obec Holstejnnase i jine lokalityfotogalerie

Thru-the-Earth RadioLocation Device - ver.2


Published 26.9.2020

Complete device

Cave radiolocation device based on B. Pease immortal design (radiolocation.tripod.com). The scheme remained the same, new PC boards for SMD components were designed.

The article describes the construction inc. production documentation. How to use the device is decribed here or here. Aletrnatively in Speleonics #26, page 2-3

 

Beacon

Beacon scheme

Beacon Beacon Beacon Beacon Beacon Beacon

Transformer T1

is wound on MPP (Molypermalloy Powder) toroid core (27x14x11mm 125u). Primary winding is wound in two layers and has 90 turns 0,8mm Cu wire. Inductance is about 1242 uH.

The secondary winding has about 15-25 turns 1mm Cu wire. The number of turns depends on transmit loop antena parameters.

Transmitter loop

Nejčatěji používám anténu navinutou na průměr 55cm, cca 40 závitů. Tato umožňuje měření i při hloubce vysílače přesahující 100 metrů (B.P. udává až 120m).

Kondenzátory C1,C2,C3,C4,C13 - jsou zapojeny paralelně a jejich výsledná hodnota, závisí, stejně jako sekundární vinutí T1, na použité vysílací anténě. Celková hodnota se typicky pohybuje od 1uF do 2.5uF.

Vytunění se provádí měřením odebíraného proudu vysílače nebo měřením napětí na vysílací cívce, kdy se změnou hodnoty kapacity a počtem závitů sekundáru T1 snažíme dosáhnout co největší hodnoty odebíraného proudu/výstupního napětí. Jako příklad pro uvedenou anténu mi vycházely hodnoty 1.65uF a 23 závitů sec vinutí T1. Napětí na vysílací cívce cca 110V RMS a odebíraný proud 0.7A.

Plošný spoj je připraven na osazení různých typů kondenzátorů pro dosažení potřebné kapacity.

Notes

LED dioda D3 svítí jen tehdy, pokud vysílač reálně vysílá, tj. je připojena anténa a jde do ní signál z vysílače.

Plošný spoj má rozměry 100x74mm pro umístění do krabičky Hammond 1455K1201 (120x78x43mm)


Receiver

RF amp

Radiomaják RF zesilovač


 




Construction

Plošný spoj pro RF zesilovač má rozměry 25.4x40.6mm pro umístění do stínící krabičky AH106 (67x46x25mm)

Vstup z antény je přiveden tenkým koaxiálním kabelem. BNC konektor pro připojení antény je odizolován - není spojen s krabičkou zařízení.

Přepínač S3 a potenciometr R22 jsou připojeny stíněným 3-žilovým kabelem.

Výstup je s deskou přijímače propojen stíněným kablíkem.

DQ Receiver

DQ Receiver

Beacon Beacon DQ Recv - PCB DQ Recv - PCB

Plošný spoj přijímače má rozměry 71.1x65.7mm a po osazení se také umístí do stínící krabičky (např. AH102 92x67x22mm).

Celý přijímač (tedy RF zesilovač a vlastní přijímač) je zabudován do hlinkové krabičky Hammond 1455K1201 o roměrech 120x78x43mm. Příklad umístění ovládacích prvků na horním panelu krabičky:

DQ Receiver panel

Výstup na sluchátka (P1) a potenciometr pro ovládání hlasitosti (R34) jsou připojeny stíněným kabelem.

Nastavení přijímače

Před prvním použitím musí být přijímač takzvaně vynulován. Připojíme sluchátka, Přepínač S3 přepneme na "Low gain" a  R22 (RF Gain) stáhneme na minimum. Anténu nepřipojujeme. Nyní nastavujeme trimr R5 a potenciometr R9 (Audio NULL) střídavě tak, dokud signál ze sluchátek (tón 366Hz) úplně nevymizí.

Jakmile máme přijímač přesně vynulovaný, nastavíme trimr R42 tak, aby displej ukazoval hodnotu "000". Pokud toho nelze dosáhnout, přivedeme na R43 buď 12V nebo zem (viz JP1 na plošném spoji), dle polarity zobrazované hodnoty na displeji.

Nastavení PLL - připojíme anténu a vysílač umístíme cca 30 metrů od přijímače. Pomalu nastavujeme kapacitní trimr C19, dokud na testovacím bodu T1 nebude polovina napájecího napětí. Led D7 (PLL Lock) bude zprvu pomalu blikat až nakonec bude svítit trvale. Přepínač S6 přepneme na "PLL Adjust"  a pokračujeme v nastavování C19 tak, aby displej zobrazoval co nejnižší hodnotu, ideálně pod 100. Po ukončení nastavování přepneme S6 zpět do polohy "Recv."

Complete device Complete device

Přijímací anténa

Přijímací anténa je navinuta z 0.3mm cu drátu na průměr 55 cm, počet závitů z 1kg balení drátu vychází na cca 550. Indukčnost takové antény se pohybuje okolo 430mH. Připojením kondenzátoru 6,8nF se vyladí do rezonance. Kondenzátor(y) by měl být na napětí alespoń 600V pro případ, že by se omylem zapnutý vysílač ocitnul vedle přijímací antény.

Na horní hraně antény je umístěna malá vodováha, aby bylo možné udržet při měření anténu kolmo k zemi a přesně zaměřovat.

Seznamy součástek

Vysílač

Qty Parts Value Package
1 C1 2u2/250V XC27B13
1 C11 27p/50V 0805
1 C12 33p/50V 0805
1 C13 10n/50V XC15B5
1 C2 1u/250V XC27B11
1 C3 560n/250V XC15B10
1 C4 470n/250V XC22B10
1 C5 2200u/25V E5-13
2 C6, CX6 680n/250V XC27B11
1 C7 4.7n/250V C102-043X133
4 C8, C9, C10, C50 100n C0805
1 D1 5A 30V Schottky SMC
2 D2, D4 1N4148 SOD80C
1 D3 3mm LED 6410-02
1 FUSE RDL60V160 POLYFUSE_RDL60V160
1 Q1 IRLIZ44Z TO220BH
1 R1 1M 0805
1 R2 100k 0805
1 T1 viz. text TOROID
1 U1 74HC4060 SO16
1 U2 78L05 SOT89
1 X1 3MHz HC49U-V

 

RF Amp

Qty Parts Value Package
1 C13 1n/50V 0805
3 C14, C17, C202 100n/50V 0805
2 C15, C16 10u/16V 1210
3 C18, C201, C203 150p/50V 0805
2 D3, D4 1n4148 SOD80C
2 R17, R18 10k 0805
2 R20, R20-2 1M 0805
1 R204 1k 0805
1 R21 20k 0805
1 R22 100k pot. RF Gain Potentiometer
3 R23, R26, R202 2k2 0805
2 R24, R201 100k 0805
1 R55 200 0805
1 S3 RF Gain x1 x100 Toggle Switch
1 U0 LF356D SO08
1 U1 LF412D SO08

 

Přijímač

Qty Parts Value Package
1 BZ Buzzer 3-18V
2 C1, C2 33n/50V 0805
1 C19 10-60p Trimm capacitor
1 C20 56p/50V 0805
1 C21 2u/16V 0805
1 C23 2.2u tant./16V SMC_A
1 C24 47n/50V 0805
7 C25, C30, C31, C32, C37, C38, C42 100n/50V 0805
1 C27 3.3u tant./16V SMC_A
1 C29 100u elect./16V E2,5-6
4 C3, C4, C22, C40 1u/25V 0805
1 C41 4u7/100V 0805
2 C5, C26 1u tant./16V SMC_A
4 C6, C7, C8, C39 10n/50V 0805
2 C9, C28 10u tant./16V SMC_A
1 D1 Power ON 3mm green LED
1 D2 1N4001 DO214AC
1 D5 1n4148 SOD80C
1 D6 RF_Overload 3mm red LED
1 D7 Phase Lock 3mm green LED
1 IC1 78M12 DPACK_3
1 IC2 78M09 DPACK_3
1 J1 DVM 200mV DVM (WPB5035-DV)
1 P1 Headphones 3.5 mono jack
2 R1, R2 221k 0805
11 R10, R11, R14, R28, R43, R44, R47, R48, R49, R50, R54 100k 0805
2 R15, R45 2.4k 0805
2 R150, R450 180 0805
2 R16, R46 750k 0805
1 R19 5k6 0805
2 R29, R40 220k 0805
4 R3, R4, R25, R27 1M 0805
2 R30, R37 1k 0805
1 R32 9.1M 0805
1 R33 2k 0805
1 R34 Volume 10k Potentiometer + on/off switch
1 R36 10 0805
1 R39 27k 0805
1 R41 2k2 0805
1 R42 1k RTRIMT93YA multiturn
1 R5 5k RTRIMT93XA multiturn
1 R51 4.7M 0805
1 R52 2M 0805
2 R6, R7 47.5k 0805
6 R8, R12, R13, R31, R35, R53 10k 0805
1 R9 Front panel audio null Multiturn Potentiometer
1 S1 Bandwidth Toggle Switch
1 S4 Alarm On Toggle Switch
1 S5 Slow meter Toggle Switch (not used)
1 S6 PLL/RCV Toggle Switch
1 U2 LF412 SO08
4 U3, U4, U8, U11 LF442 SO08
1 U5 4016 SO14
1 U6 4060 SO16
1 U7 4070 SO14
1 U9 LM386 SO08
1 V1 MV2109 SOT54H
1 X1 3Mhz HC49U-V