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Allgemeine Erklärung von Atomuhren (Eigene Erklärung)

In Deutschland besteht die Möglichkeit sich die genaue und offizielle Uhrzeit ins Haus zu holen. Mittels komplizierter und teuerer Technik war es früher nur großen Firmen möglich das offizielle Zeitsignal zu empfangen. Doch heutzutage konnte die Technik verkleinert und billiger hergestellt werden. Deshalb erfreuen sich Funk-Uhren im privaten Sektor nicht nur aufgrund des billigen Preises immer höherer Beliebtheit.

Die Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB) in Braunschweig ist seit 1978 damit beautragt, die offizielle Zeit für das öffentliche Leben in Deutschland anzugeben. Hierfür betreibt die PTB vier Cäsium-Uhren. Diese hochpräzisen Uhren weichen in 300.000 Jahren maximal um 1 Sekunde von der wirklichen Zeit ab. Damit diese Genauigkeit an die Öffentlichkeit weitergegeben werden kann, wird aus diesen Uhren ein Zeitsignal gewonnen. Dieses Zeitsignal wird über 2 Langwellensender in Mainflingen bei Frankfurt ausgestrahlt. Dieses sogenannte DCF 77-Signal wird mit einer Frequenz von 77,5 kHz und einer Sendeleistung von 50 kW ausgestrahlt. Dieses reicht aus, um im Umkreis von 2000 km rund um Frankfurt das Signal empfangen zu können.

Dieser Sender senkt einmal pro Sekunde sein Signal auf 25% ab. Ist diese Senkung 0,1 Sek. lang, entspricht dieses einem nicht gesetzten Bit ( LOW ). Andernfalls ist die Senkung 0,2 Sek. lang, welches einem gesetzten Bit entspricht ( HIGH ). Diese Bits enthalten neben einigen Zusatzinformationen die BCD-kodierte Uhrzeit, Datum und Wochentag. Zur Sicherheit werden noch drei Prüfbits übertragen. Die Sekunden zählt der Empfänger einfach anhand der gesendeten Bits. Zur Erkennung des Minutenanfangs fehlt immer das 59. Bit einer Minute.

Die Daten die in der aktuellen Minute eingelesen werden, beziehen sich immer auf die folgende Minute. Die 0. Sekunde bedeutet nur, daß jetzt die Minute angefangen hat. Dieses Signal ist immer Low. Die ersten 14. Bits sind derzeit ohne Bedeutung und daher immer auf Low. Das 15. Bit zeigt bei gesetztem Zustand an, daß das Signal zur Zeit über die Reserveantenne ausgestrahlt wird.

Ein Wechsel zwischen den beiden Zeiten (Sommer- und Winterzeit) ist am gesetzten 16. Bit zu erkennen.
Das 17. Bit zeigt bei gesetzten Zustand an, daß die Sommerzeit (MESZ) aktiv ist. Andernfalls währe das 18. Bit gesetzt, welches die Winterzeit (MEZ) anzeigt.
Die Ankündigung einer Schaltsekunde ist am gesetzten 19. Bit zu erkennen.
Zur Erkennung des Beginns des Zeitprotokolls ist noch mal das 20. Bit stets gesetzt.

Um die Zeit berechnen zu können, muß man die gesetzten Bits zusammenzählen. Gehen wir mal davon aus, daß die folgenden Bits gesetzt waren. Das 21., 22., 26. und das 27. Bit. So müßen Sie die Bedeutungen der einzelnen Bits addieren. Das bedeutet: 1 + 2 + 20 = 23. In diesem Fall ist in der nächsten Minute die 23. Da hier nun 3 Bits für die Minute gesetzt waren, muß das Prüfbit ungerade, also gesetzt sein. Dieses erkennen Sie an der 27. Stelle mit einem High. Genauso verfährt man mit der Stunde. Beim Datum ist es nicht viel anderes, außer daß das Prüfbit in der 58. Sekunde für alle 22 Bits im Datumbereich zuständig ist.

Zur Beständigkeit des Signals ist noch zu sagen, daß bei Gewittern im Raum Frankfurt fast regelmäßig das Signal abgeschaltet wird. Beachten Sie dieses bitte bei eventuellen Funktionsstörungen. Ansonsten wird das Signal im 24-h Dauerbetrieb gesendet.

Der Name DCF77 ist durch internationale Vereinbarungen entstanden. DCF77 setzt sich aus dem Buchstaben D für Deutschland, dem C als Kennzeichen eines Langwellensenders und dem F wegen der Nähe zu Frankfurt (Mainflingen liegt nahe bei Frankfurt) zusammen. Die 77 steht für die verwendete Sendefrequenz. Das Rufzeichen DCF77 wird dreimal stündlich, als Morsezeichen, während der Minuten 19, 39 und 59 gesendet.

Wenn Ihnen diese Informationen noch nicht ausreichen, wählen Sie sich doch direkt in der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt ein.
Das Zeitprotokoll:
Sekunde:Bedeutung:
0.Minutenbeginn (immer LOW)
1. - 14.Reserviert, keine Bedeutung
15.Reserveantenne aktiv
16.Umstellung von Sommer- auf Winterzeit, oder umgekehrt
17.Sommerzeit aktiv
18.Winterzeit aktiv
19.Ankündigung Schaltsekunde
20.Zeitbeginn
21. - 27.Minute 1, 2, 4, 8, 10, 20, 40
28.Prüfbit Minute
29. - 34.Stunde 1, 2, 4, 8, 10, 20
35.Prüfbit Stunde
36. - 41.Tag 1, 2, 4, 8, 10, 20
42. - 44.Wochentag 1, 2, 4
45. - 49.Monat 1, 2, 4, 8, 10
50. - 57.Jahr 1, 2, 4, 8, 10, 20, 40, 80
58.Prüfbit Datum
59.fehlt zur Erkennung des Minutenanfangs
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