Der Aufbau der Station

 

Die Anlage soll:

1.    Blitzsignale auch in einer Entfernung von 2000 km empfangen

2.    Störsignale, ausblenden

3.    Empfangene Blitzsignale zur weiteren Auswertung an einen Server schicken

 

Funktionsbeschreibung

 

Blitze sind im Grunde genommen sehr breitbandige Sendestationen, die im Frequenzbereich von einigen kHz bis zu mehreren 100 MHz elektromagnetische Wellen verteilen. Sie senden nicht nur auf einer bestimmten Frequenz, sondern eben auf vielen Frequenzen gleichzeitig. Diese Sendestationen sind halt immer nur sehr kurzzeitig in Betrieb. Wie gesagt senden Blitze Wellen aus, die einen elektrischen und einen magnetischen Anteil haben.

 

Elektrische Störungen gibt es wie Sand am Meer. Jeder Funke (Kleinstblitz) der im Haushalt produziert wird (Lichtschalter), jeder elektrische Verbraucher verursacht Störungen, die von einer geeigneten Antenne empfangen werden können.

 

Antennen können je nach Bauart entweder den elektrischen oder magnetischen Anteil einer elektromagnetischen Welle empfangen. Was auf den ersten Blick ein Nachteil zu sein scheint, zeigt sich durchaus als vorteilhaft. Das Umfeld, in dem die Antenne steht, ist maßgeblich. Sind in der nahen Umgebung mehr elektrische oder magnetische Störfelder vorhanden, so soll ein Antennentyp gewählt werden, der genau diese Störfelder möglichst schlecht empfangen kann; Wir wollen ja Blitze und nicht unseren Staubsauger empfangen! Typische Vertreter für Antennen, die elektrische Wellen empfangen können, sind Stabantennen. Auf den Empfang von magnetischen Wellen spezialisiert sind dagegen Rahmen- oder Ferrit- Antennen.

 

Gründe für die eine oder andere Antenne gibt es genug. Für die Rahmenantenne habe ich mich entschieden, weil sie:

1.    bei mir in einer Umgebung innerhalb vieler elektrischer Störfelder steht

2.    Unempfindlich gegenüber elektrischen Feldern ist

3.    Einfach aufzubauen war

4.    Platzsparend sich an eine Innenwand und um einen Türstock bauen ließ

5.    Unsichtbar in einem Kabelkanal untergebracht ist

6.    Aus Restkabelbeständen hergestellt werden konnte

7.    Besonders preisgünstig war

 

Verstärker haben hier gleich zwei Aufgaben. Sie sollen die Signale von den Antennen soweit Verstärken, dass die nachfolgende Schaltung auch etwas damit anfangen kann. Die zweite Aufgabe besteht darin, möglichst nur Blitzsignale zu verstärken und Störungen möglichst gut herauszufiltern. Das ist leichter gesagt als getan. Die Anlage soll Blitze im Frequenzbereich um 10 kHz empfangen. Die Netzfrequenz ist noch gut zu filtern; Der Verstärker bekommt einfach am Eingang einen Hochpass- Filter der erst alles deutlich oberhalb der Netzfrequenz von 50 Hz durchlässt. Neonröhren mit konventionellen Vorschaltgeräten (Starter und Spule) produzieren nur beim Startvorgang Frequenzen, die im 10 kHz- Bereich liegen. Wenn die Röhre in Betrieb ist, dagegen nur noch eine 50 Hz- Störung, mit der der Eingangsfilter des Verstärkers locker fertig wird. Schwieriger wird es Frequenzen herauszufiltern, die nur etwas oberhalb der Nutzfrequenz (Blitz) von 10 kHz liegen. Neonröhren mit elektronischem Vorschaltgerät (EVG), arbeiten bei ca. 40 – 100 kHz. Einen Filter zu bauen, der 40 kHz sicher herausfiltert und gleichzeitig unsere 10 kHz in Ruhe lässt, ist schon etwas aufwändiger. Hier muss der Heimwerker wohl einige Kompromisse eingehen.

 

Der Controller bekommt nun all das ab, was der Verstärker als „Blitz“ hat durchgehen lassen. Da sind als Störung immer noch dabei; Die startende Neonröhre und die dauerschwingende Neonröhre mit 40 kHz. Gegen die startende Neonröhre ist auch der Controller machtlos. Er nimmt von dem Signal eine kurze Audiodatei auf, vermisst mit Hilfe seines angeschlossenen GPS- Empfängers seine eigenen Standortkoordinaten und die Uhrzeit (auf 1 uS genau), und schickt das Ganze zu seinem Server mit dem Vermerk „Blitz detektiert“. Genauso verfährt der Controller natürlich mit einem echten Blitzsignal. Die 40 kHz Neonröhre, die sich knapp am Filter Vorbeigemogelt hat, wird jetzt enttarnt. Ein Blitz dauert niemals mehrere Sekunden lang, auch wenn er noch so schön im kHz- Bereich schwingt. Das erkennt der Controller und schaltet sich ganz einfach für die Dauer der Störung stumm.