¿Cómo se calibra el cristal de 32.768kHz para PIC24 RTCC

Estoy tratando de descubrir el mejor método para la calibración de cristales PIC24 RTCC. Su nota de aplicación establece dos métodos: usar una tabla de búsqueda y usar un reloj del sistema de referencia.

Según ellos, el método de reloj del sistema de referencia es el mejor, pero recomiendan un oscilador del sistema que sea un múltiplo del oscilador de cristal RTCC, como 16.777MHz.

¿Alguien ha probado este proceso de calibración de cristal RTCC para PIC24? Agradecería algunas pautas prácticas. Estoy usando PIC24FJ128GA006 .

Calibrar contra la frecuencia de la red, como sugiere Tony, es una mala idea. La precisión a largo plazo puede ser buena, la precisión a corto plazo no lo es.

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Tony desprecia mi referencia, pero eso no es problema, hay otras fuentes que lo confirman. (Nota que no . Usar mi referencia para mostrar una precisión absoluta de 10 MHz / 50 Hz = 0,1 ppm (sic) Parece que está tan preocupado con su 10 que no ve un factor de mil error.) Tal vez acepta la autoridad de ENTSOE , esa es la "Red Europea de Operadores de Sistemas de Transmisión de Electricidad". Ellos deberían saberlo. De este documento : $^{-10}$

Activación del CONTROL PRIMARIO. La activación del CONTROL PRIMARIO se activa antes de que la DESVIACIÓN DE FRECUENCIA hacia la frecuencia nominal exceda 20 mHz. $\pm$

Desviación de frecuencia máxima permitida de estado casi estable después del incidente de referencia. Se permite una DESVIACIÓN DE FRECUENCIA de estado casi estacionario a 180 mHz de la frecuencia nominal como valor máximo en el ÁREA SINCRÓNICA UCTE después de que ocurra un incidente de referencia después de un período de operación inicialmente no perturbada. Cuando se supone que el efecto de la autorregulación de la carga está ausente, la desviación máxima permitida de estado cuasi estable sería 200 mHz. $\pm$$\pm$

Este sitio le ofrece una vista en tiempo real de la desviación.

Incluso si ignoramos los incidentes de 200 mHz, todavía hay desviaciones de 20 mHz. Estamos hablando de 400 ppm, eso es más de un orden de magnitud que el error del cristal no calibrado. 4000 ppm o dos órdenes de magnitud teniendo en cuenta los incidentes de referencia. Por lo tanto, la conclusión sigue siendo la misma: la precisión a corto plazo de la frecuencia de línea no es lo suficientemente buena como para calibrar un cristal.
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El gráfico muestra que una frecuencia de red de 50Hz fluctúa continuamente entre 49.9Hz y 50.1Hz, eso es un error de 0.2%, o 2000ppm. Un cristal de reloj sin calibrar tiene una precisión de 20 ppm. (La escala horizontal es días).

Este dispositivo puede ser de ayuda:

Es un reloj atómico a escala de chip que genera una onda cuadrada de 10MHz con una precisión de 1,5 10 , varios órdenes de magnitud más precisos que el TCXO (oscilador de cristal controlado por temperatura). Sintonice su oscilador para obtener 10 000 000 pulsos del CSAC durante 32 768 ciclos de su cristal. - $\times$$^{-10}$

Solo 1500 dólares, lo que me parece una ganga. (Tu propia culpa, deberías haber mencionado un presupuesto :-))

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más barato? OK, este OCXO ( oscilador de cristal controlado por horno) tiene una estabilidad de frecuencia de 5ppb (0.005ppm) y menos de 0.1ppm de envejecimiento por año. Unos 150 dolares. Disponible en 16.384MHz, que es un múltiplo de 32.768kHz (500x). Mencionaste esto en tu pregunta, aunque realmente no hay razón para esto.

Algunos receptores GPS tienen una salida de 1 PPS (pulso por segundo), que también debe tener una alta precisión. Tendría que contar los ciclos de su propio reloj de 32.768 kHz durante al menos 30 segundos para obtener una precisión de 1 ppm. Idealmente, un solo segundo le dará 32 768 recuentos 1 recuento, que es solo una resolución de 30 ppm.$\pm$

He tenido varios diseños en los que he tenido que calibrar un RTC durante un proceso de producción en volumen. Mi experiencia no ha sido buena al tratar de sincronizar o comparar con algún tipo de referencia ultra precisa, no por la calidad de los resultados, sino por el costo y el esfuerzo involucrado por unidad en el proceso de calibración.

Lo que he encontrado que funciona mejor NO es una ventana corta de alta precisión, sino una ventana más larga de precisión moderada, y se puede hacer por muy poco costo o desarrollo. Si deja un circuito RTC alimentado en una caja durante 10 días, todo lo que necesita es una computadora conectada a un servidor horario con una precisión de 1 segundo para obtener ~ 1 ppm, que es mucho menor que el error de envejecimiento de 1 año del cristal típico de 32.768kHz ( cuál es su peor problema si calibra el error nominal y compensa la temperatura). No sé si estás hablando de cantidades de hobby o cantidades de producción, pero esta solución funciona muy bien de cualquier manera.

Todo lo que hicimos fue configurar el reloj para un lote completo de tableros (programáticamente, o podría hacerlo manualmente si lo desea) con una precisión de 1 segundo o mejor. Luego, deje ese lote por un período de tiempo y verifique qué tan lejos se han desviado (cada uno). 1 segundo en 10 días es aproximadamente 1 ppm. Querrá medir las ppm realmente derivadas por el RTC, luego escalarlo usando la información de la hoja de datos y listo.

También debo mencionar que la compensación de temperatura (si su aplicación lo permite) es importante si va a experimentar una amplia variedad de temperaturas. El error de temperatura puede afectar cualquier precisión de su calibración para temperaturas de más de 10 grados C de su entorno de calibración.

¡Espero que ayude!

Este usuario usó métodos de conteo de frecuencia que toman mucho tiempo para medir. Por lo tanto, no tenga en cuenta su ruido de fase a corto plazo es el piso de ruido de su contador y la relación señal / ruido. El método preferido es usar un contador de intervalo de tiempo bloqueado TCXO (ahora HP o Agilent) que mide el intervalo de N ciclos de reloj usando un reloj PLL de 100MHz bloqueado al reloj de referencia OCXO y luego promedia y luego invierte para mostrar la frecuencia en 1 segundo o 100 segundos para 10 decimales. El promedio del ruido reduce la desviación estándar de las muestras de raíz N.

Aquí vemos el promedio hacia 1e6 y la estabilidad de la línea eléctrica se proyecta hacia 1e-6 o 1 en 10 ^ 6 después de 5e6 segundos. Esto se puede hacer en 1e2 segundos con un contador de intervalo de tiempo de HP adecuado.

La referencia de StevenH a la estabilidad es horrible y el autor admite que todo el error a corto plazo se debe a un error de medición.

Sin embargo, salvo los transitorios diarios para ciclos de carga, la fase y la frecuencia de la red de 50/60 Hz es extremadamente estable. Solo los errores de medición promediados con fallas técnicas en lugar de usar recuentos de precisión de TI y filtrar fallas técnicas mejorarían los resultados. Las sobrecargas del cliente también pueden alterar los resultados cuando su fase no está sincronizada al vender energía a una empresa vecina.

Las empresas de servicios públicos deben mantenerse sincronizadas con sus clientes en todo el país y en todo el mundo lo mejor posible para evitar inestabilidades obvias. Hay mejoras significativas en la estabilidad del sistema COntrol para evitar una reacción exagerada al EMP, las tormentas solares y el bloqueo de la red en la última década. Mis observaciones se limitaron a finales de los 70 cuando las señales eran aún más estables que esta trama. Mucho ha sucedido con un movimiento hacia las redes HVDC que evitan las obvias restricciones de fase PLL bloqueadas de poder compartido en todo un continente. Pero las tolerancias aceptables para los clientes son flojas en comparación con la naturaleza de uso compartido de la red de gigawatt PLL en el modo de uso compartido actual. (Puedo obtener más teoría pero es demasiado técnico)

El autor comenta que el ruidoso gráfico mostrado por Stevenh tiene exceso de ruido a corto plazo debido a un error de medición, que puede eliminarse con un BPF activo a 50 (60) Hz. Continúan diciendo ...

"A corto plazo (segundos a horas), se emplean varios mecanismos que continuamente intentan mantener la frecuencia lo más cerca posible a 50.0000 Hz, pero eso no considera la fase (es decir, error de reloj). Mientras la desviación entre la hora real y la hora indicada por un reloj de red sea inferior a 20 segundos, observada a las 8 en punto de la mañana, no se toman medidas adicionales. Cuando esa desviación excede los 20 segundos, se programa una corrección: durante el día siguiente (de medianoche a medianoche) los reguladores de frecuencia en toda la zona se establecerán en 10 mHz más o menos que los 50.0000 Hz normales. Idealmente, esto da como resultado una corrección de 17.28 segundos. Lo anterior normalmente debería mantener la desviación en aproximadamente 30 segundos. Solo si la desviación excede los 60 segundos, se permiten correcciones mayores que 10 mHz ".

10mHz / 50Hz = 0.2 PPM, que es una mejor estabilidad que la que se puede esperar del reloj de 32KHz, lo que demuestra que se puede usar fácilmente para calibrar su reloj.

más ref. http://www.stabilitypact.org/wt2/040607-ucte.pdf Pacto europeo para garantizar la estabilidad de frecuencias en todo el continente. Unión para la coordinación de la transmisión de electricidad: estudio de prefactibilidad

http://www.ucteipsups.org/Pdf/Download/englisch/UCTE-IPSUPS_SoIaC_glossy_print.pdf resumen del estudio

Todo esto respalda lo que dije desde el principio que si no fueran estables en fase y frecuencia, causarían fallas masivas de energía e inestabilidad al compartir el poder. Esto es algo que Winnipeg MB en el centro de Canadá hizo desde el principio en los años 70 y alimentaba a la zona horaria central de los Estados Unidos con sus más de diez fuentes de energía Terawatt (10TW) en energía hidroeléctrica , una importante exportación de Canadá.