Als zusätzlichen Sensor für mein Smart Home und als Gadget für die Hosentasche möchte ich ein Gerät bauen das mir rechtzeitig bescheid gibt wenn sich ein Gewitter nähert.

Das oben dargestellte Bild zeigt ein Demoboard vom Hersteller des verwendeten Chips und dient grob als Vorlage für das Projekt.

Funktionsprinzip

Ziel ist eine kleine handliche Platine mit einer kleinen Anzeige, einem Schalter, einem Taster und eventuell einem kleinen Piezo-Summer. Bei einem sich nähernden Gewitter aktiviert sich das Gerät und zeigt auf dem Display die Entfernung des Gewitters in Kilometer an (40 km ... 1 km) und piept. Mit der Taste kann die Warnung deaktiviert werden und das Gerät zeigt weiterhin die Entfernung an, bis sich das Gewitter verzogen hat. Mit weiteren Tastendrücken können verschiedene Anzeigemodi durchgeschaltet werden:

Entfernung → nähert / entfernt sich → Batterieladung → Anzeige aus

Theorie

Die Schaltung ist mit einer Antenne die als schmalbandiger 500kHz-Empfänger fungiert ausgestattet und sucht damit nach elektromagnetischen Störungen die charakteristisch für Blitze sind und wertet diese aus. Anhand der gewonnenen Daten (Signalstärke und Muster der Störung) wird die Entfernung zum am wenigsten entfernten Blitz berechnet. Störungsmuster die nicht von Blitzen stammen (Handys, elektrische Anlagen, ...) werden erkannt und als Fehlermeldung ausgegeben.

Hardware

Das Gerät basiert auf dem AS3935 Franklin Lightning Sensor von AMS. Dieser behinhaltet ein großen Teil der Signalauswertung und benötigt nur wenig zusätzliche Bauelemente. Lediglich die Antenne (Coilcraft - MA5532-AEB) war etwas schwerer zu beschaffen, da diese speziell für den AS3935 zugeschnitten sein muss. Für die Anschaffung des AS3935 als für auch die Spule sind für mich keine Kosten angefallen, da ich diese vom Hersteller als Sample angefragt habe und mir 3 und 5 Stück kostenlos zugesandt wurden. Die Lieferung aus Irland und Österreich erfolgte übrigens sehr schnell.

Als Stromquelle wird eine kleine CR2032 verwendet. Damit diese eine Weile hält, wird ein Ein-/Aus-Schalter vorgesehen und die Schaltung möglichst stromsparend ausgelegt.

Zur Anzeige wird ein kleines 7-Segment LCD-Display aus China verwendet, welches relativ stromsparend sein sollte.

Den Mikrocontroller zur Steuerung des ganzen habe ich noch nicht ausgesucht. Vermutlich wird es ein Atmel werden von denen ich noch einige rumliegen habe. Es werden nicht viele Anforderunge gestellt. Er sollte möglichst stromsparend sein und über mindestens 22 I/O-Ports verfügen.

Software

Noch habe ich mit der Implementierung nicht angefangen. Vermutlich werde ich erst beginnen wenn ich einen ersten Prototypen aufgebaut habe.