Mam następujący problem: Chciałbym użyć sygnału DCF77 w trochę nietypowy sposób - do synchronizacji kilku urządzeń oddalonych od siebie. I nie chodzi tu o dekodowanie godziny, ważne są jedynie co sekundowe impulsy. Jednak we wszystkich odbiornikach moment impulsu synchronizującego nie może się różnić o więcej niż 0,5ms. Oczywiście w sieci dużo jest opisów "struktury" tego sygnału, ale nie ma np czasów opadania/narastania mocy. Może czasy te sięgają kilku milisekund aby ograniczyć pasmo emisji nadajnika? Jeśli tak, to narastające zbocze impulsów w każdym z odbiorników może być przesunięte ze względu na różnice poziomów sygnału, co niweczy ten pomysł. Da się taką synchronizację zrobić na DCF77?
Właśnie. A to ma być proste i tanie, czyli zwykłe odbiorniczki "low cost" np na U4224. Czy impulsy uzyskiwane z takich prostych odbiorników nie będą przesunięte w czasie o więcej niż 0,5ms? (pomijając stałe opóźnienie wynikające z czasu propagacji sygnału - to łatwo poprawić). Chodzi o to, by dany egzemplarz odbiornika w jednym miejscu nie odbierał tak, że między impulsami raz jest 1005ms a raz 997ms, a np "1" logiczna ma 204ms - ze względu na wahania odbieranego sygnału lub zakłócenia.
Z dokładnością 0.5 ms nie będzie łatwo, ale jest to możliwe.
Typowy odbiornik ma obwody rezonansowe dosyć ostro nastrojone, więc żeby je wzbudzić potrzeba dużo czasu. Np. odbiornik DCF77 którym dysponuje daje sygnał nowej sekundy ok 30 ms po tym jak taki sygnał daje odbiornik GPS (poprawność impulsów odbiornika GPS wcześniej sprawdzałem na kilka sposobów). Wzbudzanie obwodów antenowego i dalszych filtrów zależy też od chwilowego poziomu sygnału i na wyjściu odbiornika DCF77 który posiadam jest jitter przekraczający 10 ms.
Jednak, gdy podłączyłem obwód antenowy do oscyloskopu i namierzałem początek sekundy jako początek zmian w sygnale, to po uwzględnieniu opóźnienia związanego z ograniczoną prędkością światła, uzyskiwałem zgodność z sygnałem GPS lepszą niż 1 ms - ale to tylko późną nocą, kiedy szumy miały niski poziom.
Alternatywnie możesz wykorzystać nie modulacje AM sygnału DCF77, ale modulację Pseudo Random PSK z tego nadajnika. Podobno da się tu osiągnąć dokładności 1 us. Jakiś czas temu wykonałem próby odbioru tą metodą (analiza danych radiowych prowadzona była jednak offline) i osiągnąłem jittering rzędu kilkudziesięciu mikrosekund i zgodność z odbiornikiem GPS lepszą niż 1 ms (po uwzględnieniu czasu dolotu fal radiowych do miejsca odbioru). Rozbieżność z odbiornikiem GPS (sygnał DCF77 opóźniony dodatkowo o ok 1 ms) bierze się z opóźnienia wprowadzanego przez obwód rezonansowy anteny odbiorczej (wysoka dobroć) - tak przypuszczam, no nawet prawie jestem tego pewien - z obliczeń wyszło mi mniej więcej właśnie takie opóźnienie. Dlatego dokładność będzie też zależała od części analogowej takiego odbiornika, trzeba by uwzględnić dryfty temperaturowe... albo zastosować jakąś metodę kompensacji tego opóźnienia. Cóż... korelacyjne odbiorniki DCF77 nie przypadkiem sporo kosztują.
Dodatkowo może sprawić kłopoty różna propagacja fal radiowych - możemy odbierać falę powierzchniową, albo odbitą od jonosfery (której wysokość się zmienia) i to też może wprowadzać drobne zmiany opóźnień - choć w Polsce może być to dopiero istotne, gdy zejdzie się z dokładnością do kilkudziesięciu mikrosekund).
A ogólnie warto rozejrzeć się za alternatywą, tj. GPS (dokładność zwykle lepsza niż 1 us), impulsy synchro nadajników TV...
Bo po germańsku, więc ciężko wyszukać, a na stronie angielskiej PTB nie ma odnośnika do tego pliku...
Najwięcej doświadczeń mam z popularnym na Allegro odbiornikiem GPS firmy Novatel sprzedawanym przez allegrowicza "palmtopy" (cena z przesyłką <
50 zł). Sprawdzałem z użyciem oscyloskopu różnice między impulsami z dwóch odbiorników GPS pracujących nieopodal: zmierzone różnice są rzędu 200 ns. Producent modułu deklaruje zgodność z sekundą systemu GPS (a w praktyce UTC) lepszą niż 1 us. Po impulsie na łączu szeregowym następuje transmisja w której przekazywana jest informacja o pozycji geograficznej, godzinie i wiele innych danych (w zależności od konfiguracji modułu). Jednak informacja o godzinie jest spóźniona o 2 sekundy - taka dziwna cecha tego modułu, w dodatku nieudokumentowana.
Jeśli moduł nie odbierze sygnału z co najmniej 3-ech satelitów, to nie wytwarza impulsów. W oprogramowaniu odbiornika jest opcja określająca w jakich warunkach impuls 1 pps ma być wytwarzany, ale odbiornik na zmiany ustawień nie reaguje. Widać opcja tyczy innego firmware.
Nie zachwyca również wysoki pobór prądu tego odbiornika, ok. 150 mA.
Zgodność impulsów ww. odbiornika z sygnałem RWM (9996 kHz) i DCF77 AM jest lepsza niż 1 ms (po uwzględnieniu czasu dotarcia sygnału), czyli zgodność na poziomie błędu pomiarowego. Zgodność z DCF77 PSK lepiej niż
100 us, po uwzględnieniu czasu dotarcia i opóźnienia obwodu rezonansowego anteny (oszacowane zgrubnie). Zgodność z sygnałami czasu Polskiego Radia (225 kHz): od kilkudziesięciu ms do kilkuset ms - sygnały czasu niestety nadawane są dość dowolnie, mimo e-listownych interwencji do GUM.
Zerknij do archiwum naszej grupy - parę razy pojawiły się opisy tego odbiornika.
Do kosztów należy doliczyć jeszcze antenę GPS (chociaż ww. dobrze działa w otwartej przestrzeni z kawałkiem drutu w tej roli). Warto rozważyć zakup modułu ze zintegrowaną anteną. Przed zakupem warto zapoznać się z dokumentacją modułu. Nie każdy moduł ma wyprowadzony sygnał 1 pps, chociaż po rozpruciu takiego i pomacaniu sondą oscyloskopową tu i tam, zwykle taki się udaje znaleźć.
ElectronDepot website is not affiliated with any of the manufacturers or service providers discussed here.
All logos and trade names are the property of their respective owners.