Lösung für DCF77 Empfangsprobleme

[tbi]

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 prüfen) 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 EIB 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 Signalschächen (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

[Schmidt-CONTREL]

Hallo, hatte vorgestern das gleiche Problem in Ulm. Siemens Wetterstation, LED blinkt im Sekundentackt aber kein DCF77. Ohne DCF77 keine Beschattungssautomatik möglich. Nach ca. 2Std telefonaten mit der Hotline war das Ergebnis nur der Einbau einer EIB Schaltuhr als Zeit und Datumsgeber. Die Hotline hat sich wirklich sehr bemüht hatte aber auch keine Lösung. Irgendwann gibt es eine GPS Version. (So kann mann seine Zeit auch kaputt machen)

[tbi]

Hallo Torsten,

pack Dir doch so eine Stange mal ins Auto und klemm sie mal runter. Muß auch nicht rund sein.

Für die GPS Variante brauchst Du die Sicht auf mind 3 Satelitten. Da hast Du halt ein anderes Problem. Besonders bei einer Fassadenmontage.

Gruß Tbi

[swenga]

Hallo zusammen,

nochmal kurz meine Erfahrungen zu DCF: Habe auch seit einem Jahr eine Suntracer KNX in Betrieb. Am Anfang lief alles prächtig, die Suntracer sendet Uhrzeit, Datum, berechnet Sonnestand für Verschattung etc.

Seit ca. Mai gab es zeitweise Aussetzer in der Uhrzeit (DCF nicht synchron), damit bliebt interessanterweise Azimuth/Elevation im Suntracer auch stehen, was natuerlich dazu führt, dass nachmittags die Ostseite verschattet wurde
Das Thema konnte ich lösen, in dem die Azimuth/Elevationsberechnungen in den HS verlagert wurden, die Suntracer den HS zeitsynchroniert und dieser dann die Zeit für alle anderen Geräte auf den Bus schickt. Bei nicht synchroner DCF-Zeit wird die Zeit im HS dann nicht geändert, er rechnet dann selbst weiter.

Vor 5 Wochen wurde es allerdings ganz bunt: Immer Freitags (!!, und zwar jeden Freitag!) sendete die Suntracer eine gültig getaggte, aber leider falsche Uhrzeit, vormittags um 10:00 z.B. 16:15, nachmittags 03:40 und so weiter. Nachweislich wurde die Uhrzeit als korrekt, DCF snychron gemeldet! Nach kurzer Rücksprache mit Elsner ist jetzt ein Austauschgerät auf dem Dach und das "kranke Kind" bei Elsner zur Analyse.

mfg Swen

[tbi]

Die Auswertung wars wohl.

Hallo Swen,

wenn Du einen Empfang hast, heißt das, daß das 1 Minutenlange DCF77 Signal komplett gelesen und Verstanden wurde. Dann ist die Zeit immer richtig. Anscheinend hat aber die Wetterstation dann mit dem Signal mist angestellt.

Der DCF77 Empfangs-Chip gibt das Signal dann Binär an die Auswertung in der Suntracer weiter und da scheint was nicht mehr in Ordnung zu sein.

Also nochmal entweder Du hast Empfang, dann stimmt die Zeit in dem Signal auch, oder Du hast keinen Empfang. Dann hast Du aber auch keine Zeit in der Wetterstation, und dann auch keine Beschattungsberechnung.

Ich vermute eine neue Wetterstation und alles geht wieder, Empfang hast Du ja gehabt.

Wer partou keinen Empfang hat kann die Zeit mit dem HS über NTP empfangen und an die Wetterstation schicken. Dann macht sie die Beschattungsberechnung auch wieder richtig.

Wie geht es denn mit dem Austauschgerät. Sollte doch jetzt alles wieder mit DCF77 gehen, oder ?

Gruß Tbi

[swenga]

Hallo,

ja, die Empfangs-LED hat eigentlich sauber geblinkt. Isnofern ist da gewaltig was schiefgelaufen, da eben eine falsche Uhrzeit als "richtig" markiert wurde. Mit dem Austauschgerät funktioniert es derzeit. Dennoch fuer mich "lessons learned":

1) Bei Zeitproblemen die ETS anschmeissen und auf den Bus schauen. Ursachen können mannigfaltig sein.

2) Es ist schade, dass die Wetterstation die Uhrzeit nicht intern weiterkoppelt (zumindest über Empfangslücken hinweg) und somit die Sonnenstandsberechnung komplett über den Deister geht. Hier könnte der Hersteller nachbessern. Derzeit heisst es: Sonnenstandsberechnung bleibt im HS. Irgendwann stelle ich den HS auch noch auf NTP um.

mfg Swen

[tbi]

Kaputt ist Kaputt

Hallo Swen,

zu 1.) Klar, ohne auf den BUS zu schauen ist sowieso alles nur geschätzt.

zu 2.) Also, ich weiß nicht was du genau unter weiterkoppeln verstehst. Aber bei deiner kaputten Suntracer war anscheinend genau die interne Uhr kaputt oder der Speicher dafür. Es ist immer so, dass Funkuhren intern weiterlaufen, bis sie wieder synchronisieren. Das kann sein, dass das nur einmal am Tag klappt. Das reicht aber. Denn die Ungenauigkeit der internen Uhr ist so schlecht auch nicht. Nach Wochen wird sie dann sicher langsam falsch gehen. Bei dir hat sie aber auf vollkommen falsche Werte synchronisiert. Das ist aber wirklich sehr selten. Ich habe schon viele Funkuhren gesehen, den Fehler aber noch nie.

Wenn Du es besser machen willst, kannst Du ja mit dem HS über NTP und über die Suntracer ein redundantes System aufbauen. Also beides Konfigurieren und dann mit einer Logik immer vergleichen. Wenn der Unterschied zu groß wird gib es ein Alarm.

Also, es kann immer was kaputt gehen. Auch der HS. Da hilft dann nur Redundanz. Bei wichtigen Aufgaben nimmt man auch drei Geräte, dann kann man immer noch eine Mehrheitsentscheidung treffen. Aber unsere Hütten sollen ja nicht zum Mond fliegen.

Irgendwann stelle ich den HS auch noch auf NTP um.

Das geht übrigens echt simpel. Einfach die NTP Server eintragen.

Gruß Tbi

[tbi]

Cme6005

Hallo,

wen es interessiert. Bei mir war der DCF77 Empfangchip CME6005 drauf.

Ich habe dazu ein Datenblatt bzw. Applicationsbeschreibung gefunden:

http://www.c-max-time.com/downloads/getFile.php?id=514

Auf Seite 9 steht wie das deutsche Signal DCF77 ausgewertet wird. Dort steht auch das drei Paritybits in dem Signal enthalten sind. Also wenn das nicht reicht um zu sagen, ob das Signal korrekt ist ?. Da muß der nachgeschaltete Controller (der das Signal an TCO oder TCON auswertet) wirklich kaputt sein.

Gruß Tbi

[swenga]

Hallo,

ja, zum Mond fliegen muessen die Haeuser nicht, aber so einige Komponenten koennte man manchmal...

Bis jetzt habe ich vom defekten teil nix mehr gehoert, mit dem Ersatzgerät sind jetzt zwei Freitage vergangen und es funktioniert.

mfg Swen

[jonofe]

Hallo,

ich habe auch eine SunTracer allerdings mit RS485 Schnittstelle und habe genau dieselben Probleme. Die WS sendet jede Sekunde die aktuellen Daten inkl. Zeit. Sporadisch empfange auch ich hier keine gültige Uhrzeit und Datum. Es wird dann nur 15:15:15 00.00.0000 gesendet. Da aber die Daten inkl. Checksumme kommen, liegt es sicher nicht an der Übertragung von WS zum PC noch an der Auswertung im PC. Es muss also in der WS liegen. Da ich die WS seit ca. einem Jahr habe und jede Minuten die Daten in eine MySQL Datenbank pumpe konnte ich genau feststellen, dass es die ersten 2 Monate funktionierte und danach nicht mehr. Ein neu ausrichten der DCF77 Antenne brachte auch keinen Erfolg. Interessanter weise ist sowohl der Zeitpunkt als auch die Dauer der Fehlübertragung nicht vorhersagbar. Einzig die Übertragung genau in der Sekunde um Mitternacht 00:00:00 ist immer falsch. Dann wird immer 15:15:15 00-00-0000 übertragen. Oft aber nur für diese eine Sekunde. Es scheint also in der Auswertung der WS was schief zu laufen. Werde wohl jetzt auch mal mit Elsner in Kontakt treten.

Als ich übrigens die Wetterstation gekauft habe, habe die ersten 2 Geräte gar keinen Empfang DCF77 zu stande gebracht, d.h. die WS wurde 2 mal ausgetauscht. Es scheint also ein echtes Problem bei Elsner mit dem DCF77 Empfang zu geben.

[TRex]

hmm, und meint ihr nicht, daß eine Serverzeit über den HS dann die einfachere Lösung wäre?

Für mich stellt sich immer wieder die Frage warum ich die Zeit aus dem DCF77 Empfänger sowie aus der Wetterstation und aus dem HS bekommen kann.

Ein gegenseitiger Abgleich macht ja keinen Sinn - außer man hat den Elsner Suntrace :

wäre es denn denkbar, dem Elsner nur die Zeit mitzuteilen und so die offenbaren Bugs dort zu umgehen?

[tbi]

Hallo TRex,

hmm, und meint ihr nicht, daß eine Serverzeit über den HS dann die einfachere Lösung wäre?

Wer einen HS hat, kann das sofort machen. Oder wenn er eine andere Zeit und Datumsquelle hat. Torsten (oben) hat das ja dann so lösen müssen. Das er eine EIB Uhr nachinstallieren muste.

Wer den HS hat und Netzzugang zu NTP-Servern, also kein Problem.

Wer keinen HS hat braucht 'ne EIB Uhr .

Dann wird der Wetterstation die Zeit und Datum geschickt und sie berechnet die Beschauttung wieder aus.

Es ist immer die Frage: Wovon ein System abgängig sein soll ....... DCF77-Funk oder Internet ...

Gruß Tbi

[makki]

Es scheint also ein echtes Problem bei Elsner mit dem DCF77 Empfang zu geben.

Das Problem kann auch DCF77 sein, das funktioniert schlicht nicht überall. An meinem letzt Wohnort in München bspw.: katastrophal, da hat DCF77 (ohne EIB) garkeinen Spass gemacht sag ich Dir..

Es ist immer die Frage: Wovon ein System abgängig sein soll ....... DCF77-Funk oder Internet ...

Da würde ich immer NTP nehmen. das funktioniert zuverlässig, die SW ist millionenfach seit Jahrzehnten in Betrieb und ausgereift, hat eingebaute Fehlererkennungs- und Vermeidungsmechanismen und verschlucken sich nicht Ebenso, was den WS offenbar fehlt, ist eine eingebaute Uhr, die im Störungsfall frei weiterläuft (und Fehler auch erkennt).. Im Zweifelsfall tage oder wochenlang.

Das gilt für den HS aber leider nur teilw., weil er kein NTP verwendet. Steter Tropfen..

Makki

[tbi]

Interne Uhren sind immer da

Hallo Makki,

eine DCF77 Funkuhr sowie der HS haben intern eine Uhr, die immer weiter läuft. Mit DCF77 wird immer, wenn das Funksignal komplett empfangen wurde, die Zeit in der internen Uhr neu gesetzt. Das kann auch nur alle zwei Tage passieren. Dazwischen läuft die interne Uhr weiter.

Bei Swen, wie bei Jonofe, ist das Funksignal jedoch falsch ausgewertet worden, damit wurde mit einer falsche Zeit synchronisiert. Dies ist ein HW oder SW Problem der WS und hat erstmal nichts mit DCF77 zu tun.

Beim HS wird die Zeit neu gesetzt, wenn die Differenz zwischen vom IP-Netz empfangener Zeit und interner Uhr einen bestimmter Wert überschritten ist. Dieser Differenzwert ist einstellbar.

Wenn der HS eine falsche Zeit von einem NTP-server bekommt, weil der NTP-Server "kaputt" ist (falschen Wert schickt), ist auch diese Variant nicht in der Lage dies zu erkennen. Selbst wenn man einen zweiten NTP-Server eingetragen hat. Erst wenn der erste NTP-Server nicht erreichbar ist, wird der zweite genommen. So kenne ich es jedenfalls von Linux.

Technische Probleme der zugelieferten Uhrzeit kann man nur Erkennen, wenn man mehrer Quellen hat und dann eine Mehrheitseintscheidung trifft.

Zum Beispiel: DCF77 der WS und zwei NTP Server im Netz. Dann hat man drei Quellen. Die Wahrscheinlichkeit das zwei Zeitquellen gleichzeitig ausfallen ist gering. Ausfall der IP-Netzverbindung ist ja selbst leicht zu erkennen.

Übrigens holen sich NTP-Server ja auch nur die Zeit über DCF77. Das Signal ist schließlich die offizielle Zeit in Deutschland.

Gruß Tbi

[MatthiasS]

Wenn der HS eine falsche Zeit von einem NTP-server bekommt, weil der NTP-Server "kaputt" ist (falschen Wert schickt), ist auch diese Variant nicht in der Lage dies zu erkennen. Selbst wenn man einen zweiten NTP-Server eingetragen hat. Erst wenn der erste NTP-Server nicht erreichbar ist, wird der zweite genommen. So kenne ich es jedenfalls von Linux.

Allerdings gleicht der HS nicht ab, wenn die Differenz zu groß ist.