Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Wie RTC Genauigkeit messen?


von Aaron C. (Firma: atcnetz.de) (atc1441)


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Moin. Wie messe ich eigentlich am besten die Genauigkeit von einem RTC 
wie  z.b. DS3231, DS1307, MCP7940N oder auch der interne im STM32f103

Es wird der drift in PPM angegeben, aber wie finde ich diesen Wert raus 
?

Reicht dazu ein logic analyzer?

Vom STM32 gibt es diese Anleitung wie es kompensiert wird und wohl auch 
wie man die Ungenauigkeit raus bekommt aber wie komme ich auf die PPM?

https://www.st.com/resource/en/application_note/cd00167326.pdf

: Bearbeitet durch User
von Stefan F. (Gast)


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Durch Vergleich mit einer Referenz. Je besser die Referenz, und je 
länger du misst, umso akkurater ist dein Ergebnis.

Es gibt dazu Messgeräte, die willst du Dir als Hobbyelektroniker aber 
wahrscheinlich nicht leisten.

Eine billige aber auch zeitaufwändige Prozedur für Arme kannst du hier 
nachlesen: http://stefanfrings.de/stm32/index.html#rtc_calibrate

von Wolfgang (Gast)


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Aaron C. schrieb:
> Es wird der drift in PPM angegeben, aber wie finde ich diesen Wert raus
> ?

Du bestimmst zwei mal durch Vergleich mit einem Zeitnormal die 
Abweichung deiner Uhr. Dann teilst du die Änderung vom Stand durch den 
Abstand der Vergleichszeitpunkte. Damit hast du den Gang der Uhr. Das 
Umrechnen in ppm überlasse ich dir.
Als Zeitnormal kannst du z.B. den 1pps-Ausgang eines GPS Empfängers, den 
du gleichzeitig mit einem Taktsignal aus deiner RTC per LA aufzeichnest.

von Klonophon (Gast)


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Die Drift wird in der Richtung von 1 Minute pro Monat sein. Und ? Ist 
doch egal. Kann man nachstellen, per software, wenn's denn sein muss.

von m.n. (Gast)


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Stefanus F. schrieb:
> Es gibt dazu Messgeräte, die willst du Dir als Hobbyelektroniker aber
> wahrscheinlich nicht leisten.

Mit wenig Aufwand (< € 20) kannst Du Dir einen reziproken Frequenzzähler 
inkl. LC-Anzeige bauen, der bei 1 Hz Eingangsfrequenz sieben Stellen 
Auflösung bietet. Abgeglichen wird mit dem 1 Hz Signal eines 
GPS-Empfängers. Direkt danach wird der 1 Hz-Takt des Uhrenbausteins 
gemessen. Fertig!

Im einfachsten Fall reicht ein ATtiny2313 mit einem 20 MHz Quarz und 
serieller Datenausgabe; mit LCD kann man direkt ablesen, was die Stunde 
bzw. Sekunde schlägt. http://mino-elektronik.de/fmeter/fmeter.htm

Weitere Beispiele inkl. Arduino oder auch in Bascom: 
http://mino-elektronik.de/fmeter/fm_software.htm

von Jim Beam (Gast)


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https://www.atomuhr.de/uhrzeit/
(oder ähnliche)

Abgleichen, 24 Stunden oder länger warten.

Ablesen.

Ausrechnen.

Fertig.

von Manfred (Gast)


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Aaron C. schrieb:
> Wie messe ich eigentlich am besten die Genauigkeit von einem RTC

Wenn Du danach fragen musst: Garnicht!

Stefan schrieb es: Eine hochgenaue Referenzfrequenz und einen sehr 
hoch auflösenden Frequenzzähler. Ich denke mal, hoch vierstellige Euros 
sind das Minimum.

Wollen wir uns als Heimwerker nicht leisten, also: Laufen lassen und 
über viele Tage die Uhrzeit vergleichen.

Als Vergleich kann man per Internet https://uhr.ptb.de/ nutzen, auf 
heimische DCF-Uhren oder das Kabelfernsehen ist auch kein Verlass mehr.

von Alex G. (dragongamer)


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Manfred schrieb:
> Als Vergleich kann man per Internet https://uhr.ptb.de/ nutzen, auf
> heimische DCF-Uhren oder das Kabelfernsehen ist auch kein Verlass mehr.
Wieso denn?

Es gibt aber jedenfalls noch GPS. Das muss prinzipbedingt genau sein 
wenn es seinen Zweck erfüllt.

von Wolfgang (Gast)


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Alex G. schrieb:
> Es gibt aber jedenfalls noch GPS. Das muss prinzipbedingt genau sein
> wenn es seinen Zweck erfüllt.

Durch Vergleich mit dem 1PPS-Ausgang sieht man innerhalb weniger 
Sekunden mit ausreichender Genauigkeit, wieviel ppm die RTC abweicht, 
sofern sie an einem Pin einen vernünftigen Takt zur Verfügung stellt 
(z.B. 1Hz an SQW bei der DS3231).

von Purzel H. (hacky)


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> .. Durch Vergleich mit dem 1PPS-Ausgang sieht man innerhalb weniger
Sekunden mit ausreichender Genauigkeit,..

eher nicht. Die erwaehnte Methode funtioniert nur, wenn die beiden Pulse 
synchron & phaseidentisch, oder hinreichend frequenzverschieden kommen.
Wenn zB beide Quellen, dh das GPS 1PPS Signal, sowie der 1Hz der RTC 
identische Frequenz, aber 500ms Versatz haben, wird man alt bis man eine 
Verschiebung sieht.

von m.n. (Gast)


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Wolfgang schrieb:
> Durch Vergleich mit dem 1PPS-Ausgang sieht man innerhalb weniger
> Sekunden mit ausreichender Genauigkeit, wieviel ppm die RTC abweicht,

Man sieht es innerhalb einer Sekunde! Bei einer 7-stell. Anzeige mit 
1,000000 Hz oder 0,999999 entspricht der ppm-Wert der letzten Stelle - 
ohne Verwendung eines Taschenrechners oder der grauen Zellen.
Mit Trimmkondensator ist der Abgleich ein Kinderspiel.

Manfred schrieb:
> Stefan schrieb es: Eine hochgenaue Referenzfrequenz und einen sehr
> hoch auflösenden Frequenzzähler. Ich denke mal, hoch vierstellige Euros
> sind das Minimum.

Was schreibst Du denn für einen Unsinn? 10 Stellen für wenig Geld gibt 
es hier: http://mino-elektronik.de/FM_407/fmeter_407.htm#c3

von Schorsch X. (bastelschorsch)


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Jetzt ist G. schrieb:
> Wenn zB beide Quellen, dh das GPS 1PPS Signal, sowie der 1Hz der RTC
> identische Frequenz, aber 500ms Versatz haben, wird man alt bis man eine
> Verschiebung sieht.

Das ist alles beherrschbar, wenn du die Zeitdifferenz messen kannst. Es 
gibt ne ganze Reihe von TDC (Time-Digital-Converter) Vorschlägen im Netz 
(oft mit kleinen PICs), die man nachbauen kann. Ansonsten eben lange 
genug messen und vergleichen. Eine Sekunde am Tag ergibt eine Auflösung 
von 11ppm...
Oder besuche jemanden der ein solches Messgerät hat.

von Stefan F. (Gast)


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Bei all den teuren Messgeräten, mit denen man die Einstellung in wenigen 
Sekunden vornehmen kann, sollte man eines bedenken:

Die Uhr läuft 24h pro Tag. In meiner Wohnung herrschen Nachts andere 
Temperaturen als am Tag und der Quarz ist temperaturabhängig.

Also wäre der Job nur halb erledigt, wenn ich die Uhr nur kurz 
kontrolliere und einstelle. Ein wesentlich realistischeres Bild bekomme 
ich, wenn ich die Abweichung über 24 Stunden messe.

Wenn ich mit den Luxus gönnen kann, dafür einen ganzen Tag zu verwenden, 
kann ich mir wahrscheinlich auch eine Woche oder einen Monat Zeit 
lassen. Und dann wiederum sind die Differenzen so groß, dass ich gar 
keine Messgeräte mehr brauche. Dann reicht ein simpler visueller 
Vergleich meiner Uhr mit der PTB, um auf ein sehr gutes Endergebnis zu 
kommen.

von m.n. (Gast)


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Stefanus F. schrieb:
> Wenn ich mit den Luxus gönnen kann, dafür einen ganzen Tag zu verwenden,
> kann ich mir wahrscheinlich auch eine Woche oder einen Monat Zeit
> lassen.

Ja, ja, so wird aus Gülle eine "Luxussuppe". Vermutlich sitzt Du gerade 
vor Deinem originalen IBM-PC. Du hast ja viel Zeit.

Mit minimalem Geschick erhält man mit zeitgemäßer Messung 86400 
Ergebnisse pro Tag. Da kann man dann tageszeitbedingt einen passenden 
Korrekturfaktor anwenden. Selbst der vom TO eingangs erwähnte F103 
schafft das locker.
Ein Narr, wer darauf verzichtet! Aber seit Sonntag ist im Rheinland ja 
wieder eine ganze andere Zeit angebrochen ;-)

von Sebastian L. (sebastian_l72)


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Manfred schrieb:
> Aaron C. schrieb:
> Als Vergleich kann man per Internet https://uhr.ptb.de/

TCP/IP und dann noch html. hmmm
Für real-time Anwendungen ist tcp/ip einfach nicht geeignet.
Netterweise schreibt die PTB das auch.
z.Z. 24 ms Unsicherheit. Beim 100m Lauf ist der Unterschied zwischen 
Gold und 4.Platz.

GPS & Gallileo sind die besten Zeitsignale die man mit billigen Mitteln 
anzapfen kann.

von Stefan F. (Gast)


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m.n. schrieb:
> Ja, ja, so wird aus Gülle eine "Luxussuppe". Vermutlich sitzt Du gerade
> vor Deinem originalen IBM-PC. Du hast ja viel Zeit.

Für meine Hobbyprojekte habe ich reichlich Zeit.
Kommerziell würde ich auf entsprechende Werkzeuge setzen.

> aber seit Sonntag wieder eine ganze andere Zeit angebrochen ;-)

Lass mich bloß damit in Ruhe. Ich mag Verkleidungen aber nicht diese 
Saufgelage und das Lustig-Sein auf Kommando. Darf man das als 
Düsseldorfer überhaupt sagen?

von oszi40 (Gast)


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Sebastian L. schrieb:
> GPS & Gallileo sind die besten Zeitsignale die man mit billigen Mitteln
> anzapfen kann.

Es bleibt immer die Frage, WOZU man diese Genauigkeit wirklich braucht! 
Was nützt ultragenaue Zeit, wenn wieder eine Schaltsekunde eingefügt 
wird? Für den üblichen PC sollte NTP reichen. 
https://de.wikipedia.org/wiki/Network_Time_Protocol

von Genau Genommen (Gast)


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Stefanus F. schrieb:
> Also wäre der Job nur halb erledigt, wenn ich die Uhr nur kurz
> kontrolliere und einstelle. Ein wesentlich realistischeres Bild bekomme
> ich, wenn ich die Abweichung über 24 Stunden messe.

Korinthenkacker müssen die Abweichung übers ganze Jahr messen.
Wegen der kälteren und wärmeren Jahreszeit. Und genau genommen
müssen sie noch berücksichtigen ob es ein "warmes" oder "kaltes"
Jahr gewesen ist in dem die Abweichungs-Aufzeichnungen stattfanden.

Da lob ich mir doch die Funkuhr für 7.90 Euro vom Aldi.

von Stefan F. (Gast)


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Genau Genommen schrieb:

> Genau genommen müssen sie noch berücksichtigen ob es ein "warmes"
> oder "kaltes" Jahr gewesen ist in dem die Abweichungs-Aufzeichnungen
> stattfanden.

So manche mechanische Uhr aus dem letzten Jahrtausend macht das. Solche 
Uhren kann ich mir allerdings nicht leisten. Mein Opa hatte eine, auf 
die war er mächtig Stolz. Wenn die Zeitumstellung nicht wäre könnte man 
sie jahrelang laufen lassen, ohne zu korrigieren.

> Da lob ich mir doch die Funkuhr für 7.90 Euro vom Aldi.

Ja, wenn man denn ab und zu Empfang hat ist das die praktikabelste 
Lösung. Ansonsten schäme ich mich inzwischen auch nicht mehr, die 
Uhrzeit über ein 2€ WLAN Modul aus dem Internet abzurufen. ist zwar 
irgendwie Perlen vor die Säue geworfen, aber die Perlen sind billiges 
Plastik.

von Andreas B. (bitverdreher)


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Jim Beam schrieb:
> https://www.atomuhr.de/uhrzeit/

Mir fällt gerade auf, daß diese Uhr auf der WP 1s nachgeht.

von Stefan F. (Gast)


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Andreas B. schrieb:
> Jim Beam schrieb:
>> https://www.atomuhr.de/uhrzeit/
>
> Mir fällt gerade auf, daß diese Uhr auf der WP 1s nachgeht.

Wundert mich nicht. Die Hauptaufgabe der Seite besteht offensichtlich 
darin, Werbung anzuzeigen und Zeugs zu verkaufen.

Der Link zu der "richtigen" Uhr von der PTB wurde weiter oben ja schon 
gezeigt. Die ist übrigens ohne Schnörkel und Werbung. Dafür funktioniert 
sie verlässlich.

von Stefan F. (Gast)


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Mir ist gerade aufgefallen, dass die uhr.ptb.de mit 7 Sekunden 
Abweichung gemeldet hat.

Darum habe in der (Windows 10) Systemsteuerung den Zeitserver auf 
ptbtime3.ptb.de geändert und erfolgreich synchronisiert. Aber es wurden 
immer noch 7 Sekunden Abweichung gemeldet.

Erst nach einem Reboot habe ich nun nur noch 8ms Abweichung.

Weiß jemand, wie es dazu kommt? Warum ist ein Reboot nötig?

von Andreas B. (bitverdreher)


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Stefanus F. schrieb:
> Mir ist gerade aufgefallen, dass die uhr.ptb.de mit 7 Sekunden
> Abweichung gemeldet hat.
Bei mir stimmt sie genau.

> Weiß jemand, wie es dazu kommt? Warum ist ein Reboot nötig?

Weil Windows vielleicht nur beim booten die Uhr synchronisiert? Das kann 
man aber bestimmt irgendwo einstellen. Ich kenne mich aber mit Windows 
nicht aus.
Bei Linux wird die Zeit schleichend angepasst und nur beim 
herunterfahren hart eingestellt. Evt. ist es bei Windows genauso.

: Bearbeitet durch User
von Stefan F. (Gast)


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Andreas B. schrieb:
>> Mir ist gerade aufgefallen, dass die uhr.ptb.de mir 7 Sekunden
>> Abweichung gemeldet hat.
>> Weiß jemand, wie es dazu kommt? Warum ist ein Reboot nötig?
>
> Weil Windows vielleicht nur beim booten die Uhr synchronisiert?

Wie gesagt habe ich die Synchronisation in der Systemsteuerung manuell 
ausgelöst und sie wurde mir als erfolgreich bestätigt.

> Bei Linux wird die Zeit schleichend angepasst

Das hatte ich zuerst auch als Ursache vermutet, war es aber sicher 
nicht. Mir kommt es so vor, als Windows nur die RTC synchronisiert hat, 
aber vergessen hat, die von der Software berechnete System-Zeit (die 
auch in der Task-Leiste angezeigt wird) anzupassen. Oder sie hat 
entgegen der Anzeige doch nichts synchronisiert und macht es wie du 
sagst nur beim Reboot. Das wäre aber für Server ziemlich Gaga.

von Mad (Gast)


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Und in den Qualifizierungsbericht schreibt man dann "manueller Abgleich 
der RTC-Zeit mit hwclock und superduperwebseite atomuhr.de".

Da freut sich der Kunde/Chef, dass er solch einen transparenten und 
reproduzierbaren Test bezahlt hat.

kopfschüttel

von Stefan F. (Gast)


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Mad schrieb:
> Und in den Qualifizierungsbericht schreibt man dann "manueller Abgleich
> der RTC-Zeit mit hwclock und superduperwebseite atomuhr.de".
> Da freut sich der Kunde/Chef, dass er solch einen transparenten und
> reproduzierbaren Test bezahlt hat.

Wenn man etwas zum meckern sucht, findet man immer was. Vor allem ist es 
bequem, Sätze aus dem Zusammenhang zu reißen, nur damit man etwas zu 
meckern hat.

Mein Vorschlag ist ausdrücklich für Hobby Projekte. Für Professionelle 
Anwendungen habe ich ausdrücklich Messgeräte empfohlen.

von Wolle G. (wolleg)


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Andreas B. schrieb:
> Stefanus F. schrieb:
>> Mir ist gerade aufgefallen, dass die uhr.ptb.de mit 7 Sekunden
>> Abweichung gemeldet hat.
> Bei mir stimmt sie genau.
>
>> Weiß jemand, wie es dazu kommt? Warum ist ein Reboot nötig?
>
> Weil Windows vielleicht nur beim booten die Uhr synchronisiert?

Ich denke, es gibt "zwei Uhren".
a) Uhr im BIOS
b) Uhr, die über Windows läuft
Die "Windows"-Uhr kann von verschienen Vorgängen beeinflusst werden.
So geht bei mir die "Windows"-Uhr immer nach, wenn über Internet Radio 
Paloma  läuft.
Nach einem Neustart des PC --> alles wieder i.0.
aktuell DCF=13:59, Bildschirmuhr 13:49

: Bearbeitet durch User
von Wolle G. (wolleg)


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gerade etwas neues entdeckt: 14:07, PC-Uhr und DCF gleiche Anzeige

von Andreas B. (bitverdreher)


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Mad schrieb:
>
> Da freut sich der Kunde/Chef, dass er solch einen transparenten und
> reproduzierbaren Test bezahlt hat.

Dazu würde man auch nicht auf irgendeine PC Zeit zugreifen, sondern 
direkt auf einen Zeitserver.

von Wolle G. (wolleg)


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Eine weitere Möglichkeit zur Messung der Genauigkeit habe ich unter
Beitrag "Erklärung DCF 77-Empfang nachts häufiger gestört als am Tag"
beschrieben, wobei das Hauptthema hier allerdings ein anderes war.

von m.n. (Gast)


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Andreas B. schrieb:
> Dazu würde man auch nicht auf irgendeine PC Zeit zugreifen, sondern
> direkt auf einen Zeitserver.

Und wie schließt man dann zum Beispiel den DS1307 an? Wo werden die ppm 
angezeigt?
Dem TO ist damit wohl nicht geholfen.

von Axel S. (a-za-z0-9)


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Stefanus F. schrieb:

> ... habe in der (Windows 10) Systemsteuerung den Zeitserver auf
> ptbtime3.ptb.de geändert und erfolgreich synchronisiert. Aber es wurden
> immer noch 7 Sekunden Abweichung gemeldet.
>
> Erst nach einem Reboot habe ich nun nur noch 8ms Abweichung.
> Weiß jemand, wie es dazu kommt? Warum ist ein Reboot nötig?

Das ist Windows. Eine gravierende Änderung wie die Ausrichtung des 
Sekundenzeigers braucht halt einen Reboot. Sei froh, daß du mittlerweile 
die Position des Mauszeigers verändern kannst, ohne zu rebooten ;)


PS: das war ein Witz: http://fun.drno.de/pics/windoof/boxen/WIN023.jpg

von Klaus (Gast)


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Stefanus F. schrieb:
> Das wäre aber für Server ziemlich Gaga

Das ist es nicht. Im simpelsten Fall bekommt man Probleme mit make wenn 
Files z.B. Rückwärtssprünge in den Timestamps haben. In schlimmeren 
Fällen gehen Transaktionen in Datenbanken kaputt. Ich möchte nicht 
wissen, was mit dem High-Speed Börsenhandel passiert, wenn die Zeit auf 
einem der beteiligten Server plötzlich um ein paar Sekunden 
zurückgestellt wird.

MfG Klaus

von Harald W. (wilhelms)


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Axel S. schrieb:

> SSei froh, daß du mittlerweile
> die Position des Mauszeigers verändern kannst, ohne zu rebooten ;)

Hilfe! Auf dem Bilschirm meines Computers steht neuerdings "Sie haben
die Position des Mauszeigers verändert. Starten sie Windows neu, damit
die Änderungen wirksam werden." Wie kann ich das löschen? :-)

von Wolfgang (Gast)


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Jetzt ist G. schrieb:
> eher nicht. Die erwaehnte Methode funtioniert nur, wenn die beiden Pulse
> synchron & phaseidentisch, oder hinreichend frequenzverschieden kommen.
> Wenn zB beide Quellen, dh das GPS 1PPS Signal, sowie der 1Hz der RTC
> identische Frequenz, aber 500ms Versatz haben, wird man alt bis man eine
> Verschiebung sieht.

Dann hast du das Verfahren noch nicht verstanden. Es geht nur darum, die 
Veränderung der Verschiebung zwischen den Pulsen zu messen.

Zeichne beide Signale über z.B. 2s mit einem LA auf. Dann hast du zwei 
GPS-Impulse drin und kannst damit zusätzlich den Taktfehler vom LA 
bestimmen. 10s später machst du noch mal so eine Messung.
Et voilá ...

von oszi40 (Gast)


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Wolfgang schrieb:
> und kannst damit zusätzlich den Taktfehler vom LA
> bestimmen. 10s später machst du noch mal so eine Messung.

Prinzip erkannt, fragt sich nur, ob der LA eine CPU hat, die 
unterschiedliche Befehlslaufzeiten bei den Messungen hatte. Ein Wait 
mehr und ...

von Wolfgang (Gast)


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oszi40 schrieb:
> Prinzip erkannt, fragt sich nur, ob der LA eine CPU hat, die
> unterschiedliche Befehlslaufzeiten bei den Messungen hatte.

Ich dachte jetzt nicht an einen hochgezüchtetes Teil mit großartiger 
Intelligenz, sondern eher an so ein 5€-Teil, dass die Eingangsdaten 
einfach mit festem Takt erfasst und strohdoof zum PC schiebt.

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