Новые часы реального времени, имеющие беспрецедентную точность в широком рабочем температурном диапазоне: ±2 минуты в год |
|
Простота в использовании, дешевизна корпуса и большое количество встроенных функций делают DS3231 бесспорно самым эффективным по стоимости и степени интеграции прибором для систем, требующих высокой точности хронометрирования.
|
К таким системам можно отнести серверы, электронные счетчики электроэнергии, системы защиты и контроля доступа, телематические системы, навигационная и GPS аппаратура, POS терминалы и асинхронные системы передачи данных.
История проблемы синхронизации
До появления DS3231 обычные RTC использовали генераторы, работающие от экономичных кварцевых резонаторов. К сожалению, электромеханическая и тепловая чувствительность этих кварцевых резонаторов приводила к нестабильности формируемой частоты. В результате, использование таких кварцевых резонаторов без компенсации приводило к нестабильности до 100 минут в год при работе в диапазоне температур от -40 С до +85 С. В настоящее время такая точность неприемлема. Современные системы, типа регистраторов событий, финансовых операций, временных коэффициентов или биллинга или систем инициализации событий (например, TDMA системы, которые осуществляют связь в определенные интервалы времени), обычно требуют точности лучше, чем ±10 минут в год (или ±20ppm).
Обычные системы использовали 32.768 кГц камертонный кварцевый резонатор, который имел параболическую зависимость ухода частоты от температуры. Уход частоты при изменении температуры таких систем может превышать 100 ppm. Это приводит к ошибке синхронизации в сотни минут в год, которую периодически необходимо было исправлять. "Компенсация частоты кварцевых резонаторов, позволяющая получить точность хода менее ±2 минуты в год не является простой задачей," сказал Пауль Нанн, коммерческий директор подразделения компании Maxim/Dallas Semiconductor по изготовлению TCXO приборов. "Для индивидуальной коррекции естественной температурной зависимости частоты кристаллов требуются существенные временные, финансовые и конструкторские затраты," подытожил Пауль Нанн.
Как в различных системах, требующих высокой точности хода часов реального времени, решается эта хорошо известная проблема
Для коррекции температурного ухода изготовители и потребители систем традиционно полагались на три решения: калибровка при производстве, микропроцессорная калибровка с учетом измеренной через равные интервалы времени температуры или введение коррекции ухода частоты. Некоторые системы даже полагались на систему GPS, которая является источником высокостабильной частоты. Но для надежного измерения времени такие системы должны находиться в зоне прямой видимости со спутника системы GPS. Это не всегда может быть возможно и не всегда удобно.
Все эти методы применялись для достижения точности RTC лучше ±100 минут в год и являются или громоздкими или дорогими. "Все перечисленные методы являлись весьма дорогостоящими, а кроме того обеспечивали точность менее ±20 ppm (±10 минут в год) в диапазоне температур только от 0 С до +40 С, " объяснил мр. Нанн.
Повышение точности до ±2 минуты в год
RTC DS3231 содержат высокостабильный TCXO, RTC и 32.768 кГц кварцевый резонатор в одном корпусе. Точность хронометрирования этого прибора не хуже ±2 минуты в год. До или после установки в изделие этот прибор не надо калибровать. Ему не требуется кварцевый резонатор. По сравнению с традиционными решениями на базе кварцевых резонаторов, DS3231 имеет до пяти раз большую точность хронометрирования в диапазоне температур от -40 С до +85 С.
Дополнительные возможности DS3231
DS3231 обеспечивает не только точное хронометрирование. Его дополнительные возможности освобождают управляющий процессор для выполнения других задач. Прибор высокоточный цифровой температурный датчик, к которому (как и к самим часам реального времени) можно получить доступ через I2C порт. Температурный датчик обеспечивает точность измерения температуры не хуже ±3 С. Встроенная схема контроля питания обеспечивает автоматическое переключение между основным и резервным (низковольтной батареей) источниками питания. При выключении основного источника питания прибор продолжает обеспечивать хронометрирование и измерение температуры без ухудшения точности. Встроенный источник сигнала прерывания может использоваться для перезапуска управляющего микропроцессора при перезапуске источника питания.
Использование точности ±2 минуты в год в реальных приложениях
Хронометрирование с точностью лучше ±2 минуты в год делает RTC DS3231 единственной интегральной схемой, позволяющей решить многие проблемы формирования точных временных интервалов в оконечных устройствах от электронных счетчиков электроэнергии до навигационных систем.
Современные электронные электросчетчики строятся с учетом различных стандартов и требований. Одна категория электросчетчиков обязана регистрировать потребление с учетом времени суток, в интервалы, определяемые самой компанией, поставляющей электроэнергию. Для таких систем время переключения между различными тарифами является критическим. DS3231 - единственная интегральная схема, способная удовлетворить строгие современные требования.
В системах контроля доступа, охранных системах и системах контроля времени обслуживания неверное время может привести к серьезным последствиям. Использование в таких системах RTC DS3221, имеющих точность не хуже ±2 минуты в год, приведет к повышению эффективности работы, более точному тарифицированию и контролю и более надежной защите информации.
DS3231 RTC доступен в модификациях с коммерческим и индустриальным рабочим температурном диапазоном, работает от однополярного источника питания от 2.3 до 5.5 В и упакован в недорогой стандартный 300 mil 16 контактный SOIC корпус. Техническое описание и образцы доступны на сайте компании www.maxim-ic.com. Промышленный выпуск прибора начат в марте 2005 года.
DS3231
Сверхточные RTC со встроенными I2C интерфейсом, TCXO и резонатором
Отличительные особенности:
- Точность ±2 ppm в диапазоне температур от 0°C до +40°C
- Точность ±3.5 ppm в диапазоне температур от-40°C до +85°C
- Вход для подключения автономного источника питания, позволяющего обеспечить непрерывную работу
- Рабочий температурный диапазон
- коммерческий: от 0°C до +70°C
- индустриальный: -от 40°C до +85°C
- Низкое потребление
- Часы реального времени, отсчитывающие секунды, минуты, часы, дни недели, дни месяца, месяц и год с коррекцией високосного года вплоть до 2100
- Два ежедневных будильника
- Выход прямоугольного сигнала с программируемой частотой
- Быстродействующие (400 кГц) I2C интерфейс
- 3.3 В питание
- Цифровой температурный датчик с точностью измерения ±3°C
- Регистр, содержащий данные о необходимой подстройке
- Вход/выход сброса nonRST
Применение:
- Серверы
- Электронные электросчетчики
- Телематическая аппаратура
- GPS системы
Типовая схема включения DS3231:
Расположение выводов DS3231:
Общее описание:
DS3231 - высокоточные часы реального времени (RTC) со встроенными I2C интерфейсом, термокомпенсированным кварцевым генератором (TCXO) и кварцевым резонатором. Прибор имеет вход для подключения резервного автономного источника питания, позволяющего осуществлять хронометрирование и измерение температуры даже при отключенном основном напряжении питания. Встроенный кварцевый резонатор повышает срок службы прибора и уменьшает необходимое количество внешних элементов. DS3231 доступен в модификациях с коммерчески и индустриальным рабочим температурным диапазоном и упакован в 300 mil 16 контактный SO корпус.
RTC обеспечивает отсчет секунд, минут, часов, дней недели, дней месяца и года. Дата конца месяца определяется автоматически с учетом високосного года. Часы реального времени работают в 24 или 12- часовом формате с индикацией текущей половины суток (AM/PM). Прибор имеет два ежедневных будильника и выход прямоугольного сигнала с программируемой частотой. Обмен данными с прибором ведется через встроенный последовательный I2C совместимый интерфейс.
Прецизионный термокомпенсированный источник опорного напряжения и схема сравнения отслеживают напряжение основного питания VCC и при его снижении ниже заданного порога формируют сигнал сброса и осуществляют перевод схемы на работу от резервного источника питания. Дополнительный вывод RST может использоваться для внешнего сброса.
| Источник: rtcs.ru | Дата публикации: 21/06/2005 |
| 
