Antena QFH (137 MHz) para la recepción de imágenes meteorológicas desde satélites NOAA

Publicado por Marc Corretge en

Para poder recibir las imágenes meteorológicas que nos envían los satélites NOAA no nos servirá cualquier tipo de antena, para este uso la mejor antena que podemos usar es la Quadrifilar Helix (QFH), la principal ventaja de esta antena es que es omnidireccional, es decir recibe señal en cualquier dirección, incluso cuando el satélite se encuentra casi en el horizonte seguiríamos recibiendo señal, podríamos usar otro tipo de antena pero el rendimiento no seria tan bueno como esta antena y deberíamos ir moviendo la antena a medida que se va moviendo el satélite, así que en este proyecto nos centraremos en la fabricación de una antena QFH de 137Mhz para la recepción de imágenes meteorológicas enviadas por los satélites NOAA

Aquí podemos ver una antena QFH, como vemos no es la típica antena de TV, Satélite o de FM/AM, es algo diferente. Por ese motivo no la encontraremos en cualquier tienda, solo la encontraremos en tiendas muy especificas, así que he decidido fabricarme la mía siguiendo esta guía. Hay que vigilar mucho con las medidas ya que si no vigilamos es muy posible que no nos funcione a la frecuencia que deseamos, LAS MEDIDAS SON MUY CRITICAS, intentar ser lo mas exactos posible.

En esta pagina web podemos encontrar mas detalles técnicos sobre ese tipo de antenas.


Material necesario

  1. Tubo de PVC >1m de longitud y Ø40mm
  2. Tubo de cobre rigido >1,5m de longitud y Ø12mm
  3. Tubo de cobre «flexible/maleable» >3,5m de longitud y Ø12mm
  4. Codos de cobre H-H de 90º para tubo de Ø12mm
  5. Tapas roscadas o lisas para tapar PVC
  6. Cable coaxial (de TV/Satelite) >2m de largo
  7. Prensaestopas Ø10-Ø14mm para el tubo de Ø12mm
  8. … y mas cosas que iremos necesitando a medida que avanzamos

Preparación del material

Tubos de cobre rígidos

Empezaremos cortando la barra de cobre RÍGIDA (no la flexible) en diferentes medidas, importante respetarlas al máximo.

  • 1x 374mm
  • 1x 356mm
  • 2x 182mm
  • 2x 178mm

Ahora cogeremos las 4 barras mas cortas de (182 y 178) y haremos unos pequeños agujeros al extremo, que sera donde irán los cables. En mi caso hice el agujero (pasante) de Ø5mm a 7mm del extremo. También cogeremos una lija y lijaremos el extremo del tubo por donde hemos hecho el agujero ya que como allí deberemos fijar el cable es importante que no haya nada de material protector que pueda haber entre cobre y cable, ya que ha veces estos tubos llevan algún tipo de barniz para protegerlo. También deberíamos ir buscando conectores y tornillos para poder soldar los cables mas a delante (como los de la 2a imagen de a continuación).

Llegados a este punto ya tendríamos listos los tubos pequeños. El siguiente paso ya sera preparar los tubos de cobre flexibles.


Tubos de cobre flexible

Este tipo de tubo de cobre maleable esta pensado para aires acondicionados, ya que si se usa tubo de fontanería es muy posible que no se pueda doblar tan fácilmente como este y no nos servirá. Así que necesitamos tubo de cobre flexible. Primero deberemos poner algo recto la bobina que adquirimos, necesitaremos 4 trozos de este tubo que luego daremos forma, primero debemos cortar y estirar 4 tubos de:

  • 2x 812mm
  • 2x 758mm

Cortaremos los tubos dando un poco mas de longitud y luego una vez los tengamos bien arqueados ya los cortaremos a la medida correcta.

Para poder doblar las barras en forma de arco que sea lo mas exacto posible usaremos unas plantillas, en mi caso usando una maquina de CNC he cortado unas madera para que me sirvan de guía a la hora de doblar las barran. Ya que las piezas miden 812 y 758, y queremos doblarla en semicírculo, querrá decir que 812 y 758 sera la mitad del perímetro del supuesto circulo. Así que si tenemos el perímetro, para calcular el radio de las piezas haremos: longitudBarra/3.141592 = radio.

Nos saldrán 2 piezas una de radio 260mm y otra de 240mm

Daremos forma a los tubos para que queden en forma de arco, y después ya los podremos cortar a la medida que toque, o 812mm o bien 758mm, (Truco) para medir el arco de forma fácil podremos introducir por el tubo un pequeño alambre que nos servirá como «regla».


Mástil

Empezaremos cortando el PVC al tamaño que queramos, siempre teniendo en cuenta que el cuerpo de la antena sera de unos 60cm, en mi caso, mi mástil sera de 1,20m ya que siempre estamos a tiempo de cortar mas, y creo que sera un buen tamaño para poder fijar en la pared, así que cortaremos el PVC a 120cm.

Mi mástil principal es de Ø40mm, pero dispongo de una pieza que pasa de Ø40 a Ø50, ya que para este paso es importante disponer de espacio para posteriormente poder hacer bien las conexiones. Tenemos que marcar en la parte superior del PVC 4 puntos que estén cada uno a 90º y lo mejor alineados posibles, sera donde irán los tubos de cobre. Para que queden fijos, usaremos un prensa-estopa (también conocido como pasa-muros) esto ayudará a la sujeción del tubo. Así que hacemos los agujeros a 90º para que pasen los prensa-estopas y comprobamos que caben los tubos de cobre y prensa-estopa dentro de los agujeros. Para marcar los puntos a 90º y bien alineados hice uso de un papel, de largo = perímetro del tubo (perímetro = 2*pi*radio), así que doblando 4 veces el papel obtenemos los puntos guía para agujerear.

Una vez hemos hecho los agujeros de la parte de arriba del tubo de PVC, ahora a 560mm del centro del agujero deberemos hacer 4 agujeros mas. (Veamos la siguiente plantilla, imagen), la parte de arriba son los agujeros que ya hemos hecho, ahora debemos hacer los agujeros que se ven en la parte inferior, como vemos no son agujeros alineados como antes pero podremos hacerlo de la misma forma que antes, ayudándonos con un papel. Estos agujeros deberán ser de Ø12mm ya que aquí no pondremos prensa estopas, pasaremos directamente el cobre.


Cableado

Crearemos 2 conectores que unirán los tubos de 182mm con los de 178mm. La forma de hacer estos conectores y el tipo de conectores dependerá de cada uno. El conector debería quedar algo como esto.

El trozo de cable que dejamos al medio descubierto sera donde conectaremos el cable coaxial, que sera quien llevara la señal al receptor.

También necesitaremos cable coaxial, con los adaptadores correspondientes para poder conectar la el dispositivo que quiera usar la antena. En nuestro caso usaremos un (cable coaxial del tipo RG58) aproximadamente 1,5m, también un adaptador (Conector N macho para cable RG-58) y finalmente otro adaptador de (Adaptador SMA macho PL hembra)


Ensamblaje

Empezaremos colocando los tubos en la parte inferior, donde hay los agujeros desfasados, a través del agujero que queda mas abajo colocaremos la barra de 374mm y perpendicular a esta colocaremos en el agujero que esta 24mm encima, la barra de 356mm. Importante marcar cual es cual para identificarlos rápido y no confundirnos. Ahora en paralelo a la barra de 374mm colocaremos en los agujeros superiores las 2 barras de 182mm, y en paralelo a la de 356mm las 2 barras de 178mm. Es muy importante que las barras superiores, el agujero que tiene el cobre quede en la parte central del tubo, y tambien es importante que estos tubos de la parte superior no se toquen en en punto donde se unen.

Los tubos de la parte superior los fijaremos apretando los prensa-estopas, importante fijarlos dejando la misma distancia entre los tubos de la misma distancia, es decir en mi caso por ejemplo los tubos de 182mm sobresalen los 2 unos 133mm y los de 178mm unos 129mm. También pondremos un poco de cola caliente en la rosca interior de los prensa-estopas para evitar que se puedan aflojar.

Ahora vendrá el paso mas complicado de este proyecto, que sera doblar las barras semicirculares en forma de hélice. Es decir los 4 semicírculos habrá que estirarlos para llegar a sus conexiones. Las barras de 812mm dobladas irán de las puntas de las barras inferiores de 374mm hasta las superiores de 182mm, por lo tanto las barras de 758mm irán de las de 356mm hasta las de 178mm. Añadiremos los codos de 90º para hacer las conexiones, Una vez dobladas al punto se apartaran temporalmente para luego soldar los tubos.

Los resultados serán los siguientes, con el tubo de cobre de 12mm no es tarea fácil doblar el tubo a nuestro gusto, si el tubo hubiese sido en lugar de Ø12mm de Ø9mm o Ø10mm este paso hubiese sido mucho mas sencillo, pero tampoco es imposible con paciencia todo se puede hacer.

Una vez doblados todos los tubos, los retiraremos y pasaremos a soldar el cable coaxial.

Primero de todo cogeremos un trozo de cable coaxial, en mi caso 5m y luego ya cortare lo que sobre. Pelamos el cable, y la malla, ira conectado a un extremo del conector y el pin central al otro conector. Una vez conectado pasaremos todo el cable a través del tubo PVC dejando unos 40cm fuera ya que mas tarde haremos una pequeña bobina con el trozo este. Muy importante comprobar que no hay ningún tubo, cable o parte metálica que haga algún cruce o puente ya que sino es con el tubo que corresponde dará problemas.

Una vez conectado todo volveremos a montar todos los tubos que hemos doblado previamente, y procediéremos a soldar y fijarlo todo.

Para soldar los tubos de cobre a los codos usaremos un soplete con gas metano, estaño y decapante (Flux). Hay que vigilar ya que los tubos de la parte superior están muy cerca del plástico, no calentar en exceso ya que sino derretiríamos el plástico. Una vez todos los codos estén soldados cogeremos una lija suave (con el grano pequeño) para limpiar el cobre, se limpia puliendo los restos de suciedad, estaño e impurezas que hayan quedado, como se puede ver en la segunda imagen quedara una soldadura bastante limpia.

Para ir terminando ahora cogeremos los 40cm de cable que hemos dejado saliendo por la parte superior, deberíamos hacer 2 agujeros en la tapa que va roscada, daremos 4 o 5 vueltas con el cable alrededor de la tapa creando una bobina, y luego meteremos el cable otra vez dentro del tubo y haremos que salga por abajo del PVC todo el cable que haya sobrado. El motivo de enrollar así el cable es para crear una bobina inductora para ayudará a eliminar posibles interferencias que se metan en el cable.


Llegados a este punto ya tendríamos la antena lista para funcionar, lista para poder recibir imágenes meteorológicas enviadas por los satélites NOAA.

Aquí podemos observar varias imágenes tomadas el 24/Agosto/2019 a las 11:18 y el 26/Agosto/2019 a las 10:54 por el satélite NOAA18 ambas. El satélite no solo capta imágenes sino que también dispone de sensores para detectar por ejemplo la temperatura del agua, de la tierra y saber si llueve, también tiene 2 cámaras, una normal y otra infrarroja, por eso en alguna imágenes se ven mas nubes que en otras.

Para ver como procesar las imágenes y automatizar la recepción mediante una Raspberry Pi, podéis seguir mi otra entrada en el siguiente enlace:
https://marccorretge.com/proyectos/raspberry-pi-receptor-de-imagenes-meteorologicas-desde-los-satelites-noaa


2 commentarios

Nitzia Gisela Guerra · 17 octubre, 2019 a las 17:56

En que debemos estar alertas

    Marc Corretge · 22 octubre, 2019 a las 13:17

    Hola Nitzia, a que se refiere? Gracias 🙂

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