Gewitterindikator auf 10 kHz

von Manfred Hartmann

19.6.13: Zu dem Projekt Gewitterwarnung habe ich einen uralten Elektorartikel gefunden: Gewitterindikator, Elektor Juni 1972, S. 618ff. Es ist ein Ferritstab-Geradeausempfänger für 10 kHz mit Impulsaufbereitung und Anzeige über ein Messwerk. Von der Schaltung habe ich vor Jahren den Teil mit dem Monoflop und dem Anzeigetreiber für die Anzeige in einem Geigerzähler übernommen. Funktioniert auch dort recht gut. Am Alter des Artikels kann man übrigens sehen wie lange ich schon dabei bin mir einen Gewitterindikator zu bauen. Fertig geworden ist bisher nichts. Die für 10 kHz bewickelten Ferritstäbe liegen aber noch irgendwo herum. Ich habe gestern Abend schnell mal eine Steckbrettkonstruktion für einen Gewitterindikator aufgebaut. Als Antenne habe ich ein winziges Ferritantennchen für 77 kHz aus einer Funkarmbanduhr genommen. Wenn ich das parallel-C auf 1,2 nF verringere kann ich mit einem zweistufigen Verstärker, einem Impedanzwandler davor und einer Demodulatorstufe dahinter Deutschlandradio auf 177 kHz empfangen. Also müssten eigentlich bei entsprechendem Parallelkondensator so bei ca. 100 kHz ausreichend starke Impulse von Blitzen zu empfangen sein. Jetzt warte ich nur noch auf die angekündigten Gewitter am Donnerstag und Freitag.

Der 100 kHz Gewitter-RX liegt eingeschaltet auf dem Schreibtisch und knackt und kracht vor sich hin. Auch auf LW im Kofferradio sind charakteristische Geräusche zu hören, zudem ist der Himmel bedeckt und laut Wetterradar zieht da was auf uns zu. Ob es ein Gewitter wird weiß ich aber nicht. Doch möglicherweise kann ich meine Schaltung mit der DCF-Antenne heute Abend noch testen.

20.6.13: Heute Nacht habe ich die Ferritantenne aus der Funkuhr ausprobieren können und wollte nur kurz die Ergebnisse mitteilen. Wir hatten hier zwar kein Gewitter direkt in der Nähe, trotzdem waren um 120 kHz sehr viele Entladungen zu hören. In Stärke und Häufigkeit der Impulse war kein Unterschied festzustellen obwohl das Gewittergebiet weiter nordostwärts gezogen ist. Allerdings kam von Südwest her eine kleinere Front auf meinen Wohnort zu. Ich habe jedenfalls feststellen können, dass diese kleine Ferritantenne aus der Funkarmbanduhr völlig ausreicht um Gewitterentladungen aufnehmen zu können. Die von mir verwendete Schaltung ist vermutlich sogar viel zu empfindlich. Denn wenn ein Gewitter direkt über einen hinwegzieht, dann werden die Impulse wohl um ein vielfaches kräftiger sein, so dass der Demodulator sicherlich total übersteuert sein wird. Amplitudenunterschiede sind dann bestimmt kaum noch auszuwerten. Man könnte die Verstärkung herabsetzen indem nichtüberbrückte Emitterwiderstände bei den beiden Verstärkerstufen eingesetzt werden. Vielleicht kann man auch die zweite Verstärkerstufe ganz weglassen, aber um das auszuprobieren muss ich jetzt erstmal auf das nächste Unwetter warten.

Links auf dem Steckbrettaufbau kann man die Ferritantenne sehen. Die Spule oben rechts diente nur zum Testen der Schaltung. Dort hatte ich ein schwaches Signal vom Funktionsgenerator angelegt, damit die Ferritantenne auch ohne Gewitter etwas zu empfangen hatte.

Hier noch die Schaltung von dem Versuchsaufbau:

Ich seh grade, der Kondensator am Ausgang ist nicht beschriftet. Er hat 100nF. - Die Verwendung von BC238 hat keine weitere Bewandtnis, ich hatte ganz einfach keine BC547 mehr (ist mir auch noch nie passiert :-) ).

So sehen die Impulse auf dem Oszilloskop aus:

Und so mit anderer Zeitbasiseinstellung:

Eine mp3-Datei habe ich mit CoolEdit pro aufgenommen. Mit dem Programm kann man sehr weit hineinzoomen, so dass zu sehen ist, dass die einzelnen Impulse weitgehend so aussehen wie auch auf den Oszillogrammen. Sie werden also durch die Soundkarte kaum verfälscht und eignen sich somit auch für spätere Auswertung.

Gewitterindikator, Erfahrungen und Anpassungen

Am vergangenen Mittwoch konnte ich die Schaltung bei dem Gewitter testen. Wie ich vermutete ist sie viel zu empfindlich. Der Demodulator war stets bis in die Begrenzung durchgesteuert. Ich habe deshalb in die Emitterleitung des ersten Verstärkertransistors ein 500 Ohm Poti eingefügt. Ein 100 Ohm in der Collector-Zuleitung sowie ein 10 kOhm vom Emitter des Impedanzwandlers nach Masse sind noch dazu gekommen. Da ich eine Auswerteschaltung dahinter setzen möchte, die auch die Amplitude der Impulse berücksichtigt (ähnlich wie in dem Elektor-Artikel von 1972 beschrieben), habe ich auch die Betriebsspannung auf 5 Volt haraufgesetzt. Die Schaltung läuft zwar auch schon mit 1,5 Volt aber ein wenig mehr Spannungshub am Ausgang lässt sich besser weiterverarbeiten.

Hier das Schaltbild der geänderten Schaltung:

Für weitere Messungen muss ich nun erstmal wieder auf ein Gewitter warten. Bis dahin werde ich noch eine andere Schaltung aufbauen, die auch auf einem anderen Frequenzbereich (500 kHz) arbeitet. Zu diesem Zweck habe ich mir noch eine weitere kleine Ferritantenne gebaut. Ich habe dazu eine Drossel verwendet, wie sie in Schaltnetzteilen häufig zu finden ist.

Zunächst habe ich die äussere Kunststoffumhüllung und die originale Wicklung entfernt.

Zum Vorschein kam ein Ferritstäbchen, das fast ebenso klein ist wie das aus der Funkarmbanduhr.

Es hat 5 mm Durchmesser und ist 21,5 mm lang. Ich habe es mit 80 Windungen CuL 0,15mm bewickelt.

Rechts ist zum Vergleich die Ferritantenne aus der Funkarmbanduhr. Mit einem Parallel-C von 560 pF komme ich bei der selbstgebauten Ferritantenne auf ca. 470 kHz. Mit kleineren Parallelkondensatoren kam ich in den MW-Bereich und konnte tagsüber dort mit obiger Schaltung sogar Rundfunksender empfangen, z.B. recht schwach DLF auf 549 kHz (Nordkirchen), mit guter Lautstärke DLF auf 756 kHz (Braunschweig) und sehr laut NDR Info auf 828 kHz (Hannover). Also ist anzunehmen, das auf ca. 500 kHz auch Gewitterentladungen zu hören sind, wenn denn welche da sind :-) Bis jetzt höre ich dort nur ganztägig breitbandige netzsynchrone Störungen, die vermutlich von einem Schaltnetzteil in der Nähe herrühren. Durch Drehen der Ferritantenne kann ich sie aber vollständig ausblenden.

Diese Antenne soll an einem zweistufigen, galvanisch gekoppelten Transistorverstärker mit 2x 2N2222 arbeiten, der eine max. Verstärkung von ca. 4000 hat und mit einem Poti aber auf geringere Werte eingestellt werden kann. Eine LTSpice-Simulation zeigt sich vielversprechend. Wenn mir weitere Ergebnisse vorliegen werde ich berichten.

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