Radioamatérsví‎ > ‎

VLF <> praktické využití <> detekce blesků

Při prozkoumávání slepých uliček v oboru bezdrátové komunikaci jsou dva směry: Nahoru nebo dolů. Po shlédnutí konstrukcí na 122GHz jsem se díky své lenosti pustil opačným směrem, kde je nedostižný cíl 0Hz Tak daleko mé ambice nejsou, ale i možnost 3kHz - 30kHz mne oslovila. První pokusy se odehrály již před mnoha lety s smyčkami a zařízeními pro nahluchlé, ale skočilo to vyhořelým zetawatem a maximální překonanou vzdáleností 200m. Negativem bylo, že spojení bylo slyšet ze všech TV, zesilovačů mixérů, praček, ohřívačů párků a jiných zařízení. Tuto uličku jsem prohlásil za slepou. Jelikož se vše točí v kruhu opět jsem se k VLF vrátil.

Oslovil mne projekt Egona Wanke který velmi ftipně vyřešil dva důležité problémy. Jak získat dostatečně silný signál na těchto kmitočtech a k čemu by to vlastně mělo být dobré, t.j. 
užitečnost s smysluplnost projektu. Jako zdroj signálu je zde použit blesk, na rozdíl od pana Benjamina Franklina zde nejde o jeho zkrocení či využití (zatím), ale o jeho detekci. V kmitočtovém segmentu 3kHz - 30 kHz totiž produkuje velmi značnou energii, které je pak zachytitelná velmi daleko. RX který provozuji zatím zaznamenal nejvzdálenější výboj cca 3500km někde v Kyrgistánu. Jedna indicie za zatím krátkou dobu kdy TOA provozuji naznačuje i možnost zachycení "hvizdu" pocházejících

Jak to celé vlastně funguje? Princip je velmi jednoduchý. Detektor, se skládá z pěti částí. Jsou to tyto čtyři, Anténa, předzesilovač a deska logiky. Jak jsem již předestřel, cílem hry je detekovat a určit polohu blesku, k čemuž musíme výboj nejprve zachytit. K tomu nám slouží rámová anténa, resp. dvě, abychom eliminovali vyzařovací minimum jedné i druhé. Ta je realizována osmi smyčkami 1.5mm CU drátu na 1m latích. Lze použít i feritové tyče, ale pár metrů CU drátu mi přišlo jednodušší. Za anténou je dvoukanálový předzesilovač se ziskem 40 - 110dB. Takto zesílený signál putuje do desky logiky, kde vyhodnocuje přes 10bit AD převodník. Nezbytnou součástí je GPS, které slouží zejména k získání přesného času. Tím se pomalu dostáváme k vlastní funkci systému. Jelikož všechny detektory mají přesný čas (na 1uS) lze po zachycení výboje minimálně čtyřmi detektory určit jeho polohu. Pakliže se sejdou data z více detektorů, přesnost se ještě zvětší. V praxi se jedná o přesnosti 300 - 2000m. 

Systémů na detekci blesků je více. Jako daňoví poplatníci je z našich kapes placen systém EUCLID, jehož výstupy jsou dostupné na www.chmi.cz. Tedy jedna mapka, která je veřejně k dispozici, obvykle je při bouřkové aktivitě server přetížen, chceme-li  data v jiné podobě než z WEBU s 10 let starým dizajnem, musíme si za ně zaplatit. Dále je k dispozici systém DF, který má z mého pohledu jednu slabinu. Je sice po HW stránce jednodušší, než TOA, ale je nutné detektor uživatelsky nakalibrovat a směrově scejchovat, jelikož využívá klasickou triangulační metodu. Jeden chybně nainstalovaný detektor tudíž může zcela zdeformovat výsledná data. TOA buď funguje, nebo nefunguje, absence GPS a časové synchronizace jej pouze vyřadí ze zpracování, tudíž lze říci, že co se prezentuje, to je správně. Reálnou mapu lze najít zde: http://¨http://www.blitzortung.org/TOA/Webpages/index.php?mode=0&map=0 Na serveru je možné i zobrazení na GoogleEarth a mnoho dalších možností. V době psaní tohoto článku je aktivních 48 detektorů a jejich četnost se stále zvyšuje. Optimální je, mít detektory 50-250km od sebe. 

Jelikož je možné data z TOA používat pro nekomerční účely zdarma, je v současné době k dispozici i výstup na APRS. V autě, nebo doma pak vidíte informace o všech výbojích na území ČR a v jeho okolí. Na http://www.aprs.fi  pak můžete vidět takovéto obrázky. V názvu je čas a datum výboje, po rozkliknutí je vidět velikost výboje v kA a polarita. 

Největším problémem při budování detektoru je rušení. Jelikož je za anténou, která bere magnetickou složku el-mag. pole zesilovač s brutálním zesílením, je nutná dokonalá filtrace úplně všeho, počínaje zdrojem, přes RS232 od GPS, zdoje od PC, jenž data posílá do serveru, v neposlední řadě hraje velkou roli i nejbližší okolí, t.j. domácí spotřebiče a průmyslové rušení. Dá se říci, že toto je alfa a omega při snaze dosáhnout nejlepší citlivost. Ač je to k nevíře, svou roli hrají i takové drobnosti, jako precizní vyvázání těch osmi závitů 1.5mm tlustého drátu. V jednom místě v délce 10cm byl jeden drát cca 3mm od ostatních a okamžitě se začala detekovat rozhlasová stanice a zesilovač měl snahu ke kmitání. Ono se řekne, stejnosměrné vlny.... ale je to věda jako každá jiná. 

Pakliže Vás začne tato problematika zajímat, doporučuji stránky autora:
zde jde popis a návod na detektor
V českém jazyce je forum:

Závěrem bych tedy poupravil tvrzení, že vývoj směřuje k stále vyšším kmitočtům....  není to pravda... i s nízkými kmitočty je sranda...

p.s. tento článek budu postupně doplňovat, pakliže se udá něco zajímavého
Comments