Jak skalibrować kryształ 32.768kHz dla PIC24 RTCC

Próbuję znaleźć najlepszą metodę kalibracji kryształów PIC24 RTCC. Ich uwaga aplikacja wskazuje dwa sposoby: za pomocą tabeli odnośników i za pomocą zegara układu odniesienia.

Według nich metoda zegara systemowego odniesienia jest najlepsza, ale zalecają oscylator systemowy będący wielokrotnością kryształowego oscylatora RTCC, na przykład 16,777 MHz.

Czy ktoś faktycznie próbował tego krystalicznego procesu kalibracji RTCC dla PIC24? Byłbym wdzięczny za praktyczne wskazówki. Używam PIC24FJ128GA006 .

Kalibracja względem częstotliwości sieci, jak sugeruje Tony, jest złym pomysłem. Dokładność w długim okresie może być dobra, dokładność w krótkim czasie nie.

edytuj
Tony lekceważy moje referencje, ale to nie problem, istnieją inne źródła, które to potwierdzają. (Uwaga, że nie . Używać mojego odniesienia pokazać absolutną dokładność 10 MHz / 50 Hz = 0,1 ppm (sic!) Wygląda na to, że jest tak zajęty swoim 10 że nie widzi czynnik tysięcy błąd.) Może akceptuje autorytet ENTSOE , czyli „Europejskiej Sieci Operatorów Systemów Przesyłowych Energii Elektrycznej”. Powinni wiedzieć. Z tego dokumentu : $^{-10}$

Aktywacja REGULACJI PIERWOTNEJ. Aktywacja REGULACJI PIERWOTNEJ jest uruchamiana, zanim ODCHYLENIE CZĘSTOTLIWOŚCI w kierunku częstotliwości nominalnej przekroczy 20 mHz. $\pm$

Maksymalne dopuszczalne odchylenie częstotliwości quasi-ustalone po incydencie odniesienia. Dopuszczalna jest quasi-stacjonarna ODCHYŁKA CZĘSTOTLIWOŚCI wynosząca 180 mHz od częstotliwości nominalnej jako maksymalna wartość w OBSZARZE SYNCHRONICZNYM UCTE po wystąpieniu incydentu odniesienia po okresie początkowo niezakłóconego działania. Zakładając, że efekt samoregulacji obciążenia nie występuje, maksymalne dopuszczalne odchylenie quasi-ustalone wynosi 200 mHz. $\pm$$\pm$

Ta strona umożliwia podgląd odchylenia w czasie rzeczywistym.

Nawet jeśli zignorujemy zdarzenia o częstotliwości 200 MHz, nadal występują odchylenia 20 MHz. Mówimy o 400 ppm, to więcej niż rząd wielkości niż błąd nieskalibrowanego kryształu. 4000 ppm lub dwa rzędy wielkości, biorąc pod uwagę incydenty referencyjne. Wniosek pozostaje taki sam: krótkoterminowa dokładność częstotliwości linii nie jest w żadnym razie wystarczająca do kalibracji kryształu.
koniec edycji

Wykres pokazuje, że częstotliwość sieci 50 Hz stale waha się między 49,9 Hz a 50,1 Hz, co stanowi błąd 0,2% lub 2000 ppm. Nieskalibrowany kryształ zegarka ma dokładność 20 ppm. (Skala pozioma to dni.)

To urządzenie może być pomocne:

Jest to zegar atomowy w skali chipa, który wysyła falę kwadratową 10 MHz z dokładnością 1,5 10 , kilka rzędów wielkości dokładniejszych niż TCXO (Oscylator kwarcowy z kontrolowaną temperaturą). Dostrój oscylator, aby uzyskać 10 000 000 impulsów z CSAC w ciągu 32 768 cykli twojego kryształu. - $\times$$^{-10}$

Tylko 1500 dolarów, co dla mnie brzmi jak okazja. (Twoja wina, powinieneś był wspomnieć o budżecie :-))

edytuj
Tańsze? OK, ten OCXO (kontrolowany przez piekarnik kryształowy oscylator) ma stabilność częstotliwości 5ppb (0,005ppm) i starzenie poniżej 0,1ppm rocznie. Około 150 dolarów. Dostępny w częstotliwości 16,384 MHz, co stanowi wielokrotność 32,768 kHz (500x). Wspomniałeś o tym w swoim pytaniu, chociaż tak naprawdę nie ma powodu.

Niektóre odbiorniki GPS mają wyjście 1 PPS (impuls na sekundę), które również powinno mieć wysoką dokładność. Będziesz musiał policzyć cykle własnego zegara 32,768 kHz przez co najmniej 30 sekund, aby uzyskać dokładność 1 ppm. Idealnie jedna sekunda da ci 32 768 zliczeń 1 zliczenie, co stanowi rozdzielczość zaledwie 30 ppm.$\pm$

Miałem kilka projektów, w których musiałem skalibrować RTC podczas procesu produkcji seryjnej. Moje doświadczenia nie były dobre, gdy próbowałem zsynchronizować lub porównać z jakimś ultra-dokładnym wzorcem - nie ze względu na jakość wyników, ale ze względu na koszt i nakład pracy na jednostkę w procesie kalibracji.

To, co znalazłem, działa najlepiej, to NIE krótkie okno o wysokiej dokładności, ale dłuższe okno o średniej dokładności i można to zrobić przy bardzo niskim koszcie lub rozwoju. Jeśli pozostawisz zasilany obwód RTC w pudełku na 10 dni, wystarczy komputer podłączony do serwera czasu z dokładnością do 1 sekundy, aby uzyskać ~ 1 ppm, czyli znacznie mniej niż roczny błąd starzenia się typowego kryształu 32,768 kHz 1 rok ( co jest twoim największym problemem, jeśli skalibrujesz błąd nominalny i kompensację temperatury). Nie wiem, czy mówisz o ilościach hobbystycznych, czy produkcyjnych, ale to rozwiązanie działa bardzo dobrze w obu przypadkach.

Wszystko, co zrobiliśmy, to ustawić zegar dla całej partii płyt (programowo lub możesz to zrobić ręcznie, jeśli chcesz) z dokładnością do 1 sekundy lub więcej. Następnie zostaw tę partię na jakiś czas i sprawdź, jak daleko (każda) dryfowała. 1 sekunda na 10 dni to około 1 ppm. Będziesz chciał zmierzyć rzeczywisty ppm dryfowany przez RTC, a następnie przeskalować go za pomocą informacji z arkusza danych i gotowe.

Powinienem również wspomnieć, że kompensacja temperatury (jeśli pozwala na to twoja aplikacja) jest ważna, jeśli masz do czynienia z wieloma różnymi temperaturami. Błąd temperatury może wypaczyć dowolną dokładność kalibracji dla temperatur przekraczających 10 lub więcej stopni C ze środowiska kalibracji.

Mam nadzieję, że to pomaga!

Ten użytkownik zastosował metody zliczania częstotliwości, których pomiar zajmuje dużo czasu. Dlatego zlekceważenie jego krótkofalowego hałasu fazowego stanowi poziom szumu jego licznika i stosunek sygnału do szumu. Preferowaną metodą jest użycie licznika przedziałów czasowych zablokowanych TCXO (teraz przed HP lub Agilent), który mierzy odstępy N cykli zegara przy użyciu zegara PLL 100 MHz zablokowanego na zegarze odniesienia OCXO, a następnie uśrednia, a następnie odwraca wyświetlanie częstotliwości w ciągu 1 sekundy lub 100 sekund, aby 10 miejsc po przecinku. Uśrednianie szumu zmniejsza odchylenie standardowe według próbek pierwiastka N.

Tutaj widzimy średnią w kierunku 1e6, a stabilność linii zasilania wystaje w kierunku 1e-6 lub 1 w 10 ^ 6 po 5e6 sekundach. Można to zrobić w ciągu 1e2 sekund za pomocą odpowiedniego licznika HP Time Interval.

Odniesienie Stevena do stabilności jest okropne, a autor przyznaje, że cały błąd krótkoterminowy wynika z błędu pomiaru.

Mimo to codzienne stany nieustalone dla cykli obciążenia faza i częstotliwość siatki 50 / 60Hz są wyjątkowo stabilne. Jedynie błędy pomiaru wynikające z uśredniania za pomocą błędów, zamiast używania precyzyjnych zliczeń TI i filtrowania błędów, poprawiłyby wyniki. Przeciążenia klientów mogą również zakłócać wyniki, gdy ich faza nie jest zsynchronizowana przy sprzedaży energii do sąsiedniego zakładu energetycznego.

Narzędzia muszą być zsynchronizowane z klientami w całym kraju i na całym świecie najlepiej, jak to możliwe, aby uniknąć oczywistych niestabilności. Istnieją znaczne ulepszenia stabilności systemu COntrol, aby zapobiec nadmiernej reakcji na EMP, burze słoneczne i blokadę sieci w ostatniej dekadzie. Moje obserwacje były ograniczone do późnych lat 70-tych, kiedy sygnały były jeszcze bardziej stabilne niż ten wykres. Wiele się wydarzyło w związku z przejściem do sieci HVDC, które unikają oczywistych ograniczeń związanych z podziałem mocy w fazie PLL na całym kontynencie. Ale dopuszczalne tolerancje dla klientów są luźne w porównaniu z naturą współdzielenia sieci gigawat PLL w obecnym trybie współdzielenia. (Mogę uzyskać więcej teorii, ale jest to zbyt techniczne)

Autorka komentuje zaszumiony wykres pokazany przez Stevenh, który ma krótkotrwały nadmiar szumu z powodu błędu pomiaru, który można wyeliminować za pomocą aktywnego BPF przy 50 (60) Hz. Następnie mówią…

„W krótkim okresie czasu (od sekund do godzin) stosuje się kilka mechanizmów, które stale starają się utrzymywać częstotliwość tak blisko, jak to możliwe, do 50,0000 Hz, ale nie uwzględnia fazy (tj. błędu zegara). Dopóki odchylenie między czasem rzeczywistym a czasem wskazywanym przez zegar zasilany z sieci jest mniejsze niż 20 sekund, obserwowane o godzinie 8 rano, nie są podejmowane żadne dalsze kroki. Kiedy to odchylenie przekroczy 20 sekund, planowana jest korekta: w ciągu następnego dnia (od północy do północy) regulatory częstotliwości w całej strefie zostaną ustawione na 10 mHz wyższe lub niższe niż normalne 50,0000 Hz. Idealnie skutkuje to korektą 17,28 sekundy. Powyższe powinno zwykle utrzymać odchylenie w ciągu około 30 sekund. Tylko jeśli odchylenie przekracza 60 sekund, dozwolone są korekty większe niż 10 mHz. ”

10 MHz / 50 Hz = 0,2 PPM, co zapewnia lepszą stabilność niż można oczekiwać od zegara 32 KHz, co dowodzi, że można go łatwo użyć do kalibracji zegara.

więcej informacji http://www.stabilitypact.org/wt2/040607-ucte.pdf Europejski pakt na rzecz zapewnienia stabilności częstotliwości na całym kontynencie. Unia Koordynacji Przesyłu Energii Elektrycznej: Studium Wykonalności

http://www.ucteipsups.org/Pdf/Download/englisch/UCTE-IPSUPS_SoIaC_glossy_print.pdf podsumowanie badania

Wszystkie one wspierają to, co powiedziałem od samego początku, że gdyby nie były stabilne fazowo i częstotliwościowo, spowodowałyby ogromne zakłócenia mocy i niestabilność dzielenia mocy. To właśnie robił Winnipeg MB w centralnej Kanadzie od samego początku w latach 70-tych i zasilał centralną strefę czasową stanów USA swoimi dziesięcioma źródłami energii Terawatt (10 TW) w elektrowni wodnej , głównym eksportem z Kanady.