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Trimble UCCM GPSDO – EOL

In un vecchio articolo ho parlato di un oscillatore UCCM Trimble che, dopo molti anni, era riuscito a dotare di case, alimentatore e monitor. Una volta collegato il ricevitore all’antenna, Attivato il monitoraggio del ricevitore mi sono reso conto che qualche cosa non andava: in pratica l’UCCM non passa mai allo stato di LOCK (luce che lampeggia velocemente), in quanto, sembra, che la board non riesca a disciplinare l’oscillatore.
Ho chiesto idee e suggerimenti anche sull’ottimo forum eevblog, ma senza particolari esiti. Pertanto ho provato a giocare un po’ con oscillatore e board, per cercare di capire dove potesse essere il problema.

Il primo step è stato quello di smontare l’oscillatore dalla board, collegarlo ad una fonte di alimentazione lineare e stabile e fare qualche misura di corrente e frequenza. In questa fase ho valutato:
– assorbimento in corrente, deve essere non costante. Il quarzo (OCXO) deve assorbire parecchia corrente in fase di Warm-UP e poi deve stabilizzarsi a valori “ragionevoli;
– frequenza iniziale del quarzo, con il terminale Vtune posto a massa.
Per fare queste acquisizioni ho rispolverato LabView, su una comoda macchina virtuale Windows 10. Gli strumenti usati sono un multimetro da banco HP 34401A ed un counter HP 53131A. Quest’ultimo ha un reference 10MHz esterno, proveniente dal GPSDO Samsung.

Corrente in funzione del tempo.

Il “forno” funziona bene. Il tempo di riscaldamento è ragionevole e, trascorso tale transitorio, la corrente si assesta su valori bassi. Fino a qui, tutto ok. Anche la frequenza di uscita è stabile e centrata attorno ai 10MHz, non ci sono particolari deviazioni, tutto sembra rientrare nella norma (anche se non avendo un datasheet, la norma è un concetto un po’ vago). Ho anche tracciato un grafico della funzione “Frequenza vs Vtune” del quarzo, anche questo è piuttosto lineare (la “gobba” nella parte iniziale è dovuta ad un diverso metodo di misura).

Lo step successivo è stato quello di rimontare l’oscillatore nella board per monitorare la corrente assorbita dalla board, la frequenza di uscita e la tensione di controllo. In teoria la tensione di controllo, dopo un po’ di swing iniziale, dovrebbe assestarsi su un valore costante, mentre il sistema va in lock ed inizia a funzionare regolarmente.

Corrente della board

tensione di controllo.

Anche qui… ci siamo, almeno in teoria. Solo che il sistema, anche monitorato da Lady Heater, non raggiunge mai lo stato di LOCK, mantenendo valori di TFOM molto alti (3 – 7). Inoltre il valore della differenza di fase è molto “ballerino” arrivando a valori molto bassi (4.5 E-6) per tempi brevissimo per poi ricadere in alto (1 E-2). Qualche problema c’è sicuramente. Sarà la board? Sarà l’oscillatore? Non sono in grado (per adesso) di dirlo. Intanto ho ordinato un altro GPSDO per fare “la coppia” in attesa che arrivi un altro giocattolo molto interessante.

GPSDO: finalmente uno screenshot!

Il primo GPSDO, marcato Trimble e modello 57963-08 lo ho acquistato su Ebay nel 2015. Poi è rimasto nel cassetto fino al 2017, anno in cui lo ho alimentato e ho scoperto che senza antenna sul tetto non avrei combinato nulla.
Durante questi anni, ho continuato a leggere la mailing list di “time-nuts“, convincendomi che non avrei mai avuto un oscillatore al Rubidio e quindi era meglio affrettare i lavori del GPSDO. Sono quindi “nati” i due apparati: il primo contiene il vecchio Trimble e l’altro una unità Samsung basata su Ublox Lea-6T.
Nel 2021 sono finalmente riuscito ad installare l’antenna sul tetto del mio ufficio e ieri, dopo ben 6 anni dal primo acquisto, ho accesso il GPSDO collegandolo alla sua antenna. Non nascondo che mi sono emozionato nel constatare che:
– non ha funzionato nulla, la scheda era non raggiungibile (fixed, connettore invertito);
– non c’è stato verso di effettuare un lock ( dopo una interminabile sequenza di comandi, ho dato un SYSTem:PRESet e tutto ha iniziato a filare liscio);
– l’adattatore USB seriale preso su Ebay non funziona (MAx2323 bruciato);

Alla fine, solo questa mattina sono riuscito a collegare le seriali alla nuova WorkStation ed a godermi Lady Heather. Rimangono molte cose da fare:
– monitoraggio nel lungo periodo del funzionamento elettrico;
– ripristino della connessione seriale;
– richiudere i contenitori;
– monitoraggio delle forme d’onda in uscita;
– misure, misure, misure;
– godersi lo spettacolo.

Screenshot in ambiente linux dei sistemi GPSDO in fase di settling.

TimeLab – Step 2

Finito di litigare con l’oscillatore Bulova, di cui ho parlato in un precedente articolo, è il momento di pensare a qualche cosa di nuovo. Il problema del Bulova è che, vista l’età, avrà sicuramente subito un po’ di effetti dell’età. Per verificarli mi serve un buon riferimento in frequenza, che sia giovane, stabile sul lungo periodo ed economico.
Con questo ultimo aggettivo, scarto a priori tutto il mondo dei riferimenti al rubidio ed al cesio. Rimane solo una strada: il GPSDO.

Tanti, anzi tantissimi anni fa, ho acquistato un GPSDO Trimble 57693-B, caratterizzato da un oscillatore OCXO della Trimble ed un ricevitore GPS. Qualche informazione su questo GPSDO si trova in questi siti:
Tipok.org.ua
– Febo.com diversi contributi: primo secondo
EEvblog

Avevo provato il GPSDO con una “scrausissima” antenna dalla finestra dell’ufficio, ottenendo un risultato pessimo: non aggancia satelliti. Adesso ho dato una scatola ed una alimentazione stabile al sistema e sono pronto a collegare l’antenna sul tetto, appena mi monteranno un palo per fissarla.

Descrizione dell’oscillatore, da sinistra verso destra.
Trasformatore di alimentazione da 30VA, 2 secondari da 9V in parallelo. La tensione al primario arriva da un filtro di rete. La tensione di secondario passa per un ponte raddrizzatore da 25A e quindi arriva ad un blocco di elettrolitici da 10000uF. Ho messo un resistore da 1Mohm per agevolare la scarica dei condensatori. Il blocco del regolatore è realizzato con un LM317, fissato alla scatola metallica. La tensione di 6V arriva al GPSDO attraverso un fusibile ed un interruttore.
La board è interfacciata verso l’esterno con una seriale e con i cavi coassiali per l’ingresso dell’antenna e le uscite a 10MHz e 1PPS.
Attraverso la seriale è possibile dialogare con il micro per leggere lo stato del sistema ed, eventualmente, interfacciarlo con programmi tipo Lady Hater (e sue successive variazioni).

Qualche considerazione:
– non ho usato un regolatore di tensione a basso rumore in quanto, a bordo della board ne è installato uno “noisy” e non penso che valga la pena di modificare la board ulteriormente;
– la lana sotto alla board è messa non certo per motivi termici, ma per motivi di isolamento dalle vibrazioni;
– per fare un buon isolamento dai disturbi radioelettrici occorrerebbe mettere anche degli schermi interni, che attualmente non posso inserire;
– il case è stato preso su ebay, da un fondo di magazzino ex “Nuova Elettronica”, ha dei bei dissipatori ed è fatto molto bene.

Notare la maestosa qualità e pulizia del pannello frontale:
– presenza di tensione prima del fusibile;
– presenza di tensione sulla board;
– led “activity”, estratto dalla board;
– led “alarm”, estratto dalla board.
– interfaccia seriale DB9.
L’interruttore di alimentazione main è sul pannello posteriore, idem quello di bassa tensione. Tutto quello che è sul pannello posteriore non viene attuato in modo involontario!

Funziona tutto. Manca solo l’antenna (ho chiesto l’installazione più di 2 anni fa…).

GPSDO quanti grattacapi!

Qualche anno fà ho acquistato una scheda Trimble 57964-15, oscillatore quarzato associato ad un ricevitore GPS. La schedina è molto interessante dal punto di vista elettrico, minimalista e molto compatta. Ha 2 uscite: segnale sinusoidale a 10MHz e PPS.

Il vero problema di questa scheda è farla funzionare nel mio ufficio (ovvero dove ho tutta la strumentazione che necessita di essere sincronizzata). Da mio ufficio io vedo pochissimo cielo e sono orientato ad OVEST.

Il povero ricevitore GPS riesce quindi a tracciare pochissimi satelliti contemporaneamente, il massimo raggiunto con notevoli sforzi è stato 4. Questo porta inevitabilmente ad un degrado delle prestazioni del sistema che non riesce ad attivare il PLL.

Leggendo in rete ho trovato che:

I think that most probably your GPSDO board didn’t finished selfsurvay mode which is signalized by fast flashing green LED. My board 57964-05 sends 10us pulse on the connector in
tracking mode. The full operati ng mode requires at least 10-15mins to get a PPS
output with good GPS signal (better forget about using indoor or window located antenna).
You can check the mode u sing terminal connected to J5 pins (57600,N,8,1) typing one of these commands:

trimble is marginally better than the lucent, but still pretty helpless with a puck antenna in a window with full view of the sky. the oscilloquartz star4 with the same antenna in the same location absolutely obliterates them both in terms of gps sensitivity and lock

Insomma… serve cielo! Bisogna che mi inventi qualche cosa per ottenere una migliore visione dei satelliti. Certo che mettere una antennina sul tetto….