahmenantennen 1uF, bei den Ferritantennen 22nF) weggelassen werden.


    Die zweite Platine ist die Auswerterplatine. Sie enthält einen Mikrocontroller (den AT-Mega644 20UP) und jetzt zwei schnelle 10 Bit Analog/Digital Wandler (AD7813, 2.3us, 400kSPS). Mit dieser Auswerterplatine können dann neben dem genauen Zeitpunkt des Signals auch die beiden Amplitudenwerte bestimmt werden, aus denen relativ einfach die Richtung (Modulo 180 Grad) des Signals berechnet werden kann.


    Ich würde mich freuen, wenn auch bei der neuen TOA-Ortung viele Blitz-Interessierte mitmachen würden. Das jetzige Testsystem mit 11 Stationen habe ich zum größten Teil privat gesponsert, um die notwendigen Erfahrungen mit dieser Art der Ortung zu gewinnen. Leider kann ich nicht noch einmal 11 neue Stationen sponsern, ich werde aber allen interessierten Teilnehmern das notwendige Material zum Selbstkostenpreis anbieten.


    Die erste Empfängerplatine habe ich mit zwei Ferritstäben bereits in Betrieb genommen, siehe Foto. Den Prototypen der zweiten Platine bekomme ich Übermorgen.


    Grüße,
    Egon

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  • Hallo Egon,


    was würde mich denn so ein system inkl. Software kosten und was braucht man alles an Hardware dazu ? Habe die Blitzortung schon seit längerem ins Auge gefasst nur die Systeme wie das Boltek kosten ja mehrere hundert Euro was ich mir leider nicht leisten kann.
    Im Elektronik bereich kenn ich mich schon etwas aus also selbstlöten ist kein problem.

  • Egon, ich bin dabei.
    Was benötigst du dazu von mir, was ich von dir? Ist das dann wiederum eine Testphase? Ich habe da noch 2 Kandidaten aus Österreich die bei mir wegen TOA nachgefragt haben.

    lg
    Gerald, OE2IGL

    Salzburg/Gnigl, 435 m üNN/47.823°N/13.074°E, Davis Vantage Pro2 Plus, TOA Blitzortung, Wetterforecasting, Wettersatellitenempfang

  • Servus Egon, Gerald & all,
    nachdem Gerald und ich schon einigen Mailverkehr hatten bin ich nun auch an Board
    und damit einer der zwei Interessierten aus Österreich :)


    Kurzinfo zu meiner Person: 40 J. alt, seit der Kindheit "wetternarrisch", mittlerweile umfangreiche
    Station hier mit WS2500PC, EumetCast Empfang, Mobotixcam und einige Erfahrung im VLF/Sfericsempfang.
    Seit etwa 15 Jahren Funkamateur (Call OE3MAA) und sehr interessiert im Selbstbau von diversen Geräten.


    Mein noch unerfülltes Projekt wäre der Betrieb Europas südlichster Webcam an der Südküste von Kreta ;)
    Wie Gerald schon erwähnt hat habe ich Interesse am TOA Projekt mit dabei zu sein. Standort ist etwa 20km
    nördlich von Wien in einem ländlichen Gebiet.


    Schönen Gruß
    Lentas

  • Von meiner Seite gibt es auch Interesse an einem Selbstbau.
    Wäre das dann ein Bausatz ?
    Welche Vorteile gibt es gegenüber der "herkömmlichen" Blitzortung ?
    Viel Spaß, beim schreiben der Anleitung ... ;)

    Grüße aus dem Süden von Dessau (Stadt Dessau-Roßlau)
    Dirk


    ..... nicht "meckern und motzen", sondern "machen und klotzen" .....

  • Grüss Euch,
    Gerald vielleicht kannst du mir die Frage beantworten. Das TOA System verwendet doch GPS oder? Und da eine GPS-Maus, right?
    Habe nämlich hier eine Navilock mit Sirf III Chipsatz herumliegen (USB-Anschluss). Wäre diese für das TOA geeignet? Stelle die Frage
    jetzt mal, Antwort muss nicht gleich sein, wenn unklar.
    Sonnige Grüsse
    Lentas

  • Hallo zusammen,


    es sind heute einige Fragen (auch per Email) an mich gerichtet worden, die ich natürlich alle beantworten möchte. Am besten nummeriere ich die Fragen durch, damit man später einfacher drauf Bezug nehmen kann.


    F1: Was wird das neue System kosten? Der Empfänger (PCB 3) kostet als Bausatz inkl. Netzteil und die Platine (= 20 Euro) jedoch ohne die Antennen etwa 60 Euro plus diverse Versandkosten. Was die Auswerter-Platine (PCB 4) kosten wird, habe ich noch nicht ausgerechnet.


    F2: Brauche ich unbedingt die Ferritantennen? Natürlich nicht, ich arbeite halt gerne mit Ferritantennen. Die selbst gewickelten Rahmenantennen gehen natürlich genau so gut.


    F3: Ist das System als Bausatz erhältlich? Es ist nur als Bausatz erhältlich. Ich verkaufe nur die Platinen und natürlich den programmierten Mikrokontroller. Alle Teile sind im Elektronik-Versandhandel zu bekommen. Die GPS Mäuse baue ich euch auf Wunsch natürlich um. Ich werde aber auch eine Anleitung dazu schreiben.


    F4: Kann ich gleichzeitig mit Franks LR-Programm arbeiten? Leider nein, da es mit der TOA–Ortung nur dann richtig funktioniert, wenn der Kreiskondensator (1uF) entfernt wird. Der Empfang muss breitbandig sein. Wenn Ihr beides machen wollt, braucht Ihr eine zweite Rahmenantenne.


    F5: Kann ich den Empfänger PCB 3 auch für Franks LR-Programm verwenden? Ja natürlich. Die Empfängerplatine kann selbstverständlich auch ganz normal als LR-Empfänger eingesetzt werden. Es wurde extra Platz gelassen, um den Kreiskondensator einzulöten. Alle die an der TOA Ortung mitmachen wollen, brauchen nicht unbedingt diesen Empfänger, wenn sie bereits einen anderen Empfänger haben. Es geht natürlich genau so gut mit Daniels Verstärkerschaltung (wenn der Kreiskondensator weggelassen wird).


    Die kleinen Vorteile der PCB 3 Schaltung sind die folgenden:
    1. eine einzige Versorgungsspannung 12 Volt,
    2. optional symmetrische Ausgänge, falls die SSM2142 ICs eingesetzt werden,
    3. RJ45 Buchse für einfachen Anschluss von cat-Kabel,
    4. Versorgungsspannung kann über cat-Kabel mitgeführt werden (über Jumper einstellbar),
    5. Klinkenstecker-Buchse für einfaches Lokalisieren von Störquellen über Kopfhörer.



    Und dann war da noch die Frage welche Vorteile die TOA-Ortung gegenüber der DF-Ortung hat. Die TOA-Ortung ist wesentlich genauer, wenn sie funktioniert ;-). Ihr solltet die momentan laufende TOA-Ortung bei Blitzortung.org nicht als Referenz nehmen. Zurzeit werden nur sehr sehr wenige Entladungen lokalisiert. Der Vorteil der (funktionierenden) TOA-Ortung liegt an der Abwesenheit der Nachteile der DF-Ortung.


    1. Es ist keine Synchronisation notwendig.
    2. Es gibt keine blinden Winkel.
    3. Es ist keine Ausrichtung de Antennen notwendig.
    3. Die Streuung ist äußerst minimal.


    Das schöne lokale Verhalten der TOA-Ortung konnte heute wieder sehr gute beobachtet werden. Anbei 4 Bilder, Blitzortung.org-DF, Blitzortung.org-TOA, Strikestar-EU, und blids.de. Auf Blitzortung.org-DF und Strikestar-EU ist lediglich ein größerer Haufen zu erkennen, auf Blitzortung.org-TOA sowie auf blids.de sind jedoch drei kleinere Blitzgebiete zu sehen.


    Sobald ich die Auswerterplatine PCB 4 aufgebaut habe, werde ich hier weitere Bilder posten und die Auswertung erläutern.


    Grüße,
    Egon

  • Servus zusammen,




    ich habe Daniels Schaltung am laufen, aber die Technik mit GPS scheint einige Vorteile zu haben.


    Da die Kosten anscheinend gering sind und man die bestehenden Komponenten (Rahmenantenne, Daniels Empfänger) für das TOA- System benutzen kann (ist das richtig???), würde ich gerne ebenfalls mitmachen.


    GPS- Mouse (seriell) sowie Elektronik- und Lötkenntnisse vorhanden, ebenso ein 24x7 Rechner.


    Grüße aus Wackersberg - Toni

  • Hallo Egon,


    einen schönen Abend,


    ich würde mich gerne in die Thematik einlesen bezüglich Funkortung und Auswertung mittels AD-Wandlung der Signale.


    Mit welchen Wandlern ist die CPU-Karte bestückt, welcher Processor wird verwendet (ev, Atmels, wäre toll da habe ich etwas Erfahrung).


    Ein paar nähere Infos zu den neuen Platinen (Schaltplan usw.) wären schon interessant .



    Bis denne mal....


    Hermann

  • Hallo Egon
    Auch ich würde mich für die TOA-Ortung interessieren. Habe eine "normale" LR-Ortung mit Daniels Platine und Rahmenantenne im Einsatz. Welche Teile würde ich zusätzlich benötigen (z.B. GPS-Maus > Was ist das eigentlich genau?) und was genau müsste an Daniels Platine denn geändert werden? Wo läge der ungefähre Endpreis und wie gross wäre der Aufwand für einen Laien?
    Beste Grüsse
    Michael

  • Wie ich schon vor einiger Zeit per E-Mail schrieb,


    möchte auch ich gerne bei der TOA Ortung dabei sein.


    Da ich schon eine größere Empfangsanlage für Sferics in Betrieb habe,


    könnte ich evtl. die Platine an den AAV (Antennenanpassverstärker) der Anlage mit anschliesen?


    Die Signale empfange ich mit einem Vertikalstrahler, um auch die Polarität der Entladungen bei Waveaufzeichnungen zu bestimmen.


    Ich käme noch an ein älters Garmin-GPS ran. Kann ich das evtl. auch nutzen, oder muss das auch modifiziert werden?




    Gruss Rainer




    Nachtrag: Warscheinlich geht es nicht mit meinem Vertikalstrahler, da die Empfangsrichtung nicht bestimmt werden kann.


    Am Besten baue ich Dein System komplett hier auf.

    Rainer Klein, Netphen Dreis-Tiefenbach


    Edited 2 times, last by DH5DY ().

  • Hallo zusammen,


    leider hat sich aufgrund einer Verwechselung die Auslieferung der Auswerterplatine PVB4 um einige Tage verzögert. Ich kann also erst Mitte der Woche erste Fotos schicken.


    F6: Welcher Mikrocontroller, welche A/D Wandler und welche sonstige Hardware sind auf der Auswerterplatine? Ich habe als Controller den ATMega644-20PU (getaktet mit Baudratenquarz 19.660800 MHz) und als Analog/Digital Wandler die 10-Bit AD7813 (2.3usec) ausgewählt. Ansonsten sind noch zwei SSM2141 (für optionale symmetrische Übertragung), ein MAX232 für das serielle Signal und ein 4-fach Komparator LM339 drauf.


    Grüße,
    Egon

  • Hallo Egon,


    das mit dem Atmel Chip passt gut, da ich schon den Webserver von Ulli damit aufgebaut habe und auch eine Entwicklungsumgebung vorhanden ist (STK 500, AVR Studio, WinAVR ).


    Das programmieren der Atmels wäre also kein Problem, ebenso kleine Anpassungen des Codes .... wenn er mit AVR Studio oder WinAVR in C geschrieben wurde.


    Ein Schaltplan für das Processorboard wäre gut dann könnte mal mal sehen ob das auch mit Uli's Board geht ??


    Schönen Gruß aus Freren (das Schützenfest haben wir gut überstanden hi hi )


    Hermann

  • Hallo zusammen,


    anbei ein Foto von dem Prototypen. Das mit den A/D-Wandlern funktioniert endlich, hat aber wieder mal mehr Zeit gekostet als vorgesehen. Die symmetrische Übertragung vom Empfänger zur Auswerterplatine funktioniert ebenfalls sehr gut. Die Spannung der Auswerterplatine versorgt den Empfänger über das CAT-Kabel gleich mit, umgekehrt geht natürlich auch. Die endgütige Version hat lediglich kleine kosmetische Verbesserungen.


    @Herman,


    ich habe auch schon dran gedacht einen ENC28J60 mit drauf zu setzen, so dass das Board die Daten direkt zu blitzortung.org sendet. Dann brauche ich aber wegen den zeitkritischen Blitzzeitberechnungen auch noch einen zweiten Prozessor. Obwohl hier ein ATmega8 sicherlich ausreichen würde.


    Aber das Leben ist zu kurz, um alles selber zu machen.


    Grüße,
    Egon


    PCB_4.JPG

  • Hallo Egon,


    das Board sieht ja spitze aus. Werden die Daten vom Board in den Rechner über RS232 übertragen ? sieht ja fast so aus, dann könnte man auch das Board von Ulrich nehmen und die seriellen Daten per TCP/IP weiterleiten.


    hiermal der Link zu dem Projekt:


    Meine nächste Frage ist: mit welchen GPS-Mäusen läuft das ganze ?


    Man könnte sich ja schon mal umsehen und welche besorgen.


    bis denn


    Hermann

  • Dann fehlen nur noch die ungefähren Kosten damit ich weiß um wieviel ich meiner Frau das Haushaltsgeld kürzen muss :D


    Ab wann können wir bestellen und bauen?

    lg
    Gerald, OE2IGL

    Salzburg/Gnigl, 435 m üNN/47.823°N/13.074°E, Davis Vantage Pro2 Plus, TOA Blitzortung, Wetterforecasting, Wettersatellitenempfang