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Projekt:Geophon: Unterschied zwischen den Versionen
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= Übersicht = | = Übersicht = | ||
Aschaffenburg grenzt an die seismisch sehr aktiven Region Darmstadt, deren Erdbeben durch den seit ca. 45 Mio. Jahren keilförmig absinkende Oberrheingraben bedingt sind, und u.a. den Odenwald aufgefaltet hat. Da mich elektronische Messtechnik sehr und (verstaubt) Geologie auch ein wenig interessiert wollte ich beides miteinander verbinden. Für den Einstieg sollten es keine mechanisch allzu aufwendigen Sensoren werden, sondern günstig gebraucht erhältliche Geophone. Das sind Verwandte der dynamischen Mikrofone, zum abhorchen des Bodens, auch bei niedrigeren als den hörbaren Frequenzen. Wenn die laufen kann man sich an edlere Systeme begeben. :-) | Aschaffenburg grenzt an die seismisch sehr aktiven Region Darmstadt, deren Erdbeben durch den seit ca. 45 Mio. Jahren keilförmig absinkende Oberrheingraben bedingt sind, und u.a. den Odenwald aufgefaltet hat. Da mich elektronische Messtechnik sehr und (verstaubt) Geologie auch ein wenig interessiert wollte ich beides miteinander verbinden. Für den Einstieg sollten es keine mechanisch allzu aufwendigen Sensoren werden, sondern günstig gebraucht erhältliche Geophone (Ca. 10,- € in der Bucht). Das sind Verwandte der dynamischen Mikrofone, zum abhorchen des Bodens, auch bei niedrigeren als den hörbaren Frequenzen. Wenn die laufen kann man sich an edlere Systeme begeben. :-) | ||
==Status== | ==Status== | ||
Läuft, aber an ungünstigem Platz mit vielen Signalen durch Zivilisation. Zu einem vom HLNUG als Erdbeben veröffentlichtem Ereignis wurde ein [[#Erster_eindeutiger_Treffer|korrespondierendes Signal]] gemessen. | Läuft, aber an ungünstigem Platz mit vielen Signalen durch Zivilisation. Zu einem vom HLNUG als Erdbeben veröffentlichtem Ereignis wurde ein [[#Erster_eindeutiger_Treffer|korrespondierendes Signal]] gemessen. | ||
== Galerie == | == Galerie == | ||
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=== | === Treffer und Verdachtsfälle === | ||
[[File:29.10.19 Ober-Ramstadt.png|300px]] | [[File:29.10.19 Ober-Ramstadt.png|300px]] | ||
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[https://www.hlnug.de//fileadmin/messwerte/erdbebendienst/hlnug2019vfjyk.pdf Ober-Ramstadt, 29.10.19 (Link zum PDF des Hessischen Erdbebendienst)] | [https://www.hlnug.de//fileadmin/messwerte/erdbebendienst/hlnug2019vfjyk.pdf Ober-Ramstadt, 29.10.19 (Link zum PDF des Hessischen Erdbebendienst)] | ||
Überlagerung meiner Messung mit HLNUG-Seismometer Bieber, Quelle: Hessischer Erdbebendienst, Hessisches Landesamt für Naturschutz, Umwelt und Geologie | |||
[[:File:Ober-Ramstadt.pdf]] | |||
[[:File:Albstadt 04nov19.pdf]] | |||
[[:File:Straßbourg 12nov19.pdf]] | |||
[[:File:Darmstadt 01jan20 0320z questionable.pdf]] | |||
[[:File:Gernsheim 05jan20 0042z questionable.pdf]] | |||
[[:File:Straßbourg 12nov19.pdf]] | |||
[[:File:Albstadt 27jan20 2205z komplex.pdf]] | |||
Schweres Beben Magnitude 6,4, Albanien | |||
[[:File:Durres 26nov19 0254.pdf ]] | |||
=== Outdoor unit Geophon 1 === | === Outdoor unit Geophon 1 === | ||
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File:g1-outdoor-cover.jpg | File:g1-outdoor-cover.jpg | ||
</gallery> | </gallery> | ||
==Autor & Ansprechpartner== | ==Autor & Ansprechpartner== | ||
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=== Standort === | === Standort === | ||
Das "Produktive" Geophon steckt im Lehmboden in einem Gewölbekeller innerorts, nur wenige m von der Straße entfernt, Die Lage ist im Maintalsediment nur wenige Meter über dem Mainpegel, die [https://v.bayern.de/trqnq geologische Karte des BayernAtlas] enthält wegen der Überbauung keine gescheiten Daten vom Standort, außerhalb des Orts in ähnlicher Lage wird der Boden aber als würmzeitliche Schotter mit Kies und Sand geführt. Das ist sicher kein so gutes Koppelungsmedium wie Felsuntergrund. | Das "Produktive" Geophon 2 steckt im Lehmboden in einem Gewölbekeller innerorts, nur wenige m von der Straße entfernt, Die Lage ist im Maintalsediment nur wenige Meter über dem Mainpegel, die [https://v.bayern.de/trqnq geologische Karte des BayernAtlas] enthält wegen der Überbauung keine gescheiten Daten vom Standort, außerhalb des Orts in ähnlicher Lage wird der Boden aber als würmzeitliche Schotter mit Kies und Sand geführt. Das ist sicher kein so gutes Koppelungsmedium wie Felsuntergrund. | ||
Potentielle Störquellen: Abgesehen von Straßenverkehr gibt es eine Bahnlinie und Wasserkraftwerk mit Schleuse in der Nähe. Deren Auswirkung muss jedoch erst mal genauer betrachtet werden. | Potentielle Störquellen: Abgesehen von Straßenverkehr gibt es eine Bahnlinie und Wasserkraftwerk mit Schleuse in der Nähe. Deren Auswirkung muss jedoch erst mal genauer betrachtet werden. | ||
Ein weiteres Exemplar | Ein weiteres Exemplar, Nr. 1, ist mobil und dient auch zu Entwicklungszwecken. | ||
=== Sensoren === | === Sensoren === | ||
Auf Ebay wurden günstig drei gebrauchte [https://www.sercel.com/products/Lists/ProductSpecification/Geophones_specifications_Sercel_EN.pdf] mitsamt Einsteck-Gehäuse beschafft, die für seismische Exploration gedacht sind. Diese haben Hochpasscharakteristik (natürliche Frequenz 10 Hz), Spurious resonance bei 200 Hz und eine Empfindlichkeit von 28V/m/s wenn unbelastet. | Auf Ebay wurden günstig drei gebrauchte [https://www.sercel.com/products/Lists/ProductSpecification/Geophones_specifications_Sercel_EN.pdf] mitsamt Einsteck-Gehäuse beschafft, die für seismische Exploration gedacht sind. Diese haben Hochpasscharakteristik (natürliche Frequenz 10 Hz), Spurious resonance bei 200 Hz und eine Empfindlichkeit von 28V/m/s wenn unbelastet. | ||
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==== Set 1 (Development) ==== | ==== Set 1 (Development) ==== | ||
Das Geophon ist wie im Datenblatt zur Unterdrückung des 10 Hz Peak angegeben mit 1 kΩ belastet | Das Geophon ist wie im Datenblatt zur Unterdrückung des 10 Hz Peak angegeben mit 1 kΩ belastet. Vor dem Eingang zum ADC ist ein RC-Tiefpassfilter mit 320kΩ und 100 nF geschaltet, Grenzfrequenz ca. 5 Hz. Die Leitung und Elektronik sind nicht geschirmt, aber der ADC in Schaumstoff verpackt um Temperaturschwankungen etwas abzumildern. Geloggt wird mit einem Raspberry Pi Zero W, Versorgung ist über eine Powerbank möglich. Eingebaut in ein gelasertes Holzgehäuse. Die Stromaufnahme des Pi 0 W wurde durch abschalten unnötiger Dinge reduziert, sie schwankt deutlich, zwischen 80 und 120 mA. | ||
==== Set 2 (Produktiv) ==== | ==== Set 2 (Produktiv) ==== | ||
Das Geophon ist wie im Datenblatt zur Unterdrückung des 10 Hz Peak angegeben mit 1 kΩ belastet, was die Empfindlichkeit auf 20V/m/s reduziert und direkt an den ADC-Eingang angeschlossen. Die Zuleitung ist geschirmt, der ADC und der Arduino in einer gemeinsamen Abschirmbox. | Das Geophon ist wie im Datenblatt zur Unterdrückung des 10 Hz Peak angegeben mit 1 kΩ belastet, was die Empfindlichkeit auf 20V/m/s reduziert und direkt an den ADC-Eingang angeschlossen. Die Zuleitung ist geschirmt, der ADC und der Arduino in einer gemeinsamen Abschirmbox. Ein Raspberry 3 loggt. | ||
(Der unterschiedliche Situation bei der Schirmung ist lediglich bedingt durch die investierbare Zeit, das wird sicher mal harmonisiert!) | (Der unterschiedliche Situation bei der Schirmung ist lediglich bedingt durch die investierbare Zeit, das wird sicher mal harmonisiert!) | ||
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==== Frontend ==== | ==== Frontend ==== | ||
Der ADC wird von einem Arduino Nano kontinuierlich abgefragt und der Messwert, von dem ein bei der Initialisierung ermittelter Offset abgezogen wird, im Klartext über die Seriell-over-USB Schnitsstelle übertragen | Der ADC wird von einem Arduino Nano kontinuierlich abgefragt und der Messwert, von dem ein bei der Initialisierung ermittelter Offset abgezogen wird, im Klartext über die Seriell-over-USB Schnitsstelle übertragen. | ||
=== Interessante Beobachtungen und Fallen === | === Interessante Beobachtungen und Fallen === | ||
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* Ein umgestülpter Eimer als Regenschutz hilft nicht gegen Geprassel im Signal. (Galt zumindest mit Soundkarte als ADC) | * Ein umgestülpter Eimer als Regenschutz hilft nicht gegen Geprassel im Signal. (Galt zumindest mit Soundkarte als ADC) | ||
* Trotz Lage nah an Straße ist mein Gewölbekeller ruhiger als der Garten weiter hinten. (Galt zumindest mit Soundkarte als ADC) | * Trotz Lage nah an Straße ist mein Gewölbekeller ruhiger als der Garten weiter hinten. (Galt zumindest mit Soundkarte als ADC) | ||
* Soundkarte: Audiobandbreite ist einfach zu hoch für das was interessiert. | * Soundkarte: Audiobandbreite ist einfach zu hoch für das was interessiert. | ||
* Verkehr und Bewegung im Haus zeigen sich deutlich, möglichst entfernt von menschlicher Aktivität messen! | * Verkehr und Bewegung im Haus zeigen sich deutlich, möglichst entfernt von menschlicher Aktivität messen! | ||
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Arduino Sketchbook zum Auslesen des HX711 und serielle Übertragung [[:File:geoadc.zip]] | Arduino Sketchbook zum Auslesen des HX711 und serielle Übertragung [[:File:geoadc.zip]] | ||
Export-Script für Waveform-Daten [[:File:WID2-export-python-programm.zip]] | |||
== Projekttagebuch == | == Projekttagebuch == | ||
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| 06.01.2020 || Messdaten des hessischen Erdbebendienst zum Vergleich erhalten || [[Benutzer:Dg3hda|Hendi]] | | 06.01.2020 || Messdaten des hessischen Erdbebendienst zum Vergleich erhalten || [[Benutzer:Dg3hda|Hendi]] | ||
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| 26.08.2020 || Stromaufnahme optimiert, Einbau in lasercut Sperrholzgehäuse || [[Benutzer:Dg3hda|Hendi]] | |||
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* FMES (Fluid mass electrolytic seismometer) Flüsssigkeitspegel in zwei verbundenen Gefäßen wird gemessen. Wird die Flüssigkeit beschleunigt, schwappt es. [https://docs.google.com/viewer?a=v&pid=forums&srcid=MTEwNTY3NjcxMDQ3NjEzMjgwMDYBMTMxMjUwODI3MDY3MzY1NTcyMDEBUFdScUMtNnRFZ0FKATAuMgEBdjI&authuser=0] | * FMES (Fluid mass electrolytic seismometer) Flüsssigkeitspegel in zwei verbundenen Gefäßen wird gemessen. Wird die Flüssigkeit beschleunigt, schwappt es. [https://docs.google.com/viewer?a=v&pid=forums&srcid=MTEwNTY3NjcxMDQ3NjEzMjgwMDYBMTMxMjUwODI3MDY3MzY1NTcyMDEBUFdScUMtNnRFZ0FKATAuMgEBdjI&authuser=0] | ||
* Lehman-Seismometer Horizontalpendel nach Gartentür-Prinzip. (Habe Aluprofilschrott da, damit geht vielleicht was. Oder mal bei Rose&Krieger betteln. Oder bei [[Benutzer:Nick|Nick]] [http://www.vaxman.de/projects/lehman_seismometer/seismometer.html VAXMAN zu Lehman-Seismometer] | * Lehman-Seismometer Horizontalpendel nach Gartentür-Prinzip. (Habe Aluprofilschrott da, damit geht vielleicht was. Oder mal bei Rose&Krieger betteln. Oder bei [[Benutzer:Nick|Nick]] | ||
[http://www.vaxman.de/projects/lehman_seismometer/seismometer.html VAXMAN zu Lehman-Seismometer] | |||
* Shackleford-Gundersen Seismometer durch Elektromagnet gedämpftes kurzes Pendel. | * Shackleford-Gundersen Seismometer durch Elektromagnet gedämpftes kurzes Pendel. | ||