Construcción de un reloj de rubidio de bricolaje

Question

Recientemente encontré mi camino en un Datum x72 estándar de rubidio y tuve la intención de convertirlo en un reloj atómico casero, ya que no lo estoy usando exactamente para un negocio de satélites en un garaje.

Parece que hay abundantes ejemplos de construcción de relojes atómicos utilizando AVR y PIC en línea, pero la mayoría de ellos parecen alimentar una de las entradas derivadas de la fuente (por ejemplo, la señal de 1pps) en un temporizador que cuenta. En la interrupción, hay una acción de software que impulsa el reloj.

Supongo que la pregunta principal es: ¿hay una forma mejor y más directa de hacer esto? No he encontrado ningún módulo RTC que acepte una señal de 10MHz (ya que eso impulsaría el consumo de energía, anulando el concepto de un RTC), pero ¿hay algún tipo de dispositivo de relojería o IC por ahí que pueda hacer referencia a la señal de rubidio?

El sistema de relojes de software tiende a parecerme un poco pirata, así que si alguien pudiera descomponer los componentes de este proyecto un poco mejor para mí, sería muy apreciado.

Answer 1

Si configura un MCU para utilizar un oscilador externo, podría introducir la señal de 10MHz en el MCU (es posible que necesite un desplazador de nivel si no utiliza niveles de señal TTL/5V CMOS) y luego utilizar preseleccionadores de temporizador para reducirlo a una velocidad de reloj más manejable para su uso posterior.

Answer 2

Si quieres una señal de 1 pps de una entrada de 10 MHz, puedes configurar dos '4059 contadores en serie, digamos dividir por 5000 y luego dividir por 2000. (Si quieres una onda cuadrada simétrica, divídela a 2 Hz, luego pásala por un flip-flop para la última división por 2).

Por supuesto, un microcontrolador puede hacer la división también. Pero a veces soldar es más fácil que programar.

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Para la precisión de un reloj, necesitas especificar cuál es tu salida. Si quieres una pantalla para que la lea un humano, tomar unos pocos ms para actualizar la pantalla despus de recibir la conmutaci n PPS no es gran cosa. De manera similar, un poco de jitter está bien para el uso humano (la implementación ingenua tomará un poco más de tiempo cuando los valores se desplacen.) Si necesita una salida con bajo jitter o cero latencia, debe establecer sus requerimientos más claramente.

Answer 3

Si la entrada se reduce a una 1PPS, entonces un método para mantener el cálculo del tiempo en la ISR determinista (ni rápido, ni lento, sino consistente) sería calcular realmente el tiempo un segundo hacia el futuro en otro lugar, y luego usar la ISR para actualizar el tiempo al tiempo "un segundo por delante". En este caso, incluso un código periódico relativamente lento podría:

1. Mantenga una hora previa y vea a la ISR adelantando la hora
2. Usar el cambio de tiempo para calcular el "tiempo del próximo segundo" para prepararlo para el ISR.

Si el tiempo de la interrupción es más rápido que el 1PPS, eso simplemente significa menos tiempo para detectar y calcular el tiempo 1/x hacia el futuro en otro lugar.

Answer 4

Después de preguntarle a mucha gente, finalmente la respuesta correcta llegó a mi bandeja de entrada desde Henry Reich el creador de MinutePhysics . Podemos resumir la respuesta en:

1. Puedes usar mucha energía para desviar un asteroide, pero
2. El trabajo realizado es cero debido a la definición de trabajo. Work="cambio de energía"

Según Henry:

Todos los físicos entienden por "trabajo" el cambio de la energía total de un objeto con el tiempo.

Es decir, no importa cuánta energía se haya gastado al hacer un círculo, si la velocidad del asteroide no cambia, la energía no cambia, y como trabajo = energía, no se ha hecho ningún trabajo.

El problema, dijo, está en el uso de la palabra "trabajo":

Por eso odio el uso de la palabra "trabajo" por parte de los físicos. Si pudiera abolir esa palabra para siempre y hacer que todo el mundo dijera "cambio de energía", creo que se evitaría todo tipo de confusión, porque la palabra "trabajo" tiene muchos significados coloquiales, muchos de los cuales están más cerca de "poder" o "fuerza" u otras cosas que "cambio de energía".

Los detalles pueden verse en El problema del trabajo de la fuerza centrípeta ¡resuelto!

Gracias a todos los que respondieron a esta pregunta, no llegaría a la respuesta correcta sin todos ustedes.

Answer 5

Diseñé y construí un RTC para un PC antes de Las RTC se incluyeron en los PC (alrededor de 1980). Utilicé un oscilador de cristal de 10MHz y lo dividí en 1PPS. Luego, como Adam menciona, conté los pulsos y usé pantallas de 7 segmentos para mostrar las horas, minutos y segundos. La razón por la que usé la fuente de 10MHz, fue para obtener una precisión muy alta. No hay razón para que una "más precisa" fuente no podía ser utilizado (su oscilador de rubidio). No se requiere nada "elegante". Divisores, contadores y pantallas, es todo lo que necesitas.