Radiosonde - TECNOLOGIE FACILMENTE ACCESSIBILI

 

Achille De Santis – IU0EUF

 

               Un interessante campo di indagine, per gli studenti del secondo ciclo di istruzione, potrebbe essere quello della decodifica delle radiosonde meteorologiche che vengono rilasciate giornalmente, in Italia, da alcuni Centri aerologici, alle “ore sinottiche”.

Per iniziare basta un PC con software RS41T ed una chiavetta SDR radio-ricevente. Poi, il resto.

          

La rete di ricezione e decodifica delle radiosonde meteo.

 

Dispositivi radio economici e di facile accessibilità:

·        Ricevitori SDR;

·        MySondyGo;  MySondy Client;

·        MicroModuli TX & RX RF 433 MHz;

·        Il programma RS41Tracker;

·        la Rete Collaborativa per la radiosonda del CETEMPS UNI-Aquila. 

  

Tipico avviso di previsione Radiosonda

 

Previsioni Radiosonde per: 2024-10-30 - Raggio: 50 km

Località di Partenza	Lancio previsto	Coordinate di atterraggio	Scoppio Pallone	Città più vicina	Cacciatore più vicino	Distanza dal tuo ricevitore QTH	Dettagli
Pratica di Mare (IT)	11:00Z	41.1234 / 13.2593	34981 m	Terracina (IT) [17.80 km]	IU0HKO [18.76 km]	48.44 km [142° SE]	MAPPA
Pratica di Mare (IT)	23:00Z	41.1622 / 12.7844	34981 m	Sabaudia (IT) [25.26 km]	IU0IVU [26.93 km]	35.34 km [196° SSW]	MAPPA

Dettagli su: RADIOSONDY.INFO
Messaggio inviato automaticamente da: SQ6KXY Radiosonde Tracker

Il volo della radiosonda, con il relativo tracciato, può essere seguito in tempo reale sul sito:

SondeHub Tracker

 

            Questo sito permette il monitoraggio delle radiosonde in volo, sia riguardanti gli “Orari sinottici”, sia quelle “estemporanee” lanciate dai centri di ricerca, come Bracciano (Aeronautica Militare), L’Aquila (CETEMPS-UNI-L’Aquila) o Potenza (CNR).

Lo stesso sito permette di effettuare una valutazione di massima delle previsioni di volo per le radiosonde prossime al lancio nei giorni successivi.

Per chi vuole saperne di più, una previsione personale, di utente, può essere eseguita da:

CUSF / SondeHub Predictor

 

La nostra idea: La Rete condivisa per la radiosonda PTO3 del CETEMPS-Uni-L’Aquila

https://cetemps.aquila.infn.it/wp-content/uploads/Cetemps_2017_C4.pdf

https://cetemps.aquila.infn.it/

Figura 1: Radiosonda con sensore di ozono;

Come funziona.

1.     Con congruo anticipo, riceviamo l’avviso di lancio della PTO3 dal CETEMPS;

2.     Diffondiamo l’avviso alla Lista di Distribuzione degli iscritti alla rete;

3.     Gli iscritti alla rete ricevono e decodificano i dati dalla Ozonosonda dell’Aquila;

4.      I “file” RAW, di tutte le stazioni attivate, vengono collezionati ed elaborati in un unico “file”;

5.     Il file “Merged” viene inviato al CETEMPS (referente: prof. Vincenzo Rizi).

Materiale occorrente per la stazione di ricezione

1.     PC con Software RS41 Tracker, o altro, per la decodifica;

2.     Ricevitore radio SDR, o tradizionale, per l’acquisizione del segnale.

 

            Il “file” RAW viene acquisito in stringhe esadecimali e memorizzato con estensione TXT, ed è decodificabile anche in “post-processo” con RS41Tracker.

La ricerca in campo,

o sul terreno, può essere eseguita in due modi diversi:

1.     metodo RDF (Radio Direction Finding): radio e piccola antenna direttiva (Moxon); metodo tradizionale di ricerca RDF attraverso inseguimento del segnale ed eventuale triangolazione (attenuatore di segnale, polarizzazione dell’antenna, triangolazione, analisi delle riflessioni di segnale, analisi orografiche, analisi dei “nulli” di segnale ecc…).

2.     Metodo GPS:  TTGO programmato con firmware MySondGO  e telefono con APP MySondyClient; metodo di ricerca con coordinate georeferenziate da satellite GPS; è sicuramente più rapido ed incisivo, sebbene tolga un po’ il fascino alla ricerca RDF effettuata con le strategie personali dell’operatore.

Radiosonde - APP RS-Droid

 E' stata sviluppata una APP per il tracciamento da telefono Android delle radiosonde meteo.

L'APP RSDroid permette il rapido indirizzamento ad un sito specifico per il tracciamento delle radiosonde meteo italiane. Dalla schermata iniziale è possibile scegliere la stazione aerologica di proprio interesse; sarete indirizzati direttamente alla pagina AprsDirect per la visualizzazione in tempo reale delle radiosonde meteo.

RSDroid è disponibile per il download all'indirizzo indicato in fondo al post, tra i riferimenti, ed è adatta per telefoni Android. Non è adatta, invece, per sistemi IoS.

La Radio nelle Scuole 4.0

La Radio nelle Scuole 4.0

Pallone Solare - Realizzazione

Realizzazione di un pallone solare

testo di Alain Verbrugge-F6AGV

Traduzione e adattamento di Achille De Santis-IU0EUF

Il "pallone solare vincolato" potrebbe essere un'alternativa al più costoso pallone vincolato sollevato con elio.

Certo, il carico utile deve essere abbastanza leggero ma questo pallone può essere divertente anche nella costruzione, oltre che attraente nella fase operativa.

Control box per rotore azimutale economico.

L'idea di base era quella di ricostruire un control-box di un piccolo rotore per antenne leggere (VHF/UHF).
Ideato il programma, editato lo sketch, "limato" qualche bit, il dispositivo funzione bene.
A breve, aggiornamento sulla operatività.
Il rotore sarà anche economico ma funziona molto bene. Precisione di +- 1 grado.

E' stato aggiunto un pulsante di start, per effettuare la preselezione senza far partire immediatamente il motore. In questo modo si evitano incertezze dovute ad un trimming della posizione angolare.
Il pulsante si può escludere e così si abilita la partenza automatica.

Visto che per questi rotori non esiste il sensore di posizione ma tutto è demandato al 'sincronismo' proveniente dalla rete di alimentazione, ho escluso tutta la parte elettromeccanica ed ho sviluppato un SW per microcontrollore che potesse gestire la movimentazione con una "base tempi" corrispondente al periodo della rete elettrica.
Il FW, adattabile a molti motoriduttori, prevede l'immissione, una volta per tutte, del tempo necessario ad una corsa completa del motore, da 0 a 360 gradi di rotazione dell'asse.
 

Fig. 1: Schema di collegamento della scheda Arduino

Fig. 2: aggiunta del pulsante di "START", per abilitare il movimento dopo la preselezione.

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Arduino N° 14 - Control Box per Rotore azimutale 
Arduino N° 46 - Control Box per Rotore azimutale - parte seconda  

Umoristicamente sulle Radiosonde e i loro cacciatori

Fig. 2: Vetusta radiosonda RS 80-15; foto A. De Santis;

Fig. 1: Targa originale: il primo grande pallone a idrogeno;
 Parigi - giardini di  Champ de Mars (Campo di Marte); foto A. De Santis;

"Sondosi" (sondosis) (codice ICD U.41.92) appartiene ad un gruppo di malattie incurabili derivanti dalle singole caratteristiche degli individui esposti alla sua azione. Non v'è alcuna chiara eziologia, tuttavia, abbiamo trovato un alto grado di suscettibilità alla malattia nell'ambiente dei radioamatori ed appunto in questo ambiente si dovrebbe cercare le cause di questa malattia.

Fig. 3: MySondy-GO,
Moderno apparato per tracking di radiosonde;

Al momento non vi è cura per questa patologia, si può soltanto agire sulla sintomatologia.

Esistono vari tipi di sondosi:

- Sondosi comune (s. vulgaris) - individui monitorano costantemente il movimento delle sonde in atmosfera, hanno gli strumenti statici e mobili di rilevamento in diverse configurazioni; attaccano, pur senza costrizione, gli oggetti fino a 25 km dal luogo di residenza abituale, casi non pericolosi per chi li circonda: parenti, amici.

- Sondosi presunta (s. suspicatis) – forma lieve della malattia, caratterizzata da sintomi che si notano periodicamente e scompaiono rapidamente, simile alla forma di sondosi comune, i sintomi spesso si innescano in modo non specifico.

Fig. 4: MySondyGO, versione sperimentale;

- Sondosi acuta (s. acuta) - individui affetti da questa variante della sondosi costantemente monitorano il movimento della sonda nell'atmosfera, non si fanno sfuggire alcuna possibilità di attacco. Per seguire la sonda, possono percorrere oltre 100 km solo all’andata. Non saranno fermati da alcun problema meteorologico o ostacoli del terreno. Possono subire attacchi improvvisi della malattia come descritto in letteratura; l'individuo colpito dal sondosi acuta si è svegliato urlando di notte: "la sonda è in volo" e poi è scappato di casa. È stato trovato mezzo nudo a circa 40 km da casa tenendo in mano una sonda. Si è rifiutato di indossare abiti e tornare a casa, sostenendo che "tra 2 ore ci sarà una seconda sonda e forse anche una terza";

Fig. 5: Nodo/Gateway  per tracking di radiosonde;

- Sondosi malevola (s. malicious) - individui con sintomi caratteristici delle sondosi riportate sopra; tuttavia, coloro che sono affetti da questa forma agiscono in modo segreto come i cosiddetti "sordomuti" e spesso, nella fase di caccia, sottraggono la sonda ad altri individui. Questa variante include anche individui che disabilitano deliberatamente la propria stazione di localizzazione quando la sonda scende al di sotto di 2000 m, in modo che nessuno, tranne lui stesso, possa trovare l'oggetto.

E tu a quale forma di sondosi appartieni?:) 

tecnatronATgmail.com

Nodo / Gateway Radiosonde

Questo è il mio nodo Radiosonde in prova.

Ormai possiamo dichiarare terminata la  fase di test. Il nodo/gateway realizzato con Raspberry  funziona perfettamente e da quando è stato acceso e configurato non ha mai manifestato problemi di sorta.

Naturalmente, il tutto va inscatolato in contenitore stagno e l'antenna definitiva va posta all'esterno.

Grazie a mio figlio Lorenzo che mii ha supportato (e sopportato) nella fase di implementazione software.

Radiosonda RS-41 Vaisala - modifica

Riporto da 

Radiorama - maggio 2019 n° 92

una interessante modifica alla radiosonda RS41.

Filtro Passabanda per Radiosonde

 Radiorama - maggio 2019 n° 92

Beacon ARDF – UHF - conversione di RS41-SG

RadioRama  n° 93 pag. 82 giugno

Divisore Wilkinson per due RTL-SDR

RadioRama n°  93 pag. 57 giugno


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Il Trasformatore a RF

Radiorama di maggio 2019 n° 92

Su Radiorama di maggio 2019 n° 92 trovate due articoli che trattano di radiosonde.

Filtro Passabanda per Radiosonde Radiosonda RS-41 Vaisala - modifica

Beacon ARDF – UHF - conversione di RS41-SG

ing. Achille De Santis

Fig. 1: Radiosonda RS41

La RS41 riprogrammata può essere utilizzata come beacon UHF in banda amatoriale. Bisogna, però, scegliere: APRS, RTTY, CW. E' vero che la trasmissione è indipendente sui tre modi ma è anche vero che con l'alimentazione a batteria l'autonomia è molto limitata. Diverso è se si usa una alimentazione esterna. L'uso immediato che si può prevedere è quello come beacon “solo CW” per radiocaccia ARDF in banda UHF. Io pensavo di utilizzarne due o tre durante le mostre-mercato, per attirare i giovanissimi nel mondo dell'ARDF. Le antenne possono essere di dimensioni ridotte ed il materiale di ricerca potrebbe essere messo a disposizione. Tre beacon, con CALL diversi, con diversa velocità WPM e diverso tempo di ciclo, possono essere utili allo scopo. In mancanza d’altro ne basta anche uno soltanto.

Una volta che le sonde siano state riprogrammate vanno inseriti su ognuna gli opportuni parametri, sia per inserire il call, sia per stabilire la frequenza di lavoro, sia per le modalità di trasmissione.

Parametri comuni ai tre “modi”

LED off - I LED si spengono dopo 10 minuti, risparmiando sulle batterie.
TXD n - ritardo di modulazione, n = da 10 a 500 (mSec) (tipico=200)
TTEXT stringa - testo di coda (fino a 100 caratteri)
HOLDOFF n - intervallo di tempo tra due messaggi (qualche secondo)

Parametri per il CW

CWID on - abilita l’invio di messaggi CWIDMESS (identificatore CW)
CWID_EVERY n - intervallo di tempo tra i messaggi CW: è n x holdoff
CW_SPEED n - imposta velocità; n = velocità CW in wpm (consigliato 40)
CWIDMESS stringa - messaggio CW (fino a 25 caratteri)


Ne risulta una programmazione per i tre beacon come da tabella (1), dove si può notare che per i tre dispositivi cambia il CALL, la potenza di emissione e il tempo di ciclo; di conseguenza, cambia la difficoltà nella ricerca in campo del beacon. Il canale RF di trasmissione è unico. I tempi di trasmissione sono “interallacciati” e non dovrebbero esserci sovrapposizioni di segnali.

Tabella 1: predisposizione dei parametri per i beacon;

Beacon ARDF	frequenza TX	CALL	Beacon_every	Power *	Note
1	433.225	MO1	2  secondi	7	Difficoltà bassa
2	433.225	MO2	5  secondi	5	Difficoltà media
3	433.225	MO3	7  secondi	3	Difficoltà alta

* Il numero è soltanto un coefficiente, non la potenza di uscita in watt o milliwatt.

Radiosonde – consigli utili

Achille De Santis


Per decodificare correttamente le radiosonde con un ricevitore tradizionale c'è bisogno di una "uscita diretta, non filtrata"; analogamente, per la ricezione con chiavetta SDR bisogna "escludere i filtri di bassa frequenza" sul segnale di ricezione; bisogna disporre, cioè, della banda base.

Per la decodifica con SDRSHARP: finestra AUDIO, togliere la spunta da FILTER AUDIO; ora la sonda viene tracciata facilmente!

Molti ricevitori tradizionali sono sforniti di uscita "diretta" a valle del demodulatore ma su alcuni di essi è possibile inserirne una, con una semplice modifica.
Per ulteriori informazioni leggete in merito alle modifiche su alcuni ricevitori commerciali


1. Con quale RX ricevi? Tradizionale o SDR?
2. Ricevi in 'modo' NFM?
3. La banda passante è sufficiente?
4. Se usi SDR# hai tolto la spunta ai filtri di BF?
5. Usi un cavetto BF o un virtual-cable?
6. Il livello del segnale è giusto? (Segale robusto ma senza 'clipping').
7. Hai calibrato la frequenza dell'SDR? se non lo fai lo scostamento dalla frequenza nominale potrebbe essere anche di 30-40 KHz (alla frequenza di 400 MHz).
8. Hai inserito i dati di allocazione spaziale della Tua stazione di ascolto? In questo modo le distanze relative saranno corrette!

Ionosonde

Ionospheric Station of Rome 

- 

AIS INGV Ionosonde 

    La ionosonda è una specie di radar HF in grado di determinare la posizione degli strati della ionosfera, le regioni ionosferiche e la loro evoluzione. Il sistema è costituito da un modulo di trasmissione, uno di ricezione e analisi del segnale e da una coppia di antenne di grandi dimensioni (40m x 25m). Il segnale a radio frequenza viene trasmesso verticalmente verso la ionosfera e poi ricevuto, dopo la riflessione. Lo strumento effettua misure 24 ore su 24 con elaborazione dei dati in tempo reale. 

L’Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia (INGV) gestisce le sue ionosonde attraverso l’Unità Organica Aeronomia.

I sistemi sono due e sono interallacciati: 

1. La Ionosonda DPS Lowell (un modello completamente informatizzato costruito in America) trasmette esattamente ai minuti 02, 15, 30 e 45 di ogni giorno ora (es. 12:02, 12:15, 12:30, 12:45). Questa ionosonda trasmette una serie di 200 impulsi al secondo sulle frequenze da 1,5 a 12 MHz con uno sweep di 100 kHz al secondo. 
2. La seconda Ionosonda trasmette invece allo scoccare di ogni ora (es. 12:00:00), con una potenza di 150 watt, un'onda continua sempre sulle frequenze da 1,5 a 12 MHz con lo stesso sweep delle prima. 

    Gli orologi che comandano le due ionosonde sono sincronizzati con un ricevitore GPS; attraverso un semplice orologio radiocontrollato (asservito al segnale di DCF77 proveniente da Meinflingen su 77.5 kHz). Con un ricevitore in HF è quindi facile controllare su qualche frequenza libera il passaggio del segnale delle due ionosonde. In tab. (1) potete vedere un quadro riassuntivo per tempi e modi di trasmissione, utile da tenere in stazione per le analisi del caso.

    Oltre la stazione di Roma è operativa anche la stazione di Gibilmanna, in Sicilia, sempre facente capo all’INGV. 

Nell’Istituto è stato sviluppato un progetto specifico per la costruzione di una ionosonda tutta italiana, che ne conferma l’eccellenza in questo specifico settore della ricerca. 

Tabella 1: Ionosonda INGV di Roma - orari e modalità di trasmissione

Ionosonda	Trasmette ai minuti					H24/7, 200 impulsi/sec, da 1,5 a 12 MHz , sweep 100 KHz /sec
I - DPS Lowell	//	02	15	30	45	*
II - INGV	00	//	//	//	//	* 150 W, ogni ora intera

   

   Quando, ascoltando in HF doveste sentite il classico "spazzolone", sapreste dedurre trattarsi dei particolari segnali ionosonda provenienti da questi Enti di ricerca.

    Il segnale viene trasmesso con angolo di lancio di 90 gradi e quindi dovrebbe essere riflesso sulla stazione di lancio, tuttavia capita che possa essere ricevuto anche in altre zone a causa dell'angolo di apertura delle antenne e a causa della riflessione.

www. ingv .it
http://ionos.ingv.it/Roma/latest.htmlonale di Geofisica e Vulcanologia (INGV)
http://ionos.ingv.it/Gibilmanna/latest.html
http://www.digisonde.com/
https://helzel-messtechnik.de/files/432/upload/WRC12/WRC-12-Outcome.pdf
https://ingvambiente.com/2019/04/23/lantenato-del-radar-la-ionosonda/
https://www.researchitaly.it/successi/uno-strumento-italiano-per-il-nuovo-osservatorio-ionosferico-in-argentina/

Palloni sonda - Calcolo velocità di salita per palloni persi

Foglio elettronico per il calcolo della forza ascensionale di un piccolo pallone perso (o a perdere).

Il palloncino va gonfiato soltanto con gas elio.
Per misurare la forza ascensionale bisogna "zavorrare" con un uguale peso;

E' molto conveniente utilizzare una tanica o una bottiglia di plastica riempita parzialmente di acqua, di peso noto,  ed appesa sotto il pallone.
All'equilibrio la zavorra va tolta ed il pallone è pronto al rilascio.

Radiosonde - ricezione DX e ricerca in campo

Per il DX radiosonde: 

• filtro arrestabanda FM commerciale;
• antenna a basso angolo di radiazione, possibilmente direttiva (se sappiamo che cosa vogliamo ricevere).

Per la ricezione delle radiosonde "locali" l'angolo di radiazione non è essenziale che sia basso, anzi, potrebbe fare comodo un angolo piuttosto ampio, con cui ricevere bene e decodificare anche radiosonde allo zenit. 
Nella ricerca in campo, una direttiva ad alto guadagno (ma ingombrante!) ci permette un avvicinamento agevole e sicuro, una piccola direttiva ci permette di discriminare il segnale nella ricerca a brevissima distanza. Ormai, però, con la decodifica la ricerca è basata sulle coordinate GPS ed è un'altra storia.

Lo dico anche per me...

La prossima volta:

1. RTX bibanda;
2. computer portatile;
3. Avvicinamento con www.APRS.fi (da mobile o da stazione fissa di appoggio); 
4. chiavetta SDR, con software; 
5. una qualsiasi antenna;
6. frequenza mobile: ripetitore locale o diretta a 145.500 MHz; serve per coordinarsi con altri sul campo o con collaboratore da stazione fissa; 

Hai 8 ore e mezzo di tempo, dallo scoppio del pallone, per ricevere il segnale della Radiosonda a terra. Avvicinamento, innanzitutto, poi caccia RDF o per mezzo di coordinate GPS.
In alternativa... TTGO e telefono Android! 
Con un segnale acquisito, il TTGO vi porta a ridosso della sonda... ma allora è tutta un'altra storia e la caccia RDF avete deciso di non praticarla!

Antenna Moxon per Radiosonde - di IU0EUF

Antenna Moxon per Radiosonde


Una J-pole per la gamma radiosonde di Achille De Santis IU0EUF


L'antenna Moxon di Dario IW0DYI

Radiosonde - Ricezione: quali antenne usare

Parliamo di antenne per la ricezione di radiosonde meteo.

Ne esistono di vario tipo. Per iniziare va bene una qualunque antenna verticale, la più semplice possibile. Se non ne abbiamo per la gamma di 403 MHz va bene una UHF da 432 MHz, presente nella maggior parte delle stazioni amatoriali. Può andare bene anche una VHF che, in questo caso lavorando in terza armonica, dovrebbe mantenere un buon livello di ricezione, sebbene con un diverso diagramma di radiazione (che in qualche caso può fare comodo).

Esiste poi una miriade di altre antenne, più o meno performanti: dipolo in quarto d’onda, GP (Ground Plane), dipolo a mezza onda, J-pole, direttive varie, tra cui quelle a polarizzazione lineare e quelle a polarizzazione circolare.

Tra quelle a “diagramma circolare di radiazione” troviamo:

Ground Plane;

Pregi: semplice, facile da costruire, a polarizzaziome verticale, ampio “angolo di radiazione”; 

Difetti: antenna galvanicamente aperta, non adatta in caso di vento, di elettricità statica o di notevoli turbolenze meteo.

J-pole;

fig. 1: la mia J.pole; a destra, una Discone

pregi: semplice da costruire, galvanicamente in cortocircuito, basso angolo di radiazione, adatta alla ricezione DX, più che “locale”, guadagno di antenna migliore della GP;

difetti: difficile la taratura per chi non sia appena un po’ esperto ma con un po’ di pazienza ci si può riuscire.

Dipoli incrociati:

conviene usarli in commutazione e a polarizzazione lineare; verticale all'orizzonte ed orizzontale allo zenith, per avere sempre il massimo nella componente del campo elettrico.


QFHA:

antenna a polarizzazione circolare, destra o sinistra che sia; è una direttiva e come tale va usata; rende il massimo quando accoppiata ad un rotore alt/azimutale. In alternativa, si può utilizzare per ricezione zenitale; in questo caso va disposta con asse in verticale; domanda: a quanto ammonta la probabilità di avere la radiosonda allo zenith stando in stazione fissa? Abbastanza poco, immagino; quindi, può essere comoda come antenna di riserva da commutare all’occorrenza, a meno che non sia dotata di rotore, come detto in precedenza.


La QFH è a polarizzazione circolare: perde, all'orizzonte, rispetto alla polarizzazione lineare ma ne guadagna se ascoltiamo sonde allo zenith; in quest'ultimo caso bisogna disporla con il boom in verticale.

Collineare:

se fatta bene, ha un certo guadagno rispetto al dipolo in quarto d'onda, a scapito dell'angolo di radiazione che risulta nettamente più basso, quindi risulta più adatta a collegamenti DX/tropo; per questo motivo sembra "meno performante della GP"; lo è solo in ragione del suo angolo di radiazione.


Generalmente, data l'altezza, le sonde si ricevono per onda diretta e in polarizzazione verticale quindi l'angolo di radiazione non può essere troppo basso. Allo zenith, il segnale dovrebbe essere molto forte ma la componente verticale del campo elettrico risulta molto piccola; in questo caso può far comodo cambiare polarizzazione o antenna.

Nella “ricerca in campo” le cose cambiano; una piccola veicolare in quarto d’onda è adatta durante la fase di avvicinamento; una piccola e leggera Moxon offre ottime prestazioni nella ricerca a breve distanza. Per la ricerca a brevissima distanza usate un’antenna a barattolo o un barattolo schermante: il ricevitore è saturato anche senza antenna; bisogna ottenere una direzione ed un verso di sicuro affidamento, per arrivare presto sull’obiettivo.

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