Por que um relógio digital moderno se baseia na frequência da rede?

Estou no serviço militar, estacionado em Djibuti, na África. Geramos energia de 240V / 50Hz na base, mas alguns edifícios também têm tomadas de 120V, que eu suponho que sejam transformadas em outro lugar na base, provavelmente na estação de geração a diesel. Também presumo que seja 50Hz (veja abaixo).

Acabamos de receber uma nova cafeteira com um plugue de 120V e um relógio / timer:

Depois de dois dias acertando o relógio, esperando café quente quando chegamos ao trabalho e descobrindo que a hora no mostrador estava incorreta, percebi que o relógio provavelmente está 5/6 lento devido ao fato de que a energia é 120V / 50Hz em vez de 60Hz. Um pouco de tempo confirmou que o relógio é, de fato, dez minutos lento a cada hora.

Eu teria pensado que o relógio interno seria um simples relógio de quartzo rodando em corrente contínua retificada, mas isso não (suponho) afetaria a frequência do cristal. Estou supondo, então, que o relógio é um circuito A / C diferente.

Existe uma razão (custo?) Para que o relógio dependa de um sinal de 60Hz?

Por quê? Você acertou exatamente, ele foi projetado com um orçamento.

A frequência da rede elétrica em longas escalas de tempo geralmente é muito bem regulada; o gráfico nesta página da Holanda mostra um desvio de não mais de 40 segundos em 70 dias; mais do que preciso o suficiente para um despertador / timer de relógio de café bobo. Você pode ver que a variação de curto prazo oscila, por exemplo, neste pequeno e elegante indicador em tempo real da rede elétrica do Reino Unido.

Na medida em que provavelmente usa a frequência da rede elétrica em um circuito lógico (ou com um micro), é provavelmente bastante trivial. Basta executá-lo (ou provavelmente a saída do transformador) através de alguns passivos (resistores de alto valor), talvez um diodo (ou confiar em diodos de fixação internos) e bam, clock. Se ele está sendo projetado com um orçamento, provavelmente não está isolado, para que você possa fugir de todos os tipos de métodos divertidos de economia de custos.

Estabilidade a longo prazo e sincronização de clock - fonte

A regulação da frequência do sistema de energia para a precisão da cronometragem não era comum até 1926 e a invenção do relógio elétrico acionado por um motor síncrono. Hoje, as operadoras de rede regulam a frequência média diária para que os relógios permaneçam alguns segundos após o tempo correto. Na prática, a frequência nominal é aumentada ou reduzida em uma porcentagem específica para manter a sincronização. Ao longo de um dia, a frequência média é mantida no valor nominal dentro de algumas centenas de partes por milhão. Na grade síncrona da Europa Continental, o desvio entre o tempo da fase da rede e o UTC (com base no horário atômico internacional) é calculado às 08:00 todos os dias em um centro de controle na Suíça. A frequência alvo é então ajustada em até ± 0,01 Hz (± 0,02%) a partir de 50 Hz, conforme necessário, para garantir uma média de frequência de longo prazo de exatamente 50 Hz × 60 seg × 60 min × 24 horas = 4.320.000 ciclos por dia. Na América do Norte, sempre que o erro exceder 10 segundos para o leste, 3 segundos para o Texas ou 2 segundos para o oeste, será aplicada uma correção de ± 0,02 Hz (0,033%). As correções de erro de tempo começam e terminam na hora ou na meia hora

Por que confiar nesse método - é uma maneira testada e comprovada, e dificilmente desaparece em períodos de tempo massivos - se deriva é porque está com defeito ou porque os mecanismos na Suíça falharam (Europa)

A falta de manutenção deve ser uma boa razão, embora o número de vezes que os caras do serviço pareçam aparecer para a nossa máquina de bebidas decida isso !!

Como alguém me disse uma vez sobre o design da TV no início dos anos 70, se você pode salvar um "resistor, você é um herói", os eletrônicos de consumo para o fabricante têm um preço FOB e não o preço que você paga como consumidor.

Um dispositivo como uma cafeteira que alterna corrente significativa geralmente muda no ponto de cruzamento zero do ciclo da rede elétrica para reduzir a interferência. Para uma carga resistiva nesse ponto, não há corrente fluindo, portanto não haverá intereferência gerada. Você pode perceber que, às vezes, ligar coisas como luzes que possuem um interruptor simples sem detecção de cruzamento de zero interfere em um grau reduzido com TVs e equipamentos de áudio etc.

Uma vez que a linha CA já está sendo monitorada para encontrar esse ponto, ela se torna essencialmente uma fonte de relógio 'livre'. Nos países que monitoram a frequência de perto e realizam ajustes para manter a precisão a longo prazo, também será muito mais precisa por um longo período do que um relógio de cristal de quartzo.