DCF77-korrektsioon kvartskellale

[fre]

Sissejuhatuseks teemasse panen siia paar joonist.
Esimesel on kujutatud täpse aja etaloni ("aatomkella")
abil saadav signaal, mida edastab Saksamaal asuv
sagedusel 77,5kHz töötav Mainflingeni saatja.
Vastuvõtja on tavaliselt väike trükkplaadil moodul
koos ferriitantenniga. Väljundsignaali kutsutakse
TCO (Time Code Output), fragment sellest:

Sekundisignaalid võivad olla kestvusega kas 0,1
(nagu näiteks joonisel 57. sekund) või 0,2 sekundit
(nagu nt. 58. sekund joonisel), kuid alati puudub
59. sekundi signaal. Seega on iga minuti alguse
tunnuseks temale eelnev ligi kahesekundiline paus.
Seda pausi saabki ära kasutada automaatseks
minuti alguse fikseerimiseks. Milline on TCO siis
kui signaal Saksamaalt (kaugus umbes 1500km)
on nõrk (halb levi) või segatud võimalike kohalike
raadiohäiretega, olen ka jälginud. Selleks on mul
kunagi valmistatud kontrollvastuvõtja, millele on
lisatud heligeneraator ja pieso-piiksuja. Siis tuleb
korrektse signaali asemel midagi kaootilist, milles
ma pole kunagi täheldanud pause pikkusega üle
ühe sekundi. Hea signaaliga tulevad korrektsed
sekundipiiksud ja see ligi kahesekundine paus ka
enne täisminuti algust. Maketeerimist jääb ootama
minu hiljuti väljamõeldud esialgne skeem:

Klikk skeemil peaks seda suuremalt näitama.
Kes viitsib kaasa mõelda ja tahab proovida skeemi
tööpõhimõtet lahti seletada, on teemasse oodatud.
Millalgi lähiajal teen seda ka ise ja jätkan teemat.

[klm]

Vs: DCF77-korrektsioon kvartskellale

Noriks veidi selle alati puuduva 59. sekundi signaali kallal, kas ikka alati?
Kuidas leap second 'i korral asi on
Minul on dcf77 vastuvõtjaga ainult üks kell ja see on 2 aasta jooksul vaid ühe korra signaali kätte saanud.
Kella juhendis lubati, et tegevusraadius on 1500 km saatjast, minul on aga 1525 km , lisaks elan linna sees suures majas, esimesel korrusel.

[Starfish]

Vs: DCF77-korrektsioon kvartskellale

Mis pingeni C2 laaduda jõuab kui DD1.1 väljund madal on ?

[fre]

Vs: DCF77-korrektsioon kvartskellale

See vist kui maakera meile oma ebaühtlase veerlemisega trikke teeb...
Arvan et sellisel harval juhtumil sakslased rakendavad oma kuulsat ütlust,
et pole reegleid ilma erandita! Mis aga puutub sellesse "ülearusesse" 25
kilomeetrisse, siis ma pigem kahtlustaks seda linna ja suurt maja ja veel
hästi natukene ka toda esimest korrust. Raadiohäiretega mured...

Mis pingeni C2 laaduda jõuab kui DD1.1 väljund madal on ?

Loogikalülidel DD1.2 ja DD1.4 on moodustatud RS-triger, sisenditeks
viik 9 (triger peaks ümber lülituma minutiimpulsi algusest) ja viik 13.
C2 mahtuvus peaks olema vast mingi paarsada pF ainult, mõtlesin
selle kaudu trigeri tagastada TCO impulsi lõppemisel. C1 mahtuvus
tuleks aga valida selline, et umbes 1,5 sekundiga kasvaks pinge
sellel poole toitepinge väärtuseni ehk loogilise "1"-ni DD1.3 viigul 6.

Lähipäevil üritan skeemi papitükile paigutatuna tööle panna, eks
siis selguvad ka peenemad nüansid ja võimalikud muudatused.

[klm]

Vs: DCF77-korrektsioon kvartskellale

Kui eesmärgiks on täpse aja saamine, siis on enamus GPS -e võimalik panna tööle 1PPS režiimis.
On mooduleid, millel on eraldi 1PPS väljund.
Kõige odavamatel moodulitel on täpsuseks kümme astmel miinus kuus sekundit.
Hiinast tellides algavad GPS moodulite hinnad viiest eurost.

[Starfish]

Vs: DCF77-korrektsioon kvartskellale

Ma mõtlesin seda, et see C2 võib DD1.2 sisendisse kõrgema pinge anda kui DD1.1 väljund kõrgeks läheb,
LA7 on sisendi kaitsga ? Ma pole selle siseskeemi näinud.

[fre]

Vs: DCF77-korrektsioon kvartskellale

Kui eesmärgiks on täpse aja saamine, siis on enamus GPS -e ......

Ma ei tunne vajadust ehitada eriti täpset oma sagedus- või ajaetaloni koju, milleks vast tõesti
mõni GPS-moodul olekski sobilikum. Esialgseks tagasihoidlikuks sooviks on hoida kvartskella
käik kasvõi näiteks +/- veerandsekundise täpsusega pidevalt õige. Selline aeg-ajalt hüppeline
õigekspanek (kui on ajapikku natuke valeks läinud) nagu seda tüüpiliselt tehakse, mulle ei sobi.
Küll aga sobib selline variant, mis korrigeerib kella kvartsgeneraatori sagedust aeg-ajalt vea
ilmnemisel - kiirendab või aeglustab siis kella käiku, et selle ajanäit jälle õigemaks läheks.
Mulle just meeldivad sujuva sekundiosuti liikumisega kellad (eks kulgeb ka aeg ühtlaselt, mitte
aga niimoodi hüpeldes...). Näiteks on mul üks teise korpuse sisse ehitatud kellamehhanism,
mis originaalis kandis nime "Весна". Tegemist on isemoodi asjaga, milles töötab helihargiga
sünkroonmootor. Helihark hoitakse 128Hz väikese amplituudiga võnkumises elektroonika abil.
Tal on küll sekundiosuti käsitsi nullistamiseks nupp (sarnaselt mehhaanilise stopperiga), kuid
soov oleks selle kasutamise asemel hoida kella käigutäpsust automaatselt. Veel on viimastel
aastatel levima hakanud sujuva sekundiosutiga liikuvad kvartskellad, sellistel vist töötavad
mootorid 8Hz sagedusel. Noh, võiks mõelda näiteks ka sellise käigutäpsuse hoidmisele...

Ma mõtlesin seda, et see C2 võib DD1.2 sisendisse kõrgema pinge anda kui DD1.1 väljund kõrgeks läheb,
LA7 on sisendi kaitsga ? Ma pole selle siseskeemi näinud.

Pole probleemi, CMOS-loogika kõik sisendid on ka kaitstud kahe sisemise dioodiga.
Üldse on CMOS loogika suhteliselt lolli- ja töökindel, isegi vanad nõukogude omad.
Küll aga saab neile otsekohe saatuslikuks toitepinge vale polaarsus.

[freeze]

Vs: DCF77-korrektsioon kvartskellale

Huvitav link

https://dcf77logs.de/live

[Arvi]

Vs: DCF77-korrektsioon kvartskellale

https://www.elektormagazine.com/labs/dcf77-emulator-with-esp8266-elektor-labs-version-150713

https://www.eeweb.com/extreme-circuits/dcf77-preamplifier

[klm]

Vs: DCF77-korrektsioon kvartskellale

Minul kah üks sujuvalt liikuva sekundiosutiga, elektromehhaaniline, vaikne kell, aga see küll mingit õigeaja signaali ei vaja.
Püsib vähemalt pool aastat sekundi täpsusega õige, paar päeva enne patarei tühjenemist jääb veidi taha.
Patarei kestab tavaliselt 3..4 aastat. Kahjuks pole sujuvalt liikuva sekundiosutiga kella just kerge leida.

[fre]

Vs: DCF77-korrektsioon kvartskellale

Huvitav link .....

Seda on jah huvitav jälgida, polnudki varem kohanud, aitäh!
Impulsside ja pauside kestvuse kõikumisest võiks nii pluss-miinus
1 või isegi 2 viimases numbrikohas panna mõõtemetoodika arvele.
Olgu mõõdetavad väärtused kuitahes täpsete ja stabiilsete
suurustega, siis viimast numbrikohta ei saa tõsiselt võtta,
ikka on kasutatavast mõõtemetoodikast tulenevalt
"hüplemine" viimases numbrikohas +/- üks ühik.

Teised kaks ülaltoodud linkide teemat olid mulle tuttavamad, siiski
pole mul huvi mässata mikrokontrolleritega (kuigi mõne asja olen
kokku pannud, ainult programmeerimisega on keegi aidanud) ja
DCF77 antennivõimendi järele pole minul siin vajadust.

Minul kah üks .....
Püsib vähemalt pool aastat sekundi täpsusega õige, ......

Siis on suuresti vedanud, et juba vabrikus nii täpselt käima on saadud.
Minul on ainus säärane, see näiteks jääb üle sekundi ööpäevas maha.
Pole talle ka mingisugust reguleerimise võimalust tehtud, nagu varemalt
(praegust seisu ei tea) igal vene kvartskellal sees trimmer oli. Mul on elus
olnud kaks käekella (odavad, üks nimega "Japona" ja teine "Q&Q") üsna
täpse käiguga - mõlemal umbes sekundijagu käiguviga ühe kuu jooksul
ja seda samuti juba tehasepoolselt, neil ka trimmerit sees pole.
Tegelikult ongi võimalik lihtne kvartskell ka päris täpselt käima saada, kui
soovi, tahtmist ja võimalust on. Tarbijale võimaluseks siis ka see trimmer.

Oma esialgse skeemi tööpõhimõtte kirjeldamise jätaks järgmisele postitusele.

[freeze]

Vs: DCF77-korrektsioon kvartskellale

https://youtu.be/ZLZHqon0abw?t=87

http://genesisradio.com.au/VK2DX/time_signals.html

http://www.robkalmeijer.nl/techniek/electronica/electronicabladen/elektuur/1987/02/page46/index.html

[Timo]

Vs: DCF77-korrektsioon kvartskellale

Mul on olnud ja on ka hetkel päris mitmeid DCF77 võimekusega kellad kasutusel. Üks Sencor kell/termomeeter saab heal juhul korra paari kuu jooksul DCF77 signaali kätte (kui kella asukoht on õnnestunud) aga ka siis on juhtunud, et sünkroniseerib siis kellaaja valeks.
Samas asukohas näiteks Rootsist ostetud Prologue firma välitermomeeter näitab u. 90% ajast, et tal ajasignaal olemas ja kellaaeg püsib probleemideta täpsena.

Lisaks on mul kogemus ühe Briti turu jaoks toodetud Oregon Scientific kell/termomeetriga, mis saab oma signaali Briti ajasignaali saatjast MSF60. Algselt asus saatja Rugby, Warwickshire-is aga alates 1.aprill 2007 asub saatja Anthorn-is. Sellel kellal on 98% ajast ajasignaal olemas ja kella näit on olnud alati õige. Briti saatjast siiani on u. 1800 km ja saatja tööraadiuseks lubatakse u. 1000km (Saatja võimsus 18 kW). Saksamaa Frankfurti saatjast Eestisse on umbes 1450 km ja saatja tööraadiuseks lubatakse u. 2000 km (saatja võimsus 50 kW).

http://www.npl.co.uk/science-technology/time-frequency/products-and-services/time/msf-radio-time-signal

Üldiselt jääb mulje, et DCF77 jaoks Eesti ikkagi suhteliselt ääreala ja seega peab DCF77 vastuvõtja olema veidi kvaliteetsem ja vastuvõtja asukoht peaks olema ka sobiv ning võimalikult segajatevaba.

[fre]

Vs: DCF77-korrektsioon kvartskellale

......
Üldiselt jääb mulje, et DCF77 jaoks Eesti ikkagi suhteliselt ääreala ja seega peab DCF77 vastuvõtja olema veidi kvaliteetsem ja vastuvõtja asukoht peaks olema ka sobiv ning võimalikult segajatevaba.

Jah, ülemaailmselt on neid aja- ja sagedusetalonide saatjaid üksjagu,
olen minagi varasematel aastatel mitmeid nendest ka ära kuulanud.
Numbernäiduga kellade jaoks on tavaliselt puhtam signaal kasulikum,
sest nemad peavad korjama sellest palju rohkem infot, kogu kellaaja
ja enamasti siis veel ka selle "kalendrilise" info. Seepärast ei ole ma
kellelegi raadiojuhtimisega kella kuhugi kortermajja soovitanud. Mulle
aga tuleb DCF77 piisavalt hästi ja kui kell pole just mingi kohaliku häire
piirkonnas, läheb isegi numbernäiduga variant vaid üliharva valeks.
Muidugi ei tule signaal puhtalt ööpäevaringselt, aga ilmselt piisab sellest
kui öisel ajal korralikult kätte saab. Et DCF77 vastuvõtjad on ka rohkem
levinud, jään sellele variandile pidama. Praegusel juhul piisab, kui ma
aeg-ajalt ainult minutisignaali kätte saan selle skeemi jaoks.

Nüüd siis selgitusi selle minu esialgse skeemi kohta.
R1, T1 ja R2 on mõeldud vastuvõtjast tuleva madala nivoo (toitepinge
on sellel ju vaid 1,5 või 3V) tõstmiseks järgneva CMOS-loogika jaoks
sobivaks, DD1.1 pöörab selle jälle "õigetpidi". Loogikalülidel DD1.2 ja
DD1.4 moodustatud trigerist oli juba eespool juttu, selle väljundist peaks
siis saamagi vaid minuti algust tähistava impulsi. Selle impulsi algus on
suunatud järgneva D-trigeri (DD2 "ülemine" pool) sisendile C. Nüüd,
olenevalt sisendile D (viigule 9) kellast tulevale minutivahetuse nivoole
(sisend "M") sellel hetkel, võtab D-triger asendi, millest saame teada,
kas kell jääb maha või käib ette. Vastav nivoo viigult 13 (takistite R8...
R10 kaudu) antakse mahtuvusdioodile, mida pole siin skeemil näidatud.
See asub täiendavalt kellas kvartsgeneraatoriga ühenduses ja muudab
selle töösagedust, "õigest" väärtusest veidi madalamaks või kõrgemaks.
No selline lihtsam variant, arvan et toimib ja võibki nii jätta. Esialgseks
(kella tööle pannes) kellaaja nullistamiseks just TCO ajasignaali järgi on
mõeldud teine triger (skeemil DD2 "alumine" pool). Selleks on nupp "R",
mille lahtilaskmisele järgnev sekundiimpulss nullistab kella (väljund "R").
Mikroskeemil DD3 töötab heligeneraator, mis muudab sekundi- või siis
ainult (olenevalt lüliti SA1 asendist) minutiimpulsid piiksumiseks. Tooni
kõrgus (valitakse R6 ja R7 abil) oleneb "ülemise" trigeri asendist, andes
teada, kas kell on ette käinud või maha jäänud.

[murphy]

Vs: DCF77-korrektsioon kvartskellale

"Pole probleemi, CMOS-loogika kõik sisendid on ka kaitstud kahe sisemise dioodiga. Üldse on CMOS loogika suhteliselt lolli- ja töökindel, isegi vanad nõukogude omad. Küll aga saab neile otsekohe saatuslikuks toitepinge vale polaarsus." (((KURADI FOORUMI EDITR SEE ON, NO QUATO, suurem väiksem jms keelatud ???))) See pole päris tõsi. Palju tänapäeva loogikat enam ei oma selliseid kaitse dioode. Põhjuseid on mitmeid. Raiskab kasulikku kristalli pinda, suurendab sisend mahtuvust mis probleem kiiretel signaalidel, ei sobi kokku suure pingevahemiku sisenditega (5 volt tolerant). jne.