commit 1db8e90fb22e0638c478e6e8aed9107414cf1de7 Author: Mika Date: Sun Jan 25 03:11:28 2026 +0000 Add experiment_setup/README.md diff --git a/experiment_setup/README.md b/experiment_setup/README.md new file mode 100644 index 0000000..6fa8e36 --- /dev/null +++ b/experiment_setup/README.md @@ -0,0 +1,177 @@ +# Experimentaufbau: Minimaler Radioempfang bei niedriger Temperatur + +## Purpose + +Dokumentation eines passiven Radioexperiments zur Untersuchung von Temperatur- und Umwelteinfluss auf die Empfangsqualität. + +**Problemstellung:** Wie verändert sich das Empfangsverhalten eines rein passiven Detektorradios ohne Stromquelle unter variierenden Umweltbedingungen? + +**Ziele:** +- Minimalistisches Empfangsgerät aus einfachen Leitermaterialien aufbauen +- Spannungsschwankungen und Rauschverhalten unter Kälteeinfluss beobachten +- Effekte durch Erdung und Antennenrichtung erfassen + +## Kontext & Hintergrund + +Manuell erfasste Spannungs- und Temperaturwerte während einer nächtlichen Freiluftmessung. + +**Gruppierung:** +- Standardaufbau +- Erdung aktiviert + +**Trace-Metadaten / zusätzliche Tags:** +- Zeitstempel +- Temperatur +- Spannung (mV) +- Notiz + +**Domänenkontext:** +- Elektromagnetische Wellen +- Passiver Gleichrichterkontakt +- Mechanische Induktion durch Wind + +**Outlier-Definition:** +- Methode: Manuelle Identifikation von Spannungsspitzen +- Beschreibung: Ungewöhnliche Signalauslenkungen > 1,5 mV werden als potenzielle Empfangsereignisse markiert. +- Metrik: Spannung (mV) + +**Motivation:** +- Demonstration von Radioempfang ohne konventionelle Stromversorgung +- Bewertung von Materialverhalten (Kupfer, Grafit) bei Frostbedingungen +- Erprobung einfacher Erdungskonzepte für Signalverstärkung + +## Methode / Spezifikation + +**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 + +**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 + +## Input / Output + +### Input-Anforderungen + +**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) + +**Software:** +**Konfiguration:** +- Antenne auf freier Fläche, Spule auf Holzisolator montiert, Kontaktwinkel ca. 45° zur Antennenachse + +### Erwartete Rohdaten + +**Felder pro Run:** +- Zeit +- Temperatur (°C) +- Spannung (mV) +- Bemerkung + +**Formatbeispiele:** +- 00:45, -4.2, 0.9, Standardaufbau +- 01:05, -4.1, 1.5, Erdung aktiv + +**Trace-Daten:** +- Format: Textlog +- Hinweis: Optionale Notizen über wahrgenommene Audiosignale und Rauschverhalten + +### Analyse-Ausgaben + +**Pro Gruppe / pro Governor:** +- Mittelwert der Spannung +- Maximalwert +- Rauschlevel + +**Vergleichsausgaben:** +- Standardaufbau vs Erdung am Geländer + - Δ: ≈ +0,6 mV mittlere Spannung + +- Trace-Muster: Spannungsverlauf stabilisiert bei Erdung; Spannungsspitzen bei mechanischer Bewegung der Antenne. + +## Workflow / Nutzung + +**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) + +### Trace-Template-Anforderungen + +**Ziel:** Standardisierte Protokollierung physikalischer Empfangsparameter + +**Erforderliche Tags & Metadaten:** +- Zeit +- Temperatur +- Spannung +- Setup-ID +- Bemerkung + +**trace-cmd-Setup:** +- Messintervall ≤ 10 min +- Notieren aller Konfigurationsänderungen + +**Run-Design für Contributors:** +- Versuche bei verschiedenem Wetter und unterschiedlichen Erdungsmaterialien wiederholen + +## Interpretation & erwartete Ergebnisse + +**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 + +**Implikationen für Experimente:** +- Erdung ist zentraler Verstärkungsfaktor bei passivem Empfang +- Frostbedingte Leitungswiderstände müssen berücksichtigt werden + +**Planungsziel:** +- Ziel: Evaluierung der minimalen physikalischen Bedingungen für Empfang ohne Energiezufuhr +- Vorgehen: + - Signalstärke vs. Temperaturkorrelation visualisieren + - Materialwahl hinsichtlich Leitfähigkeit und Stabilität verbessern + +## Limitationen & Fallstricke + +**Datenbezogene Limitationen:** +- Kleine Stichprobe, ausschließlich manuelle Messung +- Hohe Unsicherheit durch subjektive Tonwahrnehmung + +**Kausalität & Generalisierbarkeit:** +- Ergebnisse gelten nur für lokale Bedingungen und spezifische Aufbauten + +**Praktische Fallstricke:** +- Kontaktinstabilität durch Frost +- Gefahr durch Metallkontakt bei Kälte +- Elektronisches Messgerät kann bei < –5 °C ausfallen + +## Nächste Schritte & Erweiterungen + +**Geplante Experimente:** +- Vergleichsmessung bei Tageslicht +- Erfassung akustischer Spektren über Mikrofon-Interface + +**Analyseziele:** +- Spektralanalyse des Rauschsignals +- Temperaturabhängigkeit des Schwingungsverhaltens der Antenne + +**Regression & Modellierung:** +- Lineare Regression Spannung vs. Temperatur +- FFT-Auswertung der Geräuschmuster zur Identifikation möglicher Modulation + +**Community-Beiträge:** +- Bereitstellung offener Aufbauanleitung und Messdaten im Repositorium