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Thema: Lösung für DCF77 Empfangsprobleme

  1. #1
    tbi ist offline Registrierter Benutzer
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    Idee Lösung für DCF77 Empfangsprobleme

    Hallo,

    ich habe in den letzten Wochen mal wieder was dazu gelernt und dass will hier auch anderen zur Verfügung stellen.

    Ich habe eine Wetterstation von Siemens, baugleich mit der von Elsner gekauft. Dort ist eine DCF77 Funk Uhr integriert und die ging nicht. Dies Problem mit dem Empfang von DCF77 Uhren in Wetterstationen ist hier immer wieder Thema geworden. Dies Problem ist also relativ unabhängig vom Hersteller.


    Grundsätzlich muss man erstmal das Problem zerlegen und so auch in der Reihenfolge bei der Inbetriebnahme bzw.Test vorgehen:

    Inbetriebnahme und Test des DCF77 Empfangs an einem OPTIMALEN Empfangsort.

    Dazu ist es hilfreich, wenn man eine normale Funkuhr hat, die dort eben Empfang hat. Damit weiß man schon mal Das das Funksignal dort in ausreichender Qualität vorliegt. Da der Empfang von Metallplatten und Metallgestellen/rahmen gestört werden kann, ist möglichst viel Abstand dazu zu halten. Die Wetterstation dazu am besten an ein langes EIB Kabel anschließen (zum probieren) und die Ferritantenne mit der waagerechten flachen Seite Richtung Frankfurt zeigen lassen. Dort steht der Sender. Mit der roten LED sieht man dann gut, ob der Empfang sich verbessert oder verschlechtert. Das DCF77 Signal ist eine Minute lang, je nachdem, wann man eingeschaltet hat müsste die Wetterstation nach 2 Minuten die Zeit empfangen haben. Es muss jede Sekunde die LED kurz blinken und am Anfang jeder Minute fehlt der LED Blinker. Dies markiert den Anfang des DCF77 Signals.
    Also warten bis ein LED Blinker fehlt und dann müssen 59 LED Blinker deutlich kommen. Fehlt ein LED Blinker so fehlt ein Bit und der Empfang muss mit der nächsten Minute neu starten. Dann ist der Empfang ggf. gestört (=> besseren Ort suchen, mit anderer DCF77 Uhr <acronym title="Google Page Ranking">pr</acronym>üfen) oder die Antenne ist schlecht abgestimmt.

    Ist nun der DCF77 Empfang mit dem eigenen Funkwecker nach 2-3 Minuten an dem selben Ort da, liegt es sehr wahrscheinlich an der Antenne der Wetterstation

    Die Antenne ist ein L-C-Schwingkreis bestehend aus der Spule (L) um den Ferritstab und einem Kondensator auf der Platine.

    http://de.wikipedia.org/wiki/Schwingkreis

    Dieser Schwingkreis muss genau bei 77,5 kHz seine Resonanzfrequenz haben. Sonst kann das DCF77 Signal nicht empfangen werden. Dies besteht nämlich genau aus dieser einen Frequenz. Die Amplitute (Stärke) des Signals wird nur zu jeder Sekunde auf 25% kurz abgesenkt (=> das ist dann das LED Blinken). Entweder für 0,1 oder 0,2 Sekunden, was dann einer logischen 0 oder 1 entspricht.

    Mehr dazu ist hier zu finden:

    http://de.wikipedia.org/wiki/DCF77


    Eine Spule besteht aus Windungen eines Draht mit einer bestimmten Dicke. In der Fertigungstechnik ist die Anzahl der Windungen und die Dicke des Drahts gut beherrschbar. Dies ist leicht nachzuvollziehen. Der Kondensator hat jedoch immer Tolleranzen. In DCF77-Uhr Bausätzen wird deshalb immer ein Abstimmkondensator (z.B. 3-80 pF) eingebaut, an dem man die Resonanzfrequenz dann genau auf die 77,5 kHz trimmen kann.

    Sollte trotz vorhandenem gutem DCF77 Signal (belegt durch eine andere DCF77 Uhr) keine Empfang möglich sein (ruhig mal über Nacht laufen lassen), so sollte man die Wetterstation an der Hersteller zurückschicken, mit dem Hinweis: Dass der Antennenschwingkreis anscheinend nicht richtig auf die 77,5 kHz abgestimmt ist. Die LED ist dann über viele Sekunden ganz aus oder leuchtet gar nicht.


    Bei mir war dies der Fall und Siemens hat mir dann eine neue Wetterstation zugeschickt. Diese funktionierte dann in der OPTIMALEN Umgebung sofort und ich konnte die ZEIT nun auch nach ein ca. 7 Minuten auf dem KNX Bus sehen. Dies sollte man durch programmieren der Applikation (=> Reset) ruhig ein paar mal wieder holen. Im Bus Monitor kann die Zeit ja auslesen oder zyklisch senden lassen. Damit ist man dann wirklich sicher: Die Hardware ist nun in Ordnung.


    Nun zum zweiten Teil des Problems: Dem NICHT optimalen Empfangsort.

    Bei mir war es auf dem Dach: Titan-Zink Bleche auf dem First und um den Schornstein. Der Blitzableiter und eine geerdete PV Anlage samt Kreuz Montagegestell und drei aufgeständerter Sonnenkollektoren. Also jede Menge Bleche und Metallstangen.

    Der Montageort sollte am Ende eines kleinen Mastes sein. Der am PV-Gestell befestigt ist. Nur dort hatte ich so schlechten Empfang (fehlen einzelner LED Blinker), dass selbst über Nacht kein DCF77 Empfang zustande kam. Selbst ein versetzen des Mastes um einen Meter brachte keine Verbesserung. Dann habe ich die Wetterstation vom Mast abgemacht, um etwas mehr mit dem Ort zu spielen.

    Bis ich sie direkt auf dem Rahmen eines PV-Moduls abgelegt hatte und über das starke LED Leuchten verwundert war. Es war nachts um die Möglichkeit der EMV Störung durch die PWM des PV Umrichters auszuschließen. So war der Unterschied im Leuchten stark zu sehen. Ich habe dann auf dem Bus nach geschaut und die DCF77 Zeit war da.

    ALSO ein Aluprofile nahe (parallel) der Ferritantenne verbessert den Empfang !!!

    Nun muss die Wetterstation wegen Windmessung und Schnee mindestens 60 cm nach unten frei sein. Also wenn die Wetterstation nicht zum Aluprofil kann, muss halt ein Aluprofil zur Wetterstation. Also habe ich eine 1 m lange Aluschiene mit einer Kunststoff Schaubzwinge direkt unter der Wetterstation parallel zu Antenne angeklemmt.

    Leider ging es immer noch nicht. Was war anders als bei dem PV-Rahmen. => Der Mast. Also am Ende des Mastes ist sicher ein Minimum. Also habe ich nun die Wetterstation mit dem Aluprofil immer weiter runter versetzt. Bei ca. 10 cm Abstand zum Mastende ging es dann.

    Dann habe ich den Aufbauort noch ein paar Mal durch Resets der Wetterstation überprüft. Dann ein runde Alustange mit 1 cm Durchmesser gekauft, sie noch etwas gekürzt (nun 73 cm) und mit Heißkleber die Enden verschlossen (kann sonst bei Wind pfeifen). Ich habe ein Foto angehängt, so sieht man es am besten. Noch ein Hinweis: Bei mir schaut die Wetterstation direkt nach Frankfurt.

    Kosten: ca. 3 EUR Material.

    Viel Zeit zum Testen braucht ihr nun sicher nicht mehr, ihr wisst ja jetzt wie es geht .

    Als Ergebnis kann man aber zusammenfassen:
    A.) Die Montage eine Alustange parallel zur Ferritantenne bringt eine erhebliche Verbesserung bei einer Mastmontage. (3 EUR im Baumarkt)
    B.) Von einer Montage direkt an der Spitze eines Mastes ist generell abzuraten. Besser sind 10-15 cm Abstand zum Mastende.

    Noch ein Kommentar zu: Problem mit Signalschwächen (Verschattung,...) oder mit EMV Einflüße.

    • Das Signal ist ja grundsätzlich sauber vorhanden, nur durch die metallischen Gegenstände auf dem Dach reflektieren die Funkwellen an metallischen Platten und koppeln in Stangen und Rahmen ein. Damit bilden sich räumliche stehende Wellen mit Maxima und Minima. Durch die Alustange erzwinge ich bei der WS ein Maxima in Richtung der Empfangsantenne und dann geht's
    • EMV Einflüsse sind aktive Störungen von Geräten. Die PV ist nachts aus. Die Versuche habe ich fast immer abends oder nachts durchgeführt. Die PV-Anlage ist dann aus. Hier wäre auch nur eine Rückwirkung der PWM des Umrichter theoretisch möglich, denn die Module erzeugen ja Gleichspannung. Nachts ist der Umrichter jedoch definitiv aus und getrennt durch Relais.

    Viel Spaß

    Bitte bewertet den Beitrag und wenn er euch hilfreich erscheint sollten wir ihn ins FAQ verschieben. Oder ?


    Gruß Tbi

  2. #2
    Avatar von Hujer
    Hujer ist offline KNX-Professional Mitglied (Administrator)
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    Beitrag DCF Empfang

    Hallo Tbi,

    prima Beitrag

    habe mir gerade dein Foto der Wetterstation angesehen, die Wetterstation ist nicht in der Mindesthöhe (1,5m) installiert.

    Eine Neuerung gibt es bereits. Da das DCF Signal immer Schwierigkeiten macht, gibt es jetzt von Elsner eine Wetterstation mit GPS Empfang.

  3. #3
    Avatar von Dieter Koch
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    Hallo tbi,

    sehr gute Ausführungen.
    Ich bevorzuge allerdings die Wetterstationen mit einem echten Windrad. Dies muss leider immer an der Mastspitze montiert werden.
    Die Ausführungen zum DCF-Signal werden mir bestimmt mal weiterhelfen.
    Allerdings muss ich Frank Hujer mit dem Montageort auch Recht geben.

    Gruss
    Dieter
    Erfahrung ist die Summe aller Missgeschicke

  4. #4
    Avatar von EIB-Freak
    EIB-Freak ist offline KNX-Professional Firmenmitglied (Administrator)
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    Folgende Ergänzung erhielt ich von tbi:


    Zitat Zitat von tbi Beitrag anzeigen
    Hallo,

    Danke erstmal für die Anerkennung. Ich hoffe, dass sich viele nun diese Tests sparen können und schnell mit der Info einen Empfang hinkriegen können.

    @Frank: bei der GPS Variante braucht man, soviel ich weiß, die freie Sicht auf mind. 3 Satelliten. Also eine Fassaden Montage scheidet schon mal aus. Oben auf dem freien Dach geht es sicherlich.


    @Frank und Dieter:
    Die Mindesthöhe 1,5m kenne ich nicht. Das Dach ist in 9-10m Höhe.






    Der Montageort ist auch eine Abwägung aus diesen Kriterien:
    • Äußerer Blitzschutz: Links vom Bild befindet sich ein dreizügiger Schornstein, der in der Mitte noch einen Verlängerungsrohr von dem Kamin hat . Da das LAS der Gastherme die Kaminluft nicht ansaugen darf, ist dies noch verlängert. Dieses Rohr und die aufgeständerten Sonnenkollektoren (rechts vom Bild) werden durch eine lange Fangstange am Schornstein geschützt. Die Wetterstation soll sich im Schutzkegel dieser Fangstange befinden. D.h. nicht zu weit weg und nicht zu hoch. (www.dehn.de). Weiter an den First geht auch nicht, da der Trennungsabstand von ca. 40cm (vier Ableiter bei dieser Höhe) eingehalten werden muß.
    • Die Abgase des Kamins sind Heiß und beinhalten Ruß. Deshalb soll sich die Wetterstation weit weg und unterhalb des das Kaminaustritts befinden. Hier gibt es auch Vorgaben der Schornsteinfeger, die eingehalten werde müssen.
    • Nach der SIEMENS Montageanleitung sollte die Wetterstation mind. 60cm nach oben frei sein, um nicht eingeschneit zu werden. In Berlin reichen 60cm gut aus
    • Das Dach (ca. 9m über Grund) überragt die benachbarten Gebäude. Dort ist ausreichend Wind Aktivität zu messen.

    Nach Abwägung aller Kriterien finde ich den Ort eigentlich ganz ok. Aber, diese Abwägung muss man natürlich durchführen.

    Gruß Tbi


    Gruss,

    Michael

  5. #5
    Avatar von Hujer
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    Beitrag

    Hallo tbi,

    @Frank und Dieter:
    Die Mindesthöhe 1,5m kenne ich nicht. Das Dach ist in 9-10m Höhe.
    Damit ist die Mindesthöhe über dem Dach gemeint, da kann das Haus 12m hoch sein, es sollten dann auch mindestens 1,5m sein.

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