Radio Controlled (RC) of Funk klokken.

Deze werken met een zender en een ontvanger. De zender zendt elke minuut tijdsignalen uit.
Voor Nederland gebruiken de klokken en horloges meestal de Duitse zender DCF77 in Mainflingen, ten zuiden van Frankfurt,  of de Engelse zender Rugby (MSF60), hoewel die in 2007 verplaatst is naar het meer noordelijk gelegen Anthorn. Het kaartje laat zien hoe het bereik is van de de beide zenders. 

De klok moet voorzien zijn van een ontvanger, die de tijdsignalen kan ontvangen en een voorziening om dat uurwerk gelijk te zetten met de tijdsignalen. Meestal gebeurt het gelijkzetten 's nachts, maar dat wordt door de instelling van het uurwerk bepaald. De uurwerken kunnen altijd zonder de tijdzender werken, aangezien ze een kwartskristal hebben dat de seconde pulsen voor het uurwerk opwekt. Het is immers zeer waarschijnlijk dat er af en toe geen ontvangst is, door weersomstandigheden, een slechte ontvangstplek voor radiosignalen, enz. Voor het gelijk zetten, of het laten verspringen van de zomer- naar wintertijd (en omgekeerd) is de tijdzender nodig. 

 

 

Zender

De RC zenders werken op Very Low Frequencies, dus zeer lage frequenties. De zender DCF77 in Mainflingen (zie de tekening rechts" zendt met een 50 kW zender uit op de frequentie van 77,5 kHz. MSF60, Rugby, zelfs op 60kHz. Dit is elektromagnetische straling, zoals bij radio wordt gebruikt. De frequentie is maar 3 keer hoger dan de 20kHz geluidsgolven die een mens maximaal kan waarnemen! Het voordeel van die extreem lage frequenties is, dat het bereik groot is, en de storing door andere radiozenders laag.

De zender van DCF77 werkt niet meer met de grote zendbuizen, maar met moderne halfgeleiders.

De frequentie van 77,5 kHz is de draaggolf. Daar zit nog geen informatie in. Door die draaggolf te moduleren met de tijdpulsen, worden ze hoorbaar als een onderbroken fluittoon.

 

 

 

Het klinkt zo als er een speciale ontvanger wordt gebruikt: msf.mp3

(klik op het bestand)

de DCF77 50 kW zender Drie atoomklokken zorgen voor de tijdpulsen 

De code

De pulsen zijn eigenlijk een moment dat de fluittoon op het signaal (de modulatie) lager is dan normaal: nog maar 25% van de normale sterkte. Op de tekening hiernaast is te zien dat er signalen zijn met een lengte van 0,2 en van 0,1 sec. In die verschillen zit de informatie die elke minuut de minuten, uren, dag, dag van de week, maand en jaar aangeeft. Die informatie is binair: een seconde teken met een lengte van 0,1 sec. betekent een binaire nul. Een secondeteken met een lengte van 0,2 sec. geeft een binaire één. Van een jaar worden alleen de laatste twee cijfers gegeven, dus 2009 wordt dan 09.

In het voorbeeld links zijn de seconde tekens van 45 tot en met 54 te zien. Die geven de kalendermaand aan: maand 7 of wel juli en het kalenderjaar 03, dus 2003.

 

 

 

 

 

Of dat klopt gaan we even na met het binaire (of tweetallig) stelsel:

tientallig
stelsel
achttallen viertallen tweetallen eenheden
1 0 0 0 1
2 0 0 1 0
3 0 0 1 1
4 0 1 0 0
5 0 1 0 1
6 0 1 1 0
7 0 1 1 1
8 1 0 0 0
9 1 0 0 1
10 1 0 1 0
11 1 0 1 1
12 1 1 0 0

Maand 7, omdat er 3 markeringen van 0,2 sec. staan en dat zijn drie binaire énen. En het binaire 111 maakt 7. (1 viertal, 1 tweetal en 1 eenheid; zie de lichtblauwe rij in de tabel).Merk op, dat de volgorde van uitzenden begint bij de eenheden, dan de tweetallen, enz. Dus je moet de tabel hierboven in dat geval van rechts naar links lezen. Je ziet dat erna nog een markering van 0,1 sec. komt. Dat is de binaire nul, die je in de tabel bij de achttallen ziet staan. 

Na de 49e seconde zijn er twee markeringen van 0,2 sec., dus twee énen. Dat maakt het binaire getal 3, dus het jaar 2003. (Zie de oranje rij in de tabel).

In de onderste afbeelding is de overgang naar de volgende minuut te zien. Die valt op, omdat er 2 seconden lang geen markering is, maar een lange toon van 2 sec.

Elke minuut wordt er een serie gegevens afgewerkt volgens een vast patroon van bitjes (een binaire 0 of 1).

De eerste 14 sec. bevatten tegenwoordig informatie voor de Zwitserse firma Meteo Time GmbH.

Vanaf seconde 15 komen de minuten, uren, kalenderdag, dag van de week, maand en het jaar. 
Die informatie is ook op de klokken te zien, als ze zodanig zijn ingesteld dat die zichtbaar is.

In de tabel hieronder (afkomstig van Wikipedia) is te zien waar de binaire pulsen zitten.

De pulsen geven de tijd aan die nog komen gaat: dus als het minuut teken te horen is, is die tijd ook inderdaad bereikt.

bit (seconde) naam doel
0 M Minuutmarkering
1-14 gereserveerd
15 R 1 als reserve-zendantenne in gebruik is
16 A1 aankondiging omschakeling zomer/wintertijd
17-18 Z1, Z2 01 tijdens wintertijd, 10 tijdens zomertijd
19 A2 aankondiging schrikkelseconde
20 S Start van tijdsbericht, altijd 1
21-24 eenheden minuten
25-27 tientallen minuten
28 P1 controlesom van bit 21-27
29-32 eenheden uren
33-34 tientallen uren
35 P2 controlesom bit 29-34
36-39 eenheden datum
40-41 tientallen datum
42-44 dag van de week
45-48 eenheden maand
49 tiental maand
50-53 eenheden jaartal (00..99)
54-57 tientallen jaartal (00..99)
58 P3 controlesom bit 36-57
(59) - ontbrekende impuls; markeert einde van een minuut

VLF Tijdzenders:

Code frequentie vermogen locatie positie
MSF 60 kHz 15 kW Anthorn (voorheen Rugby) Engeland N 54° 55', W 3° 15'
DCF77 77,5 kHz 50 kW Mainflingen - Duitsland N 50° 01', E 09° 00'
JJY 40 kHz 50 kW Miyakoji-mura/Fukushima, Japan N 37° 22', E 140° 51'
60 kHz 50 kW Fukuoka, Japan N 33° 28' E 130° 11'
RTZ 50 kHz 10 Kw Irkutsk, Rusland N 52° 26', E 103° 41'
WWVB 60 kHz 50 kW Ft. Collins/Colorado,USA N 40° 40', W 105° 03'
RBU 66,66 kHz 10 kW Moskou, Rusland N 55° 44', E 38° 12'
HBG 75 kHz 20 kW Prangins, Zwitserland

(code hetzelfde als DCF77)

N 46° 24', E 06° 15'

Enige voorbeelden van radioklokken:

Links:

Rugby: http://www.npl.co.uk/science-technology/time-frequency/time/products-and-services/msf-radio-time-signal

Wikipedia; de geschiedenis van Rugby en MSF: http://en.wikipedia.org/wiki/Time_from_NPL

DCF77, van de Physikalisch-Technische Bundesanstalt: http://www.ptb.de/cms/index.php?id=1787

De DCF77 code: http://www.ptb.de/cms/fachabteilungen/abt4/fb-44/ag-442/verbreitung-der-gesetzlichen-zeit/dcf77/zeitcode.html

Wikipedia over DCF77: http://nl.wikipedia.org/wiki/DCF77

Casio: http://www.casio-europe.com/nl/watch/technology/radiocontrolled/ 

Hans Walrecht