Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Proszę, dodaj wyjątek dla www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Synchronizacja zegarów elektron. sygnałem wzorcowym "MAJAK"

KaW 09 Gru 2013 17:36 5337 11
  • W czasopiśmie " SCHEMOTECHNIKA" Nr6 z 2005 r. str.45 /Moskwa/, znalazłem artykuł " Synchronizowanie zegarów elektronicznych
    sygnalem z rozgłośni krajowej "MAJAK" Autor art. IGOR NOWOSIOŁOW m. Ekateringburg

    Opisuje się w nim urządzenie oparte o mikroprocesor PIC12F675 .Pozwala ono zapewnić synchronizację zegarów elektronicznych dokładnymi sygnałami czasu nadawanymi w radiostacją "MAJAK" -pasmo fal średnich.

    W celu otrzymania dokladnego czasu trzeba zegary synchronizować z zewnętrznych źródeł .W tym celu stosuje się odbiorniki -dekodery SYGNAŁÓW WZORCOWYCH .-czasu i częstotliwości -najtańszym i dość prostym jest dekodowanie sygnałów radiostacji "MAJAK".
    Wyposażenie dekodera powinno zawierać :
    -wąskopasmowy filtr o częstotliwości srodkowej 1000Hz.
    -detektor obwiedni paczek impulsów o f=1000Hz
    -przerzutnik Schmitta -z pływajacym poziomem porównywania, celem dokladnego przekształcenia obwiedni w impulsy prostokatne,przy nieznanej wcześniej amplitudzie impulsów sygnału wejściowego.
    -układ koincydencji otrzymanych ciagów impulsów ze wzorcem szablonu sygnałów wzorcowych.
    Rys.1 -przedstawia schemat urzadzenia. Niezależnie od prostoty układu należy stwierdzic ,że układ realizuje wszystkie wyżej wymienione funkcje.

    Do wejscia ukladu doprowadza się sygnał analogowy z odbiornika radiowego stacji "MAJAK" o amplitudzie 0,3-2,5V , przez separujący kondensator C1.Sygnał ten dostaje sie na we.: przetwornika AC uP PIC12F675.Obróbki sygnału dokonuje /-w.g.
    programu -/mikroprocesor .Na wyjściu "A" mikroprocesora -następuje załączenie /jakiegoś elementu zegara elektronicznego/ -na 300milisec.,/do początku szóstego sygnału / i wyłącza się jednocześnie z jego początkiem.
    Kanał "B" włącza się jednocześnie z początkiem szóstego sygnału i po 1 sec. się wyłącza .

    Jednym z podstawowych zagadnień -przy wykonaniu danego urządzenia , było dokładne wyodrębnienie wzorcowych sygnalów czasu. Rys. 2 obrazuje oscylogram sygnału radiostacji z sygnalami wzorcowymi.Widać z niego ,że stosunek sygnału do szumu jest mały i dla sygnałów wzorcowych jest nie lepszy niż 2 .Przy użyciu mikroprocesora PIC12F675 "wykonano" wąskopasmowy filtr cyfrowy.Rysunek 3 obrazuje jego strukturę schematową -rysunek wzięty ze strony Instytutu Transportu i Łączności /m.RYGA/.

    Taki układ wybrano z powodu wykonywania minimalnej liczby obliczeń -co w połączeniu z minimalną liczbą zmiennych , umożliwiło wykonanie tej pracy przy użyciu mikroprocesora PIC12F675.
    Na rys. 4 pokazano charakterystykę filtru dla f=1000Hz .Rys.5 pokazuje sygnał po obróbce filtrem i impulsy GP4,GP5 wychodzace
    z mikroprocesora.Widać , że sygnał wyjściowy jest dobrze odfiltrowany ,zakłócenia są znacznie stłumione a stosunek sygnał do szumu zauważalnie wzrósł.Impulsy GP5 i GP4 są czasowo zgodne ze wzorcem czasu.Wyjscia GP5 i GP4 -odpowiednio - zbocze opadajace i narastające sygnału szóstego.Impulsy te można wykorzystać do realizacji zerowania sekund -służy do tego podwójny układ optoelektroniczny TLP521-2.
    Oprogramowanie zostało zoptymalizowane do takiego stopnia ,że mikroprocesor zajęty był wykonaniem max. około 1MIPS.
    To z koleji pozwoliło na zrezygnowanie ze stabilizacji układu uP kwarcem i wykorzystano wewnętrzny generator taktu -układ znacznie się uprościł .Przy zastosowaniu sprawnych podzespołów urządzenie nie wymaga strojenia i pracuje od razu.

    Programu mikrokontrolera można szukać na stronie http://www.imeda.nm.ru/majak.dhtml oraz na www.dian.ru.
    Literatura: 1. http//www.tsi.lv/RSR/vol04/RSR2000v04-07ae.pdf

    IGOR NOWOSIOŁOW m. Ekateringburg Czasopismo: Cxemotexnika Nr6 czerwiec 2005 -Moskwa-

    Fajne! Ranking DIY
    Potrafisz napisać podobny artykuł? Wyślij do mnie a otrzymasz kartę SD 64GB.
    O autorze
    KaW
    Poziom 34  
    Offline 
    Specjalizuje się w: telekomunikacja
    KaW napisał 2622 postów o ocenie 167, pomógł 165 razy. Mieszka w mieście Łódź. Jest z nami od 2005 roku.
  • #2
    maciej_333
    Poziom 34  
    Bardzo ciekawy artykuł. Można znaleźć gdzieś bliższe informacje w języku polskim, lub angielskim ? Z tego opisu niestety niewiele wynika. Nie rozumiem właściwie nawet co oni przesyłają i jak. Częstotliwość 1000Hz znajduje się wewnątrz pasma sygnału modulującego. Jak zatem realizuje się brak pogorszenia jakości transmisji ?

    Sygnał synchronizacji nadaje też stacja francuska z Allouis. Jest to modulacja fazy. Podobnie miało być z naszą stacją z Solca Kujawskiego, ale nie wiem co wyszło z tych planów.

    Ponadto nie można powiedzieć, że charakterystyka filtru (tu IIR) jest jakaś dla danej częstotliwości. Ona jest niezależna od f wejściowej. Zwyczajnie podano charakterystykę filtru dla częstotliwości środkowej 1000Hz - to zależy od współczynników.
  • #3
    KaW
    Poziom 34  
    Synchronizacja zegarów elektron. sygnałem wzorcowym "MAJAK" 1-z tego artykułu mnie zainteresował fakt "wybudowania" filtru wąskopasmowego na f=1kHz. Po adresie: http//www.tsi.lv/RSR/vol04/RSR2000v04-07ae.pdf

    dotarłem do zródła opracowania .Niezależnie od tego trafiłem gdzieś na ros. forum programistów ..
    2-ten artykuł pokazał ,że niekonieczne jest stosowanie filtrów RC -czy tez RLC
    które wyszłyby ogromne i cięzkie w realizacji -do budowy filtru dla f=1kHz .
    3-jeżeli jest możliwa realizacja przy użyciu uP filtru na 1kHz. to przy szybkim mikroprocesorze mogą być możliwe realizacje obwodów rezonansowych w.cz.
    4-interesujące są też symbole z rys.3 ...na razie nie wiem co to jest...
    dodałem obrazek-info
  • #4
    maciej_333
    Poziom 34  
    KaW napisał:
    2-ten artykuł pokazał ,że niekonieczne jest stosowanie filtrów RC -czy tez RLC które wyszłyby ogromne i cięzkie w realizacji -do budowy filtru dla f=1kHz .

    To wiadomo i bez tego artykułu. Filtry cyfrowe też nie są jednak idealne. Polecam książkę "Cyfrowe przetwarzanie sygnałów" Richard Layons. Nie ma lepszego podręcznika o tej tematyce. Są tam dobrze opisane filtry. Możesz je sobie łatwo projektować też w Matlabie. Ostatnio zrobiłem filtr FIR rzędu 180 w AVR, zaprojektowany w Matlabie. Współczynniki przesyłam do EEPROM'a przez UART - bezpośrednio z Matlaba. Filtr jest dość dobry, ale obliczenie próbki wyjściowej zajmuje ok. 1ms. Mi to jednak nie przeszkadza, bo i tak okres próbkowania to 4ms.

    KaW napisał:
    3-jeżeli jest możliwa realizacja przy użyciu uP filtru na 1kHz. to przy szybkim mikroprocesorze mogą być możliwe realizacje obwodów rezonansowych w.cz.

    To też wiadomo. Sygnał w.cz. jakiejś stacji to sygnał pasmowy, bo zawiera się od fd do fg. Można zatem próbkować go specyficznie, nie jako 2*fg. Częstotliwość próbkowania może być mniejsza i nie będzie aliasingu. Ponadto są odbiorniki SDR, które tak pracują. Jednak to też bardzo uproszczone opisy - prosty filtr analogowy i wzmacniacz i tak jest potrzebny.

    KaW napisał:
    4-interesujące są też symbole z rys.3 ...na razie nie wiem co to jest...

    To struktura jakiejś wersji filtru IIR (Infinite Impulse Response - Nieskończona Odpowiedź Impulsowa - NOI). Te kółka to bloki sumy, albo różnicy. Zależy to od podanych znaków. Trójkąty to współczynniki filtru. Zwyczajnie sygnał mnożony jest przez pewną wartość tutaj γ i 2α. Bloczki Z to opóźnienie - coś jak rejestr przesówny. Z lewej strony jest wejście, z prawej wyjście.
    Filtr ten jest IIR, bo ma sprzężenie zwrotne. Sygnał wyjściowy zależy od sygnału wejściowego i jego historii (jak w FIR), ale też od historii wyjścia. Problem w tym, że jeżeli próbki wejściowe będą nagle zerowe, to próbki wyjściowe nie muszą stać się zerowe. Czasem może do czegoś takiego dojść. Stąd mówimy o nieskończonej odpowiedzi impulsowej - filtr może nie być stabilny.
    W dziedzinie czasu da się coś takiego opisać tzw. równaniem różnicowym. Mogę dokładniej opisać działanie tego filtra. Jak znajdziesz wartości γ i α to mogę to zasymulować w Matlabie.
  • #5
    KaW
    Poziom 34  
    Domyślałem się ,że poza mną jest świat nowoczesnej elektroniki i trochę zacząłem szukać ...raczej nie będę miał czasu aby się tym zajmować.
    Przetwarzanie tych sygnałów, chyba ma związek z modulacjami faz wielu nośnych częstotliwośći .
  • #6
    maciej_333
    Poziom 34  
    KaW napisał:
    Przetwarzanie tych sygnałów, chyba ma związek z modulacjami faz wielu nośnych częstotliwośći .

    Jest coś takiego i nazywa się OFDM - stosowany w DVB-T. Wykorzystuje się tu modulację wielu nośnych (ortogonalnych względem siebie) strumieniami o małych przepływnościach. Jest to skomplikowane i kiepsko wykorzystuje pasmo w porównaniu np. do QAM - stosowany w DVB-C. Jednak w systemach bezprzewodowych jest to dobre rozwiązanie, bo pozwala dobrze dekodować sygnał przy wielu sygnałach dochodzących do odbiornika (sygnał wysłany i odbity - wielodrogowość sygnału). Nic nie wskazuje, by było to tutaj stosowane. Zresztą nie dekoduje się tego w ten sposób (filtry).

    Pewnie coś można wycisnąć z sygnału m.cz. Pewnie o to chodzi. Możesz nawet nagrać tą stację. Spróbuję w Matlabie przepuścić to przez taki filtr i zobaczymy, co wyjdzie.
  • #7
    KaW
    Poziom 34  
    Dodaję obrazek jeszcze jednej ksiazki . Synchronizacja zegarów elektron. sygnałem wzorcowym "MAJAK"

    I dziękuje za info . Tak myślałem o tych modulacjach fazy .
  • #8
    deus.ex.machina
    Poziom 32  
    maciej_333 napisał:

    Jest coś takiego i nazywa się OFDM - stosowany w DVB-T. Wykorzystuje się tu modulację wielu nośnych (ortogonalnych względem siebie) strumieniami o małych przepływnościach. Jest to skomplikowane i kiepsko wykorzystuje pasmo w porównaniu np. do QAM - stosowany w DVB-C.


    http://en.wikipedia.org/wiki/Orthogonal_frequ...rison_between_single_carrier_and_multicarrier

    Kolega sam wymyślił teorie o rzekomo niższej efektywności OFDM?
    Cały świat przechodzi właśnie na OFDM z powodu wyższej efektywności widmowej systemów OFDM niż systemów z pojedyncza nośną i która to w praktyce zbliża się do efektywności teoretycznej ( http://en.wikipedia.org/wiki/Shannon%E2%80%93Hartley_theorem ).

    Polskojęzyczne wersje artykułów technicznych są zazwyczaj mniej obszerne stad podaje je w drugiej kolejności.

    http://pl.wikipedia.org/wiki/OFDM
    http://pl.wikipedia.org/wiki/Twierdzenie_Shannona-Hartleya
  • #9
    Użytkownik usunął konto
    Użytkownik usunął konto  
  • #10
    maciej_333
    Poziom 34  
    deus.ex.machina napisał:
    maciej_333 napisał:

    Jest coś takiego i nazywa się OFDM - stosowany w DVB-T. Wykorzystuje się tu modulację wielu nośnych (ortogonalnych względem siebie) strumieniami o małych przepływnościach. Jest to skomplikowane i kiepsko wykorzystuje pasmo w porównaniu np. do QAM - stosowany w DVB-C.


    http://en.wikipedia.org/wiki/Orthogonal_frequ...rison_between_single_carrier_and_multicarrier

    Kolega sam wymyślił teorie o rzekomo niższej efektywności OFDM?
    Cały świat przechodzi właśnie na OFDM z powodu wyższej efektywności widmowej systemów OFDM niż systemów z pojedyncza nośną i która to w praktyce zbliża się do efektywności teoretycznej ( http://en.wikipedia.org/wiki/Shannon%E2%80%93Hartley_theorem ).

    Polskojęzyczne wersje artykułów technicznych są zazwyczaj mniej obszerne stad podaje je w drugiej kolejności.

    http://pl.wikipedia.org/wiki/OFDM
    http://pl.wikipedia.org/wiki/Twierdzenie_Shannona-Hartleya

    Logiczne wydało mi się, że OFDM wypadnie gorzej - więcej podnośnych i mniejsze strumienie na daną podnośną. Widać się pomyliłem.

    milosek napisał:
    Słyszałem o wzorcu czasu na falach długich gdzie zastosowanie znalazło już nawet w domowych zegarkach. http://pl.wikipedia.org/wiki/DCF77
    Poniżej projekt zegarka na procesorze AVR DCF77-AVR

    DCF77 istnieje już wiele lat. Też kiedyś wykonałem taki zegarek.
  • #11
    deus.ex.machina
    Poziom 32  
    kiedyś jak stal maszt w Konstantynowie to używało się częstotliwości wzorcowej 227kHz

    http://www.trioda.com/forum/viewtopic.php?f=5&t=16508#p175780

    Aaa i warto pamiętać ze czym innym jest DCF77 (który nadaje sygnał czasu) a czym innym był nadajnik w np Konstantynowie który nadawał sygnał będący wzorcem częstotliwości.
  • #12
    KaW
    Poziom 34  
    ""1-z tego artykułu mnie zainteresował fakt "wybudowania" filtru wąskopasmowego na f=1kHz. Po adresie: http//www.tsi.lv/RSR/vol04/RSR2000v04-07ae.pdf ...."""
    - to jest tutaj istotne .....sposób realizacji filtru 1kHz...