Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Wie geringe Zeitabweichung für Uhr ohne DCF77 erreichen?


von Thomas (kosmos)


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ich wollte mal fragen wie man es hin bekommen kann eine einmal 
eingestellte Uhr sehr genau laufen zu lassen?

Mit "sehr genau" meine ich eine max. Abweichung von max 10 Sekunden pro 
Jahr.

Ich habe schon gelesen das man die Netzfrequenz arbeiten kann, welche 
Genauigkeit ist hier zu erwarten, ich befürchte hier etwas Willkür des 
Netzversorgers oder gibt es hier Vorschriften zur Genauigkeit?

Mit welcher Abweichung kann ich bei einem Uhrenquarz 32,768 kHz rechnen.

Ich würde gerne eine Uhr mittels AVR bauen aber gerne auf DCF77 
verzichten.

Ein paar Google Suchbegriffe würden mir auch schon helfen, ich lese mich 
dann gerne ein.

von Jens M. (Gast)


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Thomas O. schrieb:
> ich habe schon gelesen das man die -->Netzfrequenz<-- arbeiten kann, welche
> -->Genauigkeit<-- ist hier zu erwarten

Thomas O. schrieb:
> Ein paar Google Suchbegriffe..

Warum in die Ferne schweifen? Versuch es mal mit der Forensuche und den 
-->Begriffen<--.

von Oliver J. (skriptkiddy)


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Thomas O. schrieb:
> Mit "sehr genau" meine ich eine max. Abweichung von max 10 Sekunden pro
> Jahr.

Halte ich ohne exakte externe Referenz für nicht durchführbar.

Was spricht gegen ein DCF77-Modul?

Thomas O. schrieb:
> Mit welcher Abweichung kann ich bei einem Uhrenquarz 32,768 kHz rechnen.

Laut Wikipedia 15-30 Sekunden im Monat.

Gruß Skriptkiddy

von John (Gast)


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von John (Gast)


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weniger als 0,1 Sekunde Abweichung in 101 Tagen:

http://suessbrich.info/elek/DigitalUhrQuarzofen.html

Gruß
John

von Oliver J. (skriptkiddy)


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John schrieb:
> http://de.wikipedia.org/wiki/Quarzofen

Für ne selbstgebastelte Uhr? Wäre mir der Aufwand zu hoch.

von David .. (volatile)


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NTP :P

von jason (Gast)


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Kannst du auch extra RTCs verwenden?
Wenn ja, kannst du ja mal nach "DS32B35" suchen.
(RTC von Maxim)

MfG

von Oliver J. (skriptkiddy)


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jason schrieb:
> Wenn ja, kannst du ja mal nach "DS32B35" suchen.

Hat eine garantierte maximale Abweichung von 100s pro Jahr.

von ulrich (Gast)


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Es gibt noch andere Zeitzeichen (z.B. Videotext), notfalls das GPS 
Signal. Sonst halt ein sehr guter Quarzofen oder gleich eine gebrauchte 
Rubidium-Referenz.

10 sekunden im Jahr sind ca. 0,3 ppm - das ist schon eine hohe 
Anforderung. Da hat man schon Problem mit der Alterung von Quarzen.

Da ist der Zugriff auf eine externes Zeitsignal schon echt zu überlegen. 
Selbst wenn es auf eine sehr genaue Sonnenuhr hinausläuft - es reicht ja 
wenn die einmal am TAG bei Sonne geht. Nur ein trüber November könnte da 
schon ein Problem werden.

von Carsten S. (dg3ycs)


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Hi,

jason schrieb:
> Kannst du auch extra RTCs verwenden?
> Wenn ja, kannst du ja mal nach "DS32B35" suchen.
> (RTC von Maxim)
>
> MfG
Ob jetzt ein externer Quarz am Prozessor (mit gutem Programm) oder eine 
externe Referenz zum einsatz kommen ist eigendlich relativ egal. 
Entscheidend ist nur die genauigkeit der Taktquelle.

Der DS..- hat aber einen Temperaturkompensierten internen Uhrenquarz. 
Daher ist er aufgrund des integrierten TXCOs deutlich genauer als ein 
Uhrenquarz alleine, aber mit 3ppm Abweichung pro Jahr erfüllt das die 
Anforderung des TE (max 10sek.) trotzdem nicht.
Grob überschlagen - wenn ich jetzt keinen Denkfehler habe- dürfte die 
mögliche Abweichung bei max. ca. 100sek. im Jahr liegen.

Ohne externe Synchronisation ist ist eine solche Genauigkeit wirklich 
nur mit Stabiler Referenz möglich. Also abgeglichener Präzisionsquarz in 
Quarzofen.
Oder halt eine echte Präzisionsquelle. z.B. Rubidiumfrequenznormal 
verwenden... Je nach "NORMAL" sind dann auch deutlich weniger als 10sek. 
möglich. Aber im vergleich zum Aufwand für ein externes DCF Modul alles 
keine alternative...

Gruß
Carsten

von Klaus2m5 (Gast)


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Software Quarzofen:

Kalibrierung mit Hilfe einer CTC (clear timer on compare match) 
Korrektur und Temperaturkoeffizient.

Zur Kalibrieung ist eine längere Einbrennphase mit selbstlernender 
Firmware nötig - Als Vergleichsnormal kann in dieser Zeit DCF77 dienen. 
Danach sollte es möglich sein, Abweichungen von weniger als 10ms pro Tag 
unabhängig vom Vergleichsnormal zu erreichen.

von eProfi (Gast)


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Die Quarzöfen sind ein Relikt aus der Zeit, als man die Teiler noch 
nicht variabel bauen konnte / wollte.

Heute würde ich die Temperatur messen und den Teilfaktor danach 
einstellen.
Beitrag "Re: Nochmal die genaue Sekunde"

Suche hier im Forum mit http://www.mikrocontroller.net/search
nach Quarzofen, DS32kHz, DS3231, die genaue Sekunde.

Vor 4,5 Jahren hast Du diese Frage schon mal gestellt:
Beitrag "Re: Nochmal die genaue Sekunde"


Eine Uhr auf Netzfrequenzbasis ist langfristig sehr genau.

http://de.wikipedia.org/wiki/Netzfrequenz


Leider funktioniert dieser Link nicht mehr:
www.swissgrid.ch/power_market/grid_operation/frequency
Dort konnte man die exakte aktuelle Frequenz und die Netzzeitabweichung 
ablesen.

Hat jemand einen funktionierenden Link?

von Thomas (kosmos)


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also danke schonmal denke ich verabschiede mich von den 10 Sekunden pro 
Jahr aber 100 Sekunden pro Jahr hört sich immer noch gut an.

Was gegen DCF77 spricht: Für mich der Preis des Moduls, nicht das ich es 
mir nicht leisten kann aber der Reicheltpreis ist es mir nicht wert, 
wenn ich mal ein günstiges Modul in die Finger bekomme dann ok.

ppm steht doch für parts per million, RTC bei Reichelt 10ppm Genauigkeit

Hier mal meine Gedankengänge für die Sekunden pro Jahr
60 Sekunden pro Minute
60 Minuten pro Stunde
24 Stunden pro Tag
365 Tage im Jahr
60x60x24x365=31536000
31,536 x 10ppm = 315,6 Sekunden Abweichung pro Jahr was jetzt also knapp 
5 Minuten wären.

Das ist ja auch die Mindestzusage des Herstellers, also das ganze wird 
eher besser als schlechter laufen.

Was könnte man den noch als Referenz nehmen, wie sieht es mit der 
Netzfreuenz aus, ist die übers Jahr gesehen genauer?

von eProfi (Gast)


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gerade selbst gefunden:
http://www.swissgrid.ch/power_market/operationsdata/frequency/
Momentan 50,047 Hz,  +30,739 s
Hier eine Langzeitaufnahme:
http://www.swissgrid.ch/power_market/operationsdata/frequency/frequency_statistic/

Zum Thema Rubidium fällt mir gleich eine lustige Seite ein:
die genaueste privat betriebene Uhrensammlung von leapsecond:
www.leapsecond.com

von Thomas (kosmos)


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die 30,739 sind die Abweichung zur Atomzeit?

Das wäre auch ne Hausnummer, müsste mich dann nur über einen 
Gleichrichter Spannungsteiler und Schmitt-Trigger an das Frequenzzählen 
machen.

von Nick Name (Gast)


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Thomas O. schrieb:
> Was gegen DCF77 spricht: Für mich der Preis des Moduls

Du hast keine 5 Euro für ein DCF-Modul übrig?
Wie arm bist du denn??

von Thomas (kosmos)


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ach ich sehe gerade bei Pollin kostet das Teil nur 5€, bei Reichelt 
hingegen 14€ und das war es mir einfach nicht wert.

von Oliver J. (skriptkiddy)


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Thomas O. schrieb:
> ach ich sehe gerade bei Pollin kostet das Teil nur 5€

Finger weg von den Scheißdingern.

von Falk B. (falk)


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von Martin (Gast)


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Die EVU achten darauf, dass die Netzfrequenz von 50 Hz peinlichst 
eingehalten wird. 10 Sekunden pro Jahr sollten da kein Problem sein. 
Außer die es fällt mal der "Strom" aus, aber solange übernimmt dann eben 
ein Uhrenquarz mit 10 ppm die Aufgabe.

von Nick Name (Gast)


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Skript Kiddy schrieb:
> Finger weg von den Scheißdingern.

Die "Scheißdinger" funktionieren völlig einwandfrei, sofern man sich an 
die richtige Initialisierungs- und Anfragesequenz hält. Die ist etwas 
anders als bei den Reichelt- und Conradmodulen, aber die Module selbst 
funktionieren völlig einwandfrei. Ich habe mittlerweile in diversen 
Projekten insgesammt acht Stück der Pollin-Module zu laufen. Völlig 
Problemlos. Lasst doch bloß mal die alten Vorurteile von wegen 
Pollin=Billig=Schlecht.

von _Gast-XIV (Gast)


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Die Netzfrequenz wird stabil gehalten, früher™ hatten Sie da ne Uhr im 
Kraftwerk stehen und wenn die Nachging wurden die Generatoren ein 
bischen schneller gedreht, heute ist das alles zigmal aufwendiger, 
funktioniert aber auch.

Synchronisieren musst du sowieso, egal ob Quarzofen oder eigener Laser,
danach reichen die 50Hz dicke. Den sync nimmt dir DCF GPS Videtext RDS 
oder meinetwegen auch der Piepton der Deutschlandfunk Nachrichten ab. 
Wenn das alles noch zu langweilig ist alternativ auch eine Webcam auf 
die Bahnhofsuhr mit anschließender Bildverarbeitung.

von oszi40 (Gast)


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Martin schrieb:
> EVU achten darauf, dass die Netzfrequenz von 50 Hz peinlichst
> eingehalten wird

Da wäre ich mir nicht so sicher. Je nach Last könnten Tag und Nacht 
etwas abweichen in extremen Lastsituationen (z.B. Tag als die Masten 
weggeknackt sind). In der Summe des Tages stimmts dann meist wieder.

Weiter bleibt die Frage, ob die Sinuswellen überhaupt sauber genug am 
Ort der Auswertung sind. Manches alte Schaltnetzteil erzeugt reichlich 
Dreck auf der Leitung.

Da würde mir NTP besser gefallen, wo bei ich immer noch frage ob ein 
DCF-Modul mit 15€ wirklich teuer ist. 
http://de.wikipedia.org/wiki/Network_Time_Protocol

von Karl H. (kbuchegg)


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oszi40 schrieb:
> Martin schrieb:
>> EVU achten darauf, dass die Netzfrequenz von 50 Hz peinlichst
>> eingehalten wird
>
> Da wäre ich mir nicht so sicher. Je nach Last könnten Tag und Nacht
> etwas abweichen in extremen Lastsituationen (z.B. Tag als die Masten
> weggeknackt sind). In der Summe des Tages stimmts dann meist wieder.

Die Frage ist immer was man unter 'genau' versteht.
Die Frequenz schwankt im 100stel Hz Bereich rund um die 50Hz.

Kurzzeitig kann es schon mal sein, dass eine 50Hz Uhr abweicht. Aber auf 
lange Zeit gesehen, sind sie ausgesprochen gut. Ohne aufwändige 
Kalibrierung ist es nur mit Bordmitteln gar nicht so einfach, das zu 
toppen.

Ich bin mit meiner 50Hz Netz-Uhr hoch zufrieden. Die paar Sekunden die 
das Ding manchmal vor oder nach geht, sind mir in der Heizungssteuerung 
sowas von egal. Die Generierung des Signals ist hinter einem Trafo auch 
eher einfach.

von Andreas K. (derandi)


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Wenn ihm ganz langweilig wäre könnte er die von DCF77 gesendete Zeit zum 
Synchronisieren nutzen und dazwischen die 77,5 kHz Trägerfrequenz als 
Zeitnormal benutzen. Langzeitabweichung über 100 Tage <= 2*10^-13 s.
http://www.ptb.de/de/org/4/44/442/dcf77_freq.htm

von Oliver J. (skriptkiddy)


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Nick Name schrieb:
> Die "Scheißdinger" funktionieren völlig einwandfrei, sofern man sich an
> die richtige Initialisierungs- und Anfragesequenz hält.

Ich habe mit diesen Teilen keine guten Erfahrungen gemacht und für 
ernsthafte Projekte würde ich die deshalb niemals einsetzen. Das 
digitale Signal am Ausgang war sehr unsauber, wenn die Module überhaupt 
was brauchbares empfangen haben. Initialisiert habe ich die Teile damals 
über Pulldown und nen Taster gegen VCC.


> Lasst doch bloß mal die alten Vorurteile von wegen
> Pollin=Billig=Schlecht.
Ich habe  nicht Pollin allgemein angegriffen, sonders lediglich diese 
Schrott-DCF77-Module. Bist du Pollin-Mitarbeiter?

Meine Meinung:
Die Connrad- und Reichelt-Module kosten in diesem Fall nicht ohne Grund 
so viel.

Gruß Skriptkiddy

von Andreas K. (derandi)


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Conrad hatte früher mal sehr gute Module im Angebot, aber anscheinend 
zwischendurch den Hersteller gewechselt, Berichten zufolge sollen die 
nicht mehr so der Hit sein.

von Uhu U. (uhu)


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Thomas O. schrieb:
> Was gegen DCF77 spricht: Für mich der Preis des Moduls, nicht das ich es
> mir nicht leisten kann aber der Reicheltpreis ist es mir nicht wert,
> wenn ich mal ein günstiges Modul in die Finger bekomme dann ok.

Die Rechnung geht nur auf, wenn man das Geld mitrechnet, das man in der 
Zeit nicht ausgeben kann, in der man an einer Uhr ohne DCF77 bastelt. 
Aber dann kann man auch mit popeln viel Geld sparen.

von Bernadette (Gast)


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Siehe Beitrag:

Beitrag "Genaue Sekunde und Zeitscheibe mit Timer0 erzeugen"

Mit dieser Methode habe ich nach einem Tag eine Abweichung von 50s 
ausgeglichen. Nach einer Woche nochmal 8s. Nach einem Monat nochmal 5s.

Im folgenden Monat lage die Abweichung bei ca. 1s Nachlauf.
Z.Z. ist die Raumtemperatur im Schnitt etwas niedriger, so dass die Uhr 
aufgeholt hat und etwa 0,5s vorgeht.


B.

von Uhu U. (uhu)


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eProfi schrieb:
> Die Quarzöfen sind ein Relikt aus der Zeit, als man die Teiler noch
> nicht variabel bauen konnte / wollte.

Das glaube ich nicht. Man konnte auch vor 50 Jahren schon ganz gut 
keramische Trimmer bauen, mit denen man die Quarzfrequenz abgleichen 
konnte. Nur hilft das eben überhaupt nichts, wenn man den Temperaturgang 
des Oszillators nicht kompensieren kann - den bekommt man auch mit einer 
digitalen Korrektur nicht weg und es bleibt nur der Quarzofen.

Hochgenaue Zeitnormale sind immer temperaturstabilisiert.

von Thomas (kosmos)


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mir geht es darum das die Uhr so genau ist das man Sie nicht so oft 
stellen muss. Daher scheint mir die Netzfrequenz ganz gut geeignet also 
mit +-30 Sekunden kann ich leben wollte nur nicht jeden Monat die 
Minuten korrigieren müssen. Ich will das ganze also einmal einstellen 
und dann in einer Verteilerdose verstauen, wo das Teil dann die Uhrzeit 
über den Bus schickt um Sie den anderen Teilnehmer zur Verfügung stellt.

Wie seht ihr die Lösung einen 32,768 MHz Quarzoszillator auf einen 
Binärzähler zu geben, dann hätte ich verschiedene Teiler zum abgreifen.

Denke das man bei 32,768 kHz Quarzoszillator mehr Abweichung haben wird 
als bei einem 32,768 MHz Quarzoszillator

von Uhu U. (uhu)


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Ich habe zwei elektronische Zeitschaltuhren in Betrieb. Eine driftet 
fröhlich in der Gegend rum, die andere läuft netzsynchronisiert und 
zeichnet sich durch gute Genauigkeit aus. Der Schaltzeitpunkt schwankt 
zwar etwas, aber er driftet nicht weg.

von Thomas (kosmos)


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@Uhu Uhuhu: richtest du die Netzspannung gleich und zählst nach 100 
Impulsen 1 Sekunde hoch? Wäre über eine kurze Beschreibung dankbar.

von Uhu U. (uhu)


Angehängte Dateien:

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Ja, so ähnlich.

Die Spannungsquelle liefert 12 V 50 Hz. Die Zenerdiode (4,7 V) schneidet 
die positiven Halbwellen bei 4,7 V ab.

Die negativen Halbwellen werden von der Schottky-Diode auf deren 
niedrigere Schwellspannung begrenzt, damit der Port des µC keinen 
Schaden nimmt.

An der rechts rausgeführten Leitung bekommt man dann ein 50 Hz-Signal 
mit ungefährer Rechteckform.

Eventuell kann man noch einen Tiefpaß nachschalten, der höherfrequenten 
Dreck aus dem Netz ausfiltert.

von Andreas K. (derandi)


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Thomas O. schrieb:
> mir geht es darum das die Uhr so genau ist das man Sie nicht so oft
> stellen muss.

DCF77 = garnicht mehr stellen. Einstecken und fertig.

von Karl Thomas (Gast)


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Gibs auf, Andreas.
Er hat sich nun mal in den Kopf gesetzt das DCF zu teuer ist und fertig.
Das ist wie bei den CD-Entmagnetisierern und den 
300-Euro-Digitalkabel-Käufern: Die bekommst du nicht von ihrer 
Überzeugung runter. Wenn ich eine Masteruhr bauen müsste, die eine ganze 
Wohnung bzw. ein ganzes Haus mit Zeitsignalen versorgen sollte, dann 
wären der Preis für ein DCF-Modul das letzte, worum ich mir Sorgen 
machen würde.

von Thomas (kosmos)


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wieso so agressiv, darf ich nicht selbst bestimmen was ich wie mache? 
Beschwer ich mich etwa weil du keinen BMW 328i fährst? Also Sachen 
gibts.

von Jens M. (Gast)


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Thomas O. schrieb:
> wieso so agressiv, darf ich nicht selbst bestimmen was ich wie mache?
Wer will dir das verbieten? Aber deine Anforderungen finde ich ehrlich 
gesagt auch etwas schräge.

Auf dem Level muss die Uhr erstmal ein Jahr laufen. Dafür brauchst du ne 
USV oder eine zweite Stromversorgung evtl Hot Plug redundante Akkus, 
eine ausfallsichere Hardware usw. Da dann mit 5 Euro rumzuhühnern 
scheint mir eher absurd.


> Beschwer ich mich etwa weil du keinen BMW 328i fährst? Also Sachen
> gibts.

Ist ein 5000 Betriebsstunden Gerät wie ein Privatpkw nicht etwas weg vom 
Thema?

Mein Vergleich wäre der zu einem Fahrzeug das 10 Jahre ohne Störung 
läuft, aber die Tachoinnenbeleuchtung nichts kosten darf ;-).

von Thomas (kosmos)


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Impulse von der Netzfrequenz zu zählen ist halt doch etwas weniger 
Programmieraufwand als DCF77, das kann ich später immer noch machen. 
Meiner meiner Lüftungsanlage oder Heizungssteuerung ist es egal ob die 
Zeit um 30 Sekunden abweicht mir ging es nur um den Drift also nicht 
ersten Jahr 45 Sekunden falsch, 2tes Jahr dann schon 1 Min 30 und im 
3ten Jahr 2 Minuten.

von Andreas K. (derandi)


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Stromausfall nicht vergessen. Dann kriegst du auch an einem Tag 2 
Stunden drauf.

von Simon K. (simon) Benutzerseite


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DCF77 hat den Vorteil, dass man die Uhr nicht stellen muss, da man die 
absolute Zeit übermittelt bekommt.

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