Comments 76
Немного литературы: https://habr.com/ru/companies/ruvds/articles/572914/#comment_23381310
по приказу короля год жили астрономы в пустыне измеряя время рассвета и оказалось что все расчетные системы опережают фактический рассвет на 15-26 минут
После прочитанного хочется увидеть пост с примерами что можно сделать если часы отстают/бегут вперед.
Особенно если это часы в микроволновке :)
Надеюсь, что не внутри нее?
Отправить ее с околосветовой скоростью очень далеко?
Кстати, интересно, как устроены часы в микроволновке. Очень даже может быть, что там нет кварцевого резонатора. Например, часы могут использовать частоту 50 Гц из питающей сети. Видел как такое решение работало в 90-е, когда был дефицит мощности в сети. Ужас-ужас, отставали до нескольких минут в сутки.
наверное синхронизация от сети
Раз в N единиц времени - синхронизироваться с сервером как вариант
Допустим раз в неделю. Для большинства вопросов +- несколько милисекунд роли не играют
в предпоследней жэ части, где конденсатором частоту подстраивал
Вот здесь 7 знак после запятой, это сотни наносекунд или меньше 1 ppm. Что за гена в дизайне с такой стабильностью, не говоря о точности?
Речь же идет о калибровке и сигнале PPS с GPS модуля AT6558D. Ожидаемая точность секундной метки 30...40 нс. После калибровки, проверка частоты PPS действительно дает 0,000000x. И это сотни наносекунд, что укладывается в заявленные характеристики AT6558D. Другой вопрос - стабильность калибровки и связи со спутников. Калибровка длится 4 минуты, а при слабом сигнале метка PPS может неожиданно пропасть. Я сталкивался с таким явление в помещении, поэтому калибровал прибор на открытом воздухе. Чтобы убедиться в корректности калибровки, можно соединить контакты PD2 с PE7 и выполнить замер. Надеюсь я правильно понял ваш вопрос.
как с цифровой так и с аналоговой точки зрения проще и удобней были
бы концепты часов с 24 часовой шкалой, как раньше в СССР
ведь простому пользователю в 95% точные минуты вообще не нужны
Компания Maxim Integrated предлагает микросхему DS3231Отличные часы, ставлю в свои проекты такие. Калибровать не приходилось, так как минута погрешности не набегает и за несколько лет, что для большинства задач более чем хватает. На алиэкспрессе есть такие готовые модули размером чуть больше самой микросхемы сразу с аккумулятором (или ионистором, мнения расходятся), что делает их почти идеальным и энергонезависимым источником точного времени.
По готовым алишным модулям чуть больше самой микросхемы - как-то покупали парочку: они не только были поддельными (четкие следы обработки) но и нерабочими.
Зато мне на али с высоковольтной HVT версией стабилизатора LM317 не везет, все какие брал оказались подделками )
Давно мечтаю о таких часах, которые бы плюс-минус 2 минуты показывали бы время, для коррекции хода используя колебания освещения днём и ночью. То есть, без радиосигналов, GPS и так далее. Короче, хочу такие часы которые просто работают не зависимо от каких-то внешних факторов (кроме Солнца, и запитать можно от солнечной батареи, кстати)
Может быть решаемо какой-то хранимой в памяти таблицей по которой скользящим окном будет вычисляться погрешность и будут отбрасываться недостоверные измерения (не может наступить день раньше на 10 минут чем вчера - значит это кто-то с утра включил освещение)
(Возможно что какой-то простой алгоритм сработает. Надо попробовать записать в течении 2-3 месяцев освещённость в паре комнат квартиры и посмотреть как этот сигнал можно отфильтровать чтобы выследить именно наступление дня или ночи.)
Есть такая реализация https://habr.com/ru/companies/pochtoy/articles/410343/
Можно купить специальный стабилизированный генератор. Раньше стоил приемлемых денег и имеет размер микросхемы. Можно ещё и подогрев прикрутить с теплоизоляцией и термостабилизацией генератора на 40..50 градусах, чтобы убрать тепловой дрейф. Делается хорошее стабильное питание, что несложно, ставится вместо кварца, калибруется, и получаете уход не более минуты в месяц, а то и заметно меньше. Если раз или два в год перкалибровывать по GPS, то совсем страшная красота случается и чудеса точности. Всё совершенно несложно кстати. Один раз я даже ради развлечения такое вместо часового кварца в китайские часы прикрутил. Пять деталей и часы можно раз в год подводить.
Минута ухода в месяц, если я правильно посчитал - это примерно 25ppm. Такой точности можно добиться гораздо проще, чем описано выше. Вот минута ухода за год - это уже серьёзнее.
Купленные несколько лет назад на Ali наручные кварцевые часы оказались на удивление точными, подвожу примерно раз в полгода, причём даже время года лето/зима особо не влияет. Возможно просто повезло.. механизм вроде как японский.
С учётом временной и температурой нестабильности? 30 ppm это лучшие резонаторы, которые ещё найти нужно. Если же заморочиться, то речь идёт о единицах ppm.
Заманчиво иметь часы которые могут провисеть без каких-либо настроек десятилетие. Повесил и забыл.
GPS - это внешняя зависимость, не факт что лет через 10 протокол не сменится или что его не начнут глушить над моей родной мухосранью по каким-то причинам.
Ну и постоянно подогревать термостат это дороговато (не забываем про бесперебойное питание такого подогревателя)
Измеряем уход частоты от напряжения питания (Вероятно — линейный) и температуры (Квадратичный, с отрицательным коэффициентом при второй степени. А может — и с гистерезисом?). Корректируемся по таблицам или аппроксимациям.
Останется только старение компонентов. Его — можно будет учесть через пару лет.
Не нужно и бесполезно изменять напряжение и использовать таблицы, оно не так работает. . Нужно делать защиту от вибраций, стабильное питание и термостабилизацию небольшим подогревом. Если использовать специальные кварцы или генераторы, то после калибровки остаётся только старение кварца и старение ёмкостей, но и их можно на минимум свести специальными щадящими режимами включения и подбором стабильных ёмкостей. В сумме моего выйти на единицы ppm на долгое время.
Производители TCXO (temperature compensated XO) смотрят на это утверждение с напряжением. Там компенсация может быть как аналоговая (ТКЕ конденсаторов, термистор+варикап), так и в цифре (те, что поновее), ЕМНИП.
Когда стоит выбор между единицами и сотнями мА — варианты возможны.
Как бы да, но нет. Там ещё и перепад температур влияет на старение, и минимальный уход он изначальной частоты будет при постоянной температуре, для чего делают подогрев до температуры чуть выше средней температуры эксплуатации.
Вероятно — путаете термокомпенсированные и термостабилизированные генераторы.
В той документации, что мне попадалась — для компенсированных приводится типичное старение не более 1 ppm за первый год. Для стабилизированных — менее 1 ppm за первый год и не более нескольких ppm за 10 лет.
Т.е. — величины одного порядка, но раза в два меньшие и более прогнозируемые у термостабилизированных генераторов.
Не путаю. Во-первых, старение зависит больше всего (по мере снижение значимости) от: ударов/вибраций, мощности возбуждающего сигнала, согласованности нагрузки, перепада температуры. Если всё это стабилизировать, то уход можно сделать околонулевым. Не просто 1ppm, а менее 0.5 ppm.
А, во-вторых, термокомпенсация работает наилучшим образом при стабильной температуре, так как не учитывает переходные процессы.
Ну и говорю я прежде всего о самых дешёвый кварцах с высокой стабильностью и наиболее дешёвых термоскомпенсированных-генераторах. Там цены в геометрической прогрессии растут, и платить дурные деньги за готовые решения в очень многих случаях просто не имеет смысла, если близких результатов можно добиться достаточно простыми решениями практически "на коленке".
Опечатка...
Т.е. — величины одного порядка, но раза в два меньшие и более прогнозируемые у термостабилизкомпенс ированных генераторов.
часах, которые бы плюс-минус 2 минуты показывали бы время, для коррекции хода используя колебания освещения днём и ночью
Согласно сегодняшним представлениям астрономические явления не являются достаточным основанием для юстирования измерения времени. А, только, уровни энергии основного состояния атома цезия-133, находящегося в покое при 0 К ) Зафиксировано в Системе Си)
Возможно, потому что земля по орбите движется с непостоянной скоростью, и сутки то короче, то длиннее. Соответственно, ошибка между абсолютным солнечным и средним солнечным (которое как раз и показывают часы) могут достигать, если не вру 17 минут. Конечно, эти ошибки цикличны, и в среднем по году уходят в ноль, но в течение года точные часы не будут биться с солнцем, есши только поправки по календарю не принимать. А синхронизация с сидерическими сутками проблемна - звёзды на небе распознать тяжелее, чем солнце. Но это как предположение
Достаточно. Потому что люди де-факто живут по шкале, привязанной к солнечной (UT1).
То есть, если вдруг метеорит изменит длину суток на 1 час, то люди будут отсчитывать сутки по-новому, глядя на Солнце, и не будут привязываться к старым атомным и астрономическим шкалам (кроме профессионалов типа астрономов, геофизиков и так далее, но у них и сейчас свои шкалы)
Всё немного сложнее. Нельзя использовать частоту 168 МГц. У вас же там умножение частоты, а, скорее всего, ещё и деление. Да ещё и с дробным множителем, наверняка. И ФАПЧ в контроллере весьма примитивный. Из-за этого возникает непрерывное биение текстовой частоты вокруг заданной. Причём весьма сильное. Там не единицы ppm, там проценты могут быть. При этом средняя частота, естественно, остаётся стабильной. Но это на интервале сотен тактов.
У вас в целом идея правильная, но на самом деле при изменение частот таким образом и с такой точностью необходимо, чтобы счётчики работали от отдельного источника более-менее стабильной частоты, и чтобы никаких умножений частоты и ФАПЧ на пути тактового сигнала не было. И чтобы дрожания фронтов сигнала не было (то есть расчет ёмкостей и волнового сопротивления нужен). Особенно актуально это про измерении одиночный интервалов, а не частоты, где можно больше количество отсчётов усреднять. Вот, тогда можно откалибровать так, чтобы у вас даже единичные изменения интервалов входного сигнала давали необходимую точность и повторяемость измерений. И на используемом вами контроллере, всё необходимое для этого, кстати, есть.
Благодарю за пояснения, о чем-то подобном я догадывался, но не нашел весомых причин капать глубже. Усреднение действительно играет важную роль в алгоритме. При отладке я наблюдал, что значения в буфере DMA на секундном такте могут меняться на десятки единиц (даже при проверке сигнала с GPS модуля). Условно, мы имеем 168000010, 168000005, 167999995 и т. п. Возможно как-раз причина в ФАПЧ. Вопрос работы с плавающей точкой тоже верный. Имея single precision floating point, можно наблюдать, как падает точность сростом частоты. Чтобы уменьшить влияние расчетов на вычисления по максимуму используются делители таймеров. Программа работает с "некалиброванными" данными, а умножение на калибровочный коэффициент 0,9999xxxx (для моего тактового резонатора) выполняет один раз. Работа с плавающей точкой в данном приборе у меня вызывает большие сомнения. Калибровочный коэффициент будет равен 1, если использовать TXCO, и он уже едет с Али.
Плавающая точка не нужна. В таких случаях достаточно целочисленной математики большой разрядности. Думаю, что 64-битных целых вам должно хватить. В крайнем случае можно прикрутить 128-битную математику, которой хватит гарантированно для любых реальных целей. И на современных кратерах это всё очень быстро считается, благо, что у там только простые математические операции. С плавающей же точкой нужно очень хорошо понимать порядки обрабатываемых величин и не допускать смешения чисел разного порядка. То есть значение частоты хранится и обрабатывается отдельно, а ошибка/поправка обрабатывается отдельно. Только так. Но проще к целым перейти.
а тут не береца в качестве эталона 1Гц с жпс? тогда стабильность системной частоты не имеет решающего значения.
перечитал, ваша правда. но тогда что мешает сделать как я написал?
GPS дает возможность получать сигналы 1 pps высочайшей точности одновременно в любой части света с пиковыми ошибками всего в десятые доли наносекунды и средними ошибками за длительный период, практически равными нулю.
Я другой дорогой пошёл. Взял частотомер китайский и прикрутил термостабилизированный источник частоты в виде родного компонента и со своим стабильным питанием. Получилась сказка с точностью в несколько ppm. Дальше была идея свою прошивку написать, примерно как у вас, с возможностью периодической калибровки от внешнего модуля GPS, но руки не дошли. Получалось, что при периодической калибровке и после прогрева, можно иметь прекрасную точность без внешнего опорного сигнала. А если опционально опорный сигнал подавать, то получился измеритель частоты и импульсов с совершенно фантастической точностью.
А чем плоха задумка передавать время по радио, как немцы сделали? Погодные станции по этому сигналу подстраиваются, например
Хорошая идея, только производители микроволновок, похоже, экономят даже на простом часовом кварце, боюсь откажутся, если предложить им ставить дополнительную микросхему радиоприемника.
Интересно было бы оценить возможность сделать частотомер на основе какого-нибудь Raspberry Pi. В Линуксе поддерживается очень точная калибровка хода часов с помощью NTP (обычно можно видеть десятые доли PPM). Однако, как использовать эти часы для измерения частоты, и при этом не тратить сутки на измерение (как по ссылке «Точное измерение частоты кварца без измерительных приборов» ), для меня остается открытым вопросом.
между точность и единством времени есть большая разница. Точность интересует больше науку, а всех остальных интересует единство времени. В том числе, и системы измерения или управления, входящие в другие системы.Что же касается микроволновки, то не понимаю зачем там вообще текущее время? Для ее работы требуются интервалы времени. Но статья с академической точки зрения зачетная.
Микроволновка занимает самое удобное положение на кухне, и уже имеет средства индикации и управления, такие же как в электронных часах. Так что если уж встраивать часы в какой-то кухонный прибор - то в микроволновку.
но микроволновка не умеет писать сообщения или звонить....
а умеет устройство, которое находится еще на более удобных местах чем микроволновка :). И я не знаю таких людей у которых его нет :D
не поверите, но есть люди, которые приходят домой и кладут это устройство на полочку.
Я знаю людей, которые с таким устройством ходят в туалет. Но, знаете, это не полезно для здоровья - пользоваться одним и тем же устройством на кухне и в туалете. Также как совмещать еду / приготовление пищи со звонками и письмом сообщений. А на время обращать внимание стоит и на кухне.
вот я утром завтракаю. На телефон ютуб. Что проще чтобы узнать не опаздываю ли я
а)посмотреть на микроволновку
б)вытереть руки и потыкать в телефон
?
не могу не спросить...
в чем у Вас руки, когда вы завтракаете? пытаюсь смоделировать.
просто я сам ем яичницу вилкой и пью чай :) и делаю это не в последний момент по списку своих дел, потому что потом я чищу зубы :D как мама учила.
Куриная ножка.
Да даже если руки чистые всё равно на микроволновку проще посмотреть, можно не отвлекаться от еды.
Чистка зубов 3 минуты. Это не принципиальное время.
А вот между пить чай не торопясь и не пить чай разница может быть 10+ минут.
проникся.
теперь я понял зачем Apple сделала функцию Always-on Display, всегда считал ее бессмысленной и не использовал.
Куриная ножка.
Вилка+нож. Не благодарите :)
Несколько лет назад делал часы а ардуине и таком модуле часовом (адресная лента светодиодная, зеркало и полупрозрачное зеркало). Трех позиционную кнопку запрограммировал на переключение режимов отображения, программировать еще и установку времени было просто лень. Быстренько сваял NTP клиента на мелкой ESP и через COM порт передавал время на ардуину раз в минуту :) И пофиг было на сколько там точный поддельный китайский модуль :)
Для секундного сигнала описанный вами принцип подходит. Однако с ростом частоты точность будет падать. Усложнение схемы коммутации таймеров + перестройка делителей + DMA помогли существенно расширить рабочий диапазон (до 20 МГц). Хотя внутри, по прежнему подается эталонная частота на 32-х битный счетчик.
От меня плюс. Сам когда-то делал устройства с часами от Maxim и ST, но оно того требовало. В другом проекте делал как раз подстройку внутри контроллера, к нормальным кварца даётся их температурная характеристика, учтя которую можно очень не плохо выкупить точность на халяву для дешёвого проекта.
Точное саратовское время