Forum: HF, Funk und Felder suche Schaltung für Lowest-Power DCF77-Empfänger


von Erik (Gast)


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Hallo,


ich suche eine Schaltung für einen DCF77 Empfänger die bei stabilen 1,2 
V mit möglichst wenig Strom (am liebsten unter 20 µA) zuverlässig 
funktioniert.

Das Zeit-Signal benötige ich nicht, mich interessiert die 77,5 
kHz-Trägerwelle die ich als Referenzfrequenz benutzen möchte.

Ich würde mir einen einfachen Geradeausempfänger vorstellen, am besten 
mit 2 Quarz-Filtern, der das Trägersignal auf etwa 100 mV p-p verstärkt 
(so dass das von einem Comparator zuverlässig in ein 
Rail-to-Rail-Rechtecksignal verarbeitet werden kann). Ich vermute mal 
das ich da auch einen AGC benötige um den Ausgangspegel auch bei 
unterschiedlichen Empfangsbedingungen einigermaßen konstant zu halten. 
Die Phasenumtastung in dem DCF77-Signal wird für meine Anwendung wohl 
kein Problem darstellen, als schwieriger sehe ich die AM-Modulation da 
dann für den Comparator nur noch etwa 20 mV p-p übrig wären.

Leider sind meine Kenntnisse im Analog-Bereich nicht so gut das ich in 
der Lage wäre eine vorhandene Schaltung passend umzudimensionieren. In 
den Schaltungen die ich bis jetzt gefunden hab werden für die 
Transistoren Widerstandsteiler benutzt um den Arbeitspunkt einzustellen, 
diese Widerstände erscheinen mir für mein Vorhaben etwas zu niederohmig. 
Kann man die Widerstandswerte problemlos nach oben skalieren? Könnte ich 
wegen meiner niedrigen Versorgungsspannung und dem geringen Strom-Budget 
eventuell besser fahren wenn ich mehr auf FETs als auf Transistoren 
setzen würde? Wenn ja, gibt es irgendwo eine Beispielschaltung eines 
FET-basierenden Langwellen-Geradeausempfängers?


Grüße
Erik

von Harald Wilhelms (Gast)


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Erik schrieb:
> Hallo,
>
>
> ich suche eine Schaltung für einen DCF77 Empfänger die bei stabilen 1,2
> V mit möglichst wenig Strom (am liebsten unter 20 µA) zuverlässig
> funktioniert.

Dann ist es das einfachste, Du schaltest den Empfänger nur von
Zeit zu Zeit ein.
Gruss
Harald

von Erik (Gast)


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Harald Wilhelms schrieb:
> Dann ist es das einfachste, Du schaltest den Empfänger nur von
> Zeit zu Zeit ein.

Ich benötige die 77,5 kHz als kontinuierliche Referenzfrequenz, 
Abschalten ist daher leider keine Option. Die Funkuhren bei mir Zuhause 
laufen mit einer einzelnen 1,5 V Batterie auch deutlich länger als ein 
Jahr, daher habe ich die Hoffnung das sich meine Anforderung auch 
umsetzen lassen sollte.


Grüße
Erik

von Christoph db1uq K. (christoph_kessler)


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Conrad hatte mal einen integrierten DFC77-Empfänger, bei Alldatasheet 
habe ich das Datenblatt eines AK2125 gefunden:
http://pdf1.alldatasheet.com/datasheet-pdf/view/110273/ETC/AK2125.html
current consumption (normal operating) typ. 600 max.1000 μA, Standby <1 
/ 10 μA
Das Conrad-IC war von Telefunken

http://www.conrad.de/ce/de/product/641138/DCF-EMPFAENGERPLATINE/?ref=reco

da steht Temic T4224

von oszi40 (Gast)


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Erik schrieb:
> als kontinuierliche Referenzfrequenz

Der DCF ist zwar atomgenau, aber schon das atmosphärische Knacken auf LW 
wird Deine Auswertung "etwas" erschweren.

von Dennis S. (bzzzt)


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Erik schrieb:
> Ich benötige die 77,5 kHz als kontinuierliche Referenzfrequenz,
> Abschalten ist daher leider keine Option.

Wirklich? Reicht es nicht, sich dann und wann mit der Referenz zu 
synchronisieren?
Denn:

> Die Funkuhren bei mir Zuhause laufen mit einer einzelnen 1,5 V Batterie
> auch deutlich länger als ein Jahr, daher habe ich die Hoffnung das sich
> meine Anforderung auch umsetzen lassen sollte.

Da liegt der Hase im Pfeffer: Diese Laufzeit erreichen sie nur, weil sie 
dem Empfänger halt einmal pro Stunde oder wie bei den Funk-Armbanduhren 
sogar nur einmal pro Tag für ein-zwei Minuten aktivieren.
Bei letzteren kann das aber auch am besseren Empfang liegen, weil sie 
nachts auf dem Nachttisch liegt und nicht getragen wird.

Ließe sich meine Armbanduhr einfach öffnen, könnte ich sogar mal 
nachmessen, wie viel Saft der Empfänger dort zieht.

von Erik (Gast)


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Hallo,


Danke erst mal für Eure Antworten.


Wenn ich den Empfänger abschalten würde müsste ich das Zeitsignal 
auswerten um genau sagen zu können wie viel Zeit seit der letzten 
Synchronisation vergangen ist. Wenn ich das wirklich auf eine Schwingung 
der Trägerfrequenz genau machen wollte müsste ich wohl diese 
Phasenumtastung auswerten und das stelle ich mir recht Aufwändig und 
auch Stromintensiv vor. Auch würde ich dann nicht mitbekommen wen z.B. 
eine Schaltsekunde eingefügt wurde, so das meine Referenz dann um eine 
Sekunde hinterherhinkt.

Ich schätze ich werde meinen geplanten Weg noch einmal überdenken 
müssen.


Was haltet ihr denn für einen minimalen kontinuierlichen Energiebedarf 
für einen simplen Geradeausempfänger für realistisch?


Grüße
Erik

von Mathias (Gast)


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von Mathias (Gast)


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von Wolfgang Horn (Gast)


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Erik schrieb:
> Das Zeit-Signal benötige ich nicht, mich interessiert die 77,5
> kHz-Trägerwelle die ich als Referenzfrequenz benutzen möchte.

Hi, Erik,

dann schau Dir mal den Ausbreitungsweg bis zu Deinem Oszillator an, den 
Du nachziehen willst.
Welche Zeitkonstante braucht Dein Regelkreis? Wenn Du die Genauigkeit 
von DCF77 ausnutzen willst, dann kommst Du rasch auf eine Zeitkonstante 
von mehr als einem Kalendertag.

Schau dazu auch die Publikationen der PTB an, insbesondere die 
Geschichte mit der leidigen Raumwelle. Je nach Tageszeit kann die 
empfindlich stören.

Ergebnis: Du kommst nicht umhin,
1. Die Regelung an die tageszeitlichen Schwankungen der Tageszeit 
anzupassen - also jeden Tag zu selben Stunde.
2. Die Qualität des empfangenen Signals zu bewerten - und bei 
Funkstörungen das Nachregeln auszusetzen.
3. Dazu eben doch die DCF-Informationen auswerten.
4. Die fallende Flanke als Sekundenmarke deutlich präziser messen als 
eine 1/3 Trägerschwingung.

Ich befürchte, diese Präzision kostet mehr Strom, als ein kleiner Chip 
von Temic einsparen könnte.
Wenn die Zeitkonstante von einem Tag zu langsam ist, dann ziehe auch 
einen GPS-gestützten OCXO in Betracht. Der Sekundenpuls von 
GPS-Empfängern ist wunderbar scharf, mein uBlox-Empfänger lässt sich 
nach Datenblatt auch auf 1 kHz und mehr umstellen.

Meine eigene Zeitreferenz, gebaut vor vier Jahrzehnten,hatte davon nur 
den Punkt 4. - mit der Unsicherheit "Läuft mein VCXO weg, schwankt die 
Ausbreitung oder habe ich Störungen?"

Ciao
Wolfgang Horn

von Erik (Gast)


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Hallo,


Danke für die Links.

Der U4224B ist mir auch schon aufgefallen, mein Wunsch nach möglichst 
geringem Energieverbrauch scheint also erfüllbar zu sein, aber wie 
bekomme ich da die 77,5 kHz Trägerwelle raus? An dem dekodiertem 
Zeitsignal bin ich nicht interessiert.

Die anderen Links zeigen recht energiehungrige Geräte die ein 
unabhängiges Frequenznormal oder eben die empfangene Uhrzeit zur 
Verfügung stellen.


Was ich suche ist quasi das Analog-Frontend des U4224B (mit Filter usw.) 
als eigenständige Schaltung (meinetwegen auch als integriertes Bauteil) 
die mir die 77,5 kHz als analoges Signal zur Verfügung stellt und mit 
möglichst wenig Energie auskommt.


Grüße
Erik

von Nogger (Gast)


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Wenn du nur die 77,5 kHz brauchst, warum nimmst du dann nicht einfach 
einen auf 77,5 kHz abgestimmten Schwingkreis hoher Güte - die mit 
HF-Litze gewickelte Schwingkriesspule ist gleichzeitig die Empfangsspule 
auf einem möglichst großen Ferritstab - und koppelst die 77,5 kHz mit 
einem mit geringem Strom betriebenen FET Impedanzwandler aus?

von Erik (Gast)


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Hallo,


Nogger schrieb:
> und koppelst die 77,5 kHz mit
> einem mit geringem Strom betriebenen FET Impedanzwandler aus?

Kannst Du das Bitte anhand eines groben Schaltplans verdeutlichen?
Das ist doch dann im wesentlichen ein primitiver Geradeausempfänger?


Wolfgang Horn schrieb:
> dann schau Dir mal den Ausbreitungsweg bis zu Deinem Oszillator an, den
> Du nachziehen willst.

Hm, ich verstehe was Du sagen möchtest. Mir ist klar das solange ich 
wirklich einen anderen Quarz exakt mitziehen will das ich dann einen 
deutlich höheren Aufwand treiben muss aber die eigentliche Nutzfrequenz 
benötige ich nicht ständig, es wird auch lange Zeiten geben in denen das 
Endgerät ausgeschaltet ist und die interne Zeitbasis möglichst ohne 
externe Energiezufuhr einfach nur "weiterlaufen" soll.
Ich bin der Meinung das wenn ich einfach nur die 77,5 kHz gut mit zähle, 
also alle 77500 DCF-Vollwellen meinen internen Zeit-Counter um den 
Frequenzwert der Nutzfrequenz erhöhe, dann habe ich sobald wieder 
Energie zur Verfügung steht eine aktuelle Zeitbasis. Beim Aufwachen aus 
dem Standby bräuchte ich nur die Nutzfrequenz wieder ausregeln und 
könnte fast sofort wieder präzise Zeitstempel liefern. Kritisch wäre es 
nur wenn der DCF-Sender zwischenzeitlich gestört war und dieser 
Standby-Mechanismus versagt hätte, dann müsste ich aus der letzten 
gesicherten Korrelation aus internen Zeitstempel mit DCF-Zeit und der 
aktuellen DCF-Zeit wieder einen aktuellen Zeitstempel berechnen aber das 
dauert im Worst-Case mindestens 2 Minuten und so lange möchte ich vom 
Anschalten bis zur ersten möglichen Messung nicht warten müssen. Das 
nächste Problem sind eventuelle Schaltsekunden, solange ich die 77,5 kHz 
stabil empfange hat das gegenüber der kodierten DCF-Zeit Vorrang (im 
ON-Zustand bekomme ich die Schaltsekunden auch direkt mit) so das mein 
Zeit-Counter exakt läuft aber wenn ich erst irgendwann wieder neu 
synchronisieren muss und seit der letzten gesicherten Korrelation eben 
eine Schaltsekunde eingefügt wurde hat mein errechneter Zeit-Counter 
einen Fehler von einer Sekunde.

> Schau dazu auch die Publikationen der PTB an, insbesondere die
> Geschichte mit der leidigen Raumwelle. Je nach Tageszeit kann die
> empfindlich stören.

Da ich nur etwas über 100 km von Mainflingen entfernt bin sollte das 
kein allzu großes Problem sein, wobei mir natürlich klar ist dass das in 
größeren Abständen ziemlich kritisch werden kann. Da könnte man dann ja 
vielleicht mit mehreren Antennen an unterschiedlichen Orten arbeiten.

> Ergebnis: Du kommst nicht umhin,
> 1. Die Regelung an die tageszeitlichen Schwankungen der Tageszeit
> anzupassen - also jeden Tag zu selben Stunde.

Ich hatte gehofft das mit einer möglichst trägen Regelung ausreichend 
gut erledigen zu können.

> 2. Die Qualität des empfangenen Signals zu bewerten - und bei
> Funkstörungen das Nachregeln auszusetzen.

Im Normalbetrieb wird das wohl auch passieren aber im Standby-Betrieb 
wollte ich mich einfach darauf verlassen das ein möglichst 
schmalbandiger Empfänger die 77,5 kHz sauber genug liefert. DCF77 ist 
doch im allgemeinen recht zuverlässig so das ich bereit bin dieses 
Risiko einzugehen und im Fall des Falles dann eben doch mal 2 bis 3 
Minuten warten muss.

> 3. Dazu eben doch die DCF-Informationen auswerten.

Das werde ich für die regelmäßigen Korrelationen zwischen meinem 
Zeit-Counter und der echten Zeit sowieso machen müssen aber ich hatte 
geplant das nur dann zu tun wenn ich auch die nötige Energie zur 
Verfügung habe.

> 4. Die fallende Flanke als Sekundenmarke deutlich präziser messen als
> eine 1/3 Trägerschwingung.

Das müsste doch genau am positiven Nulldurchgang der Trägerwelle 
passieren, also die eine Vollwelle hat 100% und die nächste nur noch 
20%, oder? Für den Normalbetrieb hatte ich vor das Signal möglichst 
wenig gefiltert zu digitalisieren (z.B. mit 15,5 MHz Samplerate) und das 
ganze dann in Digital in einem FPGA zu erledigen und dabei auch die 
Phasenumtastung mit auszuwerten. Mit etwas Mathematik sollte es somit 
möglich sein den betreffenden Nulldurchgang der Trägerwelle auf weniger 
als 10 ns genau zu bestimmen.


Grüße
Erik

von Wolfgang Horn (Gast)


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Erik schrieb:

> Da ich nur etwas über 100 km von Mainflingen entfernt bin
Ach sieh da, genau so wie bei den professionellen Kunden ;-) kommen 
immer gerade die wichtigsten Informationen zuletzt....

Also sind die Störungen über die Raumwelle zu vernachlässigen.
Nicht aber Störungen aufgrund mangelnd entstörter Elektromotoren,

Erik, Weiterdenken bitte erst nach:
1. Gesamtem Lastenheft.
2. Information über das Budget.
Daraus fällt dann die "Make or Buy"-Entscheidung.
Ich befürchte folgende Alternativen:
a) Dein Budget ist so niedrig, dass Du mit einem Funkwecker zu 6€ 
zufrieden sein musst, an den Du allenfalls noch einen FET pfriemelst 
nach dem Quarz,
b) Deine Anforderungen und Dein Budget sind so hoch, dass der Kauf einer 
professionellen Uhr deutlich billiger ist als die Konstruktionskosten 
für ein abenteuerliches Einzelstück,
c) Deine Anforderungen sind so speziell, dass bei genauer Betrachtung 
eine geniale Lösung gefunden werden könnte, die aus dem 08/15-Rahmen 
aber heraus fällt.
d) Dein Boss will die professionellen Hersteller von Präzisionsuhren 
unterbieten und eine Großserie fertigen, aber billig, indem er Dich die 
Erfahrenen in diesem Forum ausbeuten läßt.

Ich vermute, für die Alternativen a)-c) sind hier schon genug 
Informationen geflossen für einen Könner, und wer d) unterstützt, der 
hat wohl nichts zu tun.

Ciao
Wolfgang Horn

von Nogger (Gast)


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Erik schrieb:
> Kannst Du das Bitte anhand eines groben Schaltplans verdeutlichen?
> Das ist doch dann im wesentlichen ein primitiver Geradeausempfänger?

Lies diesen Thread in diesem Forum:
Beitrag "DCF77 Empfänger mit Transistoren"

von Nogger (Gast)


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von Harald Wilhelms (Gast)


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Dennis S. schrieb:
> Erik schrieb:
>> Ich benötige die 77,5 kHz als kontinuierliche Referenzfrequenz,
>> Abschalten ist daher leider keine Option.
>
> Wirklich? Reicht es nicht, sich dann und wann mit der Referenz zu
> synchronisieren?

Ja. Interessant bei DFC 77 ist sowieso nur die Langzeitstabilität.
Die Kurzzeitstabilität ist nicht gut. Deshalb sollte man den
Referenzoszillator zu Hause sowieso mit grosser Zeitkonstante
nachregeln.

> Bei letzteren kann das aber auch am besseren Empfang liegen, weil sie
> nachts auf dem Nachttisch liegt und nicht getragen wird.

Nachts ist der (Langwellen-)Emfang sowieso besser. Mit
einem älteren Wecker konnte ich das Signal nachts sogar
auf den kanarischen Inseln empangen.

> Ließe sich meine Armbanduhr einfach öffnen, könnte ich sogar mal
> nachmessen, wie viel Saft der Empfänger dort zieht.

Meine lässt sich nach dem Batteriewechsel jetzt nicht mehr
schliessen. :-(
Gruss
Harald

von Werner (Gast)


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Auch wenn es nicht ganz dazu passt und die Stromaufnahme
deutlich höher ist, als gefordert.

In einer alten Ausgabe der ELV gab es eine DCF77-Uhr und eine DCF-77 
Taktreferenz der 7000er Serie.
Hier wurde jede Sekunde, wenn ich es richtig erinnere, ausgewertet. 
Blieb das DCF-77 Signal aus, wurde auf einen internen Oszillator 
umgeschaltet
Es wurde mit Hilfe aufwendiger Schaltungstechnik versucht, die Störungen 
auszublenden.

Ich meine auch, dass im Abschnitt "p & h" der alten Funkschau ebenfalls 
Bauanleitungen gab, mit denen sich Referenzfrequenzen aus DCF-77 
erzeugen ließen.

Vielleicht lohnt sich zu studien- und Lehrzwecken ein Blick in die alte 
analoge Schaltungstechnik.

.... und wie auf dem Präsentierteller bei eBay die "kleine" Funkuhr von 
ELV.

http://cgi.ebay.de/ELV-Funkuhr-DCF-86-Legende-lebt-/140539586125?pt=LH_DefaultDomain_77&hash=item20b8cfe64d

Ich habe mit dieser Uhr nichts zu tun, sondern einfach nur kurz nach ELV 
suchen lassen.

Die "große" Uhr war vom Datum her früher. Das als Anhalspunkt zur 
Schaltungssuche.

von Dirk J. (dirk-cebu)


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Sind die 77,5 kHz überhaupt stabil genug oder sind es nur die 
übertragenen Daten, die die hohe Genauigkeit ergeben?

von HildeK (Gast)


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Dirk J. schrieb:
> Sind die 77,5 kHz überhaupt stabil genug oder sind es nur die
> übertragenen Daten, die die hohe Genauigkeit ergeben?

Der ausgesendete Träger ist so genau wie die darauf codierte Zeit.
Mit den Einflüssen des Übertragungskanals gibt es natürlich gewisse 
Schwankungen, aber die betreffen dann die Zeitauswertung am Empfangsort 
genauso.

von Harald Wilhelms (Gast)


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Dirk J. schrieb:
> Sind die 77,5 kHz überhaupt stabil genug oder sind es nur die
> übertragenen Daten, die die hohe Genauigkeit ergeben?

Die Genauigkeit der übertragenen Daten kann ja nicht besser als
1 sek sein. Die Langzeitstabilität der 77,5 kHz ist wesentlich
höher, auch wenn sie nicht ganz der primären Cäsium-Uhr der PTB
entspricht.
Gruss
Harald

von Nogger (Gast)


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Wenn du nach dem Begriff  "DCF77 Frequenznormal" googelst, bekommst du 
massenhaft Informationen und Anregungen für Selbstbau-Projekte zu diesem 
Thema.

von Erik (Gast)


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Hallo,


Wolfgang Horn schrieb:
> Ich befürchte folgende Alternativen:

Also, ich wähle eindeutig Antwort C.

Ich soll ab und an mal einen möglichst genauen Zeitstempel liefern 
können aber die meiste Zeit soll das Gerät ausgeschaltet sein. Meine 
erste Idee war dann eben das ich einfach nur die Vollwellen der 77,5 kHz 
Trägerfrequenz zähle, das tät ich (ohne den eigentlichen LW-Empfänger) 
etwa mit 50 µW hinbekommen so das mir vorschwebte die Off-Time mit nem 
Super-Cap o.ä. zu überbrücken. Wenn ich einmal ermittelt habe welche die 
erste Vollwelle von den 77500 pro Sekunde ist dann sollte das doch 
ersteinmal den internen Zeit-Counter recht zuverlässig am laufen halten 
können und beim wieder einschalten muss dann nur kurz geprüft werden ob 
das noch exakt stimmt und bei kleinen Abweichungen wird dann eben 
schnell korrigiert (das sollte nicht länger als 5 bis 10 Sekunden 
brauchen). Problematisch wären dann nur größere Abweichungen oder 
Ausfälle des DCF77 während der Off-Time, dann muss eben doch die 
Zeit-Information richtig dekodiert und die erste Vollwelle der 
Trägerfrequenz pro Sekunde neu gefunden werden bevor der interne 
Zeit-Counter wieder exakt läuft (was wohl mindestens 2 bis 3 Minuten 
benötigt). Auch die Problematik mit den Schaltsekunden bliebe dann noch 
ungelöst.

Die geforderte Genauigkeit ist nicht gar so schlimm. Die Zeitstempel 
sollen eine numerische Auflösung von 1 µs haben, bei kurzen Abständen 
(Minuten bis Stunden) soll die Genauigkeit der Zeitdifferenz etwa 10 µs 
(aber wenigstens 50 µs) betragen und für Messungen im Bereich von Wochen 
und Monaten reichen auch 1 ms (wobei 100 µs bevorzugt würden).
Ich denke die Kurzeitgenauigkeit dürfte schon mit einem ordentlichen 
Quarz (selbst wenn er noch nicht ganz exakt hingezogen wurde) zu 
erreichen sein und für die Langzeitgenauigkeit sollte dann das DCF77 
selber sorgen können.
Wenn ich die Infos der PTB richtig verstanden habe sollte das 
DCF77-Signal, direkt am Sendeverstärkerausgang abgegriffen, durchaus für 
Genauigkeiten im ns-Bereich taugen, was die realen Probleme bringt ist 
der eigentliche Übertragungsweg per Funk. Mit einer guten Auswertung der 
Codierten Informationen, inklusive der Phasenumtastung, sollte man hier 
deutlich unter 1 ms (theoretisch auch unter 1 µs) kommen wenn da nicht 
der Funkweg wäre. Zumindest solange man nur die Bodenwelle zu beachten 
hat sollten die 100 µs aber schon praktikabel machbar sein.
Von der Präzision der digitalen Auswertung her würde ich mir zutrauen 
den positiven Nulldurchgang der ersten Vollwelle der Trägerfrequenz pro 
Sekunde auf etwa 10 ns genau zu bestimmen, wobei diese Genauigkeit 
natürlich schon dahin wäre wenn in Mainflingen sich der Sendemast in 
einem lauen Lüftchen wiegt.

Wolfgang Horn schrieb:
> Ich vermute, für die Alternativen a)-c) sind hier schon genug
> Informationen geflossen für einen Könner

Das letzte Wort beschreibt mein Problem recht genau, ich bin im analogen 
Bereich kein Könner. Ich bin im wesentlichen FPGA-Programmierer und 
mache dazu digitale Schaltungen wo neben dem FPGA auch mal ein OP 
vorkommt um ein Analogsignal für einen ADC aufzubereiten aber ansonsten 
fehlen mir die nötigen Kenntnisse.

Wolfgang Horn schrieb:
> und wer d) unterstützt, der hat wohl nichts zu tun.

Ich hoffe Du traust mir nicht wirklich zu das ich Euch ausbeuten will.


Nogger schrieb:
> Lies diesen Thread in diesem Forum:
> Beitrag "DCF77 Empfänger mit Transistoren"

Der Schaltplan ist interessant aber ich bin leider nicht in der Lage den 
für meine Bedürfnisse umzuarbeiten, also auf 1,2 V und möglichst 
niedrigem Energiebedarf. Genau dafür benötige ich Hilfe.


Ich würde nur äußerst ungern eine Autobatterie mit eindesignen damit das 
Gerät auch mal einige Zeit ohne externe Energiezufuhr aus kommt.
Wenn das knappe und nur unregelmäßig zur Verfügung stehende 
Energiebudget nicht wäre würde ich auch den Kauf einer fertigen 
Präzisionsuhr (zum durchlaufen lassen) empfehlen aber leider ist nicht 
jedes Problem so einfach zu lösen.


Danke noch mal für Eure Antworten.


Grüße
Erik

von Wolfgang Horn (Gast)


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Hi, Erik,

Danke für Deine zusätzlichen Informationen aus Deinem Lastenheft.
Die erscheinen mir aber immer noch widersprüchlich.

Die Forderungen
a) geringstmöglicher Stromverbrauch,
b) "ab und an" "möglichst genauer Zeitsteempel"

erfülle ich Dir mit einem Atmel Atmega8 und dessen TimerCounter2 im 
asynchronen Betrieb. Dabei ist der Systemtakt aus, der ganze Prozessor 
steht, aber der TimerCounter2 hat seinen 32kHz-Quarz.
Der weckt den Prozessor zum verlangten Weckzeitpunkt auf oder wenn der 
Counter überläuft.
Da hast Du Präzision und Stromverbrauch einer Quarzarmbanduhr ohne 
Display.

Wer solche schlampigen Forderungen stellt, der sollte damit erst mal 
glücklich sein - und andere Teile seines Projektes bei vergleichbarer 
Schlampigkeit genügend anpassen können.

Ciao
Wolfgang Horn

von Erik (Gast)


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Hallo,


Wolfgang Horn schrieb:
> Die erscheinen mir aber immer noch widersprüchlich.

Warum? Der geringe Energieverbrauch kommt aus der Forderung dass das 
Gerät nicht immer Zugang zum Energienetz hat und diese Zeiten eben 
irgendwie überbrückt werden müssen ohne das die Zeitbasis weg driftet. 
Ich muss noch mal genau nachfragen was als minimale Überbrückungszeit 
gefordert wird aber ich schätze unter 2 Wochen dürfte das nicht kommen 
und wenn ich die nicht mit einer ausgewachsenen Batterie (oder gar nen 
Dieselgenerator) überbrücken möchte sondern nur mit nem Super-Cap dann 
muss ich mit sehr wenig Energie auskommen.

Daher ja die Idee das man einfach auf das DCF77-Signal lockt (solange 
Energie da ist) und dann damit stur weiter zählt wenn gerade kein Zugang 
zu ausreichend Energie verfügbar ist. Für das mit 77,5 kHz weiter laufen 
lassen hätte ich mir einen kleinen Igloo FPGA von Actel vorgestellt, der 
dürfte das bei 1,2 V mit deutlich weniger als 50 µA hin bekommen. 
Überlaufprobleme hab ich da auch keine und der FPGA ist schnell genug 
das ich bei verfügbarer Energie den Zeit-Counter problemlos mit mehr als 
10 MHz laufen lassen kann um auch die geforderte Kurzzeitgenauigkeit hin 
zu bekommen.

Wenn Messungen über einen Zeitraum von etlichen Monaten mit einer 
Genauigkeit von unter 1 ms möglich sein sollen dann entspricht das einer 
maximalen Abweichung von unter 0,1 ppb und das dürfte kein einfacher 
Quarz ohne weiteres schaffen. Von daher bin ich der Meinung das ein frei 
stehender Quarz keine Option dar stellt und ich auf jeden Fall die Hilfe 
einer externen hochpräzisen Zeitbasis benötige.


Wie Du bei den Anforderungen auf das Wort "schlampig" kommst kann ich 
ehrlich gesagt nicht nachvollziehen.


Grüße
Erik

von Wolfgang Horn (Gast)


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Erik schrieb:
> Wenn Messungen über einen Zeitraum von etlichen Monaten mit einer
> Genauigkeit von unter 1 ms möglich sein sollen dann entspricht das einer
> maximalen Abweichung von unter 0,1 ppb und das dürfte kein einfacher
> Quarz ohne weiteres schaffen. Von daher bin ich der Meinung das ein frei
> stehender Quarz keine Option dar stellt und ich auf jeden Fall die Hilfe
> einer externen hochpräzisen Zeitbasis benötige.
>
>
> Wie Du bei den Anforderungen auf das Wort "schlampig" kommst kann ich
> ehrlich gesagt nicht nachvollziehen.


Hi, Erik,

diese Zeitvorgabe klingt ganz anders als "ab und an"..
Dies "ab und an" und "möglichst" waren für mich die Kriterien für meine 
Bewertung der Tüchtigkeit der Spezifikation.

Ciao
Wolfgang Horn

von Erik (Gast)


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Hallo,


das "ab und an" ist schon so gemeint, die wissen selber nicht immer lang 
im Voraus wann die nächste Messung erfolgen muss. Man sagte mir was von 
einer Vorwarnzeit von im Worst-Case unter 20 Minuten, länger darf das 
System unter keinsten Umständen brauchen um wieder bereit zu sein einen 
Zeit-Stempel zu liefern.

Auf meinen Einwand hin dass das gar nicht so einfach umsetzbar ist 
durfte ich mir anhören das einer von denen mehrere Funkuhren zu hause 
hat die mit einer einzigen 1,5 V Batterie mehrere Jahre lang laufen und 
selbst nach dem frischen Einlegen der Batterie eigentlich nie länger als 
2 bis 3 Minuten brauchen bis sie eine Zeit anzeigen, ich soll mich also 
nicht so anstellen.
Erst das Argument das diese Funkuhr im besten Fall eine Genauigkeit von 
10 bis 100 ms liefert und z.B. Schaltsekunden erst gar nicht 
berücksichtigt brach deren Redefluss ab.


Wir haben jetzt also 2 Lösungsmöglichkeiten:
- ich lasse den internen Quarz weiterlaufen und tracke auch immer das 
DCF77-Signal so das ich immer sofort einen präzisen Zeitstempel liefern 
kann (auch wenn der DCF77-Empfang mal gestört ist) und unabhängig von 
Schaltsekunden, aber muss dafür mindestens 2 Watt an Leistung 
kontinuierlich zur Verfügung stellen
- ich schalte alles unnötige ab und verliere bei eventuellen 
Empfangsstörungen die Synchronisation komplett und habe dann beim 
Wiedereinschalten eventuell lange Verzögerungen bis wieder ein präziser 
Zeitstempel möglich ist und im häufigen Normalfall kann ich innerhalb 
weniger Sekunden nach dem Wiedereinschalten bereits präzise Zeitstempel 
liefern, aber dafür muss es möglich sein das ganze mit möglichst unter 
100 µW zu betreiben


So wie es momentan aus sieht wird man sich wohl für Lösung 2 entscheiden 
wollen. Lieber nimmt man ein paar seltene Komforteinschränkungen in kauf 
bevor man sich mit einer fetten autarken Energie-Versorgung beschäftigen 
möchte. Das Gerät soll mindestens 1 Monat ohne externe Energie auskommen 
können was heißt das ich für Lösung 1 gut 2 kW/h vorhalten muss wogegen 
Lösung 2 mit unter 1 W/h schon durchaus im Bereich eines Super-Cap wäre 
(von der Selbstentladung mal abgesehen).


Bei Lösung 2 gibt es eigentlich nur 2 Dinge die mir Bauchweh bereiten: 
zum einen die Schaltsekunden im (seltenen) Fall einer DCF77-Störung und 
zum anderen ein lowest-power-DCF77-Empfänger.

Wer kann mir (zumindest beim zweiten) helfen?


Grüße
Erik

von Abdul K. (ehydra) Benutzerseite


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Während der Schaltsekunden läuft der Sender doch einfach weiter! Im 
Protokoll gibts dazu auch extra entsprechende Bits zur Ankündigung.

Warum du extrem wenig Stromverbrauch haben willst, gleichzeitig aber mit 
einem FPGA arbeitest, erschließt sich mir nicht. FPGA ist eigentlich 
immer gleichbedeutend mit hohem Stromverbrauch.

Du könntest dir auch einen starken Rundfunksender als Zeitbasis 
raussuchen. Ist vielleicht einfacher als das müde DCF77.

Den niedrigen Stromverbrauch der Spezialchips zu toppen, dürfte vor 
allem bei mangelnden Analogkenntnissen, sehr schwer werden.

von Erik (Gast)


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Hallo,


Abdul K. schrieb:
> Während der Schaltsekunden läuft der Sender doch einfach weiter! Im
> Protokoll gibts dazu auch extra entsprechende Bits zur Ankündigung.

Richtig, aber diese Infos gibt es nur eine Stunde lang. Wenn der 
Empfänger in der Zeit aus ist (oder der Empfang gestört ist) dann 
bekommt er das nicht mit und beim neu Synchronisieren geht die interne 
Zeitbasis um eine Sekunde falsch, das ist nicht akzeptabel. DAS 
einzigste was da helfen könnte wäre die richtigen Empfänger und die 
interne Zeitbasis nie abzuschalten, in dem äußerst unwahrscheinlichen 
Fall einer mindestens einstündigen Empfangsstörung würde die Regelung 
erkennen das die Abweichung plötzlich recht genau eine Sekunde beträgt 
(üblicherweise sollte die Abweichung selbst nach einem ganzen Tag ohne 
Empfang unter 1 ms liegen) und eben eine Schaltsekunde vermuten können 
(Schaltsekunden werden ja auch nur in bestimmten Nächten eingefügt).

Abdul K. schrieb:
> Warum du extrem wenig Stromverbrauch haben willst, gleichzeitig aber mit
> einem FPGA arbeitest, erschließt sich mir nicht. FPGA ist eigentlich
> immer gleichbedeutend mit hohem Stromverbrauch.

Dann kennst Du scheinbar die Igloo-FPGAs von Actel noch nicht. Einen 
17Bit Counter der von 0 bis 77499 zählt und dann einen Puls gibt damit 
ein anderer richtig breiter Counter um 10000000 weiter zählt (das alles 
auf der Basis des 77,5 kHz Takt-Signals) dürfte in einem kleinen 
Igloo-FPGA deutlich unter 50 µW benötigen.

Abdul K. schrieb:
> Du könntest dir auch einen starken Rundfunksender als Zeitbasis
> raussuchen. Ist vielleicht einfacher als das müde DCF77.

Und sicher auch weniger genau, vor allem fehlen mir dann die absoluten 
Zeitinformationen damit sich das System überhaupt mal ordentlich 
Synchronisieren kann.

Abdul K. schrieb:
> Den niedrigen Stromverbrauch der Spezialchips zu toppen, dürfte vor
> allem bei mangelnden Analogkenntnissen, sehr schwer werden.

Ich will diese Spezialchips gar nicht toppen, nur so einigermaßen 
mithalten. Und da selbst dafür meine eigenen Kenntnisse nicht reichen 
habe ich hier nach Hilfe gefragt.


Aber so wie sich die Situation zur Zeit entwickelt wird das wohl so eh 
nichts werden. Mit über 2 Minuten im Worst-Case (ohne aktuelle 
Empfangsstörungen, die ja zufällig auch mal auftreten können) die das 
Gerät benötigen würde um wieder einen Zeitstempel zu liefern, falls 
innerhalb der StandBy-Zeit auch nur mal kurz der Empfang der 
Trägerfrequenz weg war, ist dem Kunden definitiv zu lang.
Das bedeutet das die interne Zeitbasis immer laufen soll und auch immer 
ein ordentlicher Empfänger mit einer ordentlichen Auswertung (die den 
Sekundenanfang im µs Bereich detektieren soll) Energie benötigt. Ich 
schätze das wird nicht unter 1 Watt zu bekommen sein, wohl eher um die 2 
Watt. Also muss ich mich jetzt doch mit einer geeigneten 
Energiespeicherlösung beschäftigen.
Die üblichen käuflichen Zeitnormale benötigen alle sehr viel mehr 
Energie, offensichtlich ist in dem Bereich noch kein Ökobewusstsein 
angekommen. Das sichert mir zumindest ein hübsches Experimentierprojekt 
bei dem ich sicher einiges lernen kann.


Grüße
Erik

von Abdul K. (ehydra) Benutzerseite


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Erik schrieb:
> Hallo,
>
>
> Abdul K. schrieb:
>> Während der Schaltsekunden läuft der Sender doch einfach weiter! Im
>> Protokoll gibts dazu auch extra entsprechende Bits zur Ankündigung.
>
> Richtig, aber diese Infos gibt es nur eine Stunde lang. Wenn der
> Empfänger in der Zeit aus ist (oder der Empfang gestört ist) dann
> bekommt er das nicht mit und beim neu Synchronisieren geht die interne
> Zeitbasis um eine Sekunde falsch, das ist nicht akzeptabel. DAS
> einzigste was da helfen könnte wäre die richtigen Empfänger und die
> interne Zeitbasis nie abzuschalten, in dem äußerst unwahrscheinlichen
> Fall einer mindestens einstündigen Empfangsstörung würde die Regelung
> erkennen das die Abweichung plötzlich recht genau eine Sekunde beträgt
> (üblicherweise sollte die Abweichung selbst nach einem ganzen Tag ohne
> Empfang unter 1 ms liegen) und eben eine Schaltsekunde vermuten können
> (Schaltsekunden werden ja auch nur in bestimmten Nächten eingefügt).

1ms pro Tag? Ich würde mir das nicht zutrauen. Selbst ein normaler OCXO 
reicht da wohl nicht.

Die Ankündigung der Schaltsekunde gibts nur für eine Stunde? Bist du dir 
sicher? Habe jetzt keine Lust danach zu suchen.


>
> Abdul K. schrieb:
>> Warum du extrem wenig Stromverbrauch haben willst, gleichzeitig aber mit
>> einem FPGA arbeitest, erschließt sich mir nicht. FPGA ist eigentlich
>> immer gleichbedeutend mit hohem Stromverbrauch.
>
> Dann kennst Du scheinbar die Igloo-FPGAs von Actel noch nicht. Einen
> 17Bit Counter der von 0 bis 77499 zählt und dann einen Puls gibt damit
> ein anderer richtig breiter Counter um 10000000 weiter zählt (das alles
> auf der Basis des 77,5 kHz Takt-Signals) dürfte in einem kleinen
> Igloo-FPGA deutlich unter 50 µW benötigen.

Doch, kannte ich. Bei Actel kam ich aber nicht auf einen grünen Nenner. 
Daher habe ich die ausgeblendet als Exoten. Früher gabs auch noch 
CoolRunner. In meinem Kopf schwirrt nur die Vorstellung, das die großen 
Hersteller die ultra-low Dinger nicht mehr anbieten. Wohl weil der Markt 
zu klein ist.
Wenn es denn so ist, wie du sagst. Dann fein!


>
> Abdul K. schrieb:
>> Du könntest dir auch einen starken Rundfunksender als Zeitbasis
>> raussuchen. Ist vielleicht einfacher als das müde DCF77.
>
> Und sicher auch weniger genau, vor allem fehlen mir dann die absoluten
> Zeitinformationen damit sich das System überhaupt mal ordentlich
> Synchronisieren kann.

Bei einigen Sendern ist die Anbindung an Zeitnormale bekannt bzw. es ist 
ein aufwändiger Rb-Standard vor Ort.
Warum sollte ich es erwähnen, wenn ich das nicht wüßte?

Du schreibst eben nichts zur eigentlichen Verwendung des Signals! Oder 
habe ich das übersehen?


>
> Abdul K. schrieb:
>> Den niedrigen Stromverbrauch der Spezialchips zu toppen, dürfte vor
>> allem bei mangelnden Analogkenntnissen, sehr schwer werden.
>
> Ich will diese Spezialchips gar nicht toppen, nur so einigermaßen
> mithalten. Und da selbst dafür meine eigenen Kenntnisse nicht reichen
> habe ich hier nach Hilfe gefragt.
>

Ja. In eigentlichem Sinne hieß das: Ich und vermutlich die meisten hier, 
werden dir auf die Schnelle keine bessere Lösung präsentieren können.


>
> Aber so wie sich die Situation zur Zeit entwickelt wird das wohl so eh
> nichts werden. Mit über 2 Minuten im Worst-Case (ohne aktuelle
> Empfangsstörungen, die ja zufällig auch mal auftreten können) die das
> Gerät benötigen würde um wieder einen Zeitstempel zu liefern, falls
> innerhalb der StandBy-Zeit auch nur mal kurz der Empfang der
> Trägerfrequenz weg war, ist dem Kunden definitiv zu lang.
> Das bedeutet das die interne Zeitbasis immer laufen soll und auch immer
> ein ordentlicher Empfänger mit einer ordentlichen Auswertung (die den
> Sekundenanfang im µs Bereich detektieren soll) Energie benötigt. Ich
> schätze das wird nicht unter 1 Watt zu bekommen sein, wohl eher um die 2
> Watt. Also muss ich mich jetzt doch mit einer geeigneten
> Energiespeicherlösung beschäftigen.
> Die üblichen käuflichen Zeitnormale benötigen alle sehr viel mehr
> Energie, offensichtlich ist in dem Bereich noch kein Ökobewusstsein
> angekommen. Das sichert mir zumindest ein hübsches Experimentierprojekt
> bei dem ich sicher einiges lernen kann.
>

Du hast doch nicht den ganzen Thread wegen Ökubewußtsein gestartet, 
oder? Bitte sag jetzt nicht ja! Wo bliebe dann meine Ökobilanz für meine 
Arbeiszeit? schnief.


Da du erwähntest, du hättest die Möglichkeit eines supergenauen lokalen 
Oszillators:
Würde ich dir nun zu GPS kombiniert mit genau deinem Oszillator, 
vorschlagen. Schaltest GPS eben einmal pro Tag ein.

von Harald Wilhelms (Gast)


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Abdul K. schrieb:

> Bei einigen Sendern ist die Anbindung an Zeitnormale bekannt bzw. es ist
> ein aufwändiger Rb-Standard vor Ort.
> Warum sollte ich es erwähnen, wenn ich das nicht wüßte?

Früher war auch die Fernseh-Zeilenfrequenz Atomuhrgesteuert. Aber seit
es zunehmend digitale Übertragungswege gibt, kann man sich darauf wohl
nicht mehr verlassen.
Gruss
Harald

von Abdul K. (ehydra) Benutzerseite


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@Harald:
Ich habe das mal überprüft vor einigen Wochen mittels SpectrumLab und 
dem Marinesender auf 23,4KHz. Bei analogem Sat war auf keinen der Sender 
Verlaß, aber alle waren nahe dran. 3SAT war am besten.

Durch das digitaltypische Bitstuffing wackelt der Takt bei den 
Digitalsendern immer! Selbst wenn das Sat-Signal analog runterkommt, 
wird es digital hochgeschossen. Da nütze die Atomuhr im Sendezentrum des 
ZDF auch nichts, denn die Uhr im Satellit wird nicht sychronisiert.


@Erik:
Obige Verwendung sieht nach Netzwerksynchronisation aus. Von daher wäre 
einer der Sender durchaus ok.

Hm. Also ich kann dir ne Schaltung für den Militärsender bauen, die dir 
eine Referenzfrequenz bringt. Allerdings schalten die auch pro Tag 
einmal ab. Und auf DCF77 wirst du auch nicht glücklich, wenn du nicht 
gerade im 100Km Umkreis von Mainflingen das System nutzen willst. Bei 
ca. 350 Km Radius sind die Störungen heftigst durch Interferenz mit der 
Raumwelle. Ich wohne genau darin und kann DCF77 niemals den ganzen Tag 
nutzen.

von Harald Wilhelms (Gast)


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Abdul K. schrieb:

> Bei ca. 350 Km Radius sind die Störungen heftigst durch Interferenz mit
> der Raumwelle. Ich wohne genau darin und kann DCF77 niemals den ganzen
> Tag nutzen.

Das entspricht doch in etwa der Entfernung zur PTB. Die sind ja
auf störungsfreien Empfang angewiesen; allerdings können die ja
auch einen etwas höheren Aufwand treiben, ohne auf die Strom-
rechnung achten zu müssen. :-)
Gruss
Harald

von Abdul K. (ehydra) Benutzerseite


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Hier steht auch das der Empfang bei 273km gestört ist:
http://webcache.googleusercontent.com/search?hl=de&q=cache:Q78DrLnlgvgJ:http://www.dcf77.de/+mainflingen+braunschweig&ct=clnk

(Das Rufzeichen wird übrigens seit langem nicht mehr mitgesendet. Man 
findet viel Fehlinfos)

Es gibt spezielle Antennen, die die Raumwelle unterdrücken. Aber nix für 
Hausgebrauch. Bei der niedrigen Frequenz wird es auch riesengroß.

Meine persönliche Erfahrung ist halt, laß es mit DCF77 sein! Das taugt 
nur für Funkwecker, nicht für präzises Messen. Außer man treibt den 
Aufwand extrem hoch.
Der erwähnte Militärsender DHO38 ist z.B. mit 800KW Sendeleistung 10x 
stärker und gilt als tauglicher Referenzsender.


Ich habe über diesen Problemkreis auch schon öfters nachgedacht. Es 
scheint wirklich nur GPS als 'die kurze Lösung' momentan in Frage zu 
kommen.

Alternative wäre noch einer der Rundsteuersender bei ca. 150KHz. Die 
senden Zeitinfos mit und sind recht stark.

von Erik (Gast)


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Hallo,


Abdul K. schrieb:
> 1ms pro Tag? Ich würde mir das nicht zutrauen.
> Selbst ein normaler OCXO reicht da wohl nicht.

Also ich komme rein rechnerisch auf 11 ppb, okay das ist schon recht 
anspruchsvoll, aber selbst bei 1 ppm wäre die Abweichung nach 24h noch 
maximal 116 ms und damit in einem Rahmen wo man zuverlässig erkennen 
kann ob nun eine Schaltsekunde war oder eben nicht.

Abdul K. schrieb:
> Die Ankündigung der Schaltsekunde gibts nur für eine Stunde? Bist du dir
> sicher? Habe jetzt keine Lust danach zu suchen.

Ja, laut Wikipedia schon.

Abdul K. schrieb:
> Doch, kannte ich. Bei Actel kam ich aber nicht auf einen grünen Nenner.

Ich hab die Actel-FPGAs schon ein paar mal eingesetzt und finde das die 
FLASH-basierten Actel-FPGAs durchaus ihre Vorzüge gegenüber den 
SRAM-basierten FPGAs der gesamten Konkurrenz haben. Die sind zwar 
deutlich langsamer aber dafür begnügen die sich auch mit ziemlich wenig 
Energie und aufgrund der FLASH-basierten Logik gibt es gar keinen 
Boot-Prozess, die sind also sofort einsatzbereit (wie ein echter Chip) 
was keiner der Konkurrenten kann. Auch sollen die weniger empfindlich 
gegenüber Strahlung sein, weswegen ich die auch schon in einem 
Röntgengerät erfolgreich eingesetzt hab.

Abdul K. schrieb:
> Du schreibst eben nichts zur eigentlichen Verwendung des Signals!

Es geht um die Generierung möglichst präziser Zeitstempel. Eine 
Genauigkeit von unter 1 ms ist gewünscht. Die Zeitstempel sollen alle 
von dem selben Startzeitpunkt aus bestimmt werden. Das System soll u.U. 
mehrere Jahre lang ununterbrochen laufen (daher auch mein Augenmerk auf 
die Schaltsekunden) und immer mal wieder einen möglichst präzisen 
Zeitstempel ausspucken können.
Eine weitere Forderung ist dass das Gerät während des StandBy 
(mindestens 5 Wochen sind gefordert) ohne externe Energiezufuhr 
auskommen muss aber ohne das die interne Zeitbasis komplett aufhört zu 
arbeiten (die Zeitstempel müssen immer noch vom exakt selben 
Startzeitpunkt ausgehen). Während des StandBy müssen zwar keine 
Zeitstempel generiert werden können aber der Wiedereinschaltvorgang soll 
nicht zu lange dauern (möglichst unter 2 Minuten).

Abdul K. schrieb:
> Ja. In eigentlichem Sinne hieß das: Ich und vermutlich die meisten hier,
> werden dir auf die Schnelle keine bessere Lösung präsentieren können.

Is Okay, ich hätte mich auch über ein paar Hinweise über die nötigen 
Grundlagen, aus denen man entnehmen kann wie man so eine Schaltung auf 
eine andere Versorgungsspannung und geringeren Energiebedarf umdesignen 
kann, gefreut.

Abdul K. schrieb:
> Du hast doch nicht den ganzen Thread wegen Ökubewußtsein gestartet,
> oder? Bitte sag jetzt nicht ja!

Nein, ich hatte eben die Hoffnung das es reichen würde wenn ich während 
des StandBy nur die 77,5 kHz Trägerfrequenz mittracke (wenn der 
entsprechende Empfänger unter 50 µW bliebe würde ich insgesamt unter 100 
µW bleiben können und das könnte man für ein paar Wochen aus nem 
Super-Cap bedienen) aber das wird wohl so nicht funktionieren und die 
gewünschte StandBy-Zeit ist für einen normalen Super-Cap auch zu lang 
(wegen der Selbstentladung).

Abdul K. schrieb:
> Würde ich dir nun zu GPS kombiniert mit genau deinem Oszillator,
> vorschlagen. Schaltest GPS eben einmal pro Tag ein.

Die Idee hatte ich auch schon, aber was mache ich da mit den 
Schaltsekunden? Ich werde mich wohl auf jeden Fall noch mal etwas 
genauer mit GPS beschäftigen müssen.


Grüße
Erik

von Abdul K. (ehydra) Benutzerseite


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Hm. Die Schaltsekunden sind dokumentiert. Du könntest sie auch noch nach 
Jahren dann bei der Datenauswertung offline korrigieren. So wie ich das 
geheimnisvolle Gerät verstehe, braucht es nur eine lineare Zeitschiene 
und ist ein Datenlogger.
Bin Laden ist übrigens offiziell tot! Nicht das du das übersahst :-)

Ich weiß nicht mehr im Detail was mich bei Actel abschreckte. Irgendwie 
war es unübersichtlich usw. Ich glaub, da mußte man sich für 
Datenblätter anmelden und so. Da bin ich engstirnig ;-)

Wieso SuperCap? Eine CR2032 hält locker 10 Jahre, wenns nicht zu warm 
wird.

Zeigt GPS keine lokale Zeit an? Hab das noch nie ausprobiert.

50 µW oder 100µW. Sehe keine kurze Lösungsmöglichkeit. Entwicklung viel 
zu teuer.

Ich kann dir OCXO für 10 Euronen das Stück anbieten. Bei Stückzahlen 
auch günstiger.

von HF Mann (Gast)


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Ein Geradeausempfänger mit 40µA bei 1,2V ist kein Problem. Du brauchst 
ca 5 Verstärkerstufen mit BC850 in Emitterschaltung, die mit 
Quarzfiltern miteinander gekoppelt werden. FETs sind für diese kleine 
Betriebsspannung ungeeignet. Jede Stufe wird etwa 20 dB Verstärkung 
erzeugen. Das Duty Cycle ist bei einem Primitivverstärker allerdings von 
der Eingangsspannung abhängig und dürfte leicht jittern. Ein Problem 
kann noch das Blocking werden. Gibt es eine Spec?

von Abdul K. (ehydra) Benutzerseite


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15dB Blocking pro Quarzstufe sollte machbar sein.

von Jörg W. (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite


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Abdul K. schrieb:
> Ich kann dir OCXO für 10 Euronen das Stück anbieten.

Wenn man den auch noch ein paar Jahre lang aus 'ner CR2032 betreiben
kann, kauf ich dir ein paar davon ab. ;-)

von Abdul K. (ehydra) Benutzerseite


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Ich kann dir sogar einen mitbringen. Ganz umsonst, als sächsisches 
Gastgeschenk zum Kaffeetrinken.

Aber du hast den Kern des Problems schon richtig erkannt. Maxim-RTCs 
gibt es mit sehr guter Temperaturkompensation UND niedrigem 
Stromverbrauch. Ich vermute, es gibt keine praktikablere Methode.

von Christian B. (casandro)


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Entschuldigung, dass das hier etwas off Topic ist, aber manchmal muss 
man einfach einschreiten.

Abdul K. schrieb:
> Durch das digitaltypische Bitstuffing wackelt der Takt bei den
> Digitalsendern immer! Selbst wenn das Sat-Signal analog runterkommt,
> wird es digital hochgeschossen. Da nütze die Atomuhr im Sendezentrum des
> ZDF auch nichts, denn die Uhr im Satellit wird nicht sychronisiert.

Ähm, nein. Bitstuffing ist was ganz anderes und hat da jetzt mit der 
Genauigkeit der Zeitreferenz von Digitalsendern nichts zu tun.

Kein Fernmeldesatellit wandelt ein Fernsehsignal von digital zu analog. 
Das wäre vollkommen unsinnig, da man dann viel mehr Technik im Satellit 
bräuchte und diese Technik warten und aktualisieren müsste. Satelliten 
halten grob 10-15 Jahre und die kann man nicht mit vertretbarem Aufwand 
aktualisieren.
Deshalb wird im Signalpfad auch in absehbarer Zeit nichts Digitales 
sein. Ja, es gibt ein paar wenige Ausnahmen wie Satelliten für 
Satellitentelefonie, aber das sind Ausnahmen. Bedenke: Über Astra 1A 
liefen am Schluss, als er auf 5 Grad Ost war, auch digitale Transponder. 
Der Satellit ging in den 1980gern hoch.

Wenn was zeitlich wackelt, dann liegt das am Digitalreceiver, die können 
sich nur mehr oder weniger gut mit dem empfangenen Signal 
synchronisieren. Der kleine Rest der immer bleibt kommt daher, dass der 
Satellit ja nicht absolut geostationär ist, sondern sich immer ein 
"klein wenig" bewegt. Dieses "klein wenig" sind durchaus mal bis zu 100 
km. Das hat man aber natürlich auch analog.

Aber zurück zum Thema. Natürlich kann man auch das Taktsignal aus 
digitalen Satellitenübertragungen extrahieren. Eventuell plumpst das 
sogar (geteilt durch einen Faktor) aus Digitaltunern heraus, die müssen 
sich ja mit dem Signal synchronisieren. Ich würde da an den 
Taktleitungen des Demodulator-ICs schauen.

Ähnlich ist es bei DVB-T. Nur da ist die Taktrückgewinnung deutlich 
schwieriger, da die Symbollängen größer sind.

von Abdul K. (ehydra) Benutzerseite


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Wenn man das Bitstuffing vermeiden möchte, gibt es nur einen Weg! Der 
ist den Empfänger absolut phasenstabil an den Sender zu koppeln. In den 
meisten Schaltungen wird das vermieden. Man könnte nun fragen, warum. 
Weiß ich nicht. Der Aufwand ist nicht sonderlich hoch. Injection Locking 
wäre ein Stichwort. Synchronous Oscillator bei diesem Russen noch eines. 
Hab leider den Namen vergessen. Gibt aber Patente zum Suchen. Beides 
funktioniert sogar in LTspice.

Das das Bild abundzu einen Bitaussetzer 'im Timing hat', sieht man als 
Mensch einfach nicht. Das Bild erscheint dann eben eine Bitlänge später.

von Erik (Gast)


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Hallo,


Danke noch mal für Eure Antworten.


Abdul K. schrieb:
> Hm. Die Schaltsekunden sind dokumentiert.

Ja, aber ist diese Information auch automatisiert beschaffbar?
Ich bin mir jetzt nicht ganz sicher aber wimre sind in der 
tzdata-Library diese Infos nicht drin.

Abdul K. schrieb:
> Du könntest sie auch noch nach Jahren dann bei der Datenauswertung
> offline korrigieren.

Das wird hierbei wohl nicht so einfach möglich sein, die Zeitstempel 
sollen sofort zur Verfügung stehen. Die Zeitstempel müssen untereinander 
exakt stimmen aber es ist wohl nicht erforderlich diese in eine absolute 
Zeit (z.B. UTC) umzurechnen.
Die Schaltsekunden sind mir deswegen so wichtig weil ich zur 
regelmäßigen Synchronisation ja doch meinen internen Zähler in absolute 
Zeit umrechnen können muss.

Abdul K. schrieb:
> Bin Laden ist übrigens offiziell tot! Nicht das du das übersahst :-)

Der bezahlt mich nicht, von daher ist mir das egal.
Was willst Du mir damit eigentlich sagen?

Abdul K. schrieb:
> Wieso SuperCap? Eine CR2032 hält locker 10 Jahre,

Auch bei 100 µW?
Spätestens bei einem ordentlichen OCXO dürfte die CR2032 höchstens noch 
für ein paar Stunden reichen.

Aber dieser Weg scheint eh endgültig vom Tisch.
Ich werde wohl auf jeden Fall die interne Zeitbasis kontinuierlich 
durchlaufen lassen müssen (auch im StandBy-Betrieb) aber den 
DCF77-Empfänger und die Auswertung möchte ich dann nur ein mal pro 
Stunde anschalten.

Mir schwebt für den StandBy vor das der Empfänger einmal pro Stunde 2 
volle Sekunden lang, für eine 59. und für die anschließende 0. Sekunde, 
aktiv sein soll. Da wäre dann über eine ganze Sekunde Zeit sich auf die 
77,5 kHz zu synchronisieren (ohne Pegelabsenkung und ohne 
Phasenmodulation) und dann käme eine Sekunden-Marke (immer '0') mit 
anschließender Phasenmodulation so das ich meine interne Zeitbasis mit 
dem Zeitpunkt der empfangenen Sekundenmarke vergleichen kann.
In den 4 Stunden pro Jahr wo eine Ankündigung für eine Schaltsekunde 
möglich ist soll zusätzlich das Bit 19 mindestens 3 mal empfangen 
werden.
Zusätzlich möchte ich noch einmal pro Woche eine komplette Minute 
fehlerfrei empfangen um auch eine absolute Zeit zu haben.
Ich denke das ist ein guter Kompromiss aus ordentlicher Synchronisation 
und geringen Energieverbrauch im StandBy-Betrieb.

Selbst im Normal-Betrieb muss ich den Empfänger nicht öfter einschalten 
da IMHO mit dem Konzept eine ausreichend genaue Regelung möglich ist.
Nur bei der ersten Inbetriebnahme oder nach einem Versagen der 
StandBy-Energieversorgung muss der Empfänger wohl mehrere Minuten 
kontinuierlich laufen um erst einmal eine absolute Zeit zu bekommen und 
die interne Zeitbasis grob hinzuziehen.


HF Mann schrieb:
> Ein Geradeausempfänger mit 40µA bei 1,2V ist kein Problem.

Endlich mal jemand mit etwas Optimismus! ;)
Da die extreme Lowest-Power-Version wohl eh hinfällig ist, wäre ich 
jetzt eher an einer 3,3 V Version interessiert (der Strombedarf darf 
natürlich trotzdem so klein als möglich sein).

HF Mann schrieb:
> Du brauchst ca 5 Verstärkerstufen mit BC850 in Emitterschaltung,
> die mit Quarzfiltern miteinander gekoppelt werden.

Kannst Du mal Bitte eine solche Stufe grob skizzieren?
Vor allem die Dimensionierung der Widerstände bekomme ich nicht hin.

HF Mann schrieb:
> FETs sind für diese kleine Betriebsspannung ungeeignet.

Aha, im digitalen Bereich ist das zwar anders aber sei es drum. Im 
Endeffekt ist es mir egal aus was der Empfänger besteht, solange er 
ordentlich funktioniert und bezahlbar ist.

HF Mann schrieb:
> Das Duty Cycle ist bei einem Primitivverstärker allerdings von
> der Eingangsspannung abhängig und dürfte leicht jittern.

Kannst Du das "leicht" etwas konkreter ausdrücken?
Ich möchte gerne auch die Phasenmodulation im DCF77-Signal auswerten und 
da dürfte zusätzlicher Jitter eher stören als nützen.

HF Mann schrieb:
> Ein Problem kann noch das Blocking werden. Gibt es eine Spec?

Das DCF77-Signal soll mit einem ordentlichen ADC mit 19,84 MS/s (256 
Samples pro Vollwelle) digitalisiert werden und die Auswertung möchte 
ich dann in einem FPGA erledigen. Allzu schmalbandig darf das Signal im 
analogen Bereich nicht gefiltert werden da sonst die Phasenmodulation 
und auch die Amplitudenmodulation gestört werden. Einen möglichst 
schmalen Filter kann ich dann immer noch im FPGA realisieren, bei dem 
kenne ich auch ganz genau die Durchlaufzeit so das ich trotzdem noch auf 
einen Samplezeitpunkt genau bestimmen kann wo der Nulldurchgang der 
Trägerfrequenz war.
ES wäre auch noch schön wenn die Verstärkung vom Analog-Teil vom FPGA 
geregelt werden könnte damit der Eingangsbereich des ADC gut genutzt 
werden kann.
Darüber hinaus sollte der analoge Empfänger sich schnell nach dem 
Einschalten stabilisieren da ich nun ja immer nur kurz auf Empfang gehen 
möchte.


Grüße
Erik

von HF Mann (Gast)


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Hallo Erik,

ich habe vor 15 Jahren mal einen stromsparenden Geradeausempfänger für 
DCF mit Amplitudenregelung entwickelt. Das ganze Teil besteht aus ca 10 
Transistoren, 2 Uhrenquarzen, bei denen das kapazitive Übersprechen 
kompensiert wurde (mit Trimmern) und Ferritantenne. Die 
Verstärkungsregelung wurde analog realisiert. Eine Steuerung der 
Verstärkung muß mit ca. -2mV/Grad kompensiert werden, da die 
Transistoren mit diesem TK driften. Der ganze Empfänger enthielt für die 
Verstärkungsregelung damals noch einen OP, der mit 5V lief. Die 
Schaltung benötigte insgesamt allerdings deutlich mehr als 40µA und war 
nicht auf extreme Sparsamkeit getrimmt. Die Mittenfrequenz der 
Uhrenquarze driftet mit -0,04ppm / (Grad)² Der Filter darf daher nicht 
zu schmal sein. Zur Entwicklung von so einer Schaltung ist viel Know How 
nötig und geschätzt 4 Wochen Arbeitszeit. Mit einer kompletten Schaltung 
kann ich Dir nicht dienen, müßte für die Stromaufnahme erstmal 
entwickelt werden. Der leichte Jitter hat mich damals nicht gestört, ich 
brauchte die Sekundenpulse nicht. Der Geradeausverstärker wird je nach 
Lage und Position der Ferritantenne die unterschiedlichsten Pegel 
bekommen. Durch die daher notwendige Verstärkungsregelung und die 
erforderliche Regelzeitkonstante entsteht der Jitter.

Im digitalen Bereich gehen FETs prima, weil Du keinen stabilen 
Arbeitspunkt für Verstärkerbetrieb einstellen mußt.

Das Blocking bezeichnet das Verhalten des Empfängers unter Anwesenheit 
starker Störsignale. Das war früher insbesondere die 5. Oberwelle der 
Zeilenfrequenz von Fernsehern bei 78125 Hz. Die kann im Ferritstab auch 
mal 1V erzeugen, während DCF77 vielleicht nur 100µV hat. Du brauchst 
also ggf 80dB Übersteuerungsreserve. Genauso gibt es Probleme direkt 
neben der DCF Sendeantenne. Wenn Du wenige km daneben stehst und die 
Verstärkungsregelung bei 1V Antennenspannung nicht mehr arbeitet sind 
die Sekundenpulse wegbegrenzt. Welche maximale Antennspannung muß die 
Schaltung denn aushalten?

Den Arbeitspunkt eines Transistors stellt man mit zwei Widerständen ein. 
Ein R vom Kollektor nach + und der ca. 20..200 fache Wert zwischen Basis 
und Kollektor.

Da du diese elementaren Grundlagen der Emitterschaltung nicht kennst 
mein Rat: Laß es. Du wirst Dich 1 Jahr lang mit der Entwicklung des 
Empfängers beschäftigen. Vergebt die Empfängerentwicklung nach extern.

von Abdul K. (ehydra) Benutzerseite


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Naja. Du eierst so um die Specs rum, das ich kein richtiges 
Pflichtenheft dahinter vermute. Eher sowas wie einen Sportverein. Das 
ist eine destruktive Arbeitsumwelt. Erst sind es 1,2V, dann 3,3V. Hä? 
Beim Pflichtenheft gibts harte und weiche Grenzen. Die weichen kann man 
nachbessern, wenn es sonst das Projekt gefährden würde.

Dein Projekt ist sowas von geheimnisvoll, daher dachte ich spaßenshalber 
an die Terror-Jagd.

Mir mangelt es überhaupt nicht an Optimismus. Leute wie ich sind oftmals 
sogar zu sehr euphorisch und laden sich dann zu große Projekte auf. Ein 
ehemaliger Chef warf mir als Student sogar meinen Optimismus vor! Da 
hatte ich eine komplette Logger-Platine in 5000 Arbeitsstunden 
'zusammengesetzt' und niemals zuvor auch nur annähernd sowas 
durchgezogen - also jeden Tag ne neue Herausforderung. Nachts in dessen 
Firma, denn tagsüber war ich studieren. Von der Idee bis zum 
Temperaturtest. Außer ein paar Strippen auf dem PCB lief es sofort! Nein 
nicht ganz: ein nicht wesentlicher i2c-Treiber wollte nicht und ich 
übersah meinen Fehler in der Bitbanging-Software. Das wurde netterweise 
durch einen Mitarbeiter gefixt. keine große Sache, aber irgendwann ist 
man betriebsblind. Man lernt daraus.
Aber sowas bringt einem nur graue Haare. Nichts für die Dauer.

Eine Schaltsekunden tzdata-Library kenne ich nicht. Dein Problem haben 
aber viele im Metrologie-Bereich. Daher wirds dafür diverse Lösungen 
geben. Das bedeutet eben einige Tage Suche mit Google.

Für Phasenmodulation benötigt man keine Amplitudenregelung, wenn man mit 
ca. 2dB weniger S/N glücklich wird. Ein reiner PSK Referenzsender wäre 
daher eine interessante Idee. Zumal die Schaltung dann sehr störsicher 
gegen Transienten wird. Tipp: CMOS-Inverter unbuffered.

Nur vollsymmetrische Verstärker verändern das Tastverhältnis nicht! 
Schrieb HF-Mann ja schon. DAS ist der einzige erhebliche Nachteil von 
PSK gegenüber den klassischen anderen Verfahren (AM/OOK, FM/FSK, und die 
Abarten). Der Restjitter muß eben klein genug sein und mit dem 
dahereingehenden S/N-Verlust ist sich abzufinden.

Kannst du nicht einen eigenen Sender aufstellen?
Mußt du auch in Kellern, Höhlen usw. empfangen?

DCF77 wurde für ein Bodenschatz-Suchprojekt mal verwendet. Vielleicht da 
abkupfern.


Das wars, was mir so beim Durchlesen direkt einfiel. Ansonsten 
erscheinen mir die Bemerkungen von HF-Mann als sehr fundiert. Kann da 
nur zustimmen.

Das Jittern/Phasenrauschen ist direkt fundamental begrenzt vom 
Leistungsverbrauch des Verstärkers begrenzt. Da führt kein Weg dran 
vorbei. Meines Erachtens ist die unterliegende ergänzende 
Phasenmodulation des DCF77 keine gute Option für leistungsbegrenzte 
Geräte. Das ist was für Geräte mit Netzversorgung und sicherlich für 
Labore gedacht <gewesen>.


In manchen Aspekten könnte ich dir helfen, wenn denn dabei auch was 
rüberspringt.

von Winfried J. (Firma: Nisch-Aufzüge) (winne) Benutzerseite


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Hallo  Erik,

da die Schaltsekunden über Jahre zuvor feststehen, ist es doch einfach 
an Hand von Datum und Uhrzeit beim Wakeup feszutstellen ob und wieviele 
Schaltsekunden seit dem letzten Wakeup zu kalkulieren sind. Damit 
kannder Zeitstempel bei jedem Wakeup sofort korrigiert werden wenn die 
Tabelle mit den Daten intern vorgehalten wird.

Auf diese Weise habe ich die ausgegebene Zeit einer durchlaufenden 
DS3231 im auswertenden System So-Wie-Zeit korrigiert ohne die Uhr selbst 
zu stellen. Obwohl auch dies möglich wäre aber unnötig.

Allerdings benötigte ich nicht solche Genauigkeit.

Ich würde wirklich den Takt durchzählen und den timestemp über Tabelle 
korrigieren da du eh umrechnen musst kannst du eine allfällige 
Schaltsekunde a-tok mit auswerten ohne dcf77 zu fragen. lediglich die 
Korrektur würde ich nach jedem wakeup korrigieren und  gegebenenfalls 
den ermittelten timestamp mit einem nachträglichen Korrekturflag 
versehen falls
beim abgleich ein Fehler festgestellt würde. So kannst du dich voll auf 
deinen internen Oszillator verlassen und hast sofort den korrekten 
Stamp.
Dein Oszillator ist sicher genauer als der durchgängige DCF77 empfang.

Auch könnte dein Zähler einmal täglich den DCFempfänger wecken um sich 
zu synchronisieren.
Bis er die bestätigte Zeit kennt verwendet er die Alte.

Wenn er weiß dass eine Schaltsekunde vorlag ist die Synchronität nach 
spätestens 59 sekunden klar und die Millisekunden kansst du zu jeder 
vollen Sekunde syncronisieren.
Welche Sekunde gerade läuft erfährst du dann binnen einer Minute und 
kannst gegebenfals den wakeupstamp nachträglich korrigieren.

Alles nur eine Frage der richtigen Methode

Unter 1 min jedenfalls ist bei DCF 77 keine Korrektur möglich

Namaste

von Abdul K. (ehydra) Benutzerseite


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Jetzt wird die bekannte µC.net Pause kommen. Bin gespannt, ob da was 
wird.

von Erik (Gast)


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Hallo,


Abdul K. schrieb:
> Jetzt wird die bekannte µC.net Pause kommen.

Dann will ich diese Pause mal nicht zu lang werden lassen.

Abdul K. schrieb:
> Bin gespannt, ob da was wird.

Aber sicher wird das was werden, da habe ich gar keine Bedenken. Die 
Frage ist nur über wie viele Umwege dieses mal das Ziel erreicht werden 
wird. ;)


@HF Mann:
So wie Du das alles beschreibst wird mir nur noch mehr klar das ich von 
Analog-Zeugs keine Ahnung habe und das mit an Sicherheit grenzender 
Wahrscheinlichkeit eher gegen die Wand fahren würde als das da was 
verwertbares bei raus kommt.
Ich denke ich werden Deinen Rat befolgen und das nach "Extern" geben.
Nachdem ich gestern und heute mal intensiv gesucht habe ist mir das 
http://www.mikrocontroller.net/articles/GPS-Empfang_mit_Lassen_iQ 
aufgefallen. Der kommt mit etwa 100mW (inklusive aktiver Antenne) aus, 
läuft mit 3,3 V und hat ein Puls-Per-Second-Signal mit einen Jitter 
kleiner als 50 ns. Und das alles zusammen für unter 100 Euronen. Alles 
was ich dazu machen müsste wäre einen kleinen µC programmieren der die 
RS232-Kommunikation mit dem GPS-Empfänger managed und einen neuen 
Korrektur-Wert für den Referenz-Quarz ausrechnet. Das ganze Zeugs muss 
auch nur etwa alle 8 bis 12 Stunden mal angeschalten werden (in dieser 
Zeit sollte der Quarz noch nicht allzu weit davon driften) und benötigt 
dann etwa 20 bis 50 (meistens wohl aber unter 30) Sekunden bis wieder 
eine exakte Synchronisation mit der GPS-Zeit vorliegt.
Der Vorteil dieses Lassen iQ ist das es ein proprietäres Protokoll 
benutzt das auch wirklich die echte monotone GPS-Zeit raus rückt und 
nicht blos die Schaltsekunden-behaftete UTC, nebst dessen das dieses 
Protokoll binär arbeitet und ich mir somit die Umwandlung von 
ASCII-Zahlen in Integer sparen kann wie es bei NMEA erforderlich wäre. 
Auch die echte GPS-Zeit liefert NMEA nicht. Da die GPS-Zeit selber keine 
Schaltsekunden mit macht bin ich damit auch dieses Problem los.

Also aus meiner heutigen Sicht ist das eine Rund-Um-Sorglos-Lösung und 
ich werde auf jeden Fall mal ein solches Modul besorgen und ein wenig 
mit spielen ob sich das in der Realität auch so verhält wie ich das aus 
dem umfangreichen Datenblatt schließe.

Das einzigste was dann noch permanent durchlaufen müsste wäre der 
Referenz-Quarz und ein kleiner FPGA der den Zeit-Counter enthält. Ein 
kleiner Actel Igloo dürfte dabei wohl unter 1 mW bleiben und der 
TCXO-Referenz-Quarz wird hoffentlich auch nicht so viel ziehen. Muss ich 
nur noch schauen was ein langsamer DAC (für die Ziehspannung) benötigt. 
Das sind zwar doch mindestens 2 Zehnerpotenzen mehr als ein simpler 
DCF77 Empfänger aber eben auch ohne dessen ganzen Probleme.


Winfried J. schrieb:
> da die Schaltsekunden über Jahre zuvor feststehen

Die stehen nicht über Jahre im voraus fest. Woher sollen die Astronomen 
auch wissen wie schnell sich die Erde in der Zukunft drehen wird? So wie 
ich das gelesen hab wird nur ein paar Monate vor dem nächsten möglichen 
Termin festgelegt ob eine Schaltsekunde benötigt wird.

Wie ich gestern herausgefunden hab gibt es aber doch eine 
tzdata-Library-Version die die Schaltsekunden berücksichtigt aber diese 
tzdata-Datensätze müsste ich auch regelmäßig aus dem Internet besorgen 
und da bin ich mir nicht ganz sicher was der Kunde dazu sagen würde.

Da die GPS-Zeit absolut monoton verläuft (also fest an TAI gekoppelt 
ist) habe ich damit dann auch keine Probleme mehr. Im GPS-Protokoll wird 
stattdessen ein Korrektur-Wert für die Umrechnung von GPS-Zeit nach UTC 
mitgeliefert der einfach immer zum richtigen Zeitpunkt um 1 erhöht wird 
(diesen Korrektur-Wert kann ich für meine Anwendung einfach ignorieren).


Also ich werde die GPS-Variante einfach mal ausprobieren und dann sehen 
ob das was taugt.


Ich Danke Euch auf jeden Fall für Eure Hilfe und Euren Rat!

Grüße
Erik

PS.: und sorry dafür das ich regelmäßig andere Ideen hatte aber bei 
Projekten wo die Konzept-Phase noch so stark im Fluss ist ist das IMHO 
normal.

von Abdul K. (ehydra) Benutzerseite


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von Winfried J. (Firma: Nisch-Aufzüge) (winne) Benutzerseite


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@ erik

Ein Brainstorming dient der Richtungsfindung für ein Projekt, völlig 
legitim also das Eine oder Andere aufzugreifen oder zu verwerfen. Es 
zählt was hinten raus kommt. Godlen egg vs.bullshitt. ;-)

Namaste

von Erik (Gast)


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Hallo,


Abdul K. schrieb:
> Beitrag "Re: suche Schaltung für Lowest-Power DCF77-Empfänger"
>
> Der zweite Satz.

Hm, ja gerne. Wenn Du Lust hast mich im Frankenlande zu besuchen, hab 
mich schon lange nicht mehr mit einem Sachsen unterhalten. Ich kann zwar 
keinen Kaffee kochen (sowas mag ich nicht) aber vielleicht bekommt Dir 
auch ein gut gekühltes Malzbier? ;)

Wären nur noch vorher die technischen Werte die mit W und Hz 
quantifiziert werden zu klären.


Winfried J. schrieb:
> Ein Brainstorming dient der Richtungsfindung für ein Projekt,

Ich bin froh das es dafür µC.net gibt.


Grüße
Erik

von Abdul K. (ehydra) Benutzerseite


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Ich meinte den zweiten Absatz. Durchs Frankenland fahr ich so 1-2 pro 
Jahr, wenn damit Nürnberg gemeint ist.
Malzbier ist auch lecker.

Was ist denn W?

von Winfried J. (Firma: Nisch-Aufzüge) (winne) Benutzerseite


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Leistung`?

von Abdul K. (ehydra) Benutzerseite


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Na das steht doch im Datenblatt.

von Erik (Gast)


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Hallo,


Abdul K. schrieb:
> Ich meinte den zweiten Absatz.

Ah, Du meintest den zweiten _Ab_satz.

Ich hab mich mal auf der Maxim-Seite nach TCXO umgesehen und den 
DS4026S3+ACN gefunden. 10 MHz Basis-Frequenz, etwa 20 mW bei 3,3 V und 
einen Ziehbereich von +- 5 ppm mit einer Genauigkeit von 1 ppb.
Wenn ich während des ersten Anlaufens (wo wohl für mehrere Stunden alles 
aktiv ist) die Frequenz tatsächlich auf 10 ppb genau hin bekommen sollte 
dann reicht es völlig etwa 3 mal täglich kurz nach zu justieren und ich 
habe immer eine Genauigkeit von unter einer Millisekunde.

Ich werde mich trotzdem mal bei der Konkurrenz umsehen, vielleicht 
bekomme ich was vergleichbares ja auch mit weniger als 20 mW und 4 MHz 
würden mir auch mehr zusagen als die 10 MHz aber das gibt es bei Maxim 
nicht.

Mein Zeitnormal wird in dieser Konstellation also etwa 25 mW 
kontinuierlich benötigen (für TCXO + FPGA) und 3 mal täglich, für etwa 
30 bis 60 Sekunden, noch 100 mW dazu für den GPS-Kram. Das machen damit 
605 mW/h pro Tag so das ich mit einem Speicher von 50 W/h bequem 2 
Monate überbrücken kann. Das wird zwar mehr als ein Super-Cap ist aber 
immer noch im beherrschbaren Rahmen.

Selbst wenn der Energievorrat mal nicht reichen sollte dauert es auch 
blos 3 bis 5 Minuten bis mein Zeit-Counter wieder einigermaßen gut läuft 
(höhere Genauigkeit dauert natürlich länger da ja der TCXO erst wieder 
richtig hingezogen werden muss) da ich den ja auch aus der absoluten 
GPS-Zeit errechnen kann.

Abdul K. schrieb:
> wenn damit Nürnberg gemeint ist.

Ja, ziemlich gut geraten.

Abdul K. schrieb:
> Malzbier ist auch lecker.

Na wenn das kein Grund ist. In meinem Kühlschrank stehen immer zwei 
Flaschen bereit.

Abdul K. schrieb:
> Was ist denn W?

Ja, Watt, ich dachte Du wolltest mir einen OCXO anbieten und die dürften 
wohl kaum unter einem ganzen Watt zu haben sein (also das 50-fache des 
oben genannten TCXO).


Grüße
Erik

von Winfried J. (Firma: Nisch-Aufzüge) (winne) Benutzerseite


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http://de.wikipedia.org/wiki/Schaltsekunde

Schaltsekunden wurden bisher an 2 Daten im Jahr eingefügt zum einen am 
30 Juni zum anderen am 31 Dezember.

Dies bedingt, dass du  mit einem hinreichend stabielen Zähler autark 
relativ sicher einen exakten timstamp erzeugen kannst, welcher auch nach 
einem Wakeup noch korrigiert werden kann, und nur zu den kritischen 
Daten einen Abgleich (zuvor planbar) erforderlich ist.
Das sollte doch kein Problem sein. Eher doch die nötige Konstanz des 
autarken Timcounters (Uhr)

Wichtig ist nur im Timestamp gleich einen variablen Korrekturoffset 
vorzusehen welcher nachträglich vor der Auswertung zu präzisieren ist.

Namaste

von Erik (Gast)


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Hallo,


Winfried J. schrieb:
> http://de.wikipedia.org/wiki/Schaltsekunde

kenne ich schon

Winfried J. schrieb:
> Eher doch die nötige Konstanz des autarken Timcounters (Uhr)

Genau da ist das Problem. Je nach dem wie genau der Quarz ist muss man 
mindestens ein mal am Tag eine kmplette Minute lang das DCF77-Signal 
empfangen um auch wirklich die aktuelle UTC-Zeit zu bekommen und nicht 
blos für ein paar Sekunden um mal wieder den exakten Anfang einer 
Sekunde zu erhalten (um damit den Quarz nach zu ziehen).

Winfried J. schrieb:
> Wichtig ist nur im Timestamp gleich einen variablen Korrekturoffset
> vorzusehen welcher nachträglich vor der Auswertung zu präzisieren ist.

Das Wort "nachträglich" ist in meiner Anwendung das Problem. Wenn das 
Gerät ausgeschaltet ist (also im StandBy läuft) dann soll gar kein 
Time-Stamp erzeugt werden aber wenn das Gerät wieder Energie hat dann 
muss es auch in der Lage sein einen möglichst präzisen Time-Stamp zu 
liefern. Dieser Time-Stamp muss sofort genau sein und nicht erst 
irgendwann später genau hingerechnet werden, die Time-Stamps werden 
sofort verarbeitet und deren Differenzen ermittelt. Wenn das Gerät 
eingeschaltet ist muss es auch in der Lage sein exakt getimte 
Steuerimpulse zu generieren.
Gerade diese Anforderung ist auch ein hartes Kriterium gegen DCF77 weil 
man dort selbst bei ungestörtem Empfang im Worst-Case schon mindestens 2 
Minuten warten muss bis man sicher wieder eine absolute Zeit hat (falls 
die Batterie leer geworden ist oder die interne Zeitbasis aus einem 
anderen Grund nicht mehr stimmt) und selbst bei nur leicht gestörtem 
Empfang kann das auch mal länger werden, nebst dessen das da noch das 
Problem mit den Schaltsekunden dazu kommen kann (wenn das Gerät 
ausgerechnet in einer der 2 bestimmten Nächte mal komplett tot war dann 
benötigt man auf jeden Fall externe Daten um festzustellen ob eine 
Schaltsekunde eingefügt wurde oder nicht, ein Problem das mit der 
monotonen GPS-Zeit nicht existiert).


Grüße
Erik

von Abdul K. (ehydra) Benutzerseite


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Nun, das mit den getimeten Steuerimpulsen erscheint mir nun neu. Hättest 
du das gleich erwähnt, hätte keiner eine nachträgliche Korrektur des 
Timestamp vorgeschlagen. Danke für die verbratene Lebenszeit.


Und bei mir muß man immer jeden Buchstaben lesen, sorry:
Ich meinte RTC von Maxim. Genau die, die bei 32768Hz Ausgang einen 
internen Steuerprozessor samt Temperatursensor und Korrektur-ROM haben.

Schau dir die mal an, ob die dir reichen. Einen energiesparenderen 
'OCXO' kenne ich nicht.


Wenn du viel Geld hast, bekommst du mittlerweile auch eine Atomuhr, die 
nur wenig größer ist. Da kannste dir DCF77 ganz sparen. Brauchst aber 
mehr Strom.

von Winfried J. (Firma: Nisch-Aufzüge) (winne) Benutzerseite


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die ds3231 ist so eine maxim uhr mit internem quarz in einem passiven 
Kaloriemeter betrieben sollte die Konstanz hinreichen.

http://www.maxim-ic.com/datasheet/index.mvp/id/4627
http://datasheets.maxim-ic.com/en/ds/DS3231.pdf

Genauigket und Powerconsumtion sollten auch passen

;-)

Namaste

von Erik (Gast)


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Hallo,


Abdul K. schrieb:
> Nun, das mit den getimeten Steuerimpulsen erscheint mir nun neu. Hättest
> du das gleich erwähnt, hätte keiner eine nachträgliche Korrektur des
> Timestamp vorgeschlagen. Danke für die verbratene Lebenszeit.

Sorry, ja das hab ich vergessen zu erwähnen. Ich bin aber auch ehrlich 
nicht drauf gekommen das ihr mir vorschlagen würdet provisorische 
Time-Stamps zu erzeugen. Naja, Betriebsblindheit trifft wohl jeden mal.

Abdul K. schrieb:
> Und bei mir muß man immer jeden Buchstaben lesen, sorry:
> Ich meinte RTC von Maxim. Genau die, die bei 32768Hz Ausgang einen
> internen Steuerprozessor samt Temperatursensor und Korrektur-ROM haben.

Ja, ich hab das schon richtig gelesen aber mit dem 32768Hz Ausgang kann 
ich leider nichts anfangen, da bräuchte ich eine gute PLL um auf eine 
verwertbare Frequenz zu kommen. Für die PLLs in typischen FPGAs sind die 
32768Hz viel zu wenig, nebst dessen das die kleinen Igloo-FPGAs erst gar 
keine PLL drin haben (mit PLL kämen die in meiner Anwendung sicher nicht 
auf ca. 1 mW runter). Ich könnte jetzt natürlich einen dedizierten 
PLL-Baustein suchen der aus den 32768Hz eine verwertbare Frequenz (4 MHz 
wären mir am liebsten) macht, die bleibt bestimmt auch etwas unter den 
20 mW des TCXO aber ob sich der Aufwand wirklich lohnt will ich jetzt 
lieber nicht beschwören. Auf jeden Fall war der 10MHz-DCTCXO in der 
selben Tabelle bei Maxim und da hab ich mir den einfach mal näher 
angesehen und auch gefallen dran gefunden.

Abdul K. schrieb:
> Einen energiesparenderen 'OCXO' kenne ich nicht.

Naja, umschauen werde ich mich trotzdem noch ein bisschen. Der DCTCXO 
frisst immerhin gut 80% vom gesamten Energiebudget so das sich dort jede 
noch so kleine Einsparung lohnt.

Trotzdem sind die 50 W/h noch eine gut handhabbare Größe (ich schätze 
ich werde mich mal bei den Model-Funk-Auto-Bauern nach geeigneten 
Accu-Packs umsehen). Ich glaube auch nicht das ich von den 25 mW 
Dauerverbrauch deutlich runter kommen werde (ohne Verlust an 
Funktionalität), falls ihr da andere Vorschläge habt lese ich mir die 
natürlich trotzdem gerne durch.

Abdul K. schrieb:
> Wenn du viel Geld hast, bekommst du mittlerweile auch eine Atomuhr, die
> nur wenig größer ist. Da kannste dir DCF77 ganz sparen. Brauchst aber
> mehr Strom.

Ich hab leider weder viel Geld noch viel Strom, daher kann ich diese 
verlockende Option leider nicht wahr nehmen.
Zum ordentlichen Betrieb einer richtigen Atomuhr gehört doch sicher auch 
etwas Know-How so das ich nicht davon ausgehe das ich damit eine 
solide Zeitbasis hin bekomme die auch nach einigen Jahren noch eine 
maximale Abweichung von deutlich unter 1 ms hat.


Winfried J. schrieb:
> in einem passiven Kaloriemeter betrieben sollte die Konstanz hinreichen.

Ich hab aber kein Kaloriemeter.

Winfried J. schrieb:
> Genauigket und Powerconsumtion sollten auch passen

Ne, nicht wirklich, jedenfalls nicht im Vergleich zum DS4026S3. Der 
DS4026S3 hat einen 15 Bit Zieh-Wert mit einer LSB-Genauigkeit von 1 ppb 
und der DS3231 nur einen 8 Bit Zieh-Wert mit einer schwankenden 
LSB-Genauigkeit von 100 bis 700 ppb, auch die Temperatur wird mit 2 Bits 
weniger bestimmt. Dafür ist der DS4026S3 anspruchsvoller was die 
Stabilität und Sauberkeit seiner Versorgungsspannung betrifft und 
benötigt auch einen Abblock-Kondensator für die interne 
Referenzspannung.

Der DS4026S3 benötigt zwar deutlich mehr Energie als der DS3231, 
immerhin fast 2 Zehnerpotenzen, hat aber auch bessere Daten und vor 
allem eine Frequenz mit der ich auch was anfangen kann.


Trotzdem Danke noch mal für Eure vielen Hinweise und Denkanstöße!


Grüße
Erik

von Abdul K. (ehydra) Benutzerseite


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Eine PLL kostet leider Strom, wohl war. Ich glaube IDT rühmt sich die 
PLLs mit dem geringsten Verbrauch herzustellen. Allerdings ist deren 
Webseite eine absolute Krankheit! Geh gleich über ne Supportanfrage 
dort.

Für 32KHz würde ich einfach einen PSoC von Cypress nehmen und hätte 
schwups 24MHz bzw. 48MHz oder Teiler davon. Das kann ich dir 
programmieren in einen 8-Bitter.

Die Atomuhr ist gar nicht so schlimm! Frag doch einfach direkt als um 
den heißen Preis rumzuschlawenzeln:
http://www.smartertechnology.com/c/a/Technology-For-Change/Smarter-Atomic-Clock-on-a-Chip-Debuts/

Womöglich hast du bereits die beste Auswahl getroffen.

von Erik (Gast)


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Hallo,


Abdul K. schrieb:
> Eine PLL kostet leider Strom, wohl war.

Jede Lösung kostet Strom. Meine Aufgabe ist es also eine Lösung zu 
finden die alle funktionalen Mindestanforderungen zuverlässig erfüllt 
und dabei so wenig wie möglich an Energie benötigt.

Wenn keine der dauernd aktiven Komponenten 3,3 V benötigt (sondern 2,5 V 
oder weniger) könnte man mit einer einzelnen LiIo-Zelle auskommen (in 
der Hinsicht wäre ein 32768 Hz XO wieder besser weil die oft auch mit 
1,2 V funktionieren und wenn dann die PLL auch noch mit 1,2 V glücklich 
ist würde ich nur eine einzelne Versorgungsspannung für alles benötigen, 
der FPGA benötigt die 1,2 V auf jeden Fall als Core-Spannung und kann 
die aber auch als I/O-Spannung benutzen).
Für den GPS-Teil (der ja 3,3 V benötigt) könnte man auch einen 
Step-Up-Wandler einsetzen, wenn der nur 3 bis 5 Minuten pro Tag laufen 
muss dann ist da auch der Wirkungsgrad nicht ganz so extrem wichtig. In 
den gestern früh ausgerechneten 605 mW/h pro Tag sind nur 5 mW/h vom 
GPS-Teil drin und wenn, wegen dem DC/DC-Wandler, daraus 6 mw/h werden 
würden wäre das auch nicht so schlimm (da macht sich eine Reduktion des 
XO-Verbrauchs von nur 1 mW schon deutlich stärker bemerkbar).

Abdul K. schrieb:
> Allerdings ist deren Webseite eine absolute Krankheit!

Oh ja, das kann man laut sagen.

Abdul K. schrieb:
> Geh gleich über ne Supportanfrage dort.

Hab ich gerade erledigt, Danke für den Tipp. Ich hoffe das geht 
schneller als die Datenblätter aller PLLs einzeln herunter zu laden und 
zu lesen.

Abdul K. schrieb:
> Für 32KHz würde ich einfach einen PSoC von Cypress nehmen und hätte
> schwups 24MHz bzw. 48MHz oder Teiler davon. Das kann ich dir
> programmieren in einen 8-Bitter.

Schau ich mir mal an, Danke für den Tipp.

Abdul K. schrieb:
> Die Atomuhr ist gar nicht so schlimm! Frag doch einfach direkt als um
> den heißen Preis rumzuschlawenzeln:
> http://www.smartertechnology.com/c/a/Technology-Fo...

Hm, ja, ist ein sehr interessantes Modul. Aber es ist auch nur ein 
besserer XO, nicht mehr und nicht weniger. Das Teil bietet z.B. keine 
Möglichkeit zum ziehen, wenn als doch mal eine spürbare Abweichung zur 
GPS-Zeit auftritt (sicher erst nach Wochen) dann muss ich das im 
Digital-Teil korrigieren in dem ich Takte irgendwie dazu mogle oder ab 
und an mal einen überspringe. Gerade das Überspringen bereitet mir da 
Bauchweh, was ist wenn gerade an dem übersprungenen Takt ein Event 
ausgelöst werden soll? Diese Atomuhr ist wirklich sehr verlockend aber 
hat auch ihre Schattenseiten (vom Energiebedarf mal abgesehen).

Abdul K. schrieb:
> Womöglich hast du bereits die beste Auswahl getroffen.

Das werden wir erst wissen wenn mein Werk zuverlässig läuft.
Zumindest hab ich momentan ein gutes Gefühl dabei.


Grüße
Erik

von Jörg W. (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite


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Erik schrieb:
> Für den GPS-Teil (der ja 3,3 V benötigt) könnte man auch einen
> Step-Up-Wandler einsetzen

Naja, LiIon ist in der Regel über 3,3 V, nur am Ende der Nutzungszeit
darunter.  Die 3,3 V für den GPS-Teil werden ja nur die Nennspannung
sein, wie weit darfst du die denn "unterbieten"?  Wenn das Ding bis
herab zu 3 V geht, würde ich es mit einem (abschaltbaren) Lowdrop-
Regler direkt aus LiIon betreiben.  Ob du das Ladeende des Akkus
auf 3,0 V oder 2,7 V festlegst, ist kapazitätsmäßig kaum noch ein
Unterschied.

von Erik (Gast)


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Hallo,


Abdul K. schrieb:
> Für 32KHz würde ich einfach einen PSoC von Cypress nehmen und hätte
> schwups 24MHz bzw. 48MHz oder Teiler davon. Das kann ich dir
> programmieren in einen 8-Bitter.

Ich hab mir die Teile bei Cypress mal angesehen und bin ein klein wenig 
überwältigt. Die sehen wirklich sehr interessant aus aber ich habe 
absolut keinen Plan wie man so ein Teil als 4MHz DCTCXO einsetzen soll, 
ich wäre Dir sehr dankbar wenn Du mal kurz erklären würdest wie Du Dir 
das vorstellst. Kann die PLL aus ordentlich hingezogenen 32768 Hz glatte 
4 MHz machen? (dafür wären recht breite Teiler in der PLL erforderlich 
was leider bei allen FPGAs ein echter Mangel ist)
Desweiteren haben die PSoc ja diese Logik-Blöcke, ich bin am überlegen 
ob ich damit vielleicht auf den FPGA ganz verzichten kann aber 
wahrscheinlich sind die Logik-Blöcke dafür nicht flexibel genug.
Zumindest laut Webseite ist der Energieverbrauch extrem niedrig so das 
es echt interessant wäre mein Problem mit einem einzelnen Chip zu lösen. 
Einen kleinen Proz benötige ich ja auch wenn ich mit dem GPS-Teil 
kommunizieren muss. Ich fürchte aber um heraus zu finden wie viel von 
meinem Problem ich mit dem PSoC lösen kann, also ob ich damit auf den 
FPGA verzichten könnte, müsste ich wohl versuchen das ganze auch 
umzusetzen.


Jörg Wunsch schrieb:
> Naja, LiIon ist in der Regel über 3,3 V, nur am Ende der Nutzungszeit
> darunter.  Die 3,3 V für den GPS-Teil werden ja nur die Nennspannung
> sein, wie weit darfst du die denn "unterbieten"?

Das GPS-Teil verträgt 3,0 V bis 3,6 V, ich vermute mal das hat interne 
Spannungserzeugung für seine Elektronik.
Ich hab mir verschiedene Lithium-Polymer-Zellen angesehen, bei einigen 
wird eh eine Entladeschlussspannung von 3,3 V angegeben also geht das 
auch mit einem simplen schaltbaren DCDC-Wandler in Ordnung und falls ich 
doch beim DS4026S3 bleiben muss (also doch nicht auf einen 32768 Hz 
Quarz setzen kann) kann auch der bei seinen exakt geforderten 3,3 V 
bleiben.


Grüße
Erik

von Abdul K. (ehydra) Benutzerseite


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Exakte 4MHz wären mit den alten PSoC nicht möglich, außer du machst auf 
fraktional.
Obs mit den PSoC3 und 5 brauchbar ist, keine Ahnung. Die habe ich noch 
nicht eingesetzt. Diese besitzen eine Art FPGA und lassen sich in VHDL 
konfigurieren. Bei den alten PSoC sind es nur fertige Logikblöcke, die 
man flexibel verschalten kann, z.B. mit XORs und so.

Andererseits kannste so ne PLL das auch selber realisieren. Ist eine 
Frage des gewünschten Phasenrauschens und Nebenlinien.


Meine Erfahrung mit PSoC ist die, daß man es wirklich real probieren 
muß. Diese Dinger können unglaublich viel und manchmal gehen Details 
einfach nicht. Da bleibt dann nur ne externe Ergänzungsschaltung.

Was vergleichbares gibts jedenfalls nicht weiter am Markt. Insbesondere 
die analogen Blöcke gibts so nur noch in den FPAA.

von Erik (Gast)


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Hallo,


Abdul K. schrieb:
> außer du machst auf fraktional.

Meinetwegen auch das, Hauptsache es kommen exakte 4 MHz (oder ein 
vielfaches davon) bei raus.

Abdul K. schrieb:
> Diese besitzen eine Art FPGA und lassen sich in VHDL konfigurieren.
> Bei den alten PSoC sind es nur fertige Logikblöcke, die
> man flexibel verschalten kann, z.B. mit XORs und so.

In VHDL, is ja cool. Die Teile kommen auf jeden Fall auf meine 
persönliche ToDo-Liste. ;)

Abdul K. schrieb:
> Andererseits kannste so ne PLL das auch selber realisieren. Ist eine
> Frage des gewünschten Phasenrauschens und Nebenlinien.

Ne PLL in Logik zu realisieren bringt IMHO kein vernünftiges Ergebnis 
und in SW bedeutet ja letztlich das man einen Taktgeber zu einem anderen 
in ein passendes Verhältnis zieht.

Abdul K. schrieb:
> Meine Erfahrung mit PSoC ist die, daß man es wirklich real probieren
> muß. Diese Dinger können unglaublich viel und manchmal gehen Details
> einfach nicht. Da bleibt dann nur ne externe Ergänzungsschaltung.

Das klingt nach einem hohen Designrisiko, vor allem wenn man so wie ich 
noch keine Erfahrung damit hat.

Abdul K. schrieb:
> Was vergleichbares gibts jedenfalls nicht weiter am Markt. Insbesondere
> die analogen Blöcke gibts so nur noch in den FPAA.

Naja, es gibt noch von Actel die Fusion-FPGA-Reihe. Das ist ein 
mittelgroßer FPGA zusammen mit einem dedizierten 
HardCore-ARM-Mikrocontroller (inklusive ein paar 
Basic-Peripheriekomponenten, SRAM und nem dicken Flash) und einer 
Sammlung von Analog-Krempel (ADC, DAC, Komparatoren usw). Die Teile sind 
recht nett aber leider weder sehr sparsam noch sind die 
Analog-Komponenten von überzeugender Qualität.


Ich denke ich werde das jetzt mit dem DS4026S3 und nem kleinen 
Igloo-FPGA durchziehen. Die 25 mW die das Pärchen in etwa zusammen 
verbraucht sind zwar mehr als ich gerne hätte aber dafür sehe ich 
momentan dabei keine besonderen Designrisiken. Außerdem kostet eine 10 
A/h LiPo-Akku-Zelle etwa 35 Euros und wenn deren nominell 37 W/h nicht 
reichen dann kommt eben eine zweite Zelle parallel und das ganz ohne 
irgend ein Design-Risiko.

Ich hab heute mal drüber nachgedacht was ich alles brauchen würde wenn 
ich auf den DS4026S3 verzichte und ihn mit diskreten Bauteilen nachbaue:
Variante 1: an so einen PSoC einen 4 MHz Quarz dran (an den MHzECO) und 
den mit einer Kapazitätsdiode und einem DAC passend hinziehen (so wie es 
der DS4026S3 intern macht). Die aktuelle Temperatur kann der PSoC selber 
ermitteln und damit wäre das ganze auch schon fertig und sollte wohl 
unter 10 mW brauchen (der FPGA kämme da aber noch dazu). Das große 
Problem ist das ich keine exakte Umrechnungstabelle von Temperatur nach 
Zieh-Offset für den individuellen Quarz habe und damit das ganze einen 
erheblichen Entwicklungsaufwand bedeutet. Entweder ich gestalte die SW 
lernfähig so das die während des echten Betriebs selber für jede 
auftretende Temperatur den idealen Zieh-Offset ermittelt oder ich las 
das fertige Gerät in einer Klimakammer in feinen Schritten für jede 
Temperatur den idealen Zieh-Offset mit einer Spezialsoftware ermitteln 
(das dürfte sicher Wochen benötigen). Im Endeffekt beides Mist und/oder 
ziemlich fehleranfällig.
Variante 2: Ich nehme einen RTC mit interner Temperatur-Kompensation 
(ignoriere den Uhrenkram) und klemme dessen 32 kHz Ausgang an den kHzECO 
des PSoC und gebrauche den als überdimensionierte PLL (hier wäre dann 
die Frage interessant ob die interne PLL wirklich von 32768 Hz auf genau 
4000000 Hz umsetzen kann) oder ich finde eine dedizierte PLL die das 
kann (IDT hat immer noch nicht auf meine Supportanfrage geantwortet). 
Dazu kommt dann noch ein DAC und die Kapazitätsdiode damit ich angenehm 
und präzise ziehen kann aber dabei kann ich dann zumindest die 
Temperatur weitestgehend ignorieren. Der Energiebedarf liegt bestimmt 
auch unter 10 mW aber es ist trotzdem ein ziemlicher Bauteileaufwand und 
rein vom Datenblatt her hab ich kein RTC gefunden der die Werte des 
DS4026S3 auch nur annähernd erreicht (was die Genauigkeit der 
Temperatur-Kompensation und des Ziehens betrifft).

Mein Fazit: bei dem was eine LiPo-Zelle kostet müsste das Gerät schon in 
fette Großserie gehen damit es sich überhaupt lohnt weiter über eine 
sparsame Alternative für den DS4026S3 nachzudenken.


Ich danke Euch allen noch mal für Eure Ideen und Eure Geduld mit mir!


Grüße
Erik

von Abdul K. (ehydra) Benutzerseite


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Eine PLL besteht doch nur aus zwei Teilern, einem XOR, einem 
Tiefpaßfilter, VCO. Das ist einfach. XOR geht immer dann wenn die 
Bandbreite sehr klein ist sehr vorteilhaft. Praktisch keine Totzeit! 
Sollte nur ein sehr schnelles XOR sein. Da sehe ich das Problem der 
Grenzfrequenz des Schleifenfilters.
Irgendeine japanische Firma bietet eine PLL für 32K an, die dann in den 
MHz-Bereich umsetzt. Habs aber vergessen wer. Die waren wohl auch nur 
maskenprogrammiert.

Die Quarzkennlinie ist eigentlich vorgegeben. Korrektur läßt sich in 
Software realisieren durch ratiometrischen Teiler. Wenn die manchmal 
Sprünge kein Problem sind.

Genau wegen der Fusion-Reihe hatte ich mir Actel mal angesehen. 
Sozusagen als Konkurrenz zu den neuen PSoC3/5. Die sollen übrigens noch 
ziemlich viele Fehler haben.

Schau dir bei den PLLs auch noch die ICS525 Verwandten an.


Aber im Prinzip wird es schon so richtig sein, wie du dir es momentan 
vorstellst.

von Erik (Gast)


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Hallo,


Abdul K. schrieb:
> Eine PLL besteht doch nur aus zwei Teilern, einem XOR, einem
> Tiefpaßfilter, VCO. Das ist einfach.

Also gerade der VCO ist IMHO nicht einfach, aber vielleicht hab ich 
davon auch einfach nur keine Ahnung. Eine PLL selber bauen ist zumindest 
für mich keine echte Option, ich soll mit dem Projekt noch in diesem 
Leben fertig werden.

Abdul K. schrieb:
> Irgendeine japanische Firma bietet eine PLL für 32K an, die dann in den
> MHz-Bereich umsetzt. Habs aber vergessen wer. Die waren wohl auch nur
> maskenprogrammiert.

Ich such noch ein wenig weiter, aber wenn ich diese Woche nichts 
gescheites mehr finde dann werde ich wohl beim DS4026S3 bleiben.

Abdul K. schrieb:
> Die Quarzkennlinie ist eigentlich vorgegeben. Korrektur läßt sich in
> Software realisieren durch ratiometrischen Teiler. Wenn die manchmal
> Sprünge kein Problem sind.

Ich weiß das die Kennlinien manchmal in den Datenblättern mit drin sind 
aber IMHO sind die nicht genau genug und der Hersteller wird wohl kaum 
eine Tabelle (am besten als CSV) in 0,5 K-Schritten mit der Abweichung 
in ppb Genauigkeit liefern. Der DS4026S3 stellt in dieser Hinsicht 
einfach eine Rund-Um-Sorglos-Lösung dar die ich bei einem Nachbau aus 
Einzelteilen nicht so einfach bekomme.

Falls es von dem Gerät irgendwann mal eine Nachfolgeversion mit deutlich 
längerer StandBy-Zeit (ohne externe Energieversorgung) geben soll und 
ich dafür auch ein entsprechendes Zeitbudget bekomme dann werde ich das 
noch mal in Angriff nehmen aber jetzt im Moment möchte ich lieber auf 
der sicheren Seite bleiben.

Abdul K. schrieb:
> Schau dir bei den PLLs auch noch die ICS525 Verwandten an.

Laut Datenblatt verbrauchen die noch mehr Energie als der DS4026S3, das 
Ziehen müsste ich da auch extern erledigen und für einen 32768 Hz Quarz 
taugen die leider nicht. Trotzdem Danke für den Tipp.


Abdul K. schrieb:
> Genau wegen der Fusion-Reihe hatte ich mir Actel mal angesehen.
> Sozusagen als Konkurrenz zu den neuen PSoC3/5. Die sollen übrigens noch
> ziemlich viele Fehler haben.

Ich hatte mal einen Fusion der ersten Generation (noch ohne 
ARM-HardCore) in der Hand und war vom Analog-Teil doch sehr enttäuscht. 
Von den versprochenen 12 Bit des ADC waren gerade so 7 Bits brauchbar, 
es war fürchterlich kompliziert den ADC von der FPGA-Logik aus 
anzusteuern und auch der Rest der Analog-Sektion war nur von 
bescheidener Qualität. Von einer internen Quelle hab ich gehört das 
Actel darüber nachgedacht hat den Fusion mit deaktiviertem Analog-Zeugs 
zu vermarkten (quasi als ProASIC3.5) da der große Flash zusammen mit dem 
FPGA-Teil (der ja vom ProASIC3 1:1 übernommen wurde) und ein paar 
weiteren Features schon recht interessant war. Die neue Generation 
"SmartFusion" hat zwar den HardCore-ARM mit einiges an Peripherie zu 
bieten aber wenn der Analog-Kram nicht ebenfalls deutlich in der 
Qualität zugelegt hat bleibt auch dieser Fusion nur eine Kombination aus 
einem normalen µC mit einem anständigen FPGA auf einem Stück Silizium, 
vorausgesetzt Actel hat den Energiebedarf diesmal in einem 
konkurrenzfähigem Rahmen gehalten. Vom Konzept her hat Actel da ein 
wirklich interessantes Produkt (bis auf den eher unflexiblen Analog-Teil 
sind die SmartFusions auch den PSoC von Cypress deutlich überlegen), nur 
die Umsetzung lässt noch reichlich Spielraum für Verbesserungen.


Abdul K. schrieb:
> Aber im Prinzip wird es schon so richtig sein, wie du dir es momentan
> vorstellst.

Ich bin zumindest zuversichtlich.


Grüße
Erik

von Abdul K. (ehydra) Benutzerseite


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Was ist an einem VCO so schwer? Eher die Abschirmung und notfalls 
Linarisierung, wenn denn eine schnelle PLL kurze Sprungzeiten 
realisieren soll.
Schwer ist es allerdings, den VCO auf ein niedrigen Stromverbrauch zu 
optimieren.
Ein synchroner Oszillator von einer Subharmonischen angeregt, ist auch 
interessant. Das geht eigentlich mit allen Varianten von Oszillatoren.

Danke für die Infos zu Actel. Cypress rühmt sich ja mit erstaunlich 
guten ADC in den PSoC3/5. Keine Ahnung, ob sie sich da nicht etwas 
übernommen haben. Das soll wohl in Richtung Massenmarkt Waagen und 
Dehnungsmeßstreifen gehen.
Persönlich tendiere ich eher bei sowas zu einem externen ADC.

Leider bekommt man den persönlichen Wunschchip nicht.

von Hagen R. (hagen)


Lesenswert?

Die Diskussion ist schon weit fortgeschritten und ich drängle mich nur 
ungern rein, aber hast du schonmal darüber nachgedacht die 
Phasenmodulation des DCF77 Signales auszuwerten, statt nur die Frequenz 
?

Gruß Hagen

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