Semnal DCF77 Recepţia experimentală cu antene VLF

[puriu]

Metoda este veche, se folosea si pe vremea lui Hitler. O recomand celor care vor sa sparga un cuart. Eu am comis-o o data cand am nimerit rezonanta serie.

Cateva cuvinte despre "zona crepusculara" la receptia DCF77:

Cei ce se ocupau cu legaturi radio pe distante foarte mari au observat ca acestea sunt compromise atunci cand, intre emitator si receptor, este o zona in care rasare sau apune soarele. In timpul crepusculului straturile conductoare ale ionosferei se reconfigureaza si se "zapacesc" o vreme.

Am improvizat recent receptii experimentale pentru statia DCF77. Pot spune ca in timpul noptii, dupa ora 22.30 si pana la 5.00, cand se lumineaza de ziua, semnalul este mare si aproape constant, cu cca. doua puncte S peste semnalul din plina zi, la pranz. Pana la ora 6.00, cand rasare soarele, semnalul scade la valoarea din timpul zilei. Intre orele 6.00 si 7.00 semnalul scade in continuare cu 1-2 puncte S si ramane scazut pana pe la 8.30 cand incepe sa creasca. Dupa ora 10.30 semnalul este maxim si constant pana la ora 19.00, la apusul soarelui. Dupa apus, semnalul scade mult, apoi revine la valoarea de zi la ora 21.30 si creste in continuare. Dupa ora 22.30 semnalul atinge valoarea mare din timpul noptii.

Pot spune ca exista perioade de plina zi sau de plina noapte, precum si perioade de crepuscul, cand soarele "vede" doar atmosfera superioara. Asta se intampla si la noi, si la Frankfurt, dar cu un decalaj de 1 - 1,5 ore. Daca la decalaj adaugam crepusculul si durata stabilizarii dupa crepuscul, de doua ori pe zi, rezulta multe ore de propagare nesigura.

[puriu]

Pentru testarea receptoarelor DCF77 si a antenelor, este utila o sursa de semnal ce simuleaza semnalul primit de la statie.

Atasez mai jos schema unui emitator de putere foarte mica, ce transmite un cod simplu de tip DCF77.

 

 

Un oscilator banal este modulat de un astabil neconventional, ambele tranzistoare conduc numai pe durata impulsului. Se transmit impulsuri negative de cca. 100 ms la intervale de 1s.

Circuitul oscilant contine o bobina radianta si o capacitate de acord in jurul frecventei de 77,5 kHz. Bobina am realizat-o pe o bara de 8x50 mm si contine 600 de spire din sarma ieftina, 0,2 mm Cu+bumbac, in 6 straturi cu priza dupa primele patru. Tranzistoarele se leaga la ultimele doua straturi spre masa. Pentru stabilitate, bobina se usuca si se parafineaza integral. Capacitatea de acord cuprinde un condensator fix si un condensator variabil mic ce acopera cel putin banda dintre 75 si 80 kHz. Se alege o frecventa mai putin afectata de semnale parazite, care nu trebuie sa fie exact 77,5 kHz.

In apropierea simulatorului, campul emis poate bloca un receptor, dar intensitatea campului scade repede cu distanta. In spatiu liber se poate ajunge pana la peste 10 m, dar intr-o locuinta se pot obntine valori mici ale campului ducand simulatorul in alta camera, sau modificandu-i pozitia fata de antena receptorului.

Consumul simulatorului este sub un sfert de mA si poate functiona continuu peste un an cu o pila R6.

 

 

[VAX]

Pentru masurarea factorului Q este necesar generator de RF cu rezistenta (impedanta) de iesire extrem de mica. Se poate utiliza generator normal (50 ohmi la iesire) impreuna cu un transformator coborator de tensiune, realizat pe tor de ferita.

http://www.agder.net/la8ak/images/5e.gif.

http://www.agder.net/la8ak/m1.htm

[puriu]

Rezistenta de iesire a generatorului trebuie sa fie nereactiva si neglijabila fata de reactanta inductiva a bobinei. Un transformator de adaptare este cam dubios, trebuie verificat ca iesirea lui este pur rezistiva.

La sute de MHz, reactanta bobinei este de ordinul ohmilor si este necesara o rezistenta a generatorului de un miliohm. La frecvente joase, unde reactanta bobinei este de ordinul kiloohmului, merge si o rezistenta mai mare, dar neinductiva.

[yo3fhm]

Se obtine astfel o sursa de semnal cu o tensiune de iesire corespunzând divizorului de tensiune format din rezistenta de iesire a generatorului si rezistorul de valoare mica mentionat si rezistenta de iesire data de conectare în paralel a rezistentei de iesire a generatorului si a rezistorului de valoare mica. [......]

Daca se masoara tensiunea la iesirea amplificatorului intern al generatorului de semnal, înainte de rezistorul (de 50 sau 600 ohmi) conectat de obicei [......]

Edit: scuzati "romanul", dar am scris fara sa fac apel la figurile postate.

Buna ziua,

N-am mai aparut cam de multisor, sunt prins cu job-ul.

Referitor la "roman", nu-i nici un bai ; mai important ar fi sa incercati sa desenati. Pentru ca cel putin din primul paragraf, cu parere de rau, dar eu nu inteleg prea mult, cu toata bunavointa. Cred ca ar fi mult mai explicit un desen facut chiar si cu banalul Paint !

 

In ceea ce priveste cel de-al doilea paragraf, cred ca sunt cel putin doua probleme in situatia mentionata :

 

1) la unele generatoare de functii, am vazut intr-adevar rezistori pe iesire (ex: Wavetek). Dar acelea nu sunt generatoare RF...

La generatoarele RF, am vazut doar atenuatoare, constituite in blocuri compacte. Asta am observat-o in toate generatoarele RF pe care le-am folosit sau inspectat, atat cele fabricate in fostul bloc sovietic (exemplu Tesla, Unitra-Tonsil, RFT) cat si la cele realizate de companiile occidentale (Marconi, HP, Rohde & Schwarz, etc.). Valabil atat la cele analogice, cu atenuatoare traditionale, compartimentate si ecranate - cat si la cele din generatie recenta, cu sinteza (blocuri cu atenuatoare comandate).

 

2) Nu-l vad pe "inimosul" care ar vrea sa intervina in astfel de echipamente scumpe .

 

Cum ramane ?

Editat Mai 17, 2017 de yo3fhm

[VAX]

@puriu

Nu era vorba de sute de MHz, ci cel mult de MHz sau zeci de MHz. Cu ferita de calitate se poate realiza un trafo care sa sigure performantele cerute.

Spuneti dumneavoastra cum se obtine un generator de semnal cu rezistenta de iesire de miliohmi numai cu divizor rezistiv, care sa dea si semnal suficient de mare.

Eu am vazut schema de genul asta, cu repetor de semnal (Au=1) de tipul White follower. Schemele initiale erau cu tuburi electronice, dar se pot construi si cu tranzistoare.

[yo3fhm]

Pentru testarea receptoarelor DCF77 si a antenelor, este utila o sursa de semnal ce simuleaza semnalul primit de la statie.

Atasez mai jos schema unui emitator de putere foarte mica, ce transmite un cod simplu de tip DCF77.

Un oscilator banal este modulat de un astabil neconventional, ambele tranzistoare conduc numai pe durata impulsului. Se transmit impulsuri negative de cca. 100 ms la intervale de 1s.

Interesant.

Ce tip de receptoare DCF77 testati cu montajul prezentat? Cele experimentale, realizate de dvs., cele comerciale - realizate ca module dedicate sau incluse pe acelasi circuit cu ceasurile DCF77 ?

[puriu]

Q-metrul clasic HP 4342A, pe care l-am postat mai sus, da la iesire 1 A pe un miliohm. Dintre generatoarele noastre, doiar versatesterul poate sa dea un curent rezonabil pe iesirea de 3 V/50 ohmi si pe o rezistenta de 10-100 miliohmi. Important este ca tensiunile pe rezistenta mica si pe reactanta sa poata fi masurate comparativ cu ceva. Eu prefer osciloscopul, pentru ca atenuatoarele si sondele sunt calibrate de fabrica, iar caracteristica de frecventa a osciloscopului nu conteaza la o frecventa unica.

Cu simulatorul de mai sus se poate verifica orice antena,receptor, sau modul receptor, dar nu ceasul in ansamblu. Simulatorul transmite numai biti zero (100 ms) si semnalul receptionat nu trece de verificarea paritatii.

[VAX]

M-am uitat peste schema Q-metrului indicat de dvs si am vazut ca faceau adaptarea de impedanta tot cu trafo de RF pe miez de ferita.

https://elektrotanya.com/hp_4342a.djvu/download.html

http://www.hpl.hp.com/hpjournal/pdfs/IssuePDFs/1970-09.pdf

http://www.testequipmenthq.com/datasheets/Agilent-4342A-Datasheet.pdf

http://sp-hm.pl/attachment.php?aid=6049

http://w7zoi.net/twofaces.pdf

http://ve2azx.net/technical/Q-FactorMeas_on_LC_Circuits.pdf

https://www.ece.k-state.edu/people/faculty/kuhn/files/pubs/MeasuringAndReportingQfactorsOfInductors.pdf

Editat Mai 20, 2017 de VAX

[yo3fhm]

Cu simulatorul de mai sus se poate verifica orice antena,receptor, sau modul receptor, dar nu ceasul in ansamblu. Simulatorul transmite numai biti zero (100 ms) si semnalul receptionat nu trece de verificarea paritatii.

 

Ca tot veni vorba de simulatoare pentru DCF77, postez aici cateva care chiar pretind ca pot seta (manipula) ceasurile cu receptoare pentru DCF77.

 

1) How to manipulate a radio controlled clock via speaker (Bastian Born)

Este un soft pe care l-am si folosit saptamana trecuta si l-am verificat pesonal. Functioneaza excelent, dar nu l-am testat cu boxe active (pe post de antena) pentru ca in interiorul acestora exista filtre. Practic, am setat placa de sunet sa functioneze la 192KHz (pentru a satisface conditia Nyquist si astfel sa poata genera semnale la 77.5KHz) si am redat cu Winamp fisierul pe care l-am generat cu aplicatia oferita de Bastian. Dupa 3 minute, ceasurile mele DCF77 aflate pe o raza de 70cm in jurul antenei improvizate, si-au fixat data si ora conform setarilor impuse de mine in linia de comanda cu care am generat fisierul wav.

Pe post de antena am folosit un cadru de 6x6cm pe care am bobinat vreo 60 spire CuEm 0.22 mm, conectata la iesirea placii de sunet cu un cablu coaxial. N-am urmarit nici un fel de acord si nici un fel de adaptare, le-am trantit pur si simplu la plezneala.

Autorul (Bastian) sugereaza ca difuzorul poate juca rol de antena. Nu neg, dar e nevoie de un amplificator de banda larga si care sa nu aiba filtre nici la intrare si nici la iesire. Altfel, aplicatia a functionat din prima !

 

2) DCF77 Simulator (Hans Sundgren, SM5SVM)

Un echipament pe care autorul l-a prezentat in cadrul unui material demonstrativ pentru cursul de programare a procesoarelor din familia PIC, la Royal Institute of Technology (KTH) din Stockholm.

Mi se pare cel mai abordabil proiect in acest sens, sunt puse la dispozitie toate schemele si de asemenea, softul pentru microcontroller.

 

 

3) DCF77 Analyzer/Clock v2.0 (Udo Klein)

Nu e un simulator propriu-zis ptr. semnalul de la DCF77, dar permite analiza acestuia si in acelasi timp, implementeaza un ceas . Udo a scris si o librarie DCF77 pentru Arduino.

 

 

4) GPS to MSF/DCF time encoder (Steve Marchant)

Tiny PIC-based PCB connects to a low-cost Garmin 18xLVC-OEM GPS receiver and generates a 'perfect', 1us accurate, MSF or DCF time-code pulse stream.

 

 

Pentru cei interesati, cred ca sunt suficiente si destul de complete.

[Liviu M]

Dupa 3 minute, ceasurile mele DCF77 aflate pe o raza de 70cm in jurul antenei improvizate, si-au fixat data si ora conform setarilor impuse de mine in linia de comanda cu care am generat fisierul wav.

Pai in cazul asta nu-ti ramane decat sa faci rost de un program/script care se conecteaza la un server ntp, ia ora exacta, o converteste in wav si o transmite la ceasuri. Nu te mai complici cu Frankfurtul.

[yo3fhm]

Pai in cazul asta nu-ti ramane decat sa faci rost de un program/script care se conecteaza la un server ntp, ia ora exacta, o converteste in wav si o transmite la ceasuri. Nu te mai complici cu Frankfurtul.

Hi hi. Nu asta e intentia. Deocamdata, mi-am verificat lejer ceasurile si am stabilit ca functioneaza. Pana cand am intalnit aplicatia lui Bastian, eram sigur ca functiona doar un singur ceas. Acum stiu ca functioneaza toate 3... lucru care nu se poate realiza decat cu un *astfel* de simulator . In rest, e interesul pentru LF/VLF si dorinta de a gasi o solutie ca ceasurile mele sa poata receptiona totusi ora exacta de la DCF77 !

 

Sunt sigur ca si tu poti genera un semnal asemanator si folosind o astfel de tehnica, sa scoti ceva similar.

Editat Mai 20, 2017 de yo3fhm

[Liviu M]

Poate pot, dar nu-mi trebuie.

Banuiam eu ca la tine scopul e receptia, nu ora exacta.

Spor la treaba!

[puriu]

Problema receptiei se rezuma simplu: mi-am luat un ceas cu DCF77, l-am pus in locul preferat din locuinta, din ce cauza nu se sincronizeaza?

Daca receptorul nu este defect, principala cauza poate fi locul preferat. In acest loc poate fi semnal prea slab, zgomot prea mare sau o orientare gresita a antenei.

Locul optim de amplasare a ceasului nu se poate afla de la altii. De aceea am sugerat (in #56) "ascultarea" in acest scop a statiei DCF77 cu un receptor portabil oricat de simplu, dar capabil. Se pot obtine astfel informatii utile cum ar fi:

- daca receptorul este luat "la plimbare" in afara locuintei, sau chiar a localitatii, receptia este mult mai buna;

- in interiorul majoritatii locuintelor semnalul statiei este atenuat de armaturile metalice ale stalpilor, grinzilor, planseelor sau ale unor pereti, toate armaturile fiind legate la pamant. Asta echivaleaza cu indepartarea fata de emitator cu 500 - 1000 km. In locuinta sunt mai multe locuri in care nivelul semnalulului este, la o anumita orientare a antenei, optim;

- zgomotul suprapus peste semnal se datoreaza in primul rand consumatorilor electrici din locuinta sau din bloc: TV, calculatoare, surse in comutatie, iluminat economic, etc. Zgomotul este mare in apropierea stalpilor si a tevilor verticale. Acestea colecteaza zgomotele din bloc si le radiaza in antena de receptie care este perpendiculara pe armaturi. Grinzile si tevile orizontale radiaza un zgomot mai slab;

- zgomotul mai mare este mai daunator decat semnalul mai slab. Receptorul ceasului nu are "ureche telegrafica" si poate fi pacalit usor de orice impuls nedorit. Este suficient sa confunde un "punct" cu o "linie" in fiecare minut si sincronizarea este compromisa.

[Vizitator pvgrv]

La mine pe windoows 10 nu merge deloc programul timegen-0.4-bin-win a lui Sebastian Born.