掩蔽(星食)観測用GPS/1PPS発光器の仕様とバグ

掩蔽観測用のGPS受信モジュールの1PPS信号を使っています。ほんとうはタイムインサータにしたいのですがお金と手間暇がかかるので１PPS信号による発光器で我慢しています。

毎秒発光色を変化させることによって発光器だけでも秒の単位は読み取れるようにしてあります。毎正秒から0.1秒間発光するのですが前半では10秒の位、後半では1秒の位に相当する色になります。と言っても色は三つしか使えないのでこんな感じです。

00秒　赤+赤、01秒 赤+緑、02秒 赤+青、03秒　赤+赤、04秒 赤+緑、05秒 赤+青、06秒　赤+赤、07秒 赤+緑、08秒 赤+青、09秒 無発光

10秒台はこれと同じ、20秒台、30秒台は最初の発光が緑、40秒台、50秒台は青に変わります。同じパターンが何か所もあるのですが、それでも21秒以上記録（録画）すれば何秒の発光なのか知ることができます（実際には１PPS発光の開始あるいは終了の瞬間が確実に写りこむだけの時間録画する必要があり、この時間はカメラによって違います）
掩蔽の起きる時刻が予測と30秒以上ずれるということはあり得ませんのでこれで潜入・出現の時刻を正しく知ることができます。

以下NHKラジオの時報とか電波時計モジュールの出力とか使っていますが、どちらも掩蔽観測（の時刻基準）に使えるほどの精度はありません。1秒ずれているかどうかのチェックはできるので使っているだけです。また、動画の音声と画像は同期しているとは限りません。念のために書いておきます。詳しいことは「時刻標準について」にあります。

NHK第一放送の時報と同時に録画した例


これはGPS受信モジュールとしてGE-612Tを使っていたときのものです。59秒では発光がなく00秒で赤+赤の発光パターンが見られます。

ところが.....

　
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昨2014年11月にGPS受信モジュールをGM-5157A に変えました。発光パターンはこうなっています。


上と違って59秒 青+青、00秒 無発光となり01秒で赤+赤の発光パターンになっています。つまり1秒遅れています。

じつは最近までこのことに気が付かずアルデバラン食をはじめ潜入・出現の時刻を最初の方の発光パターンをもとに求めていました。とうぜん1秒違っているわけですからOccultでの整約結果は思わしくなく悩んでいました。ついにはOccultがうるう秒を考慮していないに違いないとOccultに濡れ衣を着せてしまいました (^^;;

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ところで、なぜこういうことになったのか、というのが問題です。

上にあげたGPS受信モジュールはいずれも1PPS信号を出力した後その１PPSの時刻を示すメッセージを送出しています。したがって意図したとおりの発光パターンを作るためには時刻をプラス1秒する必要があります。

時刻を取得してすぐにプラス1秒してしまうと、それが発光途中の場合発光色を変化させてしまいます。そこでタイマー割り込みを使って１PPS信号の送出後0.3秒くらい経ってからプラス1秒していました。

１PPS信号の直後にメッセージを送出するGE-612Tならこれでいいのですが、GM-5157Aは1PPS信号の0.5秒後くらいにメッセージが送出されます。つまりプラス1秒の操作が行われず取得した時刻からそのまま発光パターンを作ってしまうことになっていたのです。

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ここまで考えるとそもそもプラス1秒する必要があったのかという疑問も沸いてきます。
毎0秒で無発光、毎1秒で赤+赤のパターンでもそれとわかって使えば何の問題もないわけですから。もう少しよく考えるべきでした。

こういう話を書くと、ほんとに正秒に1PPS発光が行われているかを心配されそうですが、こちらは問題ないです。1PPS発光はGPS受信モジュールから出てくる１PPS信号をもとに100%アナログの回路で作っており、プログラムは発光色を変化させる（のと時刻をLEDで表示する）のにしか使っていないからです。

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最後に電波時計モジュール（JJY受信モジュール）の出力と比較した動画をあげます。
どこをチェックしているのかわかる方はかなりの時刻オタク(?)です (^^)



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関連

「時刻標準について」
「GPS受信モジュールあれこれ」

「「掩蔽(星食)の予測と観測」記事目次とリンク集」

「星食観測用1PPS発光器取扱説明書 - 6」
「**重要** 星食観測用1PPS発光器取扱説明書 - 4」
「**重要** 星食観測用1PPS発光器取扱説明書 - 5」
「動画の撮影時刻を知る(1)」
「動画の撮影時刻を知る(2)」

「はじめてのGPS受信モジュール - GE-612T編 - 1」
「はじめてのGPS受信モジュール - GE-612T編 - 2」
「はじめてのGPS受信モジュール - GE-612T編 - 3」

「はじめてのGPS受信モジュール - GM-5157A - 実装」
「はじめてのGPS受信モジュール - GM-5157A - 概要」
「GM-5157Aの実装」