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## Explorer E202 Explorando ULF-ELF y la banda de radio VLF

Saturday, 05 March 2011 10:50 IK1QFK

### El Explorer E202 es un dispositivo portátil para la efectiva recepción de la señales de radio de origen natural

Las señales de radio con origen en los recursos naturales son un tema fascinante. La primera vez que leí un artículo sobre estos temas me quede hechizado. Pero aquí aparece un problema: cómo saber si hay receptores para comprar? Y en busca de un proyecto simple y eficaz para construir en casa, la respuesta en las listas de correo es siempre la misma: "Hay muchos esquemas en ...., Internet. "Y entonces uno se siente confundido: ¿qué funciona mejor? ¿Puedo usar mi PC? ¿Cómo puedo montar un sistema para recibir por debajo de 22Khz?
Si usted está buscando un receptor pequeño, fácil de construir, que funciona con baterías, que funciona con una pequeña antena, que trabaja con los auriculares, que también proporciona una buena señal para el análisis de PC

... el E202 Explorer cumple con todas estas necesidades.

Una breve introducción sobre este proyecto
Este proyecto es un receptor de radio de banda base señales con recepción directa sin necesidad de conversión de frecuencia. La frecuencia van desde unos pocos Hz a 10 kHz, lo que lo hace apto para recibir señales de radio de origen natural, no las señales generadas por la actividad humana, sino por fenómenos fisicos tales como rayos y las tormentas solares. Las señales recibidas se escuchan directamente en el auricular. El receptor amplifica el componente eléctrico de una señal electromagnética.
Puede ser montado como un compacto, ligero y extremadamente sensible receptor. Funciona bien en el campo gracias a una batería interna con autonomía de 40 horas. También funcionará como un receptor de la estación base con alimentación externa en un monitoreo permanente observatorio.

¿CÓMO FUNCIONA EL E202?
El diagrama del receptor se compone de dos etapas activas con la protección del suministro y la regulación más un amplificador operacional estable (7809) el sesgo de suministro. El TLE2426 es un "generador de tierra virtual": que los suministros el V / 2 para el TL071 con una producción muy baja impedancia miliohmio 7.
La entrada tiene dos etapas de la protección de la sobretensión y establece la impedancia de entrada de 5 Mohm. La primera etapa ha no-que invierte 30 dB de ganancia y convierte la entrada de la antena con una impedancia de salida media con el nivel adecuado para una entrada de línea a un PC o una grabadora portátil. La primera etapa está protegido contra sobretensiones y ruido ha de poca intensidad lo que hace que el receptor sensible a señales débiles incluso con antenas cortas. La antena está desacoplada galvánicamente de la primera etapa: esto evita que el campo de electricidad estática que se sature el receptor durante una tormenta tormenta o cuando el receptor está en movimiento, por ejemplo durante una caminata.

La segunda etapa consiste en un amplificador de baja impedancia (LM386-4) para conducir un auricular que es perfecto para escuchar "en vivo" sobre el terreno. El salto HPF cortocircuitos un condensador que actúa como un filtro de paso alto. Quitar el puente entre los pines 6 y 7 activa un filtro pasa-altos que atenúa las frecuencias bajas como 50 Hz por aproximadamente 30 dB. Usted puede construir como un puente en la placa o como un interruptor externo en la caja del receptor.

En el gráfico de la respuesta de frecuencia del receptor con una antena de látigo: con (curva marrón) y sin filtro de paso alto puente (Curva verde).

ESPECIFICACIONES TÉCNICAS

- Rango de frecuencia con un simple lápiz cm 75: 120 Hz - 10 kHz, + / - 3 dB
- Rango de frecuencia con la fuente de baja impedancia: 3 Hz - 10 kHz, + / - 3 dB
- Sensibilidad: 1 mV / m en 1 Hz RBW a 1 kHz con 75 cm lápiz telescópico
- Fuente de alimentación interna: la batería del transistor 9V, dura aproximadamente 40 horas
- Fuente de alimentación externa: 12 a 18 Vcc (20 mA)
- Protegido contra inversión de polaridad de la batería
- Protegido contra inversión de polaridad fuente de alimentación externa
- Salida de auriculares: 33 ohmios de impedancia (bueno para la mayoría de walkman auriculares de tipo)
- Conector lineal con doble función: salida de línea para PC o grabadora y también se puede utilizar como una entrada de audio para amplificar un audio señal y escuchar con los auriculares
- Entrada de antena: 5 impedancia Mohm.

CARACTERÍSTICAS DE LOS RECEPTORES
La respuesta de frecuencia del receptor está fuertemente influenciada por el tipo de antena utilizada. Esto se debe a que, debido a las bajas frecuencias involucrados y la impedancia de entrada alta, la antena no se comporta como un la antena en sí, sino como una sonda de campo. No podía ser de otra manera: un verdadero antena para la frecuencia de 1 kHz, debe ser de 75 km de altura.
El gráfico, que es puramente indicativa muestra variada respuestas de frecuencia. Representados aquí son las curvas de ganancia entre el voltaje detectado por la antena y la tensión de salida a la salida LINE toma del receptor con tres antenas diferentes:

la línea verde: antena telescópica directamente en el receptor

curva de Brown: 45 metros de antena de cable largo (350 pF equivalente) directamente relacionada con el receptor

curva azul: el mismo cable largo conectado al receptor con 30 m de cable RG58. La ganancia se reduce significativamente a la ventaja de linealidad en las frecuencias bajas

CONEXIONES del RECEPTOR
En el esquema se sugiere el uso de tres BNCF tomas:

1. para la conexión de la aguja o un alambre antena
2. para la señal de salida para ser enviados a la línea de entrada de una grabadora o un PC
3. para una fuente de alimentación externa: 12 a 18V por lo tanto compatible con la energía tomada de un encendedor de cigarrillos del automóvil V.

Proporcionan una buena y estable mecánicos y eléctricos conexión, también cuando se utilice el receptor como un receptor de base para la vigilancia estación de monitoreo, y la fiabilidad es un requisito importante.

La conexión de auriculares puede ser un estándar de 3,5 mm jack estéreo, para que pueda utilizar el receptor con un kit manos libres portátil reproductor estándar (Conectar la L y canal R juntos, en paralelo).

El circuito debe estar encerrado en una caja metálica, y la caja de metal se debe estar conectado a tierra del circuito. Es esencial para el buen funcionamiento de este receptor.

Una forma de construir el E202 receptor.

FUENTE DE ALIMENTACIÓN
El receptor puede ser alimentado por una interna de 9 V la batería o por una tensión externa de 12 a 18 V provee de una fuente como una batería portátil o un vehículo de motor. La tensión externa es internamente estabilizada por un CI 7809 antes de ser utilizados por el circuito para reducir al mínimo la influencia del ruido en la recepción. Ambas conexiones están protegidas contra polaridad inversa. El consumo de corriente con un ajuste de volumen medio es de 10 mA. esto garantiza la autonomía de más de 40 horas continuas, con un estándar de 9 V alcalina de la batería. El receptor opera desde 18 V hasta 6 V: por debajo de este voltaje la señal puede distorsión del sonido y la etapa de entrada con la sobrecarga de interferir señales, como los tipos de télex y otras señales de RF. En estas condiciones Sólo tiene que sustituir la batería.

REGULACION de VOLUMEN
El circuito tiene un solo control: El volumen de los auriculares. El receptor es de banda ancha y sin necesidad de conversión para no tener la necesidad de operaciones de ajuste que tienen lugar en una radio normal. Volumen se ajusta con un potenciómetro en la parte inferior del receptor. El volumen control en el cable de los auriculares debe estar siempre al máximo. Cuando se localiza cerca de líneas eléctricas en el volumen de los auriculares puede resultar muy alto para uso de esta precaución: antes de encender el receptor, puesto que el volumen a cero. Encienda el receptor y luego, gradualmente aumente el volumen. Cuando con el receptor conectado a un PC o un grabador a través de la salida de línea, una vez instalación se optimiza, ajuste el control de volumen al mínimo si no se usa el auricular.

TIPOS de ANTENA Y SUELO DE REFERENCIA
El receptor funciona detectando la diferencia de potencial entre la antena y una punta de referencia del suelo, esta última consiste en del cuerpo del operador está tocando la caja metálica del receptor. El aumento de el receptor en la superficie superior proporciona más de la señal. La referencia del suelo También es esencial para el correcto funcionamiento del receptor, por lo que si no sostiene el receptor con la mano, es necesario que el receptor está conectado a una conexión a tierra. El látigo de la antena debe estar conectado directamente a la toma de antena del receptor.

En la foto de arriba es una señal recibida en mi jardín con el E202 y 75 cm de antena, con y sin receptor conectado a tierra. Izquierda parcial sin conexión a tierra y parte derecha con él puesto. La conexión a tierra reduce el ruido de zumbido en 20 dB. Señal procesada con Sonic software Visualizer.

EXPLORER E202 CON ANTENA de HILO
Aunque el proyecto fue diseñado para trabajar con antenas cortas y portátiles, el receptor funciona muy bien con antenas de cable largo. Las grandes antenas de alambre amplian la sensibilidad sobre todo en frecuencias muy bajas, y permiten la recepción de las resonancias de Schumann y 82 Hz señales de la red de Zeus (directo a los submarinos sumergidos). Con el cable la antena se puede utilizar una conexión de cable coaxial entre la antena y el receptor. La longitud no debe exceder de un tercio de la longitud de la antena. El cable coaxial en VLF se comporta esencialmente como un condensador: que junto con la capacidad de antena de cable, actúa como un divisor, la reducción de la señal.

Un medidor de RG58 conectado a una fusta de 1m pierde 99% de la fuerza de la señal de energía, la reducción de la recepción en 20 dB. Un cable de la antena de 15 metros, por ejemplo, puede tolerar un cable para el receptor de 5 metros longitud. La imagen de abajo es una vista en el invierno de mi antena Marconi con doble sombrero capacitivo: la antena es de 11 metros de altura y es de 45 metros de largo.

Eléctricamente la antena Marconi es nada más que una antena vertical con una punta que se divide y va en posición horizontal, lo que un sombrero. Esta configuración proporciona un gran rendimiento en bajas frecuencias, y por esta razón también es ampliamente utilizado por los militares para transmitir las señales en la banda VLF.
Las dimensiones no son críticas porque la antena no es resonante: 3 metros verticales y horizontales de 6 metros son suficientes para proporcionar un gran aumento en la eficiencia en comparación con un 75 stylus cm, sobre todo en la recepción de las frecuencias por debajo de 100 Hz.
La figura anterior muestra como un dipolo horizontal se comporta en las frecuencias VLF. El receptor no está diferenciado, pero se refiere a tierra, por lo que el componente recibido siempre la vertical, incluso con la antena colocada horizontalmente. Esto se debe a que la antena es mucho más corto que la longitud de onda de la señal y por lo tanto no se comporta como un la antena, sino como una sonda de medición. Detecta la tensión vertical entre dos puntos: la tierra y la antena.

El uso de antenas de alambre grueso por lo general se reduce el efecto de los ruidos por el aumento de la relación SN: especialmente cuando se compara con una aguja colocada en la misma posición. Creado en un patio o un jardín junto a una casa que puede ser una solución excelente, con mucho mejor SN relación.

El blindaje
No todos los lugares ofrecen una buena recepción. Cuando esté disponible, espacios abiertos son lugares ideales: lejos de estructuras que traerá la suelo punto tan alto como edificios, árboles o masas metálicas.
Para ver los límites de recepción de VLF que puedas imaginar que las estructuras de crear sombras.
En un parque con árboles, detrás de una pared, en una cueva el campo eléctrico es cero, y el receptor VLF no recibirá nada.
Lo mismo es cierto para un balcón, una habitación en un piso, un patio rodeado de paredes: no son sitios compatibles para recibir VLF señales.

EL ÁRBOL QUE Funciona como una antena
No, no es una leyenda: un árbol puede realmente trabajar como antena.
Por las razones expuestas más arriba en un árbol lo hace no recibir las señales VLF. La planta, con su alto contenido de agua es conductor, así que lleva el plano del suelo hasta su punto máximo. Dentro de un bosque, el receptor está casi completamente en silencio. Pero el árbol puede ser utilizado como una antena con cierto éxito, sobre todo debido a su tamaño y altura. Para utilizar el árbol como una antena de conectar el cable de la antena caliente con un tornillo fijado en el maletero o un miembro lo más alto posible. A continuación, conecte el polo a tierra la antena fría en la base del árbol. En caso de tormenta eléctrica, desconectar los fusibles el receptor del árbol.

AISLAMIENTO GALVÁNICO
La recepción comienza con el juego simple, pero, después de un mientras que surge la necesidad de adquirir señales de estudiar y analizar. Tenemos que por lo tanto tienen un dispositivo de grabación adecuado. La tarjeta de sonido de un PC es un manera excelente de buena calidad y grabación de bajo costo para analizar fácilmente señales de un receptor. El equipo, sin embargo, puede ser la fuente de las señales en la banda de VLF, que pueden interferir con la recepción de radio naturales señales. El equipo y el receptor pues necesitan ser colocados tan lejos como sea posible y el receptor debe estar conectado a tierra también. Esto a veces puede no ser suficiente debido a que el ruido también puede propagarse a través del cable que conecta el PC al receptor. Es difícil cuantificar este problema, ya que varía de PC a PC, pero es fácil de consulte con el auricular: si se conecta el cable a la toma LINE PC al receptor de repente se convierte en ruido, significa que el PC es la inducción de ruido para el receptor. Es necesario, en este caso para aislar la línea de señal, interrumpiendo la continuidad de metal. Esto requiere el uso de una relación 1:1, 600 ohmios transformador de audio, para conectar el receptor al PC con aislamiento galvánico.

Protegerse del RUIDO
Además del efecto de blindaje, es necesario alejarse lo más posible de la señal emitida por la red a 50/60 Hz: fuentes de alimentación conmutadas, motores eléctricos, televisores, ordenadores ... con sus emisiones oscurecen completamente las señal de radio naturales. Sólo creo que en su casa el nivel de zumbido es de 120 dB mayor que la natural señales de radio: un millón de veces mayor en el voltaje!

En las zonas urbanas por lo que es muy difícil encontrar el lugar adecuado, mientras que en el campo abierto lejos de la potencia de ruido líneas zumbido desaparece permitiendo excelente recepción de los recursos naturales señales de radio.

EFECTO Microfónico
La Stylus produce un efecto microfónico: se comporta como un micrófono: a veces el movimiento del receptor / antena da la impresión de escuchar a una entrada de micrófono en lugar de una antena. Se dice en estas situaciones que "escuchar el viento". Esto no es una falla del receptor pero es el efecto directo de campo eléctrico de la forma de trabajo receptores: el látigo antena funciona muy similares, de hecho, un micrófono de condensador. Esto sucede si nos estamos moviendo con el receptor en la mano o si es el viento vibración de la antena. En una estación permanente de observación de este problema es minimizada mediante el uso de grandes antenas de alambre, muy estirado, o decenas de kilogramos antenas grandes para que sean mecánicamente estable.

SEÑALES FALSAS
Caminando con el receptor en la mano es posible escuchar otros tipos de señales. La ropa sintética, durante el movimiento, emiten pequeñas descargas electrostáticas que son detectados por el receptor: el mismo fenómeno que produce la chispa de pijamas en la oscuridad. Pisar la grava en la calle, pueden emitir señales piezoeléctrico que escuchar con los auriculares del receptor y es muy similar al sonido de la grava en sus zapatos, sólo que mucho más fuerte. Los insectos pequeños, agitando sus alas cerca de la antena modular campo estático de la tierra: una señal similar a la el zumbido de sus alas se puede escuchar claramente en los auriculares.

USO DEL RECEPTOR PORTÁTIL DURANTE LAS TORMENTAS
La entrada del circuito está protegido contra transitorios de voltaje y puede soportar impactos de varios miles de voltios sin daño. No se recomienda por razones de seguridad utilizar cuando el tiempo es malo: Si durante un paseo por las nubes de tormenta se ciernen sobre las montañas de su la cabeza no es apropiado continuar con la recepción. Por la misma razón no hay que buscar refugio debajo de un árbol, o manipular objetos cortantes de metal:
No utilice el receptor portátil al aire libre durante una tormenta!

Dos imágenes, tomadas de mi jardín durante una tormenta por la tarde.

VLF OBSERVACIONES DURANTE LAS TORMENTAS
Cuando el cable de la antena es externa y el receptor está dentro de los riesgos son menores para el circuito: las etapas de entrada están bien protegidos de manera relativamente cerca de un rayo por lo general no dañar el receptor. La probabilidad de daño es más o menos similar a un receptor de radio común conectado a la antena. El uso de este receptor en lugares fijos para largos períodos de tiempo reveló una protección sustancial, incluso con descargas dentro de unos pocos cientos de metros de distancia. Si el lugar está deshabitado, es aconsejable desconectar el receptor de la PC, para evitar un aumento de dañar tarjeta de sonido del ordenador. Sin embargo, evite tocar el equipo: bueno sentido sugiere que con una tormenta en el progreso no está manejando muy saludable equipo conectado a una antena externa.

EL USO DEL RECEPTOR COMO MONITOR AUDIO
La salida de línea también se puede utilizar como entrada. Desconectar la antena y conectar un cable coaxial BNC con pinzas de cocodrilo a la LINEA toma de salida. Una señal presentó esta manera se escuchará en los auriculares. Si se necesita más ganancia mover el cable BNC / cocodrilo a la entrada de la antena. La entrada LINE ofrece una impedancia medio con dB de ganancia hasta el 40 de el auricular: esto le permite utilizar el receptor como un probador de audio para verificar VLF su instalación. Por ejemplo, en una estación de monitoreo, donde se han varios receptores instalados, una comprobación rápida con los auriculares te permiten para determinar qué líneas de señales funcionan correctamente y cuáles no, sin la ayuda de computadoras.
Una segunda aplicación del receptor como una prueba instrumento es a través de la utilización de una sonda de osciloscopio conectado a la entrada de antena. La señal puede ser extraído de la salida LINE para colocar directamente en la tarjeta de sonido: en este caso la amplificación es fijo y el PC puede funcionar como un osciloscopio de banda de audio. Al mismo tiempo, la señal detectada se puede escuchar en los auriculares, ajuste el control de volumen para ajustar el nivel. Un probador conveniente señal de audio para determinar qué está trabajando en cualquier tipo de circuito de audio.

SEÑAL ANÁLISIS: El espectrograma
El espectrograma es una representación gráfica de la señal y muestra cómo las frecuencias de evolucionar en el tiempo. El espectrograma proporciona gran ayuda para el estudio y la identificación de la fuente de la recibida señales. Existen varios programas gratuitos que realizan esta función. Entre los más populares se encuentran:

- SpectrumLab, http://www.qsl.net/dl4yhf/. La más completa, pero compleja de usar: es el punto de llegada.
- SPECTRAN, http://www.weaksignals.com, más limitado, pero fácil de usar: bueno para empezar.
- Sonic visualizador http://www.sonicvisualiser.org/ No es útil para el análisis en tiempo real pero muy bueno para archivos de la onda, el procesamiento posterior y la representación.

LO QUE OCURRE Y LO QUE NO SE PUEDE OIR
Si hemos encontrado un lugar fuera y lejos de líneas eléctricas, señales presentes las 24 horas del día son la estática: similar a la sonido de polvo en los discos de vinilo de edad, que proporcionan una constante crepitar.
Estas son las señales radiadas por la caída de rayos que caen dentro de unos pocos miles de millas de la posición de escucha. Se trata de la indicación de la primera prueba de que el receptor está vivo y trabajo. Por la noche los fenómenos de propagación distorsionan estas señales que causan efectos similar al canto: estas señales se les llama "retorcimientos". En los períodos de la actividad solar fuerte algunos otros fenómenos pueden ocurrir como Whistler y Coro.
Muchas señales no pueden ser escuchados, pero sólo aparecen en espectrogramas por ser ya sea mayor o menor frecuencia que en el alcance de nuestra vista. Aquí hay una recepción de la muestra por debajo de 100 Hz:

En el espectrograma anterior, desarrollado con SpectrumLab y obtuvo de una señal recibida con una antena de alambre Marconi, son visibles: las resonancias de Schumann, una señal de 82 Hz Zevs de una emisión de submarino ruso de red, 50 Hz de la red, el primer armónico de 100 Hz y 60 Hz a los débiles la señal de la red eléctrica estadounidense.

COMPONENTES DISPONIBILIDAD
El receptor es simple y los componentes son fáciles de de encontrar en cualquier tienda de electrónica, o de los distribuidores internacionales compras en sus sitios web. Una versión comercial de este receptor se distribuye por SISTEL (www.comsistel.com)

Original de IK1QFK, Renato Romero, revisado por EA1CSI

IK1QFK, Renato Romero