Funkuhrzeit für SPS und PC

Am Puls der Zeit

Atomuhren bestechen durch eine rechnerische Gangabweichung von nur einer Sekunde in einer Million Jahren. Wie kann man nun ohne großen Aufwand diese Präzision auch in der Automatisierungstechnik nutzen?

Die Zeitinformationen der Atomuhren der Physikalisch Technischen Bundesanstalt in Braunschweig werden über den Langwellensender DFC77, südöstlich von Frankfurt, ausgesendet. Das DCF-Signal besteht aus einem Funksignal mit einer Trägerfrequenz von genau 77,5000 kHz, welches im Sekundentakt auf 25 Prozent seiner Amplitude abgesenkt wird und zwar für die Dauer von 0,1 oder 0,2 Sekunden. Dies sind die sogenannten Sekundenmarken, von denen die kurzen einem “low” und die langen einem “high” entsprechen. In jeder Minute werden 59 derartige Marken gesendet, welche zusammen das Zeittelegramm ergeben. Dieses enthält neben der Uhrzeit auch noch das Datum und den Wochentag sowie Informationen für die Sommerzeitumstellung und mit welcher Antenne gesendet wird. Die 60. Sekundenmarke fehlt und die darauffolgende Sekundenmarke signalisiert den Minutenbeginn.
Technische Details
Da das Langwellensignal vor allem in Gebäuden oft sehr schwach ist und auch vielen Störeinflüssen ausgesetzt ist, bietet sich die Möglichkeit einer abgesetzten Aktiv-Antenne an, welche an einem optimalen Empfangsort platziert werden kann. Hier wird das DCF-Signal empfangen und dekodiert. Diese Antenne wird über eine Zweidraht-Leitung, über welche auch die Stromversorgung erfolgt, mit der eigentlichen Funkuhr verbunden. Die Aktiv-Antenne signalisiert der Uhr zu Beginn jeder Sekunde die vollständige Zeitinformation in Form eines Datenwortes.
Die Funkuhr selbst besteht aus einer Quarzuhr mit Software-Trimmung, welche laufend durch das Zeitsignal synchronisiert wird und auch kurze Empfangsunterbrechungen überbrückt. Sie wird über die serielle Schnittstelle (RS232) an die SPS oder den PC angeschlossen. Die verfügbaren Treiber gewährleisten die periodische Abfrage der Uhrzeit an der seriellen Schnittstelle.
Zur Vereinfachung der Installation besitzt die abgesetzte Antenne eine LED-Balkenanzeige für die Bewertung der Empfangsqualität. Die Entfernung zwischen Antenne und Funkuhr kann bis zu 500 m betragen. Versorgt wird die Uhr über ein externes Steckernetzteil.
Funkuhren kommen überall dort zum Einsatz, wo eine wartungsfreie, unverfälschbare Zeitinformation benötigt wird.
Beispiele dafür sind Zeitschaltuhren, Zutrittskontrollen, Telefonanlagen, Steuerungs- und Zeiterfassungsgeräte, Verkehrsanlagen, Personaldatenerfassung, Softwareschutz oder Umweltmess-Stationen. o

Ing. Otto Folger
Tel. (01) 402 51 21
info@folgerelektronik.at
http://www.folgerelektronik.at