يعلم الجميع عن أنظمة تنسيق الأقمار الصناعية. كما أنها تتيح لك معرفة السرعة والوقت الحالي. على أساس مثل هذه الأنظمة ، يتم إنشاء خوادم الوقت بالضبط ، والتي سبق ذكرها عدة مرات هنا ، وليس هنا فقط. تتزايد دقة هذه الأنظمة ، والسعر ينخفض ، وباختصار ، فإن التقدم لا يزال صامداً. يبدو أنه في الآونة الأخيرة كانت مسألة ميلي ثانية ، والآن لا تفاجئ الجزئية أي أحد. واليوم ليس بعيدا عندما ...
بصراحة ، لقد حان هذا اليوم بالفعل بالنسبة لي. منذ وقت ليس ببعيد ، صادفت المعلومات التي تفيد بأن أحد الشركات المصنعة لوحداته يعد بدقة دقة الفاصل الزمني لإشارة خرج PPS بترتيب عشرات النانوثانية.
وبمعنى آخر ، ظهر معيار ثانٍ بدرجة عالية من الدقة. صحيح ، أنها ليست في متناول اليد دائمًا ، وغالبًا ما تعتمد على الظروف الخارجية ، ولكن يمكنك تحقيق ظروف ملائمة والحصول عليها. والأهم من ذلك ، كيف تنسخ نفسك.
في الحال ، نظرت إلى كيفية سير الأمور مع الشركات المصنعة الأخرى لمنتجات مماثلة ، ووجدت نفس المواصفات الفنية. "الاتجاه ، مع ذلك ،" سرعان ما فكرت في عقلي ، تمامًا مثل Shtirlits. كان من الضروري أن تفعل شيئا.
أولئك القراء الذين يعرفون كيفية لحام المقاوم من لوحة الدوائر المطبوعة أو كيفية لحام دائرة كهربائية دقيقة وحتى يعرفون كيفية القيام بذلك ، يتفقون معي عقليا على أن وجود متر تردد يضمن دقة 7-8 أرقام في المنزل لن يضر. لا سيما إذا كان يستغرق مساحة صغيرة ، وليس لديك لاقتراض الكثير من المال لشرائه. وأولئك الذين لا يحبون التوقف عن التفكير يمكنهم التفكير في ساعة مخطئة لبضع ثوان في السنة (في الرقم السابع ، كلارا). من المحتمل أن يتذكر عشاق الاتصالات الراديوية للهواة تصميم فلتر ضيق النطاق محلي الصنع على الرنانات الكوارتز.
أول شيء فعله هو العثور على الأجهزة المناسبة. أعجبتني لوحة التقييم البسيطة مع وحدة Teseo-LIV3F الصغيرة من شركة معروفة. أدناه هو ما تبدو عليه.
يباع هذا الشيء بهوائي نشط عن بعد ، والذي يمكن تثبيته بالقرب من النافذة بحيث يمكن للأقمار الصناعية "رؤية" بشكل جيد. يتم وضع وصلات العبور على السبورة كما هو مطلوب لمزيد من سرد القصص والبرامج الناجحة. تحتوي الصورة أيضًا على تحسينات دائرية على شكل صمام ثنائي مفرد بسرعة جيدة.
سيتم عرض مخطط التحسينات أدناه. قدمت الشركة المصنّعة إمكانية إدراج هذه اللوحة في لوحة تقييم Nucleo مناسبة مع متحكم دقيق على متنها (في الواقع ، هذه موصلات لـ Arduino ، لكنني لا أرغب في المغادرة مع 32 بت). في وصف وحدة GPS / GNSS نفسها ، وجدت ما يلي.
هذا جيد جدًا ويمكن أن يكون بمثابة تقريب أول إلى عداد تردد جيد. لدي الآن فاصل ثانٍ دقيق للغاية ، ويمكنني حساب وتيرة التذبذبات ، على سبيل المثال ، مذبذب بلوري المتحكم به حرارياً. وحتى ، ربما ، لضبطه في الاتجاه الضروري لنفسه. سيكون لاحقا ، على الأرجح. في غضون ذلك ، أردت قياس ترددات مرنانات الكوارتز المتراكمة في الاقتصاد.
تم تصميم لوحة سلسلة Nucleo مناسبة على STM32L476RG. لأنه يأتي من دون مرنان الكوارتز (الساعة لا تعول). أسفل الصورة تظهر الأسهم التي يجب أن تكون ملحومة العناصر المفقودة.
تم تحديد خيار اللوحة هذا لثلاثة أسباب. أولاً ، يعمل مولد المتحكم الدقيق ذو الرنان الخارجي من 4 إلى 48 ميجاهرتز. ليس كل لوحات Nucleo متحكم لديها مثل هذه التحمل. سنقوم بتشغيل هذا المولد مع الكوارتز لدينا. ثانياً ، يمكن تسجيل المنفذ التسلسلي (UART) من مولد RC منفصل منفصل بدقة 1٪ عند تردد 16 MHz. لذلك ، لن يكون من الضروري تغيير الإعدادات والفواصل في تكوين UART مع تغيير في تكرار المولد الخارجي. والأهم من ذلك ، يتم توفير مكان للتركيب على الحائط لمرنان الكوارتز ، حيث يمكنك تثبيت الموصلات حتى لا يتم لحام المرنان التالي في كل مرة.
المنفذ التسلسلي متصل بالفعل بمنفذ USB الظاهري في المصحح الموجود على متن الطائرة. حتى تتمكن من استخدام المحاكي الطرفي لعرض المعلومات. بعد وضع اللمسات الأخيرة على خردة الكوارتز وتركيبها من موصل كوليت ، تبدو اللوحة كما يلي.
نحتاج الآن إلى بدء المؤقت لمدة ثانية واحدة تمامًا ، وسيحسب نبضات ساعة نظامه ، أي تردد مرنان الكوارتز الخاص بنا. لحسن الحظ ، يوفر المؤقت وضعًا يتم إعادة ضبطه في وقت واحد ويبدأ من الحافة الصاعدة للنبض الخارجي.
أردت على الفور إجراء ذلك حتى لا أقيس بضع قياسات في الثانية ، ولكن لقياس التردد في عشر ثوانٍ ، أي بدقة أكبر. لهذا ، في الواقع ، كان مطلوبًا إضافة صمام ثنائي إلى الدائرة ودعم هذه الفكرة برمجيًا. ويرد أدناه تحسين الدائرة.
تُظهر المخططات التالية كيفية إنشاء فاصل زمني مدته عشر ثوانٍ من الثانية.
يتم توفير إشارة PPS إلى الموقت عبر الصمام الثنائي ، ومباشرة إلى مدخلات المقاطعة الخارجية الإضافية. في المقاطعة من المؤقت ، يُسمح بالمقاطعة الخارجية ، والتي تحسب حتى عشرة ، وتحظر نفسها وتغير المقاوم للسحب من الأعلى إلى الأسفل.
تشير الأسهم الحمراء إلى لحظات عملية مقاطعة المؤقت ، بينما يشير اللون الأخضر إلى لحظات بداية المقاطعة الخارجية ، والتي يتم وفقها مراعاة الفواصل الزمنية المطلوبة. الأزرق يظهر على الخروج مقاومات سحب المتابعة. تم إنشاء المشروع في IAR ويمكنك رؤيته هنا . توضح الصورة أدناه نتيجة برنامج التحكم بالاقتران مع محاكي الجهاز الطرفي ، والذي يوضح الحالة المستقرة.
لرؤية الرسم البياني ، وليس الخطوط الجافة لقيم التردد ، اضطررت إلى إنشاء أداة مساعدة صغيرة لنظام Windows. جثتها في نفس مكان مشروع البرامج الثابتة.
أجريت جميع التجارب وفقا لنفس السيناريو. قبل القياسات ، تم ترك اللوحة لمدة 15 إلى 20 دقيقة في الثلاجة ، حيث كانت أقل من الصفر بقليل. ثم تم تسخينها بشكل طبيعي إلى درجة حرارة الغرفة لمدة نصف ساعة. ثم تلقى اللوح والرنان الهواء الدافئ من مجفف الشعر لعدة دقائق (هنا نفس الظروف لم تنجح).
تصرفت الرنانات الجيدة جيدًا ، وهذا وفقًا لدرجة حرارة قطع AT البلورية. هذه الرسوم البيانية (أو نسخ متعددة؟) من السهل العثور على الشبكة. فيما يلي نتائج قياسات ثلاث رنانات بتردد 16 MHz.
ثم اتضح أن هناك استثناءات للصورة المعتادة للسلوك. تُظهر البيانات أدناه بلورتين من الكوارتز من نفس النوع ، وعلى الأرجح ، من نفس الأصل ، والتي تصرفت بشكل مختلف.
في جهاز الرنان ، الذي يتصرف كالمعتاد ، تنفست قليلاً ، والثاني قرر تسخين أكثر ، لأنه أظهر نفسه بشكل مختلف. كم هو سهل أن نرى درجة حرارة الاعتماد عليه أو تحولت ، أو مجرد أخرى.
ملاحظة أخرى مثيرة للاهتمام. بعد التعرض لدرجة الحرارة ، لا يعود مرنان إلى قيم التردد الماضي ، أو لم يكن لدي الصبر على الانتظار. في أي حال ، لا يهم إذا كنت لا تهتم علامات بعد السادسة.
إليكم ملاحظة أخرى. هذا هو مرنان واحد ، والذي كان لا بد من قياسه مرتين ، لأنه تسبب في مفاجأة. لم أجد حتى الآن تفسيراً لمثل هذا السلوك ولم أتوصل إليه.
قد يكون من المفيد إزالة الاعتماد الفردي على درجة الحرارة للتردد لفرد مرنان. بعد ذلك ، يمكنك إنشاء مولد ثابت للغاية للفواصل الثانية باستخدام مستشعر درجة حرارة جيد ومعرفة منحنى درجة حرارة المرنان. ومع ذلك ، فإن هذا يتطلب بالفعل غرفة الحرارة. أتساءل ما هي أجهزة استشعار درجة الحرارة التي يمكن اعتبارها جيدة اليوم؟