Was ist SAM ? SAM steht für Simple Aurora Monitor und ist ein preiswertes und gleichzeitig sehr genaues Selbstbaumagnetometer. Es ist in der Lage, Veränderungen im Erdmagnetfeld unmittelbar zu messen. Aus diesen Messdaten lassen sich wiederum Rückschlüsse auf die aktuelle Polarlichtsituation ziehen. Heir geht es zu den Online Daten von SAM Bad Honnef... SAM wurde von Karsten Hansky und Dirk Langenbach entwickelt. Sie haben vorzügliche Entwicklungsarbeit geleistet und helfen jederzeit bei Fragen weiter. Karsten ist vorwiegend für die Software und Dirk für die Hardware zuständig. SAM Fluxgate Sensor
SAM arbeitet mit einem s.g. Fluxgate Sensor. Dieser
macht sich die "Sättigung" magnetischer Materialien
zunutze. Bei einem Fluxgate Sensor lässt man durch die Spule einen Wechselstrom fließen. Dabei kippt das Magnetfeld des Eisenkerns, also seine Polarität, in symmetrische Folge hin und her. Wenn aber von außen, beispielsweise das Erdmagnetfeld auf diese Spule einwirkt, wird diese symmetrische Folge gestört. So kann ein in Richtung der Spule wirkendes äußeres Magnetfeld bewirken, dass die "Sättigung" des Eisenkerns früher eintritt. Beim durch den Wechselstrom bewirktem Umpolen der Spule tritt der gegenteilige Effekt ein, die "Sättigung" des Eisenkerns tritt später ein, da nun das äußere Magnetfeld dem Magnetfeld der Spule entgegenwirkt. Auf der Auswertung der asymmetrischen Polarisierung des Kerns basiert das Wirkungsprinzip des Fluxgate Sensors. Bei Fluxgate Sensoren benutzt man jedoch keinen Eisenkern sondern s.g. Ferrite. Dies sind Materialien bei denen der beschriebene "Sättigungspunkt" bei einem exakt definierbaren Wert eintritt. Auswertung der Sensorendaten
Die Auswertung der von den Sensoren kommenden Daten erfolgt über eine speziell konstruierte Controlerkarte. Hier können bis zu zwei Fluxgate Sensoren angeschlossen werden. Die auf dieser Karte laufende Software verarbeitet die Daten in Echtzeit und gibt diese auf einem Display aus. Hier angezeigte Daten sind: Datum und Uhrzeit, Absulut- und Relativwert der einzelnen Sensoren, Temperatur an den Sensoren aktueller K-Wert und K-Wert der letzten Periode, Schwankungsbreite der aktuellen Periode sowie eine Trendanzeige. Bei SAM Honnef können die einzelnen Temperatur Sensoren am Magnetfeld detektor einzelnd dazugeschaltet und angestuert werden. Die Controlerkarte ist ein ein ISEL Aluminium Gehäuse B 103 mm x H 42 mm x L 168 mm eingebaut. Dieses macht SAM sehr robust und die Investitionskosten von ca. 12 Euro plus Schalter und Buchsen sind zu verkraften. SAM in der Lage die Daten über ein Nullmodemkabel an einen Computer zu übertragen. Dies ermöglicht es die Magnefeldänderungen kontinuierlich mit zu loggen und zu verarbeiten. Hierbei können eventuelle Zivilisatorische Störungen herrausgefiltert werden Durch eine Batch Funktion kann ein aus den Daten generiertes Diagramm auf dieser website online gestellt werden. Technische Daten PIC-Mikrocontroller 16MHz Isolation der Sensoren und der Datenleitung bei SAM Bad Honnef
Da die von SAM verwendeten Fluxgate Sensoren auch temperaturempfindlich sind, müssen sie wärmeisoliert werden. Eine Änderung der Temperatur um +0.1°C würde sich bei SAM schon mit -10nT bemerkbar machen. Um dies zu vermeiden, liegt der Fuxgate Sensor in einem temperaturisoliertem Gehäuse, einer 4" PVC-U Muffe. Hier sitzt im Inneren ein passgenau gefräster Styroporblock, der den Sensor in seiner Position hält. Der übrige Zwischenraum ist mit PU-Schaum ausgeschäumt. Zusätzlich ist die Rohrmuffe noch mit Aluminium ausgekleidet. Um das Eindringen von Wasser und den Austausch von Luft in das Innere des Gehäuses zu vermeiden, ist das Ganze noch mit speziellem PVC-Kleber verschweißt. Das Sensorgehäuse liegt in 80cm Tiefe in der Erde.
Die große Masse der hier umgebenden Erde bewirkt, das hier nur kaum Tempraturschwankungen vorhanden sind. Damit das Gehäuse nicht verrutscht, ist hier ein kleiner Sockel aus Fließbeton angelegt worden. Hierauf liegt das Gehäuse genau ausgerichtet in Quarzsand. Darüber liegt "normale" Erde.
Datenleitung Auch das Datenkabel [zwei mal 6,5 Meter Kat-5 Netzwerkkabel] vom Sensor zu SAM ist in dieser Tiefe vergraben. Da sonst durch die Kupferdrähte des Cat-5 Kabels, Wärme bzw. Kälte zum Sensor weitergeleitet werden könnten. Zusätzlich ist auch das Datenkabel temperaturisoliert. Dies ist bei SAM Bad Honnef durch einfachen Isolationsschaumstoff für Warmwasserleitungen erzielt worden. Damit das Kabel auch vor Wasser geschützt ist, wurde dieses zusätzlich durch ein Flexileerrohr gelegt. Temperatursensor
Um die Temperatur am Sensor überwachen zu können, ist in jedes der beiden Sensorgehäuse ein Dallas-DS18B20-Temperatursensor integriert worden. Mit dem von diesem Sensor gemessenen Daten läßt sich auf den durch die Temperaturänderungen hervorgerufene Drift in den SAM Werten schließen. Gegebenenfalls kann diesem Drift entgegengewirkt werden. [+0.1°C = -10nT Drift]. Schaltpläne Die Idee der Schaltung, die bei den Temperatursensoren bei SAM Bad Honnef verwirklicht wurde, stammt von Ralf Poschadel. Hier eine kleine Auswahl von Schaltplänen:
Getestet sind diese mit Betriebssoftware Version 3.3
mit Bugfix. |
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Sandortkarte
SAM
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