(0)

Die Radiosonde MODEM Typ M2K2

_

Zurück : 03 - Die grundsätzlichen Typen von Radiosonden

Von F5ZV, F1SRX und DJ9VF

Siehe auch : Die Bahn einer Ballonsonde (F) - Das Abhören von Radiosonden (F) - Ballonsonden und Radiosondierung -


MODEM

MODEM ist eine kleine französische Ingenieurfirma, die 1992 gegründet wurde und sich ab 1994 auf die Entwicklung und den Verkauf von meteorologischen Geräten spezialisiert hat, insbesondere für die Radiosondierung: Radiosonden, Stationen für die Radiosondierung, Startautomaten für Wetterballone, Abroller und Fallschirme, Herstellung von Wasserstoff usw.. Der Marktanteil der M2K2 ist noch schwach wenn man ihn mit dem von Vaisala vergleicht, aber er hat in den vergangenen Jahren stark zugenommen. Ein erschwinglicher Preis und die große Zuverlässigkeit sind die Gründe dafür. Fünf Stationen von Meteo-France in Städten benutzen regelmäßig die M2K2 : Ajaccio, Brest, Nimes, Trappes (seit Anfang Juli 2008) und Lyon (seit 8.9.2008). Die M2K2 wird auch gelegentlich von Toulouse gestartet und auch zur Radiosondierung über dem Meer eingesetzt (gehört in der Bretagne) sowie Anrainer anderer Küstengebiete (Amsterdam, Adeleiland (Antarktis).
Im Gegensatz zur Konkurrenz bietet MODEM auf seiner Internetseite sehr interessante Downloads an zum Kennenlernen und Informieren.
Der Sitz der Gesellschaft ist in Ury in der Nähe von Paris im Departement 77. Die Firma macht gelegentlich auch Starts vom eigenen Gelände in Ury.

Beschreibung der M2K2

Die M2K2 ist der Nachfolger von der GL98. Sie ist ausgestattet mit einem GPS-Empfänger für die Positionsbestimmung in 3D und erlaubt auch die indirekte Messung der Geschwindigkeit und Richtung des Windes während des Fluges. Die Variante M2K2DC besitzt einen "Dual Core" (DC) Prozessor. Das abgestrahlte Signal mit den Meßdaten hat eine Leistung von 200 mW bei einer Bandbreite von 14 kHz.
Zur Zeit (06/2008) gibt es noch kein frei verfügbares Programm um die Telemetriedaten dieser Sonde zu dekodieren.
Das Gehäuse aus Polystyrol umschließt alle Teile der Elektronik, die Batterien und die GPS-Antenne der Originalkonzeption (siehe Foto weiter unten). Die thermische Isolation ist sehr effektiv. Außerdem schwimmt die Sonde und sendet manchmal noch mehrere Stunden während sie flußabwärts treibt oder sich im Meer befindet. Die Instruktion für das Recycling der Sonde ist auf dem Gehäuse aufgeklebt.
Die Lambda-Viertel-Antenne für 403 MHz hängt aus dem Gehäuse nach unten heraus, während die Meßfühler (für T und U) oben leicht seitlich herausragen.
Als Abroller für die Startzeit wird ein sogenannter "Ballonabroller" verwendet. Es kommt auch vor, daß dieser nicht funktioniert und die Sonde bis zur Landung nur wenige Meter unter dem Fallschirm hängt.
Die Sonde wird in der Fabrik geeicht. Vor Ort wird nur noch die genaue Starthöhe über ein Programm eingegeben. Frequenzänderungen erfolgen über eine kurzzeitig Verbindung mit einem der beiden Stecker oder über eine Infrarot-Verbindung. Während der Vorbereitungsphase arbeitet die Sonde bereits mit den werksbestückten Batterien.

Eigenschaften

Gehäuseaufbau : Gehäuse aus Polystyrolschaum, Maße: Breite 92 mm, Tiefe 107 mm und Höhe 160 mm
Gewicht : 210 g mit den Batterien.
Frequenz : zwischen 400 und 406 MHz in 200 kHz-Schritten einstellbar und sehr stabil, keine Änderung beim Aufschlag. In der Fabrik wird die Frequenz standardmäßig auf 403,000 MHz eingestellt. Diese Frequenz wird gerne als Zweitfrequenz verwendet. So verliert das Startpersonal keine Zeit mit der Frequenzeinstellung bei der Durchführung eines zweiten Versuches.
Stromversorgung : 4 Batterien Alkaline 1.5 V LR6 vom Typ Varta 4106 mit einer Kapazität von 2600 mAh. Die Sonde funktioniert auch noch mit einer Spannung von 3,5 Volt. Der GPS-Empfänger hat allein schon einen Stromverbrauch von 60 mA.
Die Stromversorgung kann von außen mittels eines kleinen Schalters (siehe weiter unten) unterbrochen werden. In diesem Bereitschaftsmodus ist der Stromverbrauch fast null (kleiner als 10 µA). Die Kalibrierung vor dem Start wird bereits mit den eingebauten Batterien durchgeführt.
Lebensdauer : Die Herstellerzusage ist 3 Stunden. Es kann aber bis zu 24 Stunden gehen, nicht gerechnet die Zeit für die Kalibrierung vor dem Start. Das hat zu tun mit der Tatsache, daß die Sendeleistung während den Messungen reduziert wird und das trifft für 90 % der gesamten Zeit zu.
Modulation : PSK 4800 Baud. Jede Sekunde wird für 100 ms ein Datenblock übertragen. Der Ton ist sehr charakteristisch. Auch hier keine Änderung beim Aufschlag.
Sendeleistung : über 200 mW. Zwischen den Datenblöcken beträgt die Sendeleistung nur 2 bis 3 mW was die lange Lebensdauer erklärt.
Die Oberwelle (800MHz) ist mindestens 38 dB (aber manchmal bis zu 51 dB) unter dem Pegel der nominalen Sendefrequenz, also bei 30 µW.
Meßfühler : nur T und U, der Luftdruck wird errechnet aus der GPS-Höhe und der Temperatur. Der Temperaturfühler ( T auf dem Foto) ist ein Thermistor eingeschlossen in einer Glasperle, während die Luftfeuchtigkeit mit einem kapazitiven Fühler (siehe U auf dem Foto) gemessen wird. Zwei Steckkontakte erlauben den Anschluß externer Meßfühler (z.B. für die Ozonmessung).


Infrarot-Verbindung zwischen der Eichstation und der Sonde M2K2 (von Laurent, F0GEV)

Wie Sie vielleicht bemerkt haben, ist auf dem Schutzkarton der RS METEOMODEM M2K2 neben der Stelle wo der Meßfühler herausragt eine runde Aussparung.
Sie rührt nicht etwa von einer Beschädigung her sondern ist beabsichtigt um dem darunterliegenden Infrarot-Sender an dieser Stelle freien Durchlaß für den Infrarotstrahl zwischen Startautomat und der Sonde ermöglichen.
In einem Sondenautomaten sind mehrere konische Schüsseln, die jeweils eine Sonde samt Fallschirm und einen noch leeren Ballon mit Füllventil aufnehmen können und dort auf den Start warten.
Die Funktion des Startautomaten besteht darin den Ballon zu befüllen, die Sonde einzuschalten und dann freizugeben. Dank der Infrarot-Verbindung ist es darüber hinaus auch noch wenige Minuten vor dem Start möglich, die Frequenz oder andere Konfigurationsdaten zu ändern. Solche Eingriffe (die möglicherweise zentralgesteuert sind) benötigen somit kein Personal vor Ort.

Auf der Platine der Elektronik der M2K2 kann man gut das Infrarot-Modul (rot eingekreist) sehen. Gleich darunter ist der dazugehörige Mikroprozessor der auch noch die Stromversorgung kontrolliert.
Diese Funktion wird erst durch eine Brücke in der Steckbuchse für externe Fühler aktiviert (siehe Foto weiter unten).




Ausschalten der M2K2

Um die Sonde auszuschalten :
Drücken den Druckknopfes. Sobald die grüne LED dauernd leuchtet (nach etwa fünf mal blinken) kann man die Taste loslassen.
Die Sonde ist abgeschaltet, die LED erlischt.
Sonde starten :
Drücken des Druckknopfes für fünf mal Blinken der LED, dann loslassen.
Die Sonde arbeitet, die LED blinkt im Takt der Aussendung.

Anmerkung : Wenn sich in dem Stecker mit den 8 Kontakten (siehe Detail R in dem Foto weiter unten) ein Brücke befindet läßt sich der Sender nicht starten. Um die Sonde wieder benutzen zu können braucht man nur diese Brücke entfernen. Diese Brücke ist immer dann vorhanden wenn eine Sonde von einem Startautomaten gestartet wurde.
Auch dann, wenn die Batteriespannung unter 5,3 Volt fällt, verweigert die Sonde den Neustart. Da reicht es die Batterien durch neue Zellen auszutauschen.

Hinweis: Die Inbetriebnahme eines Senders auf einem nicht autorisiertem Band kann rechtliche Folgen haben. Als eine Vorsichtsmaßnahme dagegen kann man an der Sonde entweder die Antenne abmontieren oder eine Reduzierung der Leistung vornehmen (siehe weiter unten).

Die Reduzierung der Sendeleistung

Hier wird eine einfache Modifizierung an der M2K2 gezeigt um die Leistung stark zu reduzieren.
Es genügt den markierten Widerstand 1R0 zur Versorgung der Endstufe des Senders auszulöten.
Die Reichweite ist damit auf das Nahfeld reduziert was für z.B. für Antennen- oder Peilversuche völlig ausreicht.


Fotos

A : Empfangsantenne für GPS B : Sendeantenne für 403 MHz C : abgeschirmter GPS-Empfänger D : Vier Batterien LR06-AA zu je 1,5 Volt E : Steckbuchse für die Programmierung F : Steckbuchse für externe Fühler (mit einer Brücke zur Aktivierung des Startautomaten		A : Fallschirm B : Ring zur Verhinderung des Verhedderns der Leinen C : Reste einer Ballonhülle D : Fadenabroller (sogen. Ballonabroller) E : Schnur

Die Stromkreise der M2K2DC

Laurent, F0GEV hat sich die Beschaltung der M2K2DC mal genauer angeschaut. Hier eine Kartographie der verschiedenen Bausteine mit ihren Funktionen und Signalen.



Die Jagd nach M2K2

Die M2K2 hat mehrere Vorteile :
- ziemlich hohe Leistung (>200mW) nur während der Aussendung der Datenpakete erlaubt eine längere Lebensdauer als die anderer Sonden.
- Die Aussendung auf der ersten Oberwelle ist sehr gering (nur 30 bis 50µW) aber ein paar hundert Meter hörbar auf 800 MHz mit einer entsprechenden Yagiantenne. Gleichermaßen kann man im nahen Umfeld den VCO-Oszillator auf 200 MHz hören um die Sonde zu peilen. Zum Beispiel auf 202 oder 808 für eine M2K2DC auf 404,0 MHz
- eine sehr charakteristische Modulation, aufnehmbar in SSB, was auch noch die Ortung von sehr schwachen Signalen erlaubt. Die Art der Sendung der Datenpakete erlaubt eine eindeutige Identifizierung der M2K2.
- Die Lebensdauer ist sehr groß, meistens mehr als 12 Stunden bis hin zu 24 Stunden (davon 20 h normal und weitere 4 Stunden nur noch unmodulierter Träger). Eine M2K2 aus Lyon hat es mit einem schwachen Träger sogar auf 30 Stunden gebracht (Info von D0FVC).
- Die Frequenz ist sehr stabil. Nur wenige Abweichungen sind bekannt geworden.
- Auf dem Boden und in einiger Entfernung ist auch noch der Träger, der ja nur in der Größenordnung von 2 bis 3 mW liegt, hörbar und ein guter Indikator für die Nähe der Sonde.
Die Maße der Sonde sind ziemlich groß (sichtbar) und erlaubt auch die Bergung auf Bäumen, aber die wenig aerodynamische Form verhindert das Durchrutschen zwischen dem Laub. Andrerseits kann sie nicht in jedem kleinen Loch verschwinden. Aufgrund der Leichtigkeit schwimmt sie auf Wasser und sendet dort auch weiter. Der rote Fallschirm ist sehr gut auszumachen. Nachts kann sogar die blinkende kleine grüne LED hilfreich sein bei der Suche.
Für das Programm "Balloon-Track" kann man eine Steiggeschwindigkeit von 300 m/min einsetzen und für die Fallgeschwindigkeit 250 bis 450 m/min je nachdem ob der Fallschirm funktioniert oder nicht (wenn er z.B. mit den Resten der Ballonhülle verwickelt ist). Siehe auch die Statistiken zu jedem Sondenstartort (z.B. : Frankreich)

Modulation

Die Modulation der M2K2 ist leicht zu identifizieren durch ihren Sendemodus. Davon hat sie auch ihren Spitznamen "Cri-Cri". Die Sendefolge der Datenpakete ändert sich manchmal, anscheinend durch die Folge von Bedingungen im Empfang des GPS-Signales.
- M2K2 gehört in SSB
- M2K2 gehört in FM-N
Spezielles Signal: 45 Datenpakete pro Minute (vielleicht weil das GPS-Signal ausgefallen ist) und die regelmäßigen 60 Datenpakete pro Minute mit einigen Änderungen des Musters von Zeit zu Zeit.

Rücksendung einer Radiosonde M2K2 an den Hersteller MODEM

Der dekorative Karton über dem Polystyrolgehäuse einer M2K2 mit einem entsprechenden Aufdruck ermutigt den Finder das komplette Gerät mit allem Drum und Dran (Antenne, Fühler) an die Adresse des Herstellers zurückzuschicken.
Bertrand, F5IHP hat das einmal ausprobiert und hat darauf ein Dankschreiben mit weiteren Informationen sowie einen Schlüsselanhänger und einen Kugelschreiber bekommen.
Gut, die Firma MODEM ist da nicht so großzügig wie METEOLABOR (siehe Seite SRS400), aber es ist die Geste die zählt.

Anmerkung : die Fotos sind von Raymond, F5JAE, von Robert F6EUZ und von Bertrand F5IHP.
Danke an Laurent R. für seine ergänzenden Informationen.