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 SCALMANA - Un rivelatore di fulmini
... in costruzione...

Tra i progetti in rete i più interessanti da segnalare sui rivelatori di fulmini sono sicuramente EUCLID e Blitzortung. Il primo utilizza rilevatori professionali dedicati a stazioni meteo di un certo livello, il secondo è un interessante progetto che fa uso di rivelatori interfacciati alla rete LAN, la posizione del fulmine rilevato viene localizzata tramite la rete dati e grazie a questo si ottiene una mappatura mondiale dei fulmini in tempo reale. Affiliarsi a tale progetto non è impossibile e i costi da sostenere dovrebbero essere intorno a qualche centinaio di euro.

Al momento non mi interessa una cosa così impegnativa ma qualcosa che indichi semplicemente il numero di eventi (fulmini) nella mia zona. Possibilmente il rivelatore deve essere semplice, economico affidabile e funzionale.

Inutile scervellarsi a progettare circuiti, in rete esistono già diversi schemi interessanti. Tra i progetti elettronici pronti all'uso c'è il sito Techlib di Charles Wenzel dove è possibile recuperare diversi schemi elettronici per costruire il proprio rivelatore.

Il primo progetto da me realizzato nasce proprio seguendo uno degli schemi di Wenzel. Con le opportune modifiche il rivelatore funziona abbastanza bene ed inserendo un relè, si ha la possibilità di collegare la fotocamera per poter riprendere le scariche anche se non è ancora notte fonda, ovvero quando non è possibile utilizzare la posa "B".

 

lightning detector
Il primo rivelatore di fulmini costruito in un vecchio dvd player.
I circuiti elettronici tipici di un rivelatore di fulmini sono accordati intorno ad una certa frequenza poichè i fulmini emettono onde elettromagnetiche con lunghezza d'onda ormai nota. I circuiti di cui sopra sono in linea di principio identici a quelli che rilevano le onde radio delle stazioni radiofoniche, una vecchia radio ricevente con la gamma delle onde LW (ormai quasi introvabile) sarebbe infatti ideale per sentire i fulmini evitando di costruire apparecchi appositi. Tuttavia anche le normali radio AM possono funzionare.

semplice rivelatore di fulmini
Secondo rivelatore, una comune radio am/fm .

Questo rivelatore di fulmini è una semplice radio cinese da cinque euro, nonostante la pessima fattura che contraddistingue tutti i manufatti cinesi ha due caratteristiche interessanti: la possibilità di alimentazione esterna oltre che con le batterie e l'uscita audio che è praticamente un'interfaccia verso il computer.

Il mio scopo è infatti quello di avere un rivelatore collegato perennemente a un computer per registrare l'attività elettrica dell'atmosfera, in relazione ad alcune ricerche che sto conducendo sui raggi cosmici.

Tutti i circuiti che rivelano onde radio hanno però il brutto difetto di registrare qualsiasi cosa che emette onde radio nelle vicinanze, cioè scariche elettrostatiche, elettromagnetiche e altro ben presenti in qualsiasi abitazione. In sostanza questi rivelatori vanno bene se siete in escursione in montagna e volete essere avvisati di tempeste in arrivo oppure per la fotografia, ma come puri rivelatori di fulmini collegati ad un computer di casa sicuramente non sono indicati perchè potrebbero generare un'enormità di falsi segnali.

Siccome il rumore di fondo (bias) di questa radio sugli AM è elevato, aggiungendo un condensatore come indicato nelle immagini, si ottiene un miglioramento nella qualità del segnale (perdendo qualcosa in sensibilità). L'alimentazione esterna deve essere di 3 V stabilizzati. Il connettore esterno ha le polarità invertite rispetto ai normali alimentatori con positivo centrale, ma poichè la qualità di queste radio è scarsa alcuni modelli potrebbero essere assemblati diversamente quindi è meglio verificare la polarità con un tester prima di collegarla all'alimentazione.

Il software

 

Questo primo prototipo di software di controllo, come accennato, utilizza la scheda audio per "misurare" e contare gli impulsi dei fulmini. Il programma è stato pensato con l'idea di collegare qualsiasi radio quindi con segnali completamente diversi tra di loro, per questo ci sono alcuni parametri di controllo e serve un periodo di rodaggio per impostare il sistema. Bisogna cioè impostare i volumi della radio e della scheda audio su un certo livello, e una volta trovato il valore giusto - in relazione coi parametri impostati nel software - non vanno più toccati. Da quel momento il sistema dovrebbe funzionare abbastanza bene (falsi segnali a parte). Un modo per ridurre i falsi segnali (ma non eliminarli) può essere di utilizzare un'antenna esterna sul tetto o comunque in esterno collegata con un cavo schermato alla radio eliminando l'antenna della radio stessa. Inoltre l'alimentazione dovrebbe essere separata da quella elettrica tramite un trasformatore di isolamento oppure alimentandola a batterie.

Il lightning software in "versione beta" (un temine che significa migliorabile ma chissà quando) è di libero utilizzo, (solo Windows): download binary

versione corrente 1.01

Rivelatore di fulmini software

1 Livello massimo del segnale di ingresso, 2 livello di inizio registrazione tempo di durata del fulmine, 3 soglia che determina la fine della durata del fulmine, 4 display tempo, 5 pulsanti di stop e reset (non servono), 6 tempo durata formato stringa, 7 tempo secondi, 8 tempo di durata dell'ultima scarica, 9 contatore fulmini, 10 reset contatore, 11 scrive il valore in formato txt del numero di fulmini rivelati (scrive anche automaticamente ogni 12 ore), 12 plotter 1, 13 oscilloscopio utile per determinare le soglie (punti 1,2,3) 14 contatore totale, 15 plotter 2, 16 tabella con registrati durata ed eventi, 17 mappa personalizzabile (creare un file di dimensioni 400px x 400px e sostituire il presente MAP-1.jpg), per ora la mappa è solo un abbellimento ma in futuro dovrebbe essere possibile prevedere la distanza dei fulmini in base all'ampiezza e durata del segnale.

I file di testo vengono creati nella cartella "data".

La radio o il rivelatore vanno collegati al line-in della scheda audio del pc o in alternativa a quella del microfono.

1) Maximum level of the input signal, 2) starting level for recording lightning signal duration (input threshold), 3) determines the end of the duration of the lightning (output threshold), 4) time lightning display, 5) buttons to stop and reset (not used), 6) time duration (string format) , 7) time duration in seconds, 8) time duration of the last event, 9) lightning counter, 10) reset counter, 11) writes the value in text file (number of lightning detected) it writes also automatically every 12 hours, 12) plotter 1, 13) oscilloscope useful to determine the thresholds (points 1,2,3) 14) total Counter, 15) plotter 2 (also right click to configure), 16) table with recorded time and events (also right click for more), 17 customizable map (create a square file of 400px x 400px in size and replace the MAP-1.jpg in root), to now is only a dummy map, but in future would be possible to forecast the distance of the lightning based on its signal strength (amplitude and duration).

Text files are created in the "data" folder.

The radio or the detector must be connected to the line-in sound card of the PC or to the mic-in.

L'elettricità atmosferica

Un altro tipo di rivelatore può essere costruito sfruttando le variazioni di potenziale del gradiente elettrico dell'aria. Già da tempo avevo provato a misurare il potenziale elettrico dell'atmosfera, vedi video qui sotto. Il valore di tensione cambia a seconda di pressione temperatura e umidita, ma se ci sono fulmini si hanno impulsive variazioni che possono essere misurate. Questo metodo sicuramente evita la produzione di falsi segnali.

Il prototipo è attualmente in costruzione...

Stay tuned...

 

 

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