Elektor Electronics 2018 03 04

pour piloter la vieille horloge à Nixie.
Ce projet repose sur une idée plutôt
simple, mais sa réalisation l’est un peu
moins. Vous devrez peut-être modifier
le logiciel pour le rendre compatible
avec votre horloge DCF77. Pour cela,
Luc (labo d’Elektor) a conçu un petit
circuit imprimé qui facilite grandement
la (re)programmation éventuelle du
module ESP-01. Le circuit présenté ici
est donc un émulateur DCF77 ainsi qu’un
programmateur d’ESP-01.
Le matériel est simple
Le schéma de l’émulateur (fig. 1) n’est
pas compliqué. Le régulateur de tension
3,3 V à faible chute (IC1) alimente le
module ESP-01 (MOD1). Le cavalier
JP1 permet de placer l’ESP-01 en mode
programmation.
LED1 indique la présence de la tension
d’alimentation, mais comme l’ESP-01
possède sa propre LED, LED1 (ainsi que
R1) pourront être omis.
K1 au brochage compatible avec un câble
FTDI permet de relier un adaptateur
USB/série de type 3,3 V.
Le transistor T1 facilitera l’interfaçage
avec votre horloge en traduisant le 3,3 V
en sortie de l’ESP-01 vers la tension de
prédilection de votre horloge DCF77.
Vous pourrez omettre la résistance de
collecteur R4 si l’horloge possède déjà
une résistance de rappel vers le haut à
l’entrée de son décodeur DCF77.
Le signal de sortie DCF77 est inversé
par T1, mais le logiciel compense. Vous
devrez peut-être jeter un coup d’œil à
la documentation du module DCF77 de
votre horloge pour déterminer si le signal
doit être inversé ou non. Bien entendu,
vous pourrez procéder par essais
successifs pour déterminer la polarité qui
convient, ou bien utiliser un oscilloscope
pour déterminer la polarité du signal en
sortie de votre récepteur DCF77.
ReadAndDecodeTime
fait tout le boulot
Le programme est un croquis Arduino.
Comme à l’habitude, il lance la fonction
setup avant de répéter continuellement
l’exécution de la fonction loop.
La fonction setup configure les entrées
et sorties de l’ESP-01 et initialise
certaines variables globales. Elle
configure également un temporisateur
déclenché toutes les 100 ms. Ce dernier
est utilisé pour produire les données
codées au format DCF77 (voir les détails
du protocole DCF77 sur l’internet).
Enfin, une connexion au réseau Wi-Fi
est établie.
La fonction loop est très simple et
s’exécute une fois par minute. Soit elle
se connecte au serveur de temps pour
obtenir l’heure, soit elle tente de se
reconnecter au réseau si le lien a été
interrompu.
La fonction loop est sommaire parce
qu’elle délègue le gros du travail à la
fonction ReadAndDecodeTime. En effet
c’est cette dernière qui se connecte au
serveur NTP pour obtenir l’heure et qui
la convertit ensuite un format qui permet
enfin le codage au format DCF77. C’est
la fonction CalculateArray qui se charge
de la conversion finale des différentes
valeurs qui composent une trame de
zéros et uns positionnés correctement.
Le temporisateur 100 ms mentionné plus
haut appelle la fonction DcfOut. Cette
fonction lit le tableau de bits rempli par
CalculateArray et le transmet sous la
forme d’impulsions sur la broche GPIO2 :
100 ms pour un 0, 200 ms pour un 1.
La conversion de l’heure NTP en signal
horaire DCF77 vous paraît peut-être
triviale, mais c’est loin d’être le cas.
Primo, le serveur envoie le nombre de
secondes écoulées depuis 1900. Deuzio,
la bibliothèque utilisée pour les calculs
de temps fonctionne avec le temps
Unix (le nombre de secondes écoulées
depuis 1970) ; il faut donc convertir
l’heure NTP en heure Unix. Tertio, le
DCF
+
GND
RX
TX
K2
K1
3
2
1
to DCF clock
6
5
4
3
2
1
RS232 TTL/ FDTI
C1
470n
T1
BC547
3k3
IC1
LM3940 3V3
R4
TAB
R2
47k
TX
RX
INFOS SUR LE PROJET
DCF77
ESP-01
émulateur
Æ
Env. 2 h
Fer à souder pour CMS,
ordinateur,
EDI Arduino
env. 15 €
ESP8266
NTP Wi-Fi
protocole DCF77 transmet l’heure à la
prochaine minute (« Au quatrième top,
il sera... »), pas le temps réel. Enfin,
la valeur NTP reçue ne correspond sans
doute pas à une minute exacte. Pour
corriger cela, on soustrait deux minutes
du temps reçu avant d’envoyer deux
trains d’impulsions à l’horloge, ensuite
on envoie une troisième minute complète
3k3
C2
100u 16V
R3
FLASH
220R
3k3
JP1 2
R1
LED1
R5
1
VCC
2
6
4
5
3
8
1
7
VCC
CH_PD
RST
GPIO2
GPIO0
TX
RX
débutant
connaisseur
expert
C3
100n
MOD1
ESP8266
GND
ESP-01
WiFi module
150713 - 11
Figure 1. Le cerveau de l’émulateur DCF77 se trouve dans un module Wi-Fi ESP-01.
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