Wykrywanie nadchodzącej burzy

Jest to wysokoczuły odbiornik wyładowań atmosferycznych. W przypadku stwierdzenia nadchodzącej burzy układ wydaje z siebie ton ostrzegawczych (opcjonalnie może zapalać się dioda). Daje to możliwość zareagowania i wyłączenia odbiorników elektrycznych takich jak np. komputer, telewizor, odłączenia modemu lub SDI od linii telefonicznej. Strojenie polega na wyregulowaniu VR1 tak aby w punkcie testowym TP1 pojawiło się napięcie 7V, a w punkcie TP2 napięcie 6V. Następnie przekręcamy troszkę VR1 z powrotem aby zaprzestać generowanie. Dotykamy śrubokrętem anteny układ powinien wygenerować sygnał dźwiękowy na 1-2 sekundy a następnie przestać, jeżeli tego nie zrobi przekręcamy bardziej VR1. Innym sposobem na przetestowanie układu jest naładowanie swojej osoby poprzez pocieranie plastikowej linijki a następnie próba rozładowania siebie. W odległości około 2 metrów układ powinien reagować. Układ zasilany jest napięciem 9V i pobiera przy czuwaniu bardzo mało prądu - 600uA.

Notka: VR1 powinien być najlepiej typu wieloobrotowego.

Schemat ideowy

Znam idee podobnego urzadzenia bardzo prostego w budowie. Oprozniamy 2 wareczki w puszce nastepnie stawiamy je w odleglosci okolo 3 cm od siebie (puszki musza stac na materiale izolujacym). nastepnie 1 puszke uziemiamy laczac ja przewodem np z kaloryferem, natomiast 2 puszke laczymy przewodem z duuza folia aluminiowa (pierwotnie podobno laczylo sie z piorunochronem ale nie polecam). Nastepnie na puszkach kladziemy patyczek tak aby mozna na nim umocowac nitke na ktorej powiesimy zawleczke urwana z puszki. Zawleczka powinna wisiec na srodku wysokosci puszek miedzy nimi. I mamy gotowy uklad. Aby go przetestowac wystarczy przylozyc folie (ta przylaczona do puszki) do wylaczonego telewizora (lepiej zeby wczesniej stal wylaczony) przykleic folie do kineskopu (tak aby nie stykala sie z niczym metalowym bo nam ladunki uciekna). Teraz odsowamy sie i wlaczamy telewizor. Zawleczka wiszaca pomiedzy puszkami bedzie przyciagana do puszki podlaczonej do kineskopu (taka mala elektroda wysokonapieciowa sie zrobi). Gdy ja dotknie odbierze od niej czesc ladunku, co sprawi ze zostanie przyciagnieta do 2 puszki tej uziemionej, gdy ja dotknie odda jej ladunek przez co bedzie znowu przyciagnieta do 1 puszki... i mamy ladny dzwoneczek ostrzegajacy o burzy u mnie dzwoni mniej wiecej 10 Hz Takie cos nazywa sie dzwoneczkami Franklina... moze nie uda sie wykryc burzy.. ale za to jaka zabawa przy testowaniu... a i jeszcze jedno nie polecam dotykania naladowanej puszki po wlaczeniu ukladu, nawet jak zawleczka przestanie dzwonic... jest tak kilkaset tys wolt ,raz mi przeskoczyla miedzy puszkami iskra ( 3 cm przeskoku wg krzywej Paschena to pare kV jest potrzebne Najlepiej zewrzec je jakims wkretakiem z izolowana raczka... i to na tyle milej zabawy.

Witam
Podobną ideę wyorzystuje się do ochrony graczy na polu golfowym przed uderzeniem pioruna.
Zainstalowany czujnik pola elektrostatycznego powoduje wysuwanie się anten - masztów, które są normalnie schowane w ziemi by nie szpecic krajobrazu. Jest to jednak b. kosztowne rozwiązanie. Spotkałem sie z tym na szkoleniu firmy Dehn.

gulson napisał:

(...) Strojenie polega na wyregulowaniu VR1 tak aby w punkcie testowym TP1 pojawiło się napięcie 7V(...)

Urządzenie takie może również służyć do ostrzegania przed
wybuchem jądrowym 8) . Na przykład przy awarii typu
Czarnobyl chmura radioaktywna tak jonizuje powietrze, że
urządzonko będzie wyło przez cały tydzień...

Na TP1 ma być 7V ale międzyszczytowo a nie DC - co to znaczy miedzyszczytowo ?

Oznacza, że przebieg jest zmienny a różnica pomiędzy najniższą a najwyższą wartością napięcia wynosi 7V.

Vpp - V Peak Peak - ile mnie o to na laborkach nameczyli ;(

takie cos mozna zrobic bez zasilania . Widzialem w jakiejs starej ksiazce , jak znajde czas to poszukam

A można zastosować tranzystory BC107 po małych przeróbkach? No i jakich?

Proponuje uzyć zamiennika BC547

Hej! Jak daleko będzie ta burza, kiedy urządzonko da znać?

Chcialem Wam zapodac linka do bardziej rozbudowanego ukladu fajna sprawa. Nieldugo bede sie przymierzal do budowy takiego urzadzonka jezeli ktos ma ochote niech da znac.

http://www.techlib.com/electronics/lightning.html

fajna sprawa te dzwoneczki franklina

Wszystko fajno ale czy taki układ nie będzie przypadem reagował na zakłucenia związane z załączaniem silników wielkiej mocy,spawanie,CBradia itd. Jak myślicie?

Myślę, że te układy będą reagować i na zakłócenia - może da się odróżnić burzę od
zakłóceń po tym, że burza daje impulsy elektromagnetyczne co kilka sekund, a inne
źródła zakłóceń albo generują w miarę ciągle, albo dają pojedyńcze impulsu.
W szczególności przejeżdżający obok samochód daje zakłócenia ze świecy zapłonowej.

Co do zastosowania tranzystorów BC107 - zwykle mają małe wzmocnienie, w układzie
są BC109C, i raczej należy zasttosować tranzystory z grupy C (beta > 500), i może
pierwszy powinien być niskoszumowy - uzyska się lepszą czułość bez łapania szumów.
I oczywiście te tranzystory mają masę odpowiedników: BC149, BC239, BC549, BC550...


A jeśli chodzi o wykrywanie zmian pola elektrycznego, to ja mam na to prościutki układ.
Bierzemy płytkę laminowaną miedzią jednostronnie - wymiary nie są krytyczne, ale
jakieś 5x8 cm to raczej minimum - przecinamy miedź w odległości centymetra od brzegu
(może być ciut mniej; ma powstać prostokąt w środku izolowany od brzegu, który ma
pozostać jedną całością), i starannie izolujemy miejsce przecięcia (np. parafiną).
Do wewnętrznego prostokąta lutujemy bramkę FET-a, do zewnętrznej ramki źródło.
Równolegle do bramki/źródła FET-a wlutowujemy diodę - ma przewodzić w przeciwną
stronę niż złącze FET-a. Do ramki łączymy minus zasilania (zakładam, że FET typu N),
a plus zasilania przez wyłącznik i słuchawkę łączymy z drenem FET-a. Następnie nad
tym układem (od strony metalizowanej) w odległości niecałego centymetra mocujemy
drugą płytkę laminatu (na tej nic nie tniemy, łączymy ją z ramką pierwszej, ma ona
spełniać rolę ekranu; można między nie wlutować kilka kawałków drutu, tak by tworzył
słupki trzymające te płytki w stałym położeniu względem siebie).

Elementy:
- dwa kawałki laminatu;
- tranzystor FET, np. BF245A (najlepiej z grupy A - mniej prądu zżera);
- dioda - ja stosowałem BB105, powinna mieć bardzo mały prąd wsteczny, nie może
to być prostownicza 1N4001, ani Shottky - za mały opór; warikapy zwykle się nadają;
- słuchawki (takie popularne za kilka zł, oporność kilkadziesiąt omów są w sam raz);
- źródło prądu - ja używałem baterii płaskiej 4.5V:

Trzymamy to za tę nieprzecinaną płytkę, przecinaną od strony, z której chcemy wykryć
pole elektryczne; wykrywa z kilkudziesięciu metrów linie wysokiego napięcia, a chyba
z kilku metrów sieć 220V (do mierzenia gdzie są przewody w ścianie układ okazał się
zbyt czuły - na dużej części ściany słychać głośny warkot jak się zbliży czujnik).

A czy i jak reaguje na zbliżającą się burzę - do wypróbowania.

Bez przesady! BB105 to varicap a nie dioda impulsowa. Jak chcesz użyć szybkiej diody to polecam diody serii BAP z niebieskimi kropkami. Dobre rezultaty będzie można uzyskać też z diodami germanowymi AAP119 (Siemiens) albo DOG... i AAP... (CEMI). Mają małe napięcie przewodzenia i są naprawdę szybkie.

Wiem, że BB105 to warikap, ale mam wrażenie, że nie doczytałeś, o co mi chodzi -
jak najmniejszy prąd wsteczny, warikapy miewają na poziomie pikoampera, diody
germanowe choćby najlepsze ułamek mikroampera (a częściej dziesiątki uA),
odpadają diody prostownicze, bo mają prąd wsteczny na poziomie nanoamperów;
może można by wyszukać jakąś przełączającą z małym prądem wstecznym, ale
to już pewnie trzeba poszukać, a o warikapie wiem, że ma mały.

Dioda jest nie jako impulsowa, tylko po to, żeby ładunki statyczne, które zbierają
się na bramce, nie spowodowały wyłączenia tranzystora BF245; ma jakąś pojemność,
ale to niewiele przeszkadza, dopóki chodzi mi o niskie częstotliwości (może lepiej,
jakby była mniejsza, ale z warikapem 50Hz świetnie słychać, nawet z harmonicznymi).
Jak sprawdzisz, że jakaś dioda ma prąd wsteczny poniżej pikoampera, to podaj typ.

Z warikapem można zrobić taki eksperyment:
- bierzemy układ TTL zliczający impulsy, wejście zostawiamy otwarte
(zamiast licznika może też być przerzutnik R-S, np. z 2 bramek NAND 7400);
- diodę łączymy anodą do masy, katodę zostawiamy niepodłączoną;
- dotykamy przez chwilę katodą do plusa, potem czekamy minutę, i dotykamy do
wejścia licznika - nic się nie dzieje (bo na niepodłączonym wejściu TTL jest "1");
- dotykamy przez chwilę katodą do minusa, potem czekamy minutę, i dotykamy do
wejścia licznika - zlicza impuls (bo na chwilę podaliśmy "0").
To pokazuje, że pojemność podzielona przez prąd wsteczny daje co najmniej
kilkanaście sekund na wolt - a pojemność to około 10pF - więc prąd poniżej pA.

Można spróbować tego samego z diodą przełączającą, dołączając do niej równolegle
kondensator 10pF o małej upływności - jak się uda, to dioda się nadaje... nadaje się
nawet, jeśli zamiast czakać minutę poczekamy z pięć sekund, i uzyskamy efekt.
Jeszcze uwaga: jak dioda lub kondensator będą brudne, to raczej się nie uda.

Ja, zamiast wykrywac burze, zabezpieczylem swa siec trojfazowa przed skutkami przepiec.
Pierwszy iskiernik po bezp. w pionie (25A).
Drugi za licznikiem, dlawiki kazdy na faze,
warystory 400v 10szt/faze dlawik tym razem trojfazowy, warystory 275v 10szt/ faze i dalej
rozchodzi sie na poszczegolne bezpieczniki.
Warunek, bardzo dobre uziemienie.
Dzialanie, w razie przepiecia idzie bezpiecznik
w pionie reszta jest nienaruszona.

Słowik

Słowik: Oby Twoje założenia były słuszne... Na dobry piorun nie ma żadnych zabezpieczeń. Widziałem kiedyś na pracowni rozszarpany odgromnik wydmuchowy. Zainteresowani wiedzą, co to takiego. Piorun był tak silny, że rozwalił dwa takie i przy okazji trafo 630kVA. O stronie nn nie wspomnę. Warystory to niezbyt mocny argument na piorun.
A tak przy okazji, jaka linia do Ciebie przychodzi, napowietrzna czy kablowa? A trafo czym jest zasilane, napowietrzne czy w stacji?
Pozdrawiam.

_jta_: czy Twoj uklad mozna odpowiednio zmodyfikowac, wprowadzajac do niego miernik i skalujac dla umozliwienia odczytu wartosci pola EM w (k)V/m? jak to zrealizowac?

Niestety, ten układ nie reaguje na składową stałą pola elektrycznego, a jedynie
na zmiany - jak się zrobi dobrą izolację, i zamiast słuchawek podłączy miernik
wskazówkowy, to mamy szansę zauważyć zmiany zachodzące w czasach od ułamka
sekundy do kilku, może kilkunastu sekund - ale wolniejsze już nie za bardzo...

Myślę, że może się to nadawać do wykrywania zmian ładunku chmury.

Do wykrywania i mierzenia stałego pola elektrycznego to potrzebny jest elektroskop
(lub raczej elektrometr - czyli elektroskop ze skalą), wyposażony w antenę.
A i to pewnie trzeba uważać, żeby jakieś obiekty w pobliżu się nie ładowały, i nie
zakłócały pomiaru polem wytworzonym przez swoje ładunki.

Elementem do detekcji napięcia - ale tylko ujemnego - może też być lampa elektronowa,
w której do anody podłącza się mierzone napięcie, a na siatkę podaje się napięcie
dodatnie z ograniczeniem prądu - im większe jest ujemne napięcie na anodzie, tym
większe musi być dodatnie napięcie siatki, by przez nią popłynął określony prąd.
Przy dodatnim napięciu na anodzie płynie przez nią prąd, i to zakłóca pomiar;
i nie płynie prąd przez siatkę (ale można mierzyć prąd katody).

Jeszcze jedna koncepcja - świeca (taka zwykła, ze stearyny czy parafiny), i w niej
elektroda dotykająca płomienia, lub nawet umieszczona wewnątrz niego; przez tę
elektrodę popłynie prąd proporcjonalny do składowej pionowej pola elektrycznego;
może niedokładnie proporcjonalny, ale jest to antena, która pozwala na przepływ
prądu stałego (co prawda małego, ale z mikroamperami nie ma problemów).
Tylko uwaga: ładunek z tego prądu gdzieś się przedostanie, jeśli na przykład
naelektryzuje sufit, to pole w pomieszczeniu się zmniejszy...

1. Ja zbudowałem taki detektor - schemat mam z EP - działa bez zarzutu. Trochę działa na różne inne rzeczy to znaczy na włanczanie i wyłanczanie urządzeń. Fajna zabawka która się szybko nudzi.
2. Ktoś tu chciał się zabezpieczyć swoją sieć przed wyładowaniem atmosferycznym. To nie możliwe, jeszcze nikomu nie udało się złapać pioruna:-) To co zastosował rozmówca w swojej sieci trófazowej to tylko ogranicza straty w wyniku uderzenia pioruna i ma szczescie że instalacja jeszcze "żyje". Gdyby piorun trfił w linie napowietrzną to nie było by szans na zadziałanie tego zabezpieczenia. Piorun to energia nie do okiełznania.
Pozdrawiam

A może by spróbować wykrywać burze przy pomocy dwóch detektorów:
1) detektor wyładowań (fale elektromagnetyczne)
2) czujnik ładunku chmury;
normalnie przy burzy ładunek chmury zmienia się skokowo podczas wyładowania,
a potem w ciągu kilku ( około 8 ) sekund wraca do początkowej wartości.

Jeśli za kryterium wykrycia burzy przyjmie się korelację sygnałow z obu detektorów,
to układ nie "nabierze się" na zakłócenia przemysłowe typu włączenia spawarki.

Pytanie czy może być sam czujnik ładunku chmury... można go oszukać umieszczając
niedaleko od niego jakiś przedmiot przewodzący dość dobrze, ale nie idealnie
izolowany od ziemi, i ładując go iskrą z naelektryzowanego przedmiotu - jeśli stała
czasowa rozładowania będzie kilka sekund, to będzie to wyglądało na burzę.

Danych do rozpoznania, że to nie burza, może dostarczyć detektor wyładowań, ale
pod warunkiem, że rozpozna zależność od czasu: impuls elektromagnetyczny od
wyładowania atmosferycznego trwa kilka mikrosekund, potem mogą być jakieś
słabsze echa do kilkuset mikrosekund; iskra powinna dać krótsze czasy, i mogą
po niej być dodatkowe iskry, ale w większych odstępach czasu.

Inną daną pozwalającą odróżnić symulację od prawdziwej burzy może byc czas
narastania impulsu przy pomiarze zmian ładunku chmury - iskra da krótszy,
burza powinna dawać tym dłuższy, im jest dalej - zmiana ładunku musi się
rozpłynąć po przewodzącej warstwie atmosfery, co chwilę trwa (uwaga, zmiany
wykrywane przez detektor ładunku chmury są - jeśli burza jest trochę dalej -
głównie zmianami indukowanymi w przewodzącej warstwie atmosfery).

Urządzenie zaproponowane przez Beens na:
http://www.techlib.com/electronics/lightning.html
jest b.ciekawe.
A jeszcze ciekawsze byłoby zbudowanie kierunkowego urządzenia do wykrywania skąd nadchodzi burza - maniacy burz wiedzą o co chodzi !
Zawsze jak jest burza robię zdjęcia piorunów, ale ile przyjemniej byłoby wiedzieć gdzie jest burza i w jakim kierunku się porusza.
Porównanie różnicowe sygnałów z 2 anten oddalonych od siebie np. o 1 m (samochód) powinno wskazać kierunek, gdzie obecnie jest burza, ale jak określić czy się przybliża, czy oddala i w jakim kierunku się porusza ? W Stanach dawno ten problem rozwiązano, ale aby znaleźć trzeba wiedzieć czego szukać ! Jak nazywa się taki detektor po angielsku ?
Programator

Spróbowałem wpisać w Google wyszukiwanie: storm direction detector
i znalazło całkiem sporo rezultatów, pytanie ile sensownych...

Kilka pierwszych to oferty dwóch komercyjnych produktów:

jeden kieszonkowy, który powie, czy burza się zbliża, czy oddala, i orientacyjną
odległość (wykrywa na 40mil), zasilany z baterii 9V, która starcza na 50 godzin;

drugi bardziej stacjonarny (duży i większe wymagania co do zasilania - 10W z 12V),
może przesyłać dane do komputera, ma antenę kierunkową, dzięki której określa
kierunek, w którym jest burza - wręcz robi mapę gdzie uderzyły pioruny, chwalą się
że można podłączyć kompas i wtedy obraca tę mapę, zasięg 300 mil (480km);
ich ceny są 80 i 800 USD.

Rozbudowałem pytanie do: storm direction detector -price track
nadal ponad 5000 odpowiedzi, podaję parę stron do obejrzenia:
http://www.lightningsafety.com http://www.onsite1.com/Lightning_definitions.shtml
http://www.wallysweather.com/cgi-bin/default.cgi?forecast=pass&pass=lightning_faq
http://www.usenews3.org/group/rec.radio.amateur.antenna/article-545828.html
http://www.radio-forum.com/antenna/How_does_this_lightning_detector_antenna_work_190418.html
- te dwa ostatnie to zapytanie jak działa antena do wykrywania wyładowań
http://www.radio-forum.com/antenna/index6.html - tu znalazłem jeden z tych dwóch
"QST had an article on building a Storm Tracker in the late 50s or early 60s."
"There was one more recently -- last couple years or so -- I think."
Przez szukanie: QST "storm tracker" znalazłem:
http://www.ibiblio.org/pub/academic/agricultu...y/electronics+computers/ANTENNAS/20040531.ant
i http://walterhaas.at/oe6khd/software.htm


Do wyznaczania kierunku - takiego porządnego - wypadałoby mieć 3 anteny - najlepiej
jeden pionowy dipol elektryczny i dwa prostopadłe poziome dipole magnetyczne;
układ powinien reagować na iloczyn sygnałów z dipola elektrycznego i magnetycznych,
te dwa iloczyny skalować tak, by suma kwadratów była 1, i wtedy da to sinus i kosinus
kąta, z którego przyszła fala elektromagnetyczna.

A zobaczcie ten wynalazek https://www.elektroda.pl/rtvforum/viewtopic.php?t=159831&sid=5dd550523f157d43890f8963a308ae37 też wykrywa ładunki elektrostatyczne

Programator: na www.imgw.pl jest mapka z wyladowaniami atmosferycznymi nad Polską, aktualizacja co kilka min. wiec moze Ci wystarczy, gorzej z tym w plenerze.

_jta_ - przejrzałem te i kilka innych. Fajne - zwłaszcza ta stronka, gdzie w czasie czytania nagle piorun - tekst skacze !
Z definicji nie interesują mnie urządzenia komercyjne za 800 dolców, ale zrobienie czegoś samodzielnie. Szukałem schematów - nie znalazłem a jestem zbyt cienki , żeby coś zaprojektować.
xionc - dzięki za stronkę - fajna, ale mało dokładna. Na amerykańskich aktualizują co 5 min. u nas - co 2 godziny. Można się ew. dowiedzieć, że burza była.....No ale od czegoś trzeba zacząć.
Szukam dalej.
Programator

odswiezanie nastepuje co 5 min, nie wiem jak z tym w praktyce ale napewno nie co 2 godziny, pewnie popatrzyles na czas wyswietlany na mapce - to czas UTC, do niego musisz doliczyc 2 godziny dla GMT+2. Jedyna niedokladnosc jaka zaobserwowalem w tym systemie to brak niektorych wyladowan, nie wiem z czym sie to wiaze, moze radary nie wykrywaja wyladowan miedzychmurowych.