DE29813498U1 - Zeitsignal-Synchronisierungseinrichtung - Google Patents

Description

hshs0001.004
AG/fr

Zeitsignal-Synchronisierunqseinrichtung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zeitsignal-Synchronisierungseinrichtung, für eine Funksignal-getriggerte elektrische Anlage, bei der eine DCF77-Funkuhr, die einen DCF77-Empfänger zum Empfang des DCF77-Hochfrequenzsignals aufweist, mit ihrem Zeitsignal-Ausgang an den Triggereingang der elektrischen Anlage anschließbar ist.

Eine Vielzahl von elektrischen Schalt-, Steuer- und Anzeigeeinrichtungen &iacgr;&ogr; beziehen sich in ihrer Funktion auf die jeweils aktuelle Uhrzeit. Neben einfachen Zeitschaltuhren, die eigene Oszillatoren aufweisen oder netzsynchronisiert sind, sind dies insbesondere digitale Datenverarbeitungsanlagen, Steuer- und Schalteinrichtungen sowie Zeiterfassungs- und Anzeigesysteme.

Die derzeit präziseste Zeitangabe liefert die Cäsium-Atomuhr bei der physikalisch-technischen Bundesanstalt in Braunschweig. Das von dieser erzeugte Zeitsignal, dessen Genauigkeit bei einer Abweichung von weniger als einer Sekunde in einer Million Jahren liegt, wird codiert als sogenanntes DCF77-Zeitsignal über einen Langwellensender mit 77,5 kHz in Frankfurt a.M. abgestrahlt. Im Umkreis von etwa 1000 km um Frankfurt a.M. ermöglicht der Empfang dieses DCF77-Zeitsignals mittels einer Funkuhr, die neben einem DCF77-Empfänger einen Decoder zur Entschlüsselung des codierten Zeitsignals enthält, die Synchronisation, d.h. die Triggerung von digitalen Systemen mit praktisch absoluter Genauigkeit.

Gegenüber der Synchronisation durch Netzfrequenz-Zeitnormale oder dergleichen hat die Ausnutzung des DCF77-Signals den Vorteil, daß zyklisch

innerhalb von 60 sek gemäß einem vorgegebenem Übertragungsprotokoll eine absolute Zeitangabe erfolgt. Dieses Signal enthält Informationen über Minuten, Stunden, Kalendertage, Wochentage, Kalendermonate sowie Kalenderjahre. Im Impulsprotokoll folgen auf die binäre Codierung von Minuten, Stunden und Kalenderjahren jeweils die Paritätsbits P1, P2 und P3. Zusätzlich enthält das DCF77-Signal noch weitere Zusatzinformationen, beispielsweise PZF-Phasenrauschen, DCF-Morsecode und gegebenenfalls weitere Angaben zur Verarbeitung in Synchronisierungsanlagen.

Im Stand der Technik sind derartige, an Rechneranlagen anschließbare Funkuhren beispielsweise aus der DE 43 28 743 A1 oder der DE 296 14 266 IM bekannt.

Bei praktisch sämtlichen elektronischen Rechneranlagen der vorgenannten Art werden voraussichtlich Probleme vor dem Wechsel der Jahreszahl "1999" auf "2000" auftreten. Aufgrund der historischen Entwicklung werden für die Jahreszahl in Datenverarbeitungsanlagen nämlich nur die Einerund Zehner-Stellen angegeben, zum Ende des Jahrtausends erfolgt also ein Wechsel von "99" auf "00" Die Angabe "00" würde jedoch von den meisten EDV-Anlagen als Jahresangabe "1900" interpretiert, was zu dem sogenannten "Millennium-Bug" führen kann, dessen Auftreten zwar vorhersehbar, dessen mögliche Folgen jedoch nicht überschaubar sind und unter Umständen dadurch schwerwiegende technische und wirtschaftliche Nachteile entstehen können.

Bei Systemen, die durch eine autonome Zeitbasis synchronisiert werden, beispielsweise eine Quarzuhr oder dergleichen, läßt sich das vorgenannte Problem zumindest übergangsweise dadurch lösen, daß die interne Systemzeit vom Anwender verändert wird, d.h. "zurückgedreht" wird. Eine derartige Vorgehensweise ist bei DCF77-synchronisierten Anlagen jedoch nicht möglich..

Aus dieser Problematik ergibt sich die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, welche die vorteilhafte Nutzung des DCF77-Signals auch über den Jahrtausendwechsel hinaus ermöglicht,

ohne daß Eingriffe in bestehende Synchronisierungseinrichtungen erforderlich sein sollen.

Zur Lösung dieser Aufgabenstellung schlägt die Erfindung eine Signalmanipulationsvorrichtung vor, die einen DCF77-Empfänger, eine Auswerteeinheit und einen DCF77-Sender aufweist, die mit dem Ausgang des DCF77-Senders an den Eingang einer DCF77-Funkuhr anschließbar ist, wobei die Auswerteeinheit beim Auftreten einer Jahreszahl 2000 oder größer das empfangene, demodulierte DCF77-Signal um einen vorgebbaren Jahreszahl-Offset reduziert und dieses reduzierte Jahreszahlsignal an den DCF77-Sender &iacgr;&ogr; abgibt.

Die erfindungsgemäße Signalmanipulationsvorrichtung stellt einen "Funkuhrenmanipulator" dar, der einer Funkuhr ein zwar mit dem DCF77-Zeitsignal korreliertes, jedoch in den Jahreszahlen fingiertes Zeitsignal vorgibt. Das besondere an der erfindungsgemäßen Baugruppe ist, daß sie bei

is bestehenden elektrischen Digitalanlagen einfach zwischen DCF77-Antenne und dem entsprechenden Antenneneingang der Funkuhr eingesetzt werden muß. Durch die Signalmanipulationsvorrichtung wird nämlich das DCF77-Hochfrequenzsignal empfangen, demoduliert, gegebenenfalls manipuliert und wiederum auf einen Hochfrequenzträger aufmoduliert abgegeben. Das derart aufbereitete Signal wird von einer angeschlossenen DCF77-Funkuhr als Original-DCF77-Signal erkannt und akzeptiert. Die vorgebbare Manipulation der Zeitdaten, nämlich der Zehner- und Einer-Stellen der Jahreszahl, erfordert keinerlei Eingriffe in eine bestehende Funkuhr-Synchronisierungseinrichtung.

Die erfindungsgemäße Signalmanipulationsvorrichtung eröffnet somit erstmais die vorteilhafte Möglichkeit, elektrische Systeme nach wie vor mit DCF77-Zeitsignalen zu synchronisieren, dabei jedoch unerwünschte, unkontrollierbare Auswirkungen durch den Datumswechsel zur Jahrtausendwende zu vermeiden. Wegen der möglichen Anwendungsbreite und der Abwendung erheblichen volkswirtschaftlichen Schadens kommt der Erfindung außerordentliche Bedeutung zu.

Eine praktische Realisierung der erfindungsgemäßen Signalmanipulationsvorrichtung sieht vor, daß der Ausgang des DCF77-Empfängers zugleich mit dem Verstärkereingang eines steuerbaren, dem DCF77-Sender vorgeschalteten Verstärkers und mit der Auswerteeinheit verbunden ist, wobei der Ausgang der Auswerteeinheit an den Steuereingang des Verstärkers angeschlossen ist.

Der Vorteil dieses Aufbaus liegt darin, daß, solange die Auswerteeinheit nicht aktiviert ist, die vom DCF77-Empfänger empfangenen und demodulierten Signale einfach über den Verstärker wieder dem DCF77-Sender zugeführt werden. Von diesem werden sie dann unverändert wieder abgegeben, d.h. an eine angeschlossene Funkuhr weitergeleitet. Sobald die Auswerteeinheit jedoch aktiviert wird, d.h., wenn als Jahreszahl in dem decodierten Signal "2000" oder ein größerer Wert auftaucht, gibt die Auswerteeinheit ein Steuersignal an den steuerbaren Verstärker ab. Dadurch erfolgt eine

is gezielte Manipulation des Signals, welches dem DCF77-Sender zugeleitet wird.

Im einzelnen trennt die Auswerteeinheit den DCF77-Empfänger im Bereich zwischen der 50. und der 57. Sekunde des DCF77-Codierschemas vom DCF77-Sender ab. In diesem Bereich erfolgt nämlich die Angabe der Werte 0 für das Kalenderjahr und das abschließende Paritätsbit P3. Über den Steuereingang gibt die Auswerteeinheit einen darin selbst generierten Jahreszahl-Wert einschließlich eines ebenfalls neu generierten Paritätsbits P3 über den Steuereingang des Verstärkers an den DCF77-Sender, der diese Daten auf den abgegebenen HF-Träger aufmoduliert.

Der besondere Vorteil dieser Anordnung von Baugruppen liegt darin, daß alle übrigen, in dem DCF77-Signal enthaltenen Informationen, wie PZF-Phasenrauschen, DCF-Morsecode usw. unverfälscht und ohne Datenverluste durchgereicht werden. Der erforderliche Schaltungsaufwand ist damit geringer, als wenn das gesamte Signal verarbeitet würde.

Vorzugsweise sind sämtliche Bestandteile der erfindungsgemäßen Signalmanipulationsvorrichtung, wie DCF77-Empfänger, Auswerteeinheit, DCF77-

Sender und gegebenenfalls Verstärker in einem gemeinsamen Steuermodul untergebracht, welches einen DCF77-Antenneneingang und einen DCF77-Sendeausgang aufweist. Damit erhält man eine besonders kompakte Baueinheit, die mit ihrem Antenneneingang an eine vorhandene Antenne anschließbar ist, während der Sendeausgang so ausgestaltet wird, daß er mit dem Antenneneingang einer vorhandenen Funkuhr ohne weiteres verbindbar ist. Zweckmäßigerweise sind dazu eingangs- und ausgangsseitig entsprechende, gängige HF-Stecker oder Steckbuchsen angebracht.

Die Zusammenfassung auf einem einzigen Steuermodul, beispielsweise in &iacgr;&ogr; einem kompakten Gehäuse oder auch auf einer PC-Steckkarte, hat den Vorteil, daß die Installation innerhalb kürzester Zeit auch von technischen Laien erfolgen kann.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert.

Figur 1 zeigt hierzu im einzelnen in schematischer Darstellung eine erfindungsgemäße Signalmanipulationsvorrichtung, die darin als ganzes mit dem Bezugszeichen 1 versehen ist.

Die Signalmanipulationsvorrichtung 1 weist ein Gehäuse 2 auf, welches mit einer Antenneneingangsbuchse 3 versehen ist, an welche eine vorhandene DCF77-Antenne anschließbar ist. Über eine Sendeausgangsbuchse 5 ist die Signalmanipulationsvorrichtung 1 an den Antenneneingang einer vorhandenen DCF77-Funkuhr 6 anschließbar.

Mit der Antenneneingangsbuchse 3 ist ein DCF77-Empfänger 7 verbunden. Dessen Ausgang ist zugleich an einen steuerbaren Verstärker 8 und eine Auswerteeinheit 9 angeschlossen. Der Ausgang der Auswerteeinheit 9 ist mit dem Steuereingang des Verstärkers 8 verbunden.

Der Ausgang des Verstärkers 8 ist mit dem Eingang eines DCF77-Senders 10 verbunden. Dessen Ausgang ist identisch mit der Sendeausgangsbuchse 5.

In der dargestellten Signalmanipulationsvorrichtung 1 wird ein über die Antenneneingangsbuchse 3 eingeleitetes HF-Signal vom Empfänger 7 zunächst demoduliert. Dieses demodulierte DCF77-Zeitsignal wird gleichzeitig an den Verstärker 8 sowie die Auswerteeinheit 9 weitergeleitet. Solange der Wert für die Jahreszahl kleiner oder gleich 1999 ist, wird das Signal unverändert über den Verstärker 8 an den DCF77-Sender 10 gegeben,

&iacgr;&ogr; der es über die Sendeausgangsbuchse 5 an eine vorhandene Funkuhr 6 weiterleitet. Sobald jedoch für die Jahreszahl der Wert "2000" oder größer ansteht, wird die Auswerteeinheit 9 aktiviert, welche den Verstärker 8 derart ansteuert, daß zum einen der Wert "2000" nicht weitergeleitet wird und zum anderen stattdessen ein voreinstellbarer Wert, beispielsweise "1980"

is an den Sender 10 gegeben wird. Das derart manipulierte Signal gelangt zur Funkuhr 6. Damit können mit dem Jahrtausendwechsel verbundene Schwierigkeiten bei der Funkuhr 6 bzw. daran angeschlossenen digitalen EDV-Anlagen oder dergleichen nicht auftreten.

Ein besonderer Vorteil ist, daß in der Funkuhr 6 oder nachgeschalteten Anlagen keinerlei Eingriffe notwendig sind. Die vorhandene Antenne 4 muß nämlich einfach von der Funkuhr 6 abgetrennt und stattdessen in die Antenneneingangsbuchse 3 am Gehäuse 2 der Signalmanipulationsvorrichtung 1 eingesteckt werden. Über ein entsprechendes Verbindungskabel wird die Sendeausgangsbuchse 5 dann mit der Funkuhr 6 verbunden.

- Ansprüche -

Claims (5)

1. Zeitsignal-Synchronisierungseinrichtung, für eine Funksignalgetriggerte elektrische Anlage, bei der eine DCF77-Funkuhr, die einen DCF77-Empfänger zum Empfang des DCF77-Hochfrequenzsignals aufweist, mit ihrem Zeitsignal-Ausgang an den Triggereingang der elektrischen Anlage anschließbar' ist, gekennzeichnet durch eine Signalmanipulationsvorrichtung (1), die einen DCF77-Empfänger (7), eine Auswerteeinheit (9) und einen DCF77-Sender (10) aufweist, die mit dem Ausgang des DCF77-Senders (10) an den Eingang einer DCF77-Funkuhr (6) anschließbar ist, wobei die Auswerteeinheit (9) beim Auftreten einer Jahreszahl "2000" oder größer das empfangene demodulierte DCF77-Signal um einen vorgebbaren Jahreszahl-Offset reduziert und dieses reduzierte Jahreszahlsignal an den DCF77-Sender (10) abgibt.

2. Synchronisierungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang des DCF77-Empfängers (7) zugleich mit dem Verstärkereingang eines steuerbaren, dem DCF77-Sender (10) vorgeschalteten Verstärkers (8) und mit dem Eingang der Auswerteeinheit (9) verbunden ist, wobei der Ausgang der Auswerteeinheit (9) an den Steuereingang des Verstärkers (8) angeschlossen ist.

3. Synchronisierungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der DCF77-Empfänger (7), die Auswerteeinheit (9), der DCF77-Sender (10) und gegebenenfalls der Verstärker (8) in einem gemeinsamen Steuermodul (2) untergebracht sind, welches einen DCF77- Antenneneingang (3) und einen DCF77-Sendeausgang (5) aufweist.

4. Synchronisierungseinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuermodul (2) in einem separaten Gehäuse integriert ist.

5. Synchronisierungseinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuermodul (2) auf einer Steckplatine angeordnet ist.