iMacの画面には、こんな時計が表示される。
GPSからの電波を受信して、現在位置と正確な時計表示をさせてみよう。
時計はGPS衛星内部で使用されているセシウム原子１次周波数標準器にトレースされる為に、
正確無比の精度が得られます。
電波時計と称して売られている物の一部は、消費者に10万年に1秒の誤差と誤認させる広告を堂々としています。
一度、新聞広告等で販売していた会社に誤認させるなと投書した事があります。
その会社は、その後表示を改めて販売されている良心的な会社でした。
買う側も賢くならなければ・・・
40KHz/60KHzの標準電波を受信する通称：電波時計の原理は・・
決められた時間にのみ標準電波を受信して、誤差があればその分を修正するだけの機能しかありません。
その時間に標準電波を受信できなければ、時計内部の水晶発振回路で時を刻むわけです。
さて、水晶発振器の誤差はどの位なのか？ 自分で調べてみて下さい。
とても10万年に1秒なんて天文学的な誤差が得られるはずがありません。
通称：電波時計は、標準電波を受信した瞬間だけその精度があるだけです。
受信が終われば、内部の水晶発振器で動作しています。
本当に高精度を維持するのなら、24時間常時標準電波を受信して位相を追従して動作する時計でなくては意味がありません。
そんな製品も市販されていますが、値段は通称：電波時計が数百から数千台買える金額です。
もう少し手軽に出来そうな物だと、このGPS電波を利用した時計になる訳です。
☆必要な機材類
◎ HP Z3801A GPS受信機
◎ GPSアンテナ(アクティブ )・ケーブル類
◎ コントロール・ソフト( 別途、ダウンロード )
◎ DC48V / 1A程度の電源
現在、この受信機は入手が難しくなっている。
アメリカ国内で$400 - $500位（ 送料別 )
コントロール・ソフトは、マック用は唯一あるのみ。 $49
☆受信機と接続する為に必要な機材類
◎ iMac( iMacに限らない )
◎ USB / シリアル変換アダプター
☆GPS受信機をコントロールするソフトは、OS8 / 9用とOS
X用がある。
iMac以外でも使えます。 使える条件は・・・
1,上記のOSをサポートしている本体( PB1400C / PM7100あたりから使えます。)
2,シリアル・ポートを装備している本体( ほとんどの機種が対象 )
3,USBポートしか装備していない機種は、USB / シリアル変換アダプターが必要
例えば、初期型のPowerBook G3ではシリアル・ポートがあるので、接続ケーブルを用意して結線を変更するだけ。
iMacだと座布団みたいな台( 商品名：iDock )を持っていればシリアル・ポートが内蔵されているので、
特に変換アダプターを必要としない。
IDockが無い場合は、Keyspan社のUSA-28X( USB / シリアル変換アダプター )が使用できる。
変換アダプターを必要としない旧型マックで使う方が、安上がりで簡単だ。
☆GPS受信機をちょっとだけ改造。
オリジナルの状態では、電源は外部から供給している。 DC 36 - 60V / 約0.6A程度
コンパクトにする為に、空いているスペースにスイッチング電源を組み込んだ。
余裕を見て、長野日本無線製 ALS-50(48V / 1.1A )を使用した。
☆シリアル接続ケーブルを用意しよう。
HP Z3801A GPS受信機には、DB25(
25ピン・コネクター )が取り付けられている。
オリジナルはRS422の規格になっており、Windows環境で使う多くの人は中を少し改造してRS232規格にして使っている。
ところが、マックのシリアルは最初からRS422と言う規格。
つまり、Z3801Aの改造無しでマック本体とGPS受信機との接続ケーブルを用意するだけで済む。
マック用のシリアル・ケーブルとDB25コネクター( オス )を用意しよう。
DB25コネクターへの半田付けはそれほど難しくないが、出来ない場合は詳しい人に頼むと良いだろう。
結線方法は、下記の通り。
ケーブルは、こんな感じ。 長さ2m
ここから画像を拝借 ここで購入する事が出来ます。 http://hitechcafe.com/eshop/product.asp?sku=z3801a&dept_id=14
Yes,you can get Z3801A from http://hitechcafe.com/eshop/product.asp?sku=z3801a&dept_id=14.
オリジナルの後面パネル
電源を内蔵したので、 AC100Vに直接接続できる！
☆GPSアンテナ 色々あります！
DC5Vと3.3V用があるので、買う時は5V用である確認が必要！
屋外にアンテナを設置する場合は、防水処理をする様に！
デザインの違いや使いやすさで、各社から色々出ています。
MOTOROLA TIMING2000 GPSアンテナ 詳細は、こちら・・timing2000.pdf
防水処理がしてあるので、野外設置に最適！ でも、少し高い！
HP製( 純正品 ) 直径9cm程 元々の純正品( 知人から貰った物 )
シャープ製( \500で見付けた。 アンテナ・コネクターの加工が必要
)
富士通テン製 少し大きな旧型 \1,000 これもコネクターの加工が必要。
無名のGPSアンテナ アンテナ・コネクターの加工が必要
台湾製 GPA-03A
ゲインが高いモデル 36dBあります。
Micropulse 1934NW 結構高いです。
ゲインが50dBあるので、設置場所が悪くてホールド・オーバー状態になっている場合にはお勧め！
取り付けパイプと同軸ケーブルは別途用意しなくてはいけない。
コントロール用の本体は、PowerBook G3 / 233 ( CPUは250MHzに入れ替え、メモリー 256MB OS9.2
)にしました。
初期型PBなので、シリアル・ポートにそのまま接続出来て便利。
アンテナを空全体に見渡せる場所に設置します。 窓に貼り付けて、ビルなどから反射する電波を捕らえる事も出来ます。
後者の場合は、出来るだけゲインの高いアンテナを使う方が良いかも。
コントロール・ソフトを立ち上げて、GPSにロックするまで待つだけ。
コントロール・ソフトを立ち上げると、最初にこの表示が画面に現れる。
GPS衛星を補足途中の衛星位置表示
同じく、GPS衛星を補足途中のステイタス表示 電源を入れた直後
しばらくそのままにしておくと、GPS衛星にロックされてGPS内部の時計に同期した状態になる。
☆GPS衛星に時計が同期してから24時間後の精度（ 誤差 )はどの位かと言えば・・
これから表示される桁数の多い物を準備する途中なので、残念ながら時計の精度は確認が出来ていない。
しかし、時間の替りに周波数で確認を取ってみました。
周波数と時間の関係は無関係では無いので、どちらか正確に計る事が出来れば計算で求める事が出来ます。
正確な周波数を基準にして、このGPS受信機から出力される周波数( 10MHz )を比較した結果は・・
GPS衛星に同期後24時間経過した時点で、1.7 X 10の-12乗( 1.7E12 )の精度が確認できた。
24時間を過ぎて、1週間、1ヶ月と経っていけば更にこの精度は少しずつ上がっていくと予想されるが、
このままの状態で故障が無ければ数万年に1秒程度の誤差になると思います。
それ以上の精度は普通の生活には無用なので、1日経過したら精度は気にしない方が精神衛生上良いと思う。
GPS衛星に同期後、24時間経過毎の確度
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