Perché un moderno orologio digitale dovrebbe fare affidamento sulla frequenza di rete?

Sono nell'esercito, di stanza a Gibuti, in Africa. Generiamo energia a 240 V / 50 Hz sulla base, ma alcuni edifici hanno anche prese a 120 V, che presumo siano state trasformate altrove sulla base, probabilmente nella stazione di generazione diesel. Suppongo anche che sia 50Hz (vedi sotto).

Abbiamo appena ricevuto una nuova caffettiera con una presa da 120 V e un orologio / timer:

Dopo due giorni passati a impostare l'orologio, sperando in un caffè caldo quando arriviamo al lavoro e scoprendo che l'ora sul display non era corretta, mi sono reso conto che l'orologio è probabilmente 5/6 lento a causa del fatto che la potenza è di 120 V / 50Hz invece di 60Hz. Un po 'di tempo ha confermato che l'orologio è, di fatto, lento di dieci minuti ogni ora.

Avrei pensato che l'orologio interno sarebbe stato un semplice orologio al quarzo con corrente continua rettificata, ma ciò (presumo) non avrebbe influenzato la frequenza del cristallo. Immagino, quindi, che l'orologio sia un circuito A / C diverso.

C'è un motivo (costo?) Che l'orologio si basa su un segnale a 60Hz?

Perché? L'hai colpito esattamente, è progettato con un budget limitato.

La frequenza di rete su lunghe scale di tempo è spesso molto ben regolata; il grafico in questa pagina dei Paesi Bassi mostra una deriva di non più di 40 secondi in 70 giorni; più che abbastanza accurato per una sveglia / timer con orologio da caffè dopey. Puoi vedere la variazione a breve termine rimbalzare, ad esempio in questo piccolo calibro in tempo reale della rete elettrica del Regno Unito.

Per quanto riguarda il modo in cui probabilmente utilizza la frequenza di rete in un circuito logico (o con un micro), è probabilmente piuttosto banale. Basta eseguirlo (o probabilmente l'uscita dal trasformatore) attraverso un paio di elementi passivi (resistori di alto valore), forse un diodo (o fare affidamento su diodi a pinza interna) e bam, clock. Se è stato progettato con un budget probabilmente non è isolato, quindi puoi cavartela con tutti i tipi di metodi divertenti per risparmiare sui costi.

Stabilità a lungo termine e sincronizzazione dell'orologio - sorgente

La regolazione della frequenza del sistema di alimentazione per l'accuratezza del cronometraggio non era comune fino a dopo il 1926 e l'invenzione dell'orologio elettrico azionato da un motore sincrono. Oggi gli operatori di rete regolano la frequenza media giornaliera in modo che gli orologi rimangano entro pochi secondi dall'ora corretta. In pratica, la frequenza nominale viene aumentata o ridotta di una percentuale specifica per mantenere la sincronizzazione. Nel corso di una giornata, la frequenza media viene mantenuta al valore nominale entro poche centinaia di parti per milione. Nella griglia sincrona dell'Europa continentale, la deviazione tra tempo di fase della rete e UTC (basato sul tempo atomico internazionale) viene calcolata ogni giorno alle 08:00 in un centro di controllo in Svizzera. La frequenza target viene quindi regolata fino a ± 0,01 Hz (± 0,02%) da 50 Hz secondo necessità, per garantire una frequenza media a lungo termine di esattamente 50 Hz × 60 sec × 60 min × 24 ore = 4.320.000 cicli al giorno. In Nord America, ogni volta che l'errore supera i 10 secondi per l'est, 3 secondi per il Texas o 2 secondi per l'ovest, viene applicata una correzione di ± 0,02 Hz (0,033%). Le correzioni degli errori temporali iniziano e terminano nell'ora o nella mezz'ora

Perché fare affidamento su questo metodo - è un modo provato e testato, inoltre non si discosta quasi mai per periodi di tempo massicci - se va alla deriva perché è difettoso o i meccanismi in Svizzera sono falliti (Europa)

La mancanza di manutenzione deve essere davvero una buona ragione, anche se il numero di volte in cui i ragazzi del servizio sembrano comparire per il nostro distributore di bevande è una regola !!

Come qualcuno mi ha detto una volta del design della TV all'inizio degli anni '70 se puoi salvare un "resistore, sei un eroe", l'elettronica di consumo per il produttore riguarda il prezzo FOB non il prezzo che paghi come consumatore.

Un dispositivo come una caffettiera che commuta corrente significativa passa spesso al punto di attraversamento zero del ciclo di rete per ridurre le interferenze. Per un carico resistivo a quel punto non c'è corrente che scorre quindi non si genererà alcuna interferenza. Potresti notare che a volte accendere cose come luci che hanno un semplice interruttore senza rilevamento di attraversamento zero interferirà in piccola parte con TV e apparecchiature audio ecc.

Una volta che la linea CA viene già monitorata per trovare quel punto, diventa essenzialmente una sorgente di clock "libera". Nei paesi che monitorano attentamente la frequenza ed eseguono regolazioni per mantenere l'accuratezza a lungo termine, sarà anche molto più preciso per un lungo periodo rispetto a un orologio al quarzo.