Trendy

Zvětšení dosahu senzorů meteorologické stanice Oregon Scientific / Habr

Před časem jsem konečně sjednotil meteorologické stanice ve svém bytě – na všechna správná místa jsem nainstaloval Oregon Scientific BAR800 a BAR801, které mám moc rád nejen pro jejich design, který umožňuje jejich zavěšení na zeď, ale také pro jejich externí senzor, který přijímá přesné časové signály. Trik je v tom, že tyto signály (DCF-77 z Frankfurtu) jsou v principu přijímány i doma, ale pouze u okna nebo venku za oknem – proto běžné meteorologické stanice, které mají anténu zabudovanou přímo v stanici, stojící hluboko v bytě, o čase vlastně nic nevědí. Použití stejného typu stanic samozřejmě znamená, že si vystačíte s jedním senzorem pro všechny a nevěšíte na okna zoo.

Pak se však objevil problém, související také s hloubkou bytu – stanice nejdále od externího meteorologického senzoru jej pravidelně ztrácela, ačkoliv se zdálo, že mezi nimi bylo jen pár zdí. Tento problém se projevoval zejména při teplotách pod bodem mrazu, a to i přes lithiovou baterii v senzoru.

Výběr správného okna pro zavěšení senzoru nebo instalace druhého senzoru není naší volbou, protože zařízení by měl ovládat člověk, a ne naopak. Naší možností je vyměnit anténu v senzoru a zvětšit tak jeho dosah.

Tato technika je samozřejmě vhodná pro jakékoli meteorologické senzory, protože jejich konstrukce je přibližně stejná.

Tento senzor má najednou tři antény (obvykle najdete jednu, maximálně dvě). Feritová tyč nás ale nezajímá – je to přijímač přesných časových signálů na 77 kHz, ale potřebujete dvě drátové spirály.

Tvoří tzv. půlvlnný dipól – anténu skládající se ze dvou symetrických částí o celkové délce 1/2 vlnové délky. Dipóly se používají, když anténa nemá normální „uzemnění“ – roli tohoto „uzemnění“ ve skutečnosti hraje jedna z polovin dipólu, ať mi radiotechnici odpustí poněkud zjednodušený popis. Každá polovina má tedy délku 1/4 vlny.

Senzor pracuje na frekvenci 433,92 MHz, takže polovina vlnové délky je 34,5 cm. Aby se anténa nevyráběla v takových rozměrech, je vyrobena ve tvaru spirály, nikoli ve tvaru kolíku. Ten má jednu zajímavou vlastnost: pokud je průměr závitů spirály mnohem menší než vlnová délka, funguje jako běžná kolíková anténa, vyzařuje v rovině kolmé k její ose, ale zároveň se ukazuje být několikanásobně kratší. Spirálové antény se rozšířily dlouho před příchodem meteorologických stanic – především v přenosných rádiích, u kterých je délka 1/4vlnného kolíku pro rozsah 27 MHz téměř 3 metry. Třímetrový kolík činí rádio mnohem méně přenosným, než by mohlo být.

Bohužel, všechna kouzla mají svou cenu: spirálová anténa má horší vlastnosti než jednoduchá kolíková. Spirála je proto vždy kompromisem mezi rozměry a účinností.

Takže abychom mírně zvětšili provozní dosah senzoru, musíme spirálovou anténu nahradit kolíkovou anténou – naštěstí rozměry antén znepokojují logistické oddělení výrobce, ale nás, spotřebitele, moc nezajímají – na balkóně je spousta místa, 17centimetrová anténa se tam nějak vejde.

Přečtěte si více

Jak vykořenit pařez? Vykořenění vlastníma rukama, traktorem, jinými metodami

K realizaci plánu budete potřebovat kus jednožilového měděného drátu izolovaného o délce 16,5 cm (stačí jedno jádro z jakéhokoli měděného napájecího kabelu s průřezem 1,5-2,5 mm²), páječku, tmel a alespoň rovné ruce.

Poznámka: protože rychlost šíření vln v mědi je nižší než ve vakuu, skutečná délka měděné antény by měla být menší než 1/4 vlnové délky ve vakuu; pro měď je korekční faktor 0,95. 1/4 * (0,95 * 3*10^10 cm/s) / 433,92 MHz nám tedy dává přibližně 16,5 cm.

Pokud se podíváte na desku vysílače, uvidíte, že jedna část dipólu je připojena k zemi a druhá k kolejnici, která vede pod stíněním vysílací části. Vyměníme jednu polovinu dipólu – tu, která je k vysílací části. Připájíme ji:

Desku umístíme na místo a otvorem, do kterého byla anténa připájena (po očištění od pájky), označíme jehlou bod na těle senzoru, kterým dovnitř projde nová anténa. Vyvrtáme otvor. blízko V tomto bodě odizolujeme posledních 5 mm nové antény od izolace, ohneme ji do tvaru „G“ a vložíme ji do otvoru v těle.

Protože otvor v desce má mnohem menší průměr než drát použitý jako anténa, odřízli jsme 5 mm tenkého drátu (postačí vývod od rezistoru 0,125 W) a připájeli ho na konec antény (otvor vyvrtejte poblíž požadovaného bodu, ne přímo do něj, bylo to nutné jen proto, aby toto pájení přesně dopadlo na desku):

Pájet je třeba rychle, aby se plastové pouzdro neroztavilo. Anténa by v zásadě mohla být vyrobena z tenkého drátu, ale to je nepohodlné – snadno se pokrčí a ohne.

Navrch položíme desku vysílače, otvor v desce zasuneme do antény, připájíme ji k desce a vysílač uzavřeme. Posledním detailem je připevnění antény k jejímu tělesu a utěsnění vstupu; já jsem použil lepicí pistoli, ale za prvé, mám pistoli s velmi tenkým hrotem, a za druhé, senzor visí pod střechou, déšť ho nezalévá. Pokud je váš jiný, použijte jakýkoli tmel nebo husté lepidlo. Je také vhodné potřít horní konec antény kapkou lepidla, aby se voda nedostala na měděné jádro.

No, to je vše. Je to vlastně hotové rychleji, než je potřeba napsat tento text. Je to vhodné pro jakékoli meteorologické stanice a jakékoli domácí rádiové vysílače, včetně systémů „chytré domácnosti“, protože spirálové antény se používají téměř všude, kde je potřeba levné a veselé. Jen si dejte pozor na provozní frekvenci: vysílače mohou být 866 MHz a úplně nové mohou být 2,4 GHz (u nich je však anténa obvykle vyrobena jako kolejnice na desce). Pinová anténa by měla mít délku 1/4 vlny.

P.S. Smysl pro krásu také říká, že nejlepším způsobem, jak určit ideální délku antény, je udělat ji o něco delší než 1/4 vlny a poté ji ořezávat o milimetry, čímž se zkontroluje účinnost. Rozum odpovídá, že pro banální meteorologickou stanici je to příliš mnoho.