Yıldırım dedektörü. Fırtına ve yıldırımların yıkıcı etkisi bir önceki yazıda okumuşsunuzdur. Özellikle kış ayları  boyunca bu tür doğa olaylarının sonucunda gelen,  can ve mal kayıplarını da haberlerde izlemişsinizdir. Peki hiç bu konuda amatör bir çalışma yapmayı düşündünüz mü? Üstelik bu oldukça ucuz, enteresan, hassas ve elektronik bilgisi gerekmeden herkesin kolayca yapabileceği bir gözlem aracı. Serenay (TA2ISU) bu alıcının devamı ve daha gelişmişi geleceği düşüncesi ile adını “Kaşif-1” olarak belirledi. Şimdi “Kaşif-1″ dedektör yapımının hikayesine buyrun.

Uyarı: Burada anlatılanlar bilgi amaçlıdır, bu devrenin uygulanmasından doğacak sorumluluk yapan kişiye ait olup, bilen biri ile ve gerekli emniyet tedbirleri alınmak suretiyle yapılması gerekmektedir.

Eğer “astrofobi”niz yoksa artık Benjamin FRANKLIN amca gibi yıldırımları incelemek için yağmurlu havalarda sıcak odanızdan dışarı çıkmanıza gerek yok. Burada anlatılan içlerindeki en basit devre ile fırtına, yıldırım ve şimşekleri izlemeniz mümkündür.

Peki yıldırımlar nasıl izleniyor?

Nasıl duyuyoruz ya da neden bazı şeyleri duyamıyoruz?

• Bilgisayarlar (1 Hertz  ile 1.000.000 Hertz) arasındaki sinyalleri üretebilir.
• Ancak insan kulağı sadece  (20 Hertz ile 20.000 Hertz) arasındaki sinyalleri duyabiliyor.
• Kulağımız iyi ki de belli bir aralığı duyuyor, yoksa hayat gerçekten çekilmez olurdu.
• Karıncaların yürüyüşünü, uyduların Gigahertz seviyelerindeki haberleşmesini, görüp duyamadığınız kadar uzaklıklardaki yıldırım ve şimşeklerin de sesini duyabildiğinizi düşünebiliyor musunuz?
• Kaşif-1 adını verdiği bu devre sizin duyu hassasiyetinizi arttırmakta.
• Devremiz 4-5 KHz. arasında çalışmaktadır ve oldukça hassastır. Ne kadar hassas olduğunu denediğinizde göreceksiniz.

Resim-2. Genel anlamda yıldırımların oluşmasını ve elektrik yükleri arasındaki deşarjı anlatan bu animasyon, meteorolojik olayın daha kolay anlaşılmasını sağlayacaktır.

Önce neler gerekli, biz malzeme listemizi hazırlayalım.

• (1) Adet direnç [R1] = 100KΩ (Renk kodu: Kahverengi-Siyah-Sarı+Altın)
• (1) Adet direnç [R2] = 100KΩ (Renk kodu: Kahverengi-Siyah-Sarı+Altın)
• (1) Adet direnç [R3] = 1.8KΩ (Renk kodu: Kahverengi-Gri-Kırmızı+Altın)
• (1) Adet direnç [R4] = 600Ω (Renk kodu: Mavi-Siyah-Kahverengi+Altın)
• (1) Adet kondansatör [C1] = 10nF (Mercimek tip (Seramik))
• (1) Adet kondansatör [C2] = 10µF/25V (Elektrolitik/kutuplu)
• (1) Adet kondansatör [C3] = 100µF/6.3V (Elektrolitik/kutuplu)
• (1) Adet transistör [T1] = BC547 (Muadili: BC546, BC548, BC549)
• (1) Adet transistör [T2] = BC547 (Muadili: BC546, BC548, BC549)
• (1) Adet mono dişi (female) 3,5 mm. jack
• (2) Adet 3,5 mm. (erkek) jack fiş ve ara kablo
• (1) Adet dişi (female) BNC konektör
• (1) Adet açma kapama anahtarı
• (1) Adet 9 volt pil
• (1) Adet delikli pertinaks (80 x 60 mm. yeterli)
• (1) adet tomurcuk çay kutusu (metal ve kapaklı)
• (1) Sprey boya
• (+) Lehim için havya, lehim pastası, lehim

Elektronik malzemeler sanırım (4-5) TL, çay kutusuna da kalite ve markasına göre (2-4) TL arasında tutacaktır. Bu çalışmada kolay kullanım ve daha geniş bir kapağı olan bir kutu tercih ettik. Elektronik devre muhafazasında kullanılan basit bir alüminyum kutunun bile (4-7) TL olduğunu düşünürseniz bu tür kutuları biriktirmenizi öneririm.

Onlar kadar sağlam ve kaliteli olmasa da çok düşük frekanslarda çalışırken devrenizi metal bir muhafaza içine alarak istenmeyen harici parazitleri (enterferans) minimuma indirebilirsiniz. Bu da tabi dinlemede daha az gürültü demek.

Apar topar elektronik konusuna girmeden önce işe çay kutusundan başlayalım. Çalışmanızın daha güzel görünmesi amacıyla oldukça  önce ince bir zımpara veya tel fırça ile kutumuzun üzerindeki ürün etiket ve boyasını güzelce temizliyoruz.

Bunu yaparken havaya kalkan ince tozları solumamanız için toz maskesi kullanmanızı öneririm.

Daha sonra kutumuzu kullanacağımız yer ve şekle göre üzerinde (3) adet delik delmemiz gerekiyor. Bunlardan biri BNC tip anten konektörü girişi, ikincisi açma-kapama düğmesi, üçüncüsü de ses çıkışı için jack fiş yeri.

Tüm delikleri aynı yüzeye açabilirsiniz ancak bu karışıklık kullanım için biraz sıkıntılı olabilir. Makalenin sonunda tamamlanmış kutu şekline bakarak sizin için nasıl uygun ve estetik duruyorsa ona göre delik yerlerini ayarlayabilirsiniz. Kalemle yerlerini işaretledikten sonra elinizdeki malzemelere göre bu üç deliği matkapla deliyoruz.

Ardından balkon gibi açık alanda, yere kullanılmayan gazeteleri yaydıktan sonra sprey boyayı 30 cm. uzaktan ve kısa aralıklarla püskürterek dilediğimiz renge boyuyoruz. Bu çalışmada evdeki Gratos’un isteği üzerine kırmızı rengi tercih ettik.

Kutumuz hazır olduğuna göre yavaş yavaş elektronik ile ilgili kısma geçebiliriz. Kullanacağımız devre şeması aşağıdaki şekilde.

Şemaya göre kullanacağımız parçaları delikli pertinaks üzerine yerleştiriyoruz.

Devrede kullanılan (2) transistörün bacaklarını karıştırabileceğinizi düşünerek resmin yan tarafında bunları da ekledik. Yukarıdaki resimde sağ üstteki şekil devre şemasındaki bağlantı tipini, alttaki ise buna karşılık gelen bacakları göstermektedir.

BC547 serisi transistör NPN tip plastik kılıflı olan ve bulmakta zorlanmayacağınız tipte ve ucuz (10 tanesi 68 kuruş) bir sinyal transistor türüdür.

Yeri gelmişken değinelim. Şemada aslında iki transistör görmekteyiz ancak çalışma esnasında bu iki transistör aslında tek bir transistör gibi davranmaktadır. Ard arda bağlanan bu transistörlerin bağlantısına “Darlington Bağlantı” adı verilmekte.

Bu tip bir bağlantı yüksek kazanç elde etmek için yapılan bir uygulamadır ve buna yükseltici devrelerinde sıkça rastlayabilirsiniz. Burada da aynı tip bağlantı kullanılmış olan geri beslemeli bir zayıf sinyal yükseltici (amplifikatör) uygulaması yapılmıştır. Elde edilecek kazanç ise iki transistörün kazancı çarpılarak bulunabilir. Daha fazla detaya girmeye gerek yok sanırım.

(Detay bilgi istiyorsanız BC547’nin özellikleri için buraya tıklayıp dokümanı inceleyebilirsiniz)

Not: Direnç renk kodlarına göre hesaplamada zorlanıyorsanız o zaman da buraya tıklayarak size yardımcı olacak küçük bir yazılımı indirebilirsiniz. Aşağıdaki resim de ise yerleştirilmiş parçaların pertinaks üzerindeki isimlendirme ve değerleri bulunmakta.

Lehimleme işleminde parçalarınızı sabitleyinceye kadar uzun bacaklarını kesmemenizi öneririm. Lehimleme sonunda bunları minik bir pense ile kolayca kesebiliriz. Böylece hatalı yapacağınız bir işlemde parçaları hem kolay sökebilirsiniz hem de bacakları yeniden uzatma vb. işlemleri için kullanabilirsiniz. Aşağıda lehimlemeye hazır hazır parçaların bacakları görünmekte.

Pertinaks üzerindeki işlemlerimiz tamamlandıktan sonra önce dişi BNC anten konnektörümüzün iki kablosunu lehimleyerek kutumuzun yan yüzeyine yerleştiriyoruz. Bu tür konektörler vidalı olduğu için sabitleme vidası kutunun iç kısmında kalacaktır.

Eğer aynı tip konnektör kullanıyorsanız devrenizden gelen iki anten kablosundan şaşe kısmına gelecek olanı ayırıyoruz. Bu kabloyu önce ortası boş olan şase parçasının, sonra da sabitleme vidasının içinden geçiriyoruz. BNC konektörün kendisini de kutunun dışından içeri doğru yerleştiriyoruz. Sonra kabloya lehimli BNC konnektörün şase parçasını konnektörün dip kısmına takıyoruz. Ardından da sabitleme vidamızı yeterince sıkarak konnektörümüzü yerine sabitliyoruz. Diğer anten kablo ucunu da konnektörün –canlı ucu da diyebileceğimiz– ucuna lehimliyoruz.

Sıra ses ve açma kapama kablolarında. Pertinakstan gelen bu iki (ses) kablomuzu mono dişi jack fişe lehimliyoruz. Bu kez fişimizi kutunun içinden dışarı doğru itip, dış kısımdan sabitleme vidasını takıyoruz. Benzer şekilde açma kapama anahtarımızı da yerleştiriyoruz. Dilerseniz kutunun dip kısımdaki kabloların açıkta kalan yerlerini kısa devre vb. olmaması için plastik bir bant ile kapatabilirsiniz. Buraya kadar tamam ise devremize güç vermeden önce bir kez daha bağlantılarımızı gözden geçiriyoruz ve pil uçlarını yerleştiriyoruz.

Devrenizi ve pili kutu içerisine yerleştirirken kutunun iç kısmında açıkta kalan bir metale, kabloya veya bir konnektöre değmemesi için kıyalarına strafor köpükten tamponlar koyabilir veya üst kapağa vida ile sabitleyebilirsiniz. Böylece açılır kapanır bir yapı da elde etmiş olursunuz.

Sıra geldi antenin bağlanmasına. Bu denemede daha önce VLF için kullandığımız bir VLF Loop anten tipi olan Gratika’yı kullanıyoruz. Gratika’dan gelen anten kablosunun BNC ucunu kutumuzun üzerinde bulunan BNC uca takıp-çevirerek sabitliyoruz.

Sonra elimizdeki ses ara kablosunun bir ucunu bu alıcımızın yan tarafında bulunan (mono jack) yerine, diğer ucunu da bilgisayarımızın ses kartının mikrofon girişine (Mic In – Microphone In) takıyoruz. (Mikrofon girişi kırmızı, ses çıkış yeşil, line in mavi renklidir)

Mekanik ve elektronik kısım bitti, sıra yazılımda…

SpectrumLab yazılımı ile en basit sinyal işleme

Şimdi yazılımı açın. Üzerinde yapacağımız zaten bir kaç küçük ayar var, hepsi bu. İlk yapmanız gereken ses kartınızın örnekleme hızının öğrenmek ve buna göre uygun örnekleme hızını seçmektir. Günümüzde birçok kartlar 48.000 KHz.  (sample rate) olduğu düşünülebilir.

Kaliteli ses kartları 96.000 KHz’e kadar da çıkabilir. Bu tip çalışmalar oldukça fazla olduğu için yazılımcı bunları da düşünerek hazır düşük frekans uygulamalarına da yer vermiş. Yazılımda  Software Defined Radio-SDR vb. gibi istediğiniz alanları kullanamazsınız.

Ses kartınızın örnekleme hızı şunun için önemli. Spectrum Lab’a bu değeri ayarlar bölümüne girdiğinizde size sunacağı izleme alanı belirttiğiniz rakamın yarısıdır. Yani

“48.000” değeri girdiyseniz (0 ile 22.000 KHz.) arası frekans aralığını aynı anda spekturumda görebilirsiniz.

* Örnekleme Hızı (sample rate): Bir ses kartının saniyede kaç analog değeri sayısalaştırdığıdır. Üretilen en yüksek frekans, kullanılan örnekleme frekansının yarısıdır.

SpectrumLab genel ayarları:

“Soundcard Sample Rate” değerini kartınızın örnekleme hızına göre girin. Biz örnekte 48.000 olarak girdik.

Uygula (Apply) deyip çıktığınızda ekranda gördüğünüz skalanın biraz daha genişlediğini göreceksiniz. Yazılımın genel ayarlarını tamamladık, şimdi yapmanız gereken ise size gerekli olan gözlem aralığının üst ve alt frekanslarını belirlemek. Yukarıdaki “Offs” kısmını ise (0) olarak bırakıyoruz.

İkinci aralık değerini ise “Max: 22000 Hz.” girerseniz ses kartınız alıcınızın tüm bu aralıkta örnekleme yapacağını gösterir. Frekans aralığı yazılım üzerinden de seçebilir, her iki şekilde de mevcut sinyali izleyebilirsiniz.

Renk ayarını ve ekrandaki sinyallerin görünüm düzeyini de “Colour Palette” kısmından yapabilirsiniz.

Bu da bitti. Artık tek yapmanız gereken yazılımı ve alıcınızı çalıştırmak. Şimdi hoparlörünüz ya da kulaklığınız takılı iken ses seviyesini rahatsız etmeyecek derecede kısın ki kulaklarınızı tırmalamasın. Devreden bir hışırtı gelip gelmediğini duyun.

Gelsin sinyaller…

Hangisi benim istediğim sinyal?

Diğer bir örnekle devam edelim…

Basitçe şunu yapabilirsiniz:

(Alıcımız kapalı iken görülen spektrum ekranı. Belli belirsiz izler ise ses kartından alıcıya kadar olan donanımın yine de bir alıcı gibi davranmasından kaynaklı parazitik izler.)(Kalibrasyon ve kontrol için VLF band mini sinyal jeneratörü)

(Parazit sinyal: Tıpkı VLF’deki bir “Wihstler” sinyal tipine benziyor değil mi?  Ama değil. Bu sadece evdeki çamaşır makinesinin kurutma programında hızlanarak devrini yükseltmesi ve bir süre sonra dönüş işleminin yavaşlaması sadece)

Bir evde iki radyo amatörünün olmasının avantajı çok. Biraz da iş paylaşmak gerek. Serenay’da ilk fırsatta devreyi test ediyor.

Yıldırım Dedektörü Kaşif’in üst kapağı kapatılmadan önceki hali.

Kutumuz kapağı kapatılmış, üzerine yapıştırılacak logolarını ve isimlerini beklemekte

Güvenlik Uyarıları:

• Zımparalama, fırçalama anında toz maskesi kullanınız,
• Lehimleme anında çıkan lehim buharını solumayınız,
• Matkap kullanmakta tecrübeniz yoksa tecrübeli birinden veya bir büyüğünüzden yardım isteyiniz,
• Bulunduğunuz alanda bir paratoner yok ise anteninizi balkon veya elinizde tutarak kullanmayınız. Bu tür yerlerde antenin içeride olması sinyal alımını etkilemeyecektir. Bina üzeri çatı gibi vb. konumda bu tür bir anten yıldırım ve buna bağlı olarak ciddi yaralanma, ölüm tehlikesini beraberinde getirir.

Konuyla ilgili sormak istedikleriniz var yorum kısmından sorabilirsiniz.