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experiment_setup/README.md

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+# Experimentaufbau: Minimaler Radioempfang bei niedriger Temperatur
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+## Purpose
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+Dokumentation eines passiven Radioexperiments zur Untersuchung von Temperatur- und Umwelteinfluss auf die Empfangsqualität.
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+**Problemstellung:** Wie verändert sich das Empfangsverhalten eines rein passiven Detektorradios ohne Stromquelle unter variierenden Umweltbedingungen?
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+**Ziele:**
+- Minimalistisches Empfangsgerät aus einfachen Leitermaterialien aufbauen
+- Spannungsschwankungen und Rauschverhalten unter Kälteeinfluss beobachten
+- Effekte durch Erdung und Antennenrichtung erfassen
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+## Kontext & Hintergrund
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+Manuell erfasste Spannungs- und Temperaturwerte während einer nächtlichen Freiluftmessung.
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+**Gruppierung:**
+- Standardaufbau
+- Erdung aktiviert
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+**Trace-Metadaten / zusätzliche Tags:**
+- Zeitstempel
+- Temperatur
+- Spannung (mV)
+- Notiz
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+**Domänenkontext:**
+- Elektromagnetische Wellen
+- Passiver Gleichrichterkontakt
+- Mechanische Induktion durch Wind
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+**Outlier-Definition:**
+- Methode: Manuelle Identifikation von Spannungsspitzen
+- Beschreibung: Ungewöhnliche Signalauslenkungen > 1,5 mV werden als potenzielle Empfangsereignisse markiert.
+- Metrik: Spannung (mV)
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+**Motivation:**
+- Demonstration von Radioempfang ohne konventionelle Stromversorgung
+- Bewertung von Materialverhalten (Kupfer, Grafit) bei Frostbedingungen
+- Erprobung einfacher Erdungskonzepte für Signalverstärkung
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+## Methode / Spezifikation
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+**Übersicht:**
+- Verwenden eines selbstgebauten Kristalldetektors bestehend aus Kupferspule, Rasierklinge und Grafitkontakt
+- Verbindung mit hochohmigem Kopfhörer als Signalwandler
+- Ergänzende Erdung über metallische Geländeroberfläche zur Verstärkung des Signals
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+**Algorithmen / Verfahren:**
+- Wickeln einer Spule mit ca. 90 Windungen 0,2 mm Kupferdraht
+- Montieren eines feinen Grafit-Metall-Kontakts zur Gleichrichtung
+- Ausrichten eines 12 m langen Antennendrahts entlang Nordrichtung
+- Messung der Signalspannung mit Multimeter im Bereich 0–2 mV
+- Dokumentation jeder Konfigurationsänderung mit Zeitstempel und Temperatur
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+## Input / Output
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+### Input-Anforderungen
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+**Hardware:**
+- Kupferdraht Ø 0,2 mm (ca. 12 m)
+- Rasierklingenstück
+- 2B-Grafitmine
+- Hochohmiger Kopfhörer
+- Holzplatte als Isolator
+- Antennendraht (10–15 m)
+- Digitalthermometer
+- Multimeter (mV-Bereich)
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+**Software:**
+**Konfiguration:**
+- Antenne auf freier Fläche, Spule auf Holzisolator montiert, Kontaktwinkel ca. 45° zur Antennenachse
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+### Erwartete Rohdaten
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+**Felder pro Run:**
+- Zeit
+- Temperatur (°C)
+- Spannung (mV)
+- Bemerkung
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+**Formatbeispiele:**
+- 00:45, -4.2, 0.9, Standardaufbau
+- 01:05, -4.1, 1.5, Erdung aktiv
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+**Trace-Daten:**
+- Format: Textlog
+- Hinweis: Optionale Notizen über wahrgenommene Audiosignale und Rauschverhalten
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+### Analyse-Ausgaben
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+**Pro Gruppe / pro Governor:**
+- Mittelwert der Spannung
+- Maximalwert
+- Rauschlevel
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+**Vergleichsausgaben:**
+- Standardaufbau vs Erdung am Geländer
+  - Δ: ≈ +0,6 mV mittlere Spannung
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+- Trace-Muster: Spannungsverlauf stabilisiert bei Erdung; Spannungsspitzen bei mechanischer Bewegung der Antenne.
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+## Workflow / Nutzung
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+**Analyse-Workflow:**
+- Aufbaukomponenten gemäß Liste vorbereiten
+- Antenne und Spule montieren, Kontaktpunkt justieren
+- Basisspannung ohne Erdung messen (Referenz)
+- Erdung aktivieren, Spannung erneut markieren
+- Datenlog exportieren (Textdatei oder Notizbuch)
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+### Trace-Template-Anforderungen
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+**Ziel:** Standardisierte Protokollierung physikalischer Empfangsparameter
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+**Erforderliche Tags & Metadaten:**
+- Zeit
+- Temperatur
+- Spannung
+- Setup-ID
+- Bemerkung
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+**trace-cmd-Setup:**
+- Messintervall ≤ 10 min
+- Notieren aller Konfigurationsänderungen
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+**Run-Design für Contributors:**
+- Versuche bei verschiedenem Wetter und unterschiedlichen Erdungsmaterialien wiederholen
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+## Interpretation & erwartete Ergebnisse
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+**Kernbefunde:**
+- Erdung verbessert Signalstärke und Stabilität
+- Mechanische Bewegung durch Wind erzeugt störende Induktion
+- Temperaturveränderungen innerhalb –4,2 bis –4,0 °C haben geringen Einfluss auf Signalniveau
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+**Implikationen für Experimente:**
+- Erdung ist zentraler Verstärkungsfaktor bei passivem Empfang
+- Frostbedingte Leitungswiderstände müssen berücksichtigt werden
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+**Planungsziel:**
+- Ziel: Evaluierung der minimalen physikalischen Bedingungen für Empfang ohne Energiezufuhr
+- Vorgehen:
+  - Signalstärke vs. Temperaturkorrelation visualisieren
+  - Materialwahl hinsichtlich Leitfähigkeit und Stabilität verbessern
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+## Limitationen & Fallstricke
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+**Datenbezogene Limitationen:**
+- Kleine Stichprobe, ausschließlich manuelle Messung
+- Hohe Unsicherheit durch subjektive Tonwahrnehmung
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+**Kausalität & Generalisierbarkeit:**
+- Ergebnisse gelten nur für lokale Bedingungen und spezifische Aufbauten
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+**Praktische Fallstricke:**
+- Kontaktinstabilität durch Frost
+- Gefahr durch Metallkontakt bei Kälte
+- Elektronisches Messgerät kann bei < –5 °C ausfallen
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+## Nächste Schritte & Erweiterungen
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+**Geplante Experimente:**
+- Vergleichsmessung bei Tageslicht
+- Erfassung akustischer Spektren über Mikrofon-Interface
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+**Analyseziele:**
+- Spektralanalyse des Rauschsignals
+- Temperaturabhängigkeit des Schwingungsverhaltens der Antenne
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+**Regression & Modellierung:**
+- Lineare Regression Spannung vs. Temperatur
+- FFT-Auswertung der Geräuschmuster zur Identifikation möglicher Modulation
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+**Community-Beiträge:**
+- Bereitstellung offener Aufbauanleitung und Messdaten im Repositorium