Projekt:CitizenScience

Mögliche Parameter für Citizen Science

Wir könnten Umweltdaten messen (Sensoren bauen und als open source dokumentieren) und mehr oder weniger schön im Internet präsentieren. (Also mehr als die Konferenzraumtemperatur :))

Dabei könnte man durchaus Netzwerken, das z.B. Schaffenburg für andere die Sensoren und Infrastruktur bereitstellt:

1. Schulen
2. Umweltamt
3. LBV
4. Geologieinteressierte, z.B. ums Besucherbergwerk Wilhelmine herum
5. Interessierte Privatleute

"Wetter"

Oliver strickt ja schon an der Software für Fraxis Station.

Feinstaub

Jeder will wissen wie konzentriert der Feinstaub ist. Mehrere Messpunkte im Umfeld sinnvoll.

Der Shackspace Stuttgart hat ein Projekt mit Standardsensor ins Leben gerufen, das auch ne Kartendarstellung hat. Tatsächlich gibt es schon einige Aschaffenburger Stationen im luftdaten.info Messnetz: Luftdatenkarte Aschaffenburg

DIY Sensor: https://luftdaten.info/feinstaubsensor-bauen/

Steve hat Interesse bekundet.

Radioaktivität

Zumindest Fabs scheint daran auch ein gewisses Interesse zu haben. Sensorkandidaten wären GM-Röhren, große Ionisationskammern a la "Keksdose, Draht+JFET". Da hat man im Gegensatz zu Geiger-Müller-Zählröhren weniger Probleme mit "Verbrauch" des Gases, denke ich mal. Für den Anfang geht bestimmt einiges mit dem Teraohmmeter von Fabs. Außerdem habe ich interessante Sensoren von TEVISO gefunden - PIN Dioden mit Aluabdeckung, Je nach Typ Empfindlichkeit von Alpha bis Gamma.

Abgesehen von der Luft vorm Space wäre vielleicht die Aschaff interessant, die Material aus dem Boden des Spessart mitbringt, oder Auswaschung aus Atmosphäre durch Regen. Oder man könnte mal unterschiedliche Sensoren vergleichen.

Zusätzliche Messungen sind wohl nur an "interessanten" Orten sinnvoll: Besucherbergwerk Wilhelmine zum Beispiel? Demonstrator fürs naturkundliche Museum?

Lärm

Wäre am Space vielleicht ganz sinnvoll, auch bei Diskussionen mit Nachbarn (Räuser, Räusper, Laserabluft). Evtl. bei Mitgliedern, die im Grünen leben, auch richtungsabhängige Erfassung von Lärm, Stichwort Fluglärm?

Infraschall

Neben technischen Quellen gibt es auch natürliche Phänomene die sich da zeigen, zum Beispiel in der hohen Atmosphäre verglühende Meteore oder Seimsische Aktivität. Recht einfach mit Soundkarte und Elektretmikrofon zu erfassen, Beispiel von mir (29.12.18, Sensor auf Dachboden, Windgeräusche) :

Resource Techlib zu Infrasound

Ultraschall

Irgendwas mit Fledermäusen?

Seismik

Gar nicht weit von hier, so im Rheingraben und Odenwald, ist in Sachen Erdbeben einiges los. Das könnte man monitoren.

In Frage kommende Sensoren:

Geophone

Im Boden verankerte dynamische Mikrofone, um relativ kurzperiodische Bewegungen zu erfassen. In der Regel für kurzperiodische Signale von mehreren Hertz, kann elektrisch aktiv überdämpft werden und reagiert dann auch auf langsamere Bewegungen. Habe 3 gekauft, es gibt bei der Quelle die Chance für weitere Geophone.

Erkenntnisse aus Vorversuchen im Garten und Keller an Soundkarte:

1. Im Prinzip ist es ganz einfach. Derzeit verwende ich Audacity zur Aufnahme, da kann man auch gleich Notchfilter und Tiefpassfilterung damit machen.
2. Störungen der Soundkarte, bezogen auf ganzes Band: Altlaptop>Desktop>Jasmins Audiorecorder. Bei niedrigen Frequenzen praktisch nur Audiorecorder in der Lage, Geophonsignale deutlich aufzunehmen.
3. 50 Hz-Störungen sind deutlich wahrzunehmen.
4. kräftig springen - auch in mehreren Metern Entfernung - ist ein gutes Testsignal.
5. Aufnahmen zur vollen Stunde starten hilft bei der Rückgewinnung der Uhrzeit.
6. Ein umgestülpter Eimer als Regenschutz hilft nicht gegen Geprassel im Signal. Trotz Lage nah an Straße ist mein Gewölbekeller gerade viel ruhiger als der Garten weiter hinten.
7. Ein am nächstgelegenen öffentlich abfragbaren Seismometer - MILB bei Eschau - im Dayplot deutliches Signal war mit einem einzelnen Geophon am Laptop-Mikrofoneingang nur durch ca. 1 dB höheres 6Hz-Signal bei der Spektralanalyse zu erahnen.
8. Rauscharme, großsignalfeste Vorstufe (tendiere zu OPA209 oder dem teureren LTC2057 Autozero Opamp) unumgänglich, insbesondere bei langen Kabelstrecken. Möglichst früh digitalisieren (Soundkarte mit modifiziertem Hochpass oder gleich präzisen 24-bit-ADC mit Antialiasfilter, ohne Hochpass und mit rauscharmer Referenzspannung, hallo AD7124-4?)
9. Verkehr und Bewegung im Haus zeigen sich in der Aufnahme mit dem Audiorecorder deutlich.

Erster Erfolg?

Audiobereich: Hier die Messergebnisse der Profis: Meßort Darmstadt, etwa bei 3:30 ist was. Zeiten in UTC.

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Vorbeifahrende KFz sind in der Regel schneller vorbei, muss da noch mehr ausmessen.

Und bei mir eine Stunde später? Falscher Alarm? Danebenliegende Zeit?

Mülheim-Kärlich/Ochtendung

Die Messungen laufen derzeit nur nachts, um menschlich bedingten Geräuschen auszuweichen, und weiterhin nur an dem Soundinterface. Am 11. und 12.2.2019 gab es jeweils früh morgens deutliche Erschütterungen, und diese scheinen die Strecke von ca. 125 km bis zu mir zurückgelegt zu haben. Hier sind die Audacity-Screenshots und im Vergleich dazu Die Tagesplots des hessischen Trillium in Fürth i.Odw. Der Cursor steht jeweils beim vom HLNUG gemeldeten Zeitpunkt der Erschütterung. Audiobereich.

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Vorverstärker

Ein Vorverstärker wurde aufgebaut, jetzt fehlt noch der Digitalisierer und bischen was rundherum. Beim Abgleich wunderte ich mich über den hohen Rauschanteil, als Ursache war nach etwas Grübelei eine externe Beeinflussung erkannt: Der Lüfter des Labornetzgeräts. Und der koppelte mechanisch zum Geophon, erfreulicherweise nicht durch EMV. Das Oszillogramm zeigt vorne mit, hinten ohne Lüfter. Auch positionieren des Geophon auf weicher Unterlage verringerte die Störung.

50 Hz werden schon sehr effektiv gefiltert, aber langsame Bewegungen mit Periodendauer um die Sekunde scheinen darstellbar:

Datenlogging

Es gibt zwar noch keinen gewidmeten Digitalisierer, aber ein gesprächiges Multimeter und ein erfreulich einfaches Skript, welches als serielle Strings empfangene Zahlenwerte in eine CSV Datei schreibt. Belegt zwar ein Gerät unnötig und das braucht auch viel mehr Leistung als das, was am Ende eingesetzt werden soll, aber für den Anfang reichts. Die Samplerate beträgt ca. 13 Samples pro Sekunde, Ergebnis ist eine CSV-Datei mit UNIX Timestamp in der ersten, Spannung am Verstärkerausgang in der 2. Zeile.

Rauschen und menschengemachte Geräusche

Leider ist mit dem jetztigen Aufbau noch nicht viel zu erreichen, einfach zu viele Störgeräusche. So war noch nicht mal das Beben vom 5. Juni in Gernsheim sichtbar (Magnitude 2,1) Das kommt aber vermutlich nicht alles vom Verstärker und Sensor, möglicherweise spielt da auch der (niederfrequente) Lärm der Schleuse und der Stauwehre am Main eine Rolle, ca. 300 m vom Meßort entfernt. Gut erkennbar ist aber das menschliche Aktivitäten gemessen werden, es gibt einen deutlichen Anstieg ab ca. 7 Uhr.

Die größten Ausschläge bringen natürlich Fahrzeuge, die unmittelbar auf der Straße neben dem Haus vorbeifahren, weniger als 5m vom Sensor weg:

Die letzten Sekunden dieser Datei zeigen das vorbeifahren eines LKW, möglicherweise ist ein Teil der Ausschläge davor durch mein herumlaufen im Erdgeschoss ausgelöst.

FMES (Fluid mass electrolytic seismometer)

Flüsssigkeitspegel in zwei verbundenen Gefäßen wird gemessen. Wird die Flüssigkeit beschleunigt, schwappt es. [1]

Lehman-Seismometer

Horizontalpendel nach Gartentür-Prinzip. (Habe Aluprofilschrott da, damit geht vielleicht was. Oder mal bei Rose&Krieger betteln. Oder bei Nick)

VAXMAN zu Lehman-Seismometer

Shackleford-Gundersen Seismometer

durch Elektromagnet gedämpftes kurzes Pendel.

Blattfederseismometer

Vertikalseismometer, auch dämpfbar.

Wasserhammer-Seismometer

Wasser in Rohr als seismische Masse, recht leicht aufzubauen.

Techlib Wasserhammer-Seismometer

Projekttagebuch

Datum	Aktion	Teilnehmer
8.01.2019	Geophone auf Schreibtisch getestet	Hendi
11.01.2019	Geophone abends im Außenbereich ausprobiert	Hendi
17.01.2019	Erfolgreiche Aufnahme von etwas, das auch an Seismometer Darmstadt ankam?	Hendi
25.01.2019	Geophone wurden für einen Vortrag im Juli 2019 angefragt	Hendi
22.03.2019	Geophone-Vorverstärker aufgebaut	Hendi
28.03.2019	Besuch bei mineralogischem Stammtisch des Nat.-Wiss. Verein AB wegen Seismometer.	Hendi
13.04.2019	Geophon Vorverstärker funktioniert, nun muss digitalisiert werden.	Hendi
06.07.2019	Billige Kombi aus Arduino Nano und HX711 sind vielversprechend! Danke für die Anregung, Benutzer:Nick!	Hendi
08.07.2019	Geophon mit Arduino und HX711 verheiratet, Darstellung auf XP-Notebook: Einsatzbereit für Museumsnacht am 13.7.!	Hendi