Il mio orologio radiocontrollato non riceve l'ora atomica DCF77 da Francoforte

Hai finalmente comprato il tanto desiderato orologio radiocontrollato Casio o Citizen e arrivi tutto felice a casa perché sai che da questo momento avrai al polso la massima precisione possibile.
In effetti il tuo nuovo orologio riceverà l'ora atomica DCF77 dalla Germania (per l'esattezza da Mainflingen, situato a circa 30km da Francoforte) o MSF dall'Inghilterra.
Dopo aver trascorso tutta la serata, manuale alla mano, per capire e regolare le varie funzioni del tuo nuovo orologio, lo riponi vicino alla finestra prima di andare a letto perché hai letto nel manuale che il segnale atomico verrà ricevuto con molte più probabilità nelle ore notturne.
La mattina, appena sveglio, il tuo primo pensiero è quello di correre a guardare se il tuo gioiellino ha ricevuto i segnale.
Ma ci resti davvero male quando scopri che nessun segnale radio è stato ricevuto durante la notte e che dunque non sia avvenuta alcuna sicronizzazione.
Ti chiedi quindi cosa potrebbe essere successo e magari pensi che il tuo orologio possa essere difettoso.

A questo punto è necessario qualche chiarimento.
Il segnale dell'ora atomica viene trasmesso tramite le onde lunghe che hanno come caratteristica quella di propagarsi a notevole distanza sfruttando prevalentemente la loro riflessione nella ionosfera, uno strato dell'atmosfera situato tra i 60 ed i 1000 chilometri di altitudine.
I gas contenuti nella ionosfera subiscono la ionizzazione da parte del Sole e dai raggi cosmici di altra provenienza spaziale, così il potere di propagazione delle onde radio da parte della ionosfera dipende direttamente dal grado di ionizzazione, oltre che da altri svariati fattori.
Sarebbe alquanto fuori luogo trattare qui questo argomento nella sua completezza tecnica ma sarà sufficiente sapere che, a causa delle interferenze tra i vari strati della ionosfera, la propagazione delle onde radio è particolarmente favorevole nelle ore notturne.
Ma non solo le ore notturne favoriscono la propagazione, ci sono ancora tanti innumerevoli fattori che possono influenzare tale fenomeno.

Quindi, per agevolare la ricezione del segnale orario da parte del tuo orologio dovresti osservare le seguenti precauzioni:

• posizionare l'orologio per la ricezione nelle ore notturne
• scegliere un luogo quanto più vicino ad una finestra che "guardi" nella direzione del trasmettitore, quindi verso nord se ti trovi in Italia

Ma, nonostante ciò, ci potrebbero essere altri fattori che impedirebbero la ricezione del segnale quali ad esempio un'eccessiva schermatura da parte di ostacoli naturali come le montagne, oppure dei palazzi davanti a noi.
Secondo le linee guida il segnale sarebbe ricevibile fino ad una distanza di ben 1500 chilometri dai trasmettitori, quindi l'Italia sarebbe compresa in quest'area, forse con qualche difficoltà per l'estremo sud.

E se qualcuno ti dicesse che il segnale DCF77 viene regolarmente ricevuto ad una distanza di ben 2000 chilometri ci crederesti?
Per l'esattezza sono circa 1985 chilometri e la località si trova nell'estremo sud dell'Europa settentrionale, per l'esattezza nella regione dell'Algarve, in Portogallo.
Sì, ma qual è il trucco?

 

Nessun trucco, è sufficiente applicare uno dei più semplici fenomeni della fisica: la risonanza.
Se prendiamo due diapason identici, che normalmente sono accordati a 440 Hz, corrispondenti alla nota LA, li posizioniamo uno accanto all'altro e ne percuotiamo uno facendolo quindi vibrare, l'altro diapason comincerà anch'esso a vibrare per simpatia, in effetti risuona alla stessa frequenza dell'altro.
Ma se i due diapason sono diversi, quindi accordati a due diverse frequenze, la risonanza non si manifesterà.

Ecco come viene applicato lo stesso fenomeno al nostro orologio.
Negli orologi radiocontrollati è presente una minuscola antenna che naturalmente serve a captare e quindi a ricevere il segnale radio.
Detta antenna è costituita da un nucleo in ferrite con avvolta una bobina che, in coppia ad un condensatore, determina la frequenza di ricezione.
Ma date le dimensioni estremamente piccole sarà difficile, se non impossibile, ricevere segnali molto deboli.
Se invece ci procurassimo la stessa antenna, quindi ferrite, avvolgimento e condensatore, di dimensioni molto più grandi e di conseguenza molto più sensibile del minuscolo antennino del nostro orologio, potremmo osservare lo stesso fenomeno della risonanza appena visto con i due diapason semplicemente mettendo l'orologio accanto all'antenna maggiorata.



Questa è l'antenna utilizzata per ottenere la risonanza con il nostro orologio.
E' prodotta dalla Citizen per i loro orologi ma, dato che la frequenza da ricevere è unica, sarà perfetta anche per altri marchi di orologi.
Non è difficile da acquistare, basta cercarla in rete con il nome Citizen Wave receiver Model RCW/SU-3 for DCF77.
 

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Considerando che le antenne in ferrite sono altamente direttive l'orologio dovrà essere affiancato ad essa con la sua antenna interna parallela a quella esterna.
In questa immagine è stato impiegato un Casio la cui antenna è posizionata alle ore 12, ma non tutti gli orologi hanno l'antenna posizionata alle ore 12, alcuni ce l'hanno alle ore 3, altri alle ore 9, quindi è consigliabile consultare il manuale dell'orologio.







Impiegando l'antenna esterna Citizen i risultati sono sorprendenti e permettono di ricevere l'ora atomica ad una distanza considerevole, di molto superiore ai 1500 chilometri massimi dichiarati.
La ricezione avviene regolarmente tutte le notti e ciò è davvero sorprendente se pensiamo che il segnale viene ricevuto nell'estremo sud dell'Europa, non considerando le troppo lontane Isole Canarie, le Azzorre e l'Isola di Madeira.