СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА №2/2013

В крупных учреждениях, организа циях и офисах часто используются централизованные системы точного времени, состоящие из первичного датчика времени (мастер часов, пер вичных часов), который выдаёт сигна лы точного времени на несколько уст ройств (вторичных часов, часовых табло), находящихся в различных по мещениях. В большинстве таких сис тем сигналы времени от первичных часов передаются на вторичные по проводным каналам, проложенным внутри здания. С ТРУКТУРНАЯ СХЕМА СИСТЕМЫ Описанная в настоящей статье сис тема точного времени построена по традиционной централизованной ар хитектуре, однако имеет следующие особенности: ● в заданном по умолчанию режиме работы системыпервичные часыпо лучают значение точного времени от встроенного модуля глобального спутникового позиционирования (GPS), который, в свою очередь, получает точное время через спут ник от высокоточных атомных ча сов, отсчитывающих общемировое время; ● передача сигналов времени от пер вичных часов на вторичные осу ществляется по радиоканалу в режи ИНЖЕНЕРНЫЕ РЕШЕНИЯ 54 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 2 2013 ме широковещательного доступа с помощью встроенных во все часы радиочастотных модулей, поддержи вающих распространённый стан дарт беспроводной передачи дан ных ZigBee. Поэтому для функцио нирования системы не требуется прокладка проводных линий, а мак симальное количество подключен ных к системе вторичных часов не ограничено. Система также обеспе чивает возможность подключения к первичным и любым вторичным ча сам по проводному каналу (интер фейс RS 232); ● для всех вторичных часов возмож но задание нескольких режимов приёма и отображения принятых значений или же автономного от счёта времени и даты с периодичес кой синхронизацией от первичных часов или вообще без таковой. Структурная схема беспроводной системы точного времени приведена на рисунке 1. Красным цветом на схе ме обозначены обязательные компо ненты системы и связи между ними, зелёным – необязательные. Согласно общим принципам функ ционирования системы GPS, опреде ление пространственных координат объекта (местоположения GPS при ёмника) возможно при наличии од новременного уверенного приёма сигналов не менее чем от четырёх спутников. При этом вычисление ко ординат производится встроенными средствами самого GPS приёмника путём математической обработки данных, содержащихся в принятых сигналах. Получение GPS приёмни ком информации о точном времени и дате обеспечивается при наличии уве ренного приёма сигнала хотя бы от одного спутника, поскольку значения времени и даты содержатся в самом сигнале. Таким образом, использование мо дуля GPS приёмника в качестве пер вичного датчика времени при разра ботке систем точного времени пред ставляется весьма привлекательным, что наводит на мысль об оснащении GPS приёмниками всех вторичных ча сов. В этом случае отпадает надобность в построении какой либо централизо ванной системы, учитывая, что стои мость GPS приёмника сопоставима со стоимостью радиочастотного модуля. Однако приём сигналов GPS от спут ников возможен не в любой точке, а только в пределах прямой видимости на спутник. Требуемые места установ ки вторичных часов внутри здания не всегда будут отвечать этому условию. Сигналы же выбранных радиочастот ных модулей свободно распространя ются вне прямой видимости, в част ности, внутри зданий, сквозь стены и межэтажные перекрытия. Таким обра зом, надёжное функционирование системы достигается размещением ан тенны GPS модуля первичных часов в месте, где гарантированно принима ется сигнал хотя бы от одного спутни ка, а всех вторичных часов – в требуе мых местах здания, но в пределах зоны уверенного приёма радиосигналов от первичных часов. Последнее условие на практике выполнить легче, чем обеспечить спутниковый приём. При выборе радиочастотных моду лей для предлагаемой системы стави лась задача достижения максимально возможной дальности уверенной свя зи вне прямой видимости (в пределах здания). Ввиду весьма малого объёма циркулирующих в системе данных, к максимальной скорости передачи дан ных по радиоканалу особых требова ний не предъявлялось. Из доступных на российском рынке радиочастотных модулей указанному требованиюудов летворяют радиочастотные модули ти па XBP08 семейства XBee PRO868 про изводства корпорации Digi Interna tional [1]. В макете системы использовались модули XBP08 DPWIT 024 с интегри рованной проводной антенной. По ПЧ ПЧ Видимость участка открытого неба ВЧ – Первичные часы ВЧ – Вторичные часы РР – Радиоретранслятор ВЧ ВЧ РР ВЧ ВЧ ВЧ Рис. 1. Структурная схема беспроводной системы точного времени Беспроводная система точного времени с первичным датчиком от GPS Часть 1 Павел Редькин (г. Ульяновск) В статье описана система точного времени, получающая значение точного времени по GPS и синхронизирующая пользовательские часы по радиоканалу ZigBee.