Historie prvních hodin v ČSSR řízených radiovým signálem.

Při likvidaci starých krámů se náhle po mnoha letech objevil na světle zajímavý přístroj, pamatující počátky číslicových integrovaných obvodů u nás. Jde o hodiny řízené signálem vysílače DCF77. Po chvíli hledání se vynořil i starý technický deník, do kterého byla načmárána schemata, vlastně i tehdy jediná dokumentace. Schemata byla dnes pietně překreslena na počítači jako dokument časů dávno zašlých.

Vysílač DCF77 leží v Německu u města Mainflingen a od r. 1970 vysílá na kmitočtu 77,5 kHz. Je určen pro šíření normálového kmitočtu, stabilita jeho nosné je uváděna 10-13. Podobných vysílačů bylo v Evropě více, u nás (v tehdejší ČSSR) to byl například vysílač OMA u Poděbrad vysílající na frekvenci 50 kHz, v Anglii stanice MSF atd. Nosná těchto vysílačů byla obvykle modulována vteřinovými značkami zejména pro seřizování přesných astronomických hodin. Kromě vteřinových pulzů tyto stanice vysílají i kód, ze kterého lze určit i hodinu, minutu a datum. Během jedné minuty se přenese celý kompletní údaj. V éře elektronek to byla jen zajímavost, každému stačil pohled na stolní kalendář a nepokoušel se dekódovat takovýto signál. S příchodem číslicových integrovaných obvodů se situace změnila. Pro jeden klopný obvod již nebylo třeba několika elektronek (škatule o objemu několika litrů), ani deska s několika tranzistory, vše se vešlo do jediné součástky. A těch bylo ve výzkumném ústavu zčásti financovaném armádou dost.

Postupem času byl systém šíření přesného kmitočtu na dlouhovlném pásmu opuštěn, u nás byl nahrazen řádkovým kmitočtem analogového televizního vysílání na národních okruzích. Stanice OMA, která mezitím se také pokoušela vysílat časovou informaci, ale s jiným kódováním, byla časem zrušena, budova prodána a anténní stožáry zničeny. Po skončení analogového televizního vysílání bude pro seřizování sekundárních etalonů kmitočtu používán nejspíše signál z družicového systému GPS. Stanici DCF77 právě vysílání podružné informace zajistilo přežití do dnešních dnů a je jisté, že bude vysílat ještě řadu let, neboť dlouhovlnný signál se snadno šíří dovnitř budov a tak dnes je téměř v každé domácnosti budík či hodiny řízené právě tímto signálem. Komerční zájmy v tomto případě zaručují přežití vysílače pro příští generace.

Krátce po zveřejnění informace o kódu vysílaném stanicí DCF77 začaly práce na jeho příjmu. Samotný přijímač byl postaven a používán již dříve právě pro získávání normálového kmitočtu pro seřizování laboratorních čítačů. V té době probíhal u nás bouřlivý nástup prvních číslicových integrovaných obvodů. Počet jejich typů byl malý, chyběly zejména vícebitové registry, nejdelší byl typ MH5474, který ale obsahoval jen dva bity v jednom pouzdře. Jako číslicové zobrazovače se používaly digitrony řízené „vysokonapěťovými“ tranzistory KF504 nebo později výkřikem tehdejší současné domácí techniky – obvody MH74141. Znalosti použití číslicových IO byly velmi slabé, příručka vydaná výrobcem IO Teslou Rožnov obsahovala schémata různých tvarovačů signálu a klopných obvodů tvořených kombinací číslicových IO a analogových součástek. A právě v této době jsem započal se stavbou přijímače s dekodérem časové informace. Při stavbě i při pozdějších úpravách byly testovány některé dobové technologie. Desky jsou opatřeny přímými konektory, kabeláž je zčásti pájená a zčásti tvořená ovíjenými spoji, což byla novinka té doby. Základ přístroje tvoří masivní hliníková kostra původně určená pro stavbu různých oživovacích přípravků pro radiolokátory. V řadě detailů lze rozpoznat technologii tehdy vyvíjených radiolokátorů, včetně speciálního odstínu modré barvy na jediném panýlku, který se dochoval a na krytech přístroje.

První verze přístroje byla tvořena přijímačem, který původně určen pro příjem nosné 77,5 kHz jako záložní k původnímu velkému, elektronkovému přímozesilujícímu přijímači stanice OMA. Tento byl již tranzistorový a tudíž asi o jeden řád menší s řádově menší spotřebou. Později byl proveden na plošném spoji a doplněn fázovým závěsem s krystalem řízeným oscilátorem 2 MHz. Ten však pro dekódování časové informace nebyl ještě zapotřebí. Posuvný registr pro zachycení informace byl sestaven z obvodů MH5474 (jiné nebyly tehdy k dispozici) a jako jediný byl už od počátku na plošných spojích spolu s obvody typu latch MH7475. Na jedné desce bylo 12 obvodů, tedy 24 bitů, desky byly 2, celkem bylo k dispozici posledních 48 bitů vysílané informace, což pro zachycení datumu a času stačilo. Desky používaly oboustranný plošný spoj, i když bez pokovených děr. Vývody součástek se prostě pájely z obou stran, čímž se zároveň vytvářely i přechody s jedné vrstvy do druhé. Dekodér byla směsice podivných MKO, nicméně to fungovalo, i když se to zdá z dnešního pohledu neuvěřitelné. Je to upomínka tehdejší doby. Dělička tvořená dekadickými čítači pro indikaci vteřin byla doplněna mnohem později. Deska s digitrony zobrazující přijatý údaj se jako jediná dochovala do dnešní doby bez úprav. Je napájena stejným napětím, jako ostatní desky (+5V) a pro digitrony je na desce měnič na cca 230V. V pozdějších letech se i u nás objevily sedmisegmentové zobrazovače LQ410, které byly však zpočátku tak poruchové, že od této modernizace bylo upuštěno. Celý přístroj byl napájen jediným napětím +5V a ze zdroje odebíral asi 3,5A. Největší podíl na spotřebě proudu má dvojčinný měnič pro napájení digitronů. Bylo odzkoušeno jednočinné zapojení měniče, které se vyznačovalo podstatně vyšší účinností, ale k jeho vestavbě do zařízení již nedošlo, neboť v té době se začínaly objevovat na trhu ony sedmisegmentové displeje a předpokládal se jiný způsob modernizace. v průběhu času byly na přístroji prováděny různé úpravy, když se u nás začaly vyrábět první diody LED, byly telefonní žárovičky 6V/50mA nahrazeny těmito svítivkami. Přitom se ukázalo, že zobrazení přijímaného signálu žárovičkou bylo lepší, než LED diodou – lidské oko svit diody dlouhý 0,1 sec a 0,2 sec sotva rozliší, kdežto u žárovičky, která u kratšího signálu se sotva stačí rozsvítit, je rozdíl mnohem markantnější. Ale pokrok je pokrok, proto žárovičku již nebylo možno vrátit.

Přístroj tedy fungoval tak, že přijímaná data putovala posuvným registrem a po detekci minutového signálu (vynechaným 59. pulsem) se tato informace přepsala do latch a přímo zobrazila na digitronech. Anténa byla rámová, čtyři hřebíky zatlučené do zdi laboratoře a na nich namotaný drát. Selektivita přijímače byla tvořena několika LC obvody, tedy nic moc, ale tehdy ještě byla úroveň rušení výrazně menší, než dnes, a přístroj většinu času skutečně ukazoval přesný čas. Proto řada spolupracovníků si chodila k němu seřizovat své digitální hodinky a chlubit se, kdo je má přesnější.

Později, s příchodem dokonalejších obvodů, byla druhá deska posuvného registru nahrazena modernější, používající již obvody MH74164, SN74192 a UCY7483 pro jednoduchý číslicový filtr na zablokování přenosu chybných dat. S postupem času a hlavně vzrůstající úrovní rušení od různých tyristorových měničů a žárovek již selektivita přijímače nestačila a přístroj byl kolem roku 1990 vyřazen. V té době byl již několik let v provozu profesionální sekundární časový etalon AČES3 se šuplíky pro příjem stanice DCF77 i OMA s místním oscilátorem stabilnějším o několik řádů, než u zde popisovaného zařízení. Kdepak asi tento etalon nakonec skončil? Dnes si příjem signálu stanice DCF77 přístrojem bez krystalových filtrů neumíme představit, krystal má i každý rádiem řízený budík. Základem takového přístroje dnes je jednočipový mikroprocesor třeba PIC nebo ZILOG, čímž se schéma zredukuje na několik součástek. Později se v různých časopisech objevily popisy podobných hodin, ale již používaly součástky, které se v době uvedení tohoto přístroje do provozu ještě nevyráběly. Proto lze považovat tento přístroj za první v ČSSR a možná i v celé bývalé RVHP. Mezitím se vývoj různých technologií posouval dál, některé našly uplatnění i na tomto přístroji, jiné jej minuly. Protože byl stále k dispozici, často sloužil jako pokusný králík jednou pro vyzkoušení nějaké nové součástky, pak zase pro ovíjecí pistoli, pro nový laboratorní zdroj... a přístroj dlouhá léta dál a dál svítil, viděl vzestupy a pády ředitelů podniků národních, koncernových a jiných ředitelů, náměstků i režimů. Prošel tuto dlouhou cestu a přežil.

A co bude s přístrojem dál? Dnes je to již jen ekologicky závadný odpad. Digitrony jsou zřejmě původní, a přestože mají odpracováno mnoho tisíc hodin, jsou stále plně funkční. Na různých burzách je po nich poptávka. Ovšem kostra přístroje - to je přes pět kilo hliníku, dokonce část ve formě chladících žeber s vyfrézovanými ploškami pro pouzdra TO3...

 
100_4078.jpg
Hodiny DCF77
100_4079.jpg
Přijímač
100_4086.jpg
Posuvný registr 24 bit
100_4089.jpg
Novější registr s filtrem
100_4097.jpg
Dekodér
100_4104.jpg
Deska s digitrony a měničem
100_4110.jpg
Detail ovíjené kabeláže
100_4112.jpg
Ovládání

Valid HTML 4.01 Transitional