GPSDO YT, Disciplin Oscillator 10Mhz Reference Frequency. Χαμηλό κόστος. Ακριβής .: 3 βήματα

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:32

*******************************************************************************

STOP STOP STOP STOP STOP STOP STOP STOP STOP STOP

Αυτό είναι ένα ξεπερασμένο έργο.

Αντ 'αυτού, ελέγξτε τη νέα μου οθόνη οθόνης 2x16 LCD που είναι διαθέσιμη εδώ:

www.instructables.com/id/GPSDO-YT-10-Mhz-L…

Άφησα την παλιά έκδοση εδώ για τεκμηρίωση.

*******************************************************************************

Γεια σας παιδιά, Τι είναι το GPSDO; GPSDO σημαίνει: Πειθαρχημένος ταλαντωτής GPS. GPS για παγκόσμιο σύστημα εντοπισμού θέσης. Όλοι οι δορυφόροι GPS είναι εξοπλισμένοι με συγχρονισμένο ατομικό ρολόι. Η μονάδα GPS λαμβάνει αυτά τα σήματα από διάφορους δορυφόρους. Και με τριγωνισμό, γνωρίζει την τοποθεσία του. Αλλά εδώ, αυτό που μας ενδιαφέρει είναι ο παλμός ανά δευτερόλεπτο που βρίσκεται στη μονάδα. Με αυτόν τον ακριβή παλμό (από ατομικό ρολόι), μπορούμε να κάνουμε έναν πολύ ακριβή ταλαντωτή. Για ποιο λόγο ? Για αναφορά, για βαθμονόμηση του μετρητή συχνοτήτων ή απλώς για διασκέδαση να έχετε έναν στο εργαστήριό του.

Είναι πολλά σχηματικά στο διαδίκτυο. Έχω δοκιμάσει μερικά. Μερικά είναι καλά, ένα με ένα μικροσκοπικό2313 ήταν 5 herz πολύ αργό. Αλλά το δικό μου είναι το πιο απλό, χρήσιμο και βολικό. Και σας δίνω τον.hex κώδικα. Δεν είναι VCO ούτε διαχωριστικά. Τα κυκλώματα με VCO πάνε καλά. Αλλά, πρέπει να έχει ένα σήμα παλμού 10khz ή περισσότερο συνεχώς. Εάν η κεραία γίνει πολύ αδύναμη, λείπει ο παλμός ή δεν υπάρχει καθόλου παλμός, ο ταλαντωτής (ocxo) λειτουργεί από μόνος του και ο VFC (έλεγχος συχνότητας τάσης) δεν είναι πλέον ακριβής. Η ανατροφοδότηση VCO χρειάζεται συχνότητα αναφοράς για να διατηρηθεί. Αν όχι, κυμαίνεται από 1 έως 2 Hertz! Επίσης, η φθηνότερη μονάδα gps δεν λειτουργεί σε αυτήν τη διαμόρφωση. Πρέπει να έχουμε τουλάχιστον 10khz για να κάνουμε VCO. Δοκίμασα με 1000 hertz. Το χάσμα ήταν πολύ μεγάλο. Η συχνότητα ποικίλλει. Έτσι, με ένα ublox neo-6m δεν μπορείτε να κάνετε ένα εξαιρετικό vco gpsdo επειδή η μέγιστη συχνότητα εξόδου είναι 1000Hz. Πρέπει να αγοράσετε ένα neo-7m ή πάνω.

Έτσι λειτουργεί το GPSDO YT μου. Ο ελεγκτής βρήκε την καλή προσαρμογή για οποιοδήποτε OCXO με vfc 0 έως 5v. Εάν χάσουμε το σήμα των GP, η συχνότητα δεν μετακινείται καθόλου. Όταν εμφανιστεί ξανά το σήμα, ο ελεγκτής παίρνει την τελευταία γνωστή καλή τιμή του και συνεχίζει όπως πριν. Σε έκταση, με έναν ταλαντωτή αναφοράς. Δεν μπορούμε να πούμε πότε χάθηκε το σήμα ή πότε επανήλθε. Το σήμα είναι το ίδιο.

Μετά τη βαθμονόμηση, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε το gpsdo χωρίς κεραία εάν θέλετε. Λίγες προσθήκες αργότερα θα έχετε πολύ μικρή μετατόπιση. Αλλά…. πόσο μεγαλύτερο; It'sρθε η ώρα για κάποια εξήγηση.

Εδώ είναι μερικά Μαθηματικά … Εύκολα μαθηματικά, ακολουθήστε με με αυτό είναι εύκολο. Μέχρι στιγμής ο αλγόριθμος έχει 6 φάσεις. Κάθε φάση παίρνει ένα δείγμα από 1 έως 1000 δευτερόλεπτα, βρήκε την καλή ρύθμιση pwm και πήγε στα περισσότερα μεγαλύτερα δείγματα για μεγαλύτερη ακρίβεια.

Ακρίβεια = (((Αριθμός δευτερολέπτου x 10E6) + 1)/αριθμός δευτερολέπτου) - 10E6

Φάση 1, δείγμα 1 δευτερολέπτου για 10, 000, 000 μετράει για ακρίβεια +- 1 Hz

φάση 2, δείγμα 10 δευτερολέπτων για 100, 000, 000 μετρήσεις για ακρίβεια +-0,1Hz

Φάση 3, δείγμα 60 δευτερολέπτων για 600, 000, 000 μετρήσεις για ακρίβεια +-0.01666 Hz

Φάση 4, 200 δευτερόλεπτα Δείγμα για 2, 000, 000, 000 μετράει για ακρίβεια +-0,005 Hz

Φάση 5, δείγμα 900 δευτερολέπτων για 9, 000, 000, 000 μετράει για ακρίβεια +-0,001111 Hz

Φάση 6, δείγμα 1000 δευτερολέπτων για 10 δισεκατομμύρια μετρά για ακρίβεια +-0,001 Hz

Χειρότερη περίπτωση. Όταν φτάσουμε στη φάση 6. Αυτός ο αριθμός μπορεί να αλλάξει λίγο κάθε 1000 δευτερόλεπτα ή όχι. κάποια στιγμή θα είναι 10, 000, 000, 001 ή 9, 999, 999, 999 Άρα, +ή - 0, 000, 000.001 παραλλαγή για την δεκαετία του 1000. Τώρα πρέπει να γνωρίζουμε την τιμή για 1 δευτερόλεπτο.

10Mhz = 1 δευτερόλεπτο

Για 1 δευτερόλεπτο = 10, 000, 000, 001 count/1000 = 10, 000, 000.001 Hz (η χειρότερη περίπτωση για 1 δευτερόλεπτο)

10, 000, 000,001 - 10, 000, 000 = 0,001 Hz/s γρηγορότερα ή πιο αργά

0,001Hz X 60 X 60 X24 X365 = 31536 Hz/έτη

Θυμηθείτε λοιπόν, 10Mhz είναι 1 δευτερόλεπτο, 31536Hz X 1 / 10E6 = 0, 0031536 δευτερόλεπτο / έτος

Μια άλλη ταχύτερη μέθοδος υπολογισμού. μία χαλάρωση για 10E9Mhz είναι 1/10E9 = 1E-10

1E-10 x 60x60x24x365 = 0, 0031536 δευτερόλεπτο/έτος.

Είναι αρκετά ακριβές για εσάς;

Ωστόσο, πρέπει να έχετε ένα καλό OXCO. Προτιμώ την έξοδο Double Oven 12v Sinus. Πιο σταθερό, αθόρυβο και ακριβές. Αλλά έχω το ίδιο αποτέλεσμα με απλά 5V. Για παράδειγμα, ένα stp 2187 έχει σταθερό βραχύ χρόνο (απόκλιση allan) 2x10-12 = 0,000, 000, 000, 002 Hz σταθερότητας. Ταυτόχρονα, όταν ο παλμός gps είναι διαθέσιμος, το Avr θα διορθώνει πάντα το pwm (συχνότητα). Το uC μετράει πάντα … πάντα. Αυτό σημαίνει ότι στην οθόνη δεν θα δείτε ημερομηνία και ώρα. Όταν το uC λαμβάνει δείγματα 900, αυτό είναι απασχολημένο για 900 δευτερόλεπτα. Πρέπει να μετράει όλο το ρολόι. Το πρόβλημα είναι ότι το uC λειτουργεί στα 10 Mhz. Κάθε ρολόι πρέπει να είναι μετρημένο. Μετράει από μόνο του. Εάν λείπει μόνο ένα ρολόι, το δείγμα δεν θα είναι καλό και η ρύθμιση pwm δεν θα είναι σωστή. Δεν μπορώ να ανανεώσω την οθόνη κάθε δευτερόλεπτο.

Όταν ξεκινήσει η δειγματοληψία. Ξεκινήστε να μετράτε το χρονόμετρο 0. Κάθε ρολόι 256 δημιουργεί μια διακοπή. Ο καταχωρητής X αυξάνεται. όταν είναι πλήρης ο καταχωρητής Y αυξάνεται και το X επαναφέρεται στο 0 και ούτω καθεξής. Στο τέλος, στο τέλος ενός παλμού gps, η μέτρηση σταματά. Και τώρα και μόνο τώρα μπορώ να ενημερώσω την οθόνη και να κάνω κάποια μαθηματικά για υπολογισμό pwm.

γνωρίζοντας ότι, έχω μόνο 25, 6 εμάς (256 ρολόγια πριν από τη διακοπή) για να διαβάσω και να εμφανίσω ώρα ή άλλο. Είναι αδύνατο. Μία διακοπή μπορεί να ρυθμιστεί, όχι 2. Θα μπορούσα να ανανεώσω το χρόνο μετά το 1000… αλλά δεν θα είναι πρακτικό να βλέπω χρόνο με διάστημα 15, 16 λεπτών. Έχω ένα ρολόι, ένα ρολόι, ένα κινητό για να γνωρίζω την ώρα:) Κάνω μια αναφορά 10Mhz. Όχι ρολόι.

Ένα άλλο πρόβλημα που είχα, κάποιες οδηγίες avr έχουν 2 κύκλους. Συμπεριλαμβανομένης της οδηγίας rjmp. Αυτό σημαίνει ότι εάν ο πρώτος ή ο τελευταίος παλμός gps εμφανίστηκε ταυτόχρονα με μια οδηγία 2 κύκλων, το uC θα χάσει ένα ρολόι. Επειδή το uC θα ολοκληρώσει την οδηγία πριν ξεκινήσει τη διακοπή. Έτσι, ο μετρητής θα ξεκινήσει ή θα σταματήσει έναν κύκλο αργότερα. Δεν μπορώ λοιπόν να κάνω ένα χρονικό βρόχο αναμονής… Αλλά στην πραγματικότητα, δεν έχω άλλη επιλογή. Χρειάστηκε να κάψω κάπου !! Εγώ λοιπόν χρησιμοποιώ οδηγίες rjmp και nop (αυτό δεν κάνει τίποτα). Το Nop είναι μια οδηγία ενός κύκλου. Έχω βάλει οδηγίες 400 nop για ένα rjmp στο atmega48. 2000 σε έκδοση atmega88 και atmega328p. Έτσι, οι πιθανότητες είναι λιγότερες για τον πρώτο ή τον τελευταίο παλμό να έρθει με την εντολή rjmp. Αλλά ναι είναι πιθανό και εάν συμβεί αυτό, αυτό το σφάλμα θα διορθωθεί στην επόμενη δειγματοληψία.

Η οθόνη είναι προαιρετική. Μπορείτε να κάνετε κύκλωμα μόνο με, uC, OCXO και φίλτρο χαμηλής διέλευσης (πυκνωτής αντίστασης), να ενεργοποιήσετε και να περιμένετε. Μετά από 1 ώρα θα έχετε αποδεκτή συχνότητα. Αλλά για να φτάσετε στη φάση 6. Χρειάζονται μερικές ώρες.

Το Pwm είναι 16 bit. Βήμα 65535. 5v/65535 = 76, 295 uV

Η παραλλαγή OCXO είναι 2Hz επί 1V. 1v/76, 295uV = 13107 βήμα για 2 hz. 2/13107 = 152,59uHz κατά βήμα pwm

Η φάση 5, αλλάζει pwm κατά 3, η φάση 6 είναι 2. βήμα … Γιατί 3; επειδή το 3 αλλάζει συχνότητα κατά 0.000, 000, 000, 4 σε κλίμακα 15 λεπτών. και 4 είναι ο μαγικός μου αριθμός στον αλγόριθμό μου. Για παράδειγμα, εάν στην πρώτη φάση, η πρώτη συχνότητα που βρέθηκε είναι 10.000, 003Mhz. Κατεβάζω κατά 0, 000, 000,4 βήματα.

Πολύ μεγάλο βήμα μπορεί να περάσει από 10.000003 έως 10.000001 και μετά από 9, 999998Hz. Μου λείπει ο στόχος.

Με 0, 0000004. Είναι πιο γρήγορο από το 0, 1 και είμαι πιο σίγουρος ότι δεν παρακάμπτω έναν αριθμό. Και ούτω καθεξής. Κάνω το ίδιο με 10 δευτερόλεπτα, 60 δευτερόλεπτα και φάση 200 δευτερολέπτων και 900. Το 1000 λειτουργεί σε λειτουργία και χρησιμοποιήστε ένα βήμα pwm 2

Λάβετε υπόψη ότι η φάση 5 είναι περισσότερο μακρά για να επιτευχθεί. Το χάσμα μεταξύ 4 και 5 είναι μεγαλύτερο. Αλλά βοηθάει να περάσει από 5 σε 6 πιο γρήγορα.

Όταν η φάση 6 έχει μετρήσει ακριβώς 10 δισεκατομμύρια, οι τιμές pwm αποθηκεύονται στο eeprom. Τώρα, ήρθε η ώρα για τον τρόπο λειτουργίας. Αυτό μετράει δείγμα 1000 δευτερολέπτων, αλλά μόνο με 2 βήματα pwm. Σε κατάσταση λειτουργίας, η πραγματική συχνότητα εμφανίζεται και ενημερώνεται σε διάστημα 1000 δευτερολέπτων. Εάν το σήμα χαθεί σε κατάσταση λειτουργίας, περνάει σε αυτόματη λειτουργία. Καμία αλλαγή pwm σε αυτήν τη λειτουργία. Όταν επιστρέψει το σήμα, επιστρέφει στη φάση 5 για επανασυγχρονισμό.

Εάν το κύκλωμα αποσυνδεθεί μετά την αποθήκευση του eeprom. Αυτό θα ξεκινήσει στη φάση 5 κατά την ενεργοποίηση με τιμή eeprom pwm.

Για διαγραφή της τιμής eeprom, απλώς πατήστε το κουμπί κατά την εκκίνηση. Το Pwm 50% θα είναι φορτίο και η βαθμονόμηση θα ξεκινήσει από τη φάση 1.

Περνάω πολλές ώρες για να δοκιμάσω διαφορετικά πράγματα, τη διαμόρφωση του κυκλώματος. Έκανα πολλές δοκιμές, με ενισχυτή OP, buffer και άλλο τσιπ. Και στο τέλος … το καλύτερο αποτέλεσμα που πήρα δεν το χρειάζεται. Απλώς μια καλή σταθερή τροφοδοσία και λίγο πυκνωτή φιλτραρίσματος. Έτσι το κρατάω απλό.

Βήμα 1: Αγορά ανταλλακτικών

Το πρώτο πράγμα που πρέπει να κάνετε είναι να αγοράσετε ανταλλακτικά. Γιατί συχνά η αποστολή είναι πολύ μεγάλη.

Ενότητα Gps: Χρησιμοποιώ ublox neo-6m. Αγόρασα αυτό στο ebay. Κάντε μια αναζήτηση, κοστίζει περίπου 7 έως 10 δολάρια ΗΠΑ.

Από προεπιλογή, αυτός ο δέκτης έχει ενεργοποιημένο τον 1 παλμό ανά δευτερόλεπτο. Δεν χρειάζεται να κάνουμε τίποτα.

Μπορείτε να χρησιμοποιήσετε οποιαδήποτε μονάδα gps με έξοδο παλμού 1 Hertz. Εχεις ένα. Χρησιμοποιήστε το!

OCXO: Δοκίμασα 2 ταλαντωτές. Διπλός ημιτονοειδής φούρνος stp2187 12v. Και μια έξοδο τετραγωνικού κύματος ISOTEMP 131-100 5V. Και τα δύο προέρχονται από το ραδιόφωνο16 στο ebay. Είχα μια πολύ καλή εξυπηρέτηση από αυτούς και η τιμή ήταν φθηνότερη.

AVR: Ο κώδικας ταιριάζει σε λίγο atmega48. Προτείνω όμως να αγοράσω ένα atmega88 ή atmega328p. Έχει σχεδόν την ίδια τιμή. Αγοράστε το στο digikey ή στο ebay. Χρησιμοποιώ την dip έκδοση. Μπορείτε να αγοράσετε έκδοση επιτοίχιας τοποθέτησης, αλλά δώστε προσοχή, οι καρφίτσες δεν είναι ίδιες με το σχηματικό.

Οθόνη LCD: Κάθε συμβατή οθόνη 4x20 HD44780 θα λειτουργήσει. Μαντέψτε πού αγόρασα το δικό μου:) Ναι στο ebay πριν από μερικά χρόνια. Τώρα είναι πιο ακριβό από πριν. Διατίθεται όμως κάτω από $ 20 ΗΠΑ.

Maybeσως στο εγγύς μέλλον, να κάνω έναν κωδικό για μια οθόνη 2x16. Αυτές οι οθόνες είναι μόνο 4 $. Και μεταξύ εσάς και εμένα, μια οθόνη 2 γραμμών θα ήταν αρκετή.

Πρέπει να έχετε προγραμματιστή AVR ISP. Ο προγραμματισμός ενός AVR δεν είναι σαν το Arduino. Το Arduino έχει ήδη προγραμματιστεί να επικοινωνεί σε σειριακή θύρα. Ένα ολοκαίνουργιο avr πρέπει να προγραμματιστεί με ISP ή Parallel High Voltage Programmer. Χρησιμοποιούμε isp εδώ.

A 74hc04 ή 74ac0, ρυθμιστής τάσης 7812 και 7805, αντιστάσεις, πυκνωτής…. digikey, ebay

Βήμα 2: Here Is Schematic και Gpsdo_YT_v1_0.hex

Νομίζω ότι το σχηματικό είναι το μόνο που χρειάζεστε για να πραγματοποιήσετε αυτό το έργο. Εάν θέλετε, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε χαλκοειδή σανίδα με μέθοδο χάραξης ή απλώς διάτρητη σανίδα.

Μπορείτε να χρησιμοποιήσετε οποιοδήποτε κουτί θέλετε, αλλά προτείνω ένα μεταλλικό κουτί. Just απλά σε ένα breadboard για διασκέδαση όπως η δική μου:)

Περιμένω την επέκταση κεραίας και τον σύνδεσμο bnc για να βάλω το έργο μου σε ένα κουτί.

Πρέπει να επιλέξετε το σωστό κομμάτι ασφάλειας. Βεβαιωθείτε ότι έχει επιλεγεί εξωτερικός ταλαντωτής. Εάν αντιμετωπίζετε προβλήματα με τον Εξωτερικό ταλαντωτή, δοκιμάστε το Εξωτερικό κρύσταλλο. Και το ρολόι low.ckdiv8 είναι ανεξέλεγκτο. Δείτε την εικόνα. Δώστε προσοχή, όταν το εξωτερικό ρολόι ασφαλίσει λίγο, πρέπει να δώσετε ένα εξωτερικό ρολόι για να προγραμματίσετε ή να εκτελέσετε τον κώδικα. Με άλλα λόγια, συνδέστε τον ταλαντωτή στην ακίδα xtal1.

Παρεμπιπτόντως … μπορείτε να χρησιμοποιήσετε τον ίδιο κωδικό για να κάνετε έναν μετρητή συχνοτήτων με πύλη 1 δευτερολέπτου. Απλώς εισάγετε το ρολόι για μέτρηση σε ακίδα xtal1 και θα έχετε μετρητή συχνοτήτων +-1 Hz.

Θα ενημερώσω το έργο μόλις έχω νέα πράγματα.

Εν τω μεταξύ, εάν το έργο σας ενδιαφέρει, έχετε αρκετό υλικό για να το ξεκινήσετε και ακόμη και να το ολοκληρώσετε πριν από μένα

Ανέβασα 2 βίντεο, μπορείτε να δείτε τη πρώτη φάση και την τελευταία.

Είμαι διαθέσιμος για οποιεσδήποτε ερωτήσεις ή σχόλια. Σας ευχαριστώ.

26 Φεβρουαρίου 2017… Έκδοση 1.1 διαθέσιμη.

-atmega48 δεν υποστηρίζεται πλέον. Οχι αρκετός χώρος.

-Προστέθηκε αριθμός κλειδωμένων δορυφόρων.

-Υποστήριξη 2x16 lcd. Εάν έχετε 4x20, θα λειτουργήσει επίσης. Αλλά 2 τελευταία γραμμή δεν εμφανίζει τίποτα.

Βήμα 3: Συνδεθείτε στο Eeprom

Εδώ είναι η χωματερή του eeprom μετά από λίγες ώρες σε διάρκεια λειτουργίας. Θα σας εξηγήσω πώς να το διαβάσετε. Και πάλι, είναι εύκολο:)

Στη διεύθυνση 00, 01 αποθηκεύεται η τιμή pwm. Μόλις η φάση 5 μετρά 9 δισεκατομμύρια, η τιμή pwm ενημερώνεται κάθε φορά που ο μετρητής φτάνει ακριβώς τα 10 δισεκατομμύρια.

Μόλις είμαστε στη φάση 5. Όλες οι μετρήσεις αποθηκεύονται σε eeprom μετά από τιμή pwm. Ξεκινήστε από τη διεύθυνση 02, μετά τις 03 και ούτω καθεξής.

Αυτό το παράδειγμα προήλθε από το ocxo 5 βολτ μου. Μπορούμε να διαβάσουμε pwm τιμή 0x9A73 = 39539 δεκαδικά στο 65536. = 60, 33% ή 3.0165 Volt.

Άρα η διεύθυνση 00:01 είναι 0x9A73

Στη συνέχεια, μπορείτε να διαβάσετε 03. Για 9, 000, 000, 003 Pwm μειώνεται κατά 3 επειδή είμαστε ακόμα στη φάση 5

00 για 10, 000, 000.000 pwm η παραμονή είναι ανέγγιχτη και περνάμε στην κατάσταση λειτουργίας (φάση 6)

02 για 10, 000, 000.002 Σε αυτή την περίπτωση, η τιμή pwm μειώνεται από 2

01 για 10, 000, 000,001 pwm η τιμή μειώνεται από 2

01 για 10, 000, 000,001 pwm η τιμή μειώνεται από 2 ξανά

00 για 10, 000, 000.000 pwm διαμονή είναι ανέγγιχτη

00 για 10, 000, 000.000 pwm διαμονή είναι ανέγγιχτη

00 για 10, 000, 000.000 pwm διαμονή είναι ανέγγιχτη

Τώρα ξέρετε πώς να διαβάζετε το eeprom. Κάθε 1000 δευτερόλεπτα νέα τιμή γράφεται σε eeprom. Όταν το eeprom είναι γεμάτο, κάνει επανεκκίνηση από τη διεύθυνση 2.

Μέση τιμή FF 9, 999, 999.999

Μπορείτε με αυτήν την χωματερή να παρακολουθείτε την ακρίβεια, χωρίς καμία οθόνη LCD.

Μπορείτε να απορρίψετε το αρχείο eeprom με έναν προγραμματιστή isp.

Ελπίζω να σας έδωσα αρκετές πληροφορίες. Αν όχι, ενημερώστε με. Συμβουλές, λάθη, οτιδήποτε.

Γιάνικ