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 Horloge mère pilotée par GPS

Je m'étais proposé de réaliser un horloge mère basée sur les signaux DCF 77, mais  la réception de ce signal est géographiquement limitée et la très basse fréquence utilisée le rend sensible aux orages même lointains. (parasites). Ce dernier point n'est pas un problème pour l'usage habituel car toutes  les minutes  le signal permet de recaler avec précision  l'horloge et le calendrier . En revanche son utilisation dans la conception d'une horloge mère destinée à piloter des horloges anciennes ne peut s'envisager sans un système redondant, en général à quartz,  palliant les absences momentanées de signal. 

Module GPS RS232 trouvé sur ebay (30 € environ)

Le but étant finalement  un simple comptage d'impulsions, mais extrêmement précis et constant; l'exploitation des informations issues d'un GPS m'a paru beaucoup plus appropriée. Les modules ci-dessus se trouvant sur ebay (cocher "le monde entier") J'ai choisi ce modèle pour  sa sortie RS232. Le signal  GPS est reçu partout dans de bonnes conditions et diffuse en permanence l'heure UTC avec la même précision "atomique" que le système DCF 77.  Son antenne correctement placée  le rend  suffisamment fiable pour notre usage. (Il semble de plus que le système de redondance à quartz évoqué plus haut soit intégré au récepteur) .

 

Le schéma

Le GPS est relié via sa sortie RS232 (pin 2 de la DB9)  au Pic 16F628  (pin 17). Ce dernier traite le signal afin que soient visibles l'heure UTC et la date sur un afficheur LCD 2*16.
Les afficheurs rétro-éclairés possèdent 2 'pins' supplémentaires (15 et 16) La 15 est reliée au + 5 Volts, la 16 à la masse par l'intermédiaire d'une résistance de 47 ohms.
 

Gestion des  réceptrices:  Le passage de  l'horloge à 30" et  à 00" génère  alternativement sur les ports RA1 et RA2 une  impulsion d'une seconde.  Ces  impulsions pilotent un "pont en H"  L 293 chargé d'alterner brièvement le courant aux bornes du moteur des réceptrices. Un potentiomètre de 100 ohms assure le réglage.
Deux couples de sortie sont accessibles (a,b - a' b')  qui permettent de câbler plusieurs réceptrices en tenant compte de l'intensité admissible  par le  L293. L'interrupteur  S1, permet une avance rapide (1 pas/sec).

Mise en route

Après avoir relié le GPS et l'horloge à la platine, positionner le système sur "avance rapide". Régler le potentiomètre en sortie du L293 afin d'avoir une avance franche et non violente de l'horloge.  Puis caler l'horloge, manuellement ou par avance rapide,

Le GPS envoie toutes les secondes, via la sortie RS232, un certain nombre de trames NMEA sous forme de fichiers "texte". http://fr.wikipedia.org/wiki/NMEA_0183 . Le programme exploite ces trames afin d’en extraire les informations nécessaires: ici seulement l’heure. Dés que le programme voit les secondes passer à “00” ou “30” il inverse la polarité. L’heure n’est donc pas asservie à un quartz, mais à la lecture d'une trame .

La remise à l'heure s'effectue en positionnant les aiguilles de l'horloge avec 30” de retard au cadran. A l’arrivée de la première trame comportant pour les secondes la valeur "00" ou "30",  l'horloge avance d'un cran et se synchronise.  Exemple: s'il est 09 h 52 min et 40 sec. on arrête l'horloge à 09 h 52 mn et 30'.   vingt secondes plus tard arrive un "00" ou un "30" il est alors précisément à 09 h 53 mn 00 : ce qu'indique maintenant l'horloge.  

Le schéma, très simple,  permet un câblage direct sur une plaque d'essai Bakélite.

le fichier hmeregps.HEX destiné à la programmation du Pic 16F628 --->   ici
 Pour transmission RS232 à 9600 bauds

Pour l'utilisation d'horloges à volets plus gourmandes en courant, il est possible d'alimenter de façon indépendante le Ci  L293
(Voir datasheet du L293)