ルビジウムの初のロック

今年1回目のルビジウム
電源入れた後7分後にロックしました
まあまあです








GPSの精度・・・2011年1月1日

皆様、昨年も沢山のご支援有り難う御座いました。
本年もどうぞ宜しくお願いします。


今年の一番の遊び、電子計測、工作
やりたい事が今年も沢山あります、好奇心を増やして遊んでいきます宜しくお願いします




GPSの精度








LL-WS001156_20101231172622.jpg

ルビジウムとGPSの10MHz

時間測定基準の『ルビジウムとGPSの10MHz』
此だけはと言う物がわかってきました




GPSの嫌われる理由
アンテナが必要
電源が5V,+12V,-12Vの3種類が必要




ルビジウムの不安な点
寿命があるのでどの程度の物か判らない
時間がトリマーで合わせることが可能・・・絶対値がずらせられる(有っているのかどうか判らない)
ランプ点灯電源が電流が必要
本体が熱くなるのでケースなどで放熱が必要








それぞれの良い点
GPSは
アンテナが良いロケーションで衛星が直ぐ取られられれば
直ぐにでも無調整で良い基準クロックになる

コンパクトになる

信号はセシウムのクロックを使用しているので

                  -12
もっとも良い状態で 1×10       と言う数値が期待出来そう

1PPS信号も出ていた

電源の電流容量はそんなに大きくない



ルビジウムの良い点

GPSと比較してしまうと、余り判らない
アンテナがない点??

安定度は 
    -11
10×       が期待出来るので定期的な校正で高精度が維持出来る












自前の基準器としては保守維持の観点からは
GPSに軍配が上がるようです

注意: 以上は現在の私の基準クロックの入手性維持管理性の観点です
独断と偏見の塊です

GPS基準クロックでルビジウム計測中

10桁程は一致
残りの2桁はバラツキ

結構高精度の計測環境が手に入りました
最新の40万円は買えないけれど
此も特性は同じ










此の後に追加テストをしました
基準クロックと計測入力を同じGPS信号としても
同様のバラツキがありました
此のカウンターの精度が10桁程のようです
20年程前の技術なので凄く良い精度なのかもしれません

1秒間に此の表示が出来る事が素晴らしい技術だと思います

後日、お掃除と、GPSにて<内部オーブンの基準クロックを
調整してみます

ルビジウムがロックする所

















Trimble ThunderBolt +-0.05PPb


何時間かエージングすると
Trimble ThunderBolt ほぼ ±0.05PPb












波形で位相テスト





Nm-DSCN2397.jpg





Nm-DSCN2398.jpg





Nm-DSCN2406.jpg





Nm-DSCN2407.jpg





Nm-DSCN2408.jpg





Nm-DSCN2409.jpg





Nm-DSCN2410.jpg





Nm-DSCN2411.jpg





WS001117.jpg







GPSの確認

GPS発信器の 10MHzは確認できましたが
1PPSのパルス出力がオシロでも見えなかったので
確認とったら 1秒の周期に 10uSのパルスだと言うことです

薄すぎて見えません
其処でデジタルオシロで確認すると
バリバリと存在しています

カウンターの入力ではデューティー比が凄いのでパルスを判別出来ていないようです

1/2デューティーにすると綺麗に計測できるように成るので
明日分周着付けてみましょう

GPS標準発信をカウンターのクロックにして
1PPSのパルス出力を1/2デューティーにして計測してみましょう


パソコンのGPS標準発信器のモニターソフトにて衛星は 7個最大で観測しました
通常 5,6個です

1時間程で計測が安定します
位置データを記憶させるともっと早く立ち上がるようです
明日作業してみよう






其の後のルビジウムは
電源オンして6分程でロックするようです

最初の電源オンでは少し時間が掛かるようです
電源を再度オンオフすると6分位でロックしました

段々良くなる・・・・・?? そんな訳無いですね

Nm-DSCN2269.jpg




Nm-DSCN2275.jpg


1PPS は 10uSの凄いデューティーの差があり
通常のオシロではコントラスト最大でやっと光る程度でしたが
デジタルオシロで波形を記憶した物を見ると凄くくっきりと観測出来ます

秋月のカウンターでは計測出来ません
デューティー比を50パーセントにしたらバッチリでしょうね

Nm-DSCN2279.jpg



モニターソフトでは
色々沢山の情報が観測可能です
衛星何個かとか信号のレベルとかロックしている最中とか

WS001093.jpg




WS001094.jpg

GPS投入

たくーん!さんに無理を言って送って頂いた GPSのアンテナを加工しました
BNCに交換しました
BNCコードも2本程作り
電源コネクターを作り
取り敢えず動かす
後で説明を読んだら衛星捕捉に少し時間が必要です
モニターも接続してアンテナも外に出し

監視

だんだん数値が良くなるようですが人間には判別出来ないです
内蔵のクリスタルが精度が良くて其れで動いているようです

捕捉完了したら
凄い精度です

10MHzの0.01~0.05ppb 1ppb=1/10億との事
凄い絶対精度を手に入れました





アンテナコネクター作り替え
BNCコネクターです

Nm-DSCN2239.jpg


BNC-BNCも2本程作りました

Nm-DSCN2240.jpg


取り敢えず電源を入れてルビジウムを基準クロックとしてカウンターにて計測
誤差が余り無いのは、GPSの水晶が高精度な為です

Nm-DSCN2241.jpg


アンテナは寒いので室内でテストし始める

Nm-DSCN2242.jpg


時間は4時20分スタートしました

Nm-DSCN2243.jpg


気温は18.8度

Nm-DSCN2244.jpg


衛星が捕捉しにくいです

Nm-DSCN2250.jpg


中々パーセントが進みません

Nm-DSCN2251.jpg


何個か衛星を捕捉しているようですが表示器では情報がないですね

Nm-DSCN2254.jpg


アンテナを外のロケーションの良い所に移動しました
10MHz/5億 の精度です

Nm-DSCN2258.jpg


段々パーセントが増えてます
早く捕捉完了して欲しい

Nm-DSCN2259.jpg


100パーセントに成ったら
殆ど変動もなく精度が2桁良くなりました

Nm-DSCN2262.jpg



実験用の電源も自作しないとトーテンポールはきつい
倒れてきそう

Nm-DSCN2260.jpg




100パーセント経過後の精度が出た状態
感動します

無調整でこんなに良い精度が出るならもっと早く手に入れていればと悔やみます
リサーチ不足をヒシヒシ感じます



何気にルビジウムがロックしている

3日目 又性懲りも無くセシウム(願望が強すぎて間違えた)ルビジウム電源入れて動画を撮っていました

オシロでは計を観測したりしていて
2回目の撮影時、カウンターが10.000000MHz表示になった
何でかな、とセシウム(願望が強すぎて間違えた)ルビジウムのランプを見たら 緑のロック状態に成っています

おぉぉぉ


感動です

カウンターの外部クロックにセシウムを使い
オシロのテスト端子の1KHzを見たり
標準信号発生器のクロックを見たり

後はGPSのアンテナが来れば高性能なクロックが出来上がるはず
待ち遠しい






一度いつの間にかロックしたので返品はキャンセルしました
その後電源オフ/オンをして再度ロックするかテスト




電源オン後10分程でロックしていました




ルビジウムがロックしていたので
オシロのテスト信号の周波数を見てみた





次に発信器という物が乏しいので標準信号発生器の信号を見てみました
















基準信号発生器は電源入れて間もないので変動するかも

Nm-DSCN2231.jpg




Nm-DSCN2232.jpg




Nm-DSCN2233.jpg




Nm-DSCN2234.jpg






2回目の撮影
テスト信号としては 0.0002パーセントの変動です
でも此の状態で30分経過しても余り動かず
電源オン後の変動が大きいようです

Nm-DSCN2235.jpg




Nm-DSCN2236.jpg




Nm-DSCN2237.jpg





もっと良い物はGPSのアンテナ待ち
テストが楽しみ


電源と一緒に手に入れた物

何か判らないものでした

メーカーを調べたら ドイツのメーカーで凄く微量のディスペンサーの駆動信号発生器
パルスが出てくるはず

色々観察したら 後ろのパネルのBNCコネクターに波形が見えました

Nm-DSCN1848.jpg



Nm-DSCN1847.jpg




Nm-DSCN1844.jpg




Nm-DSCN1849.jpg




Nm-DSCN1846.jpg


オシロの画面を写真で撮すと文字が明るすぎて滲んでしまう
GPIBやRS232Cにて波形をパソコンにゲットして
綺麗に保存したい物ですね

Nm-DSCN1854.jpg



こんなのが有ります

『GPIB-パラレル変換アダプタを使用した通信』


『USB2GPIBの製作』


『EasyGPIB』



『KE5FX GPIB Toolkit!』







プロフィール

切り粉好きです、CNCやってます

  • Author:切り粉好きです、CNCやってます
  • 思いっきり
    切り粉を出したい
    激安をメインテーマに
    CNCマシン製作
    基板切削までの道のり
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    工房整備
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    ヘロヘロに成って
    只今、ジャン測や電子工作してます
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