Réception souterraine des résonances Schumann

par **Mhz** Jeu 3 Oct - 20:44

près deux ans de recherche de résonances Schumann, à l'intérieur comme à l'extérieur, toutes les tentatives n'ont abouti à aucune réception substantielle.
La réception à l'intérieur a échoué à cause des résonances acoustiques de la maison et du bruit de 230 V AC. De faux sosies de Schumann ont été le seul résultat.
À l'extérieur, il y avait les problèmes habituels, l'acoustique des autoroutes, le vent, la pluie, les activités professionnelles à proximité, etc.Alors, comme dernière tentative, je me suis dit « Pourquoi ne pas tester sous terre ? ». Au début, j'ai mesuré les « courants de terre » de 230 V AC avec un bâton dans le sol pour trouver les minima de 230 V AC dans le jardin. Et puis j'ai commencé à creuser un trou de 1,5 m de profondeur...Cet article décrit l'équipement utilisé et les résultats mesurés.
Description technique

Réception souterraine des résonances Schumann Blockd10

Boucle – Initialement conçue pour une utilisation en intérieur sur un cadre en bois. La boucle est modifiée pour fonctionner raisonnablement à l'extérieur dans le sol. Elle est isolée avec du ruban adhésif volcanique et également avec une couche de plastique et de laine de verre. Il y a aussi une seule couche de blindage, faite de papier d'aluminium. La feuille est connectée à la terre de l'équipement. La boucle est à prise centrale. Elle se compose de 2x1500 tours de fil Cu de 0,2 mm, au total une résistance de 7860 ohms. Le diamètre de la boucle est de 1,2 m et la longueur totale du fil est d'environ 11 km.

Préampli – Il s'agit de l'ampli-op INA114. Le schéma du circuit est tiré de la fiche d'application des données.
http://www.ti.com/lit/ds/symlink/ina114.pdf

Amplificateur opérationnel à décalage CC OP27 - Est utilisé pour ajuster le niveau de sortie CC du préampli pour s'adapter à l'entrée du VCO (oscillateur contrôlé en tension). Le niveau de sortie du préampli est de 0 V, si la boucle est symétrique. Le niveau de sortie du VCO doit être de +3 V. Le 0 V est ajusté au niveau de +3 V par le potentiomètre de réglage de 25 k sur l'amplificateur opérationnel à décalage CC. Le réglage modifie également la fréquence du VCO.
Fiche technique http://www.analog.com/static/imported-files/data_sheets/OP27.pdf

VCO XR2206 - La fréquence est réglée quelque part dans la plage 500 -700 Hz par le potentiomètre de 100 k. Voir le schéma du circuit. La fréquence est choisie de manière à se situer au milieu de la plage audio ordinaire de la parole/musique. Ensuite, le signal VCO est envoyé à l'émetteur FM.
Le VCO XR2206 d'EXAR est disponible sous forme de kit sur http://www.electrokit.com/ en Suède. Le kit est appelé « générateur de sinus ». Il convient de noter que l'entrée (broche 7, qui modifie la fréquence) est pilotée par le courant. 3,9 kohm doivent être mis en série pour éviter un courant d'entrée trop important.
Le XR2206 semble avoir un très bon bruit 1/f.
Fiche technique, disponible sur Internet. https://www.sparkfun.com/products/retired/10015

Transmetteur FM - Un émetteur de très faible puissance pour une utilisation en connexion audio sans fil entre un iPhone et une radio FM de voiture. La déviation FM est réglée à environ 30 kHz par le potentiomètre de sortie VCO. L'émetteur fonctionne sur batterie et la consommation de courant est très faible. La tension d'alimentation est de 3 V et devrait être bien stabilisée. Aucune licence n'est nécessaire en Suède pour ce type d'émetteur. La distance de réception est d'environ 10 m, suffisante pour isoler du secteur domestique, etc.

Récepteur FM– Un récepteur de radiodiffusion FM grand public ordinaire est connecté au convertisseur A/N.

Convertisseur A/N E-MU 0202 – La sortie audio de la radio FM est connectée au convertisseur A/N. L'un des avantages de l'utilisation de FM/FM est que le convertisseur A/N n'a pas besoin de descendre à 7,8 Hz. Il n'a besoin de gérer qu'une tonalité quelque part dans la plage 500-700 Hz. Un système FM/FM est plutôt bon et robuste pour un système de liaison émission/réception.

Spectrum Lab - Un programme gratuit. La sortie VCO est modulée en FM avec des résonances Schumann et est démodulée par le démodulateur FM Spectrum Lab.

L'alimentation extérieure, qui est une batterie de voiture avec un panneau solaire et un convertisseur CC/CC +/- 15 V, n'est pas incluse dans le schéma fonctionnel.

Section transversale du sol
La boucle est enterrée dans le sens nord/sud. Le sommet de la boucle se trouve à environ 20 cm sous la surface du sol.

Réception souterraine des résonances Schumann Underg10

Exemples de mesure

Cascade - Mesure de nuit
(l'heure est UTC)

De gauche à droite :
0 à 2 Hz : Bruit, provenant principalement de l'équipement.
Première résonance Schumann à 7,8 Hz
12,5 Hz est 50 Hz/4
14 Hz est la deuxième résonance de Schumann
16 2/3 Hz du train de banlieue local
20 Hz est la troisième résonance de Schumann
25 Hz est 50 Hz /2
25 Hz et plus correspond au bruit provenant de 230 V CA et à une résonance Schumann
La réponse en amplitude n'est pas plate, le gain est plus élevé sur les fréquences plus élevées. Cela a été corrigé plus tard par le filtre passe-bas.

Les spectres à droite de la cascade émanent du signal modulé FM 700 Hz reçu.

Réception souterraine des résonances Schumann Superl10

Graphique de fréquence et d'amplitude
Les fréquences de résonance Schumann 1, 2 et 3 sont additionnées puis divisées par 3. L'échelle de fréquence est relative. Le graphique vert inférieur montre l'amplitude. La longueur de l'échelle horizontale est de 36 h (1 jour et demi).

Réception souterraine des résonances Schumann Freque10

Environnement de réception
Le jardin où est placée la boucle se trouve dans une zone résidentielle typique, à 20 km au sud de Stockholm. L'altitude au-dessus du niveau de la mer est de 40 mètres. Les coordonnées de l'emplacement sont N 59.1827236 deg et E 18.1510906 deg et le localisateur QTH est JO99bd.

Dans un rayon de moins de 2 km se trouvent une gare de train de banlieue, des gares routières, des autoroutes, une centrale électrique à turbine à gaz de 10 MW, une sous-station, des maisons environnantes avec leur propre équipement de chauffage, des lignes téléphoniques ADSL, une télévision par câble coaxial, etc.

L'alimentation secteur des maisons est à la fois triphasée et monophasée 230 V AC. Le déséquilibre et la non-linéarité dans la cause principale sont des sous-harmoniques, 50 Hz divisés par 2, 3, 4, 5 etc.

Il est étonnant que les résonances de Schumann puissent être reçues. Même si les résonances sont plus faibles pendant la nuit, la réception est meilleure à ce moment-là. La pluie et le vent n'affectent pas la réception.

L'image montre la position de la maison et de la boucle (croix jaune) et les maisons environnantes.

Réception souterraine des résonances Schumann House_10

Schémas de circuits

Réception souterraine des résonances Schumann Ina20110

Préamplificateur INA114

Conseil de réglage : un gain important est nécessaire pour capter la résonance Schumann de 1pT, mais un gain trop important provoquera des oscillations. Commencez avec 30-40 dB.

Réception souterraine des résonances Schumann Dc-off10

Amplificateur opérationnel à décalage CC OP27.

Conseil de réglage : avec le potentiomètre de 100 k, le gain peut être réglé. Avec le préampli, il faut environ 60 dB. Cependant, si l'on a des parasites très forts (principalement 50 Hz), un gain trop élevé peut entraîner une limitation et du bruit. Le 0,33 uF agit comme un filtre LP.
Le potentiomètre de 25 k définit le décalage. Il doit être réglé de manière à ce que le VCO génère une tonalité audio comprise entre 500 et 700 Hz. Recherchez sur l'écran Spectrum Lab les parasites générés par le convertisseur A/N et le PC. Évitez ces fréquences parasites.
Le potentiomètre de sortie 50 k définit la déviation FM du VCO. Utilisez l'écran Spectrum Lab pour régler la déviation à environ +/- 50 Hz. La bande passante de détection FM doit être dans cet ordre dans Spectrum Lab. Une déviation trop importante entraîne une distorsion et du bruit.

Réception souterraine des résonances Schumann Vco_jp10

Conseil de réglage du VCO XR 2206
: la fréquence est réglée avec le potentiomètre 100k. Réglez-le approximativement sur la fréquence souhaitée. Elle sera réglée avec précision avec le potentiomètre de décalage dans « DC offset op amp ». Le potentiomètre 47k doit être réglé pour une distorsion minimale. Utilisez un oscilloscope ou Spectrum Lab. Le potentiomètre de sortie est réglé pour régler l'émetteur FM sur une déviation d'environ 30 kHz.
Le condensateur 10nF doit être de type stabilisé en température.

Réception souterraine des résonances Schumann Box10

Boîte : Vous n'avez pas besoin

Réception souterraine des résonances Schumann Fm_tra10

Transmetteur FM

Réception souterraine des résonances Schumann Loop_r10

Boucle prête pour la « mise à la terre ». Sur le boîtier de banc et l'émetteur FM.

Réception souterraine des résonances Schumann Loop_i10

Boucle dans le trou.