Engilsh French German Spain Nederland Italiano Russian Polski


Radiowy wzorzec DCF - Sygnał DCF
Niektóre z urządzeń synchronizacyjnych ELPROMY wykorzystują wzorzec DCF. Sygnał DCF jest stosowany w takich wyrobach jak zegar DCF PC CLOCK (stara wersja zegara z wyświetlaczem LED) czy zegar PC CLOCK (jego nowa wersja z wyświetlaczem LCD). Sygnał DCF może być również zapasowym źródłem czasu dla wszystkich urządzeń GPS (produkcji Elpromy) czy  jak GPS PC CLOCK (stara wersja zegara) czy GPS-plus i GPS-net będącymi jego nowszymi odpowiednikami. , NTS-3000, NTS-5000).

Wzorcowe sygnały czasu DCF pochodzą z nadajnika radiowego o mocy 50 kW,  umieszczonego w Mainflingen koło Frankfurtu nad Menem w Niemczech.  Współrzędne geograficzne nadajnika DCF są następujące: szerokość geograficzna  północna 50001', długość geograficzna wschodnia 9001'. Częstotliwość  emitowanych fal radiowych DCF wynosi 77,5 kHz i jest stabilizowana za pomocą  atomowego (cezowego) wzorca czasu, znajdującego się w Physikalisch-Technische  Bundesanstalt. Wahania częstotliwości wysyłanych fal radiowych DCF, decydujące o  dokładności wzorca czasu są tak małe, że odpowiadają zmianie wskazań zegara  najwyżej o 1 sekundę po upływie 300 000 lat (parametr ten uznaje się powszechnie  jako precyzję zegara działającego na bazie sygnału DCF). Fale radiowe zastosowane  do transmisji sygnałów wzorca czasu mają dużą długość fali (około 3,9 km) i  rozchodzą się prawie wyłącznie jako fale przyziemne wzdłuż powierzchni Ziemi na  bardzo duże odległości. Dlatego bezpośredni odbiór fal radiowych DCF  jest możliwy w Polsce a nawet dalej w promieniu max. do 2500 km od Frankfurtu nad Menem. Oznacza to, że zasięgiem sygnałów nadajnika DCF objęta jest większość Europy Zachodniej i Środkowej. Nadajnik modulowany jest impulsowo sygnałem w kodzie BCD,  niosącym informację o aktualnej godzinie, minucie, dacie i dniu tygodnia, przy czym  transmisja powyższych informacji trwa 59 sekund. Ostatnia sekunda umożliwia  ustawienie parametrów odbiornika DCF, a także wykorzystana jest do wysłania informacji,  sygnalizującej początek transmisji ramki DCF. Ponieważ transmisja każdego bitu rozpoczyna się  o zawsze o pełnej sekundzie, to można praktycznie w sposób ciągły synchronizować  zegar lokalny z zegarem wzorcowym. Szczegóły dotyczące budowy ramki  transmisyjnej sygnału DCF przedstawia poniższa tabela.   



Numer impulsu (numer sekundy)

Znaczenie
0 Początek transmisji DCF. Zawsze = 0
1-14 Przerwa w transmisji ramki DCF. Wartość pól bez znaczenia. Standardowo  wszystkie zera.
15 0- antena DCF normalna; 1- antena DCF pomocnicza.
16 0-normalnie; 1- zapowiedź zmiany czasu zima-lato (ustawiany 1 godzinę przed zmianą czasu)
17-18 (w kolejności od najbardziej znaczącego bity 18,17) 10-czas zimowy; 01 czas letni.
19 0 - normalnie; 1- zapowiedź dodatkowej sekundy.
20 Start informacji czasowej DCF. Wartość zawsze = 1.
21-24 (w kolejności bity 24,23,22,21) jednostki minut w BCD.
25-27 (w kolejności bity 27,26,25) dziesiątki minut w BCD.
28 bit parzystości dla bitów 21-27
29-32 (w kolejności bity 32,31,30,29) jednostki godzin w BCD
33-34 (w kolejności bity 34,33) dziesiątki godzin w BCD.
35 bit parzystości dla bitów 29-34.
36-39 (w kolejności bity 39,38,37,36) jednostki dni miesiąca w BCD. 
40-41 (w kolejności bity 41,40) dziesiątki dni miesiąca w BCD.
42-44 (w kolejności bity 44,43,42) dni tygodnia w BCD - 1=Pn; 7=Ndz.
45-48 (w kolejności bity 48,47,46,45) jednostki miesiąca w BCD.
49 dziesiątki miesiąca w BCD.
50-53 (w kolejności bity 53,52,51,50) jednostki lat w BCD.
54-57 (w kolejności bity 57,56,55,54) dziesiątki lat w BCD. 
58 bit parzystości dla bitów 36-57.
59 brak impulsu. Wykorzystywany do wizualnego rozpoznania ramki DCF.
   

 

Warunki odbioru sygnału DCF w Polsce

Ze względu na to, że sygnał DCF nadawany jest na fali ultradługiej (o dość słabej mocy nad obszarem Polski) jest on wrażliwy na zakłócenia. Ich źródłem mogą być urządzenia elektroniczne takie jak komputery, monitory, telewizory  anteny nadawcze, silniki elektryczne itd. Dodatkowo okresowe zakłócenia mogą  powodować fronty atmosferyczne lub burze przechodzące w pobliżu. W ostatnich latach istotne problemy związane z odbiorem sygnału DCF związane są z rozwojem sieci telefonii komórkowej GSM/UMTS.

Niewątpliwie najtrudniej odebrać jest sygnał DCF w dużych miastach gdzie panują wyjątkowo silne zakłócenia elektromagnetyczne. W rejonach takich jak Śródmieście Warszawy, Łodzi, Poznania Krakowa czy Katowic odbiór sygnału DCF jest prawie niemożliwy. O wiele lepiej wygląda sytuacja warunków odbioru DCF np. we Wrocławiu. Południowy-zachód jest bowiem kierunkiem z którego dociera do Polski sygnał DCF. Dlatego rozpoczynając instalację anteny powinno się obrać taki właśnie kierunek poszukiwań sygnału DCF. Fale należy poszukiwać blisko ziemi. Wyciąganie anteny na dach budynku daje niewielką poprawę. W przypadku pomieszczeń budynków (i choć zależy do w dużej mierze od materiałów z jakich są one wykonane) sygnał należy poszukiwać również od strony południowo-zachodniej.

Ostatnich 10 lat doświadczeń firmy ELPROMA w instalacjach anten DCF pozwalają sądzić, że odbiór sygnału DCF jest jednak możliwy nawet w bardzo trudnych warunkach. Wśród wielu przykładów przytoczymy pewną firmą telekomunikacyjną, gdzie w środku pomieszczenia w którym znajdowały się liczne urządzenia nadawcze udało się znaleźć miejsce gdzie odbiór sygnału DCF był możliwy i co ważniejsze odbiór był bardzo stabilny.

Dla uzyskania prawidłowego odbioru sygnału DCF istotna jest  poprawna lokalizacja i zorientowanie odbiornika. Wymaga to czasem  pewnego wyczucia (a przede wszystkim cierpliwości !),  ale jest jednak  w większości przypadków możliwe. Przekazywana sygnałem DCF informacja o czasie zawiera czas środkowoeuropejski. Oznacza to, że odbierany sygnał zawiera prawidłowy dla Polski czas. Wszelkie zmiany czasu z zimowego na letni (i odwrotnie) odbywają się w zegarze atomowym (a nie w odbiorniku radiowym). Jest to z pewnością ważna zaleta sygnału DCF w porównaniu sygnałem GPS.  Z faktu tego jednak wynika niewielka przydatność sygnału DCF dla rozwiązań opartych o protokół NTP który wymaga czasu uniwersalnego UTC. W przypadku urządzeń Elpromy problem ten jest rozwiązywany przez wewnętrzne mikroprogramy urządzeń (time servers NTP).