DCF 77 - rádiem řízené hodiny

Hodiny se synchronizovaly již v dávné minulosti. Zvukem (výstřel z děla), světlem (mávnutí praporem), později vysíláním časového signálu v rádiu či v televizi. Automatizovaně se synchronizovaly hodiny  pomocí  speciálních sítí (systémy matričních a podružných hodin), přenosem signálu po elektrickém vedení,  Internetem.   

Stále se hledají cesty jak levně obsáhnout co největší okruh uživatelů.  Radiové vysílání  DCF 77 je jedna možnost. DCF77 je rádiová stanice vysílající  časový signál, podle kterého se (pomocí časových značek) hodiny samy nastaví a jdou stále přesně, včetně nastavení na letní čas zpět.

  Přijímače signálu DCF jsou stále levnější (nejlevnější prodejní cena nepřesahuje příliš 100.- Kč), a tak se postupně upouští od  budování speciálních časových sítí v budovách.

 Typickým znakem hodin "řízených rádiem" je symbol vysílače a případný nápis "Radio Contolled Clock". (Pozor, nezaměnit  s Radio Clock- rádiobudíkem, tedy za rádio s vestavěným budíkem. )

Hodiny s DCF přijímačem se obvykle vyrábějí, zejména z cenových důvodů, jako digitální.  V muzeu kuriózních hodin ukážeme proto i několik analogových a kombinovaných budíků. Existují DCF nádražní hodiny i DCF pendlovky. Kyvadlo je zde ovšem spíše jakýmsi mávátkem bez vlivu na chod hodin. Nicméně je to docela efektní.  Je celkem zajímavé pozorovat počáteční nastavení analogových hodin. "Pendlovky"   vlevo se po vložení baterie nastaví na pozici 4, 8 nebo 12 hodin a vyčkávají cca 4 minuty na příjem rádio signálu. Správný časový údaj se kontroluje 12 x za den.

Přijímač DCF lze dnes vestavět i do náramkových hodinek. Kdybych si pořizoval nové hodinky, asi bych sáhl po kombinaci klasického vzhledu s analogovým ukazatelem času a přesnosti atomových hodin dosaženou synchronizací DCF přijímačem. Prostě ručičky jsou ručičky a bezstarostnost o nastavení je to pravé, co nabízejí například  DCF hodinky Eurochron na obrázku vpravo.   Navíc římské číslice na ciferníku....

Vysílač časového signálu

Časová informace je vysílána stanicí DCF77 na dlouhých vlnách s kmitočtem 77,5 kHz z vysílače v Mainflingenu (asi 24 km jihovýchodně od Frankfurtu nad Mohanem, souřadnice 50°01' severní šířky, 09°00' východní délky). Vysílač má výkon 50 kW, odhadnutý vyzářený výkon je přibližně 25 kW. K vysílání je určena 150 m vysoká (200 m vysoká záložní) vertikální všesměrová anténa s kapacitním nástavcem. Dosah vysílače je okolo 1500–2000 km.

Střední hodnota nosného kmitočtu 77,5 kHz se neodchyluje od jmenovité hodnoty více než o 10^-12 týdně. Relativní nepřesnost za více než 100 dní je pouze 2.10^-13. Provádět měření přesnosti za kratší dobu nemá význam, neboť vysílač vysílá za týden pouze 77500*3600*24*7 = 4,6872*1010 sinusových kmitů. Aby bylo kontrolní měření prováděno s přesností 10^-12, musí rozeznat 1/20 periody za týden. Dlouhodobá přesnost 2*10^-13 odpovídá při 77,5 kHz jednomu kmitu za dva roky.

Kódování časové informace je prováděno pulzně šířkovou modulací, poklesem amplitudy nosné na 25 % na začátku každé sekundy. Klíčování je synchronizováno fázovou synchronizací s nosnou a odpovídá na 10 mikrosekund přesně úřední časové stupnici fyzikálně technického ústavu v Braunschweigu (PTB - Physikalisch-Technischen Bundesanstalt).

Částečně citováno z „cs.wikipedia.org/wiki/DCF77“  

Nejlevnější nové DCF hodiny lze patrně  získat zakoupením vestavného modulu WT100 třeba zde  (viz obrázek). Panel ukazuje čas s přesností sekund. Synchronizace s vysílačem probíhá 1 x za hodinu. Nejlevnější náramkové digitální DCF hodinky lze získat za cenu pod 400.- Kč.  Zakoupit lze i samostatné strojky ručičkových hodin s kyvadlem. 

Další použití

Signál DCF 77 je možné použít i k synchronizaci systémových hodin počítače. Potřebujeme k tomu speciální radiový modul.  Abychom vyloučili možnou nedostupnost signálu nebo rušení v bezprostřední vzdálenosti od počítače, vestavuje se přijímač signálu do externího zařízení často připojeného na sériový port počítače ( RS 232 ). Vlastní synchronizaci řídí speciální ovladač. Více například na www.omnipress.cz. 

Jak je vidět vpravo, existují i interní karty pro synchronizaci  sítí. Na obrázku karta PCI511.

Zajímavé další odkazy: Specifikace signálu DCF 77 Článek popisující úpravu modulu přijímače časového   signálu DCF Konstrukce "sálových" hodin řízených signálem  DCF-77 Stavebnice časové ústředny DCF77/GPS Programový simulátor signálu DCF 77