ELEKTRONICZNY KOREKTOR WSKAZAŃ CYFROWYCH ZEGARÓW KWARCOWYCH

U. N O W A K , S. O S Z C Z A K Planetarium Lotów Kosmicznych Stacja Obserwacji SSZ Nr 1151 (Olsztyn)

(Otrzymano dnia 18 marca 1977)

S t r e s z c z e n i e — W pracy opisuje się skonstruowane w Stacji Obserwacji Sztucznych Satelitów Ziemi Nr 1151 w Olsztynie urządzenie do automatycznego wprowadzania zaprogramowanej poprawki zegara kwarcowego. Urządzenie to umożliwia nawiązanie bazy czasowej roboczego zegara do światowego systemu czasu oraz pozwala na porównanie generatorów kwarcowych z dokładnością do połow y sin-/soidy. Przy porównaniu generatorów o częstotliwości wzorcowej 5 MHz dokładność tego porównania wynosi 5.10- ** sekundy.

3JlE K T PO H H blfl KOPPEKTOP nO K A 3A H M fl UH<DPOBblX KBAPLlEBbIX MACOB. y. H o b a k , C. O m a K . C o n e p * a H n e - B ęraT be onwcaHo nocT poflK y b CraHUHH Ha6inoflenH fł McKyccTBeHHbix CnyTHHKOB 3eMJM ho. 1151 b OnbiuTHHe n p H 6 o p a k aBTOMaTMMecKOMy bb cach h h nporpaM M upoBaH H oft KoppeKUHH KBapueBbix tacoB . M pn6op no3B o;iaeT CBflMTb BpeMH pa6oiHX qacoB c BceMHpHoft CHCTeMoft BpeMeHH h cpaBHHTb KBapueBbic reH epaT opw c tom hoctio no nonoBHHbi CHHycoHgbi. flpH cpaBHeHHH reHe- paTopoB c o CTaHflapTHofl MacTOTofl 5 M n; nonywaiOTCH TO*mocn> cpaBHeHHH 5.10 ceK.

ELECTRONIC CORRECTOR OF THE DIGITAL QUARTZ CLOCKS INDICATIONS. S u m ­ m a r y — We present the device used to autom atic introduction o f corrections for quartz clock indication. This device was constructed at the Observing Station No. 1151 in Olsztyn. The device enables (i) connection o f the working clock time to the world lime system, («i) a comparison o f quartz generators with an accuracy of half sinusoid (the accuracy of this comparison is equal to 5 - 1 0 ~ 8 s for generators with standard frequency 5 MHz).

1. WSTĘP

Precyzyjne obserwacje astro metryczne i satelitarne wymagają przedstaw ienia' momentów obserwacji w jednolitym systemie czasu. Dotychczas stosowane zegary kwarcowe, oprócz wielu zalet, mąją nadal tę wadę, że do ich wskazań należy dodać odpowiednią popraw kę wynikającą z niedokładnego uruchomienia zegara, chodu zegara itp. Wszystkie mom enty obserwacji muszą b y ć na drodze rachunkowej poprawione o wartość aktualnej poprawki zegara. Podobne k ło p o ty związane są z dystrybucją dokładnego czasu w przyjętym systemie czasu. Wiąże się to również z koniecznością uwzględnienia odpowiednich poprawek do emitowanego sygnału.

W ośrodku olsztyńskim zbudowano w l 9 7 6 r . elektroniczny korektor wskazań cyfrowych zegarów kwarcowych, umożliwiający wprowadzenie odpowiedniej poprawki do wskazań zegara ( N o w a k 1975). Dzięki tem u możliwe jest usunięcie zarówno b łę d u startu zegara, ja k i uwzględnienie wartości jego chodu. Pozwala to na autom atyczne nawiązanie do wybranego systemu czasu, a przy zastosowaniu telewizyjnej metody porównania zegarów - na stworzenie jednolitej bazy czasowej w kraju (D o m i ń s k i 1972).

W przypadku współpracy innych urządzeń z zegarem kwarcowym, które charakteryzują się stałym i opóźnieniami (np. migawka w kamerze satelitarnej, czy inne urządzenia o znanych opóźnieniach) możliwe jest sumaryczne ich uwzględnienie, łącznie z aktualną poprawką zegara. Tym sposobem momenty obserwacji

są wyrażone w jednolitej bazie czasowej.

2. ZASADA DZIAŁANIA URZĄDZENIA

Zasadę działania elektronicznego korektora wskazań zegara przedstawiono na schemacie blokowym (rys. 1). W celu uproszczenia opisu na schemacie ty m ograniczono się do jednej wzorcowej częstotliwości sterującej o wartości 5 MHz.

Do urzgdzeń wydruku

Z pracowni i obserwatoriów 189

Urządzenie składa się z następujących, podstawowych zespołów : generatora częstotliwości wzorcowej, mnożnika częstotliwości, dzielnika częstotliwości o zmiennym stopniu podziału, układu sterującego stopniem podziału częstotliwości, licznika wartości korekcji, komparatora oraz programatora wartości korekcji. Sterująca częstotliwość wzorcowa 5 MHz jest podwojona w mnożniku częstotliwości do 10 MHz w celu uzyskania dziesiętnej bazy częstotliwości o dokładności 1 0 ~ 7 sck. oraz przekształcenia sygnału sinusoidalnego na prostokątny.

Częstotliwość ta jest doprowadzona do dzielnika częstotliwości, którego nominalny stopień podziału wynosi 10:1. Może on jednak ulec zmianie w stosunku 9:1 lub 11:1 w zależności od stanu układu sterują­ cego.

Licznik wartości korekcji służy do zliczania ilości impulsów korekcyjnych. Komparator ma za zadanie porównanie stanu dekad licznika z wartością zaprogramowanej korekcji. Wartość tej korekcji nastawia się za pomocą przełączników programatora wartości korekcji.

Dzielnik częstotliwości w swym nominalnym położeniu realizuje podział częstotliwości w stosunku 10:1 i na wyjściu pojawiają się impulsy co 1 mikrosek. Obserwator ustawia na programatorze wcześniej znaną wartość korekcji. Z chwilą naciśnięcia przycisku „start korekcji” „ + ” lub układ sterujący zmienia stopień podziału dzielnika częstotliwości w stosunku 9:1 lub odpowiednio 11:1. W tym momencie zostają odblokowane dekady licznika wartości korekcji i rozpoczyna się zliczanie ciągu impulsów, które kontrolo­ wane jest przez kom parator. Wyrównanie się stanu dekad licznika z wartością ustawionej korekcji powoduje wysłanie przez kom parator impulsu do układu sterującego, który zmienia stopień podziału dzielnika do wartości nominalnej równej 10:1.

Zmiana stopnia podziału dzielnika w stosunku 9:1 jest równoznaczna z przyspieszeniem pojawiających się na wyjściu impulsów, natomiast zmiana stopnia podziału do wartości 11:1 - z ich opóźnieniem.

Dzielnik częstotliwości może niezależnie w spółpracować z urządzeniem rejestrującym (dziurkarka, dalekopis) i dzięki temu można dokonać porównania ( O s z c z a k 1976) generatorów kwarcowych z do­ kładnością do połow y sinusoidy, co daje przy zastosowaniu generatora 5 MHz dokładność porównania czasu rzędu 5 .1 0 —^ sek.

3. OPIS WYKONANYCH EGZEMPLARZY ELEKTRONICZNEGO KOREKTORA Elektroniczny korektor wskazań zegara wykonano w dwóch wersjach. W wersji pierwszej wchodzi on w skład cyfrowego zegara kwarcowego, zaś w wersji drugiej jest samodzielnym urządzeniem (rys. 2 i 3). Na

W, wz W,

■ M H H .. ...

Gz Qt

Rys. 3. P ły ta tylna korektora (objaśnienie w tekście)

płycie czołowej korektora umieszczono przełączniki P2 - P7 programatora wartości korekcji. Przełącznik P j służy do ustawienia wejściowej częstotliwości wzorcowej. W okienku O j ukazuje się jednostka czasu będąca mnożnikiem stanu odpowiedniego przełącznika. Przycisk Wj służy do załączenia sieci, przyciski W2 i W3 - do wprowadzania korekcji dodatniej lub ujemnej.

P łyta tylna korektora zawiera gniazdo wejścia G j oraz gniazda wyjścia G2 i G j o różnej wartości pola­ ryzacji sygnału.

Zbudowane urządzenia pracują w Astronomicznym Obserwatorium Szerokościowym PAN w Borowcu, w Stacji Obserwacji Sztucznych Satelitów Ziemi Nr 1151 w Olsztynie oraz w Obserwatorium Astrono­ micznym Wojska Polskiego.

L I T E R A T U R A

D o m i ń s k i J., Metoda telewizyjnego porównania zegarów z dokładnością mikrosekundową. Przegląd Telekomunikacyjny nr 3, s. 95, 1972.

N o w a k U . , 1975, Elektroniczny przesuwnik fazowy - zgłoszenie patentowe do Urzędu Patentowego PRL. O s z c z a k S., 1976, Geodezja i Kartografia, T. XXV, z. 4, 225.

/

NAUKOWE OŚRODKI ASTRONOMICZNE W KRAJU