Odbiorniki DCF do PC
Wielu użytkowników komputerów, którzy chcą mieć bardzo dokładny czas systemowy, wykorzystuje odbiornik DCF, który zapewnia najdokładniejszy czas na świecie. Odbiornik taki, w formie przystawki dołączanej do portu RS232 komputera, nie jest bardzo skomplikowany i może być z powodzeniem wykonany we własnym zakresie. Do jednego z dostępnych na rynku gotowych modułów hybrydowych odbiornika DCF wystarczy dobudować jedynie przystawkę według rysunku 1, dostosowującą sygnały z odbiornika do portu RS232 komputera.
Oczywiście cały tor w.cz. odbiornika można wykonać we własnym zakresie,
nawet na elementach dyskretnych. Obecnie do budowy takiego odbiornika
najlepiej jest zastosować jeden z dostępnych, wyspecjalizowanych układów
scalonych odbiornika firmy Telefunken (U2775B w obudowie SMD lub U4221B,
UE2125, U4224B). Z tego też względu zamieszczamy poniżej aplikacje schematów
z tymi układami. Niezbędnym elementem odbiornika na układzie scalonym
jest rezonator kwarcowy 77,5kHz (dostępny np. w firmie OMIG). W przypadku
trudności z zakupem rezonatora, można pokusić się o ominięcie tego elementu
i zastosować filtr LC o wąskiej charakterystyce i przepustowości 77,5kHz.
Kolejnym niezbednym elementem odbiornika jest antena ferrytowa (taka sama
dla każdej wersji odbiornika DCF). Można tutaj nawinąć cewkę samodzielnie
albo wykorzystać antenę od fal długich odbiornika fabrycznego. W przypadku
samodzielnego wykonania, cewka powinna posiadać około 90 zwojów drutu
DNE 0,1mm na pręcie ferrytowym długości ok. 12cm (karkas z cewką powinien
się swobodnie przesuwać po pręcie). Przyda się przypomnienie starej zasady
obowiązującej przy budowie anten ferrytowych, że czym dłuższy pręt, tym
większa czułość odbiornika.
Kondensator C wraz z cewką tworzy wejściowy obwód rezonansowy nastrojony
na f=77,5kHz. Wartość kondensatora obwodu zależy od miejsca położenia
cewki na pręcie ferrytowym i raczej należy dobierać ją doświadczalnie.
Do zestrojenia obwodu najlepiej jest użyć generatora 77,5kHz i oscyloskopu
albo woltomierza o dużej impedancji wejściowej.
Po sprzęgnięciu generatora z anteną (poprzez 1-2 zwoje drutu na pręcie
ferrytowym dołączone do wyjścia generatora), należy tak dobierać kondensator
(na początku może nim być agregat z radioodbiornika AM) oraz położenie
cewki odbiornika na pręcie, aby na oscyloskopie lub na woltomierzu podłączonym
do wyjścia odbiornika uzyskać największą amplitudę.
Oczywiście można także z sukcesem zestroić obwód wejściowy bez generatora.
W tym celu obwód rezonansowy z kondensatorem C podłączamy do jakiegokolwiek
wzmacniacza w.cz. z detektorem o bezpośrednim wzmocnieniu i strojąc obwód
rezonansowy, staramy się usłyszeć w słuchawce sygnały DCF. Będą to cosekundowe,
krótko brzmiące tony o częstotliwości kilkuset herców. Wsłuchując się
w nie liczymy do 59, po czym 60 ton jest długi, dwa razy dłuższy od poprzednich
(jest to dokładnie koniec pełnej minuty i początek następnej).
Po usłyszeniu ww. sygnałów można być pewnym, że obwód rezonansowy jest
zestrojony na f=77,5kHz. Podczas strojenia obwodu "na ucho"
można także usłyszeć inne stacje radiowe, ale będzie to sygnałem, że obwód
jest w rezonansie na wyższych częstotliwościach, np. ponad 150kHz, i wtedy
należy zwiększyć pojemność kondensatora C lub przesunąć cewkę ku środkowi
pręta (najlepiej jedno i drugie naraz). Po dobraniu kondensatora do cewki
wejściowej nie należy jeszcze przyklejać (zalewać) karkasu na pręcie ferrytowym,
aby mieć jeszcze możliwość dokładnego, ostatecznego dostrojenia po wykonaniu
zasadniczego odbiornika DCF.
Schemat odbiornika DCF na układzie U4224B jest zamieszczony na rysunku
2.
Wydzielony w obwodzie rezonansowym sygnał DCF jest podawany na wejście
pierwszego wzmacniacza układu scalonego (wyprowadzenia 1 i 2). Z jego
wyjścia (wyprowadzenie 8) sygnał jest podawany na filtr kwarcowy o bardzo
wąskim pasmie, wynoszącym zaledwie około 16Hz. Ten, jak i drugi taki sam
filtr, wnoszą bardzo duże tłumienie, około 35dB. Po przejściu przez filtr
sygnał zostaje wprowadzony do drugiego wzmacniacza (wyprowadzenie 6).
Obydwa te wzmacniacze mają bardzo duże wzmocnienie i są objęte pętlą ARW.
Wzmocniony w drugim wzmacniaczu sygnał zostaje podany na demodulator,
a następnie na komparator. Z komparatora sygnał zostaje podany do drivera,
z którego wychodzi poprzez wyprowadzenie 13 w postaci ciągu jedynek i
zer. Pomimo dużego tłumienia wprowadzanego przez filtr kwarcowy, odbiornik
umożliwia odbiór z czułością od 1,5uV do 40mV. Do tego odbiornika można
zastosować przedstawioną na rysunku 1 przystawkę do współpracy ze złączem
RS232 komputera.
Schemat odbiornika DCF na układzie UE2125 jest pokazany na rysunku 3.
Jest to kompletny układ odbiornika DCF przystosowany do współpracy z portami
COM i LPT. Przed zamontowaniem układu scalonego (UE2125 jest w obudowie
SMD, czyli do montażu powierzchniowego, lutowany od strony ścieżek) należy
sprawdzić napięcie zasilania, które powinno wynosić około 1,5V.
Do budowy odbiornika można wykorzystać także inne układy scalone, np.
U2775B. Z aplikacji układu U2775B wynika, że powinien on być zasilany
napięciem 3,4V.
W każdym razie podczas uruchamiania odbiornika należy zainstalować program
DCF.COM w pamięci, poprzez wywołanie go jednym z niżej podanych parametrów:
- DCF.COM/C1 (dla instalacji na COM1)
- DCF.COM/C2 (dla instalacji na COM2)
- DCF.COM/C3/In (dla instalacji na COM3)
- DCF.COM/C4/In (dla instalacji na COM4)
Parametr "I" jest konieczny w przypadku, gdy odbiornik jest
instalowany na COM3 lub COM4 (przy instalacji na COM1 lub COM2 nie należy
go podawać).
Warunki odbioru sygnału DCF77 w Polsce z niemieckiej stacji w Mainflingen
koło Frankfurtu już podawaliśmy na łamach Świata Radio. Warto przypomnieć,
że całkowity czas transmisji, potrzebny do rozkodowania informacji, wynosi
60s i dotyczy następnej minuty (rys. 4).
Czas trwania nadawanego impulsu wynosi odpowiednio 100ms dla logicznego
zera, natomiast dla logicznej jedynki jest on nadawany przez 200ms.
Każdy nadawany impuls jest równy każdej następnej sekundzie. Nowa ramka
informacyjna zaczyna się w zerowej sekundzie, natomiast aby było możliwe
wykrycie początku transmisji, ostatni impuls nie jest nadawany.
Informacja o dacie i czasie jest kodowana w kodzie BCD.