Hvordan man opbygger en MSF Radio Atomic Clock Receiver
For alle studerende, universitetet og College, der gerne vil modtage der MSF moduler fri venligst Klik her
Introduktion
Atomure bruger en atomar resonansfrekvens standard som deres tidtagning element, og er langt de mest præcise kronometre mulige med de nyeste Strontium baserede atomure prale en præcision på en mindre end et sekund tabt i flere hundrede millioner år.
Urene opretholde en kontinuerlig og stabil tid skala kaldet International Atomic Time (TAI). Men for civile gang, anden gang skala, Coordinated Universal Time (UTC), som er afledt af TAI, men synkroniseret ved hjælp af skudsekunder til UTC, for at holde det baseret på rotation af Jorden.
UTC er en global tidshorisont, der er almindeligt anvendt til at synkronisere ure på computernetværk tillader maskiner fra hele verden til at kommunikere sammen og gennemføre tidsfølsomme applikationer. Der er desværre endnu atomure er meget dyre stykker udstyr og er generelt kun findes i højteknologiske fysik laboratorier eller satellitter ombord. Men flere nationale fysik laboratorier udsendes den tid fortalt af deres atomure via en lang bølge radiotransmission. Disse signaler er almindeligt samlet op og udnyttet af radiostyrede væg- og desk ure og ved NTP tid servere (Network Time Protocol).
De transmissioner fra de nationale standardiseringsorganisationer agenturer opretholde en nøjagtighed på 10-9 sekunder per dag (ca. 1 del i 1014). Læger uden Grænser er det signal, der udsendes af National Physical Laboratory i, Anthorn, Cumbria. Andre lande prale deres egne signaler de mest almindelige er den DCF77 transmission udsendelse fra Mainflingen nær Frankfurt, Tyskland og USA 's WWVB signal udsendes fra Fort Collins, Colorado.
Alle disse gange signaler virker på en lignende måde. Ved starten af hver anden styrken af signalet enten reduceres med mellem 6 og 10 dB eller slukket for et bestemt beløb af tid, før at blive gendannet. Den tid, signalet reduceres anvendes til at angive en strøm af binære tal med positionering markører. Den nøjagtige udformning af koden varierer mellem hvert signal, selv om de er af samme format.
Dedikerede NTP tid servere, der tillægger en computer kan udnytte denne signal til at synkronisere computernetværk til. Disse dedikerede enheder er ideel til at holde netværk kører nøjagtig tid og kan typisk holde et netværk nøjagtig inden for et par millisekunder af UTC-tid.
Selvom det ikke er så nøjagtige, og uden mange af de funktioner, en dedikeret radio refereres NTP tidsserver, er det dog muligt at bygge din egen MSF radio refereres atomur modtager til relativt små omkostninger.
Krav
En simpel MSF-modtager kan konstrueres ganske enkelt ikke kræver testning, tilpasse eller specifik elektronisk oplevelse. Simple modtager moduler kan købes direkte fra virksomheder som Galleon eller forhandlere som Maplin. Fordelene ved at bruge komplette løsning moduler i løbet af diskrete løsninger er, at modulerne omfatter den nødvendige støtte elektronik, tunet krystaller og er formonteret og testet. Ved at konstruere en MSF atomur receiver der er virkelig kun tre dele:
- Modtagermodul: Når det kombineres med en ferrit antenne, modtagermodulet fungerer som en komplet enhed til modtagelse af tid kodesignaler. Med et yderligere matchende kredsløb, kan det demodulerede udgangssignal anvendes til direkte at drive en dekoderkredsløbet. Modulerne kan tilpasses til alle tilgængelige senderen ved blot at erstatte krystallerne.
- MSF Antenne: MSF-signalet udsendes ved 60 kHz og en passende ferrit antenne pre-justeret og LC tunet er bedst.
- Mikrocontroller dekoder: kræves til at dekode signalet til en standard dataformat.
Enhver underviser eller studerende interesseret i at overtage dette udstyr kan du kontakte os på: 0121 608 4433 (UK) eller + 44 (121) 608 4433 (oversøisk) og citat "EMC-fri". Eller mail: enquiries@galleonmail.com
EM2S Receiver Module
Modulet har en energibesparende standby med maksimal 1'A strømforbrug. I aktiv tilstand strømforbruget er mindre end 1mA, typisk 500'A. De data udgang er forbundet internt med en aktiv lav åben kollektor NPN transistor. EM2S Receiver Modul Generelle specifikationer:
- Mål: 25mm x 13mm x 12mm ca.
- Nominel driftsspænding: + 3V DC til 12V DC
- Driftsspænding interval: 2.2V til 15V DC
- Anbefalet spændingsområde 3V til 5.25V
- Strømforbrug ved + 3V, aktiv: 1mA
- Standby: 1mA
- Output: Åben kollektor NPN transistor, aktiv lav
- Maksimal vask strøm: 15mA
- Maksimal solfanger spænding: + 5.25V
Ferrit Antenne
Denne pre-justeret LC tunet ferrit antenne er specielt designet til brug med EM2S Receiver Module. Antenne Generelle specifikationer:
- Mål: 60mm x 13mm eller 100 mm * 13 mm
- Nominel driftsfrekvens: 60 kHz eller 77.5 KHz afhængig af model
- Resonansfrekvens: 60 kHz - 300Hz eller 77.5 - 300Hz
- Båndbredde (-3dB): 700Hz Følsomhed: 8-V udgangsspænding med 100'Vm-1 feltstyrke
MCM-RS232 Microcontroller Decoder Module
Når det kombineres med EM2 modtager modul og antenne, dette modul giver tid oplysninger i standard RS232 dataformat via et serielt interface. Ekstern buffering til fuld RS232 plan, er nødvendig og kan opnås ved anvendelse af en proprietær RS232 niveauskiftersystem IC. Fordelen af modulet i forhold til direkte vært dekodning af modtageren output er tilstedeværelsen af nøjagtige dekodet tidsinformation hele tiden, og ingen behandling overhead. Modulet er også udstyret med et tidstro ur, der genkalibrerer sig mod Atomic Radio Time Signal når den synkroniserer med Atomic Radio Time Signal.
MCM-RS232 Generelle specifikationer:
- Mål: 22mm x 13mm x 5mm ca.
- Nominel driftsspænding: + 3V DC
- Driftsspænding interval: + 2.4V DC til + 3.6V DC
- Strømforbrug ved + 3V, aktiv: 1mA - Standby: 50-A
- Indgange: Time input kode data (fra EM2S) eller EM6.
- Input serielle (fra host PC via passende niveau konverter)
- Udgange: Strøm styring udgang (til EM2S), Koblingsudgang (til ekstern tidsstyring), via passende kredsløb.
- Seriel data output (at være vært PC via passende niveau konverter)
Hjertet af indretningen er EM2S modtagermodulet og matching antenne. Disse to Galleon produkter er designet til at arbejde sammen på 60 kHz til at modtage MSF-signalet. Andre antenner og modtagere er lavet til de WWVB og DCF-signaler, men bør holdes parvis, da det er usandsynligt, at de vil arbejde, hvis de blandes og matches.
Strømforsyning
Ved kraftoverførsel kredsløbet er der flere muligheder. En 3 volt DC forsyning kan bruges til at give en konstant strømforsyning eller alternativt et batteri / batteri vil gøre lige så godt. Denne indstilling giver en stabil kontinuerlig strøm, der skal anvendes, og omfatter mindre arbejde i konstruktionen af modtageren. NOTE. MCM-RS232 skal forsynes fra 3VOLTS - noget HØJERE VIL ødelægge det
Støj
For at reducere støj til det signal, der overføres til modtageren, bør anvendes afkobling kondensatorer. Som støj kan være afhængig af miljøet modtageren er imidlertid skal anvendes i, og afstanden fra senderen kun trial and error vil bestemme styrken. Det er også vigtigt at bruge en ikke-ledende kabinet som naturligvis metalkasser kan forårsage forstyrrelser eller blokering af signalet. På grund af den lille kompakte størrelse af modulerne leveret af Galleon enhver lille plastkasse vil være tilstrækkeligt. Kan ske montering af modulerne enten på en lille printplade eller modulerne kan flyttes eller limes direkte på kabinettet.
Konstruktion
Da galeoner moduler er dedikerede chips og omfatter alle nødvendige support elektronik, tunet krystaller og er en formonteret konstruktion, er det utroligt nemt at sammensætte en simpel MSF modtager, især hvis du vælger at bruge en dedikeret strømforsyning, såsom en 3v DC. En skematisk afbildning af det grundlæggende ledningsføring af modulerne er inkluderet nedenfor. Bemærk den frivillige brug af en LED som i indikator for, at enheden fungerer normalt.
Som den skematiske viser modulerne er meget enkelt koblet sammen:
- Antennen er bedst lagt vandret som det er at være på linie med retningen af MSF-signalet (når monterings- enheden anbefales det at bruge et kompas og kort for at finde retningen af senderen i Cumbria).
- Antennen er forbundet til EM2 MSF modul (LP6, LP5). Strømforsyningen tilsluttes til både EM2 og MCM-RS232 modul (LP4, X1 3VOLTS, LP1, X7 jorden).
- De EM2 og MCM moduler er forbundet via MSF ud (LP3) og PON (LP2) på EM2 til MSF i (X3) og PON (X6) på MCM-modulet.
- MCM - RS232 sluttes til en computer via et serielt interface og Serial ind og ud (X2 og X5)
- Bemærk placeringen af kondensatorer og modstande. Som tidligere nævnt at overvinde de problemer, der er forbundet med støj, kan det være nødvendigt nogle trial and error på dette område.
software
Der er flere muligheder, når det kommer til software til at styre MSF modtageren. Mens der er flere typer af tid synkronisering software til rådighed, herunder freeware, er Galleon Systems Time Sync-versionen 3.2 stærkt anbefales. Time Sync har en let at bruge interface og kan synkronisere til ikke kun en radiomodtager, men også GPS og internettet. Time Sync v 3.2 er også fuldt understøttet med en fuldt informativ håndbog med fejlfinding rådgivning og en selvforklarende brugerflade. Det har også mange utilgængelige i mindre shareware synkronisering pakker funktioner og vil køre på Linux og alle versioner af Windows (mindst så langt tilbage som NT / 2000). Galleon software registrerer automatisk enheden og sende den tid signal til ntpd dæmonen (eller service i Windows), som vil køre i baggrunden. Programmet vil også afgøre MSF signalet fra de dekodede impulser.
Fejlfinding og nøjagtighed
En af hovedårsagerne til problemer med en simpel radiomodtager som denne er støj. Selv om støjen filtreres og udjævnes ved hjælp af kondensatorer, det tager kun en lille mængde af støj, især når signalet er i en lav tilstand, til at generere en fejl. Hvis dæmonen eller tjeneste registrerer en fejl mens vi forsøger at afkode den tid signalet det afbryder den igangværende proces, og forsøger igen. For at reducere interferensen er det vigtigt at holde den væk fra metalgenstande, andet elektrisk udstyr (ikke altid let, når det er sluttet til en computer) og holdes stille. Det er også bedst at holde enhedens antenne linie vinkelret så perfekt som muligt til placeringen af senderen.
Den største faktor i fastlæggelsen nøjagtigheden af enhver radio ur er afstanden fra senderen, formeringen, behandlingen af modtageren, og latenstiden af operativsystemet. På grund af alle disse faktorer kan forventes en forsinkelse på op til 20 millisekunder og mens dette kan kalibreres i Time Sync v 3.2 nøjagtighed op til 20 millisekunder er mere end præcis til de fleste, hvis ikke alle tid synkronisering behov.
Gratis Moduler til Studerende
Som en del af Galleon Systems løbende støtte til uddannelse, vi er glade for at kunne tilbyde alle de moduler, der er nævnt ovenfor helt gratis til enhver studerende, universitet eller college. Enhver underviser eller studerende interesseret i at overtage disse moduler du kontakte os på: 0121 608 4433 (UK) eller + 44 (121) 608 4433 (oversøisk) og citat "EMC-fri".
