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 La radiosonda MODEM tipo M2K2DC
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(traduzione di Aki IZ0MVN)

Vedere anche : La radiosonda RS92-SGP - Volo di una radiosonda - Ascolto delle radiosonde - Radiosondaggio - Riconversione di una M2K2 in vero ricevitore GPS Seriale (per PC o APRS)   -


MODEM


MODEM è una piccola società francese d'ingegneria fondata nel 1992 che si è specializzata a partire dal 1994 nella produzione e commercializzazione di materiale meteorologico ed in particolare di radiosondaggio: radiosonde e stazioni di radiosondaggio, lanciatori automatici "Robotsonde", svolgitori e paracadute, generatori d'idrogeno ecc... La parte di mercato della M2K2 è ancora piccola se confrontata con quella di Vaisala ma è aumentata fortemente negli ultimi anni; il suo prezzo più abbordabile e la sua grande affidabilità ne sono delle ragioni. Cinque stazioni di radiosondaggio di Météo-France in zona metropolitana utilizzano regolarmente le M2K2: Ajaccio, Brest, Nîmes, Trappes (dall'inizio di luglio 2008) e Lyon (dal 08/09/2008). Le M2K2 sono ugualmente lanciate da Toulouse, sporadicamente, e sono utilizzate per radiosondaggi in mare (ascoltate talvolta in Bretagna) ed anche per le stazioni meteo d'oltremare (Ile d'Amsterdam, Terre Adélie ecc...).
Contrariamente ai suoi concorrenti, il sito di MODEM rende disponibili e scaricabili alcuni documenti interessanti (tutorial e riferimenti) sparsi sul sito.
La società ha sede ad Ury, presso Parigi, nel dipartimento 77, da dove effettua, talvolta, dei radiosondaggi di prova.

Descrizione della M2K2

La M2K2 è subentrata alla GL98; è dotata di un ricevitore GPS per determinare la sua posizione in 3D e permettere la misura indiretta della velocità e della direzione del vento in quota; utilizza un microprocessore "dual core" (DC). Alcune misure effettuate sul suo trasmettitore hanno confermato la potenza di 200 mW e una larghezza di banda di 14kHz.
Alla data attuale (06/2008) non esiste un programma per "amatori" in grado di decodificarne la telemetria.
Il contenitore in polistirene racchiude tutta la parte elettronica, le pile e l'antenna GPS di concezione originale (v. foto CI). L'isolamento termico è molto efficace, la sonda galleggia e talvolta continua ad emettere per varie ore derivando, anche in mare. Le istruzioni per la restituzione della RS sono nastrate sul contenitore.
L'antenna, 1/4 d'onda 403 MHz, pende sotto il contenitore, il braccio porta-sensori (T e U) è situato sopra, leggermente estratto.
Lo svolgitore utilizzato al momento del lancio è del tipo utilizzante un palloncino. Talvolta succede che non funzioni e che la sonda sia solo a qualche metro dal pallone e dal paracadute.
La sonda è calibrata in officina, le correzioni prima del sondaggio sono immesse a livello di programma. Il cambio di frequenza si opera per mezzo di uno dei due connettori o per comunicazione ad infrarossi.


Caratteristiche

Dimensioni: contenitore in polistirene sp.=92mm x larg.=107mm x h=160 mm;
Massa: 210g con il blocco pile;
Frequenza: fissa e molto stabile, tra 400 e 406 MHz programmabile con passo di 200kHz, non cambia dopo l'impatto al suolo. In uscita dalla fabbrica la frequenza è predisposta su 403.0 MHz ciò spiega perché spesso, in caso di avaria, i secondi lanci si fanno su questa frequenza, poiché l'addetto non perde tempo a cambiarne la frequenza.
Alimentazione: 4 Pile alcaline 1.5 V LR6 di tipo Varta 4106 capacità 2600mAh. La RS funziona ancora con una tensione di pila di 3,5 volt. Il solo ricevitore GPS consuma 60 mA.
L'alimentazione può essere esclusa per mezzo di un pulsante esterno (v. oltre). In posizione di attesa, il consumo è quasi nullo (<10µA). La calibrazione viene effettuata prima del volo, con le pile della RS.
Autonomia: superiore a 3 ore, secondo il costruttore, potendo arrivare fino a 24h, senza contare il tempo di calibrazione prima del volo. Queste prestazioni sono legate al fatto che la potenza è ridotta durante le misure, cioè nel 90% del tempo.
Modulazione: PSK 4800 baud. Una trama da 100 ms ogni secondo. Suono molto caratteristico, non cambia dopo l'impatto.
Potenza d'emissione: superiore a 200 mW. Tra due trame la potenza di trasmissione è solo di 2 o 3 mW, ciò che spiega ulteriormente la grande autonomia.
La 2^ armonica (800MHz) è almeno a -38dB (ma fino a -51dB) rispetto al livello del segnale emesso sulla frequenza nominale, cioè circa 30µW.
Sensori: T ed U solamente, la pressione viene determinata mediante calcolo a partire dalla quota misurata dal GPS e dalla temperatura. Il sensore di temperatura (rif.
T sulla foto) è un termistore racchiuso in una perla di vetro mentre quello di umidità è un sensore capacitivo (rif. U sulla foto). Due connettori permettono di collegare dei sensori esterni (misure di ozono, per esempio).


Comunicazione ad infrarosso tra la M2K2 e la stazione di calibrazione (da Laurent, F0GEV)

Come avrete sicuramente notato, il cartone di protezione delle radiosonde METEOMODEM M2K2 porta, a lato del braccio di misura, un piccolo foro dietro il quale in apparenza non c'è nulla.
Di fatto, questo foro nel cartone non è presente per caso ma serve a lasciar passare i raggi infrarossi emessi dal lanciatore automatico.
In un lanciatore automatico, le sonde sono immagazzinate nel contenitore che contiene la sonda, il paracadute, il pallone e la sua valvola automatica, aspettando il lancio.
Il funzionamento del lanciatore non permette che le sonde siano accese per pressione sul pulsante. Quindi, è grazie a questa "finestra" ad infrarossi, che il lanciatore accende, configura la frequenza e calibra la sonda qualche minuto prima del suo lancio. Tutto questo senza manipolazione né intervento umano.

Sulla scheda elettronica della M2K2 si può vedere il ricevitore ad infrarosso, situato proprio a lato del processore di gestione dell'alimentazione.
Questo funzionamento è possibile solo quando il cavaliere è presente sul terminale ausiliario.
 


Arresto della M2K2

Per fermare la sonda:
Premere il tasto a pulsante. Quando il LED verde diventa fisso (circa cinque lampi) rilasciare il pulsante.
La sonda si è arrestata, il LED è spento.
Per riavviare la sonda:
Tenere premuto il pulsante per cinque lampi del LED verde e rilasciare.
La sonda è in funzione, il LED lampeggia; un ricevitore, sintonizzato su di essa, deve ricevere delle trame.

Nota: quando un cavaliere è presente sul connettore ad 8 piedini (v. rif. F sulla foto qui sotto), l'emettitore non riparte. Basta togliere il cavaliere per poter riutilizzare la radiosonda. Questo cavaliere è presente quando la sonda è stata inviata da un lanciatore automatico.
Tuttavia, se la tensione delle pile è inferiore a 5,3 V la M2K2 si rifiuterà di riavviarsi. Basta, allora, mettere delle pile nuove.

Avvertenza: il fatto di rimettere in funzione un tale trasmettitore equivale a fare dell'emissione su una banda non autorizzata ed a commettere una infrazione verso la legge. Sostituire l'antenna con un carico artificiale o ridurre la potenza di emissione (v. sotto) è la prima delle precauzioni.

Per ridurre la potenza d'emissione

Ecco una modifica facile da effettuare per ridurre la potenza di una M2K2.
Basta scollegare il resistore marcato 1R0 che alimenta l'amplificatore di potenza del trasmettitore.
La portata si trova allora ridotta a qualche decina di metri, sufficiente per fare delle prove di antenne o addestramento alla caccia.


Foto

 A : antenna ricevitore GPS
 B : antenna trasmettitore 403 MHz
 C : ricevitore GPS schermato
 D : blocco di 4 pile LR06-AA da 1,5 volt
 E : connettore programmazione
 F : connettore sensori esterni + cavaliere lanciatore automatico
   A : paracadute
 B : cerchio di aggancio dei tiranti del paracadute
 C : resti di involucro del pallone
 D : svolgitore di cordicella
 E : cordicella


I circuiti della M2K2DC

Laurent F0GEV ha guardato i circuiti della M2K2DC ed ha tracciato questa schematizzazione sommaria che mostriamo.

La caccia alle M2K2

La M2K2 ha molti vantaggi:
- Potenza abbastanza alta (>200mW) durante l'emissione delle trame che permette una portata al suolo superiore a quella degli altri modelli di RS.
- Il livello di potenza della 2° armonica è basso (30 a 50µW) ma essa può essere udibile a varie centinaia di metri con una antenna Yagi tarata su 800MHz. Allo stesso modo, si può ascoltare la frequenza pilota del VCO su 200 MHz per ritrovare una RS di notte o a distanza ravvicinata. Per esempio 202 o 808 per una M2K2DC su 404,0 MHz (la metà della frequenza di uscita, n.d.t.).
- Modulazione molto caratteristica udibile in SSB, che permette una rivelazione più facile dei segnali deboli. Le trame supplementari irregolari permettono d'identificare la M2K2 senza alcun dubbio.
- Autonomia notevole, la maggior parte delle volte superiore a 12 ore e talvolta di 24h (20h di funzionamento normale più 4h di portante non modulata). Una M2K2 di Lyon trasmetteva ancora debolmente dopo 30h (info F0FVC).
- Frequenza stabile e nota. Qualche raro salto di frequenza è stato constatato.
- al suolo e a media distanza, la portante tra le trame (di cui la potenza è dell'ordine di 2 o 3mW) diviene udibile; è un buon indicatore di prossimità.
Le dimensioni del contenitore sono abbastanza grandi e facilitano il ritrovamento negli alberi ma la sua forma poco aerodinamica non l'aiuta ad attraversare le foglie e la ramaglia. Data la sua scarsa densità, il dispositivo galleggia sull'acqua, dove può continuare ad emettere. Il paracadute rosso è molto visibile.

Per Balloon-Track si può prendere una velocità di salita predefinita di 300m/min e una velocità di caduta compresa tra 250 e 450 m/min, secondo che il paracadute funzioni o meno (impigliato nei resti dell'involucro, per esempio). Vedere le statistiche per ogni centro di radiosondaggio (es.: Francia).

Modulazione

La modulazione delle M2K2 è facile da identificare qualunque sia il modo. L'abbiamo soprannominata "cri-cri". Le sequenze di trame sono talvolta cangianti, apparentemente in funzione delle condizioni di ricezione GPS.
- M2K2 ascoltata in SSB
- M2K2 ascoltata in NFM
Segno particolare: 45 trame/min (caso in cui i segnali GPS sono assenti) o 60 trame/min regolarmente spaziate, più altre trame supplementari aleatorie, di tanto in tanto.

Restituzione di una radiosonda M2K2 al fabbricante MODEM

Il cartone decorativo che contorna il contenitore in polistirene di una M2K2 incoraggia colui che la ritrova, nella natura, a restituire il dispositivo, spogliato di ogni eccesso (antenna, captatori) all'indirizzo della società.
Bertrand, F5IHP, ha giocato questa carta ed ha ricevuto in cambio un porta-chiavi e una penna a sfera accompagnati da una piccola lettera di spiegazioni e di ringraziamenti.
Sicuro, MODEM è molto meno generosa di METEOLABOR (v. pagina page SRS400) ma è il gesto che conta...

 

Nota: le foto sono di Raymond, F5JAE, di Robert F6EUZ e di Bertrand F5IHP.
Grazie a Laurent R. per le sue informazioni aggiuntive.

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