Como você calibrar o cristal de 32.768kHz para o PIC24 RTCC

Estou tentando descobrir o melhor método para a calibração de cristal PIC24 RTCC. Sua nota de aplicação indica dois métodos: usando uma tabela de pesquisa e usando um relógio do sistema de referência.

Segundo eles, o método de relógio do sistema de referência é o melhor, mas eles recomendam um oscilador de sistema que seja um múltiplo do oscilador de cristal RTCC, como 16,777MHz.

Alguém já tentou esse processo de calibração de cristal RTCC para o PIC24? Eu apreciaria algumas orientações práticas. Estou usando o PIC24FJ128GA006 .

Calibrar contra a frequência da rede elétrica, como sugere Tony, é uma má ideia. A precisão a longo prazo pode ser boa, a precisão a curto prazo não.

O
Tony desconsidera minha referência, mas isso não é problema, existem outras fontes que confirmam isso. (Note-se que ele faz . Usar minha referência para mostrar uma precisão absoluta de 10 MHz / 50 Hz = 0,1 ppm (sic) Parece que ele está tão preocupado com o seu 10 - 10 . Que ele não vê um fator mil erro) Talvez ele aceite a autoridade do ENTSOE , que é a "Rede Europeia de Operadores de Sistemas de Transmissão de Eletricidade". Eles deveriam saber. Deste documento : $^{-10}$

Ativação do CONTROLE PRIMÁRIO. A ativação do CONTROLE PRIMÁRIO é acionada antes que o DESVIO DE FREQUÊNCIA em direção à frequência nominal exceda 20 mHz. $\pm$

Desvio de frequência máximo admissível no estado quase estacionário após o incidente de referência. É permitido um DESVIO DE FREQUÊNCIA quase no estado estacionário a 180 mHz da frequência nominal como valor máximo na ÁREA SINCRONICA UCTE após a ocorrência de um incidente de referência após um período de operação inicialmente não perturbada. Ao assumir que o efeito da auto-regulação da carga está ausente, o desvio máximo quase-estacionário permitido seria de ± 200 mHz. $\pm$$\pm$

Este site oferece uma visão em tempo real do desvio.

Mesmo se ignorarmos os incidentes de 200 MHz, ainda existem os desvios de 20 MHz. Estamos falando de 400 ppm, isso é mais do que uma ordem de magnitude que o erro do cristal não calibrado. 4000 ppm ou duas ordens de grandeza, levando em consideração os incidentes de referência. Portanto, a conclusão permanece a mesma: a precisão de curto prazo da frequência da linha não é boa o suficiente para calibrar um cristal.
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O gráfico mostra que uma frequência principal de 50Hz flutua continuamente entre 49,9Hz e 50,1Hz, ou seja, um erro de 0,2%, ou 2000ppm. Um cristal de relógio não calibrado tem 20ppm de precisão. (A escala horizontal é dias.)

Este dispositivo pode ser útil:

$\times$$^{-10}$

Apenas 1500 dólares, o que me parece uma pechincha. (Sua própria culpa, você deveria ter mencionado um orçamento :-))

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Mais barato? OK, este OCXO (oscilador de cristal controlado pelo forno) tem estabilidade de frequência de 5ppb (0,005ppm) e envelhecimento inferior a 0,1ppm por ano. Cerca de 150 dólares. Disponível em 16.384MHz, que é um múltiplo de 32.768kHz (500x). Você mencionou isso na sua pergunta, embora não haja realmente nenhuma razão para isso.

$\pm$

Eu tive vários projetos nos quais tive que calibrar um RTC durante um processo de produção em volume. Minha experiência não foi boa em tentar sincronizar ou comparar com algum tipo de referência ultra-precisa - não por causa da qualidade dos resultados, mas por causa do custo e do esforço envolvido por unidade no processo de calibração.

O que eu achei que funciona melhor NÃO é uma janela curta de alta precisão, mas uma janela mais longa de precisão moderada, e isso pode ser feito com muito pouco custo ou desenvolvimento. Se você deixar um circuito RTC energizado em uma caixa por 10 dias, tudo o que precisa é de um computador conectado a um servidor de horário com precisão de 1 segundo para atingir ~ 1 ppm, que é muito menor que o erro de envelhecimento de 1 ano do cristal de 32,768kHz típico ( qual é o seu pior problema se você calibrar o erro nominal e compensar a temperatura). Não sei se você está falando sobre quantidades de hobby ou quantidades de produção, mas essa solução funciona muito bem de qualquer maneira.

Tudo o que fizemos foi acertar o relógio para um lote inteiro de placas (programaticamente, ou você poderia fazê-lo manualmente, se quiser) com precisão de 1 segundo ou melhor. Em seguida, deixe esse lote por um certo período de tempo e verifique até que ponto eles (cada) se afastaram. 1 segundo em 10 dias é de aproximadamente 1 ppm. Você deseja medir o ppm realmente desviado pelo RTC e escalá-lo usando as informações da folha de dados e pronto.

Devo também mencionar que a compensação de temperatura (se a sua aplicação permitir) é importante se você estiver experimentando uma ampla variedade de temperaturas. O erro de temperatura pode reduzir a precisão de sua calibração para temperaturas superiores a 10 graus C em seu ambiente de calibração.

Espero que ajude!

Esse usuário usou métodos de contagem de frequência que demoram muito para serem medidos. Portanto, desconsiderar seu ruído de fase de curto prazo é o piso de ruído do contador e a relação sinal / ruído. O método preferido é usar um contador de intervalo de tempo bloqueado pelo TCXO (agora HP ou Agilent) que mede o intervalo de N ciclos de relógio usando o relógio PLL de 100MHz bloqueado para o relógio de referência OCXO e, em seguida, calcula a média e depois inverte para exibir a frequência em 1 segundo ou 100 segundos para 10 casas decimais. A média de ruído reduz o desvio padrão nas amostras N raiz.

Aqui vemos a média em direção a 1e6 e a estabilidade da linha de energia está projetando em direção a 1e-6 ou 1 em 10 ^ 6 após 5e6 segundos. Isso pode ser feito em 1e2 segundos com um contador de tempo HP adequado.

A referência de StevenH à estabilidade é horrível e o autor admite que todo o erro de curto prazo se deve a um erro de medição.

Mesmo assim, os transientes diários de restrição para ciclos de carga alternam a fase e a frequência em que a grade de 50 / 60Hz é extremamente estável. Somente erros de medição, calculados com a média de falhas em vez de usar contagens de TI de precisão e filtrar falhas, melhorariam os resultados. As sobrecargas do cliente também podem perturbar os resultados quando sua fase está fora de sincronia ao vender energia a uma concessionária vizinha.

Os utilitários precisam permanecer sincronizados com seus clientes em todo o país e no mundo o melhor possível para evitar instabilidades óbvias. Há melhorias significativas na estabilidade do Sistema COntrol para evitar reação excessiva a EMP, tempestades solares e bloqueio da rede na última década. Minhas observações foram limitadas ao final dos anos 70, quando os sinais eram ainda mais estáveis ​​que esse gráfico. Muita coisa aconteceu com uma mudança em direção às redes HVDC, que evitam as óbvias restrições da fase PLL bloqueadas de compartilhamento de energia em um continente. Porém, as tolerâncias aceitáveis ​​para os clientes são frouxas em comparação com a natureza do compartilhamento de rede dos PLL de gigawatt no modo de compartilhamento atual. (Eu posso ter mais teoria, mas é muito tênue)

O gráfico barulhento mostrado por Stevenh é comentado pelo autor como tendo excesso de ruído a curto prazo devido a erro de medição, que pode ser eliminado com um BPF ativo a 50 (60) Hz. Eles continuam a dizer ..

"Em curto prazo (segundos a horas), vários mecanismos são empregados que tentam continuamente manter a frequência o mais próximo possível 50,0000 Hz, mas que não consideram a fase (ou seja, erro de relógio). Desde que o desvio entre o tempo real e o tempo indicado por um relógio movido à rede seja inferior a 20 segundos, observado às 8 horas da manhã, nenhuma outra medida será tomada. Quando esse desvio excede 20 segundos, é agendada uma correção: durante o dia seguinte (da meia-noite à meia-noite), os reguladores de frequência em toda a zona serão configurados para 10 mHz mais alto ou mais baixo que o normal 50,0000 Hz. Idealmente, isso resulta em uma correção de 17,28 segundos. O acima deve normalmente manter o desvio em cerca de 30 segundos. Somente se o desvio exceder 60 segundos são permitidas correções maiores que 10 mHz. "

10mHz / 50Hz = 0,2 PPM, melhor estabilidade do que se pode esperar do relógio de 32KHz, para provar que pode ser usado facilmente para calibrar o relógio.

mais ref. http://www.stabilitypact.org/wt2/040607-ucte.pdf Pacto europeu para garantir a estabilidade das frequências em todo o continente. União para a Coordenação de Transmissão de Eletricidade: Estudo de Pré-Viabilidade

http://www.ucteipsups.org/Pdf/Download/englisch/UCTE-IPSUPS_SoIaC_glossy_print.pdf estudo resumido

Tudo isso apóia o que eu disse desde o início que, se não fosse estável em fase e frequência, causaria enormes falhas de energia e instabilidade no compartilhamento de energia. Isso é algo que Winnipeg MB, no centro do Canadá, fez desde o início dos anos 70 e alimentava os estados dos EUA com suas mais de dez fontes de energia Terawatt (10TW) em energia hidrelétrica , uma importante exportação do Canadá.