Журнал "Новости Электроники", номер 3, 2005 год

НОВАЯ ИС ЧАСОВ РЕАЛЬНОГО ВРЕМЕНИ С БЕСПРЕЦЕДЕНТНОЙ ТОЧНОСТЬЮ ХОДА Компания Dallas Semiconductor представила новую И С DS3231 — часы реального времени (ЧРВ) с погрешностью хода не хуже ±2 минуты в год для всего промышленного температурного диапазона: -40...+85°С. За счет простой схемы включения, размещения в недорогом корпусе и интегрирования многих функций DS3231 является наиболее оптимальным решением для приложений, требующих высокую точность хода. К таким приложениям относятся серверы, электрические измерительные приборы, системы управления безопасностью и доступом, телемеханические системы, системы глобального позиционирования (GPS) и навигационное оборудование, торговые терминалы и кассовые аппараты.


Исторический аспект проблемы точности хода часов

Обычно до появления DS3231 в качестве эталона вре¬мени в схемах ЧРВ использо¬вались экономичные кварцевые резонаторы. К сожалению, электромеханическая и температурная чувствительность кварцевых резонаторов приводит к варьированию их выходной частоты. Как результат, некомпенсированные кварцевые резонаторы вызывают погрешность до 100 минут в год, в ту или иную сторону при работе в температурном диапазоне -40...+85°С. Такой уровень погрешности в настоящее время неприемлем. Современные критичные к точности времени приложения, например, приложения с фиксацией времени возникновения важных событий, финансовых транзакций и др., требуют точности хода не хуже ±10 минут в год (или иначе ±20 ppm; ±2х10-3%).

Традиционные кварцевые резонаторы, которые используются для генерации частоты 32,768 кГц, являются резонаторами камертонного типа и обладают параболическим смещением частоты при изменении температуры. Уход частоты при изменении температуры может быть более 100 ppm. Как результат, погрешность хода часов составляет сотни минут, тем самым, требуя периодической корректировки времени. «Компенсация кварцевых резонаторов для обеспечения точности хода не хуже ±2 минут в год является непростой задачей», — сказал Пауль Нун, коммерческий директор направления TCXO (температурно- компенсированные кварцевые генераторы) при Maxim/Dallas Semiconductor. Он также добавил: «Требуются существенные затраты времени, денег и развитие инфраструктуры для индивидуальной коррекции естественной температурной характеристики каждого кварцевого резонатора в объемах, востребованным рынком».



Как системы, которые нуждаются в точных ЧРВ, решают эту хорошо известную проблему...

Производители и пользователи систем традиционно пользуются тремя способами для поддержания точности хода часов: калибровка в процессе производства, программная корректировка времени по корректирующим кодам, которые определяются по температуре окружающей среды, или организация обслуживания системы для корректировки времени. В некоторых системах осуществляется прием и коррекция времени с помощью системы глобального спутникового позиционирования (GPS). GPS является предельно точным источником времени. Но для надежного измерения пользователи системы должны гарантировать, что их система находится в прямой видимости со спутником GPS- системы. Данное условие не всегда осуществимо, что делает такой подход к коррекции времени менее удобным.

Все эти методы для достиже¬ния точности хода лучше традиционной ±100 минут в год являются или трудноосуществимыми, или дорогими. «Каждый из этих методов — дорогостоящий. В результате же может быть достигнута точность хода не хуже ±20 ppm (±10 минут в год) в очень узком температурном диапазоне (0...+40°С)», — пояснил Нун.


Улучшение точности до +2 минут в год

ЧРВ DS3231 сочетают высокостабильный кварцевый генератор TCXO, счетчики ЧРВ и кварцевый резонатор 32,768 кГц в одном корпусе. Точность хода часов поддерживается на уровне ±2 минуты в год. Микросхема не требует калибровки конечным пользователем перед, в процессе или после сборки конечного устройства. Она исключает необходимость применения внешнего кварцевого резонатора. По сравнению с ЧРВ, у которых подключается внешний кварц, у DS3231 точность хода в 5 раз лучше во всем температурном диапазоне -40...+85°С.



Дополнительные возможности DS3231

DS3231 обладает не только высокой точностью хода. В состав микросхемы входит цифровой датчик температуры, который, как и счетчики часов, доступен через порт PC. Погрешность контроля температуры составляет ±3°С. Автоматическое определение питания и переключение питания между основным источником питания и вспомогательным (например, низковольтная батарея) выполняется встроенной схемой управления. В случае исчезновения основного питания, микросхема продолжает счет времени и контроль температуры без потерь точности. Встроенная схема генерации прерывания может использоваться для перезапуска системного микропроцессора после переподачи основного напряжения и возвращения его уровня в допустимые пределы.



О полезности погрешности хода +2 минуты в год...

Погрешность хода ±2 минуты в год делает DS3231 превосходным инструментом для модернизации высококачественного оборудования, функционирование которого привязано к реальному времени, от измерителей расхода электроэнергии до навигационных систем.

Современные приборы контроля расхода электроэнергии постоянно адоптируются под изменяющиеся требования. Одна из разновидностей таких устройств выполняет регистрацию расходования энергии, отслеживая расход энергии и время дня, на основании чего энергопоставляющая компания выставляет счет к оплате. У данных приборов критичным параметром является период времени между двумя записями, которое от записи к записи должно быть как можно более стабильным. Использование DS3231 позволит выполнить данные жесткие требования.

В системах безопасности и управления доступом, а также системах табельного учета, где обработка событий привязана к реальному времени и имеется ежедневная повторяемость функционирования, могут возникнуть серьезные проблемы, если отклонена попытка доступа или неточно зафиксированы действия, связанные с выполнением работы, из-за неточного контроля времени. Использование точных часов, например, с точностью хода, как у ЧРВ DS3231 (±2 минуты в год) позволит существенно улучшить эксплуатационные характеристики указанных систем.

ЧРВ DS3231 выпускаются в двух исполнениях для различных температурных диапазонов: промышленный и коммерческий, работают при напряжении питания 2,3...5,5 В и размещены в недорогом стандартном 16-выводном корпусе SOIC шириной 0,3 дюйма. Серийное производство начато в марте 2005 года.

Вернуться к содержанию номера







Рекомендуемый контент




Copyright © 2010-2019 housea.ru. Контакты: info@housea.ru При использовании материалов веб-сайта Домашнее Радио, гиперссылка на источник обязательна.