Que es el reloj en tiempo real?
El reloj en tiempo real o RTC es un reloj que muestra la hora en relacion con una fecha y hora en particular. Es una caracteristica muy importante de su telefono movil o tableta, ya que le permite establecer la hora y la fecha correctas para cualquier cita o tarea. El RTC suele consistir en un chip de reloj con bateria o un reloj atomico. El RTC suele estar integrado en el movil o la tableta, pero se puede anadir como accesorio. Entonces, cuando necesitas un reloj en tiempo real?
Los 4 tipos diferentes de relojes en tiempo real y como funcionan
Que es un reloj en tiempo real?
Hay muchos usos para un RTC o un reloj en tiempo real, pero el mas importante es proporcionar una hora y una fecha precisas. El RTC es un circuito integrado (IC) que se puede empaquetar de varias maneras. Alimentado por una bateria de litio incorporada. Como resultado, incluso si se desconecta la alimentacion del sistema, el reloj RTC sigue funcionando. Los
relojes digitales, los sistemas de asistencia y las camaras digitales son ejemplos de sistemas que dependen en gran medida de esta tecnologia. Clock RTC es una buena opcion para aplicaciones que requieren una marca de tiempo. Una aplicacion de este tipo siempre se ha disenado mejor con el reloj RTC, incluso si la configuracion inicial puede ser un desafio.
Para cualquier proceso en tiempo real que se ocupe del tiempo, generalmente hay dos metodos para manejar el problema. Los temporizadores del controlador se pueden programar para generar el tiempo internamente, o se puede usar un RTC. La mayoria de los relojes del sistema usan senales de reloj para monitorear y controlar el tiempo, pero los CI RTC usan un oscilador de cristal en su lugar. Los CI RTC tambien son responsables de garantizar que todos los procesos del sistema esten sincronizados correctamente, ademas de ser responsables del reloj del sistema. Aunque algunos pueden argumentar que este es el trabajo del reloj del sistema, el RTC en realidad depende del reloj del sistema, lo que hace que la sincronizacion del RTC sea indirectamente responsable.
La duracion de la bateria de un RTC debe ser de al menos tres a cinco anos.
Beneficios de un reloj en tiempo real
Los 5 principales beneficios de un reloj en tiempo real son-
- Creacion intuitiva de software
Una funcion de reloj con una MCU requiere que los disenadores escriban software que administre el calendario y el tiempo complejos, como meses largos y cortos, ano bisiesto, escala base 24, sexagesimal y mas.
Por el contrario, los RTCS de reloj estan disenados especificamente para la gestion del tiempo; e incluyen circuitos que pueden mantener la hora y el calendario hasta 100 anos y son faciles de codificar.
- Oscilador de un chip
Un oscilador de cristal externo es todo lo que se necesita para construir un circuito oscilador, ya que todos los demas componentes ya estan incluidos en los RTC.
Los circuitos osciladores son sencillos de disenar debido al numero limitado de componentes externos requeridos.
- La corriente de suministro es inferior a la de una MCU.
Un circuito de respaldo RTC puede reducir el costo y el tamano de un circuito de respaldo, y esta disenado para funcionar a voltajes y corrientes menores que un circuito de control de tiempo construido con un microcontrolador.
- Alivia el sistema principal de tareas urgentes.
- Consume energia ultrabaja y mantiene una frecuencia mas estable.
El mundo ha cambiado. El tiempo que mantenemos es diferente al que solía ser.
Zipschedules sugiere que con un reloj en tiempo real, puede mantenerse al día con el mundo en constante cambio. Ya no tienes que preocuparte por la fecha, la hora o el año porque tu reloj lo hará por ti.
Como funcionan los relojes en tiempo real?
Los relojes en tiempo real son temporizadores que funcionan en un segundo. Ademas, un RTC se usa con frecuencia en los sistemas operativos de software/hardware para realizar un seguimiento de la hora del reloj y la fecha del calendario. Numerosas caracteristicas de un RTC son altamente especializadas y se requieren para mantener una alta precision y confiabilidad. Los
RTC suelen incluir su propio oscilador interno que viene con un cristal externo. Todas las fuentes de reloj funcionan a una frecuencia de 32.768 Hz. Con una fuente de reloj externa, se puede usar un dispositivo altamente preciso y estable, como un oscilador de cristal compensado por temperatura (TCXO).
Un multiplexor selecciona una fuente de reloj y la alimenta a un preescalador, que la divide por una variable de 32.768 (215) para generar un reloj de un segundo.
Un reloj de tiempo real RTCS contiene un contador de segundos que normalmente es de 32 bits o mas. Ciertos RTC incluyen contadores dedicados para realizar un seguimiento de la hora del dia y administrar tambien las fechas del calendario.
Un simple reloj RTCS sin la especificacion de hora y fecha logra esta tarea mediante el uso del software. Una opcion que se usa con frecuencia es generar una onda cuadrada de 1 Hz desde un pin de salida. Un RTC puede generar una interrupcion del procesador en respuesta a varios eventos diferentes.
A menudo, un RTC tiene un pin de alimentacion dedicado que le permite funcionar cuando el resto del microcontrolador esta apagado. Por lo general, este pin de alimentacion se conecta a una bateria de respaldo o a un dispositivo externo que proporciona energia.
Tipos de relojes en tiempo real
En general, hay tres tipos de relojes de tiempo RTCS-
1. Reloj en tiempo real con radio-
los ordenadores actuales utilizan la radio digital para recibir informacion sobre el reloj. Se usan dos metodos- por ejemplo, LTE proporciona la hora local actual. Use el protocolo de tiempo de red si hay una radio en linea disponible. Los servidores de hora local utilizan cada cierto tiempo transmisiones de radio GPS [19] o UHF de una organizacion de estandares nacionales.
2. Relojes en tiempo real en software-
Los programadores de sistemas integrados que deben crear RTC en sistemas que carecen de ellos estan familiarizados con este sistema. La mayoria de las computadoras tienen temporizadores de hardware que usan senales de sincronizacion de resonadores de ceramica o cristal de cuarzo Estos tienen un tiempo absoluto muy repetible (a menudo menos de 1 ppm). El software puede convertirlos en RTC precisos. Puede producir una interrupcion periodica, por ejemplo, 50 Hz, para imitar un RTC. Pero utiliza matematicas para ajustar la cadena de sincronizacion- tiempo + velocidad
Cuando el tiempo excede una constante, generalmente una potencia de dos, el software de la cadena de tiempo del reloj se activa para contar fracciones de segundos, etc. La resolucion de velocidad puede superar una parte por mil millones con variables de tiempo y velocidad de 32 bits. Como se saltan fracciones de segundo o se incrementan dos veces, el reloj sigue siendo preciso. Casi todas las aplicaciones RTC del mundo real ignoran la pequena fluctuacion.
La complejidad de este sistema es determinar la velocidad instantanea corregida. El sistema mas simple divide el tiempo de referencia por el tiempo de reloj RTCS es encontrar la velocidad. Debido a que el tiempo de Internet suele tener una precision de 20 milisegundos, 8000 segundos (2,2 horas) o mas entre configuraciones pueden reducir el error a menos de 5 partes por millon. El principal desafio es convertir fechas y horas en segundos, pero los metodos son bien conocidos.
Cuando una unidad esta apagada, el RTC normalmente funciona a dos velocidades, una cuando la unidad esta encendida y otra cuando esta apagada. Porque la temperatura y el voltaje de cada estado son constantes. Por lo tanto, el software calcula dos tasas. Se resuelven dos ecuaciones lineales para calcular tasas diferentes, una para encendido y otro para apagado.
Otro metodo mide la temperatura del oscilador con un termometro electronico y utiliza un polinomio para calcular la velocidad una vez por minuto. Es ampliamente utilizado por las pequenas empresas, ya que calibra la frecuencia a varias temperaturas y luego usa la regresion lineal para encontrar la ecuacion de temperatura. La mayoria de los cristales de cuarzo en un sistema estan cortados con SC, y sus velocidades con respecto a la temperatura son polinomios de tercer grado. Este enfoque se puede usar en CI RTC comerciales, pero los metodos de fabricacion reales son patentados.
3. Reloj en tiempo real en el pasado-
IBM System/360S, PDP-83 y Novas mas pequenos utilizaban relojes temporizadores de bajo coste. En Europa, Norteamerica y otras redes, la red electrica de CA esta ajustada para cumplir con los estandares de precision de frecuencia a largo plazo. Los relojes alimentados por la red electrica de CA mantienen la hora perfecta en esas redes y ayudan a generar informacion correcta del tiempo en el almacenamiento y la regulacion del software de gestion del tiempo en las oficinas. Estos relojes no son adecuados para computadoras portatiles o redes en el sur de Asia. Las fuentes
de alimentacion de estas computadoras producen una onda sinusoidal mediante un divisor de transformador o resistencia. Un detector de respuesta de frecuencia cero condiciona esta senal. El resultado es una onda cuadrada con bordes rapidos unicos. Esta senal logica se interrumpe. En la mayoria de los casos, el software de gestion de interrupciones cuenta los ciclos. Por lo tanto, puede proporcionar un reloj y un calendario. La interrupcion actualiza un recuento de microsegundos de 64 bits utilizado por el software de sistemas estandar. La interrupcion para cada cruce por cero reduce el error de fluctuacion a la mitad.
El reloj tambien se uso en cadenas de sincronizacion de software, como el temporizador utilizado para cambiar tareas en un sistema operativo. Los temporizadores de conteo de las computadoras modernas proporcionan funciones similares con menos precision y pueden derivarse de este tipo de reloj.
Debe configurarse cada vez que se inicia el equipo. Originalmente, los operadores informaticos hacian esto. Este tipo de reloj se configuro automaticamente cuando Internet se hizo comun.
Reloj discreto en tiempo real (DCT)
Este metodo muestra esencialmente como usar un microcontrolador AVR que tiene el modulo de tiempo de reloj para hacer un RTC de reloj en tiempo real. Un cristal de reloj de 32.768 kHz es un componente discreto necesario para la implementacion. La mayoria de las veces, el microcontrolador esta en modo de ahorro de energia. Esto significa que la aplicacion no consume mucha energia. Un temporizador solo se ejecuta cuando el controlador AVR esta en modo de ahorro de energia. El temporizador se registra por el cristal en el exterior. Un desbordamiento de temporizador significa que se suman la hora, la fecha y el mes. Esta implementacion de RTC esta escrita para el ATmega128, pero se puede cambiar facilmente para que funcione con otros AVR que tengan el modulo RTC, como el AVR32. Es el dispositivo de seguimiento de tiempo mas utilizado que verifica el reloj en tiempo real.
Las ventajas de hacer un RTC en software en lugar de usar un RTC de hardware externo son claras-
- Menor costo
- Menos piezas externas
- Baja potencia
- Mas flexibilidad
Controlar el tiempo puede resultar difícil, especialmente cuando tienes que hacerlo para más de una cosa.
Zipschedules sugiere que el reloj en tiempo real puede funcionar con una fuente de alimentación externa o con un panel solar.
Reloj en tiempo real con calendario (RTCC)
Un reloj/calendario en tiempo real (RTCC) mantiene los sistemas integrados funcionando en el momento adecuado, incluso cuando se corta la alimentacion principal. Esta es una gran ventaja sobre los RTCC que estan integrados en los microcontroladores (MCU) porque ahorra energia al no perturbar la MCU una y otra vez. Hay relojes sencillos y de bajo costo para I2C y Serial Peripheral Interface (SPI), asi como relojes de alta integracion con mas memoria disponible para el usuario (SEEPROM y SRAM) y una gama de funciones que son utiles cuando se usa un solo dispositivo de reloj con bateria. Estas soluciones rentables tienen mejores caracteristicas y rendimiento en comparacion con otros dispositivos del mercado, y cumplen con todos sus requisitos.
Algunos ejemplos de como se pueden utilizar los RTCC-
1. Use un RTCC con una direccion MAC para hacer posible que los dispositivos en aplicaciones de energia inteligente se comuniquen entre si a traves de redes cableadas e inalambricas.
2. Utilice el adelgazamiento digital en el RTCC para realizar la compensacion de temperatura por software, de modo que las aplicaciones de medicion de servicios publicos puedan realizar un seguimiento del tiempo con mayor precision.
3. Utilice la direccion MAC EUI-48 o EUI-64 del RTCC para dar a cualquier aplicacion Ethernet su propio identificador unico.
4. En cualquier sistema integrado, puede mostrar la hora y la fecha en la pantalla LCD.
Reloj en tiempo real con adaptacion entre semana (RTWC)
Un circuito RTC realiza un seguimiento del tiempo incluso si se corta la alimentacion principal.
Muchas aplicaciones utilizan relojes en tiempo real, incluidos los industriales y de consumo, como camaras digitales, GPS moviles, TV y atencion medica en el hogar. La mayoria de las aplicaciones electronicas utilizan un oscilador de cristal de control optimo de cuarzo de 32.768 kHz.
Debido a que el reloj en tiempo real cuenta los segundos, requiere una senal de reloj de 1 Hz procedente del oscilador de cristal de 32,768 kHz. La hora y la fecha se almacenan en un conjunto de registros a los que se accede a traves de una interfaz de comunicacion como I2 C. El cristal se puede separar o integrar con el RTC. Para aplicaciones mas precisas, se utiliza una frecuencia resonante MEMS (sistema microelectromecanico). Es muy eficiente cuando se comprueba el reloj de tiempo todos los dias o se definen y configuran alarmas para los dias de semana, etc.
Reloj en tiempo real con adaptacion al horario de verano (RTCDW)
El reloj en tiempo real rtcs mantiene registros del segundo, minuto, hora, dia de la semana, mes y ano. El dia de la semana se calcula instantaneamente a partir del dia, el mes y el ano. El horario de verano se puede activar o desactivar, y se puede configurar para que comience y finalice en cualquier momento. Tambien tiene un ahorro de tiempo programable. El segundo, minuto, hora, dia, mes y ano estan cubiertos por la alarma en la administracion de energia. Se puede decir cuando dos cosas suceden a ser iguales. Que informacion de hora y fecha se utilizara para hacer la alarma, etc.
Los codigos auxiliares de usuario se pueden usar para ejecutar codigo de forma regular en funcion de cada uno de los intervalos de tiempo principales. Hay diferentes intervalos de tiempo, como un segundo, un minuto, una hora, un dia, una semana, un mes o un ano. Este parametro le permite decidir si el componente RTC puede utilizar el horario de verano. El valor predeterminado no esta marcado, por lo que no esta marcado (false).
Es lunes.
El parametro de inicio de la semana le permite elegir el dia de la semana en que comienza. Hay muchas opciones- Domingo- el domingo es el comienzo de la semana. Tambien puedes elegir lunes, martes y miercoles. Jueves- el jueves comienza la semana. Viernes, sabado y lunes tambien son las otras opciones.
Saber la hora es importante, pero puede resultar difícil recordar qué hora es.
Zipschedules dice que un reloj en tiempo real puede funcionar con una fuente de alimentación externa o con un panel solar.