Как построить Радио MSF атомной часов приемника

Для всех студентов университета и колледжа, которые хотели бы получать там MSF модули бесплатно, пожалуйста нажмите сюда

Введение модуль

Атомные часы используют атомный стандарт частоты резонанса, как их хронометраж элементов и являются на сегодняшний день наиболее точные хронометры возможным с последними основе стронция атомные часы похвастаться точностью менее чем за секунду потерял в несколько сотен миллионов лет.

Часы поддерживать постоянный и стабильный масштабе времени называется Международное атомное время (TAI). Тем не менее, для гражданской время, другой масштаб времени, Всемирное координированное время (UTC), которое является производным от TAI, но синхронизированы с помощью високосных секунд UTC к, чтобы держать его на основе вращения Земли.

UTC является глобальной шкале времени, который обычно используется для синхронизации часов в компьютерных сетях позволяет машин по всему миру общаться друг с другом и провести время чувствительных приложениях. К сожалению, атомные часы очень дорогие единиц оборудования и, как правило, можно найти только в области высоких технологий лаборатории физики или на борту спутников. Тем не менее, несколько национальных лабораторий физики транслировать времени сообщил их атомными часами через длинную передачу радиоволн. Эти сигналы, как правило, подобраны и используются радиоуправляемые Настенные и настольные часы и NTP серверы времени (Network Time Protocol).

Передачи от национальных агентств стандартов поддерживать точность 10-9 секунд в день (примерно 1 участие в 1014). MSF является сигналом эфире Национальной физической лаборатории, Anthorn, Камбрия. Другие страны могут похвастаться своими сигналами наиболее распространенными из которых DCF77 трансляцию передачи с Mainflingen недалеко от Франкфурта, Германия и WWVB США телевизионного сигнала из Форт Коллинз, штат Колорадо.

Все это время сигналы работают аналогичным образом. В начале каждой секундой силы сигнала либо уменьшается между 6 и 10 дБ или выключен в течение определенного количества времени, прежде чем восстановится. Количество времени сигнала уменьшается используется для обозначения поток двоичных чисел с позиционированием маркеров. Точный формат кода колеблется в пределах каждого сигнала, хотя они схожи по формату.

Выделенные серверы времени NTP, которые прикрепляются к компьютеру может использовать этот сигнал для синхронизации компьютерных сетей. Эти специализированные устройства идеально подходят для хранения сетей, работающих точное время и как правило, может сохранить сеть с точностью до нескольких миллисекунд времени UTC.

Хотя не так точны, и без многих функций специального радио ссылка NTP сервер времени, это, однако, можно создавать свои собственные радио MSF ссылка атомные часы приемника за сравнительно небольшую стоимость.

Требования

Простой приемник MSF может быть построена просто не требующие испытания, согласования или конкретных электронных опыта. Простые модули приемник можно купить непосредственно от компаний, таких как Galleon или розничной торговли, как Maplin. Преимущества использования полных модулей решения по дискретных решений является то, что модули включают в себя необходимую электронику поддержки, настроенный кристаллов и предварительно собраны и протестированы. При построении MSF атомные часы приемника самом деле есть только три части:

Модуль приемника: В сочетании с антенной феррита, модуль приемника действует как единое целое для приема сигналов временного кода. С дополнительным уровнем согласующие цепи, демодулированный выходной сигнал может быть использован для непосредственного управления схема декодирования. Модули могут быть адаптированы к любым доступным передатчиком путем простой замены кристаллов.
MSF антенны: Сигнал MSF транслируется на 60 кГц и подходящую антенну феррита предварительно согласованы и LC настроенной лучше.
Микроконтроллер декодер: , необходимых для декодирования сигнала в стандартном формате данных.

Любой преподаватель или студент заинтересован в приобретении этого оборудования обращайтесь по телефону: 0121 608 4433 (UK), или + 44 (121) 608 4433 (за рубежом), и предложение "EMC-FREE". Или по электронной почте: enquiries@galleonmail.com

EM2S Модуль приемника

Модуль имеет режим с низким энергопотреблением в режиме ожидания с максимальной 1'A потреблением тока. В активном режиме ток потребления меньше 1mA, обычно 500'A. Выход данных соединен внутри с активной низкой открытым коллектором NPN транзистора. EM2S Модуль приемника Общие характеристики:

Размеры: 25mm х 13mm х 12mm ок
Номинальное рабочее напряжение: DC + 3V в 12V DC
Рабочий диапазон напряжения: 2.2V в 15V DC
Рекомендуемое напряжение 3V диапазоне 5.25V
Потребление тока при + 3V, активный: 1mA
В режиме ожидания: 1mA
Выход: NPN с открытым коллектором транзистора, активный низкий
Максимальный ток: 15mA
Максимальное напряжение коллектор: + 5.25V

Ферритовые антенны

Это предварительно совмещенная LC настроен феррита антенна специально разработаны для использования с приемником модуля EM2S. Антенна Общие характеристики:

Размеры: 60mm х 13mm или 100 мм * 13 мм
Номинальная рабочая частота: 60 кГц или 77.5 кГц в зависимости от модели
Резонансная частота: 60 кГц - 300Hz или 77.5 - 300Hz
Полоса пропускания (-3dB): 700Hz Чувствительность: 8-V выходное напряжение с 100'Vm-1 поля

MCM-RS232 микроконтроллеров Decoder модуль

В сочетании с модулем EM2 приемник и антенну, этот модуль обеспечивает информацию о времени в стандартном формате RS232 данных через последовательный интерфейс. Внешний буферизации до уровня полной RS232 не требуется, и можно достичь с помощью собственных уровне RS232 переключения IC. Преимущество модуля по сравнению с прямым хозяин декодирования выходе приемника является наличие точной информации о времени декодированного все время и без обработки накладных расходов. Модуль также оснащен часами реального времени, что recalibrates себя от атомной сигнал Time Radio, когда оно синхронизируется с атомными сигнал Time Radio.

MCM-RS232 Общие характеристики:

Размеры: 22mm х 13mm х 5mm ок
Номинальное рабочее напряжение: DC + 3V
Диапазон рабочего напряжения: + 2.4V постоянного тока DC + 3.6V
Потребление тока при + 3V, активный: 1mA - в режиме ожидания: 50-
Входы: Временной код ввода данных (от EM2S), или EM6.
Серийный ввод данных (от хост-компьютера с помощью подходящего преобразователя уровня)
Выходы: выход управления питанием (для EM2S), Переключающий выход (для внешнего контроля времени), через соответствующие схемы.
Последовательный вывод данных (хост-компьютера через соответствующие преобразователь уровня)

Сердцем устройства является EM2S модуль приемника и соответствующие антенны. Эти два продукта Galleon предназначены для работы вместе 60 кГц для приема сигнала MSF. Другие антенны и приемники сделаны для WWVB и DCF сигналы, но следует иметь в парах, поскольку маловероятно, что они будут работать, если они смешаны и подобраны.

Электропитание

В цепи питания есть несколько вариантов. 3 вольт постоянного тока может быть использован для обеспечения бесперебойного питания или в качестве альтернативы батареи / аккумулятора будет делать так же хорошо. Эта опция позволяет устойчиво постоянного тока для использования и требует меньше работ в строительстве приемника. ПРИМЕЧАНИЕ. MCM-RS232 должен быть запитан от 3VOLTS - Все, что выше его уничтожит

Шум

Для снижения уровня шума на сигнал передается на приемник, развязывающие конденсаторы должны быть использованы. Однако, как шум может зависеть от окружающей среды приемник для использования в и расстояния от передатчика только методом проб и ошибок будет определять силу. Важно также использовать непроводящих корпуса, как, очевидно, металлические ящики может вызвать помехи или блокировки сигнала. Из-за небольшой компактный размер модули от Galleon любом маленькая пластмассовая коробка будет достаточно. Монтаж модулей может быть сделано либо на небольшой платы или модули могут быть прикреплены или приклеены непосредственно на корпусе.

строительство

Как галеонов модули предназначены чипы и включают в себя все необходимые электроники поддержку, настроенную кристаллов и смонтированные конструкции, это невероятно просто собрать простой приемник MSF, особенно, если вы решили использовать специальный блок питания, такие как 3v DC. Схема основных подключение модулей приведена ниже. Обратите внимание на дополнительное использование светодиодных индикатора, как и в том, что устройство работает нормально.

Как схеме демонстрирует модули очень просто связаны друг с другом:

Антенна лучший укладывать горизонтально, как это должно быть совмещена с направлением MSF сигнала (при размещении устройства рекомендуется использовать компас и карту, чтобы найти направлении передатчика в Камбрии).
Антенна подключена к EM2 MSF модуль (LP6, LP5). Блок питания подключается к как EM2 и MCM-RS232 модуль (LP4, X1 3VOLTS, LP1, X7 земли).
EM2 и MCM модули подключаются через MSF из (LP3) и PON (LP2) на EM2, в MSF в (X3) и PON (X6) на модуле MCM.
MCM - RS232 подключается к компьютеру через последовательный интерфейс и последовательный и выход (X2 и X5)
Обратите внимание на расположение конденсаторов и резисторов. Как уже упоминалось ранее, чтобы преодолеть проблемы, связанные с шумом, методом проб и ошибок может потребоваться в этой области.

Программное обеспечение

Есть несколько вариантов, когда дело доходит до программного обеспечения для управления приемником MSF. Хотя Есть несколько типов синхронизации времени программное обеспечение, доступное в том числе бесплатные, Galleon Системы Time Sync версии 3.2 настоятельно рекомендуется. Синхронизация времени имеет простой в использовании интерфейс и позволяет синхронизировать не только радиоприемник, но и GPS и Интернет. Синхронизация времени у 3.2 также полностью поддерживается с полностью информативным руководство, содержащее рекомендации по устранению неполадок и понятным интерфейсом. Она также имеет много функций недоступна в меньшей условно-бесплатных пакетов синхронизации и будет работать на Linux и всех версиях Windows (по крайней мере, еще в NT / 2000). Программное обеспечение Galleon будет автоматически обнаружит новое устройство и отправить сигнал времени с пЪрд демон (или службу в Windows), который будет работать в фоновом режиме. В рамках программы будет также определять сигнал MSF из декодированного импульсов.

Устранение неполадок и точность

Одной из главных причин проблем с простой радиоприемник, такие как этот шум. Даже если шум фильтруется и сглаживается за счет использования конденсаторов займет всего лишь небольшое количество шума, особенно если сигнал находится в низком состоянии, генерировать ошибку. Если демон или услугу обнаруживает ошибку при попытке декодировать сигнал времени он прерывает текущий процесс и пытается снова. Для уменьшения помех важно держать устройство вдали от металлических предметов, другого электрического оборудования (не всегда легко, если его подключить к компьютеру) и сохраняется до сих пор. Это также лучше держать антенну устройства выровнены под прямым углом так безупречно, как можно расположения передатчика.

Самый важный фактор в определении точности любого радио-часы является расстояние от передатчика, его распространения, обработки приемника, а латентность операционной системы. Из-за всех этих факторов задержка до 20 миллисекунд, можно ожидать, и, хотя это может быть откалиброван для синхронизации времени в точности V 3.2 до 20 миллисекунд более точным для большинства, если не всех потребностей синхронизации времени.

Бесплатные модули для студентов

В рамках Galleon Системы постоянную поддержку образования, мы рады быть в состоянии предложить все модули, упомянутые выше абсолютно бесплатно любой студент, университет или колледж. Любой преподаватель или студент заинтересован в приобретении этих модулей пожалуйста, свяжитесь с нами: 0121 608 4433 (UK), или + 44 (121) 608 4433 (за рубежом), и предложение "EMC-FREE".