Semnal DCF77 Recepţia experimentală cu antene VLF

[franzm]

Pentru sincronizarea ceasurilor puteti încerca sa plasati lânga ele fie o antene de ferita acordata fie o antena cadru acordata. Casio ofera un asemenea dispozitiv pentru ceasurile lor. Daca nu obtineti sincronizarea cu asa ceva, aveti nevoie de o antena (ferita, cadru) amplasata în exteriorul cladirii, un amplificator de zgomot mic si câstig reglabil si o bucla radianta în interiorul cladirii, în apropierea ceasului.

[RealAlex]

9 hours ago, informer said:

Sper sa nu atentez la vreo chestie tabu dar daca-i vorba de un proiect nou in care tre` aflata "ora exacta" n-ar fi mai usor de accesat net-u` si un NTP daca un GPS n-ar fi accesibil de unde-i device-u? Doar intreb, fara nici o intentie de alt fel....

Parerea mea e ca ar fi mai greu pentru ca trebuie sa tii ceasul in priza. Eu am multe ceasuri analogice, toate radio, momentan toate se sincronizeaza ( inclusiv cel din baie ), au mecanism de ceas normal doar ca stiu si DCF. Cel mai repede se sincronizeaza un Junghans din anii 80, cand am timp o sa-i fac o poza la antena pentru ca este interesanta.

La cele digitale sunt probleme  cu sincronizarea, cateva nu vor decat la geam ( probabil din cauza antenei de ferita care este mai mica in dimensiuni ). 

Momentan am evitat sa folosesc NTP la ceas ( ma bate gandul sa fac pt ceasul cu nixie ) din motiv ca am prea multe device-uri "active " radio in casa.

 

 

[gauss]

Ora exacta se obtine si cu un banal ceas pilotat cu frecventa retelei . Ma rog , o secunda abatere la cateva saptamani . Ultima perturbare a fost anul trecut , cand cu amestecul retelelor de energie electrica , se pot gasi date pe net . Am si DCF - 77 , am mai scris . Ceasuri de mana , adevarate . Sper sa achizitionez un Breitling radio , inca n - am destui bani . Nu pentru ora ... , imi place ca ceas ... , il astept de niste zeci de ani . Ultimate solution , un frecventmetru pilotat GPS ... , am scris de el pe la topicurile cu baze de timp . Si GPS ... , un Garmin outdoor , care nu se " ineaca " , nici in galeata cu apa . 

[V10]

Am studiat toate variantele de a obtine ora exacta, inclusiv internet si GPS, ambele pot fi optiuni de luat in seama in anumite conditii. GPSul poate fi mai greu de receptionat in interior, internetul presupune sa ai un WiFi la dispozitie. Mi se pare ca varianta cu DCF este cea care asigura o independenta totala a ceasului. Nu as mai construi un ceas bazat pe frecventa retelei, variatiile frecventei de retea pe timp scurt sint mari dar se spune ca in medie, pe termen lung variatia este f. mica, nu am studiat prea mult. Oricum varianta asta nu merge adoptata atat de usor la un ceas alimentat din baterii. Deci, in concluzie, mie mi se pare ca varianta cu DCF este cea mai buna, chiar daca sint unele probleme cu receptia. Cred ca voi reusi o receptie mult mai buna cu o bara de ferita mai lunga, asta ar fi varianta cea mai comoda in folosire pe care vreau sa o incerc prima data. Varianta cu antena cadru si amplificator poate fi foarte buna dar este destul de incomoda. Ideea ar fi ca un ceas alimentat din baterii sa nu fie dependent de cabluri agatate de el sau altceva de genul asta.  De exemplu, un ceas alimentat din celule fotovoltaice si care va trebui sa functioneze independent, fara absolut nici o interventie din partea cuiva timp de mai multi ani, pana se vor uza acumulatorii si vor trebui schimbati. In cazul asta cred ca DCFul ar fi solutia cea mai buna. Si pana la urma, asta este un topic pentru receptia DCF, alte variante le discutam in alta parte.

[gauss]

Absolut corect . In lumina ultimelor lamuriri , este solutia cea mai potrivita . Adica DCF - 77 .  Ma rog , imi dau si eu cu parerea . Mai exista o solutie , tot bazata pe unde radio , dar nu face obiectul topicului . Poate " in alta parte " . Spor in continuare , nu mai intervin . Sigur veti rezolva , pana la urma asta este ce conteaza . 

[V10]

Am vrut doar sa respect obiectul de discutie al topicului cand am scris sa discutam alte idei in alta parte, nu eu am deschis acest topic si il respect pe intiator, asa am gasit un loc unde sa invat lucruri noi. Nu am intentionat sa impun cenzura vreunui participant.

[puriu]

Antene bune pentru LF se fac pe ferita Mn-Zn (µ > 1000). Barele receptoarelor romanesti au ferita Ni-Zn cu µ = 270, foarte buna pentru MF, dar slaba in LF.

Se gasesc pe Internet multe bare bune, cu preturi exagerat de mari sau de mici. Exemplu:   https://www.ebay.com/bhp/ferrite-rod  .

Se pot alege bare cilindrice din Mn-Zn (la 1-2 $/buc.). Daca au lungimea prea mica, se pot lipi cap la cap fara nici o problema.

[V10]

Am comandat pe eBay 4 bare de 100 mm lungime si 10 diametru, Mn-Zn. Sint ieftine dar e mult de asteptat pana ajung din China. Vreau sa construiesc un receptor DCF, merita incercarea sau mai bine caut unul gata asamblat? A experimentat cineva U4224B? Se poate comanda si asta din China si quart-uri de 77.5 kHz. Am citit pe undeva, tot pe un forum dar nu mai stiu exact unde, ca acele quarturi chinezesti pe 77.5 kHz nu ar fi potrivite pentru asa ceva, daca poate cineva sa confirme. 

[franzm]

Eu cu asta m-am jucat. Nu stiu sta cu receptia la distante mari.

[V10]

Multumesc franzm, vad ca esti cu mult mai aproape de emitator decat mine, acolo clar nu pot fi probleme cu receptia. O sa cau un receptor sau poate gesc un ceas si il dezmembrez.

[franzm]

Felix, ai lucrat cu 2SJ117? Cum sta cu zgomotul în comparatie cu celelalte doua (2SK170, BF862)? Sau cu J232.

[puriu]

Zgomotul benzii LF este mult mai mare decat cel al tranzistoarelor bune, iar "parazitii" sunt mai parsivi decat zgomotul atmosferic. Mai importanta este reducerea bezii de trecere a receptorului sub 20-30 Hz (dar nu sub 2-3 Hz) cu unul sau doua rezonatoare cu cuart. Un integrat receptor clasic si bun este U4224B:

 http://pdf.datasheetcatalog.com/datasheet/Temic/mXyzuryw.pdf 

Acesta detecteaza semnalele logice (unu si zero). Mai trebuie si un decodificator (circuit dedicat, microcontroler sau PC) care sa extraga, sa valideze si sa livreze datele transmise de emitator in fiecare minut. Datele primite sunt verificate automat cu ajutorul unor biti de paritate. Un singur impuls parazit la intrare poate sa invalideze tot ce s-a receptionat intr-un minut. In prezenta unor paraziti frecventi, receptorul pare ca nu functioneaza din lipsa sensibilitatii.

[yo3fhm]

11 hours ago, V10 said:

Am comandat pe eBay 4 bare de 100 mm lungime si 10 diametru, Mn-Zn. Sint ieftine dar e mult de asteptat pana ajung din China. Vreau sa construiesc un receptor DCF, merita incercarea sau mai bine caut unul gata asamblat? A experimentat cineva U4224B? Se poate comanda si asta din China si quart-uri de 77.5 kHz. Am citit pe undeva, tot pe un forum dar nu mai stiu exact unde, ca acele quarturi chinezesti pe 77.5 kHz nu ar fi potrivite pentru asa ceva, daca poate cineva sa confirme. 

 

Buna dimineata,

La vremea cand initiasem topicul, printre altele, am descoperit ca exista in Romania un modul relativ ieftin si convenabil :

Modul receptie DCF (69 RON prin German Electronics, distribuitor Conrad Electronic).

 

Se spune ca ar exista doua variante, schemele sunt aici :

Var.1  (cip = Temic T4224)

Var.2 (alt cip)

 

In cazul meu, varianta modulului e diferita, cipul e pe spate si este turnat efectiv pe circuitul imprimat, cu calota sferica din material plastic negru deasupra. 

 

Dupa ce a venit, i-am scos circuitul oscilant si am masurat independent componentele. Am gasit ca valoarea condensatorului este de 6918pF (cond. de 6.8nF), iar bobina, asa cum era fixata de bara de ferita, are 597uH. Masuratorile le-am desfasurat chiar la 77.5KHz, folosind VNA-ul in mod transmisie. Apoi am reasamblat circuitul oscilant si i-am masurat rezonanta, reinventand grid-dip-metrul   Mai concret, am agatat o bucla cu 1.5 spire la intrarea VNA si am masurat modulul impedantei si faza, gasind ca rezonanta este ceva mai sus, la 78.3 KHz. Chiar si cu circuitul conectat la modul, rezonanta s-a pastrat mai sus decat 77.5 KHz, asadar circuitul oscilant mai trebuie acordat putin.  Bobina are un Q de aprox. 30 la 77.5 KHz.

 

Mentionez ca dupa ce mi-a venit modulul, am trecut preocuparile pentru receptia DCF77 pe un plan mult mai indepartat si pana in prezent, nu m-am mai preocupat de problema.

Stiu ca pare paradoxal, dar asta-i realitatea.

 

Am vazut ca va straduiati sa gasiti solutii pentru masurarea rezonantei circuitului. 

Una dintre ele ar fi sa folositi un DDS care genereaza (programabil) 77.5 KHz si sa-i cuplati iesirea printr-o bucla cu 2 spire la circuitul oscilant pe care il aveti. Puteti apoi masura cu osciloscopul la capetele circuitului oscilant, amplitudinea maxima a semnalului indus prin bucla, in functie de cum reglati bobina pe bara de ferita. Desigur, cea mai buna solutie ar fi cu o sonda de impedanta mare, dar nu veti fi prea departe nici daca o folositi pe cea uzuala dar cu atenuatorul 1:10 introdus. In locul DDS-ului puteti folosi orice generator care poate fi programat pe 77.5 KHz .

 

O idee interesanta in acest sens ar fi sa utilizati chiar placa de sunet. Eu am refacut experimentul de mai jos si chiar functioneaza:

How to manipulate a radio controlled clock via speaker

 

Alte proiecte din care va mai puteti inspira :

https://hackaday.com/2018/09/10/no-signal-for-your-radio-controlled-watch-just-make-your-own-transmitter/

https://www.changpuak.ch/electronics/Arduino-DCF77.php   

(modulul de ceas in timp real poate fi obtinut de la Optimus Digital, vedeti aici )

http://thijs.elenbaas.net/2012/04/arduino-dcf77-radio-clock-receiver-hardware-2/

http://www.electronic-engineering.ch/microchip/index.html

Synchronising your network to a Conrad DCF77 receiver

https://www.sundgren.se/1-things/2-electronics/dcf77_simulator.htm

.... si nu in ultimul rand, un cod sursa ptr PIC, din care va mai puteti inspira suplimentar:

https://www.picbasic.nl/downloads/DCF16UKD_V-2.bas

 

Dupa cum am si postat, receptia DCF77 am reusit s-o fac folosind o antena activa MiniWhip si doua dispozitive diferite:

transceiverul (la vremea respectiva am folosit un Kenwood TS-450), respectiv placa de sunet din laptop si aplicatia "Spectrum Lab" , care are modul special de decodare DCF77.

 

[V10]

As incerca un U4224B de la chinezi, alta sursa nu am gasit pana acum, asta peste vreo doua luni cand o sa-l primesc daca fac comanda acum, deja mi-e cam greata cu comenzile din China, dupa ce ca fac saptamani in sir pe drum le mai tine si posta cate 2 saptamani degeaba, chiar si la cele fara vama. Am gasit si quarturi de 77.5 la chinezi, foarte ieftine, sint bune pentru aplicatia asta?

 

U4224B: https://www.aliexpress.com/item/2PCS-LOT-U4224B-MFLG3-U4224B-U4224-4224-SOP16/32838288058.html?spm=a2g0s.13010208.99999999.266.2e1a3c00Whmcn5

 

Quart 77.5kHz: (https://www.aliexpress.com/item/77-5KHZ-77-500KHZ-3-8-308-2Pin-DIP-XTAL-Crystal-Oscillator-x-50PCS/1988635809.html?spm=a2g0s.13010208.99999999.259.1bd73c00eBp74y)

 

Daca reusesc sa construiesc receptorul DCF e ca si facuta treaba. Partea digitala de decodare cu microcontroler este cea mai usoara, cu asta imi ocup timpul liber de ani de zile.

 

Despre acordul circuitului LC, am folosit un oscilator cu un opamp (MCP6022 - asta am avut) construit deocamdata pe placa de test si am verificat si acordat antena de la un ceas pe care il am, masurind cu osciloscopul frecventa chiar la capatul "cald" al bobinei. Nu stiu daca este cea mai buna metoda, experienta mea in domeniul radio este probabil un pic mai sus de genunchiul broastei, dar dupa ce am acordat antena am reusit receptie cu acel ceas. Ar fi interesant de construit si un DDS. Nu m-as baga prea mult in domeniul radio, e teren minat pentru mine. Probabil ca inafara de acest receptor DCF nu voi mai construi altceva vreodata. Am mai folosit multe module radio pe diverse frecvente libere pentru transmisii digitale dar pe toate le-am cumparat gata asamblate. Si daca as gasi un receptor DCF de calitate gata asamblat nu m-as mai complica cu constructia cu toate ca satisfactia ar fi mult mai mare.

 

Am incercat si experimentul cu placa de sunet, nu a functionat din cateva incercari, probabil gresesc undeva. Nu m-am straduit prea mult oricum.

 

Editat Martie 19, 2019 de V10

[yo3fhm]

7 hours ago, V10 said:

As incerca un U4224B de la chinezi, alta sursa nu am gasit pana acum, asta peste vreo doua luni cand o sa-l primesc daca fac comanda acum, deja mi-e cam greata cu comenzile din China, dupa ce ca fac saptamani in sir pe drum le mai tine si posta cate 2 saptamani degeaba, chiar si la cele fara vama. Am gasit si quarturi de 77.5 la chinezi, foarte ieftine, sint bune pentru aplicatia asta?

 

Nu stiu daca sunt sau nu OK, dar trebuie incercat. Daca vreti sa comandati, luati-ma si pe mine in considerare cu 2 cipuri U4224B, iar cand vor veni cuarturile, as vrea sa cumpar vreo 5 bucati, sau daca vreti facem fifty-fifty si platesc la comun cu dvs. toate cheltuielile. 

Reamintesc ca eu nu am construit vreun receptor DCF ci m-am folosit doar de mijloacele pe care le-am avut la dispozitie pentru a incerca receptionarea semnalului de pe 77.5 KHz.

Si eu sunt interesat sa incerc constructia unui receptor dedicat, dar cred ca problema cea mai spinoasa ramane antena.

Colegul Puriu are dreptate, daca mediul de receptie e zgomotos, sansele ca un receptor (cu decoder integrat) ptr DCF77 sa functioneze corect la o asemenea distanta de emitator sunt mici. 

 

7 hours ago, V10 said:

Despre acordul circuitului LC, am folosit un oscilator cu un opamp (MCP6022 - asta am avut) construit deocamdata pe placa de test si am verificat si acordat antena de la un ceas pe care il am, masurind cu osciloscopul frecventa chiar la capatul "cald" al bobinei. Nu stiu daca este cea mai buna metoda

 

Daca inteleg eu corect, ati construit un oscilator (cu MCP6022) care sa genereze 77.5KHz in apropierea bobinei ceasului de care pomeniti?

Apoi ati masurat conectand sonda osciloscopului intre masa si capatul "cald" al bobinei?  Daca da, in cazul in care ati folosit atenuatorul 1:10, metoda este utilizabila. 

Daca ati folosit sonda 1:1, nu este tocmai cea mai corecta varianta, dar in acest caz particular, capacitatea sondei nu mai conteaza fata de valoarea condensatorului de acord.

 

Oricum, rezultatul practic a confirmat ca drumul ales v-a scos la destinatia estimata si felicitari pentru reusita !