Retraso de tiempo largo y preciso

La mejor opción para retrasos prolongados son los microcontroladores. Son simples, baratos y relativamente fáciles de usar. Hacer una precisión de milisegundos en días es fácil.

El único truco para hacer un temporizador de varios días es que necesita usar dos temporizadores: un temporizador de hardware y un temporizador de software. Por ejemplo: configure el temporizador de hardware para generar una IRQ cada 1.0 ms. En la ISR (rutina de servicio de interrupción), incremente un contador de 32 bits en cada IRQ. Entonces, cuando este contador de software llega a 1000, entonces ha pasado 1 segundo. Hacer esto significará que el contador de 32 bits se reinvertirá en aproximadamente 49.7 días.

Puede usar más de 49.7 días si usa un contador más grande, como 48 o 64 bits.

La precisión de este sistema dependerá de la precisión del reloj utilizado para el microcontrolador. La mayoría de los osciladores de cristal de cuarzo son buenos hasta aproximadamente 100 ppm (partes por millón), aunque los cristales de 20 ppm están fácilmente disponibles. Se puede hacer más preciso que 20 ppm, pero el costo aumenta y la disponibilidad de piezas disminuye.

El microcontrolador es el camino a seguir. Los cristales de cuarzo son conocidos por su precisión, pero incluso eso es relativo. Los cristales estándar son de 100 ppm, usted paga extra por 20 ppm. 100 ppm no suena tan mal, pero solo es 0.01%, y puede darle un error de hasta 8 segundos por día, o más de 4 minutos (!) Por mes. Incluso los 20 ppm dan como resultado un error de 2 segundos por día.

La solución para cronometrar períodos largos es sincronizar su temporizador con un reloj de alta precisión. DCF77 (Europa) y WWVB (América del Norte) envían un pulso cada segundo, un tiempo derivado de un reloj atómico. Podría contar estos segundos pulsos para cronometrar los períodos más largos y para la temporización de menos de un segundo, confíe en el cristal.

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La imagen muestra un Conrad :

La precisión requiere estabilidad y calibración.

Normalmente, comenzarás con un cristal que ya está calibrado con cierto grado de precisión, con una característica de estabilidad conocida. Luego, debe asegurarse de que los errores de precisión y estabilidad cumplan con sus requisitos de rendimiento.

Con un dispositivo de 100 ppm, obtiene hasta aproximadamente 5 minutos de desviación por mes.

Si lees varias hojas de datos en RTC con respaldo de batería, todas enfatizarán la necesidad de elegir una fuente de reloj que sea estable sobre temperatura, edad y voltaje; y para una precisión a largo plazo, el sistema completo debe calibrarse a una fuente de tiempo de referencia conocida y ajustarse. Muchos RTC tienen un registro de "recorte" que le permite agregar / restar algunos "tics" durante un período de tiempo para ajustar Las pequeñas variaciones entre unidades. También puedes utilizar esta técnica con una MCU.

Por separado, si su resolución de precisión se mide en términos de segundos, durante un período de tiempo muy largo, puede obtener 60 Hz confiables de la línea eléctrica. (Wikipedia) : solo asegúrate de que haya un contador secundario para controlar los apagones.

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Por cierto, pensé que recientemente vi un artículo de noticias acerca de que NIST había desarrollado un reloj atómico transportable superestable que se encontraba dentro del espacio de carga trasero de una minivan; Pero no pude encontrarlo. Pero durante ese proceso, encontré este interesante "reloj atómico" que fue recientemente anunciado.

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Ah, encontré el artículo sobre un super portátil ¡Láser estable que se usaría para un reloj atómico portátil ! Esto no es muy práctico para la mayoría de nosotros, pero pensé que era una pieza interesante.

Los osciladores disciplinados de GPS son la técnica estándar para generar una referencia de tiempo altamente precisa. Los receptores GPS Timing emiten un impulso de 1 pulso por segundo que es temblor a corto plazo de 30 a 50 nSeg, y a largo plazo es tan preciso como pueden serlo un montón de relojes atómicos de cesio. Esto se usa en un PLL para corregir un oscilador de cristal de alta frecuencia, que luego se usa como referencia de frecuencia.

Por ejemplo, eche un vistazo a Trimble Thunderbold E

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Las estaciones base de teléfonos celulares ya están referenciadas a un receptor de GPS, por lo que son precisas a una fracción de un PPM en su frecuencia transmitida.