Hoe kan ik een MSF Radio atoomklok ontvanger bouwen
Voor alle studenten, universiteiten en hogescholen die willen er ontvangt Artsen zonder Grenzen gratis modules kunt u Klik hier
Inleiding
Atoomklokken gebruik maken van een atomaire resonantiefrequentie standaard als hun tijdwaarneming element en zijn veruit de meest nauwkeurige chronometers mogelijk met de nieuwste Strontium gebaseerde atoomklokken trots op een precisie van een minder dan een seconde verloren in een paar honderd miljoen jaar.
De klokken onderhouden van een continue en stabiele tijdschaal genoemd International Atomic Time (TAI). Echter, voor de burgerlijke tijd, een andere tijdschaal, Coordinated Universal Time (UTC), die is afgeleid van TAI, maar gesynchroniseerd met sprong seconden UTC, te houden op basis van de rotatie van de aarde.
UTC is een wereldwijde tijdschaal die vaak wordt gebruikt om de klokken te synchroniseren op computernetwerken waardoor machines uit de hele wereld te communiceren samen en tijdgevoelige toepassingen uit te voeren. Helaas atoomklokken zijn zeer dure stukken van de uitrusting en zijn over het algemeen alleen te vinden in high-tech Natuurkundig Laboratorium of aan boord van satellieten. Toch zijn er verschillende nationale Natuurkundig Laboratorium uitgezonden de tijd verteld door hun atoomklokken via een lange golf radio-uitzending. Deze signalen worden vaak opgepikt en gebruikt door radiografisch bestuurde muur en bureau klokken en door NTP tijdservers (Network Time Protocol).
De uitzendingen van de nationale normen agentschappen houden een nauwkeurigheid van 10-9 seconden per dag (ongeveer 1 deel in 1014). Artsen zonder Grenzen is het signaal uitgezonden door National Physical Laboratory in, Anthorn, Cumbria. Andere landen beschikken over hun eigen signalen de meest voorkomende is de DCF77 transmissie uitzending vanuit Mainflingen bij Frankfurt, Duitsland en de VS WWVB signaal uitgezonden vanuit Fort Collins, Colorado.
Al deze tijden signalen werken op dezelfde wijze. Aan het begin van elke seconde de sterkte van het signaal is verlaagd met 6 en 10 dB of uitgeschakeld gedurende een bepaalde tijd voordat ze hersteld. De hoeveelheid tijd wordt het signaal verminderd wordt gebruikt om een stroom binaire getallen met positionering markers geven. Het exacte formaat van de code tussen elk signaal hoewel ze dezelfde aard.
Dedicated NTP tijdservers die hechten aan een computer kan gebruiken dit signaal om computernetwerken te synchroniseren. Deze speciale apparaten zijn ideaal voor het houden van netwerken met nauwkeurige tijd en kan meestal een netwerk nauwkeurig te houden binnen een paar milliseconden van UTC-tijd.
Hoewel niet zo nauwkeurig en zonder veel van de functies van een dedicated radio verwezen NTP-tijdserver, is het echter mogelijk om uw eigen MSF Radio verwezen atoomklok ontvanger voor relatief weinig kosten.
Eisen
Een eenvoudige MSF-ontvanger kan worden geconstrueerd gewoon vereist geen tests, uitlijnen of specifieke elektronische ervaring. Eenvoudige ontvanger modules kunnen worden gekocht rechtstreeks van bedrijven zoals Galleon of retailers zoals Maplin. De voordelen van het gebruik van complete oplossing modules over discrete oplossingen is dat de modules de nodige ondersteuning elektronica, afgestemd kristallen en zijn voorgemonteerd en getest zijn. Bij de constructie van een AZG-atoomklok ontvanger zijn er eigenlijk maar drie onderdelen:
- Een ontvanger module: In combinatie met een ferrietantenne de ontvanger werkt als een complete eenheid voor de ontvangst van signalen tijdcode. Met een extra niveau aanpassingsschakeling kan het gedemoduleerde uitgangssignaal gebruikt worden om rechtstreeks besturen van een decodeerschakeling. De modules kunnen worden aangepast aan elke beschikbare zender door het vervangen van de kristallen.
- Artsen zonder Grenzen Antenne: De AZG-signaal wordt uitgezonden op 60 kHz en een geschikte ferriet antenne pre-gebonden en LC tuned is het beste.
- Microcontroller decoder: nodig om het signaal te decoderen in een standaard dataformaat.
Elke docent of student geïnteresseerd zijn in het verwerven van dit apparaat kunt u contact met ons op: 0121 608 4433 (UK) of + 44 (121) 608 4433 (overzeese) en Quote "EMC-FREE". Of per e-mail: enquiries@galleonmail.com
EM2S Receiver Module
De module heeft een low-power standby-modus met maximaal 1'A stroomverbruik. In de actieve modus het stroomverbruik is minder dan 1mA, typisch 500'A. De data-uitgang is intern verbonden met een actieve laag open collector NPN transistor. EM2S Receiver Module Algemene specificaties:
- Afmetingen: 25mm x 13mm x 12mm ca
- Nominale bedrijfsspanning: + 3V DC naar 12V DC
- Bedrijfsspanningsbereik: 2.2V naar 15V DC
- Aanbevolen spanningsbereik 3V te 5.25V
- Stroomverbruik bij + 3V, actief: 1mA
- Stand-by: 1mA
- Output: Open collector NPN transistor, actief laag
- Maximale gootsteen stroom: 15mA
- Maximale collector spanning: + 5.25V
Ferriet antenne
Deze pre-uitgelijnd LC afgestemde ferriet antenne is speciaal ontworpen voor gebruik met de EM2S Receiver Module. Antenne Algemene specificaties:
- Afmetingen: 60mm x 13mm of 100 mm * 13 mm
- Nominale frequentie: 60 kHz of 77.5 KHz afhankelijk van het model
- Resonantiefrequentie: 60 kHz - 300Hz of 77.5 - 300Hz
- Bandbreedte (-3dB): 700Hz Gevoeligheid: 8-V uitgangsspanning met 100'Vm-1 veldsterkte
MCM-RS232 Microcontroller Decoder module
In combinatie met de EM2 ontvanger module en de antenne, maar deze module biedt time informatie in standaard RS232 dataformaat via een seriële interface. Externe buffering om originele RS232 niveau is vereist en kan worden bereikt met behulp van een eigen RS232 level shifter IC. Het voordeel van de module ten opzichte van directe host decoderen van de ontvangeruitgang is de aanwezigheid van exact gedecodeerde tijdinformatie alle tijd en geen verwerkingsoverhead. De module beschikt ook over een real-time klok die zich herkalibreert tegen de Atomic Radio tijdsignaal als het synchroniseert met de Atomic Radio tijdsignaal.
MCM-RS232 Algemene specificaties:
- Afmetingen: 22mm x 13mm x 5mm ca
- Nominale bedrijfsspanning: + 3V DC
- Bedrijfsspanningsbereik: + 2.4V DC + 3.6V DC
- Stroomverbruik bij + 3V, actief: 1mA - Stand-by: 50-A
- Ingangen: Tijdcode invoer van gegevens (van EM2S), of EM6.
- Seriële data-ingang (van de host PC via geschikte niveau-omzetter)
- Uitgangen: Power control uitgang (voor EM2S), Schakeluitgang (voor externe time control), via geschikte circuit.
- Seriële data uitgang (naar de PC te hosten via geschikte niveau-omzetter)
Het hart van het apparaat is de EM2S ontvanger module en bijpassende antenne. Deze twee Galleon producten zijn ontworpen om samen te werken bij 60 kHz tot de AZG-signaal te ontvangen. Andere antennes en ontvangers zijn gemaakt voor de WWVB en DCF-signalen, maar moet worden bewaard in paren als het onwaarschijnlijk is dat ze zullen werken als ze worden gemengd en op elkaar afgestemd.
Stroomvoorziening
In het voeden van het circuit zijn er verschillende opties. Een 3 volt DC voeding kan worden gebruikt om een constante voeding te bieden of als alternatief een batterij / accu net zo goed doen. Deze optie kan een stabiele continue stroom worden gebruikt en omvat minder werk in de bouw van de ontvanger. OPMERKING. DE MCM-RS232 moet gevoed worden door 3VOLTS - iets hoger zal vernietigen
Geluid
Om ruis aan het signaal wordt overgebracht naar de ontvanger te verminderen, moet ontkoppelcondensatoren worden gebruikt. Aangezien het geluid kan afhankelijk van de omgeving van de ontvanger wordt gebruikt in de afstand tot de zender enige trial and error bepaalt de sterkte. Het is ook belangrijk om een niet-geleidende behuizing als vanzelfsprekend metalen dozen kan storing of blokkeren van het signaal veroorzaken. Vanwege de kleine compacte afmetingen van de modules die door Galleon elke plastic box voldoende. Montage van de modules kan worden gedaan op een kleine printplaat of de modules kunnen worden vastgemaakt of direct verlijmd op de behuizing.
Constructie
Zoals galjoenen modules zijn gewijd chips en alle nodige ondersteuning elektronica, afgestemde kristallen en zijn een voorgemonteerde constructie, is het ongelooflijk eenvoudig samen te stellen een eenvoudige AZG-ontvanger, vooral als je ervoor kiezen om een eigen stroomvoorziening, zoals een 3v DC te gebruiken. Een schema van de fundamentele bedrading van de modules is hieronder opgenomen. Let op het optionele gebruik van een LED als indicator in dat de inrichting normaal werkt.
Zoals het schema toont de modules zijn zeer eenvoudig aan elkaar vast:
- De antenne is best horizontaal geplaatst zoals wordt uitgelijnd met de richting van de MSF signaal (bij plaatsen van de inrichting wordt aanbevolen kompas en de kaart in de richting van de zender in Cumbria vinden).
- De antenne is verbonden met de EM2 MSF module (LP6, LP5). De voeding wordt aangesloten op zowel de EM2 en de MCM-RS232 module (LP4, X1 3VOLTS, LP1, X7 grond).
- De EM2 en MCM-modules worden aangesloten via de MSF uit (LP3) en PON (LP2) op de EM2, aan de AZG in (X3) en PON (X6) op de MCM-module.
- De MCM - RS232 aangesloten op een computer via een seriële interface en de seriële in-en uit (X2 en X5)
- Noteer de locatie van condensatoren en weerstanden. Zoals eerder vermeld om de problemen te overwinnen met ruis, sommige trial and error vereist dit gebied.
software
Er zijn verschillende opties als het gaat om software voor het instellen van de AZG-ontvanger. Hoewel er meerdere soorten van de tijd synchronisatie software beschikbaar, waaronder freeware, is Galleon Systems Time Sync versie 3.2 zeer aan te bevelen. Time Sync heeft een makkelijk te gebruiken interface en kan synchroniseren met niet alleen een radio-ontvanger, maar ook GPS en het internet. Time Sync v 3.2 wordt ook volledig ondersteund met een volledig informatieve handleiding met oplossingen voor problemen en een vanzelfsprekende interface. Het heeft ook vele functies niet beschikbaar zijn in kleinere shareware synchronisatie pakketten en zal draaien op Linux en alle versies van Windows (in ieder geval zo ver terug als NT / 2000). Galleon's software zal het apparaat automatisch detecteren en stuur de tijd signaal naar de ntpd daemon (of-service in Windows) die wordt uitgevoerd in de achtergrond. Het programma zal ook bepalend voor de AZG-signaal van de gedecodeerde pulsen.
Problemen oplossen en nauwkeurigheid
Een van de belangrijkste oorzaken van problemen met een eenvoudige radio ontvanger zoals deze is ruis. Zelfs als het geluid wordt gefilterd en gladgestreken door het gebruik van condensatoren duurt het slechts een kleine hoeveelheid ruis, vooral wanneer het signaal in een lage toestand, fouten op. Als de daemon of service detecteert een fout terwijl het proberen om het tijdsignaal decoderen breekt het huidige proces en probeert het opnieuw. Het verminderen van de storing is het belangrijk om het apparaat uit de buurt van metalen voorwerpen, andere elektrische apparatuur (niet altijd gemakkelijk wanneer deze is aangesloten op een computer) en wordt nog steeds bewaard. Het is ook best om de antenne van het apparaat uitgelijnd loodrecht zo perfect mogelijk de locatie van de zender.
De grootste factor bij het bepalen van de nauwkeurigheid van een radio-klok is de afstand van de zender, de verspreiding ervan, de verwerking van de ontvanger, en de latentie van het besturingssysteem. Door al deze factoren een vertraging van maximaal 20 milliseconden kan worden verwacht en hoewel dit kan worden gekalibreerd in Time Sync v 3.2 nauwkeurigheid tot 20 milliseconden is meer dan nauwkeuriger voor de meeste, zo niet alle tijd synchronisatie nodig heeft.
Gratis Modules voor studenten
Als onderdeel van Galleon Systems voortdurende steun voor onderwijs we zijn blij om te kunnen alle modules bovengenoemde helemaal gratis voor alle studenten, universiteit of hogeschool te bieden. Elke docent of student geïnteresseerd in het verwerven van deze modules kunt u contact met ons op: 0121 608 4433 (UK) of + 44 (121) 608 4433 (overzeese) en Quote "EMC-FREE".
