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Thema: DCF77 Empfangphänomen

  1. #1
    Erfahrener Benutzer Roboter Experte
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    DCF77 Empfangphänomen

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    Hallo Leute,

    ich habe mir eine Wortuhr gebaut. Natürlich ist bei sowas auch ein Funkuhrempfänger dran. Bei diesem habe ich ein Phänomen beim Empfang, dass ich mir nicht erklären kann. Vielleicht habt ihr eine Idee.

    Erst mal zum Aufbau der Uhr: Sie besteht aus einer LED-Matrix mit 16x16 LEDs. Diese werden angesteuert von ATMega644, 74595 Schieberegister, UDN2981 für die Spaltentreiber und IRLML2502 als Zeilentreiber. Auf der Steuerplatinte sitzt ein 5V-Schaltnetzteil Netzteil mit LT1074, das die ganze Schaltung versorgt. Zusätzlich ist ein LDR verbaut, der eine Software PWM-Dimmung der LEDs steuert.
    Aktuell ist das ganze noch auf einem Lochraster-Verhau aufgebaut. Eine Platine mit SMD-Bestückung ist aber bereits gezeichnet und aktuell in der Fertigung und sollte Anfang nächster Woche hier ankommen.

    Alles in allem ist das Projekt kein gutes Umfeld für einen Funkuhrempfänger. Ich habe bei diesem Projekt den DCF77-Empfänger von Reichelt genommen, da ich dort auch alle anderen Bauteile geordert habe. Dummerweise habe ich erst im Nachhinein gelesen, dass dieser noch viel zickiger sein soll wie die Empfänger von Conrad oder ELV. Dies ist aber mein erstes Projekt mit DCF77 also habe ich keine Erfahrung. Der Empfang ist natürlich misserabel. Erst wenn ich den Empfänger mindestens einen halben Meter von der Steuerung und der LED-Matrix weg platziere empfängt er überhaupt was. Und der Empfang über eine Minute ist trotzdem so gut wie nie gegeben, auch nicht mit noch größerem Abstand.

    Allerdings ist mir das beim Programmieren nie aufgefallen. Da war der Empfang immer perfekt, obwohl der Empfänger nur ein paar Zentimeter von der Schaltung weg war. Und der Grund des Ganzen ist der AVR ISP MKII. Solange dieser an der Schaltung steckt habe ich stundenlang perfekten Empfang; kein Bit des DCF77-Signals fehlt oder ist falsch.

    Da der Empfang so gut möglich ist habe ich versucht meine Schaltung mit allen Vorschlägen aus dem Netz für Empfangsprobleme zu entstören. Nichts hat auch nur eine kleine Änderung gebracht. Meine letzte Idee war, dass im AVR ISP MKII noch Kondensatoren stecken, die meine Versorgung ein bisschen (besser) stabilisieren. (die übrigens mit dem Oszi gemessen eine perfekt gerade Linie ist) Also habe ich auf meiner Platine noch ein paar Elkos mehr verstreut; aber auch das hat nichts geholfen. Dann dachte ich an einen fliegenden Eingang am ISP und habe die ISP-Pins des Atmels als Eingang mit aktiviertem Pull-Up konfiguriert. (alle anderen ungenutzen Pins sind bereits so konfiguriert) - Leider auch ohne Erfolg.

    Das kann doch nicht sein? Das dumme am AVR ISP MKII ist, dass er den Reset auf low zieht, solange er nicht an USB angeschlossen ist. Also ohne laufenden PC kein Betrieb der Uhr mit perfektem Empfang. Ich habe deshalb zum testen den USB-Stecker des AVR ISP MKII in ein Handy-Ladegerät gesteckt, damit dieser zumindest mit Spannung versorgt ist. Der Reset bleibt auf High und der Empfang ist wieder perfekt.

    Wer kann sich das erklären? Ich kann doch den AVR ISP MKII nicht fest in meine Uhr einbauen, nur damit der Empfang gut ist... (das wäre mir zu teuer)

    Viele Grüße
    Andreas

  2. #2
    Erfahrener Benutzer Roboter Genie
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    Hallo

    ich vermute mal dein empfaenger bekommt ueber den Pc eine besonders gute Masse.
    Lege doch mal die Masse deines Empfaengers an die Heizung.

    KR
    Ich bin keine Signatur, ich putz hier nur ....

  3. #3
    Neuer Benutzer Öfters hier
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    Mit was für einem Tastkopf hast du dir die Schaltung angesehen?
    Hat der eine 1:10 Teilung?
    Du hast sicherlich auf 10:1 gestellt? Ich meine wegen der kapazitiven Belastung.
    Könnte mir gut vorstellen, das der ISP teil die Oberwellen die mit Sicherheit da rumgeistern so abschwächt, das der Empfang gut möglich ist.
    Anstelle von Elkos wild in der Gegend zu verteilen, versuche es mal mit 100nF Kondensatoren. Vielleicht direkt auf dem DCF Modul, bzw auf der Stromversorgung dorthin. Oder eine Drossel noch zusätzlich in die Versorgungsleitung?

  4. #4
    Erfahrener Benutzer Fleißiges Mitglied
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    Hallo,

    ich hatte auch zuerst vermutet, dass es an der Masse liegt, die über die USB-PC-Hausstromnetz-Verbindung kommt. Wenn es aber an einem Handyladegerät funktioniert, spricht das evtl. dagegen, da diese (als Steckernetzteil) meistens garnicht mit der Erdung verbunden sind. Aber wenn Du ein Oszilloskop hast, kannst Du es testen. Klemm doch einfach mal nur die schwarze Krokoklemme vom Tastkopf an GND auf Deiner Schaltung und den Tastkopf dann an das Oszilloskop. Wenn Dein Oszilloskop geerdet ist und der Empfang dann funktioniert, liegt es an der Masse.

    Gruß,
    Ralf
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  5. #5
    Erfahrener Benutzer Lebende Robotik Legende Avatar von PICture
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    Hallo!

    Eigentlich ist ein DCF77-Empfänger nur für Synchronisation von Quarzuhren vorgesehen, wenn nach Prüfsummen der empfangener Code als richtig angenommen wird.
    MfG (Mit feinem Grübeln) Wir unterstützen dich bei deinen Projekten, aber wir entwickeln sie nicht für dich. (radbruch) "Irgendwas" geht "irgendwie" immer...(Rabenauge) Machs - und berichte.(oberallgeier) Man weißt wie, aber nie warum. Gut zu wissen, was man nicht weiß. Zuerst messen, danach fragen. Was heute geht, wurde gestern gebastelt. http://www.youtube.com/watch?v=qOAnVO3y2u8 Danke!

  6. #6
    Erfahrener Benutzer Roboter Experte
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    Hallo und danke erst mal für die Antworten.

    Das mit der Masse leuchtet zwar ein, aber der Einwand mit dem Handy-Ladegerät von Schachmann ist mir auch sofort eingefallen. Das Handy-Ladegerät ist tatsächlich nicht mit einem Schutzleiter-Anschluß versehen. Ich betreibe die Wortuhr zur Zeit an einem 24V Schaltnetzteil, welches ebenfalls keinen Schutzleiter-Anschluß hat. Also hat meine Schaltung keinen Bezug zu PE.

    Ich würde das aber gerne überprüfen. Dummerweise steht die Uhr jetzt schon zuhause und mein Oszi und meine Ausrüstung ist hier auf der Arbeit. Wie verbindet man die Schaltungsmasse am sichersten mit PE? Einfach zusammenlöten, oder hochohmig verbinden und dann parallel noch einen kleinen Kondensator? Wenn ja: Wie dimensionieren?

    100nF sind natürlich auch viele auf meiner Schaltung verstreut. Auf jeden Fall direkt an jedem IC-Versorgungspin und auch direkt auf dem DCF77-Empfänger. Wie schon geschrieben habe ich sehr viel, was im Netz zur Entstörung gefunden werden kann ausprobiert. Auch schon mal einen Widerstand mit nachfolgendem Elko in Reihe zum DCF77-Empfänger. Einzig die Spule habe ich noch nicht probiert.

    @Whisper: Der Oszi-Tastkopf hat einen Schalter mit der Beschriftrung 1x und 10x und steht auf 1x. Ich denke das bedeutet 1:10. Wie weit meinst du sind die Oberwellen störend? Wie gesagt liegt der Empfänger jetzt weiter als einen halben Meter von der ganzen Elektronik entfernt. Das Kabel dorthin ist geschirmt und der Schirm ist nur auf der Elektronikseite auf Masse angeschlossen.

    @PICture: So ist das dann irgendwann mal geplant. Das Problem ist nur, dass im aktuellen Fall ohne AVR ISP MKII ca. 50 bis 100 Impulse pro Minute kommen. Da muss schon eine sehr gute Plausibilitäts-Prüfung her um darauf zu synchronisieren und keinen Mist zu bauen. Dazu kommmt, dass teilweise stundenlang kein kompletter Datensatz mit Prüfsummen empfangen wird, obwohl dies an gleicher Position mit angeschlossenem AVR ISP immer in maximal 2 Minuten einwandfrei klappt.

    Viele Grüße
    Andreas

  7. #7
    Erfahrener Benutzer Lebende Robotik Legende Avatar von PICture
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    Meine DCF Ferritantenne von vor zig Jahren (noch mit Z80 CPU) gebastelter Quarzuhr mit DCF Synchronisation min. 5 m von PC (mit Schaltnetzteil) entfernt bleiben und per geschirmtes Kabel verbunden sein musste, damit die Quarzuhr "immer" fast perfekt funktioniert hat.

    Übrigens, ich habe damals die Stelle für Antenne per Abhören von DCF mit LW Empfänger ermittelt.
    Geändert von PICture (17.07.2013 um 14:07 Uhr)
    MfG (Mit feinem Grübeln) Wir unterstützen dich bei deinen Projekten, aber wir entwickeln sie nicht für dich. (radbruch) "Irgendwas" geht "irgendwie" immer...(Rabenauge) Machs - und berichte.(oberallgeier) Man weißt wie, aber nie warum. Gut zu wissen, was man nicht weiß. Zuerst messen, danach fragen. Was heute geht, wurde gestern gebastelt. http://www.youtube.com/watch?v=qOAnVO3y2u8 Danke!

  8. #8
    Neuer Benutzer Öfters hier
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    Zum Tastkopf zitiere ich mal Wikipedia: Um die Signalquelle möglichst wenig zu belasten, also eine möglichst geringe Eingangskapazität zu haben, besitzen solche Tastköpfe meist ein Spannungsteilerverhältnis von 10:1.
    Wenn man sich das Datenblatt zum Tastkopf ansieht, bemerkt man eine wesentlich geringere Kapazität im 1:10 Modus.
    Wenn der auf 1x steht, ist also die "parasitäre" (aus Sicht der Schaltung) Kapazität größer und kann schon zu Effekten führen. Z.B. kann wildes Schwingen dadurch weg sein, bei 10x ist die Gefahr geringer.
    Wenn du auch einen Frequenzzähler hast, kannst du mal einen quarz Generator messen und den Unterschied bemerken, wenn du 1x oder 10x benutzt. Die Kapazitäten bewegen sich im 1-2 stelligen pF Bereich, also in der selben Größenordnung wie die Kapazitäten rund um den Generator.
    Meine Idee zielt darauf ab, das du sagst, alle Potentiale sind glatt, das könnte daran liegen, dass das Schwingen, oder das überlagerte Rauschsignal durch den Tastkopf verhindert wird.

  9. #9
    Erfahrener Benutzer Fleißiges Mitglied Avatar von mycroc
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    Hallo,
    bei meinem Reichelt DCF Empfänger hat sich gezeit das er Richtung Mainflingen ein "fast" Sichtverbindung braucht. Sogar die Stab ausrichtung ist entscheident.
    Anhang 26038
    Wenn der runde Fläche in Richtung ist Mainflingen zeigt ist der empfang sofort schlecht.
    Eine Aussenwand ist noch ok. Mehrere Wände oder eine Wand mir Beton funktioniert nicht.

    MfG
    mycroc
    Miniaturansichten angehängter Grafiken Miniaturansichten angehängter Grafiken dcf-richtung.png  
    Rechtschreibung war, ist und wird wohl immer eine schwäche von mir sein. Bitte nicht kommentieren!

  10. #10
    Erfahrener Benutzer Roboter Experte
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    Hallo,

    es war tatsächlich die Verbindung Schaltungsmasse mit PE. Ich habe gerade als ich nach Hause gekommen bin flugs per Krokodilklemmen (gelb) die Verbindung hergestellt und nach nicht mal zwei Minuten war die Uhrzeit da:

    Klicke auf die Grafik für eine größere Ansicht

Name:	Funkuhr.JPG
Hits:	18
Größe:	94,0 KB
ID:	26040

    Auch reprozudierbar. Die Klemme habe ich einfach auf den Schaltregler geklemmt. Der Empfang ist damit immer perfekt, wie wenn das AVR ISP MKII angeschlossen ist. Die Frage ist nur, warum es mit dem Handy-Netzteil auch funktioniert hat. Eventuell ist dort eine Kapazitive Verbindung auf N vorhanden?

    Und nu? Wie löst man sowas ohne Bedenken der Sicherheit? Geplant ist ein extra Gehäuse mit einem Trafo. Dort sollen ca. 24V DC erzeugt werden. Und dort soll auch der Funkuhrempfänger rein, da er ja Abstand zur Digital-Schaltung braucht. Ich hoffe der Trafo stört den Empfang dann nicht.
    Zur Uhr sind drei dünne, verflochtene Kupferlackdrähte geplant, die ich hoffentlich unsichtbar in einem Tapeten-Stoß verstecken kann. Deshalb auch der Zirkus mit den 24V, um den Strom zur Uhr etwas geringer zu halten und somit den Kupferlackdraht dünner nehmen zu können.

    Die Uhr selbst kommt dann in ein gelastertes, pulverbeschichtetes Metallgehäuse. Durch die Pulverbeschichtung ist theoretisch alles isoliert, aber ob man so einer dünnen Beschichtung trauen kann?
    Sollte das Metallgehäuse der Uhr it Masse verbunden werden oder handle ich mir damit eventuell wieder die Digital-Störungen ein, die zurück zum Netzteil fließen und dort den DCF-Empfang stören?

    Viele Grüße
    Andreas

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