Meine ersten Versuche zum Aufzeichnen des Weltraumwetters | Astronomie.de - Der Treffpunkt für Astronomie
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Meine ersten Versuche zum Aufzeichnen des Weltraumwetters

Wilm-52

Mitglied
Beiträge von Andreas und Fritz Lentsch haben meine Interesse für diese Sparte des Hobbys geweckt. Da auch Programmieren mein Hobby ist, muss es natürlich eine digitale Verarbeitung sein, die aber auch Nachteile hat.

Kurz zusammengefasst, wie es theoretisch funktioniert: man loggt einen Längstwellensender (englisch very low frequency, kurz VLF). Die Ausbreitungsbedingungen variieren stark mit der Dichte der Ionosphäre. Wird diese nun durch Sonnenstrahlung oder Sonnenwind verändert, sieht man Unterschiede in der Signalstärke des Längstwellensenders.

Für erste Versuche dient der Sender der Marine auf 23.4 kHz, den auch Andreas verwendet. Da die Betreiber morgens Wartungsarbeiten durchführen und den Sender ab- und anschalten, kann man damit gut sein Equipment testen.

Mein Programm liest den grün umrandeten Bereich des Spektrogramms kontinuierlich aus und plottet links das Resultat. Die Breite des Rechtecks entspricht dabei einer Filterbreite, die Höhe ergibt die Integrationszeit. Das Signal daneben bei 23850 Hz ließe sich mit einem zweiten Rechteck gleich mitloggen. Im Prinzip ließen sich mehrere Frequenzen gleichzeitig loggen, solange sie alle auf den Bildschirm passen.

Ein Nachteil der Methode: Auf der Frequenz des Italienische Langwellensender NSY, der auf 45,9 KHz sendet, gibt es Störungen durch die eigenen Computer.

Den Log musste ich nun abbrechen, da ich sonst diesen Beitrag nicht schreiben kann. Ein zweiter PC ist bestellt.

Hinweise auf „gute“ Frequenzen sind willkommen.
Viele Grüße,
Wilhelm
 

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Wilm-52

Mitglied
Dankeschön für Eure Likes!
Kleines Update:
der italienische Sender NSY auf 45.9 kHz ließ sich ohne große Störungen aufzeichnen. Als Antenne dient eine Langdraht, die auf dem Dachboden auf gespannt ist.
Viele Grüße,
Wilhelm
 

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Wilm-52

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Eberhard, danke.
Das geht aber bestimmt noch besser. So denke ich z.B. über eine Ferritantenne nach.
Heute war Kopter fliegen und Fahrrad fahren angesagt, so dass der PC den ganzen Tag loggen konnte.
Die Spikes zwischen 9 und 10 Uhr UTC stammen vom Ein/Ausschalten der Ladegeräte. Von den Peaks in der Mittagszeit ist ein extra Screenshot beigefügt.
Viele Grüße,
Wilhelm
 

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Wilm-52

Mitglied
Da das Meteoraufkommen zur Zeit gering ist, kann ich ja hier etwas loggen und schreiben.
Die Kurvenform stimmt mit dem überein, was man in der Literatur findet und entsteht hier durch den Nacht/Tag-Übergang. Der Sonnenaufgang war heute, 28.3.2021, um 4:52 UTC auf Sizilien und um 5:16 UTC in Gescher.

Hier ist eine Webseite der ESA zum Space Weather. Danach müsste es am 30.3. um 14 Uhr UTC eine erhöhten Flux geben.

Kürzlich fand ich eine Firma, die Ferritantennen für den Frequenzbereich fertigt.

Viele Grüße,
Wilhelm
 

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Wilm-52

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Guten Tag.
Hier sind zwei neue Sender. Laut Wikipedia sind es:
HWU 21.75 kHz in Frankreich,
GBZ 22.1 kHz in England.

Das Schöne ist, sie sind gleichzeitig auf dem Schirm, so dass sich ein „Beobachtungsdreieck“ ergibt. Die Umgebung im Frequenzbereich ist frei von Störungen. Die Beschriftung ist etwas eng.
Viele Grüße,
Wilhelm
 

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Wilm-52

Mitglied
Guten Morgen,
hier ist ein kleines Update. Gezeigt ist ein Log von drei Langwellensendern. Der Wasserfall ist nun in schwarz/weis, was die Ausbeute verbessert hat. Für eine spätere Auswertung werden die Daten nun auf einen File geschrieben.
Viele Grüße,
Wilhelm
 

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Wilm-52

Mitglied
Guten Tag.
Hier ist ein erster Test mit der Ferritantenne. Der beobachtete Sender ist NSY(45.9 kHz) auf Sizilien.
Mit einer Ferritantenne empfängt man die magnetische Komponente einer elektromagnetischen Welle. Daher hat man keine oder zumindest weniger elektrischen Störungen. Ferner hat sie eine Richtwirkung. Nachteil ist, dass die Signalstärke wesentlich kleiner ist als bei meiner Langdrahtantenne. Es fehlt bei mir allerdings noch eine umschaltbare bzw variable Parallelkapazität. Zusammen mit der Spule der Ferritantenne ergibt sich dann ein Schwingkreis, dessen Resonanzfrequenz man auf die zu empfangende Frequenz einstellen kann.
In dem Plot sind zur Zeit alle aufgenommenen Punkte ungefiltert abgebildet. Damit besteht dann die Möglichkeit zu zoomen, falls mal ein Röntgen-Ausbruch aufgezeichnet wird.
Viele Grüße,
Wilhelm
 

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APM_Pietsch

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Nur mal so eine blöde Frage. Warum verwendet man eigentlich bei der VLF Beobachtung keine Mini-Whip Antenne. Die Antennen empfangen ja angeblich von 10Khz bis 30MHz. Mit der Amplitude des VLF Signals sollte das doch auch funktionieren - oder Denkfehler?
 

Wilm-52

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Guten Tag.
Die Mini-Whip Antenne kannte ich noch gar nicht. Vielleicht kannst du sie mal testen. Ich experimentiere noch mit der Ferritantenne.
Viele Grüße,
Wilhelm
 

Hagen v. T.

Mitglied
Hallo,

wie gut eine Mini-Whip Antenne, auch im VLF-Bereich, funktioniert kann man beim WebSDR der "University of Twente" anschauen.
Eine Beschreibung der dort eingesetzen Mini-Whip findet sich hier: www.pa3fwm.nl/projects/miniwhip

Eine Mini-Whip Antenne ist simple designed und kann leicht nachgebaut werden.
Gibt es aber auch als Fertigteil zu kaufen.
Wer sich etwas näher damit beschäftigt sieht aber, dass die Installation nicht ganz trivial ist.
Sie benötigt ein elektr. Gegengewicht zur Mini-Whip eigenen Antennenfläche, welches z. B. durch den Antennenmast bzw. das angeschlossene Koaxkabel gebildet wird.

Bei den kilometerlangen Wellenlängen von VLF liegt der Vorteil von magn. Antennen in der kleinen Bauform.
Außerdem sind sie unempfindlicher gegen elektr. Störungen.
Meist wird zu einem Ferritantennenstab ein Kondensator parallel geschaltet, was einen Parallelschwingkreis ergibt, der auf die zu empfangende Frequenz abgestimmt ist.
DCF77 Funkuhren sind normalerweise so.
Nachteil ist, für verschiedene Empfangsfrequenzen müssen verschiedene Kondensatoren benutzt werden.
Siehe auch Wilhelm's Post oben.

Für alle die sich näher mit VLF-Empfang, auch mit ULF und ELF, beschäftigen wollen empfehle ich: www.vlf.it

Grüße,
Hagen
 

Wilm-52

Mitglied
Frohe Pfingsten.
Auf der Sonne ist im Moment ziemlich viel los, siehe die Links im vorherigen Post und auch hier:
Nun hat meine Anlage den ersten M1 Ausbruch eingefangen, s. Screenshot die grüne Kurve ab 11h UTC.
Die Kurve steht noch auf dem Kopf. Ich werde es später ordentlich plotten.

Jetzt kommt hier auch die Sonne raus, so dass wir noch eine kleine Fahrradtour machen können.
Viele Grüße,
Wilhelm
 

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Wilm-52

Mitglied
Hier ist der Plot mit dem M1.1 Signal vom 23.5.2021 um 11h UTC.

Die Tatsache, dass das Signal nach unten ausschlägt, hat vermutlich folgenden Grund:
der Sender steht in Frankreich, so dass ich ihn hier direkt empfange. Die Flares der Sonne verschlechtern in diesem Fall die Ausbreitungsbedingungen, so dass das Signal in den Keller geht. Für Kurzwelle ist der Effekt als Mögel-Dellinger-Effekt bekannt.

Nun logge ich zusätzlich noch DOH38, der hier auch direkt rein kommt, um zu überprüfen, ob die Annahme stimmt.
Viele Grüße,
Wilhelm
 

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Wilm-52

Mitglied
Guten Tag,
hier laufen gerade SID-Aufnahmen, woran ich ein paar Dinge zeigen möchte.

Die rote Kurve ist DHO38. Der Sender wird an Werktagen morgens immer zu Wartungszwecken kurzzeitig abgeschaltet, siehe den Einbruch. Daran sieht man a) den gesamten Messbereich und b), dass unten Null ist. Damit ist dann gezeigt, dass das M1.1 Signal von WHU 20.9 kHz in #14 (und hier in gelb) nicht etwa auf dem Kopf steht.
Es handelt sich also bei dem M1.1 Signal in #14 offensichtlich um den Mögel-Dellinger-Effekt, der auf Langwelle, so viel ich weis, noch nicht beschrieben ist.
Funkamateure, stimmt das?

Ferner zeigt das Signal von DHO38, dass der Sender hier im Wesentlichen direkt, also nicht über die Ionosphäre, hereinkommt, so dass ich es zum SID loggen nicht benutzen kann.
Immer klare Signale und viele Grüße,
Wilhelm
 

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eberhard_ehret

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Hallo Wilhelm,
ich bin für MDE kein Fachmann. Allgemein heißt es in diversen Literaturstellen "....KW-Frequenzen bis 300 MHz betroffen...und Auswirkungen auf niedrige Frequenzen (Langwelle) stärker als auf hohe".....

MDE's passieren immer dann, wenn ich das Funkgerät abgeschaltet habe.... ;)
LG Eberhard
 

Wilm-52

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Guten Morgen,
Eberhard, danke für deine Antwort.
Nun ist auch NSY auf 45.9 kHz mit dabei. Bei diesem Sender bewirkt ein X-Ray-Flare bekanntermaßen einen Anstieg des Signals. Falls nun ein stärkerer Ausbruch kommt, hätten wir einen direkten Vergleich. Der Sonnenfleck ist ja noch ein paar Tage aktiv, bis er hinter dem Horizont verschwindet.

Die Frequenzen sind:
Grün: HWU 20.900 kHz, Frankreich
Rot: NSY 45.9 kHz Italien, auf Sizilien
Gelb: DHO38 23.4 kHz, Norddeutschland, gerade mit Sendepause
Blau: SRC 40.4 kHz, Schweden

Interessant ist, dass die rote und grüne Kurve bis 3h UTC in etwa spiegelbildlich verlaufen.
Viele Grüße,
Wilhelm
 

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Wilm-52

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Wilm-52

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Die Software zum Erfassen der SIDs lief bisher auf einem Jetson Xavier NX. Über ein HDMI-Kabel wurde der Spectrum-Lab Bildschirm vom PC in den Jetson übertragen. Ein Programm auf der Basis von Python und Opencv extrahiert aus dem Videofeed dann die Amplituden der Langwellensender und loggt sie (als Kurve).

Nun habe ich meine Programme zu Windows10 portiert. Das erspart Hardware, erleichtert Interessenten den Nachbau und vermeidet hier auf Langwelle auch Störungen verursacht durch den Jetson.

Unten ist ein erster Test abgebildet. Die Frequenzen müssen noch justiert werden. Als Antenne diente meine Discone, was natürlich nicht optimal ist.
Der Monitor verursacht auch Störungen, der sich aber bei der Langzeitaufnahme abschalten lässt. Im Screenshot ist das beschriftet.

Entgegen einer ersten Annahme benötigt man immer 2 Bildschirme. Wenn ich den Auslesebildschirm auf den Spectrum Lab Bildschirm schiebe (um den zweiten Bildschirm einzusparen), gibt eine optische Rückkopplung, so als wenn man einen Bildschirm mit einer Kamera betrachtet, welche mit diesem Bildschirm verbunden ist.
Viele Grüße,
Wilhelm
 

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APM_Pietsch

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Ich würde auch mal gerne mit Spektrum LAB herumexperimentieren. Allerdings weiß ich nicht so genau, wie man Spektrum Lab an SDR Play betreibt.
 

Wilm-52

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Vermutlich musst du nur (wie üblich) den oder die Treiber in den Spectrum Ordner kopieren und wie im Screenshot eintragen. Beim Icom R8600 sind das ExtIO_ICR8600.dll und HidCtrl.dll.
Viele Grüße,
Wilhelm
 

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Wilm-52

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Bist du weitergekommen?

Ich habe noch ein wenig programmiert und kann nun 10 Frequenzen loggen, s. Bild 1 und Bild 2. Allerdings belegt das Loggen den PC total, so dass man nichts anderes machen darf. Daher werd ich das Konzept ändern:
SL schreibt im Hintergrund die Screenshot. Nun habe ich herausgefunden, wie man Datum und Zeit (mit Sekunden) in den Filenamen bekommt, siehe auch den SL-Screenshot.
capture("E:\LongW_"+str("YMMDDhhmmss",now)+".jpg")
Der Filename ist dann: LongW_10627181500.jpg.
Das bedeutet: Juni 27 18:15:00
Die zeitlichen Verläufe der Signale möchte ich dann im Postprocessing aus den Screenshots extrahieren, so wie es bei den Bildern 1 und 2 gezeigt ist. Dann reicht wieder ein Bildschirm.
Bild 3 ist ein Beispiel eines automatisch generierten Screenshots. Zu erkennen ist, dass DHO38 23.4 kHz gerade eingeschaltet wurde.
Viele Grüße,
Wilhelm
 

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Wilm-52

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Guten Tag,
einen schönen Urlaub wünsche ich Euch.
So, das Einlesen aller Plots aus einem Ordner und das extrahieren der Uhrzeit funktionieren schon.
Viele Grüße,
Wilhelm
 

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Okke_Dillen

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Moinmoin, wichtig ist, dass du den Treiber mir Zadig installierst und wie Wilhelm schreibt, ins Verzeichnis der exe kopierst 😉

MG Okke
 

Wilm-52

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Guten Tag,
So, Postprocessing läuft. Das gefällt mir sehr gut, weil es mehr Möglichkeiten bietet als das direkte Loggen. So läßt sich z.B. später entscheiden, welche Spuren man haben möchte und welche nicht. (Meteore Loggen wird nun auch umgestellt.)
Der Aussetzer in der roten Kurve (NSY Italien, 45.9 kHz) war auch auf anderen SID Stationen zu sehen. Die Lücke in der weißen Kurve (DHO38, 23.4 kHz) entsteht durch die tägliche Wartung des Senders. Die beiden magenta-farbigen Spuren an der Grundlinie gehören zu zwei Sendern, die gerade nicht eingeschaltet sind.
Als Antenne ist im Moment eine Discone angeschlossen. Da nun der Frequenzbereich von 17-47 kHz fest steht, kann die Optimierung der LW-Antenne in Angriff genommen werden.
Viele Grüße,
Wilhelm
 

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Wilm-52

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APM_Pietsch

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Schade, bin mit Urlaubsvorbereitung beschäftigt und habe mein Äquipment schon in den Ruhestand geschickt.
 

Wilm-52

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Guten Tag,
ich habe dann direkt die Aufnahme gestartet. Man sieht noch, wie sich die blaue und orangene Kurven von unten kommend wieder beruhigen.
Um ziemlich genau 17 Uhr gab es noch einen Ausbruch, und zwar der Stärke M1.1, was um den Faktor 15 weniger ist als der X1.6 Ausbruch um 14:30 UTC. An einigen meiner Kurven ist dieser Ausbruch jedoch auch gut zu erkennen.
Viele Grüße,
Wilhelm
 

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Wilm-52

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Hier ist der Plot noch einmal, aber ohne die Frequenzen
HWU Frankreich, 21.7 kHz,
SRC Schweden, 40.4 kHz,
NAU Poerto Rico?, 40.75 kHz.
 

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