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Recepción de señales horarias via radio

Estos días estoy buscando información para un reloj que quiero diseñar. El objetivo de esta parte del proyecto es recibir las señales horarias que se emiten en algunas frecuencias de radio y descodificarlas con un PIC. El problema es que mi especialidad no es precisamente las comunicaciones por radio y voy un poco perdido en el tema. Tengo dos señales disponibles, la emitida desde Frankfurt (DCF77) a 77,5kHz que sé que se recibe porque tengo dos despertadores que se sincronizan con ella y la emitida desde Francia en la portadora de la emisora TDF en 162 kHz, he podido comprobar su recepción con un receptor de Onda Larga, bastante ruidosa. Mi idea inicial es utilizar la señal de TDF. Esta página explica como viene codificada la información horaria en la portadora de la emisora TDF:

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Como se puede observar en las gráficas hacia el final de la página, se varía linealmente la fase de la portadora cada segundo, una sola vez para indicar un 0 binario y dos veces consecutivas para indicar un 1 binario. Como es lógico para conseguir dicha variación se aumenta y disminuye la frecuencia durante unos intervalos como se muestra en las gráficas que le siguen.

A partir de aquí siguen mis cábalas: Un receptor básico constaría de una antena de ferrita y un filtro sintonizado a 162kHz y un amplificador, así conseguimos la portadora. Aquí podría pensarse en convertir esta portadora en una señal cuadrada que aplicada al PIC permitiera medir su frecuencia. O bien considerar la señal una modulación en FM y utilizar por lo tanto un esquema receptor de FM, consiguiendo una señal variante según la fase. ¿O hay un circuito más simple para detectar esas variaciones de fase?

¿Veis factible todo esto? El filtro básico LC me parece que no daría muy buenos resultados dada la gran cantidad de ruido presente en esa banda. La frecuencia a sintonizar sería fija, supongo que un filtro con cristal de cuarzo o resonador cerámico sería mejor. Tampoco veo muy claro el efecto del ruido sobre todo esto. Si el ancho de banda del filtro es excesivo, el ruido interferirá el frecuencímetro, si es demasiado estrecho causará la pérdida de la señal cuando ésta se desvíe de su frecuencia cada segundo (debe ser muuuuy estrecho para eso supongo) pero eliminará todo el ruido y la modulación de voz en amplitud. Lo ideal sería dejar pasar justo el rango de frecuencias en las que varía la portadora para minimizar el ruido.

Espero conocer vuestras opiniones. Gracias por leer este tocho.

PD: es.tecnica.ingenieria.teleco parecería un grupo más adecuado pero parece muy abandonado.

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Jeroni Paul
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"Jeroni Paul" escribió en el mensaje news:c4idb0$2i2e49$ snipped-for-privacy@ID-215914.news.uni-berlin.de...

quiero diseñar. El

horarias que se

con un PIC. El

comunicaciones por

Seguro que yo estoy más verde que tú en el tema, pero supongo que el tema está más bien enfocado al demodulador fm. Pero no posteo para poner esto, es que estoy seguro de haber visto en algún sitio módulos híbridos para la señal DCF77 que comunican por I2C. Si el objetivo es hacerlo tú mismo, es trampa pero si lo que quieres es que vaya, investiga por ese lado. Si los hay para los alemanes (doy fe a menos que me falle el coco), seguramente también para los franceses.

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Franois

77,5kHz

varía

indicar

simple

Detectar las variaciónes de fase es trivial usando un PLL. Si encima el PLL funcióna diréctamente a la frecuencia de 162 Khz, únicamente necesitas aplicar la señal procedente del amplificador de RF a la entrada de referencia del PLL, y obtienes una señal cuadrada proporcional a la diferencia de fase tomando la señal de error. Yo intentaría hacer algún experimento con el 4046.

cerámico

de

en

Ten en cuenta que por mucho que filtres, vas a seguir teniendo ruido en esas frecuencias tan bajas. El filtrado únicamente sera efectivo si en esa misma banda de frecuencias hay EMI procedente de cualquier aparato eléctrico cercano, y si la EMI generada no cae en los 164 Khz. Además, el desplazamiento en frecuencia que sigue la señal es muy pequeño (+-6Hz) y muy lento, con lo que se puede tomar la aproximación adiabática y ver una única componente frecuencial que se desplaza espectralmente a izquierda y a derecha, en lugar de las funciónes de Bessel típicas de la FM, con lo cual creo que necesitarias un filtro de orden muy elevado para crear una ventana que recoga únicamente las componentes de interés.

El propio PLL hará de filtro, y si su margen de captura esta bien calculado, sólo debe responder a las variaciónes de la componente fundamental de 164 Khz.

parece

Cierto, no se que pasa últimamente que no postea nadie.

Un saludo Jorge

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Jorge Sánchez

Franois expuso:

El objetivo es que funcione pero usando componentes que se puedan encontrar en las tiendas. Para la señal DCF77 Conrad vende un módulo con antena incluida que da los pulsos que se reciben listos para ser usados en un circuito digital. No sé que chip usa (si es que usa alguno). Sin embargo estas cosas siempre son de difícil conseguir y preferiría evitarlas. También encuentro por ahí el U4223B de Atmel, no sé si me serviría, pero los links que dan hacia las hojas no van, y la página de Atmel no hay nada. Creo que el uso de un PLL como sugiere Jorge podría ser una buena idea. Es curioso pero no he podido encontrar ningún esquema de alguien que antes hubiera tratado de recibir las señales horarias con un circuito casero, autoconstruido, sin usar módulos prefabricados raros o sacados de relojes comerciales (este tipo de soluciones son frustrantes para el aficionado).

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Jeroni Paul

Jorge Sánchez expuso:

Por lo que veo hay dos versiones (al menos) del 4046, la de Fairchild

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y la de Philips
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con diferentes prestaciones. También he encontrado el LM565 de National:
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La solución me parece interesante y efectiva. Será cuestión de probarlo y ver los resultados.

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Jeroni Paul

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f

He descargado los pdf's, y curiósamente el 4046 de fairchild sólo tiene dos de los tres comparadores de fase del 4046 original, lo cual no es un problema con las señales que vas a demodular (cambios de 1 radián en la fase). Yo creo que cualquiera de los pll que has mencionado deberia funcionar bien a esa frecuencia tan baja.

El tema de la decodificación de señales horarias en plan 'casero' lo ví por casualidad en un libro antiguo de carkit (no sé si te suena), en el que utilizaban un receptor superheterodino para recibir las señales horarias (no se ni el formato ni la frecuencia), para poner en hora un reloj de tubos nixie. El esquema en cuestión, no se si estará por la red, pero en esta página el autor publica el esquema de un reloj con puesta en hora automática, que utiliza un circuito hecho con bipolares:

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...aunque a mi me parece más elegante una solución con PLL.

Un saludo Jorge

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Jorge Sánchez

Jorge Sánchez expuso:

Había pasado por estas páginas hace tiempo, este circuito está pensado para recibir las señales de MSF en el Reino Unido que son moduladas en amplitud a

60kHz, aquí probablemente no se reciben. No sé si se podría modificar para el DCF77 ya que MSF apaga y enciende la portadora mientras que DCF77 la reduce un 25%, además el autor cita que no esta satisfecho del receptor porque es un tipo de radio sintonizada sensible al ruido y tal, pues pensé en utilizar un circuito receptor a reacción (tengo un esquema que usa un solo FET, pero habría que encontrarle un bote para el rango que incluya 77,5kHz). Lo que me hizo cambiar de rumbo fue el hecho que la recepción de TDF es bastante mejor que DCF77 dado que emiten desde más cerca y con más potencia. Hay una recepción bastante clara de esta emisora durante todo el día, si se orienta bien la radio (hoy casualmente he descubierto que rotando la radio se puede reducir considerablemente el ruido de fondo). Por otro lado, leí que DCF77 también modula la fase de la portadora de forma no oficial, con lo que *quizá* se podría aprovechar el mismo circuito (aunque la codificación es totalmente distinta).

Saludos

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Jeroni Paul

Hola, He estado leyendo este hilo, y tengo un libro en el que salen un buen puñado de circuitos receptores de onda larga (no sólo de eso) pero también de señales horarias: los hay a reacción, super-heterodinos, a integrados, transistores, salida audio, digital.... Es el "350 esquemas de a.f." de Hermann Schreiber. Está en casi cualquier libreria y biblioteca de universidad. Tampoco es que estas colecciones de esquemas sean la solución a todo, pero salen ideas que están bien.

Saludos

"Jeroni Paul" escribió en el mensaje news:c4nbjl$2jrc72$ snipped-for-privacy@ID-215914.news.uni-berlin.de...

para

a

rotando

forma

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JosePD

JosePD expuso:

Pues ya miraré de buscarlo.

Por otro lado ayer me enteré que en España también hay un emisor de señales horarias, el EBC que emite desde San Fernando de Cadiz. Sin embargo no hay información sobre él, encuentro datos contradictorios aquí y allá pero nada específico. Emite en 6840 y 12008 kHz o en 4998 y 15006 kHz, de 10 a 12.30 o de 9.55 a 10.55, con 1kW o con 10kW. Ningún detalle acerca de la codificación de las horas. ¿Alguien sabe algo? Estoy tratando de sintonizar esas frecuencias con un receptor de Onda Corta pero a 5MHz no llega el dial. Como es de dial analógico no puedo saber cuando estoy exactamente a 15MHz, lo cierto es que cerca de 15 se escucha un pitido constante con dos "ticks" por segundo, que podrían ser una interrupción de la portadora de 0,1 segundos. También observo que el punto de sintonía en Onda Corta va variando con el rato y es necesario resintonizar la emisora de vez en cuando, supongo que es el receptor el que varía ya que no creo que sean todas las emisoras. De todas formas sin más detalles no va a ser posible hacer nada con ella.

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Jeroni Paul

JosePD expuso:

Pues ya miraré de buscarlo.

Por otro lado ayer me enteré que en España también hay un emisor de señales horarias, el EBC que emite desde San Fernando de Cadiz. Sin embargo no hay información sobre él, encuentro datos contradictorios aquí y allá pero nada específico. Emite en 6840 y 12008 kHz o en 4998 y 15006 kHz, de 10 a 12.30 o de 9.55 a 10.55, con 1kW o con 10kW. Ningún detalle acerca de la codificación de las horas. ¿Alguien sabe algo? Estoy tratando de sintonizar esas frecuencias con un receptor de Onda Corta pero a 5MHz no llega el dial. Como es de dial analógico no puedo saber cuando estoy exactamente a 15MHz, lo cierto es que cerca de 15 se escucha un pitido constante con dos "ticks" por segundo, que podrían ser una interrupción de la portadora de 0,1 segundos. También observo que el punto de sintonía en Onda Corta va variando con el rato y es necesario resintonizar la emisora de vez en cuando, supongo que es el receptor el que varía ya que no creo que sean todas las emisoras. De todas formas sin más detalles no va a ser posible hacer nada con ella.

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Jeroni Paul

"Jeroni Paul" escribió en el mensaje news:c4pg5o$2kj8vt$ snipped-for-privacy@ID-215914.news.uni-berlin.de...

cualquier

estas

salen ideas que

Lo tengo en las manos, con un kilo de polvo. Es una sucesión de esquemas. Original francés ISBN 2-1002795-6 350 schémas HF de 10KHz à

1GHz. Réception, oscill... Ed. DUNOD Castellano ISBN 84-283-2327-5 350 esquemas... Ed. Paraninfo. Creo haberlo visto en el Corte Inglés (donde podrías ojearlo). O si quieres te escaneo el índice y decides (tengo la versión española).

emisor de señales

Sin embargo no hay

y allá pero nada

kHz, de 10 a 12.30 o

de la

Un poco tienes aquí: http://216.239.53.104/search?q=cache:vL5GAuHZ_PcJ:

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Franois

Jorge Sánchez expuso:

Lo que tengo previsto es utilizar una antena de ferrita sacada de un receptor de Onda Media de esos pequeños, juntamente con su condensador variable. A la bobina larga de la antena de ferrita le añadiré un condensador en paralelo para que resuene a la banda de Onda Larga y el condensador variable servirá para hacer una sintonía fina. Entonces un amplificador de RF amplificará las señales procedentes de la bobina pequeña de la antena.

¿Entonces no es necesario que filtre nada? Me cuesta de ver que el PLL no haga caso de nada excepto de la frecuencia central para el que está configurado y su rango de captura. Los tres comparadores de fase del 4046 son (o los modelan como) circuitos digitales, si inyectamos aquí la señal procedente del amplificador de RF yo diría que la comparación la haría con el componente frecuencial que tenga más amplitud, que sería el predominante que haría disparar los flip-flops. Los otros componentes frecuenciales (suponiendo que su amplitud es bastante menor) aparecerían como oscilaciones encima de la onda del componente más potente. Al final creo que el oscilador se quedaría en uno de los topes de su rango o oscilando libremente. No sé si te he entendido correctamente.

Un saludo y gracias.

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Jeroni Paul

predominante

oscilaciones

oscilador

He sido yo quien no se ha expresado adecuadamente. El PLL tiene una función de transferencia con respuesta en frecuencia de paso bajo. Por lo tanto, las componentes de frecuencia superiores a su rango de captura, no deben afectarle si son de amplitud reducida. Lo que si que afectarán, son los armonicos de frecuencia inferior a 164 Khz presentes en la banda, y cuya amplitud sea suficientemente alta como para desestabilizar el bucle, haciendo que el detector de fase se dispare. Para evitar esto, deberia ser suficiente con el circuito resonante de sintonia, sin necesidad de colocar filtros con alto Q.

Ya nos contarás, a ver si consigues demodular la señal, que yo estoy intrigado por ver si esta técnica es efectiva.

Un saludo Jorge

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Jorge Sánchez

Franois expuso:

Por lo que veo no está ni en la biblioteca de mi ciudad ni en la de la UAB.

Gracias, si lo tienes a mano.

http://216.239.53.104/search?q=cache:vL5GAuHZ_PcJ:

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Sí, había bajado el .doc y también aparece en otros sitios similares con datos distintos, pero nada de información específica. Bueno, ellos se lo pierden, voy a orientar mi trabajo hacia la emisora francesa. Asumo que emite estos códigos, porque aparte de la información que hay en algunas páginas no parece que haya habido mucha gente que se haya basado en ellos. Según la documentación emite con 2MW de potencia o sea que debe recibirse por todo Europa.

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Jeroni Paul

Jorge Sánchez expuso:

Después de experimentos varios, he sacado de una radio una antena de ferrita y su condensador ajustable y he montado este circuito en una protoboard:

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(el que se halla más adelante con la antena de ferrita). Esta cosa tan simple da unos resultados sorprendentemente buenos, se pueden sintonizar todas las emisoras Españolas una a la vez. Pero todas esas francesas y árabes que se pillan durante la noche nada de nada. Al dar más volumen en los sitios donde no hay emisora se escucha de fondo alguna de las emisoras Españolas. Y por mucho que trato de poner un condensador en paralelo con el ajustable no hay manera, no se si es que deja de resonar o en la Onda Larga todas son demasiado débiles para pillarlas con esto. Silencio absoluto. Supongo que habría que amplificar más pero ya me veo a venir problemas con la selectividad entonces. O quizá sea porque la antena de ferrita necesite más vueltas para la Onda Larga. Al final supongo que tendré que utilizar un receptor a reacción, superheterodino o similar.

Así lo haré. Pero para meterme con el asunto del PLL primero tengo que conseguir la portadora de esa emisora :) Aunque al principio no era mi intención al final me he metido a aprender algunas cosas sobre radios...

Saludos.

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Jeroni Paul

ferrita

el

Larga

Ten en cuenta que este circuito tiene una ganancia muy reducida, de 12 a

850Khz si no he leido mal, y no es suficiente para excitar al detector de germanio con emisoras tan débiles. Para poder escuchar estas emisoras, hace falta que el receptor sea capaz al menos de detectar señales de -80 o -100dBm.

El problema de la selectividad, es algo inherente al tipo de receptor que tienes montado. Dependes únicamente del Q del circuito resonante, que debe ser muy bajo. Necesitas una etapa de FI al menos, o colocar un circuito tanque a la salida del amplificador sintonizado con un tándem común al circuito de antena (un poco más complicado).

Yo creo que con un par de etapas dóblemente sintonizadas en cascada, de mucha ganancia, sera suficiente. No te hace falta el receptor de AM completo :)

Un saludo Jorge

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Jorge Sánchez

Jorge Sánchez expuso:

Entonces habrá que incluir más etapas amplificadoras. Voy a empezar por eso y luego según el resultado iré añadiendo más filtros LC.

Dado que el diseño final es un receptor para una frecuencia fija esta posibilidad sería factible. Se ajusta la antena de ferrita y su condensador para 162kHz y luego se ajusta el segundo tanque también a 162kHz. Lo de hacer un oscilador para el cambio de frecuencia y luego filtrar a 455kHz parece excesivo en este caso aunque según los resultados de los experimentos quizá es lo que tendré que hacer dado lo fácil que es conseguir esos filtros de 455kHz. Me pregunto si podría añadir un condensador externo para cambiar la frecuencia de resonancia de los tanques de 455kHz que hay en las radios y establecerla a 162kHz. ¿Bajaría mucho la Q?

Otra alternativa que me estoy planteando es en vez de desguazar una radio para sacarle piezas para construir otra, modificarla para que reciba la banda de Onda Larga. Entonces tomar la señal justo cuando esta entra en el diodo detector. Para modificar la radio parece que todo lo que hay que hacer es utilizar un condensador variable con más rango o añadir dos condensadores en paralelo con los del ajustable, de esta manera se variará la sintonía de antena y la frecuencia del oscilador conjuntamente llevando la recepción a la Onda Larga. Bueno me meto en ello y os cuento XD

Un saludo.

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Jeroni Paul

Jeroni Paul expuso:

Nada, no hay manera. He probado de todo y se empeña en recibir solo la Onda Media. No lo entiendo, porque al insertar un condensador en paralelo con la antena de ferrita debería desplazar la ventana hacia abajo, y si por ejemplo entonces resuena a 255kHz en vez de a 555kHz, eso sumado al oscilador local que resuena a unos 200kHz, debería dar 455kHz, sin embargo nada, se continúan sintonizando emisoras de la Onda Media. Es un receptor clásico de AM, superheterodino de los pequeños con sus tres transformadores (el oscilador y dos filtros a 455kHz), a base de transistores, nada en especial.

Reply to
Jeroni Paul

Onda

la

ejemplo

local

de

especial.

Creo que es al reves, el oscilador local trabaja a una frecuencia mas alta , Flocal=Fsintonia+455

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Eduardo

Onda

la

ejemplo

local

de

especial.

Como ha dicho Eduardo, estas calculando mal el desplazamiento de FI. La diferencia en valor absoluto entre el oscilador local y la frecuencia a recibir, tiene que ser igual a la frecuencia intermedia. Conforme tienes el oscilador, para recibir a 255Khz, necesitas una FI de |255 - 200| = 55 Khz. Quizá lo que estás recibiendo es la banda imagen: 200 + 455 = 555Khz. Para que te funcione, solo puedes poner el oscilador local en 710 Khz, porque la frecuencia que quieres recibir está por debajo del valor de la FI.

Saludos Jorge

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Jorge Sánchez

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