Настроить часы radio controlled clock

DCF77: как работает система передачи сигналов точного времени?

Наверное многие, приобретающие часы или метеостанцию, видели на упаковке логотип Radio Controlled Clock или даже Atomic Clock. Это весьма удобно, ведь достаточно поставить часы на стол, и они через некоторое время автоматически настроятся на точное время.

Разберемся как это работает и напишем декодер на языке Python.

Существуют разные системы синхронизации времени. Наиболее популярная в Европе — немецкая система DCF-77, в Японии есть своя система JJY, в США есть система WWVB, и так далее. Далее рассказ будет о DCF77, как о наиболее актуальной и доступной для приема в некоторых местах европейской части России и соседних странах (у жителей Дальнего Востока может быть противоположное мнение, впрочем они в свою очередь могут принять и проанализировать японский сигнал;).

Все написанное далее, будет про DCF77.

Прием сигнала

DCF77 это длинноволновая станция, работающая на частоте 77.5КГц, и передающая сигналы в амплитудной модуляции. Станция мощностью 50КВт расположена в 25км от Франкфурта, она начала работу еще в 1959 году, в 1973 к точному времени была добавлена информация о дате. Длина волны при частоте 77КГц весьма большая, поэтому размеры антенного поля тоже весьма приличные (фото из Википедии):

При такой антенне и подводимой мощности, зона приема охватывает практически всю Европу, Белоруссию, Украину и часть России.

Записать сигнал может каждый. Для этого достаточно зайти на онлайн-приемник http://websdr.ewi.utwente.nl:8901/, выбрать там частоту 76.5КГц и USB-модуляцию. Должна открыться картинка примерно типа такой:

Там же нажимаем кнопку download и записываем фрагмент длиной в несколько минут. Разумеется, при наличии «настоящего» приемника, способного записать частоту 77.5КГц, можно использовать и его.

Конечно, принимая радиосигналы точного времени через Интернет, мы не получим действительно точное время — сигнал передается с задержкой. Но наша цель лишь понять структуру сигнала, для этого интернет-записи более чем достаточно. В реале конечно, используются специализированные устройства для приема и декодирования, о них будет сказано ниже.

Итак, мы получили запись, приступим к ее обработке.

Декодирование сигнала

Загрузим файл с помощью Python и посмотрим его структуру:

Мы видим типичную амплитудную модуляцию:

Для упрощения декодирования возьмем огибающую сигнала с помощью преобразования Гильберта:

Результат в увеличенном виде:

Сгладим выбросы от помех с помощью low-pass фильтра, заодно вычислим среднее значение, оно пригодится потом для парсинга.

Результат (желтая линия): практически прямоугольный сигнал, который довольно легко анализировать.

Парсинг

Сначала нужно получить битовую последовательность. Сама структура сигнала очень проста.

Импульсы поделены на секундные интервалы. Если расстояние между импульсами составляет 0.1с (т.е. длина самого импульса 0.9с), к битовой последовательности добавляем «0», если расстояние составляет 0.2с (т.е. длина 0.8с), добавляем «1». Конец каждой минуты обозначается «длинным» импульсом, длиной 2с, битовая последовательность при этом обнуляется, и заполнение начинается заново.

Вышенаписанное несложно записать на языке Python.

В результате получаем последовательность бит, в нашем примере для двух минут она выглядит так:

Кстати интересно, что в сигнале есть и «второй слой» данных. Последовательность бит также закодирована с помощью фазовой модуляции. Теоретически, это должно обеспечивать более устойчивое декодирование даже в случае ослабленного сигнала.

Наш последний шаг: получить собственно данные. Биты передаются раз в секунду, так что мы имеем всего 59 бит, в которых закодировано достаточно много информации:

Биты описаны в Википедии, и они довольно любопытны. Первые 15 бит не используются, хотя были планы использовать для систем оповещения и гражданской обороны. Бит A1 указывает на то, что в следующий час часы будут переведены на летнее время. Бит А2 указывает, что в следующий час будет добавлена дополнительная секунда, которая иногда используется для коррекции времени в соответствии с вращением Земли. Остальные биты кодируют часы, минуты и дату.

Для тех, кто захочет поэкспериментировать самостоятельно, код для декодирования приведен под спойлером.

Запустив программу, мы увидим примерно такой вывод:

0011110110111000001011000001010000100110010101100010011000
Tuesday, 26.03.19, 21:41
0001111100110110001010100001010000100110010101100010011000
Tuesday, 26.03.19, 21:42

Собственно, вот и вся магия. Плюс такой системы в том, что декодирование чрезвычайно простое, и может быть сделано на любом, самом несложном микроконтроллере. Просто считаем длину импульсов, накапливаем 60 бит, и в конце каждой минуты получаем точное время. По сравнению с другими способами синхронизации времени (GPS например, или не дай бог, Интернет:), такая радиосинхронизация практически не требует электроэнергии — для примера, обычная домашняя метеостанция работает около года от 2х батареек АА. Поэтому с радиосинхронизацией делают даже наручные часы, не говоря уже конечно, о настенных или об уличных вокзальных.

Удобство и простота DCF привлекают и любителей самоделок. Всего за 10-20$ можно купить готовый модуль из антенны с готовым приемником и TTL-выходом, который можно подключить к Arduino или другому контроллеру.

Для Arduino уже написаны и готовые библиотеки. Впрочем, и так известно — что ни делай на микроконтроллере, получаются либо часы, либо метеостанция. С таким устройством получать точное время действительно несложно, если конечно находиться в зоне приема. Ну и можно повесить на часы надпись «Atomic Clock», и заодно объяснять всем желающим, что устройство действительно синхронизируется с помощью атомных часов.

Желающие могут даже проапгрейдить старые бабушкины часы, установив в них новый механизм с радиосинхронизацией:

Найти такой можно на ebay по ключевым словам «Radio Controlled Movement».

И наконец, лайфхак для тех, кто дочитал досюда. Даже если в ближайших паре тысяч км нет ни одного передатчика радиосигнала, такой сигнал несложно сгенерировать самостоятельно. В Google Play есть программа с названием «DCF77 Emulator», которая выводит сигнал на наушники. По заверениям автора, если обмотать провод наушников вокруг часов, они поймают сигнал (интересно как, ведь обычные наушники не выдадут сигнал 77КГц, но вероятно прием идет за счет гармоник). У меня на Android 9 программа не заработала совсем — просто не было звука (а может я его не слышал — 77КГц ведь:), но может кому-то повезет больше. Некоторые впрочем, делают себе и полноценный генератор сигналов DCF, который несложно сделать на той же Arduino или ESP32:

(источник sgfantasytoys.wordpress.com/2015/05/13/synchronize-radio-controlled-watch-without-access)

Источник

Как настроить часы radio controlled clock

В этой статье мы попросили мастера ответить на вопрос: «Как настроить часы radio controlled clock?», а также дать полезные рекомендации по теме. Что из этого получилось, читайте далее.

Руководство по эксплуатации Oregon Scientific Radio controlled projector alarm clock EW98

Страница скачивания руководства по обслуживанию Oregon Scientific Radio controlled projector alarm clock EW98

Размер: 0,37 MB
Добавлено: 2013-10-02 14:07:59
Количество страниц: 2

Скачивание руководства по обслуживанию Oregon Scientific Radio controlled projector alarm clock EW98 должно начаться в течении нескольких секунд. Если загрузка не началась автоматически в течение 10 секунд, нажмите на Прямая ссылка. Если у Вас остаются проблемы со скачиванием инструкции Oregon Scientific Radio controlled projector alarm clock EW98, свяжитесь с нами, используя формуляр для сообщения об ошибках.;

Часы / радиоприемник, Установка часов, Настройка на радиостанции – Инструкция по эксплуатации Philips AE2380

Страница 7: Регулировка громкости и тембра

1. Нажмите кнопку TIME SET.

На часах мигают цифры

2. Чтобы установить текущее время, нажимайте кнопки

TIME ADJUST или .

3. Нажмите кнопку TIME SET еще раз или в течение 5

секунд не нажимайте никаких кнопок.

Отображается текущее время .

Настройка на радиостанции

1. Нажмите кнопку POWER ON•OFF для того, чтобы

2. Нажимайте кнопку BAND для того, чтобы выбрать

желаемый диапазон радиоволн.

Отображается надпись FM, MW èëè LW.

3. Удерживайте нажатой кнопку TUNING или более 1

Радиоприемник автоматически настраивается на

радиостанцию с достаточной силой сигнала, на дисплее

отображается текущая частота и звучит сигнал.

4. Повторяйте поиск (шаг 3) до тех пор, пока не найдете

нужную вам радиостанцию.

• Для того, чтобы настроиться на радиостанцию со слабым

сигналом, нажимите кратковременно несколько раз на
кнопку TUNING или до тех пор, пока не будет достигнут оптимальный прием.

• Нажмите кнопку POWER ON•OFF для того, чтобы выключить радиоприемник.

Отображается текущее время (если часы установлены).

Регулировка громкости и тембра

• Отрегулируйте громкость, используя VOLUME.
• Сдвиньте движок NEWS••MUSIC для того, чтобы выбрать

Radio controlled clock

Купил такое чудо Radio controlled clock. Есть ли в Киеве передатчик таких сигналов?
Думаю что есть, потому что время скачет раз в несколько дней, то на час вперед, то назад, я теперь их будильнику не доверяю.

Ну второй вопрос. В меню Radio control не отключается, может паяльником где поковырять?

В ответ на:
Купил такое чудо Radio controlled clock. Есть ли в Киеве передатчик таких сигналов?

Насколько я слышал, на всю Европу два или три передатчика; ближайший, кажется, в Германии.

В ответ на:
Думаю что есть, потому что время скачет раз в несколько дней, то на час вперед, то назад, я теперь их будильнику не доверяю.

Если на час, то ИМХО какой-то конфликт с «летним» временем.

В ответ на:
Ну второй вопрос. В меню Radio control не отключается, может паяльником где поковырять?

Это наручные часы Casio? Не думаю.

Это будильник настольно-напольный La Crosse, не дорогой

А этот сигнал может добивать до киева, периодически? Может он не европейский?
Вот сечас ушли на 1 час вперед, 12 часов, в Киеве 11, а в европе 10.

P.S.
Часовой пояс я выставил на часах +2.

В ответ на:
А этот сигнал может добивать до киева, периодически?

До Полтавы добивает. У меня двое таких часов и в 0,00 корректируется время само.
В ответ на:

Часовой пояс я выставил на часах +2.

вот с этим и я игрался..

Тагда и я паиграюсь

До Полтавы добивает. У меня двое таких часов и в 0,00 корректируется время само.

А на какой передатчик настроены часы? У меня Выставлен часовой пояс Афины и передатчик с дойчланда чегото не хотят синхронизироватся :о(

А я не знаю. там не нашел таких настроек. Только часовой пояс выставил + 2 и всё.

В ответ на:
А я не знаю. там не нашел таких настроек. Только часовой пояс выставил + 2 и всё.

Ну +2 это как раз и есть немецкий передатчик. Блин чегож у меня в Киеве не хотят синхронизироватся.

настенные были какие-то
проблем не помню

А при чем, кстати выставление часового пояса к передатчику?

Настройка «Часовой пояс» протсо тупо прибавляет/отнимает сколько ты задашь.
А про передатчик должно быть написано в мануале.
У меня в погодной станции-часах La crosse указан Франкфурт и дальность 3500 км.
Сбои бывают, в основном поздним вечером, но утром обычно уже высвечено синхронизированное время.
Неизвестно в каком диапазоне волн передается сигнал. Может есть смысл вынести часы на западное окно и понаблюдать за их поведением?

Изменено alex_b (15:56 28/05/2008)

В ответ на:
Неизвестно в каком диапазоне волн передается сигнал.

Сверхдлинные. Немецкий передатчик вещает на частоте 77,5kHz.

В ответ на:
In Germany, the time signal DCF77 is transmitted on the frequency 77.5 kHz. MSF is the signal from Great Britain and WWVB is the signal in the USA — both are transmitted with a frequency of 60 kHz. The two Japanese signals JJY are transmitted with 40 kHz and 60 kHz. The radio-controlled watch decodes the relevant signal and displays the exact local time.

Надо будет приемником послушать — интересно, как оно на слух.

В ответ на:
А при чем, кстати выставление часового пояса к передатчику?

Настройка «Часовой пояс» протсо тупо прибавляет/отнимает сколько ты задашь.
А про передатчик должно быть написано в мануале.
У меня в погодной станции-часах La crosse указан Франкфурт и дальность 3500 км.
Сбои бывают, в основном поздним вечером, но утром обычно уже высвечено синхронизированное время.
Неизвестно в каком диапазоне волн передается сигнал. Может есть смысл вынести часы на западное окно и понаблюдать за их поведением?

в мануале на мои касио говорится что если выставлен часовой пояс Афины (совпадает с Украиной) то автоматом подхватывается передатчик правда не франкфурт а Мейнфлингет радиус правда 1.5 тыс км. Видимо до Киева таки не добивает

Пошерстил гугль похоже что Франкфурт и Мейнфлингет это отдин и тот же передатчик. Этот самый Мейнфлингет находится недалеко от Франкфурта. ГУГЛЬ МАПС. Не слабый пятак леса они расчистили под мачту :о)

Изменено coc_shay (16:32 28/05/2008)

Возможно у Вас есть свои мнения на тему «Как настроить часы radio controlled clock»? Напишите об этом в комментариях.

Источник

Radio Controlled

G-STORE.RU — официальный магазин часов Casio в России

Бесплатная доставка по всей России. 2 года гарантия от Casio. Подарки в каждом заказе!

Шоканы и Ко, мы решили взяться за новое дело — описывать работу функций в часах Casio. Как работают, почему нужно быть предельно осторожным с данными и какие отклонения могут быть. При этом мы не исключаем и собственного недопонимания в некоторых моментах, поэтому ждем ваших комментариев для дополнения материала и лучшего понимания происходящего. Такой себе коллективный разум в деле. Это не будет конкретная модель, а описание общих принципов работы, которые актуальны для всех часов Casio. Сегодня поговорим о радиосинхронизации [Multiband] в часах Casio (на примере свежего официального описания серии GWN-Q1000).

GWN-Q1000 — морские G-Shock-и c радиосинхронизацией

Основы работы — встроенная в часы антенна принимает сигнал с 6 радиостанций по всему миру, и автоматически корректируется время. Радиостанции синхронизируются со временем по Гринвичу (UTC), которое устанавливается атомными часами. Атомное время считается самым точным временем среди всех существующих. В технологии атомных часов используется принцип собственных колебаний, происходящих на уровне атомов и молекул. Атомы постоянно переходят на другой энергетический уровень. Во время каждого из этих переходов выделяется электромагнитное излучение. Именно постоянное количество этих излучений за определенный промежуток времени принято считать за эталонную секунду. Для точного измерения используется атом цезия-133, т.к. он является единственным стабильным изотопом.

Погрешность такого времени не превышает 30 наносекунд, или простыми словами — в течение 30 миллионов лет часы отстанут максимум на 1 секунду! Для сравнения, кварцевый механизм допускает погрешность в целых полсекунды в день.

Как уже было сказано выше, 6 радиостанций по всему миру являются источником сигнала — в Японии [2 станции], Северной Америке, Великобритании, Европе и Китае. Приблизительный диапазон приема для разных станций [сплошной линией обозначен максимальный радиус приема сигнала]:

Для Великобритании и Германии

Для США

Для Японии

Для Китая

Примерный радиус приема сигнала в километрах:

• Майнфлинген (Германия) или Анторн (Англия): 500 км
• Форт-Коллинз (США): 1000 км
• Фукусима или Фукуока/Сага (Япония): 500 км
• Шанцю (Китай): 1500 км.

• Прием радиосигнала скорее всего будет невозможен на расстояниях, превышающих указанные выше.
• На качество сигнала могут влиять погодные условия и определенное время суток.
• Сигнал лучше принимается ночью, а не днем.
• Прием сигнала может длиться от 2 до 10 минут, а в некоторых случаях и все 20. Советуем во время приема радиосигнала не выполнять с часами никаких операция и не перемещать их.
• Прием сигнала может существенно затрудняться, если часы находятся, внутри железобетонного здания, транспортного средства, рядом с бытовой техникой, мобильными телефонами, линиями электропередач, в горах.
• Сигнал не будет приниматься если уровень заряда батарейки 3 (L) и ниже; выполняется работа датчиков давления, температуры, высоты и глубины; часы находятся в режиме сна [экономии энергии].
• Прием сигнала может прерваться, если звучит звуковой сигнал будильника.

GST-W300 — стальные джишоки с радиосинхронизацией

Если часы находятся в режиме текущего времени, часы автоматически принимают радиосигнал. Если включен режим настройки, сигнал приниматься не будет. Часы автоматически принимают сигнал до 6 раз в день в промежутке с 00:00 до 05:00. Если автоматический прием сигнала выключен, то его можно выполнить вручную. Напоминаем, что процесс описан для часов G-Shock GWN-Q1000 (модуль 5744). Для других моделей Casio последовательность действий может быть иной, но принцип остается тем же.

• Нажмите кнопку B, чтобы перевести часы в режим Приема радиосигнала.

• Зажмите кнопку A на 2 секунды, пока не появится мигающий индикатор RC, а затем RC!.
• На экране появится один из индикаторов мощности сигнала [L1, L2 или L3]. Начался процесс радиокалибровки.

• Если на экране отобразился индикатор GET, то сигнал принят успешно, и отобразится время его приема. Если сигнал не был принят, на экране отобразится индикатор ERR.

• Нажмите любую кнопку для возвращения в режим Текущего времени.

Проверка результатов приема сигнала

• Переведите часы в режим радиосинхронизации.
• Сначала отобразится индикатор R/C, затем с интервалом в 2 секунды будет чередоваться дата и время последнего успешного приема сигнала.

• Нажмите кнопку B для возврата в режим текущего времени.

Надеюсь, мы раскрыли тему? Если нет, задавайте вопросы.

Источник