E-Feldmesser als Gewitteranzeige

Bei einem starken Gewitter konnte ich die Effekte genauer untersuchen. Das E-Feld-Messgerät bekam einen 30 cm langen Sensordraht, der nahe an der Fensterscheibe angebracht wurde. Gleichzeitig lief ein Mittelwellenradio, das jeden Blitz im Umkreis von ca. 100 km als Prasseln hörbar machte. Bei einigen der Blitze gab es einen deutlichen Ausschlag des Messgeräts. Es handelte sich überwiegend um Blitze zwischen den Wolken. Wenn nun eine Wolke über dem Messort betroffen ist, ändert sich ihre elektrische Ladung. Damit ändert sich auch die Feldstärke in Bodennähe. Durch Influenz werden Ladungen im Sensordraht verschoben. Nach hoher Verstärkung lässt sich der Strom mit dem Zeigerinstrument anzeigen. Bei nahen Blitzen ist der Effekt besonders stark.

Der Messverstärker verwendet einen CMOS-Operationsverstärker mit extrem hochohmigen Eingängen. Mit dem Kondensator im Gegenkoppelkreis wird ein Integrator gebildet. Zwei als Dioden geschaltete Transistoren begrenzen den Aussteuerbereich. Das analoge Messwerk stammt aus einem defekten Multimeter. Ein externer Widerstand von 100 Ohm bestimmt den Messbereich. Ein zusätzlicher Widerstand von 27 kOhm gegen +9V verschiebt den Nullpunkt in die Mitte der Skala. Der Probleaufbau auf einem Stück Experimentierplatine verwendet für den linken OPV reine Luftlötungen. Damit sollen mögliche Isolationsfehler der Platine vermieden werden. Damit können bereits Eingangsströme im Bereich von einem pA angezeigt werden.

Zum Vergleich wurden die Gewitterfelder auch mit dem E-Feldplotter mit ATtiny13 untersucht. Der Effekt war schwach sichtbar, wurde aber durch die unvermeidlichen 50-Hz-Störungen überlagert. Der analoge Verstärker war der digitalen Methode deutlich überlegen, weil die Empfindlichkeit höher ist und ein ausgeprägtes Tiefpassverhalten 50-Hz-Signale unterdrückt.

Siehe Auch: Datenblätter des CA3260 und anderer Operationsverstärker