DCF77-korrektsioon kvartskellale

[fre]

Nonii, selle teema skeemid on nüüd kõik olemas ja teema enam-vähem
ammendatud. Millalgi ajapikku ehk midagi veel lisan või täpsustan.

Ees on veel ühe skeemi väljatöötamine, mis peaks liinile välja andma 8Hz,
aga see läheb juba sinna "Emakella" teemasse.

[fre]

Vs: DCF77-korrektsioon kvartskellale

Kui eesmärgiks on täpse aja saamine, siis on enamus GPS -e .......
Kõige odavamatel moodulitel on täpsuseks kümme astmel miinus kuus sekundit.
Hiinast tellides algavad GPS moodulite hinnad viiest eurost.

Esialgu veel on DCF77 kättesaadav, kuid mida aasta edasi, seda enam
on täheldada eetrihäirete lisandumist. Lõpuks ehk võibki mõttekam olla
GPS-moodulist tulevate sekundisignaalide kasutamine.
Teen siia foorumisse uue teema:
https://www.elfafoorum.eu/forum/tehn...-kvartskellale

PS. Kuna ma seni pole kogu skeemi koos töötama jõudnud panna, võivad
ilmneda erinevad probleemid ja tuleb ikka veel üht-teist muuta ja täiendada.
Nendest aga juba selles uues teemas. Alles siis kui kõik praktiliselt töötavaks
ja toimivaks on saanud, võiks ka siia teemasse oma päris lõpliku skeemi panna.

[Scott]

Kas Prantsuse ALS162 signaali vastuvõtvaid kellasid on siinmail kasutuses? Kuulasin, signaal eetris http://websdr.ewi.utwente.nl:8901/ ja 162 kHz CW modulatsioon.

http://websdr.ewi.utwente.nl:8901/?tune=76.5 DCF77 saab ka kuulata.

[fre]

ALS162 on faasmoduleeritud signaaliga,
seda on märksa keerukam kasutada.
Võib-olla seepärast võib vähem kohata.

[fre]

Väikesed muudatused DCF77 korrektori ja kella skeemile siiski, uuendatud skeem on selline:

Lisatud on R1, olemasolevale montaažplaadile teen rajale katkestuse ja panen sinna SMD takisti.
Kella plaadilt jätan ära transistoriga sobituse, kuna esimene VCXO variant (mis tehtud programmkella
moodulist) ei lähe käiku.
Uue VCXO skeemi loenduriga ja DAC-iga (ülal skeemis on ta tinglikult eraldi "kastis") panen ka siia:

Makettmontaažis on kõik detailid valitud ja katsetatud, loodan et muudatusi enam ei tule.
Täiendatud VCXO skeemi arenduse kogu "lugu" on aga teises teemas:
https://www.elfafoorum.eu/forum/tehn...52#post1128552
Plaadi joonist sellele veel pole, mõtlen hiljem juurde. Seni aga, kui DCF77 korrektori detailid
ka veel montaažplaadile ümber laduda (kella omad on juba plaadil), saaks kogu skeemi koos
töötamise isegi natuke varem ära katsetada (VCXO jääks seni veel makettmontaažina).

Mind ka huvitab, mis piirkonnas see reeversloendur tööle jääb. Oletan vaid et mitte rohkem
kui paari-kolme võrra "keskväärtusest" üles-alla normaalolukorras. Muidugi saab imiteerida
näiteks võrgupinge kadumist ja akutoitel töötamist, et kuhu ja kuipalju ja millal "keskväärtus"
siis mujale läheb, aga näiteks uurida ka ümbritseva temperatuuri mõju või veel midagi.

Eraldi lisandub veel mingi rivi programmkellade mooduleid ka teisteks ülesanneteks (ainult üks
jääb sisse/välja lülitama kas DCF77 või GPS vastuvõtjat), need kõik saaks mingi sobitusahela
kaudu 32768Hz samuti selleltsamalt VCXO-lt, siis ei teki tüli nende õiges käigus hoidmisega.

Kellamoodulite rivi kooshoidmiseks sobis väga hästi jupike valget kaablikarbikut nimetusega
MINI 15x50. Kahjuks on see mul liiga lühike ja sellist rohkem müügil pole. Kui kusagilt 35cm
sellist juurde ei leia, tuleb leppida vähem sobiva praegu müügil olevaga, mida tähistatakse
hoopis Mini 15x50L, kuigi selle triipkood on isegi sama. Oleks tänulik kui keegi leiaks mulle
seda õiget vähemalt 35cm jupi.

[fre]

Lisan siia reaalsed mõõtetulemused VCXO kohta:

8421-------U_varikap - f_VCXO

0000 "0" - 1,06V - 32767,8Hz
0001 "1" - 1,19V
0010 "2" - 1,32V
0011 "3" - 1,45V
0100 "4" - 1,58V
0101 "5" - 1,71V
0110 "6" - 1,84V
0111 "7" - 1,97V
1000 "8" - 2,10V - 32768,00Hz
1001 "9" - 2,23V
1010 "10" - 2,36V
1011 "11" - 2,49V
1100 "12" - 2,62V
1101 "13" - 2,75V
1110 "14" - 2,88V
1111 "15" - 3,01V - 32768,2Hz

Kõigil loenduri seisudel sagedusi väga täpselt ka mõõtma ei hakanud,
näha on et pingevahemikus 1...3V töötab varikap täitsa rahuldavalt oma
enam-vähem lineaarsel osal - oletatud "keskväärtus" tuli nö."võrdse
otsapunktide kõrvalekalde" puhul "8", mis on "samapalju keskel" kui "7",
pole ju paha. Arvan et nii jääbki töötama põhiliselt seisudel "7" ja "8",
harvem "6" või "9" ning veel harvem "5" või "10". Selline "ennustus" siis...

Eelnevaga seoses, võiks ilmselt isegi veel ühe "järeleandmise" teha:
Kuni VCXO on veel makettmontaažina ja kogu skeemi töötamine ka
jälgitav, saan mõelda või isegi katsetada, kas täppistakistite asemel
võiks ehk isegi levinumaid +/-5% takisteid kasutada. Ilmselt pole
siin nii suur digi / analoog muundamise täpsus ka oluline. Lihtsalt
mul on varus sellised SMD takistid (vajadusel võiks ju nende hulgast
isegi ühesuguseid välja mõõta / valida), saaks kompaktsema montaaži.

Siis kui kogu skeemi kõik moodulid valmis saavad, võtaks nende mahutamiseks
paraja pikkuse kaablikarbikut, sedasama müügil olevat Mini 15x50L. Paigutaks
kõik seinale akna lähedale, sest kui hakkan GPS vastuvõtjat kasutama, peab see
alati mõne satelliidi signaali ka kätte saama. Selleks peaks GPS-i antenn läbi
aknaklaasi taevast "nägema" ja liiga pika juhtme otsa ei tahaks seda eraldi panna,
ega ka eraldi GPS-i antenni kuhugi õue välisseinale monteerida. Suvel äikese
ajal on oht, et lähedale lööv välk indutseerib pikemas juhtmes (toimib antennina)
kahjuliku pinge (siin aga ongi tegemist madalate pingetega). On kogemusi...

[fre]

Mõõtsin VCXO (koos loenduri ja DAC-iga) voolutarvet pingelt 3,2V,
kui R7 ja pinget stabiliseerivad LED-id olid eespool ampermeetrit.
Voolutarve jäi vahemikku 20...60µA (ainult 0,02...0,06mA) ja see
sõltub just loenduri seisust (DAC-i mõjust loenduri voolutarbele).
Vist tasub R7 suurendada (mitte ka üle 5,1kΩ), kui LED-id väiksema
vooluga piisavalt hästi pingelangu hoiavad aku tühjenemise ajal.

Mõõtsin ka kella (selle 128Hz helihark-mootoriga "Весна", millest
eespool ka juttu tegin) energiatarvet kolmel erineval ühenduse
variandil. Energiatarbe mõõtmine-teadasaamine oli mikroskeemi
voolutarbe kaudu (pingelt 3,9V):

1. variant - mikroskeemi К561ИЕ16 väljundist 128Hz viigult 13 läbi
680nF kondensaatori. Vool 0,25mA, võimsus umb. 1mW.

2. variant - mikroskeemi К167ИЕ12 väljundist T2 (128Hz) viigult 1
läbi 1,5µF kondensaatori. Vool 0,35mA, võimsus 1,4mW.

3. variant - T2 ja T4 vahel nii nagu näha ülal skeemis, mahtuvused
kumbki 680nF (või läbi ühe 330nF). Vool 0,35mA, võimsus 1,4mW.

Mahtuvused said kõigi kolme variandi puhul erinevad, kuid valitud
enam-vähem võrdse helihargi võnkumise amplituudi jägi.
Lühidalt võiks öelda et К561ИЕ16 järel töötades sealt tulev meander
sobib paremini kui 1/4-perioodised impulsid К167ИЕ12-st, lihtsalt
kondensaatorite kaudu ühendades. Peale kella lahtiühendamist oli
mõlema mikroskeemi voolutarve 4µA (sisendisse ikka 32768Hz).
Selline energiatarbe mõõtmise meetod sobib mulle reaalse tarbimise
võrdlemiseks ja hindamiseks.

Need omal ajal tehtud "Весна" mehhanismid on väga kvaliteetsed,
mõeldud töötama aastakümneteks. Mul on üks nendest töötamas
(teise korpuse sisse panduna), teine veel tagavaraks. Nüüdisaegsed
8Hz sünkroonmootoriga mehhanismid aga on kõik plastmassist
hammasratastega ja ilma laagrikivideta ("No yewels"), hea kui vastu
peavad näiteks kümmekond aastat. Hammasrataste lõtkud on nii
suured et tasakaalustamata osutid "kukuvad" jõnksatades peale
"12" läbimist oma poole minutikriipsu jagu. Selle-eest on hind tühine...

PS.:
Mõõtsin ära veel ühe 8Hz mootoriga (mähise takistus 500Ω)
kellamehhanismi energiatarbe. Ühendatud К561ИЕ16 väljundist 8Hz
viigult 1 läbi 20µF kondensaatori. Vool 0,7mA, võimsus 2,8mW.
Läbi 20µF kondensaatori sai mootor enam-vähem sama võimsuse
kui originaalskeemilt. Millalgi selliste emakella järele ühendamiseks
vajalik vaheskeem selgub hiljem. Neid tuleb siis ju rohkem kui üks...

[fre]

.......
Plaadi joonist sellele veel pole, mõtlen hiljem juurde.
.......

Esialgse montaažplaadi joonise VCXO jaoks mõtlesin nüüd juurde.
Ühepoolse fooliumikihiga materjalist, mõõt on samuti 55 × 30mm.
Rastri "samm" on valdavalt 2,5mm, eranditega. Joonise tihedus 12px/mm.
Valdav enamus detaile panen SMD, ka DAC-i takistid (arvan et ei pea
täppistakisteid sinna valima, aga võib-olla ikka katsetan neid enne...).
Siia joonisele jäävad ka kirjad-numbrid alles, nendega on ülevaatlikum
ja lihtsam aru saada, mis kuhu panna tuleb...:

Loenduri väljundid 1-2-4-8 toon tema "kõhu alt" nelja juhtmega välja, nii sai viisakam.
Trimmerkondensaatori mõtlesin esialgu SMD (4 × 5mm) panna, kuid siis tegin väikesi
muudatusi, et saaks ka tavalisema ülaservale ära mahutada. Näiteks КТ4-21Б Ø 8,5mm,
viikude vahe 7,5mm (pigem siiski 7mm) on levinud, aga ka "lääne", viikude vahega 5mm.
Ainult 33MΩ takisti läheb rastrist 1/2 "sammu" välja ja tuleb ka veidi veel eemale kallutada,
aga ehk leian selle asemele midagi sobivat SMD hulgast, saaks selle osa korrektsemaks.
Aga puhtam, ilma selle "kributa" joonis, mille järgi saab juba plaadi teha, oleks selline:

Joonis nüüd on, kuid plaati teha käesoleval aastal enam ei jõua.

[fre]

.......
aga ehk leian selle asemele midagi sobivat SMD hulgast, saaks selle osa korrektsemaks.
.......

Ja tõesti, leidub SMD takisteid 10MΩ, et selliseid vajadusel kasvõi kolm jadamisi panna.
Selleks puhuks sai niisugune ilusam plaadi variant:

Tegelikult, võib-olla töötab sama hästi kui 33MΩ asemel olekski ainult 10MΩ. Tavapärase
9V toitega töötaks kindlasti kasvõi 3MΩ-ga (olen skeemides kohanud), aga nii madalal
toitepingel proovimata ei teaks selles kindel olla. Üldse tasuks üle kontrollida ja määrata,
milline väärtuse vahemik kõige sobivam sinna oleks. Kohe ei hakka eksperimenteerima,
aga kunagi ehk annan sellest teada...