Gewitter-Blitz mit Hall-Sensor/Magnetfeldsensor messen

Eher nicht. Einen Blitz sollte man eigentlich im Nanosekundenbereich 
detektieren können mit einem Fototransistor - macht man ja bei optischer 
Datenübertragung genau so. Da ist die Belichtungszeit der Kamera um 
Grössenordnungen höher. Du wirst also keinen Gewinn aus einem 
schnelleren Sensor als es ein ausgereizter Fototransistor ist, erzielen.

Tipp, wenn du Blitze fotografieren willst: In der Nacht, längste 
Belichtungszeit einstellen und einfach warten. Wenn man Glück hat, 
erwischt man genau in dieser Zeit einen Blitz. Geht natürlich nur dann, 
wenn es draussen einigermassen dunkel ist.

Hallo mr.chip,

danke für die schnelle Antwort. Genau die Reaktionszeit der Kamera ist 
das "Nadelöhr". Habe jetzt am Wochenende einen Treffer gehabt, aber es 
sind mir auch ein paar durch die Lappen gegangen. Im dunkeln ists ja 
wirklich kein Problem -> einfach Langzeitbelichtung machen wie Du schon 
sagst. Ich habe irgendwo mal gelesen, dass im Radiowellenbereich schon 
vor dem eigentlichen Blitz ein "knacksen" zu hören ist und habe auch 
folgende Schaltung gefunden:

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

Allerdings ist diese Schaltung wohl so empfindlich, dass Blitze im 
Umkreis von mehreren Kilometern registriert werden. Ich bin jetzt auch 
nicht so fit, dass ich die Schaltung "unempfindlicher" machen könnte. Da 
ich aber hier noch einen Hall- (TLE 4905L) und einen Magnetfeldsensor 
(KMZ 10B) rumliegen habe, dachte ich, ich könnte es evtl. damit 
probieren.

Gruß,
lboppi

Aber vorher den Finger mit etwas Spucke anfeuchten, dann leitet er 
besser :-) ...

@lboppi
Vor Jahren habe ich da bei starkem Gewitter einige 10-100 Mikroampere im 
Zimmer gemessen mit einem offenen UKW-Zimmerantennen-Dipol auf dem Tisch 
und einem angeschlossenen Vielfachmesser.

Da sollte sich doch was auswerten lassen?  Oder evtl. Langwellenradio 
Knistern auswerten?

So ungefählich sind Blitzeinschläge in der Nähe nicht! Auch dicke 
Blitzableiter können glühen.

Hallo  lboppi,

> Allerdings ist diese Schaltung wohl so empfindlich, dass Blitze im
> Umkreis von mehreren Kilometern registriert werden.

Das kommt Deinen Zwecken doch entgegen: Der sichtbare Bereich eines 
Blitz ist mehrere hundert Meter bis einige Kilometer lang.
'Unempfindlicher' machst Du die Schaltung einfach, indem Du die Antenne 
kürzt, z. B. auf 10 cm.

Problematischer ist eher, dass diese Schaltung auch auf elektrische 
Störimpulse anderer Herkunft reagiert. Sie wird also nur in relativ 
ungestörten Gegenden funktionieren.

> Ich habe irgendwo mal gelesen, dass im Radiowellenbereich schon
> vor dem eigentlichen Blitz ein "knacksen" zu hören ist

Das stimmt. Aber um Blitze von Störimpulsen zu unterscheiden, oder gar 
die Entfernung abzuschätzen, müsstest Du das Längstwellen, bzw. 
Langwellen-Spektrum auswerten - ich denke dass sprengt den Rahmen einer 
einfachen Lösung. Passive Blitzortung nutzt diese Technik.

> http://www.techlib.com/electronics/lightning.html
Aber wie in Deinem Link beschrieben, lauscht die Schaltung ja auf ca. 
300 kHz.
Kurzum, ich würde die Schaltung ausprobieren.

Die Auswertung von entstehenden Magnetfeldern ist eher untypisch. Der 
Grund ist der, dass hier Frequenzen über 20 kHz interessant wären, was 
selbst für Fluxgate-Magnetometer eine Herausforderung darstellt.
Die Unterscheidung von anderen transienten magn. Ereignissen müsste aber 
auch hier erfolgen, wie bei der Blitzortung.

Gruß,
Nils

Ich hab die Schaltung
> http://www.techlib.com/electronics/lightning.html
vor Kurzem nachgebaut, mangels Gewitter aber noch nicht wirklich testen 
können.

Sie war mit der beschriebenen 2-Fuß-Antenne zunächst zu empfindlich, die 
LED blinkte einfach ständig alle 2-3 Sekunden. Ich habe dann die Antenne 
schrittweise auf etwa die Hälfte verkürzt, bis die LED aus blieb.

Auch beim Berühren der Antenne löst die Schaltung aus.

Mit einem in der Nähe betätigten Piezo-Zünder 
(http://www.pollin.com/shop/shop.php?cf=detail.php&pg=NQ==&a=NTU5OTA2OTk=), 
der einen Funken von ca. 5000 V erzeugt, kann man die Schaltung nun 
jedenfalls relativ zuverlässig ansprechen lassen.

Die Schaltung ist billig und im fliegenden Aufbau auf einem Stück 
Basismaterial als Massefläche und Standfuß schnell fertiggestellt.

Hallo PJ,

dann werde ich wohl mal eine Bestellung machen und die Schaltung 
nachbauen. Danke für Deinen Erfahrungsbericht.

Gruß,
lboppi

Danke natürlich auch an alle anderen :-)

Gruß,
lboppi

Ich hab meinen Aufbau mal hier eingestellt:
Beitrag "Re: Zeigt her Eure Kunstwerke !"

Das ist im Grunde ein Projekt für Teile aus der Restekiste.

Da ich die Transistoren nicht hatte, habe ich folgende Ersatztypen 
verwendet:

2N4401 => BC547B (Q1) und BC237A (Schaltungsausgang)
2N4403 => BC307A

Auf der Webseite eines anderen Nachbauers wurde gesagt, dass es Probleme 
mit einer zu hohen Stromverstärkung gab, was die Schaltung zu 
empfindlich machte. Daher habe ich die A-Typen genommen, und für Q1 eben 
keinen C-Typ. Wobei der B-Typ für Q1 wohl immer noch recht empfindlich 
ist (daher auch die bei mir auf ca. 1 Fuß gekürzte Antenne).

Ein anderer Nachbauer hatte die Ansprechfrequenz von 300 kHz auf 10 kHz 
verringert, die auch bei anderen Detektoren verwendet wird. Ich weiß 
allerdings nicht genau, wie man das bei dem bedämpften Schwingkreis mit 
zwei Spulen in Reihe ausrechnet, daher hab ich's mal so gelassen wie in 
der Originalschaltung. Vielleicht muss man dazu einfach nur den 
Schwingkreis-C verdreißigfachen?

Hallo PJ,

warum verwendest Du denn als Ersatz für den 2N4401 2 unterschiedliche 
Transistoren ? Hat das einen bestimmten Grund ?

Weiß jemand, ob (und am Besten wie) ich die Spulen für 10 mH und 1 mH 
selber machen kann ?

Viele Grüße,
lboppi

Tja, gute Frage. Ich wollte einerseits alte Transistoren verbauen, 
andererseits mit dem B-Typ einen Kompromiss zwischen A und C finden, 
weil ich mir nicht sicher war, welchen ich nehmen sollte. Also kein 
richtiger Grund. :-)

Die 10-mH-Spule habe ich im nächstgelegenen Elektronikladen gekauft, die 
andere lag noch 'rum.

Hallo zusammen,

leider habe ich nirgendwo (für mich verständliche) Informationen 
gefunden, wie man die Spulen und die Kondensatoren aus der erwähnten 
Schaltung berechnen kann. Ich habe nämlich das Problem, das mir die 
passenden Spulen fehlen und möchte nicht wegen den 2 Cent-Artkieln extra 
ein Bestellung machen.

Kann mir jemand (einfach) erklären, wie ich die Spulen und Kondensatoren 
auf einander Abstimmen kann um auf den Frequenzbereich von 100 bis 300 
KHz zu kommen. Evtl. könnte ich dann die vorhandenen Spulen verwenden.

Viele Grüße,
lboppi

Also die Spulen die ich hier habe, haben z.B. 1 und 10 uH.

Könnte ich diese wohl verwenden ?
Welchen Wert müsste denn dann der Kondensator (in der Schaltung 10pf) so 
circa haben ?
Muss ich den .001 uF auch anpassen ?

Viele Grüße,
lboppi

Sorry, die Spulen haben 10 und 100 uH.

noch eine Feldmühle:
http://www.fischl.de/thomas/elektronik/feldmuehle_sig/index.html

@Benedikt
Ich werde die Schaltung einfach mal so zusammenbauen mit 2nF. Die 
Empfindlichkeit ist ja nicht so wichtig, geht ja drum die Blitze in 
unmittelbarer Nähe zu registrieren. Wenns nicht geht, werde ich mir bei 
der nächsten Bestellung die Spulen mit bestellen.

Wenn ich was Neues habe, schreibe ich es wieder hier rein.

Danke erstmal an alle.

Viele Grüße,
lboppi

@ lboppi
Dann verzichte doch probeweise auf die Dämpfung durch den 270 
k-Widerstand und kopple die Antenne kapazitiv an.
Hier liegst Du bei etwa 350 kHz. In diesem Band befinden sich 
Langwellen-Baken (Funkfeuer). Wenn Du nicht gerade in umittelbarer Nähe 
eines Flughafen wohnst, sollten die Dinger keine Störungen verursachen.

 |Antenne
 |
--- 100 pF
---
 |
 |-------------------> zum .001 uF - Kondensator
 |           |
--- 2 nF    ---
---         |  | 100 uH
 |          ---
 |           |
 -------------------->


Gruß,
Nils

> Da der Kondensator sehr klein ist, lässt sich die genaue
> Resonanzfrequenz sowieso nicht ausrechnen, sondern nur messen, da die
> parasitäre Kapazität der Spule auch in dem Bereich liegt.

Wie misst man sowas denn? Geht das mit einem normalen Ossi, oder braucht 
man was Spezielleres?

Bin leider für alles, was mit L's und HF zu tun hat, ziemlich unwissend.

Ich vermute, man müsste den Schwingkreis mit einem Kurzimpuls anregen, 
dabei das Ossi triggern, und dann die abklingenden Schwingungsperioden 
ausmessen. Stimmt das? Oder wird für solche Messungen der Schwingkreis 
anders angeregt?

Und wie berechnet man die Frequenz? Ich vermute mal, hier gilt
f = 1 / 2 pi sqr(L C).

Nur, mit dieser Formel erhalte ich für diesen Schwingkreis
1 / (2  pi  sqrt(0,011 * 0,000000000010)) = 480 kHz statt den 
genannten 300. Wie wirkt sich da der "Abgreifkondensator" aus? Und/oder 
die genannten parasitäre Kapazität der Spule?

Danke Nils. Ich habe die Schaltung so aufgebaut wie Du es beschrieben 
hast. Nachdem ich dann die Transistoren richtig herum eingebaut habe 
funktioniert es auch (denke ich jedenfalls). Wenn ich das Licht ein- und 
ausschalte, auch in einem weit entfernten Raum, blink die Leuchtdiode 
kurz auf. Die Nacht soll es bei uns Gewitter geben, da werde ich, wenn 
ich noch wach bin oder werde, die Schaltung mal im Live-Betrieg testen.

Viele Grüße,
lboppi

Bei uns waren in den letzten Tagen Gewitter, und ich musste leider 
feststellen, dass die LED meines "Blitzdetektors" bei in der Nähe 
sichtbaren Blitzen nicht ansprach.

Manchmal blinkt sie zwar, aber ein Zusammenhang mit den Blitzen ist 
nicht wirklich erkennbar.

Wie ich das nun debuggen soll, ist mir aber ein Rätsel. Natürlich könnte 
ich nach der von Benedikt beschriebenen Methode mal versuchen, die 
Frequenz messen. (Mal was anderes, weil ich sowas noch nie gemacht 
habe.) Ok, dann weiß ich eine Frequenz. Vielleicht sogar eine Amplitude 
(Ansprechschwelle) und eine Totzeit. Aber dann? Was weiß ich denn 
überhaupt über Blitze?

Naja, es ist nicht eilig. Mal schauen.

Hallo PJ,

die Schaltung würde ich nur als Versuch ansehen (der wie Du schreibst 
nicht so toll verlaufen ist).
Grundsätzlich hat die Schaltung für den Zweck bei sichtbaren Blitzen zu 
triggern mehrere Nachteile:
- Sie arbeitet auf einer relativ hohen Frequenz
- Sie spricht bei allen möglichen Entladungen an
- Insbesondere wird ein Blitz detektiert, wenn die Vorentladungen 
stattfinden, also noch nichts 'gezündet' hat. Da gibt es auch zahlreiche 
Entladungen, ohne einen sichtbaren Blitz.

> Was weiß ich denn überhaupt über Blitze?
Im Grunde nicht viel. Das einzige, was man sagen kann, ist dass elektr. 
und magnet. Feldstärke in der Nähe eines Blitzes ziemlich hoch sind.
Schon was die 'Grundfrequenz' anbelangt gibt es starke Schwankungen - 
Sie hängt im Wesentlichen von der Wolkenhöhe ab. Damit ergäbe sich ein 
Bereich von vielleicht 5 - 30 kHz.
Genaugenommen müsste man diesen Bereich abhören:
Loop-Antenne -> Verstärker -> Bandpass 5-30 kHz -> Impulsdetektor

Ich kann mich an eine alte Schaltung aus den 1970ern erinnern, in der 
ein Rahmen von etwa 50x50 cm mit einem Kondensator auf eine Resonanz von 
5 kHz eingestellt war, also so:
Selektive Loop-Antenne 5 kHz -> Verstärker -> Impulsdetektor

Der Empfang der Sferics auf festen Frequenzen (z. B. 27 kHz) ist so eine 
Sache: Da spielen auch andere Entladungen als sichtbare Blitze mit rein. 
Mehr zu diesem Thema findest Du hier:
http://www.vlf.it/
http://www.sfericsempfang.de/

Grundsätzlich stellt sich natürlich die Frage, ob elektrom. 
Blitz-Detektoren geeignet sind, um eine Kamera zu triggern. Die 
Zeitspanne der Entladung, inkl. Vorblitz ist ja irgendwo im Bereich von 
100 ms. Zusammen mit der Auslöseverzögerung der Kamera wird das schon 
schwierig.

Gruß,
Nils

Das habe ich mir auch schon gedacht, dass die Frequenz zu hoch ist.

Irgendwas misst die Schaltung sicher, aber was? :-)

Ein anderer Nachbauer der Originalschaltung hatte die Frequenz der 
Schaltung ja auch schon heruntergesetzt (auf 10 kHz). Das werde ich wohl 
auch mal probieren, einfach nach Berechnung (s.o.), und ein Gewitter zum 
Testen wird sich dann schon einstellen.

Ich könnte mir vorstellen, dass der Entwickler der Originalschaltung 
irgendwo in den USA auf dem Lande wohnt, wo andere Störungen kaum 
vorkommen, und vielleicht lag sein Augenmerk mehr auf der Detektion 
herannahender Gewitter ("Ich sollte jetzt mal lieber nach Hause reiten") 
als der Feststellung von sowieso schon unmittelbar wahrnehmbaren 
Blitzen.

Websites mit diesen großen Loops habe ich auch schon gesehen. Die Leute 
bauen die auf den Dachboden und nehmen sogar zwei gekreuzte Spulen, um 
die Gewitter damit über die unterschiedliche Amplitude sogar zu orten. 
Da schalten dann mehrere Leute über das Internet ihre Geräte zusammen 
und erstellen davon mittels Timestamps und über gekreuzte Peilung 
Blitzkarten für ganz Europa. Schon interessant, so ein Projekt.

Fertiggeräte für "Blitzradar" gibt's auch, Kostenpunkt so bei 500 €uro. 
:-/

> Das werde ich wohl auch mal probieren, einfach nach Berechnung (s.o.), und > ein 
Gewitter zum Testen wird sich dann schon einstellen.

Ja, Du könntest die elektr. Antenne auch einfach weglassen und die Spule 
(z. B. auf einer CD-Spindel) wickeln. Dann hättest Du eine Loop, die 
vorwiegend (*) auf die magnetische Komponente des Feldes reagiert.

(*) Bei der angegebenen Schaltung wird die Loop unsymmetrisch betrieben 
und relativ hochohmig abgenommen. Daher würde sie hier auch merklich auf 
elektrische Komponeneten raegieren. Deshalb 'vorwiegend'.

Wenn Du also viel Draht übrig hast...
Wegen der Windungsanzahl siehe mal hier:
Beitrag "Loop Antenne so richtig berechnet??"

Aber Du hast Recht: Die Leute mit den Breitbandloops treiben da schon 
etwas mehr Aufwand.

Gruß,
Nils

Gewitterblitze im VLF-Bereich in unmittelbarer Nähe zu messen grenzt 
leider ans Unmögliche. Es treten dabei so viele Entladungen auf und so 
hohe elektrische Felder, dass man im Empfänger quasi Dauerempfang hat. 
Diese Empfängerschaltungen greifen erst einer gewissen Entfernung.

Es gibt sowas auch als entsprechenden Selbstbau:

Für mehr Informationen siehe www.blitzortung.de

Hi, lboppi,

auch nach vielen Jahren noch aktuell - zumal sich gerade ein mächtiges 
Gewitter verzogen hat: Leitblitz-Detektion.

Die volle Blitzentladung knackt von Längstwelle bis Ultraviolett.
Wenn der Kameraverschluss erst dann aufmacht, sieht er nur noch das 
Nachleuchten des Blitzkanals.

Die volle Blitzentladung passiert aber erst, nachdem sich der fast 
unsichtbare Leitblitz vorangetastet hat - und von einem "Fangblitz" in 
Gegenrichtung getroffen wurde.

Dies "Vorantasten" wird von Büschelentladungen begleitet, die im VHF- 
und UHF-Bereich zu hören sein müssten. Nutzen: VHF-Empfänger auf die 
internationale Notfrequenz abstimmen, weil da meistens Ruhe ist, und auf 
deutliches Rauschen und Prasseln hin die Kamera auslösen.

Ich prognostiziere: Bei einem Wolke-Erde-Blitz beginnt das "Vorantasten" 
an der Wolke. Dabei bildet sich ein ionisierter Kanal. Zwar nur 
schwach,aber leitend. Dieser schwach leitende Kanal über Hunderte von 
Metern müsste die elektromagnetischen Ausbreitungsbedingungen erheblich 
verändern. Das ist ja wie eine Langdrahtantenne bis in die Wolken, mit 
großer Kapazität dort und kleinerer Kapazität an der Spitze unten.
Eine kapazitive Antenne müsste manche Sender mit einer plötzlich anderen 
Feldstärke empfangen.

Es gibt also mehr zu spielen als mit den ja sehr bekannten Detektoren im 
Grenzwellenbereich.

Ciao
Wolfgang Horn