Gewitter vorherzusagen bzw. Blitze zu orten ist eine sehr komplexe Sache. Wetterdienste haben dafür ein eigenes Messnetz mit vielen Stationen aufgebaut. Es gibt einige Möglichkeiten, einen eigenen Blitzdetektor zu bauen, um so herannahende Gewitter zu erkennen. Mit einigen wenigen Widerständen und Drähten, kann bereits ein einfacher Blitzdetektor gebaut werden. Der Nachteil dieser Schaltungen jedoch ist, dass diese extrem störanfällig sind, sodass diese Melder sehr oft Blitze detektieren, wenn z. B. zu Hause ein größerer Verbraucher aktiviert wird oder man ein Foto mit dem Blitz einer Digitalkamera macht. Seit kurzer Zeit gibt es von Ramser Elektrotechnik ein Blitz-Shield für das Arduino Board. In diesem Artikel wollen wir dieses Shield kurz vorstellen und von unserem Test berichten.

Wie das Shield aufgebaut ist

Das Shield selbst hat einen AM-Empfänger, der in der Lage ist, niedrige Frequenzen zu demodulieren. Bei AM-Radios (Kurzwelle, Mittelwelle) konnte man früher Blitze durch ein lautes Krachen im Radio gut wahrnehmen. Genau nach diesem Prinzip arbeitet das Shield auch. Blitze erzeugen im AM-Bereich bei den Empfängern Spannungen. Diese Spannungsunterschiede bzw. Spannungseinbrüche werden am Arduino über den analogen Eingang ausgewertet. Am Shield wird das Empfangssignal aufbereitet und verstärkt. Außerdem befinden sich am Shield vier LEDs. Drei LEDs davon sind wie eine Ampel aufgebaut und zeigen so den aktuellen Zustand bzw. wie stark das Gewitter ist. Eine weitere LED (weiß) zeigt einen aktuellen Blitzeinschlag an. Man kann somit die Blitze auch am Board selbst beobachten. Eine detailliertere Beschreibung der Schaltung gibt es auf der Webseite des Herstellers.

Lieferung als Bausatz

Das Blitzshield selbst wird als Bausatz ausgeliefert. Es sind jedoch bereits alle Bauteile im Lieferumfang enthalten und man benötigt nur noch Lötzinn, Lötkolben und einen Seitenschneider. Die Bestückung der Platine nimmt etwa 20 Minuten in Anspruch. Auf einer beiliegenden Tabelle sind alle Bauteile und Werte übersichtlich dargestellt, sodass der Zusammenbau auch Anfängern leicht fällt. Da es sich hier um ein Shield für das Arduino Board handelt, muss man sich keine Gedanken über die Stromversorgung machen und kann den Detektor sowohl über den PC (USB-Power), über eine Batterie oder mit einem Netzteil versorgen.

Die Software

Der Beispielcode für das Shield kann von der Webseite des Herstellers heruntergeladen werden. Im Wesentlichen überwacht die Software den analogen Input vom Shield und steuert die LEDs. Dazu läuft ein Counter, der bei jedem detektierten Blitz erhöht wird. In Abhängigkeit von diesem Counter leuchtet bei hohen Werten die rote LED, bei mittleren die gelbe und bei kleinen die Grüne. Außerdem kalibriert sich die Software im Hintergrund selbst, damit Blitze von anderen Störquellen unterschieden werden können. Das Blitzshield sollte daher im Dauerbetrieb verwendet werden und nicht erst 5 Minuten vor dem Gewitter aktiviert werden. Bei unserem Test haben wir die Software etwas angepasst, um hier den analogen Eingang vom Arduino Uno mit den Serial Plotter überwachen zu können. Die folgende Grafik zeigt hier zwei Blitzschläge, die sich während eines mittleren Gewitters unmittelbar hintereinander ereignet haben und vom Shield detektiert wurden.

Praxistest

In unserem Praxistest war der Blitzdetektor fünf Tage durchgehend mit dem originalen Beispielcode vom Hersteller im Betrieb. In dieser Zeit ereigneten sich insgesamt drei Gewitter (2 leichte Gewitter, ein mittelschweres Gewitter). Positiv ist, dass der Detektor alle Gewitter erkannt hat und es keinen Ausfall von Hardware oder Software gegeben hat. Erste Blitze wurden in einer Entfernung von etwa 6-10 Kilometer registriert. Beim mittleren Gewitter ging die Ampelanzeige jedoch kurzzeitig nur bis zur gelben LED hoch. Hier hat man aber die Möglichkeit, die Parameter für die Signalstufen im Code zu ändern und so auf die eigenen Bedürfnisse anzupassen. Hinzu kommt auch noch, dass die Software sich an die Störquellen im Hintergrund anpasst und der Detektor bei höheren Störpegeln anders reagiert als bei kleinen Störpegeln und daher Blitzschläge auch unterschiedlich anzeigt. Außerdem sollte auf die Verwendung von billigen Netzteilen verzichtet werden, da diese teilweise kaum Filter verbaut haben und deshalb Störungen vom Stromnetz an das Shield weitergeben. Die beste Lösung ist jedoch immer der Batteriebetrieb oder die Verwendung eines Powerbanks. Wer sich an diesem Bausatz wagt, sollte sich hier nicht nur für das Bestücken zeit nehmen, sondern auch für die Software. Bei den ersten Gewittern können dann noch die Ampelparameter angepasst werden und die aktuellen Messwerte betrachtet werden. Abschließend kann man sagen, dass der Bausatz gut funktioniert, aber man sollte sich am Anfang mit dem Bausatz gut auseinandersetzen, die ersten Gewitter abwarten und dann die Parameter in der Software entsprechend anpassen. Danach wird das Blitz-O-Shield entsprechend den Erwartungen des Anwenders funktionieren.