Come calibrare il cristallo 32.768kHz per PIC24 RTCC

Sto cercando di capire il metodo migliore per la calibrazione del cristallo RTCC PIC24. La nota di applicazione indica due metodi: l'utilizzo di una tabella di ricerca e l'utilizzo di un orologio di sistema di riferimento.

Secondo loro il metodo di riferimento del clock di sistema è il migliore, ma raccomandano un oscillatore di sistema che è un multiplo dell'oscillatore a cristalli RTCC, come 16,777 MHz.

Qualcuno ha davvero provato questo processo calibraiton di cristallo RTCC per PIC24? Gradirei alcune linee guida pratiche. Sto usando PIC24FJ128GA006 .

Calibrare in base alla frequenza di rete, come suggerisce Tony, è una cattiva idea. La precisione a lungo termine può essere buona, la precisione a breve termine non lo è.

modifica
Tony è sprezzante riguardo al mio riferimento, ma non è un problema, ci sono altre fonti che lo confermano. (Si noti che egli fa . Utilizzare il mio riferimento a mostrare una precisione assoluta di 10 mHz / 50 Hz = 0,1 ppm (sic) Sembra che egli è così preoccupato con il suo 10 - 10 . Che non vede un fattore mille errore) Forse accetta l'autorità dell'ENTSOE , ovvero la "Rete europea dei gestori dei sistemi di trasmissione per l'elettricità". Essi dovrebbero sapere. Da questo documento : $^{-10}$

Attivazione del CONTROLLO PRIMARIO. L'attivazione del CONTROLLO PRIMARIO viene attivata prima che la DEVIAZIONE DI FREQUENZA verso la frequenza nominale superi 20 mHz. $\pm$

Deviazione di frequenza massima quasi statica ammissibile dopo incidente di riferimento. È consentita una DEVIAZIONE DI FREQUENZA quasi stazionaria di 180 mHz rispetto alla frequenza nominale come valore massimo nell'AREA SINCRONA UCTE dopo il verificarsi di un incidente di riferimento dopo un periodo di funzionamento inizialmente indisturbato. Se si presume che l'effetto dell'autoregolazione del carico sia assente, la deviazione massima consentita quasi allo stato stazionario sarebbe di ± 200 mHz. $\pm$$\pm$

Questo sito offre una vista in tempo reale della deviazione.

Anche se ignoriamo gli incidenti di 200 mHz, ci sono ancora deviazioni di 20 mHz. Stiamo parlando di 400 ppm, che è più di un ordine di grandezza rispetto all'errore del cristallo non calibrato. 4000 ppm o due ordini di grandezza tenendo conto degli incidenti di riferimento. Quindi la conclusione rimane la stessa: la precisione a breve termine della frequenza di linea non è affatto abbastanza buona per calibrare un cristallo.
fine della modifica

Il grafico mostra che una frequenza di rete di 50Hz fluttua continuamente tra 49,9Hz e 50,1Hz, ovvero un errore dello 0,2% o 2000 ppm. Un cristallo dell'orologio non calibrato ha una precisione di 20 ppm. (La scala orizzontale è giorni.)

Questo dispositivo può essere di aiuto:

$\times$$^{-10}$

Solo 1500 dollari, il che mi sembra un vero affare. (Colpa tua, avresti dovuto menzionare un budget :-))

modifica
Più economico? OK, questo OCXO (oscillatore a cristallo controllato da forno) ha una stabilità in frequenza di 5 ppm (0,005 ppm) e invecchiamento inferiore a 0,1 ppm all'anno. Circa 150 dollari. Disponibile a 16.384MHz, che è un multiplo di 32.768kHz (500x). Hai menzionato questo nella tua domanda, anche se non c'è davvero motivo per questo.

$\pm$

Ho avuto diversi progetti in cui ho dovuto calibrare un RTC durante un processo di produzione di volume. La mia esperienza non è stata buona con il tentativo di sincronizzare o confrontare con un tipo di riferimento ultra accurato, non a causa della qualità dei risultati, ma a causa del costo e dello sforzo richiesto per unità nel processo di calibrazione.

Quello che ho trovato funziona meglio NON è una breve finestra di alta precisione, ma una finestra più lunga di moderata accuratezza, e può essere fatta per costi o sviluppo molto ridotti. Se lasci un circuito RTC alimentato in una scatola per 10 giorni, tutto ciò di cui hai bisogno è un computer collegato a un time server preciso a 1 secondo per ottenere ~ 1 ppm, che è molto inferiore al tipico errore di invecchiamento di 1 anno del cristallo 32.768kHz ( qual è il tuo problema peggiore se si calibra l'errore nominale e si compensa la temperatura). Non so se stai parlando di quantità di hobby o quantità di produzione, ma questa soluzione funziona molto bene in entrambi i modi.

Tutto ciò che abbiamo fatto è stato impostare l'orologio per un intero lotto di schede (programmaticamente, o se lo si potesse fare manualmente se lo si desidera) con una precisione di almeno 1 secondo. Quindi lasciare quel lotto per un certo periodo di tempo e controllare fino a che punto (ciascuno) si sono spostati. 1 secondo su 10 giorni è di circa 1 ppm. Ti consigliamo di misurare il ppm effettivamente trasferito dall'RTC, quindi ridimensionarlo utilizzando le informazioni del foglio dati e il gioco è fatto.

Vorrei anche ricordare che la compensazione della temperatura (se la tua applicazione lo consente) è importante se hai intenzione di sperimentare una grande varietà di temperature. L'errore di temperatura può compromettere l'accuratezza della calibrazione per temperature superiori a circa 10 gradi dal suo ambiente di calibrazione.

Spero che aiuti!

Questo utente ha utilizzato metodi di conteggio delle frequenze che impiegano molto tempo per misurare. Quindi trascurare il suo rumore di fase a breve termine è il rumore di fondo del suo contatore e il rapporto segnale rumore. Il metodo preferito consiste nell'utilizzare un contatore Intervallo di tempo TCXO bloccato (pref HP o Agilent ora) che misura l'intervallo di N cicli di clock usando l'orologio PLL a 100 MHz bloccato sull'orologio di riferimento OCXO e quindi le medie quindi si inverte per visualizzare la frequenza in 1 secondo o 100 secondi per 10 decimali. La media del rumore riduce la deviazione standard per i campioni di radice N.

Qui vediamo la media verso 1e6 e la stabilità della linea di alimentazione sta proiettando verso 1e-6 o 1 su 10 ^ 6 dopo 5e6 secondi. Questo può essere fatto in 1e2 secondi con un contatore HP Time Interval adeguato.

Il riferimento di StevenH alla stabilità è orribile e l'autore ammette che tutti gli errori a breve termine sono dovuti a errori di misurazione.

Nondimeno i transitori giornalieri esclusi per cicli di carico la fase e la frequenza della griglia 50 / 60Hz è estremamente stabile. Solo gli errori di misurazione derivanti dalla media dei glitch anziché dall'utilizzo dei conteggi TI di precisione e dal filtraggio dei glitch migliorerebbero i risultati. I sovraccarichi dei client possono anche sconvolgere i risultati quando la loro fase non è sincronizzata quando si vende energia a un'utilità vicina.

I servizi di pubblica utilità devono rimanere il più possibile sincronizzati con i loro clienti in tutta la nazione e nel mondo per evitare ovvie instabilità. Ci sono stati significativi miglioramenti della stabilità del sistema COntrol per prevenire l'eccessiva reazione a EMP, tempeste solari e blocco della rete nell'ultimo decennio. Le mie osservazioni erano limitate alla fine degli anni '70 quando i segnali erano ancora più stabili di questo diagramma. Sono successe molte cose con uno spostamento verso le reti HVDC che evitano gli ovvi vincoli di fase PLL bloccati della condivisione di energia in un continente. Ma le tolleranze accettabili per i clienti sono allentate rispetto alla natura di condivisione della rete dei gigawatt PLL nell'attuale modalità di condivisione. (Posso ottenere più teoria ma è troppo tecnico)

Il grafico rumoroso mostrato da Stevenh è commentato dall'autore per avere un rumore in eccesso a breve termine a causa di un errore di misurazione, che può essere eliminato con un BPF attivo a 50 (60) Hz. Continuate a dire ..

"A breve termine (da secondi a ore), vengono impiegati diversi meccanismi che cercano continuamente di mantenere la frequenza il più vicino possibile a 50.0000 Hz, ma questo non considera la fase (cioè, errore di clock). Fintanto che la deviazione tra l'ora reale e l'ora indicata da un orologio di rete è inferiore a 20 secondi, osservata alle 8 del mattino, non vengono prese ulteriori misure. Quando tale deviazione supera i 20 secondi, è programmata una correzione: durante il giorno successivo (da mezzanotte a mezzanotte) i regolatori di frequenza nell'intera zona saranno impostati su 10 mHz più in alto o più in basso rispetto ai normali 50,0000 Hz. Idealmente, ciò comporta una correzione di 17,28 secondi. Quanto sopra dovrebbe normalmente mantenere la deviazione entro circa 30 secondi. Solo se la deviazione supera i 60 secondi sono consentite correzioni maggiori di 10 mHz. "

10mHz / 50Hz = 0,2 PPM, che è una stabilità migliore di quanto ci si possa aspettare dal clock a 32KHz, in modo che dimostri che può essere usato facilmente per calibrare il tuo clock.

più rif. http://www.stabilitypact.org/wt2/040607-ucte.pdf Patto europeo per garantire la stabilità della frequenza in tutto il continente. Unione per il coordinamento della trasmissione di elettricità: studio di pre-fattibilità

http://www.ucteipsups.org/Pdf/Download/englisch/UCTE-IPSUPS_SoIaC_glossy_print.pdf studio di sintesi

Tutto ciò supporta ciò che ho detto fin dall'inizio che se non fossero stabili in fase e in frequenza, avrebbero causato enormi problemi di potenza e instabilità nella condivisione del potere. Questo è qualcosa che Winnipeg MB nel Canada centrale ha fatto fin dall'inizio negli anni '70 e ha alimentato il fuso orario centrale degli Stati Uniti con le sue oltre dieci fonti di energia Terawatt (10TW) in energia idroelettrica , un'importante esportazione dal Canada.