BAT-DETECTOR – Fledermaus-Detektor

JOTA/JOTI

Unser DARC-OV unterstützt in den letzten Jahren die Aktion JOTA/JOTI der ortsansässigen Pfadfinder, die immer am dritten vollständigen Oktoberwochenende stattfindet.
JOTA steht dabei für „Jamboree On The Air“ und bezeichnet das Treffen der Pfadfinder auf Amateurfunkbändern. JOTI steht für „Jamboree On The Internet“ und bezeichnet analog ein Treffen der Pfadfinder in Internet-Chats, etc.
Das Wort Jamboree (dt.: Fete, Party) wird international als Bezeichnung für Pfadfindergroßlager verwendet.

Ein OM unseres OVs ist gleichzeitig Funkamateur und Pfadfinder und ist an der Organisation von JOTA/JOTI beteiligt. Er wurde darauf aufmerksam, dass es eine niederländische Initiative gibt, die elektronische Bausätze anbietet, die z.B. beim JOTA/JOTI mit den Kindern und Jugendlichen aufgebaut werden können (siehe [1]).
In diesem Jahr wird ein BAT-DETECTOR (dt.: Fledermaus-Detektor) als Bausatz angeboten (siehe [2]).
Wiederum ein anderer OM unseres OVs hat das englische Benutzerhandbuch ins Deutsche übersetzt (siehe [3]).
In diesem Benutzerhandbuch findet man alle wichtigen Informationen zum Bausatz, inkl. Schaltplan.

Die Fledermäuse und Ihre Rufe

Wie man unter [4] nachlesen kann, stoßen Fledermäuse bei Ihrem Ruf Frequenzen zwischen 9 kHz und 200 kHz aus.
Junge Menschen können dagegen nur Frequenzen von 16 Hz bis max. 20 kHz wahrnehmen.
Daher benötigt man für die Wahrnehmung von Fledermaus-Rufen einen Fledermausdetektor, der die hohen Ultraschall-Frequenzen in für den Menschen hörbare NF-Frequenzen „übersetzt“.
Unter [5] kann man sich über die bei Fledermausdetektoren verwendeten Verfahren informieren.
Beim hier vorgestellten Detektor findet das „Frequenzteiler-Verfahren“ Anwendung.

Der Bausatz

Da wir am 17.10.2015 beim JOTA/JOTI diese Bausätze mit den Kindern und Jugendlichen aufbauen wollen, habe ich ein Exemplar als Muster aufgebaut.

Bei der Montage der Bauteile halte man sich die im Handbuch beschriebene Reihenfolge, dann klappt alles reibungslos.
Es ist lediglich zu beachten, dass versehentlich statt der 470Ω für Bauteilposition R10 ein 470kΩ-Widerstand in den Bausatz verpackt wurde. Wer einen 470Ω-Widerstand zur Hand hat, kann ihn ersetzen. Ansonsten kann auch der 470kΩ-Widerstand verbaut werden, die LED leuchtet lediglich etwas dunkler (siehe [3], Seite 4).

Zwei Nachteile des Bausatzes sind mir aufgefallen:
Die Löcher für THT (engl.: trough hole technology; dt.: Durchsteckmontage) sind für die Dicke der verwendeten Bauteile bzw. deren Drähte, insbesondere die der Widerstände, zu groß.
Man muss sie mit viel Lötzinn verfüllen.
Außerdem lässt sich der Bausatz nur durch Trennen des Batterieclips von der Batterie ausschalten. Dazu später mehr.

Ich habe für den Aufbau ca. 30 bis 45 Minuten gebraucht. Ich schätze, dass die Kinder und Jugendlichen inklusive Einweisung ca. die doppelte Zeit benötigen werden.

BAT-DETECTOR_Abbildung01
Abbildung 1: BAT-DETECTOR von der Bestückseite

BAT-DETECTOR_Abbildung02
Abbildung 2: BAT-DETECTOR von der Lötseite

Die Schaltung

Wer sich den Schaltplan genauer anschaut, erkennt dass die Gesamtschaltung im Wesentlichen auf den ICs TL074CNE4 (14 pol.) und CD4020 (16 pol.) basiert (siehe [3], Seite 9).
Die Datenblätter hierzu kann man „ergoogeln“.
Beim TL074CNE4 handelt es sich um ein vierfach Operationsverstärker-IC.
Drei der OPs werden für die Ultraschallaufbereitung und –verstärkung genutzt, der vierte für die NF-Verstärkung.
Beim CD4020 handelt es sich um einen Binär-Teiler, der die Ultraschall-Frequenz durch Frequenzteilung in hörbare Frequenzen herab setzt.
Ein Nachteil bei diesem Verfahren ist, dass die Information über die Amplitude (Lautstärke) des Tones dabei verloren geht.
Gemäß Benutzerhandbuch [3], Seite 8 kann „die Tonhöhe des Kopfhörersignals […] eingestellt werden.
Dazu wird auf der Rückseite der Platine eine Lötbrücke gesetzt. W1 gibt den höchsten Ton und W3 den niedrigsten und wie erwartet, liegt W2 dazwischen.“

Aus technischer Sicht wird hier einfach der Teilungsfaktor eingestellt:
W1/16…Q4=24=16
W2/32…Q5=25=32
W3/64…Q6=26=64

Ich habe mich, ohne zuvor den technischen Hintergrund zu kennen, für „W2/32“ entschieden.
Hierzu noch ein Zitat aus [5]:
[…] Andere gebräuchliche Teilungsfaktoren sind 1:8, 1:16 und 1:32. Das sind in der Digitaltechnik übliche Zweierpotenzen. Die Teilungsfaktoren 1:16 und 1:32 erscheinen hier sinnvoller, da sie den gesamten, interessierenden Frequenzbereich besser in den hörbaren Bereich teilen als 1:10 oder 1:8.

Die Modifikation

Wie oben schon angedeutet, gefiel mir nicht, dass man zum Ab- und Einschalten des Bausatzes den Batterieclip von der Batterie lösen bzw. befestigen muss.
Daher habe ich noch einen Schalter eingebaut.

BAT-DETECTOR_Abbildung03
Abbildung 3: Modifikation durch zusätzlichen Schalter

Der Test

Leider stand mir momentan keine Fledermaus für „Tierversuche“ zur Verfügung.
Im Benutzerhandbuch [3], Seite 8 werden aber folgende alternative Ultraschallquellen genannt:
„Sind keine Fledermäuse da, gibt es eine Reihe weiterer Ultraschallquellen:
– Finger aneinander reiben
– Schlüsselrasseln
– Netzteile – insbesondere kleine für Mobiltelefone
– Gedimmte Glühlampen (man hört die Phasenregelung)
– Sprudelnde Limonade, die kleinen Blasen erzeugen eine Menge Ultraschall
– Fließendes Wasser (hängt vom Wasserhahn ab)“
.

Ich habe es mit sprudelndem Mineralwasser ausprobiert.
Es hört sich im Kopfhörer an, wie das Knacksen eines Geigerzählers.
Wenn man Papier über die Holzoberfläche des Schreibtisches wischt, hört es sich an wie das „Scratchen“ einer Schallplatte.

Mein Eindruck

Es handelt sich um einen soliden Bausatz, der einfach aufzubauen ist und sich auch ohne Fledermaus testen lässt.
Der Versuch mit Fledermäusen in freier Wildbahn bleibt abzuwarten und verspricht spannende Ergebnisse. Ein großes Lob an die Entwickler für Ihre Arbeit und ihr Engagement für JOTA/JOTI.

Quellen und Links:

[1]        Kitbuilding for scouts – Startseite
http://www.kitbuilding.org

[2]        Kitbuilding for scouts – BAT-DETECTOR
http://kitbuilding.org/index.php?option=com_virtuemart&view=productdetails&virtuemart_product_id=64&virtuemart_category_id=12&lang=en

[3]        Kitbuilding for scouts – Benutzerhandbuch, inkl. Schaltplan
http://kitbuilding.org/index.php?option=com_phocadownload&view=category&download=21:manuelle-bat-detector-de&id=2:deutsch-de&Itemid=456&lang=de

[4]        Wikipedia – Fledermaus
https://de.wikipedia.org/wiki/Flederm%C3%A4use#Echoortung

[5]        Wikipedia – Fledermausdetektor
https://de.wikipedia.org/wiki/Fledermausdetektor

[6]        mehner.info – Funkende Fledermäuse
http://www.mehner.info/funkende-fledermaeuse/