Кіріспе

Арнайы радио хабар таратушыларды пайдалана отырып, уақытын өздігінен синхрондайтын сағат түрі. Радио сағаты немесе радиомен басқарылатын сағат (РБС), көбінесе бұқаралық тілде (әдетте радио толқындарының таралуындағы белгісіздіктер мен өзгергіштікпен шектеледі, бірақ бұл дұрыс емес). Кейбір уақыт өлшегіштер, әсіресе сағаттар, мысалы, кейбір Casio Wave Ceptors (жұмыс үстеліндегі сағаттарға қарағанда саяхатта жиі қолданылады), әртүрлі аймақтарда таратылатын бірнеше уақыт сигналдарының кез келгенімен синхрондалуы мүмкін.

Ұзын толқын және қысқа толқын берілістер

Радиосағаттар радиостанциялардан келетін кодталған уақыт сигналдарына тәуелді. Станциялар тарату жиілігі, географиялық орналасуы және ағымдағы уақытты анықтау үшін сигналдың қалай модульденгені бойынша әртүрлі болады. Әдетте, әр станцияның уақыт кодының өзіндік форматы болады.

Сағат қабылдағыштары

Бірнеше өндірушілер мен саудагерлер радиостанциядан кодталған уақыт сигналдарын қабылдайтын радиосағаттарды сатады. Алғашқы радиосағаттардың бірі 1983 жылдың соңында Heathkit компаниясы ұсынды. Олардың GC 1000 "Ең дәл сағат" моделі Колорадо штатының Форт-Коллинс қаласындағы WWV радиостанциясынан қысқа толқынды уақыт сигналдарын қабылдады. Күн мен жыл өте келе жағдайлар өзгергенде ең күшті сигналды табу үшін ол WWV-нің 5, 10 және 15 МГц жиіліктері арасында автоматты түрде ауысып отырды. Қабылдау нашар болған кезде бұл құрылғы кварцтық осциллятормен уақытты сақтайтын. Бұл осциллятор реттелген, яғни микропроцессорлық сағат WWV-ден алынған жоғары дәл уақыт сигналын қолданып, кварцтық осцилляторды түзетуге пайдаланды. Жаңарулар арасындағы уақыт өлшеу, кварцтың өзі ғана жасағаннан әлдеқайда дәл болды. Уақыт секундының оннан бір бөлігіне дейін LED дисплейде көрсетілді. GC 1000 бастапқыда жинақталған түрде 250 АҚШ долларына, ал жиналған күйде 400 АҚШ долларына сатылды және сол кезде таң қалдырарлық болып есептелді. Heath компаниясына оның дизайнына патент берілді. 2000 жылдары (онжылдық) радиоға негізделген "атомдық сағаттар" бөлшек сауда дүкендерінде кең таралды; 2010 жылдан бастап көптеген елдерде бағасы шамамен 15 АҚШ долларынан басталады. Сағаттарда ішкі термометрлер және ауа райы станциясының функциялары сияқты қосымша мүмкіндіктер де болуы мүмкін. Олар қолданылатын елге арналған тиісті хабар таратушыдан берілетін сигналдарды пайдаланады. Сигналдың күшіне байланысты, оларды таратушыға тікелей кедергісіз жолмен орналастыру қажет болуы мүмкін, сондай-ақ уақытты сәтті жаңарту үшін қолайлы атмосфералық жағдайлар да керек. Арзан сағаттар жаңарулар арасындағы уақытты немесе жаңарудың болмауы жағдайында реттелмеген кварцтық осциллятормен сақтайды, бұл радиомен басқарылмайтын кварцтық сағаттарға тән дәлдікпен. Кейбір сағаттарда синхрондау соңғы уақытта сәтті болмаған жағдайда пайдаланушыларды ықтимал қателік туралы ескерту үшін индикаторлар қарастырылған. Америка Құрама Штаттарының Ұлттық стандарттар және технология институты (NIST) радиосағат механизмдерінің синхрондаулар арасындағы уақытты ±0,5 секунд ішінде сақтауды ұсынатын нұсқаулықтарды жариялады. Бұл механизмдердің кейбіреулері күні бойы бірнеше рет синхрондау арқылы синхрондаулар арасындағы уақытты ±0,2 секунд ішінде сақтай алады.

Басқа да хабар таратулар

Көптеген елдердегі радиостанциялар 198 кГц жиілігіндегі BBC Radio 4 ұзын толқын қызметі сияқты стандартты фаза мен жиілікке дәл синхрондалған тасымалдаушыларды пайдаланады, ал кейбіреулері, мысалы 162 кГц жиілігіндегі Radio France ұзын толқын станциясы сияқты, естілмейтін немесе тіпті естілмейтін уақыт коды туралы ақпаратты да таратады. Қосылған уақыт сигналдары жүйесі әдетте дыбыстық сигналдарды немесе тасымалдаушы толқынның фазалық модуляциясын қолданады. Телетекст (TTX) Телевизиялық бейнеге енгізілген цифрлық мәтін беттері де дәл уақытты көрсетеді. Көптеген заманауи теледидарлар мен TTX декодерлері бар бейнежазба құрылғылары (VCR) телетекстен нақты уақытты алып, ішкі сағатты орната алады. Дегенмен, TTX уақыты 5 минутқа дейін ауытқуы мүмкін. Көптеген цифрлық радио және цифрлық теледидар жүйелері де уақыт кодының берілуіне мүмкіндік береді. Цифрлық жер үсті теледидары DVB және ATSC стандарттары қабылдағышқа уақыт және күнді жіберетін екі түрлі пакетті қамтиды. Цифрлық теледидар жүйелері, егер таратушы сайт (немесе желі) осы деңгейдегі мүмкіндіктерді қолдайтын болса, GPS 2-ші қабатының (қысқа мерзімді сағатты ұстау арқылы) және 1-ші қабатының (ұзақ мерзімді сағатты ұстау арқылы) дәлдігіне теңесе алады. VHF FM радио дерек жүйесі (RDS) RDS секундына дейінгі дәлдікпен сағат сигналын жібере алады, бірақ оның дәлдігі 100 мс-ден аспайды және сағат қабаты туралы ақпарат берілмейді. RDS желілерінің немесе RDS пайдаланатын станциялардың барлығы да дәл уақыт сигналдарын жібермейді. Бұл технологиядағы уақыт белгісінің форматы – Модификацияланған Юлиан күні (MJD) плюс UTC сағаттары, UTC минуттары және жергілікті уақытқа қатысты айырма. L диапазоны және VHF Digital Audio Broadcasting DAB жүйелері Digital Radio Mondiale (DRM) жүйесінен кем емес, тіпті одан да жоғары дәлдікпен уақыт сигналын береді, бірақ FM RDS сияқты сағат қабатын көрсетпейді. DAB жүйелері, егер таратушы сайт (немесе желі) осы деңгейдегі мүмкіндіктерді қолдайтын болса, GPS 2-ші қабатының (қысқа мерзімді сағатты ұстау арқылы) және 1-ші қабатының (ұзақ мерзімді сағатты ұстау арқылы) дәлдігіне теңесе алады. Бұл технологиядағы уақыт белгісінің форматы – BCD. Digital Radio Mondiale (DRM) DRM сағат сигналын жібере алады, бірақ навигациялық спутниктік сағат сигналдарымен салыстырғанда дәлдігі төмен. Қысқа толқын (немесе бірнеше рет қайталап берілетін орта толқын) арқылы алынған DRM уақыт белгілері, сигналдың таралу кешігуіне байланысты 200 мс-қа дейін қате болуы мүмкін. Бұл технологиядағы уақыт белгісінің форматы – BCD.

Көптік таратушылар

Радиосағат қабылдағышы өзінің дәлдігін арттыру үшін бірнеше уақыт көздерін біріктіре алады. Бұл ғаламдық позициялау жүйесі сияқты спутниктік навигациялық жүйелерде жасалады. GPS, Galileo және GLONASS спутниктік навигациялық жүйелерінде әрбір спутникте бір немесе бірнеше цезий, рубидий немесе сутегі мазері атомдық сағаттары болады, олар жердегі сағаттарға сәйкес келеді. Арнайы уақыт қабылдағыштар жергілікті уақыт стандарттары ретінде қызмет ете алады, олардың дәлдігі 50 нс-ден жоғары. Жерде орналасқан радио-навигациялық жүйе – LORAN-ның жақында қайта жаңғыртылып, жетілдірілуі тағы бір көп көзді уақыт тарату жүйесін ұсынады.

GPS сағаттары

Қазіргі заманғы радиосағаттардың көпшілігі, жердегі радиостанциялардан алуға болатын уақыттан гөрі дәл уақытты беру үшін Global Positioning System (GPS) сияқты спутниктік навигациялық жүйелерді пайдаланады. Бұл GPS сағаттары бірнеше спутниктік атом сағаттарынан алынған уақыттық бағалауларды, жердегі станциялар желісімен күтіліп отыратын қателік бағалауларымен біріктіреді. Радио толқындарының таралуымен, ионосфераның таралуымен және кешігуімен байланысты туындайтын әсерлерге байланысты GPS уақытын анықтау үшін осы құбылыстардың бірнеше кезеңдегі орташасы алынуы қажет. GPS қабылдағыштары уақытты немесе жиілікті тікелей есептемейді, керісінше GPS-ті, төменгі деңгейдегі навигациялық қабылдағыштағы кварц кристаллынан бастап, арнайы құрылғылардағы пешпен басқарылатын кристалл осцилляторларына (OCXO) дейін, телекоммуникацияда синхрондау үшін қолданылатын кейбір қабылдағыштардағы атомдық осцилляторларға (рубидийге) дейін ауқымдағы осцилляторларды реттеу үшін қолданады. Осы себепті, бұл құрылғылар техникалық тұрғыдан GPS-пен реттелген осцилляторлар деп аталады. Навигацияға емес, уақытты өлшеуге бағытталған GPS құрылғыларын антенна орнының өзгермейтінін есептеуге баптауға болады. Бұл режимде құрылғы өз орнын орташалайды. Шамамен бір тәулік жұмыс істегеннен кейін, ол өзінің орнын бірнеше метрге дейін анықтай алады. Ол орнын орташа есеппен анықтағаннан кейін, бір немесе екі спутниктен сигнал алған жағдайда да дәл уақытты анықтай алады. GPS сағаттары коммерциялық электр желісіндегі кернеу мен ток күшінің синхрофазалық өлшемі үшін қажетті дәл уақытты қамтамасыз етеді, бұл жүйенің жай-күйін анықтауға мүмкіндік береді.

Астрономиялық уақыт бақылау

Кез келген спутниктік навигациялық қабылдағыш негізгі навигациялық функциясын орындағанда, секундың шағын үлесінен дәл уақытқа ие болуы керек, бірақ дисплейде көрсетілген уақыт көбінесе ішкі сағатқа қарағанда дәл болмайды. Көптеген арзан навигациялық қабылдағыштарда бір процессор (CPU) болады, ол бірнеше жұмысты қатар орындайды. Процессордың басты міндеті – дисплейді жаңарту емес, спутниктік сигналды ұстап тұру. Навигациялық жүйелерде көп ядролы процессорлар тек жоғары деңгейдегі өнімдерде ғана кездеседі. Нақты уақытты өлшеу үшін арнайы GPS құрылғысы қажет. Кейбір әуесқой астрономдар, әсіресе айдың жұлдыздар мен планеталардан келетін жарықты жабатын кездегі ай тұтылуын уақыттайтындар, ірі зерттеу орталықтарынан тыс жұмыс істейтін мамандар үшін ең жоғары дәлдік қажет. Халықаралық Тұтылуды Уақыттап Бақылау Ассоциациясының веб-сайтында астроном-әуесқойларға арналған дәл уақытты өлшеу туралы толық техникалық ақпарат бар.

Жазғы уақыт

Жоғарыда тізілген әртүрлі форматтарда, хабар берушінің туған еліндегі жазғы уақытқа (DST) қатысты мәлімдеме жасайтын белгі бар. Бұл сигнал көбінесе сағаттарға уақытты пайдаланушы күткендей етіп түзету үшін қолданылады.