โครงการจำลองพายุฝนฟ้าคะนอง เครื่องบันทึกพายุฝนฟ้าคะนอง DIY การใช้งานจริง

อุปกรณ์นี้เหมาะสำหรับผู้ที่มีส่วนร่วมในการท่องเที่ยว การเดินป่า และอื่นๆ ตรวจจับพายุฝนฟ้าคะนองในรัศมีประมาณ 80 กม. ซึ่งจะช่วยให้คุณหาที่หลบซ่อนและปิดอุปกรณ์ไฟฟ้าได้ทันเวลา

การประกอบเครื่องบันทึกพายุฝนฟ้าคะนองนั้นไม่ใช่เรื่องยากเนื่องจากไม่มีชิ้นส่วนที่หายากและการตั้งค่าพิเศษ คุณเพียงแค่ต้องกำหนดค่า R4 - นี่คือเกณฑ์ความไวของเครื่องตรวจจับ

คอยล์ขยาย L1 บูสต์ประสิทธิผลของมัน วงจรอินพุต L2 C2 ปรับไปที่ประมาณ 330 kHz

L2-ห้อยในวงจรใด ๆ จากวิทยุเก่าเส้นผ่านศูนย์กลางเฟรม 5 มม. ลวด 360 รอบ 0.2 มม. ความสูงของขดลวด 10 มม. วงจร L1 มีพารามิเตอร์เหมือนกัน มีลวดขนาด 0.2 มม. เพียง 58 รอบ ในเวอร์ชันของฉันไม่มีคอยล์นี้ ฉันแทนที่ด้วยอันอื่น - คุณสามารถทดลองกับมันได้

เกี่ยวกับรายละเอียดของเครื่องบันทึกแนวทางพายุฝนฟ้าคะนองแบบโฮมเมด ทรานซิสเตอร์ VT1-VT4 สามารถมีได้ตั้งแต่ KT315/KT361 ถึง KT3102/KT3107 Diode VD1 - พัลส์ใด ๆ

หลักการทำงาน: สัญญาณที่แยกได้ในวงจรออสซิลเลเตอร์และขยายโดยทรานซิสเตอร์ VT1 จะถูกส่งไปยังคาสเคดการบันทึก (VT2-VT4) พัลส์ RF จะเปิดทรานซิสเตอร์ VT2 และ VT3 และคายประจุตัวเก็บประจุ C4 กระแสไฟชาร์จที่ไหลผ่านไดโอด VD1 และตัวต้านทาน R6 นำไปสู่การเปิดทรานซิสเตอร์ VT4 ที่ยาวขึ้นและการส่องสว่างของไฟแสดงสถานะ VL1

คุณสามารถใช้ไฟ LED หรือไฟแสดงเสียงพร้อมเครื่องกำเนิดไฟฟ้าในตัว - แล้วแต่สะดวกสำหรับคุณ คุณสามารถตรวจสอบเครื่องบันทึกได้โดยใช้ไฟแช็กแบบเพียโซ โดยคลิกที่ไฟแช็กที่ระยะห่างจากเสาอากาศครึ่งเมตร ขอแนะนำให้ต่อสายดินอุปกรณ์เพื่อให้มีความไวมากขึ้น

หากคุณสนใจที่จะตรวจสอบระดับแรงดันคงที่ในสภาพอากาศที่มีพายุหรือพายุฝนฟ้าคะนองวงจรมอนิเตอร์ที่เสนอจะช่วยคุณในการเริ่มต้น ฉันยังเป็นเด็ก ขี้สงสัย และสนใจปรากฏการณ์ต่างๆ อยู่เสมอ เช่น เสียงความถี่วิทยุของโลก รวมถึงสเปกตรัมความถี่วิทยุในช่วงที่เกิดพายุรุนแรง (พายุ พายุฝนฟ้าคะนอง) ฉันยังเชื่อด้วยว่าหากฉันติดตั้งเสาอากาศไว้แล้ว หากฉันรับรู้ได้ว่าสนามไฟฟ้าสถิตกำลังแรงก่อตัวรอบตัวฉันทันเวลา ฉันจะสามารถตอบสนองต่อฟ้าผ่าที่อาจเกิดขึ้นได้ทันเวลา (เช่น โดยการต่อสายอากาศกับเสาอากาศ) ในวงจรหนึ่งที่ฉันพัฒนา ฉันใช้ตัวเปรียบเทียบที่ส่งเสียงเตือนหากความแรงของสนามคงที่ (V/m) ถึงค่าที่ตั้งไว้ล่วงหน้า

ฉันได้สร้างอุปกรณ์มากมาย ตั้งแต่การออกแบบท่อไปจนถึงการออกแบบทรานซิสเตอร์เอฟเฟกต์เกตแบบหุ้มฉนวน (FET) แต่การออกแบบนี้มีความเหนือกว่าในด้านความน่าเชื่อถือและสามารถประเมินค่าไม่ได้ในกรณีที่กล่าวถึงข้างต้น หากคุณไม่พบมิเตอร์ที่มีเครื่องหมายศูนย์อยู่ตรงกลาง ฉันแน่ใจว่าคุณจะปรับค่าอื่นๆ ด้วยศูนย์ที่ขอบของสเกล เช่นเดียวกับการเลือกค่าของชิ้นส่วนวงจรที่คุณสามารถปรับเปลี่ยนได้ มิเตอร์ที่เหมาะสมกับวงจรที่เสนอ ตามอิมพีแดนซ์และกระแสของการโก่งตัวของเข็มเต็ม นอกจากนี้ คุณสามารถใช้ทรานซิสเตอร์เอฟเฟกต์สนามชนิดอื่นได้ แต่ฉันใช้ทรานซิสเตอร์เอฟเฟกต์สนามแบบแยกกับช่อง p-type (JFET)

คุณสามารถสร้างวงจรเอาต์พุตเดี่ยวได้โดยเชื่อมต่อมิเตอร์เพื่อวัดกระแส FET โดยตรง เพียงให้แน่ใจว่าได้เชื่อมต่อตัวต้านทานการรั่วไหล/ไบแอสเข้ากับด้านบวกของแหล่งจ่ายไฟด้วย FET แบบ p-channel และต่อเข้ากับด้านลบด้วย n - ช่องรายการ

จากมุมมองนี้ หนึ่งในการออกแบบที่ดีที่สุดของฉันในช่วงหลายปีที่ผ่านมาคือการออกแบบที่ใช้ประตูหุ้มฉนวนสองประตูแบบ n-channel FET (MOSFET) เช่น 40673 โดยที่ประตูทั้งสองเชื่อมต่อเข้าด้วยกัน

โครงการ

ในวงจรข้างต้น ประตู PT ที่มี p-channel เชื่อมต่อกับสายไฟทั่วไปเนื่องจากใช้พลังงานแบบไบโพลาร์ผ่านความต้านทานที่สูงมาก - ฉันใช้ 11 MΩในเวอร์ชันแรก โปรดจำไว้ว่าตัวต้านทานดังกล่าวไม่เพียงแต่หาได้ยากเท่านั้น แต่ตำแหน่งนี้ยังเป็นอุปสรรคหากมีการรั่วขนาดใหญ่ในวงจร ในแง่นี้ วิธีที่ดีที่สุดคือปล่อยให้ชัตเตอร์อยู่เฉยๆ และใช้สายโคแอกเชียลใหม่คุณภาพสูงกับเสาอากาศภายนอก ซึ่งโดยปกติจะมีโหลดแบบคาปาซิทีฟ นอกจากนี้ คุณยังต้องพิจารณากันฝนบริเวณจุดในโครงสร้างเสาอากาศซึ่งพลังงานอาจรั่วไหลลงพื้น ไม่เช่นนั้นคุณจะพบว่ามิเตอร์จะสูญเสียความไวเมื่อฝนตกหยดแรก

ฉันใช้เสาเสาอากาศขนาด 22 นิ้ว (วิลสัน) ที่มีจุดยึดตามปกติโดยมีน็อตสองตัวที่ปลายเพื่อยึดโหลดแบบคาปาซิทีฟ และใช้ร่มพลาสติกเพื่อปกป้องโครงสร้างเสาอากาศในตำแหน่งที่เหมาะสมจากความชื้น

ในทำนองเดียวกัน การเชื่อมต่อโคแอกเชียลจะต้องได้รับการปกป้องจากความชื้น - ที่นี่ฉันใช้ตัวเชื่อมต่อชนิด N บนเสาอากาศและบนตัวเครื่องสำหรับมิเตอร์ในอาคาร สำหรับโหลดความต้านทานสูง ฉันแน่ใจว่าหากจำเป็น คุณสามารถสร้างสิ่งที่คุณต้องการที่บ้านได้ สำหรับความแรงของสนามไฟฟ้าสูง ผมใช้โพเทนชิโอมิเตอร์ 10 MΩ เป็นโหลด ซึ่งหากจำเป็น ผมสามารถแยกออกจากวงจรได้ เพื่อจุดประสงค์นี้ ฉันใช้สวิตช์ฉนวนเซรามิกที่ออกแบบมาสำหรับวงจรไฟฟ้าแรงสูงเพื่อลดการรั่วไหล แต่สวิตช์ประเภทราคาถูกกว่าจะทำงานได้ดีในวงจรนี้ ประเภทของ PT ที่ใช้นั้นไม่สำคัญ - ฉันใช้ J176 จาก All Electronics และบริษัทนี้ก็ "มา" โพเทนชิโอมิเตอร์ 10 MΩ และหนึ่งมิเตอร์ให้ฉันด้วย

สำหรับแหล่งพลังงานนั้น แรงดันไฟฟ้า 12 V สำหรับส่วน AF นั้นไม่สำคัญ แต่ไบโพลาร์จะต้องมีความเสถียรอย่างดี และส่วนใหญ่มาจากหม้อแปลงอื่นหรือขดลวดอื่นเมื่อจ่ายไฟหลัก เนื่องจากกระแสสูงสุดจาก AF IC ทำให้วงจรมิเตอร์ไม่สมดุล จากการทดลอง ฉันค้นพบว่าการเปลี่ยนแรงดันไบแอสของ op-amp ให้วิธีที่ละเอียดอ่อนมากในการควบคุมสมดุลของมิเตอร์ ซึ่งเป็นที่ยอมรับมากกว่าการเปลี่ยนการอ่านค่ามิเตอร์ด้วยวิธีอื่นๆ (เช่น แบบแมนนวล เครื่องกล พร้อมตัวบ่งชี้การหมุนหรือการปรับสมดุลแบบอิเล็กทรอนิกส์ (การตั้งค่าเป็นศูนย์) - บนตัวมิเตอร์เอง ) ฉันควรทราบว่าหากคุณไม่สามารถหามิเตอร์ที่มีศูนย์อยู่ตรงกลางได้คุณสามารถต่อกราวด์เทอร์มินัลตัวใดตัวหนึ่งหรือเชื่อมต่อกับเทอร์มินัลของตัวต้านทานการตัดแต่งโดยที่เทอร์มินัลของโพเทนชิออมิเตอร์นี้เชื่อมต่อกับเครื่องหมายบวกและลบของ แหล่งพลังงานเช่นโพเทนชิออมิเตอร์ที่มีความต้านทาน 5 หรือ 10 kOhm ฉันลองวิธีนี้แล้วทุกอย่างทำงานได้ดี แต่ที่สำคัญที่สุด ฉันชอบการทำงานของมิเตอร์ 250-0-250 µA ฉันยังไม่ได้พัฒนารูปแบบที่ดีสำหรับการตั้งค่าศูนย์ของมิเตอร์โดยอัตโนมัติ โดยปกติแล้วความสมดุลจะหยุดชะงักเมื่อขั้วเปลี่ยนแปลงซึ่งสามารถสังเกตได้ในระหว่างการปล่อยฟ้าผ่ารวมถึงในสนามคงที่ "สงบ" รอบตัวคุณ ในโหมดอัตราขยายสูงสุด (ความไว) คุณสามารถสังเกตเห็นการเปลี่ยนแปลงของการไล่ระดับสีของสนามในสภาพอากาศที่ชัดเจนตลอดทั้งวัน รวมถึงสังเกตเห็นพายุฝนฟ้าคะนองที่อยู่ห่างออกไปนอกรัฐ (สหรัฐอเมริกา) จากคุณ ปัญหาประการหนึ่งที่วงจรตรวจจับฟ้าผ่านี้ประสบคือความจำเป็นในการปรับศูนย์ของมิเตอร์บ่อยครั้ง โดยเฉพาะอย่างยิ่งในตำแหน่งเกนสูงสุด ซึ่งเกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงขั้วแรงดันไฟฟ้าระหว่างพายุฝนฟ้าคะนอง

สามารถเปลี่ยนมิเตอร์แบบอะนาล็อกด้วยมัลติมิเตอร์แบบดิจิตอลพร้อมอินเทอร์เฟซคอมพิวเตอร์ รูปภาพนี้แสดงภาพร่างของมัลติมิเตอร์แบบดิจิตอล Velleman DVM345 ที่ใช้เป็นอุปกรณ์บันทึกการถ่ายโอน (เครื่องบันทึกชั่วคราว) ซอฟต์แวร์ช่วยให้คุณสังเกตการแสดงค่าแบบกราฟิกและบันทึกค่าผลลัพธ์ในไฟล์ ".dat"

MasView เป็นซอฟต์แวร์ Windows ที่จัดทำโดย Velleman (http://www.velleman.be/)

มัลติมิเตอร์แบบดิจิตอล DVM 345 Velleman พร้อมอินเทอร์เฟซคอมพิวเตอร์

ยิ่งค่าเกนของ op-amp สูงหรือความต้านทานอินพุตของวงจรเกต FET ยิ่งสูง ปัญหาก็จะยิ่งชัดเจนมากขึ้น ซึ่งเป็นเหตุผลที่ฉันแนะนำให้ลดความต้านทานของวงจรเกตลงและค่าเกนของ op-amp ในสนามคงที่สูงด้วย ฉันยังให้การเข้าถึง AF จากออปแอมป์และผสมสัญญาณนี้กับระดับต่างๆ สำหรับสัญญาณคงที่และสัญญาณ RF โดยสร้างตัวควบคุมระดับเสียง (ระดับ)

ส่วนเอเอฟ

สัญญาณ AF มาจาก IC ธรรมดาเช่น LM380 คุณจะสังเกตเห็นปฏิสัมพันธ์ของหน่วยงานกำกับดูแลหากคุณสร้างทุกอย่างดังที่แสดงไว้ที่นี่ วงจรบัฟเฟอร์แอมพลิฟายเออร์และมิกเซอร์จะมีประโยชน์ แต่ฉันพยายามให้ชิ้นส่วนต่างๆ มีน้อยที่สุดที่นี่ สิ่งที่ดีเพิ่มเติมให้กับวงจรเอาท์พุต AF ก็คืออีควอไลเซอร์ (โดยประมาณ: การควบคุมโทนเสียง) ซึ่งเป็นไปได้ที่จะกำหนดรูปแบบการตอบสนองความถี่เอาท์พุตของอุปกรณ์และลดระดับการรบกวน เช่น พื้นหลังของ สายไฟ AC

ภาพนี้แสดงตัวอย่างสัญญาณเอาต์พุต 0...22 kHz ที่ได้รับโดยใช้ซอฟต์แวร์ Spectrum Lab ที่พัฒนาโดย DL4YHF) เริ่มจากล่างขึ้นบน: สัญญาณรบกวน สัญญาณทรงกลม สัญญาณโปรเจ็กต์อัลฟ่า สัญญาณ CW หนึ่งสัญญาณ และสัญญาณสถานี RTTY จำนวนมาก

ส่วนอาร์เอฟ

สำหรับชิ้นส่วน RF ฉันใช้คอยล์ความถี่ต่ำของ Tesla พันกับท่อพลาสติกเส้นผ่านศูนย์กลาง 6 นิ้วยาว 4 ฟุต โดยวางลวดไว้ 3,000 รอบ คุณอาจคัดค้านได้เนื่องจากเสาอากาศ "เชือก" แบบตรงทำงานได้ดีที่นี่จึงยอมรับการใช้องค์ประกอบการทำให้สั้นลงได้ดังนั้นจึงไม่จำเป็นต้องใช้คอยล์มอนสเตอร์เลยที่นี่ แต่ฉันต้องการรับสัญญาณสูงสุดที่ความถี่ต่ำเนื่องจากแม่นยำ ไปจนถึงปัจจัยคุณภาพสูงของคอยล์ เพื่อลดอัตราขยายโดยรวมของวงจร ซึ่งในทางกลับกัน จะช่วยลดเสียงฮัมของแหล่งจ่ายไฟหลักด้วยความถี่ 60 Hz (ในสหรัฐอเมริกา เรามี 50 Hz) ในแง่นี้หมุดยาวและโดยเฉพาะสายไฟไม่เป็นที่พึงปรารถนาที่นี่ สัญญาณถูกขยายโดยอินพุต op-amp ที่มี PT (JFET) มั่นใจในการเลือกอินพุตเนื่องจากขนาดตัวเก็บประจุขนาดเล็กซึ่งช่วยให้ได้ความไวสูงโดยมีพื้นหลังขั้นต่ำ 60 Hz ออปแอมป์ประเภท 741 ให้การขยาย AF และออปแอมป์ 741 อีกตัวหนึ่งใช้เพื่อจ่ายพลังงานให้กับหัวตรวจวัดที่มีกระแสโก่งเต็มที่ 500 µA (ศูนย์ที่ส่วนท้ายของสเกล) เพื่อระบุระดับสัญญาณ RF ฉันพบว่าการรวมตัวควบคุมเข้ากับมิเตอร์เพื่อติดตั้งบนแผงแบบอนุกรมนั้นมีประโยชน์ ร่วมกับตัวควบคุมเกนของแอมป์ 741 op ที่จ่ายไฟให้กับมิเตอร์ ซึ่งช่วยให้มิเตอร์มีความยืดหยุ่นมากที่สุดในสภาพอากาศที่แตกต่างกัน มิเตอร์นี้มีประโยชน์มากในการกำหนดจำนวนฟ้าผ่าต่อหน่วยเวลาในช่วงที่สภาพอากาศไม่เอื้ออำนวย

บทสรุป

ฉันสังเกตว่าในระหว่างที่เกิดพายุฝนฟ้าคะนอง การปล่อยพลังงานจำนวนมากภายในเมฆทำให้เกิดฝนที่ไม่คาดคิด แสดงให้เห็นว่าทุ่งนาในเมฆกักเก็บน้ำไว้จำนวนมาก และเมื่อปล่อยออกไปแล้ว ก็อ่อนกำลังลงและไม่สามารถ กักน้ำไว้มันรั่วไหลหลังจากถูกฟ้าผ่าอันทรงพลังเหมือนจากถัง นี่เป็นความจริงที่รู้จักกันดีในหลาย ๆ ด้านซึ่งฉันเข้าใจเมื่อหลายปีก่อนโดยอ่านผลงานอมตะของ Nikola Tesla เกี่ยวกับปัญหานี้และเริ่มสนใจในเรื่องนี้ฉันคิดว่าท้ายที่สุดแล้วการสังเกตคอลเลกชันนี้น่าสนใจ และการสะสมพลังงานและดูผลที่ปรากฏ - อะไรจะออกมาเร็ว ๆ นี้?

โดยทั่วไป วงจรนี้เรียบง่ายมาก สามารถนำมาใช้ได้หลายรูปแบบ และฉันหวังว่าคุณจะพบว่าวงจรนี้เป็นส่วนเสริมที่น่าสนใจสำหรับอุปกรณ์สังเกตการณ์ความถี่ต่ำ (คลื่นยาวพิเศษ) ของคุณ ฉันสนใจที่จะเห็นแนวคิดในการปรับฟังก์ชันการตั้งค่าศูนย์ของมิเตอร์ ESD โดยอัตโนมัติ โดยเฉพาะอย่างยิ่งหากวงจรจริงไม่ละเมิดข้อมูลการกลับขั้วที่สำคัญ และในแง่นั้น ฉันหวังว่าจะได้ยินแนวคิดที่สมเหตุสมผลจากผู้อ่านทุกคน คุณจะพบที่อยู่อีเมลของฉันบนเว็บไซต์ของฉัน: http://www.shipleysystems.com/~drvel/ หรือ http://www.bbsnets.com/public/users/russell.clift/index.htm อาจเป็นอะไรก็ได้ คุณต้องการส่งไปที่ไซต์นี้เพื่อให้ทุกคนได้เห็น ฉันหวังว่าจะได้รับแนวคิดใหม่ ๆ จากผู้อ่านทุกคนที่พบว่าโครงการแบบที่กล่าวมาข้างต้นน่าสนใจ

รัสเซลล์ อี. คลิฟ, AB7IF

แปลอิสระจากภาษาอังกฤษ: Victor Besedin (UA9LAQ)

อุปกรณ์นี้เหมาะสำหรับผู้ที่มีส่วนร่วมในการท่องเที่ยว การเดินป่า และอื่นๆ โดยช่วยให้คุณบันทึกพายุฝนฟ้าคะนองได้ในรัศมีประมาณ 80 กม. ซึ่งจะช่วยให้คุณหาที่หลบภัย ซ่อน และปิดอุปกรณ์ไฟฟ้าได้ทันเวลา การประกอบเครื่องบันทึกพายุฝนฟ้าคะนองนั้นไม่ใช่เรื่องยากเนื่องจากไม่มีชิ้นส่วนที่หายากและการตั้งค่าพิเศษ คุณเพียงแค่ต้องกำหนดค่า R4 - นี่คือเกณฑ์ความไวของเครื่องตรวจจับ

โครงการ:

คอยล์ต่อขยาย L1 เพิ่มประสิทธิภาพ วงจรอินพุต L2 C2 ปรับไปที่ประมาณ 330 kHz L2- หมุนบนวงจรใด ๆ จากวิทยุเก่า, เส้นผ่านศูนย์กลางเฟรม 5 มม., สายไฟ 360 รอบ 0.2 มม., ความสูงของขดลวด 10 มม. วงจร L1 มีพารามิเตอร์เหมือนกัน มีลวดขนาด 0.2 มม. เพียง 58 รอบ ในเวอร์ชันของฉันไม่มีคอยล์นี้ ฉันแทนที่ด้วยอันอื่น - คุณสามารถทดลองกับมันได้

หลักการทำงาน:สัญญาณที่ขยายโดยทรานซิสเตอร์ VT1 จะถูกส่งไปยังสเตจการบันทึก (VT2-VT4) พัลส์ RF จะเปิดทรานซิสเตอร์ VT2 และ VT3 และคายประจุตัวเก็บประจุ C4 กระแสไฟชาร์จที่ไหลผ่านไดโอด VD1 และตัวต้านทาน R6 นำไปสู่การเปิดทรานซิสเตอร์ VT4 ที่ยาวขึ้นและการส่องสว่างของไฟแสดงสถานะ VL1 คุณสามารถใช้ไฟ LED หรือไฟแสดงเสียงพร้อมเครื่องกำเนิดไฟฟ้าในตัว - แล้วแต่สะดวกสำหรับคุณ คุณสามารถตรวจสอบเครื่องบันทึกได้โดยใช้ไฟแช็กแบบเพียโซ โดยคลิกที่ไฟแช็กที่ระยะห่างจากเสาอากาศครึ่งเมตร ขอแนะนำให้ต่อสายดินอุปกรณ์ซึ่งจะเพิ่มความไว

ดาวน์โหลดแผงวงจรพิมพ์ในรูปแบบ LAY:
คุณไม่มีสิทธิ์เข้าถึงไฟล์ดาวน์โหลดไฟล์จากเซิร์ฟเวอร์ของเรา

อุปกรณ์นี้เหมาะสำหรับผู้ที่มีส่วนร่วมในการท่องเที่ยว การเดินป่า และอื่นๆ ลงทะเบียนพายุฝนฟ้าคะนองในรัศมีประมาณ 80 กม. ซึ่งจะช่วยให้คุณหาที่หลบซ่อนและปิดอุปกรณ์ไฟฟ้าได้ทันเวลา

คอยล์ขยาย L1 บูสต์ประสิทธิผลของมัน วงจรอินพุต L2 C2 ปรับไปที่ประมาณ 330 kHz

L2-ห้อยในวงจรใด ๆ จากวิทยุเก่าเส้นผ่านศูนย์กลางเฟรม 5 มม. ลวด 360 รอบ 0.2 มม. ความสูงของขดลวด 10 มม. วงจร L1 มีพารามิเตอร์เดียวกัน มีลวดขนาด 0.2 มม. เพียง 58 รอบ ในเวอร์ชันของฉันไม่มีคอยล์นี้ ฉันแทนที่ด้วยอันอื่น - คุณสามารถทดลองกับมันได้

แผงวงจรพิมพ์ในรูปแบบ LAY

เกี่ยวกับรายละเอียดของเครื่องบันทึกแนวทางพายุฝนฟ้าคะนองแบบโฮมเมด ทรานซิสเตอร์ VT1-VT4 สามารถมีได้ตั้งแต่ KT315/KT361 ถึง KT3102/KT3107 Diode VD1 - พัลส์ใด ๆ หลักการทำงาน: สัญญาณที่ขยายโดยทรานซิสเตอร์ VT1 จะถูกส่งไปยังสเตจการบันทึก (VT2-VT4) พัลส์ RF จะเปิดทรานซิสเตอร์ VT2 และ VT3 และคายประจุตัวเก็บประจุ C4 กระแสไฟชาร์จที่ไหลผ่านไดโอด VD1 และตัวต้านทาน R6 นำไปสู่การเปิดทรานซิสเตอร์ VT4 ที่ยาวขึ้นและการส่องสว่างของไฟแสดงสถานะ VL1

การออกแบบที่เรียบง่ายนี้ช่วยให้สามารถติดตามการเปลี่ยนแปลงของประจุบรรยากาศได้ ตัวอย่างเช่น โดยการบันทึกการเพิ่มขึ้นของการปล่อยก๊าซบรรยากาศ ทำให้สามารถคาดการณ์การเข้าใกล้ของหน้าพายุฝนฟ้าคะนองได้ ปริมาณประจุบรรยากาศในวันที่มีแดดจะอยู่ที่ประมาณ 100 มิลลิโวลต์ แต่เมื่อเกิดเมฆฝนสะสมและก่อนฝนตก ปริมาณประจุไฟฟ้าจะเพิ่มขึ้นหลายเท่า

ในกรณีที่เกิดพายุฝนฟ้าคะนอง แรงดันไฟฟ้าอาจเพิ่มเป็นหลายพันโวลต์ได้ไม่นานก่อนเกิดฟ้าผ่า สิ่งนี้จะอธิบายวงจรของเครื่องวัดไฟฟ้าในบรรยากาศ ซึ่งการเปลี่ยนแปลงจะแสดงบนสเกล LED

คำอธิบายการทำงานของเครื่องตรวจจับไฟฟ้าในชั้นบรรยากาศ

วงจรอินพุตประกอบด้วยเสาอากาศซึ่งเป็นสัญญาณที่ป้อนไปยังแอมพลิฟายเออร์ปฏิบัติการ DA1 (TL071) ที่ใช้เป็นตัวเปรียบเทียบ แอมพลิฟายเออร์สำหรับการดำเนินงานประเภทนี้มีอินพุต JFET และได้รับสูงถึง 100 dB อินพุตแบบไม่กลับด้านเชื่อมต่อกับตัวแบ่งแรงดันไฟฟ้าที่เกิดจากตัวต้านทาน R3 และ R4 และอินพุตแบบไม่กลับด้านเชื่อมต่อกับเสาอากาศ

ตัวต้านทาน R2 ปกป้อง DA1 จากแรงดันไฟฟ้าอินพุตที่เป็นอันตรายมากเกินไป ในขณะที่ตัวต้านทาน R1 ช่วยให้อินพุตที่ไม่กลับด้านมีความเสถียร เนื่องจากเครื่องขยายสัญญาณปฏิบัติการ TL071 มีอัตราขยายที่สูงมาก ตัวต้านทาน R5 จะถูกเพิ่มเข้าไปในวงจรเพื่อสร้างค่าป้อนกลับโดยมีข้อจำกัดที่เหมาะสม

ขึ้นอยู่กับแรงดันไฟฟ้าอินพุตเอาต์พุต 6 DA1 จะมีแรงดันไฟฟ้าในช่วง 2.5 ถึง 5 V ซึ่งจ่ายให้กับอินพุต 5 ของไมโครวงจร LM3914 (DD1) ผ่านตัวต้านทานตัวแปร R6 ตัวต้านทาน R7 จำกัดความไวสูงสุด

ไมโครเซอร์กิตเป็นวงจรรวมที่สามารถวัดแรงดันไฟฟ้าอินพุต (เชิงเส้น) และส่งออกค่าไปยังสตริงของ LED โดยพื้นฐานแล้วมันกลายเป็นจอแสดงผล LED แบบอะนาล็อกคลาสสิก กระแสที่ไหลผ่าน LED ถูกจำกัดโดย LM3914 เอง ทำให้ไม่ต้องใช้ตัวต้านทานภายนอก ในวงจรนี้แรงดันไฟฟ้าอินพุตตั้งแต่ 1.7 ถึง 4.2 V จะถูกกระจายไปยัง LED ห้าดวง

การตั้งค่าอุปกรณ์

ก่อนเปิดเครื่องครั้งแรก ให้หมุนปุ่มของตัวต้านทานปรับค่า R3 ทวนเข็มนาฬิกาจนสุด และปรับตัวต้านทานปรับค่า R6 ไปที่ประมาณกึ่งกลางของช่วง จ่ายไฟและหมุนแถบเลื่อนของตัวต้านทาน R6 เพื่อทดสอบอุปกรณ์ โดยปกติแล้ว LED VD2 และแม้แต่ VD1 จะสว่างขึ้นในช่วงเวลาสั้น ๆ ซึ่งบ่งบอกถึงการทำงานที่ถูกต้องของอุปกรณ์และการเปลี่ยนแปลงประจุในบรรยากาศ

การปรับเปลี่ยนขั้นสุดท้ายควรกระทำในวันที่อากาศสดใส ท้องฟ้าแจ่มใส โดยหมุน R4 จนกระทั่งมีเพียง VD5 เท่านั้นที่เรืองแสง ซึ่งบ่งชี้ว่ามีไฟฟ้าในบรรยากาศปกติ โครงการนี้แม้จะเรียบง่าย แต่ก็ทำงานได้ดีมากและช่วยให้คุณสามารถเตือนพายุฝนฟ้าคะนองที่กำลังจะมาถึงได้ก่อนที่พายุฝนฟ้าคะนองจะเริ่มขึ้น

ลวดหุ้มฉนวนยาวประมาณ 3 เมตรสามารถใช้เป็นเสาอากาศได้และสามารถต่อสายดินของวงจรได้เช่นเชื่อมต่อกับแบตเตอรี่เครื่องทำความร้อนส่วนกลาง

ความสนใจ! เพื่อหลีกเลี่ยงไม่ให้ถูกฟ้าผ่าในระหว่างเกิดพายุฝนฟ้าคะนอง คุณต้องถอดเสาอากาศออกจากอุปกรณ์