La ricezione radio dei fulmini: circuito base per la ricezione

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Il fulmine è capace di generare un potente segnale elettromagnetico che influenza la ricezione radio. Sfruttiamo questa particolarità per realizzare una stazione ricevente di fulmini. Vediamo quindi insieme le parti di un circuito adatto alla ricezione radio dei fulmini.

Il fulmine non è altro che un’immensa scarica elettrica che ha luogo nell’atmosfera e scocca tra due corpi con una elevatissima differenza di potenziale. I fulmini più comuni avvengono fra una nuvola e il suolo, ma sono comuni anche scariche fra due nuvole o all’interno di una stessa nuvola. Ogni oggetto sospeso nell’atmosfera può determinare un fulmine; molto spesso essi avvengono tra una nuvola e un aereo.

Se la differenza di potenziale tra nuvola e terra supera un valore compreso tra gli 80 milioni e il miliardo di volt, l’aria viene perforata dalle cariche elettriche e si ha il fulmine, con una corrente che mediamente ha un valore compreso tra 10000 e 200000 ampere. Si tratta di valori enormi, che solo una gigantesca centrale nucleare potrebbe produrre. Un fulmine potrebbe alimentare una lampada da 100 Watt per tre mesi, ininterrottamente.

Con questi valori così elevati è naturale aspettarsi che un fulmine sia in grado di “disturbare” qualsiasi ambito elettrico ed elettromagnetico. Esso genera infatti un fortissimo impulso elettromagnetico, che causa parecchie interferenze nella ricezione dei segnali radio. Il disturbo maggiore avviene in modulazione in ampiezza (AM), nella banda delle onde lunghissime, lunghe e medie (ELF, VLF, LF, MF) e può arrivare sino a frequenze di diversi MHz.
L’intensità del segnale radio prodotto dal fulmine diminuisce con l’aumentare della frequenza. Tale segnale viaggia ovviamente alla velocità della luce e si propaga in un raggio molto grande.
Come si riceve un fulmine
Senza grosse pretese, chiunque può ricevere e ascoltare un fulmine. E’ sufficiente, infatti, utilizzare un comune radio ricevitore, anche economico, e sintonizzarlo nelle gamme di frequenza più bassa. Per i primi ascolti non è necessaria nemmeno un’antenna esterna, in quanto la ferrite interna è idonea alla captazione della saetta.
Diciamo che se la radio dispone delle sole onde media, basta sintonizzarla sulla frequenza di circa 500 Khz e, possibilmente, in una zona esente da emittenti e stazioni trasmittenti in genere. Se invece la radio dispone anche delle onde lunghe, tanto meglio: la sintonizzazione avverrà in questo caso sulla frequenza di circa 300 Khz.
Durante un temporale è molto semplice ascoltare un fulmine. Basta mettersi all’ascolto e aspettare. Si sentirà distintamente il fruscio prodotto dal fulmine, con agevole riconoscimento. La frequenza poi non è neanche critica, poichè il disturbo del fulmine avviene in qualsiasi posizione della sintonia.
Addirittura, contanto il numero dei secondi che intercorrono tra fulmine e tuono, e moltiplicandoli per il numero fisso 333 (circa…), è possibile risalire alla distanza del temporale, espressa in metri.
Ovviamente la pratica migliora la qualità dell’ascolto e, dopo molte ore di prove, è possibile riconoscere le varie tipologie di temporali.
Se si ha parecchio tempo a disposizione, e tanta pazienza, è possibile eseguire l’ascolto per tutta la durata del temporale ed annotarsi su un foglio di carta il numero dei fulmini e la relativa intensità, determinata ad orecchio o tramite S-Meter.
Esempio base di ricevitore di fulmini
Data la relativa bassa frequenza in gioco, chiunque può approntare in modo semplice, ed anche economico, un piccolo ricevitore di segnali radio provenienti dai fulmini.
Uno schema generico, da considerare come un punto di partenza, è quello proposto qui sotto. Si tratta di un semplice circuito accordato sui 338 Khz. Benchè il circuito sia accordato su una precisa frequenza, il basso fattore Q ne allarga notevolmente la banda passante, consentendo di coprire una larga gamma di frequenze. In questo caso, il limitato fattore di merito del circuito LC, è da considerarsi un aspetto positivo.
Vediamo un po’ come funziona il circuito. Il parallelo LC costituisce il circuito accordato vero e proprio, che lavora sulla frequenza di 338 Khz. Il segnale, parzialmente filtrato da C4, arriva dall’antenna, uno spezzone di filo, possibilmente installato all’esterno dell’abitazione. Non deve essere troppo lungo. Anche una normale antenna telescopica va senz’altro bene. In caso di presenza di una forte portante da parte di una stazione Broadcast (fatto un po’ raro in Italia), occorre modificare un tantino la frequenza di accordo del ricevitore, variando leggermente i valori dell’induttanza o del condensatore.
In caso di fulmine, il circuito capta il segnale che, passando attraverso il separatore C2, arriva al transistor Q1, che provvede ad amplificarlo. Il segnale potenziato è ora disponibile all’uscita, sul ramo C3/R3.
L’alimentazione è di 5 Volt. Seppur debole, il segnale d’uscita può pilotare parecchi dispositivi. Si consiglia tuttavia di amplificarlo ulteriormente, aggiungendo un altro stadio di amplificazione. Tale stadio dovrebbe fungere da componente monostabile, in modo da fornire una decisa tensione (ON) in caso di lampo e un’assenza di segnale (OFF) in caso di silenzio atmosferico.
Anche la realizzazione del circuito non comporta difficoltà, viste le basse frequenze utilizzate.
A grandi linee, ecco cosa si può collegare all’uscita del circuito, opportunamente amplificata:
  • Un diodo Led;
  • Una lampada ad incandescenza con adatto circuito di potenza;
  • Un indicatore di tensione (o corrente) analogico a lancetta;
  • Un altoparlante;
  • Un contatore meccanico elettronico.

E’ altresì possibile:

  • Collegare il circuito all’ingresso di un PC, dotato di opportuno software di conteggio e controllo;
  • Collegarlo all’ingresso digitale di microcontrollore PIC, o altro tipo, con firmware di conteggio e di statistica.

Un’ulteriore idea è quella di allestire una sorta di Web Server con possibilità di trasmettere, in tempo reale, lo stato ed il conteggio dei fulmini, realizzando una pagina Web adatta allo scopo.

Lo schema fornito, ovviamente, costituisce solo un tassello iniziale da cui cominciare ad intraprendere il monitoraggio dei fulmini. L’utente può, a suo piacimento, modificare ed espandere il prototipo, secondo i propri gusti e le proprie esigenze.

Naturalmente, nel caso che il circuito venisse collegato al Personal Computer, bisognerebbe prendere qualche minima precauzione di sicurezza. E’ raro, infatti, che un fulmine scarichi tutta la propria energia all’interno di un appartamento, ma l’evento non è nemmeno impossibile.

Pertanto, a valle del circuito e dopo gli altri stadi di amplificazione, l’utilizzo di un optoisolatore sarebbe una buona scelta.

Per quanto riguarda poi le porte in ingresso da utilizzare, l’utente ha molte soluzioni: dalle obsolete porte parallele e seriali (queste ultime poi non tanto scomparse…) alle più recenti porte USB.

L’interfacciamento del ricevitore con un microcontrollore risulterebbe un tantino più semplice. Si ricordi, in questo caso, di traslare i livelli di uscita a quelli di ingresso della MCU, al fine di rendere compatibile il segnale utilizzato.

 

GDM

 

 

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13 Comments

  1. IvanScordato Ivan Scordato 15 aprile 2013
  2. Lucasss 2 aprile 2013
  3. alex272 alex272 2 aprile 2013
  4. IvanScordato Ivan Scordato 2 aprile 2013
  5. Giovanni Di Maria gio22 2 aprile 2013
  6. alex272 alex272 3 aprile 2013
  7. Emanuele Emanuele 3 aprile 2013
  8. Boris L. 19 aprile 2013
  9. Boris L. 6 aprile 2013
  10. Boris L. 6 aprile 2013
  11. Boris L. 6 aprile 2013
  12. Piero Boccadoro Piero Boccadoro 6 aprile 2013
  13. Piero Boccadoro Piero Boccadoro 7 aprile 2013

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