Raspberry vor Blitzschlag schützen

  • Hallo,


    ich habe in meinem Garten ein etwa 6,30m langes Aluminiumrohr (32mm) senkrecht aufgestellt, an dessen Ende sich ein Anemometer und Windfahne befindet. Das Rohr ist mit Schellen am Metallzaunpfosten gepresst, an dem ummantelter Maschendraht befestigt ist. Zusätzlich habe ich 3 Drahtseile zum Spannen am Rohr angebracht und diese mit 3 anderen Zaunpfosten verbunden. Um den Wettermast herum, befinden sich einige höhere Fichten und viele deutlich kleinere Bäume. Ein Birnenbaum ist etwa 50cm kleiner. Es kommt vermutlich nur auf die höheren Bäume an. Die nächste ca. 3 - 5 m höhere Fichte ist ca. 15m entfernt. Die nächste mindestens 3m höhere Fichte etwa 25 - 30m entfernt. Dann habe ich noch eine Weide die etwa 2 - 3 m höher sein dürfte und etwa 15 - 20m entfernt ist. Um es kurz zu machen, im Radius von 15 - 25m befinden sich mindestens 5 Bäume, die höher sind.


    Der Wettermast ist mit einem 55m langen 4 adrigen Buskabel (glaube 2x2x0.8) mit dem RPi verbunden (5V). Das Kabel habe ich mehr oder weniger in den Maschendrahtzaun geflochten. Hat aber selbstverständlich keine Verbindung.


    Sollte nun ein Blitz in den Mast einschlagen, dann geht dieser folglich auch in den RPi und es kommt u.U. zum Brand in der Gartenlaube. Deshalb und um auch den RPi zu schützen, suche ich nun nach einer Alternative. In dem Wettermast befinden sich lediglich 9 Reedkontakte, die ich mittels ADC bzw. GPIO Pin "lese".


    Ich hatte darüber nachgedacht, einfach einen Arduino Uno zu kaufen (ca 26€) und den die Daten vom Wettermast bereitstellen lassen. Der Wettermast und der RPi sind ca 25 - 30m Luftlinie auseinander.
    Problem:

    • Ich habe keinerlei Erfahrung mit einem Arduino
    • Wie die Daten auf den RPi B bekommen? Kabel kommt nicht in Frage, dann kann ich es gleich so lassen wie es jetzt ist.
    • Wie den Arduino mit Strom versorgen? Kabel kommt auch nicht in Frage. Akku müsste gehen, der sollte auch eine Weile halten. Der muss aber auch geladen werden...


    Meine aktuelle theoretische Lösung (nicht perfekt):

    • RPi B+ kaufen (30€)
    • RPi B mit RPi B+ tauschen
    • RPi B mit ADC ausrüsten (10€ bei Adafruit)
    • RPi B mit WLan ausrüsten (10€)
    • RPi B Wettermast Daten sammeln
    • Kosten zusammen: 50€ (+ Stromversorgung, SD habe ich noch eine 8GB rumliegen)


    Es müsste dann nicht mal eine Kommunikation zwischen den RPi's existieren, da der RPi für den Wettermast die Daten gleich auf meinen MySQL Server Zuhause speichern kann.


    Problem:

    • Stromversorgung


    Ich habe auch ein paar alternative Möglichkeiten in Betracht gezogen, z.B. RasWIK (50 Pfund, 83€ bei exp-tech) oder xBee (30€ pro Modul wobei ich glaube 2 brauche).
    Problem:

    • Irgendwie müssen ja dann doch die Analogen Signale vom Wettermast verarbeitet werden


    Gibt es noch weitere einfache Alternativen? Auch in Hinblick auf Blitzschutz? Eigentlich muss ich ja nur verhindern, dass der Blitz vom Wettermast in meine Gartenlaube kommt.

  • Hallo,
    man könnte einen Arduino Uno an den Mast machen,
    dieser ließt die Daten aus und sendet sie per Funk an den PI.
    Die Stromversorgung des Arduino's könnte man über einen Akku und eine kleine Solarfläche realisieren.


    MfG /root

    Ein "Gefällt mir" oder eine Bewertung wäre nett.

  • Also ich kann Dir definitiv sagen, dass nicht die Höhe eines Objektes ausschlaggebend ist. Wir haben in unmittelbarer Nachbarschaft einen Sendeturm der (ehemaligen) Post stehen. In den letzten 8 Jahren gab es drei unmittelbare Blitzeinschläge, die nicht in den Mast gingen. Einer in eine Verteilstation des Stromversorgers, einer direkt neben ein Wohnhaus, wahrscheinlich in die Blechgarage und einer vor wenigen Wochen in den Dachstuhl eines zweigeschossigen Gebäudes, der daraufhin ausbrannte. Die Einschläge befinden sich in einem Umkreis von 100m um den Mast, der weit und breit den höchsten Punkt darstellt.


    Aber nun zu Deiner Frage:
    Wie wäre es mit einem ESP8266-12E (ganz viele GPIOs) oder einem ESP8266-01 (eigentlich nur ein nutzbarer GPIO)? Das ist ein µC mit etwas Speicher für das Programm und Wlan. Das Teil kostet rund drei Euro und ist im Netz sehr gut dokumentiert. joh.raspi hat sich sehr intensiv mit den Dingern beschäftigt und ist diesbezüglich ein "wandelndes Lexikon" ;) In meiner Signatur ist das eine oder andere Projekt mit den Teilen verlinkt und auch im Unterforum http://www.forum-raspberrypi.de/Forum-mikrocontroller gibt es jede Menge Infos dazu.


    Wenn Du einen Arduino einsetzen möchtest, kannst Du beruhigt einen China-Clone nehmen. Der kostet einen Bruchteil (je nach Typ 2,- -5,- Euro) des "Originals".

  • Hallo zusammen,


    ich habe einmal gehört, dass ein Blitz sich den höchsten Punkt in Umkreis von 10 bis 15 m sucht.


    Ich bin mal mit dem Fahrrad auf ebener Strecke gefahren und kam in ein Gewitter hinein. Die Blitze schlugen immer mehr in meiner Nähe ein - mal mehr rechts, mal mehr links. Unmittelbar nachdem ich unter einer Brücke Schutz gefunden hatte, hat es innerhalb von 2 Sekunden 3 mal in unmittelbarerer Nähe eingeschlagen, dass zwischen dem Lichtblitz und dem Knall keine Zeitdifferenz feststellbar war. Ich bin mir ziemlich sicher, dass ich jetzt nicht hier wäre, wenn ich die Brücke nicht erreicht hätte, denn ich hätte einen denkbar besseren Blitzabnehmer abgegeben als die in der Nähe stehenden Büsche und kleinen Bäume.


    Beste Grüße


    Andreas

    Ich bin wirklich nicht darauf aus, Microsoft zu zerstören. Das wird nur ein völlig unbeabsichtigter Nebeneffekt sein.
    Linus Torvalds - "Vater" von Linux

    • Icon-Tutorials (IDE: Geany) - GPIO-Library - µController-Programmierung in Icon! - ser. Devices - kein Support per PM / Konversation

    Linux is like a wigwam, no windows, no gates, but with an apache inside dancing samba, very hungry eating a yacc, a gnu and a bison.

  • Hallo,


    es reicht aus wenn ein Blitz in der Nähe des Masts einschlägt, um über die entstehende Induktionsspannung über das Buskabel
    den Pi in die ewigen Jagdgründe zu schicken.


    mfg
    Rosty

  • Das ist leider so, Blitze sind steilflankig (hochfrequent) und jeder kurze Draht kann genug Induktionsspannung einkoppeln um Bauteile wie Kondensatoren, Widerstände und natürlich Halbleiter zu überlasten. Der Blitz braucht dabei nur in der Nähe einschlagen. Die Gefahr ist also durch Erden alleine nicht zu beherrschen!


    In der Industrieautomation verwendet man daher abgeschirmte Gehäuse für die Elektronik (Faraday Käfig) und baut in alle zu und abgehenden Leitungen Kurzschlusselemente ein, die bereits bei niederer Spannung zünden. Der Trick ist, die Leitungen nur mit einem Potential auszustatten, da ansonsten die Quelle kurzschlussfest sein muss. Die ungeschützte Seite sollte dabei so kurz wie möglich aus dem Gehäuse geführt werden (wenige cm).


    Also z.B. Plus an Erde legen. Alle ein und Ausgehenden Drähte (Plus und die Ansteuerleitung zum RPI) mit einem Gasentladungselement schützen.


    Bauteile:
    https://www.dehn.de/de/neue-geraeteserie-blitzductorr-sp

    Softwarefehler suchen ist wie Pilze suchen. Wenn man erst einen gefunden hat, findet man meist mehrere.


    Bei Hardware ist es schlimmer, da findet man bereits Fehler wenn man gar keine sucht!

    Edited once, last by Wolfgang Glück ().

  • Danke für die vielen Antworten. Ich versuche diese in Reihenfolge zu kommentieren. Update über die Situation siehe am Ende.


    Quote

    [font="Source Sans Pro, Tahoma, Helvetica Neue, Arial, sans-serif"]Schau dir doch mal das Projekt [/font][font="Source Sans Pro, Tahoma, Helvetica Neue, Arial, sans-serif"]Batteriebetriebene Funk Sensoren[/font][font="Source Sans Pro, Tahoma, Helvetica Neue, Arial, sans-serif"] an - vielleicht ist es besser die Daten von deinem Mast an den Pi zu senden. Wenn ein Blitz den Funksender killt sind die Kosten zu verschmerzen und die Gartenhütte bleibt stehen[/font]


    Das Projekt mit den Funksensoren hatte ich bereits gesehen. Habe ich mir auch angesehen, bin aber nicht sehr tief eingestiegen.


    Quote

    [font="Source Sans Pro, Tahoma, Helvetica Neue, Arial, sans-serif"]Mast ist ausreichend geerdet?[/font]


    Ja. Haben 4 Elektriker visuell geprüft. :) Es wurde aber auch gemessen.


    Quote

    [font="Source Sans Pro, Tahoma, Helvetica Neue, Arial, sans-serif"]man könnte einen Arduino Uno an den Mast machen, [/font]
    [font="Source Sans Pro, Tahoma, Helvetica Neue, Arial, sans-serif"]dieser ließt die Daten aus und sendet sie per Funk an den PI.[/font]
    [font="Source Sans Pro, Tahoma, Helvetica Neue, Arial, sans-serif"]Die Stromversorgung des Arduino's könnte man über einen Akku und eine kleine Solarfläche realisieren.[/font]



    Soweit war ich auch schon. Das größte Problem für mich ist dabei das Daten senden.


    Quote

    [font="Source Sans Pro, Tahoma, Helvetica Neue, Arial, sans-serif"]Wie wäre es mit einem ESP8266-12E...[/font]


    Das klingt interessant. Werde ich mir ansehen.


    Update zur Situation.
    Heute Nachmittag hat sich die Schwere der Gefahr sehr reduziert. Im prinzip wurde sich bereits wohl darauf geeinigt, dass selbst bei einem Blitzeinschlag, die Gartenlaube wohl nicht brennen wird, da die Energie auf dem Weg zur Gartenlaube durch den Maschendrahtzaun in die Erde abgegeben wird. Dies schützt selbstverständlich aber nicht den Raspberry und das, was daran hängt. Das ganze Theater ist also über mehrere Personen an mich weiter gereicht worden. In etwa wie: Ich habe von Einem gehört, der Einen kennt, der Einen kennt der Einen kennt.


    Der Raspberry interessiert natürlich niemanden, es geht lediglich um die Brandgefahr. Mich hingegen interessiert mein RPi natürlich schon. :)

  • Aus eigener Erfahrung, aber auch wegen der physikalischen Gesetzte schlägt ein Blitz nicht unbedingt in den höchsten Punkt der Umgebung ein. Aber das nur am Rande. Als erstes sollte wirklich jedes Teil am Mast un der Mast selbst vernünftig geerdet sein. Schlägt der Blitz in den Mast, kann das dem RasPi natürlich schaden, aber ein Brand wird nicht entstehen. Der Blitz ist zwar energiereich, aber verliert auf dem Weg zum RasPi seine Kraft (richtige Erdung vorausgesetzt). Ein Blitzableiter direkt auf dem Mast, kann die Gefahr mindern. Dazu müsstest Du eine Metallspitze auf den Mast setzten, die eine bestimmte Strecke vom Mastende nach oben mit Isolatoren versehen ist. Die Metallspitze wird dann unabhängig vom Mast geerdet. Aber dass ist teurer als 10 Raspis :s . Wie oft ist der Blitz den schon in der Nähe eingeschlagen? Jedesmal einen Arduino kaufen ist ja auch nicht die Lösung. Ich würde mir aber auch gar nicht allzugroße Sorgen machen.

  • Auch ein Arduino kann von Überspannung durch Blitz zerstört werden.

    Softwarefehler suchen ist wie Pilze suchen. Wenn man erst einen gefunden hat, findet man meist mehrere.


    Bei Hardware ist es schlimmer, da findet man bereits Fehler wenn man gar keine sucht!

  • Es geht doch wohl nicht um die 30EUR für einen Raspberry. Jeder Aufwand einen Raspberry zu schützen ist doch - sorry für meine Worte - Blödsinn.


    Ich denke es geht dem ThreadErsteller sicher um die Daten auf dem Raspberry und da sehe eine größere Herausforderung. Ein Volleinschlag eines Blitzes da können Spg induziert werden die kein elektrisches Gerät so einfach aushält. (Wir hatten mal einen Blitzeinschlag ca. 100m von unserem Haus - einige Geräte bei uns haben sich komplett abgeschaltet - eines ging kaputt (meine Fritzbox))


    Also meiner Meinung nach müssen die Daten von dort weg -> GSM/UMTS, WLAN, FibreOptic, ....

    Edited once, last by WernerPI ().


  • Aus eigener Erfahrung, aber auch wegen der physikalischen Gesetzte schlägt ein Blitz nicht unbedingt in den höchsten Punkt der Umgebung ein. Aber das nur am Rande. Als erstes sollte wirklich jedes Teil am Mast un der Mast selbst vernünftig geerdet sein. Schlägt der Blitz in den Mast, kann das dem RasPi natürlich schaden, aber ein Brand wird nicht entstehen. Der Blitz ist zwar energiereich, aber verliert auf dem Weg zum RasPi seine Kraft (richtige Erdung vorausgesetzt). Ein Blitzableiter direkt auf dem Mast, kann die Gefahr mindern. Dazu müsstest Du eine Metallspitze auf den Mast setzten, die eine bestimmte Strecke vom Mastende nach oben mit Isolatoren versehen ist. Die Metallspitze wird dann unabhängig vom Mast geerdet. Aber dass ist teurer als 10 Raspis :s . Wie oft ist der Blitz den schon in der Nähe eingeschlagen? Jedesmal einen Arduino kaufen ist ja auch nicht die Lösung. Ich würde mir aber auch gar nicht allzugroße Sorgen machen.


    Das klingt für mich schon fast etwas esoterisch und hat mit Physik nicht mehr viel zu tun. Siehe mein Beitrag oben.

    Softwarefehler suchen ist wie Pilze suchen. Wenn man erst einen gefunden hat, findet man meist mehrere.


    Bei Hardware ist es schlimmer, da findet man bereits Fehler wenn man gar keine sucht!

  • Blitz ist noch nie einer eingeschlagen. Jedenfalls nicht, seit ich den Garten habe.


    Ich persönlich habe mir bisher überhaupt keine Gedanken deswegen gemacht. Ich als naiver Laie bin davon ausgegangen, wenn höhere Objekte in der Nähe, dann schlägt der Blitz da ein. Eine weitere Alternative ist eine um mindestens 100cm längere Stange 50cm weiter daneben. Aber ich stelle nicht überall Stangen in meinem Garten auf. Bin froh das die Nachbarn die eine schon ziemlich gut versteckte Stange akzeptieren. Die letzten 2 m sind zum Teil zu sehen.


    Quote

    [font="Source Sans Pro, Tahoma, Helvetica Neue, Arial, sans-serif"]Ich denke es geht dem ThreadErsteller sicher um die Daten auf dem Raspberry und da sehe eine größere Herausforderung.[/font]



    Das ist für mich überhaupt keine Herausforderung. Die Daten werden nämlich nur auf dem Raspberry gesichert, wenn keine Internetverbindung besteht. Ansonsten wird alles direkt auf meinen Server Zuhause gespeichert. Bilder per FTP und Daten per SQL.


    Es geht mir wirklich nur um den Raspberry. Das sind aber nicht nur die 30€ für den Raspberry sondern da hängen mindestens 10 i2c Bausteine dran in Wert von 100€. Außerdem ein 20€ Hutschienennetzteil, Kamera und in Zukunft vermutlich auch Gartenpumpe und Weiteres. Was davon letztendlich kaputt geht, weiß ich nicht.


    Ich habe Zuhause auch schon 3 kaputte Fritzboxen gehabt. Habe aber inzwischen einen Feinschutz davor der vor allem auch die Telefonleitung schützt. Sollte ich also wieder vergessen, die Stecker zu ziehen, dann ist auch noch der Feinschutz da. Ob der bei meinem Raspberry helfen würde, weiß ich nicht.

  • Naja, wenn es denn sein muss - Du hast es selbst geschrieben: Grobschutz, Mittelschutz und Feinschutz und da bist Du locker >> 100EUR ;-)

  • Das Projekt mit den Funksensoren hatte ich bereits gesehen. Habe ich mir auch angesehen, bin aber nicht sehr tief eingestiegen.


    Ohne in die Materie einzusteigen wirst du kaum eine passabele Lösung finden, die dir deine Hardware auf dem Mast - im Fall des Falles - kostengünstigst verbrennt. Ich persönlich würde keinen Pi auf den Mast hängen - schon gar nicht, wenn der auch noch andere Aufgaben übernimmt, wie du schreibst (Gartenpumpe und weiteres - warum muss das überhaupt der Pi auf dem Mast tun, wenn du einen Pi in der Laube hast?)

    Edited once, last by doing ().

  • Hallo,
    wie bereits gesagt, ich würde einen Arduino Uno (aus China für 5€) benutzen, welcher die Daten per Funk an den Pi sendet, such mal im Internet nach Funkmodulen für Arduino.
    Die andere Möglichkeit ist die Daten optisch über Glasfaserkabel zu übertragen, hab ich mittels Fototransistor un Laserdiode bereits geschafft.


    Wie überträgst du die Daten zur Zeit vom Mast zum PI? Über I2C?


    MfG /root

    Ein "Gefällt mir" oder eine Bewertung wäre nett.

  • Quote

    [font="Source Sans Pro, Tahoma, Helvetica Neue, Arial, sans-serif"]warum muss das überhaupt der Pi auf dem Mast tun, wenn du einen Pi in der Laube hast?)[/font]


    Ich habe nie gesagt, dass ich einen Pi am Mast habe. Ich habe lediglich mit dem Gedanken gespielt. Wenn dann hätte der überhaupt keine Funktion, außer die Flanken an einem GPIO zu zählen und eine Spannung mit ADC zu messen.


    Quote

    [font="Source Sans Pro, Tahoma, Helvetica Neue, Arial, sans-serif"]Wie überträgst du die Daten zur Zeit vom Mast zum PI? Über I2C?[/font]


    ca. 55m 4 adriges Buskabel. 2 Adern sind für den Reedkontakt des Anemometers gedacht. Da werden Flanken am GPIO gezählt. Die anderen beiden Adern gehen in den ADC. In beiden Fällen sind es also analoge Signale. Der ADC ist über I2C angeschlossen und vielleicht 5cm vom RPi entfernt.


  • Das klingt für mich schon fast etwas esoterisch und hat mit Physik nicht mehr viel zu tun. Siehe mein Beitrag oben.


    Naja Esoterisches sehe ich nichts an meiner Aussage. Aber man muss einfach auf dem Teppich bleiben. Es geht hier um den RasPi und Bastelprojekte und da ist beinahe jede Lösung, den RasPi vor (direktem) Blitzeinschlag zu schützen, bedeutend teurer als der RasPi selbst. Und das ein Blitz nicht unbedingt in den höchsten Punkt der Umgebung einschlägt, sollte zumindest den interessierten Leuten nicht entgangen sein. Insofern ist also nicht nur der Mast gefährdet sondern auch die Gartenlaube. Der Link ist ja ganz schön, aber schau Dir mal die Preise an und lass uns überlegen, wie oft so ein Blitz in den Mast einschlagen wird.