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

Nadajnik - modulator DCF77

max-bit 22 Kwi 2019 14:21 1413 40
  • #1
    max-bit
    Poziom 26  
    Pomimo że zainteresowanie zegarami sterowanymi sygnałem DCF77 w ostatnim czasie nie jest już takie duże to nadal uważam że jest do dobry sposób synchronizacji prostych zegarów. Nie trzeba się bawić w WiFi BT etc ...
    Niestety odbiór DCF77 nie zawsze jest możliwy, często budynki to lity żelbet który skutecznie tłumi ten sygnał nie bez znaczenia są zakłócenia które w tym paśmie są dość intensywne (wszelkiego typu zasilacze impulsowe etc)
    Dlatego powstał pomysł budowy takiego nadajnika.
    Jako że już posiadam źródło sygnału (cyfrowego - logicznego) DCF postanowiłem dobudować do tego transmitter czyli po ludzku nadajnik.
    Tutaj uwaga jest to projekt eksperymentalny - oficjalnie nie należy go używać gdyż musimy posiadać koncesje na emisje.
    Układ składa się 6 bloków:
    1. wejście z transoptorem (izolacja optyczna)
    2. Generatora 77,5 kHz z filtrem
    3. Układu logicznego formującego logiczny sygnał cyfrowy z nośną - można to nazwać modulatorem.
    4. Wzmacniacza mocy pracującego w klasie D
    5. Filtra wyjściowego
    6. Bloku zasilania

    Układ zasilany jest napięciem 12V (założenie) moc wyjściowa powinna wynosić przy tej częstotliwości ok 10W.

    Na razie tyle publikuję uwagi mile widziane.
    W czasie kolejnych etapów będę publikował wygląd PCB a w fazie końcowej całkowitą konstrukcję pomiary itd ....
    Nadajnik - modulator DCF77

    Fajne! Ranking DIY
    Potrafisz napisać podobny artykuł? Wyślij do mnie a otrzymasz kartę SD 64GB.
  • Zasilacze UPS
  • #2
    atari_robbo
    Poziom 22  
    GPS, Galileo czy Glonass będą znacznie praktyczniejsze niż DCF77 szczególnie że obecne plany przewidują działanie tego systemu do roku 2021. Później może działane DCF77 będzie przedłużone a może nie.
  • #3
    max-bit
    Poziom 26  
    Tylko widzisz GPS trzeba dać antenkę ... na zew w pomieszczeniu ci to nie zadziała.
    To jest wada GPS-a/ czy innych systemów.
    Zaletą tego sygnału DCF jest :
    1. Prostota
    2. Możliwość odbioru wew budynków. (na ogół bez problemu)

    Nawet najprostszy odbiornik GPS to z definicji wyższy koszt.
    Sam używam GPS-a jako wzorca czasu i częstotliwości jednak to kable antena a a i koszty dużo wyższe.
  • Zasilacze UPS
  • #4
    atari_robbo
    Poziom 22  
    max-bit napisał:
    Tylko widzisz GPS trzeba dać antenkę ... na zew w pomieszczeniu ci to nie zadziała.
    To jest wada GPS-a/ czy innych systemów.
    Zaletą tego sygnału DCF jest :
    1. Prostota
    2. Możliwość odbioru wew budynków. (na ogół bez problemu)

    Nawet najprostszy odbiornik GPS to z definicji wyższy koszt.
    Sam używam GPS-a jako wzorca czasu i częstotliwości jednak to kable antena a a i koszty dużo wyższe.


    DCF77 nie działa w każdym pomieszczeniu i w każdym ukształtowaniu terenu. Poza tym było dobre w latach 70tych gdy SMPS nie były obecne w każdym miejscu. Najtańszy moduł GPS to US$8.15 i ma wyjście UART więc to JEST prostota, żadnego dekodowania sygnału itp.
  • #6
    atari_robbo
    Poziom 22  
    max-bit napisał:
    No widzisz 8$ x 4pln =32 PLN a gdzie kabel antena ? hmmm
    Będziesz ciągnął ... kabel do zegara ...
    Tak nie działa zawsze ... to się zgadza ... ale o tym już pisałem wyżej


    Z wbudowaną anteną. DCF77 nie odbiera w pomieszczeniach więc też pozostaje ciąganie kabli, nawijanie na pręt ferrytowy itp. cuda. Narobisz się narobisz a za 2 lata wyłączą Ci sygnał i cały Twój wysiłek w koszu wyląduję. Trzeba trochę myśleć zanim coś się zacznie robić.
  • #7
    zworys
    Poziom 36  
    Pomijając inne uwagi -zakłócisz "właściwy " sygnał DCF, chyba że potrafisz bardzo precyzyjnie zsynchronizować swoje źródło z oryginalnym sygnałem DCF. Jeśli ktoś do tej pory odbierał "właściwy " DCF to Twój sygnał może to uniemożliwić.
  • #8
    tabula_rasa
    Poziom 20  
    Jak właściwy nadajnik zostanie wyłączony, to kolega ze swoim stanie lokalnym bohaterem.
    Kolega już bohatersko wprowadził pojęcie "lity żelbeton", co nijak ma się do rzeczywistości.
  • #9
    max-bit
    Poziom 26  
    Ale ja mam własny gen :) DCF stabilizowany atomem :)
    Po za tym u mnie w betonowym bud zegary działają bez problemu tylko trzeba miec pojęcie jak je montować.

    Mówię układ jest eksperymentalny nie do nadawania.

    Po za tym jest kupę zegarów DCF i co wszystkie do śmieci.
    Najprościej taki źródło zbudować na Arduino (logiczne) w wersji trochę bardziej zaawansowanej na uC.
    Stabilizować sobie można jak kto lubi.
    Ja swoje źródło opieram na Atomie - i GPS dalej poprzez Lan czyli mam NTP (nawet jest dostępne publicznie, jak ktoś poszuka to znajdzie) a później LAN (NTP) i na tej podstawie jest gen sygnał.

    Dodano po 1 [minuty]:

    Stare budynki to były płyty żelbetowa fakt nie lite ale dziś na ogół leje się beton w zbrojeniu i jest lity.
  • #10
    zworys
    Poziom 36  
    Stabilizacja a synchronizacja to dwie różne rzeczy. Ten układ będzie miał sens w przypadku wyłączenia właściwego DCF- wtedy będzie przydatny.
  • #12
    zworys
    Poziom 36  
    max-bit napisał:
    SYNCHONIZOWANY z GPS

    No właśnie - synchronizowany z GPS a nie DFC i tu może być problem z zakłócaniem oryginalnego DCF.
  • #13
    tabula_rasa
    Poziom 20  
    Nie wiem, czy ja tylko tak mam, że jak muszę czytać teksty z błędami to bolą oczy? Jakoś ostatnio łzawią gdy muszę czytać nie pisane łącznie z przymiotnikami. To jakaś nowa moda, czy efekt miernego poziomu kształcenia w szkołach?
    A jak kolega zamierza wyemitować sygnał w przestrzeń? Jaką antenę kolega zamierza użyć?
    W amatorskich generatorach A.M. stosowane były anteny ferrytowe i pewnie w tym zastosowaniu też by się sprawdziły.
    Mam również niejasne przeczucie, kolega wybaczy że nie chce mi się dzisiaj drążyć tematu, że wystarczyłoby 2-3W mocy by wytworzyć sygnał dla odbiorników we własnym mieszkaniu.
  • #14
    zworys
    Poziom 36  
    tabula_rasa napisał:
    wystarczyłoby 2-3W mocy by wytworzyć sygnał dla odbiorników we własnym mieszkaniu.

    Wystarczyłaby 0,10 wartości tej mocy.
  • #15
    And!
    Admin grupy Projektowanie
    Rozłożyłem kiedyś DCF77 na czynniki pierwsze: DCF77,
    odbiór powolny, SMPS silnie zakłócają, a kiedyś zakłócały telewizory kineskopowe. Dobrze ustawiona antena ferrytowa pozwala na odbiór minimum jednej transmisji na kilka dni wewnątrz betonowego budynku.

    W DCF77 poza informacjami o czasie, nadawane były też prognozy pogody (meteotime), więc lokalny nadajnik uniemożliwi odbiór tych informacji (dla terenu Polski prognozy te są dość mało użyteczne).

    W celach testowych można eksperymentować, ale nadawanie na prawdziwej antenie to zakłócanie prawdziwego sygnału czego robić nie wolno.
    Przy tej częstotliwości zasięg nadajnika będzie raczej bardzo mały, ale to nie zmienia faktu, że trzeba uważać aby nie zakłócać oryginalnego sygnału.

    Szkoda, że nie mamy polskiego wzorca czasu umożliwiającego synchronizację zegarka gdzieś wewnątrz budynku, bez potrzeby dostępu do internetu itp.

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

    Są tam też informacje o innych nadajnikach tego typu:
    MSF 60 kHz Anthorn (United Kingdom)
    HBG 75 kHz Prangins (Switzerland)
    DCF77 77.5 kHz Frankfurt (Germany)
    TDF 162 kHz Allouis (France)

    Ciekawe czy poza DCF77 w Polsce możliwe jest odebranie śladu sygnału innych nadajników czasu.
  • #16
    lechoo
    Poziom 39  
    Mocno przekombinowany jest ten układ - generujesz sygnał prostokątny, który w filtrze dolnoprzepustowym przekształcasz w sinus, a następnie we wzmacniaczu klasy D ponownie zamieniasz go w prostokąt i ponownie filtrujesz...

    Przykładowa realizacja modulatora DCF77 z użyciem Raspberry Pi:
    https://github.com/hzeller/txtempus
  • #17
    max-bit
    Poziom 26  
    Przekombinowany i nie
    Z jednej strony można sobie uprościć np zrobić na DDS i mikroprocesor
    Albo tworzenie sygnału PWM przez procesor a bardzie j przez mikrokontroler też to jest pomysł.

    Ale ja tam wole proste i w sumie prymitywne rozwiązania czasem ...
    Projekt jest bardziej aby tak się pobawić a nie wymyślać cuda.
    Ma być bardziej edukacyjny, użycie uC tak prosto nie pokazuje zasady działania.

    Dlaczego 10W, a tak można napisać dlaczego nie 1W albo 100W albo 100mW
    po za tym jak by ktoś pomyślał to moc wyj jest regulowana ... więc jest i 10mW i 1W i 10W.

    Po za tym użycie RPi to też troszkę ... to już bym wolał uC ale dla pewnej prostoty ma swoje zalety (no nie trzeba lutować i kombinować płytka parę elementów i gotowe.
  • #18
    tabula_rasa
    Poziom 20  
    Jak realizujesz modulowanie poziomu sygnału? Odnoszę wrażenie, że teraz nośna pojawia się i znika.
  • #19
    max-bit
    Poziom 26  
    No dobra bo widzę że dużo osób ma uwagi a zadaje dość chyba proste pytania no to opis tego banalnego układu.

    1. Generator na dwóch inwerterach układ najprostszy pod słońcem.
    2. Dalej mamy filtr dolnoprzepustowy nastrojony na ok 85 kHz daje on nam filtrowanie II harmonicznej na poziomie -60dB
    3. Wejście sygnału ma izolacje galwaniczną na układzie HCPL0600 wyjście jest czysto logiczne 1/0 układ ma możliwość przełączania logiki ja to nazywam "wysokie/niskie zero czyli jak ktoś woli z neg lub bez.
    No dobra ten sygnał cyfrowy jest sygnałem którym modulujemy nośną 77,5 kHz
    Jak wiemy sygnał DCF to sygnał modulowany amplitudowo gdzie "głównym" sygnałem jest poziom wysoki, natomiast sygnałem niosącym informacje są odpowiednio przerwy trwające 100 i 200ms w ramce 1s poziom modulacji obniżony do 20%. No dobra a jak to jest realizowane w tym układzie.
    Ależ bardzo prosto ze pomocą przełączników analogowych CD4066 przepuszczany jest odpowiednio sygnał obniżony do 20 % w tym biorą udział dwa przełączniki lub sygnał bez tłumienia czyli tylko jeden przełącznik.
    Dalej już taki "przełączany" sygnał trafia do wzmacniacza.
    Zastosowałem tu TPA3128 czyli wzm pracujący w klasie D którego praca przełączania została ustawiona na 1300 kHz. Filtr wyjściowy został ustawiony na 100 kHz, za wzmacniaczem już jest tylko filtr wyjściowy który daje dalsze 55 dB tłumienia dla II harmonicznej.
    Układ może być zasilany od 12 - 24 V co powinno dawać 10-30 W mocy wyjściowej dokładnie okaże się po zbudowaniu (nie wiem do końca jak ile TPA będzie chciało dać na wyjściu dla 77 kHz)
  • #20
    tos18
    Poziom 38  
    Ciekawe zagadnienie Kolega poruszył prezentując układ.
    Czy zastanawiał się Kolega nad konstrukcją anteny ?
    Czy rozważał Kolega modulację poprzez sterowanie wzmocnieniem Układu TPA ?
    mogło by to znacznie uprościć układ
  • #21
    max-bit
    Poziom 26  
    No antena na to pasmo w warunkach amatorskich to tylko magnetyczna :)

    Co do sterowania wzm samego TPA jest taka możliwość tylko pytanie czy to będzie stabilne, trzeba by poeksperymentować ... mam pewne wątpliwości jak się to może zachowywać ...
    Niby to nie apteka w zasadzie każdy wzmacniacz tak sterować (no prawie).

    Dodano po 12 [godziny] 11 [minuty]:

    No to na dziś beta wersja PCB

    Nadajnik - modulator DCF77
  • #22
    tzok
    Moderator Samochody
    Kiedyś to uruchomiłem i nawet działa, lekko zmodyfikowałem, żeby nadawało prawdziwy czas odebrany po UART z PC, który podawał czas a NTP:
    https://blog.blinkenlight.net/experiments/dcf77/dcf77-generator/

    W kodzie są błędy, ale można go "ogarnąć". Najważniejsze, że da się tym ustawić zegarek.
  • #23
    max-bit
    Poziom 26  
    Oto prawie ostateczna wersja PCB
    Zamawiam 5 płytek więc będzie do wzięcia 3 (dwie dla mnie) cena płytki 100 z wysyłką.
    Informacyjnie
    Zasilacz który pasuje do PCB to: EPS-45-12-C
    Obudowa : Hammond 1455T1601
    Reszta elementów standardowa :)
    Nadajnik - modulator DCF77

    Dodano po 3 [godziny] 1 [minuty]:

    Finalny schemat
    Nadajnik - modulator DCF77

    PCB
    Nadajnik - modulator DCF77 Nadajnik - modulator DCF77
  • #25
    max-bit
    Poziom 26  
    Prace trwają, na razie trafiłem na małego firewalla w postaci filtru wyjściowego wzm.
    Niestety rdzenie nie chcą pracować. Z pobieżnej analizy - przy obciążeniu szybko się nasycają i wzm. pod dojściu do ok 4 V OUT (RMS) - ani kroku dalej ....
    Widać częstotliwość 1,2 MHz ma swoje wymagania ...
    Wszelkie propozycje doboru ferrytu mile widziane.
  • #26
    lechoo
    Poziom 39  
    Pokaż zdjęcie transformatora. Jaka jest jego przekładnia zwojowa?
  • #28
    max-bit
    Poziom 26  
    i kolejny etap
    Spectrogram, jeszcze bez filtra wyjściowego
    Nadajnik - modulator DCF77

    Teraz muszę po prawować nad filtrem wyjściowym gdyż ten co był coś ... nie działa
    Straszne ma tłumienie niby obliczenia OK ale po za tym nic się nie zgadza ...
    Dziwne bo o ile podałem mu 100mV RMS to na wyjściu ok 100mV ale im wyższe napięcie to co raz bardziej tłumi i tak dla wej 3 V rms na wyjściu już dawał tylko 0,5 V ....
    Pewnie też nie odpowiednie rdzenie choć ....

    Z filtrem wyjściowym:
    - 2 ga harm pow osiągnać -50 dBm (10nW)
    - 3 cia -75dBm (31 pW)
    Takie są założenia ...
  • #29
    max-bit
    Poziom 26  
    Oto dość już finalna wersja schematu
    Zawiera pełne dane, plus modyfikacje (w zasadzie niewielkie) dotyczą parametrów filtra wyjściowego.
    SCHEMAT :
    Nadajnik - modulator DCF77

    I PCB
    Nadajnik - modulator DCF77 Nadajnik - modulator DCF77

    Dziś wieczorem pewnie będzie coś więcej finalne pomiary ...
    I zacznie się montaż w obudowę.

    Problemy ?
    Największe z doborem cewek niestety łatwo tu nie jest ...
    Trzeba się na eksperymentować ...