Blitzsensormodul AS3935

Gewitter erkennen, Haus und Technik schützen: unser Blitzdetektormodul machts möglich! Für Smart Homes, Hausautomationen oder präventiven Schutz sensibler Geräte bei Annäherung eines Unwetters- das Modul erkennt Blitze und kann sogar (ungefähr) feststellen, wie weit die Blitze entfernt sind. So können rechtzeitig Fenster geschlossen, Markisen eingefahren und empfindliche Technik wie Funk-, Computer- und Netzwerktechnik durch Trennung der Signal- und Versorgungspfade geschützt und nach Abzug der Wetterfront wieder aktiviert werden...

Das Modul empfängt über eine kleine Ferritantenne das den natürlichen Blitzentladungen eigene Radiosignal im MW- Bereich (um 500kHz) und wertet es über komplexe integrierte Signalanalysen aus. So kann das Spezialempfänger-IC AS3935 des österreichischen Spezialsensorherstellers austria microsystems zwischen "man made"- Störungen und "echten" Gewitterblitzen unterscheiden- so werden Fehlalarme vermieden.

Leider schweigt sich der Hersteller über die genaue Methodik, Algorithmen und die Bewertungskriterien aus- vermutlich, um Nachbauten und Kopien der Technik zu erschweren. So ist man zum Teil auf Rätselraten und Spekulationen angewiesen. Das Datenblatt des Herstellers gibt einige wenige Hinweise: Eine im IC zeitnah durchgeführte, komplexe Signalanalyse erkennt "künstliche" Störsignale und "natürliche" Gewitterblitzsignale an ihren charakteristischen Signalverläufen oder dem Spektrum (vermutlich per digitalem Signalprozessor) und ignoriert die menschengemachten Signale.

Die dann eindeutig als "Blitz" identifizierten Ereignisse werden unter Beurteilung der Signaturen bezüglich der dem jeweiligen Blitz innewohnenden Energie abgeschätzt und dann mit einer intern gespeicherten "Tabelle" entfernungsbekannter (ähnlicher Signaturen) Blitzereignisse (statistical look-up-table) verglichen, so kann sogar eine (ungefähre) Entfernungsangabe für jedes detektierte Ereignis getätigt werden! Diese Entfernungserkennung reicht von 40km bis 1km (in 14 Stufen) Das IC kann sogar erkennen, ob der jeweilige Blitz von der Wolke zur Erde oder nur innerhalb der Wolken überspringt, vermutlich unterscheiden sich die Signalformen der genannten Ausbreitungswege.

Man weiß also, wieviele Blitzentladungen (wie weit entfernt) stattfinden und kann so die Annäherungsgeschwindigkeit und die Entfernung (und eventuell sogar die Ausdehnung) einer Unwetterfront oder -zelle erkennen und so rechtzeitig entsprechende Schutzmaßnahmen ergreifen. Dies kann (entsprechende technische Zusatztechnik vorausgesetzt) sogar ganz und gar "remote", also ohne menschliches Eingreifen und Präsenz vollautomatisch geschehen.

Ob Häuser so (un-)wetterfest gemacht werden, ob Funkantennen automatisch geerdet werden oder Netzwerk-, Computer-, oder teure audiovisuelle Komponenten durch automatisches Trennen der Ein- und Ausgänge und Stromversorgungen, es kann u. U. viel Geld für Reparaturen, Ausfallzeiten oder gar Neuanschaffungen eingespart werden! Genauso ist es (bei abziehender Wetterfront) möglich, vollautomatisch alle vorher getrennten Komponenten wieder zu aktivieren.

Ob Hütten, Relaisfunkstellen, Schiffsfunkanlagen, Serverarrays oder einfach nur der heimische Gerätepark- unser Modul kann hier hilfreich sein: Hat man eine hochwertige HighEnd-Stereo- Anlage oder ein Heimkino im Wert eines (neuen) Kleinwagens, freut man sich über diese zusätzliche Sicherheit... Schwimmbäder, Poolbereiche und Sportstätten können so rechtzeitig gewarnt und mit automatisierten Räumungsaufrufen beschallt werden. Das kann Leben retten.

Das Modul gibt die gewonnenen Informationen (Blitzereignisse und ihre Entfernung zum Modul) als digitales Datenprotokoll (I²C oder SPI) an einen nachgeschalteten μController, Arduino, Raspberry oder PC / MAC weiter. Diese leiten dann (bei Bedarf) die Auslösung der Schutzmaßnahmen ein (respektive deaktivieren sie wieder).

Das kleine (ca. 20x20mm messende) Modul hat einen Betriebsspannungsbereich von 2,4 ...5,5 Volt, auf der Platine ist die gesamte periphere Beschaltung und die miniatursierte Ferritantenne enthalten. Die geringe Stromaufnahme macht den Sensor prädestiniert für Batterie oder Akkuversorgung oder mobile Anwendungen. Eine exponierte Installation weitab von Störquellen wirkt sich positiv auf die Erkennung aus, erfolgt die Montage draußen, ist auf wetterfeste, für Radiowellen durchlässige Gehäuse zu achten (keine Metallgehäuse!).

Die Initialisierung (Setup) des Schaltkreises AS3935 erfolgt ebenfalls über die genannten seriellen Schnittstellen: Empfindlichkeiten oder der Abgleich der Resonanzfrequenz der Ferrit (LC)-Antenne und zahlreiche andere Parameter lassen sich ändern oder einstellen.

Natürlich ist das Modul auch "nur" zur (Un-)Wetterbeobachtung allein einsetzbar und kann so vorhandene Wetterstationen erweitern und ergänzen. Erkannte Blitzereignisse und -entfernungen können aber auch z.B. mit einem ESP8266-Board ins Internet hochgeladen werden (so wie es heute schon verschiedentlich mit Feinstaubbelastungen oder anderen Umweltgrößen geschieht). Eine Kombination mit Wind- und/ oder Regensensoren kann die Unwettererkennung nochmals stark verbessern.

Während der Donner akustisch nur bis ca. 7 bis 10 km Entfernung vernehmbar ist, erlaubt dieser Sensor die Unwetterdetektierung bis zu 40km, also weit über den optischen und akustischen Erfassungsbereich des Menschen hinaus!

Zu Ehren Benjamin Franklins, der im Jahre 1752 als erster (lebensgefährliche) Experimente zur Ergründung der elektrischen Natur der Blitze durchführte, wird der Sensortyp vom Hersteller auch als "Franklin-Sensor" bezeichnet.

In Zeiten des Klimawandels mit ständig zunehmender Wahrscheinlichkeit von starken Gewittern ist dieser besondere Sensor eine wichtige Ergänzung unserer Umweltsensorpalette.

Artikel im Katalog: Blitzdetektor-Modul