DCF77-Empfangsmodul von Pollin



1. Über das DCF77-Modul


DCF77-Empfangsmodul DCF1 von Pollin (Best.Nr. 810 054)

Fotografie des Moduls von Pollin

Betriebsspannung 1,2 bis 3,3 V
Stromaufnahme < 50 µA

Anschlüsse:
  • VCC: 1.2 - 3.3 V
  • GND
  • DATA (VCC bei Amplitudenabsenkung, sonst GND)
  • PON (muss zumindest nach dem Einschalten von HI auf LO fallen, damit das Modul aktiviert wird)



2. Meine DCF77-Uhr


Meine Uhr ist ein Embedded-System, welches schon einige Experimente aushalten musste. In der Regel bezieht die Uhr ihre Uhrzeit über NTPKeine Zugangsberechtigung (Network Time Protocol). Ergänzend zu NTP habe ich einen DCF77-Empfänger angeschlossen, falls der Internet-Zugang nicht verfügbar sein sollte.



Sieht etwas wild aus mit den vielen Drähten, wenn der Deckel offen ist, aber diese Uhr hat schon einige Modifikationen von mir über sich ergehen lassen müssen. Mehr zu dem Gesamtsystem unter: RAT.

Nach einem erfolgreichen Empfang eines kompletten DCF77-Datensatzes sieht der Bildschirm wie folgt aus:



Es wird die Uhrzeit, das Datum, und der Wochentag angezeigt. Intern kann die Uhr noch zwischen Sommerzeit (MESZ) und Normalzeit (im Volksmund "Winterzeit", MEZ) unterscheiden.


Sehr empfindliches Modul


Ich habe mir, glaube ich, zu viel von dem Modul erhofft. Am Labornetzteil angeschlossen hat auch immer alles funktioniert. Selbst als ich anfangs PON nicht einmal angeschlossen hatte. Aber dann eingebaut in mein Gerät hatte ich zunächst ca. einige Hundert Flankenwechsel pro Sekunde auf der Data-Leitung und danach war die Data-Leitung auch längere Zeit permanent auf Low-Pegel. Also baute ich einen noch stabileren Spannungsregler für 3,3 V ein (mit einem LM317), verlängerte die PON-Sequenz auf 5 Sekunden am Anfang, aber auch das half nicht. Bei meiner akribischen Suche prüfte ich dann alles und stellte fest, dass ich nur eine Chance habe ein DCF77-Signal zu empfangen, wenn die Antenne draußen bleibt und die Gerätemasse geerdet wird. Selbst dann ist das Modul so empfindlich gegen jede kleinste Bewegung und EMV-Störung von außen, dass der Empfang einer ganzen Minute, also eines vollen DCF77-Datensatz selten ist. Großen Einfluss auf den Empfang hat die Ausrichtung des Moduls. Schon einige Grad hin und her drehen und das Modul empfängt, wenn es nicht angefasst wird mehrere Tage ein sauberes Signal.

Ich lasse mir zum Feststellen der der Qualität des empfangenen Signals die Pulsbreiten der Absenkung in Millisekunden ausgeben. Der Dekoder erkennt Fehler und zeigt diese dann am Bildschirm an. Beim erfolgreichen Datenempfang zeigt die Progressbar die Anzahl der erfolgreich empfangenen Bits.



Zudem ist der Dekoder fehlertolerant konzipiert, so dass kleinere Flankenwechsel ignoriert oder auch Toleranzen von 20 ms bei den Flanken mit jeweils 100 ms und 200 ms, die für eine logische Null bzw. eine Eins stehen, akzeptiert werden.

Man muss dazu sagen: Ich habe leider keinen Vergleich. Ein zweites Modul von der Sorte werde ich mir wegen der Empfangsqualität allerdings nicht anschaffen. Allerdings hat meine Uhr auch die Möglichkeit die Uhrzeit über NTPKeine Zugangsberechtigung zu Empfangen. Im Vergleich dazu hat man über NTP nach nicht einmal eine Sekunde nach dem Einschalten die Uhrzeit. Aber dass setzt natürlich Internet im LAN und einen DHCP-Server voraus. Dagegen ist DCF77 relativ langsam und empfindlich, aber dafür autark.


3. Über DCF77


Mit dem Gesetzt über die Zeitbestimmung (1978 bis 2008) wurde damals die Physikalisch-Technischen Bundesanstalt (PTB) in Auftrag der Bundesregierung verpflichtet ein Zeitsignal über Funk auszusenden. Heute ist das Gesetzt nicht mehr gültig, die PTB betreibt jedoch weiterhin Atomuhren als Zeitgeber. Die Information wird allerdings inzwischen über die Mittelwellensender einer Firma am Standort Mainflingen (Kreis Offenbach in Hessen) ausgestrahlt.

Der Sender sendet durchgehend auf einer Frequenz von 77,5 kHz. Jede Sekunde wird die Amplitude für jeweils 100 ms bzw. 200 ms um 25 % abgesenkt. Während der letzten Sekunde einer Minute (Sekunde 59) wird die Amplitude nicht abgesenkt. Eine Absenkung von 100 ms entspricht einer logischen Null, eine Absenkung von 200 ms einer logischen Eins. Auf diese Weise wird jede Minute ein kompletter Datensatz übertragen, der Uhrzeit, Datum, Wochentag, Wetterinformationen und mehr beinhaltet.


Es gibt viele Informationen im Netz über DCF77:



4. Datensatz


In Minute 01 bis 14 werden kodiert Wetterinformationen für ganz viele Regionen übertragen, für die die Kenntnis eines Schlüssels zur Dekodierung erforderlich ist.

Das war einer meiner ersten empfangenen Datensätze über DCF77:

M00: 0  Startbit (immer 0)
M01: 1
M02: 0
M03: 0
M04: 0
M05: 1
M06: 0    
M07: 1
M08: 1
M09: 1
M10: 1
M11: 1
M12: 1
M13: 1
M14: 0
M15: 0   Rufbit für Alarmierung der PTB-Mitarbeiter
M16: 0   wenn 1, dann wird am Ende dieser Stunde MEZ/MESZ umgestellt
M17: 0  „0“: MEZ, „1“: MESZ
M18: 1  „0“: MESZ, „1“: MEZ
M19: 0   wenn 1, dann wird am Ende dieser Stunde eine Schaltsekunde eingefügt
M20: 1  Startbit für die Zeitinformation (immer 1)     
M21: 1  1  Minute 53
M22: 1  2
M23: 0  4
M24: 0  8
M25: 1  10
M26: 0  20
M27: 1  40
M28: 0  P1 ok
M29: 1  1  Stunde 3
M30: 1  2
M31: 0  4
M32: 0  8
M33: 0  10
M34: 0  20
M35: 0  P2 ok
M36: 0   1  Kalendertag 6
M37: 1   2
M38: 1   4
M39: 0   8
M40: 0  10
M41: 0  20
M42: 1   1  Wochentag 3 -> Mittwoch
M43: 1   2
M44: 0   4  
M45: 1   1  Kalendermonat 3 
M46: 1   2
M47: 0   4
M48: 0   8
M49: 0  10
M50: 1   1  Jahreszahl 13
M51: 1   2
M52: 0   4
M53: 0   8
M54: 1  10
M55: 0  20
M56: 0  40
M57: 0  80
M58: 1  P3 ok
M59: Hier gibt es keine Absenkung. Markierung für das Ende des Datensatzes bzw. den Anfang eines neuen Datensatzes.






Siehe auch RapidAccessTerminal

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