Kalibrace stopek domaKalibrace stopek doma

Doc. ing. Jiří Horský, CScDoc. ing. Jiří Horský, CSc..ČKS 2013 JARO , TachografyČKS 2013 JARO , Tachografy

stopkystopkyparametrparametr ElektronickéElektronické stopkystopky digitálnídigitální analogovéanalogové

PrincipPrincip DělenímDělením referenčníreferenční frekvencefrekvence MechanickýMechanický chodchod hodinhodin

ČasováČasová základnazákladna KrystalovýKrystalový oscilátoroscilátor MechanickáMechanická

MinMin.. dobadoba choduchodu 22 dnydny bezbez výměnyvýměny bateriebaterie 33 hodinyhodiny bezbez natahovánínatahování

PolohaPoloha NesmíNesmí mítmít vlivvliv nana přesnostpřesnost

DobaDoba měřeníměření ZávisíZávisí nana typu,typu, čímčím jeje možnámožná delší,delší, tímtím jeje snadnějšísnadnější kalibracekalibrace

StartStart aa stopstop Jeden prvekJeden prvek

RozlišeníRozlišení ss 0,001s až 1s0,001s až 1s 0,2s0,2s

OznačeníOznačení Výrobní číslo a typVýrobní číslo a typ

MinimálníMinimální dílekdílek 0,2 s0,2 s

KontrolujemeKontrolujeme NulováníNulování --resetreset Musí být na 0Musí být na 0

kalibrujemekalibrujeme Krystalový oscilátor odchylku frekvenceKrystalový oscilátor odchylku frekvence Přesnost choduPřesnost chodu

Mechanické stopkyMechanické stopky

�� setrvačkasetrvačka, také , také nepokojnepokoj (z (z UnruhUnruh), ), je regulátor čili je regulátor čili referenční referenční oscilátoroscilátorreferenční referenční oscilátoroscilátormechanických mechanických hodin. udává hodin. udává počet počet rázů čili půlkyvů rázů čili půlkyvů (tj. tiknutí); až 5 (tj. tiknutí); až 5 rázů za sekundurázů za sekundu

Digitální stopkyDigitální stopky

�� krystalový oscilátorkrystalový oscilátor, , kmitá na frekvenci kmitá na frekvenci

�� 32 768 Hz, (2 32 768 Hz, (2 1515 Hz). Hz).

Digitální stopkyDigitální stopky

�� Vše závisí na krystalu 38 kHzVše závisí na krystalu 38 kHz

Spínače stopekSpínače stopek

Pojem reakčního času Pojem reakčního času

�� Při kalibraci musíme stopky tlačítkem zapnout a na Při kalibraci musíme stopky tlačítkem zapnout a na konci měření zase vypnout. konci měření zase vypnout.

�� VV tom je hlavní problém kalibrace, protože každý tom je hlavní problém kalibrace, protože každý zz nás má nějak “nás má nějak “dlouhé vedení dlouhé vedení “, ke spínání je “, ke spínání je potřebný nějaký potřebný nějaký reakční časreakční čas..potřebný nějaký potřebný nějaký reakční časreakční čas..

�� Obvyklá reakční doba je kolem Obvyklá reakční doba je kolem 0,250,25s.s.�� Protože při kalibraci máme zpoždění reakce při Protože při kalibraci máme zpoždění reakce při

zapnutí i při vypnutí stopek, je důležitější rozdíl zapnutí i při vypnutí stopek, je důležitější rozdíl těchto dob. Dále uvažujeme stěchto dob. Dále uvažujeme s reservou reservou 0,3s0,3s

Závislost reakčního času na Závislost reakčního času na hlasitostihlasitosti

závislost reakčního času na hladině alkoholuzávislost reakčního času na hladině alkoholu ––

maximální hladina alkoholu 1,2 ‰.maximální hladina alkoholu 1,2 ‰.

reakční doba při ručním reakční doba při ručním spouštěníspouštění

ZAHRANIČÍZAHRANIČÍ

DCF 77,5DCF 77,5

KalibraceKalibrace

�� Etalonový signál na telefonuEtalonový signál na telefonu�� DCF 77,5 kHzDCF 77,5 kHz

Čas v počítačiČas v počítači

Internet a časový serverInternet a časový server

�� NTP klient NTP klient �� protokoly, starší protokoly, starší

Time a novější Time a novější NTP a SNTP.NTP a SNTP.NTP a SNTP.NTP a SNTP.

�� StratumStratum

Země a stratum 2serverZemě a stratum 2server Zpoždění vZpoždění v Brně, sekundBrně, sekund

ČRČR

time.ufe.cztime.ufe.cz 0,0150,015

time.webtime.web--systems.wssystems.ws 0,0150,015

ntp.ujf.cas.czntp.ujf.cas.cz 0,015 až 0,0300,015 až 0,030

ntp.cgi.czntp.cgi.cz 0,0150,015

RakouskoRakousko

ntp.inode.atntp.inode.at 0,015 až 0,0300,015 až 0,030

ntp.wien.diakoniewerk.atntp.wien.diakoniewerk.at 0,0150,015ntp.wien.diakoniewerk.atntp.wien.diakoniewerk.at 0,0150,015

PolskoPolsko

ntp.stream.plntp.stream.pl 0,0600,060

SlovenskoSlovensko

ntp.blava.netntp.blava.net 0,020 až 0,0300,020 až 0,030

Velká BritanieVelká Britanie

ntp3.tcpd.netntp3.tcpd.net 0,140,14

ŠvýcarskoŠvýcarsko

ntp.metas.chntp.metas.ch 0,030 až 0,0400,030 až 0,040

time.ufe.cztime.ufe.czrozdíl rozdíl -- offset offset -- pravděpodobný posun hodinpravděpodobný posun hodinzpožděnízpoždění-- delaydelay -- doba přenosu signálu, interval nejistoty offsetudoba přenosu signálu, interval nejistoty offsetu

Kalibrace pro krátké časyKalibrace pro krátké časy

KalibraceKalibrace

�� Podmínky kalibracePodmínky kalibrace�� Nominální teplota prostředí, (23Nominální teplota prostředí, (23±±5) 5) °°C.C.

Kontrola funkceKontrola funkce�� Kontrola funkceKontrola funkce�� všechny segmenty displeje musí být viditelné a všechny segmenty displeje musí být viditelné a

čitelné čitelné -- dílky a číslice na stupnici).dílky a číslice na stupnici).�� funkce nulovánífunkce nulování

KalibraceKalibrace

�� přímým porovnání přímým porovnání ss etalonovými etalonovými hodinami v počítačihodinami v počítači

�� přímým porovnání přímým porovnání ss etalonovými etalonovými stopkami v počítačistopkami v počítači

�� UvažujemeUvažujeme--li li reakční dobu reakční dobu obsluhy obsluhy 0,3 s0,3 s, pak , pak nejistotu vlivem nejistotu vlivem této doby je pro 24 této doby je pro 24 hodin jen 0,00035%hodin jen 0,00035%

�� Uvažujeme rozdíl Uvažujeme rozdíl časů spínání časů spínání etalonových a etalonových a kalibrovaných kalibrovaných stopek stopek 0,1 s0,1 s

KalibraceKalibrace

�� Etalonový čas odečítáme na počítači sí SP time SyncEtalonový čas odečítáme na počítači sí SP time Sync�� Nejistota měření je 0,3s a nezáleží na době měření. Nejistota měření je 0,3s a nezáleží na době měření. �� StartStart kalibrace kalibrace první denprvní den�� před měřením načteme čas z internetupřed měřením načteme čas z internetu�� před měřením načteme čas z internetupřed měřením načteme čas z internetu�� V okamžiku, kdy naskočí zvolený čas , vybraný V okamžiku, kdy naskočí zvolený čas , vybraný

podle SP time Sync, sepneme stopkypodle SP time Sync, sepneme stopky�� VV další zvolený čas, cca za asi 24 hod podle SP další zvolený čas, cca za asi 24 hod podle SP

time Sync znovu načteme čas ztime Sync znovu načteme čas z internetu internetu �� StopStop kalibrace kalibrace druhý dendruhý den�� a stopky vypnemea stopky vypneme

FotometodaFotometoda

Vyhodnocení kalibrace RSVyhodnocení kalibrace RS

�� Do kalibračního listu zaznamenáváme Do kalibračního listu zaznamenáváme naměřenou chybu přepočtenou na naměřenou chybu přepočtenou na časový interval 1 den (24 hodin)časový interval 1 den (24 hodin)časový interval 1 den (24 hodin)časový interval 1 den (24 hodin)

�� Pokud je vyhovující, aby že chyba Pokud je vyhovující, aby že chyba vlivem nepřesnosti referenčního vlivem nepřesnosti referenčního oscilátoru stopek byla menší než oscilátoru stopek byla menší než 0,1s0,1s pro dobu měření 5 minut , pak pro dobu měření 5 minut , pak naměřená chyba za 24 hodin nesmí naměřená chyba za 24 hodin nesmí být větší než 29sbýt větší než 29s

Kalibrace pro krátké časyKalibrace pro krátké časy

�� Nastavíme na dobu měření program SP Nastavíme na dobu měření program SP TimeSync na krátký synchronizační interval TimeSync na krátký synchronizační interval

�� volíme z internetových stopek, napříkladvolíme z internetových stopek, například�� http://www.onlinehttp://www.online--stopwatch.com/largestopwatch.com/large--�� http://www.onlinehttp://www.online--stopwatch.com/largestopwatch.com/large--

stopwatch/stopwatch/�� Nejistota měření při současném spínání Nejistota měření při současném spínání

stopek vstopek v počítači a kalibrovaných stopek je počítači a kalibrovaných stopek je cca 0,1s.cca 0,1s.

�� Startujeme a vypínáme internetové a Startujeme a vypínáme internetové a kalibrované stopky současně.kalibrované stopky současně.

internetové a kalibrované internetové a kalibrované stopky současněstopky současně

KALIBRAČNÍ LISTKALIBRAČNÍ LISTCertificate of CalibrationCertificate of Calibration

KLKL--XYXY--1010

�� Kalibrace časové základnyKalibrace časové základny�� chyba časové základny kalibrovaných chyba časové základny kalibrovaných �� chyba časové základny kalibrovaných chyba časové základny kalibrovaných

stopek přepočtená na čas měření 24 stopek přepočtená na čas měření 24 hod hod

�� ∆T 24hod = ( x,xx ∆T 24hod = ( x,xx ±± 0, 3 )s0, 3 )s�� Kalibrace pro krátké časyKalibrace pro krátké časy�� Naměřená chyba ∆ = ( y,yy Naměřená chyba ∆ = ( y,yy ±± 0, 1 )s0, 1 )s

Shrnutí Shrnutí -- možnostimožnosti�� Rozhlas Rozhlas �� není dostupný údaj o přesnosti ani o návaznosti, proto není dostupný údaj o přesnosti ani o návaznosti, proto není vhodnýnení vhodný�� TelefonTelefon�� není dostupný údaj o přesnosti ani o návaznosti, není dostupný údaj o přesnosti ani o návaznosti, �� není vhodnýnení vhodný jako etalon ke kalibraci, není kjako etalon ke kalibraci, není k disposici údaj o zpoždění disposici údaj o zpoždění

cestou. Vcestou. V některých zemích vněkterých zemích v zahraničí tyto údaje jsou a zůstává velmi zahraničí tyto údaje jsou a zůstává velmi oblíbený (Austrálie, Nový Zéland, USA, Velká Britanie, Švédsko)oblíbený (Austrálie, Nový Zéland, USA, Velká Britanie, Švédsko)

�� DCF 77,5DCF 77,5�� není dostupný údaj o přesnosti navázání použitého přijímače, není dostupný údaj o přesnosti navázání použitého přijímače, �� je vhodný jako ke kalibraci je vhodný jako ke kalibraci jen po validacijen po validaci vlastností pro konkrétní přijímač,vlastností pro konkrétní přijímač,�� je vhodný jako ke kalibraci je vhodný jako ke kalibraci jen po validacijen po validaci vlastností pro konkrétní přijímač,vlastností pro konkrétní přijímač,�� GPSGPS�� levné GPSlevné GPS přijímače konstruovány hlavně pro určení polohy, proto bez přijímače konstruovány hlavně pro určení polohy, proto bez

validace validace není vhodnýnení vhodný jako etalon ke kalibraci jako etalon ke kalibraci �� InternetInternet�� SS využitím programu využitím programu Dimension 4, SP TimeSyncDimension 4, SP TimeSync nebo specielních nebo specielních

programů metrologických institutů je dostupný údaj o přesnosti, o programů metrologických institutů je dostupný údaj o přesnosti, o návaznosti i o zpoždění při přenosu signálu, návaznosti i o zpoždění při přenosu signálu,

�� je vhodný pro běžnou praxi kalibrace ručně spínaných stopek a časovačů, je vhodný pro běžnou praxi kalibrace ručně spínaných stopek a časovačů, protože vliv reakční doby při spínání je podstatně větší než nejistota vlivem protože vliv reakční doby při spínání je podstatně větší než nejistota vlivem přenosu etalonového signálu internetem přenosu etalonového signálu internetem

literaturaliteratura

�� PNÚ 2511.2 Stopky mechanické, prevádzkové meradlá, Metody PNÚ 2511.2 Stopky mechanické, prevádzkové meradlá, Metody skůšania, ÚNM, 1985skůšania, ÚNM, 1985

�� ITTC ITTC –– Recommended Procedures Sample Work Instructions: Recommended Procedures Sample Work Instructions: Calibration of Chronometers with Pointer Indication, International Calibration of Chronometers with Pointer Indication, International towing tank conference ITTC, edition 2002towing tank conference ITTC, edition 2002, , Národní měřící verifikační Národní měřící verifikační předpis, předpis, ČČínaínaTechnical Guide 8 , Calibration of Stopwatches, Measurement Technical Guide 8 , Calibration of Stopwatches, Measurement �� Technical Guide 8 , Calibration of Stopwatches, Measurement Technical Guide 8 , Calibration of Stopwatches, Measurement Standards Laboratory of Standards Laboratory of New ZealandNew Zealand

�� NIST Recommended Practice Guide, Special Publication 960NIST Recommended Practice Guide, Special Publication 960--12, Jeff 12, Jeff C. Gust, Quametec Corporation, Robert M. Graham, Sandia National C. Gust, Quametec Corporation, Robert M. Graham, Sandia National Laboratoriem, Michael A. Lombardi, Stopwatch and Timer Laboratoriem, Michael A. Lombardi, Stopwatch and Timer Calibrations , National Institute of Standards and Technology, Physics Calibrations , National Institute of Standards and Technology, Physics Laboratory May 2004, Laboratory May 2004, U.S.U.S. Department of CommerceDepartment of Commerce

�� Louis Marais Stopwatch calibration in Louis Marais Stopwatch calibration in South AfricaSouth Africa, 2004 NCSL , 2004 NCSL International Workshop and Symposium, July 11International Workshop and Symposium, July 11--15, 200415, 2004

literaturaliteratura

�� Fundamentals of Quartz Oscillators, Application Note 200Fundamentals of Quartz Oscillators, Application Note 200--2 Agilent2 Agilent�� Doršic Pavol Kalibrácija elektronických stopek, Metrologia a Doršic Pavol Kalibrácija elektronických stopek, Metrologia a

skúšobnictvo č.3 2001, str 7skúšobnictvo č.3 2001, str 7�� Kalibrační postup KP 6.1.2/01/05/N Mechanické stopky, ČMS 2005Kalibrační postup KP 6.1.2/01/05/N Mechanické stopky, ČMS 2005�� Návod na použití údajů GPS pro metrologické ověření reNávod na použití údajů GPS pro metrologické ověření reffeererenčního nčního

oscilátoru. oscilátoru. Publikace Publikace SIT/TecSIT/Tec--007/04007/04oscilátoru. oscilátoru. Publikace Publikace SIT/TecSIT/Tec--007/04007/04�� Horský,Kalibrace méně přesných měřidel času a frekvence, Horský,Kalibrace méně přesných měřidel času a frekvence,

Metrologie. č.3, 2006Metrologie. č.3, 2006�� Horský, Metrologie času a frekvence v praxi, Metrologie 3/2012, str. Horský, Metrologie času a frekvence v praxi, Metrologie 3/2012, str.

6 6 �� Timer Calibration Verification Timer Calibration Verification -- Guidelines Guidelines Johns Hopkins University Johns Hopkins University

Baltimore, MD Baltimore, MD USA USA �� IAAF Calibration and Testing Manual edition 2010 IAAF Calibration and Testing Manual edition 2010 INTERNATIONAL INTERNATIONAL

ASSOCIATION OF ATHLETICS FEDERATIONSASSOCIATION OF ATHLETICS FEDERATIONS (IAAF)(IAAF)

JEN PRO ZAJÍMAVOSTJEN PRO ZAJÍMAVOST

�� ISO 10553:2003 ISO 10553:2003 “Horology “Horology –– Procedure Procedure for evaluating the for evaluating the accuracy of quartz accuracy of quartz accuracy of quartz accuracy of quartz watcheswatches