logo elektroda
logo elektroda
X
logo elektroda
Szukanie Zaawansowane
logo elektroda
REKLAMA
REKLAMA
Adblock/uBlockOrigin/AdGuard mogą powodować znikanie niektórych postów z powodu nowej reguły.

Zegarkowy TCXO DS32KHz i porównywanie częstotliwości oscyloskopem

TechEkspert 16 Gru 2024 22:06 2175 12

TL;DR

  • Porównano cztery generatory TCXO DS32KHz 32,768 kHz jako potencjalne źródło taktowania RTC w zegarku elektronicznym.
  • Różnice częstotliwości oceniano oscyloskopem, obserwując przesuwanie się przebiegów względem kanału wyzwalającego i mierząc czas przejścia zbocza przez okres wzorca.
  • Specyfikacja podaje stabilność ±1 minuta/rok w 0°C do +40°C lub ±4 minuty/rok w -40°C do +85°C.
  • Wszystkie cztery egzemplarze działały; na mierniku pokazywały 32.768 kHz, a względem pierwszego drugi był wolniejszy o ~32 mHz, trzeci o 5 mHz, czwarty o 4,5 mHz.
  • Dokładną częstotliwość trudno określić bez długotrwałego porównania, więc pozostaje sprawdzenie DS32KHz w zegarku i ocena, czy się spieszy.
Wygenerowane przez model językowy.
REKLAMA
Zgłoś naruszenie prawa
Odpowiedz Fajne? Ranking DIY | Nowy temat
Powiadamiaj o nowych artykułach
📢 Słuchaj (AI):
  • Cztery generatory DS32KHz umieszczone na różowej gąbce.
    W temacie o naprawie spieszącego się zegarka dyskutowaliśmy o stabilności i dokładności częstotliwości na jakiej pracują rezonatory kwarcowe. Lepszą stabilność temperaturową można uzyskać w TCXO czyli generatorach kompensowanych temperaturowo. Do takich rozwiązań należy DS32KHz o "zegarkowej" częstotliwości 32.768kHz. Taka częstotliwość podana na dzielnik z wyjściem 2 do potęgi 15 da nam przebieg o częstotliwości 1Hz. W serwerach czasu lub częstotliwościomierzach można spotkać jeszcze dokładniejsze wzorce OCXO czyli generatory z wbudowaną grzałką utrzymującą odpowiednią temperaturę rezonatora kwarcowego. Jeszcze stabilniejszym wzorcem są generatory rubidowe, które można znaleźć w niektórych serwerach czasu i być może w dość kosztownym sprzęcie pomiarowym. W niektórych serwerach NTP znajdziecie zegary cezowe, jednak to już są drogie rozwiązania dla określonej grupy odbiorców. Są jeszcze GPSDO czyli generatory stabilizowane sygnałem 1pps z odbiornika GNSS.

    W czasach gdy odkrywałem konstrukcje zegarków elektronicznych słyszałem o generatorach typu DS32KHz, były one drogie i słabo dostępne, tzn. nie występowały na Wolumenie ;) Obecnie kupiłem 4 sztuki po 4zł na Aliexpress. W tej cenie są to elementy z odzysku, a jeżeli nie z wylutu to może jakieś leżaki magazynowe, odrzuty lub "malowanki". Specyfikacja producenta określa układ jako źródło taktowania dla RTC o stabilności ±1 minuta/rok (0°C to +40°C) lub ±4 minuty/rok (-40°C to +85°C) wygląda ciekawie! Zasilanie 4,5V-5,5V lub w trybie bateryjnym 2,7V-5,5V z wejściem VCC podłączonym do masy.

    Cztery generatory DS32KHz zamontowane na płytce laboratoryjnej z różnymi kolorowymi przewodami.


    Po zasileniu generatorów i podłączeniu do miernika częstotliwości na wyświetlaczu dla każdego DS32KHz pojawiło się 32.768kHz, następnie ostatnia cyfra cyklicznie przeskakiwała między 8 i 9. Wygląda na to, że dostałem działające układy, których częstotliwość jednak ciężko będzie dokładnie określić poza umieszczeniem w zegarku i sprawdzeniem jak się spieszy lub późni. Podłączamy wyjścia generatorów do oscyloskopu i widzimy cztery przesunięte względem siebie przebiegi. Nic w tym dziwnego, sygnały generatorów nie są w żaden sposób zsynchronizowane.

    Ekran oscyloskopu z czterema przesuniętymi sygnałami o różnych kolorach.


    Pierwszy żółty ślad jest nieruchomy, gdyż to pierwszy kanał służył do synchronizacji wyzwalania oscyloskopu. Niebieski ślad przesuwa się na ekranie oscyloskopu względem śladu żółtego.





    Niebieski ślad przesuwa się w prawo - to oznacza, że częstotliwość generatora jest mniejsza niż częstotliwość generatora odniesienia ze śladem żółtym.
    Gdyby ślad przesuwał się w lewo - częstotliwość byłaby większa niż generatora z którym zsynchronizowane jest wyzwalanie oscyloskopu.

    Gdy przyspieszymy film można zauważyć, że dwa pozostałe ślady przesuwają się wolniej także w prawo.





    Czyli generator na kanale pierwszym ma największą częstotliwość, drugi najmniejszą a dwa pozostałe w mniejszym stopniu różnią się od pierwszego.

    Mierząc czas w jakim zbocze sygnału porównywanego przebędzie na ekranie oscyloskopu okres sygnału odniesienia, możemy ocenić o ile różnią się częstotliwości dwóch sygnałów o zbliżonej częstotliwości. Mierzymy czas T w jakim zbocze (charakterystyczny punkt) sygnału porównywanego przebiega na ekranie oscyloskopu przez odcinek wyznaczany przez okres sygnału odniesienia. Następnie dzielimy 1/T i otrzymujemy różnicę częstotliwości między sygnałami.

    Przykładowo sygnał wzorcowy to 1kHz, mamy drugi sygnał, który przesuwa się w prawo i wspomniany odcinek przebywa w czasie 10s. T=10s,
    czyli Δf=1/10=0,1Hz. Drugi sygnał ma częstotliwość 999,9Hz.

    Dla sprawdzanych generatorów można oszacować, że względem pierwszego:
    -drugi oscyluje z częstotliwością mniejszą o ~32mHz (0,032Hz)
    -trzeci oscyluje z częstotliwością mniejszą o 5mHz
    -czwarty oscyluje z częstotliwością mniejszą o 4,5mHz

    Pozostaje wykorzystać TCXO DS32KHz jako źródło taktujące RTC zegarka i sprawdzić czy zegarek spieszy czy też późni.

    Czy wykorzystaliście w swojej konstrukcji zegara generator DS32KHz?
    Jaką korektę czasu należało wprowadzać i jak często?

    Fajne? Ranking DIY
    O autorze
    TechEkspert
    Redaktor  
    Offline 
    W moich materiałach znajdziecie testy i prezentacje sprzętu elektronicznego, modułów, sprzętu pomiarowego, eksperymenty. Interesuje mnie elektronika cyfrowa, cyfrowe przetwarzanie sygnałów, transmisje cyfrowe przewodowe i bezprzewodowe, kryptografia, IT a szczególnie LAN/WAN i systemy przechowywania i przetwarzania danych.
    Specjalizuje się w: mikrokontrolery, rozwiązania it
    TechEkspert napisał 7078 postów o ocenie 5472, pomógł 16 razy. Jest z nami od 2014 roku.
  • REKLAMA
  • #2 21352081
    pier
    Poziom 24  
    Posty: 2445
    Pomógł: 40
    Ocena: 1891
    Używam dwóch sztuk już od ponad 10 lat. Dostałem je kiedyś jako sample.
    Zegary przestawiam tylko dwa razy w roku (letni/zimowy czas) bez korekt czasu w trakcie.
  • #3 21352118
    elukam
    Poziom 17  
    Posty: 342
    Pomógł: 7
    Ocena: 125
    Hybrydy z wbudowanymi kwarcami produkuje się dla taniości a nie żeby było lepiej. Bo jeśli przy kwarcu nie ma trymera, to od razu widać, że rozwiąznie jest ekonomiczne.
    Dokładność generatora 10^-5 to podstawowa dokładność dla generatorów na TXCO. To słaba stabilność i każdy rozsądny częstościomierz, który ma grzany wzorzec w sobie, pozwoli z łatwością podstroić taki generator o 1 rząd. Oczywiście na konstrukcyjną stabilność temperaturową to nie wpłynie.
    Jeśli kwarc jest dobry jakościowo, to nie powinno być problemu żeby zestroić generator RTC na dokładność rzędu 5s/miesiąc w temperaturze pokojowej lub nawet lepiej. Odchyłki w kwarcowych zegarkach na poziomie 2-3s/miesiąc to nic nadzwyczajnego.
  • #4 21352601
    zgierzman
    Poziom 31  
    Posty: 1776
    Pomógł: 108
    Ocena: 1538
    pier napisał:
    Używam dwóch sztuk już od ponad 10 lat. Dostałem je kiedyś jako sample.
    Zegary przestawiam tylko dwa razy w roku (letni/zimowy czas) bez korekt czasu w trakcie.


    Mój najstarszy wciąż działający zegarek z tym kwarcem (też z sampli) będzie dobijał do dwudziestki - jest już raczej pełnoletni.
    To samo - przestawiam dwa razy w roku, przy okazji korekta o jakieś marne sekundy...
  • REKLAMA
  • #5 21353559
    acctr
    Poziom 39  
    Posty: 4521
    Pomógł: 388
    Ocena: 1989
    Ewentualny rozjazd byłby dobrze widoczny gdyby spiąć wszystkie 4 wyjścia rezystorami, najlepiej poprzez jakieś bufory 74HCxx.
    Powstaje wtedy przebieg schodkowy ze zmienną szerokością poszczególnych schodków odzwierciedlającą rozjazd.
    Pomogłem? Kup mi kawę.
  • #6 21353972
    TechEkspert
    Redaktor  
    Posty: 7078
    Pomógł: 16
    Ocena: 5472
    Ciekawe, wtedy jednym kanałem oscyloskopu można obserwować przebieg.
  • REKLAMA
  • #7 21354559
    Matheu
    Poziom 25  
    Posty: 999
    Pomógł: 61
    Ocena: 300
    TechEkspert napisał:
    sygnał wzorcowy to 1kHz,
    Dla sprawdzanych generatorów można oszacować, że względem pierwszego:
    -drugi oscyluje z częstotliwością mniejszą o ~32mHz (0,032Hz)
    -trzeci oscyluje z częstotliwością mniejszą o 5mHz
    -czwarty oscyluje z częstotliwością mniejszą o 4,5mHz
    z tego wynika, że żaden nie osiąga dokładności deklarowanej przez producenta! 1min/rok (temp 0..40stopni),
    bo 1min/rok to 1/ (60x24x365) = 1/525600 ~ 0,000001903 = 1,903 x10^(-6)

    PS
    można jeszcze mówić, że 'sygnał wzorcowy' z oscyloskopu to nie jest idealne 1kHz, ale patrząc na rozrzut częstotliwości testowanych chińskich kwarców to jeśli któryś akurat trafi w deklarowaną dokładność producenta- zrobi to przypadkowo.
    pozdrówka- Maciek
  • #8 21354991
    elukam
    Poziom 17  
    Posty: 342
    Pomógł: 7
    Ocena: 125
    Zamiast zachwycać się chińskimi zakupami, należy przed nimi ostrzegać.
    Ludzie cieszą się z zakupów tanich części w Chinach z szybką darmową praktycznie dostawą. Ba, niektórzy nawet kupują jakieś moduły tylko po to, żeby wyjąć z nich jakąś wartościową część za którą w normalnym sklepie trzebaby zapłacić więcej niż za ten cały moduł.
    Chińscy złodzieje podrabiają wszystko na czym da się zarobić. Albo (przypuszczam) w przypadku niektórych scalaków zdobywają odpady produkcyjne, które powinny iść na przemiał i to pakują jako pełnowartościowe za atrakcyjną cenę. Niby wszyscy to wiedzą, ale ciągle mają nadzieję, bo nadzieja umiera ostatnia i każdy liczy, że jemu akurat się uda. Po za tym jak mantrę powtarza się hasło "przecież i tak wszystko jest robione w chinach".
    W okolicach covidu, kiedy były permanentne niedobory różnych materiałów na rynku (nałożyło się z problemami na Kanale Sueskim) byłem zmuszony ratować się zakupami gdziekolwiek, byle był materiał. Kupiłem niewielkie ilości, po kilkadziesiąt sztuk, pewnych drogich tranzystorów (normalnie około 15zł/szt) i pewnych modułów (opoło 70zł/szt) w Chinach. Podzespoły te zostały poddane testom, także porównawczym z oryginałami. Wszystko okazało się podrobione, nic nie trzymało parametrów. Moduły okazały się bezwartościowe, bo parametry dryfowały termicznie a tranzystory po prostu były innymi tranzystorami, nic się w mnich nie zgadzało. Tak więc wszystko nadawało się tylko do wiadra a ja straciłem kilka tysięcy i 2 tygodnie.
    Tak więc kupując w Chinach (pośrednio lub bezpośrednio) tanie części miejmy świadomość, że nie tylko zarzynami zachodnią gospodarkę KTÓRA NAS KARMI, nie tylko stopniowo podcinamy gałąź na której siedzimy, ale nabywamy podrobiony chłam, który nie jest tym co jest na nim nadrukowane. To jest taka współczesna forma zakupów na bazarze, prosto z koca na chodniku.
  • REKLAMA
  • #9 21355015
    acctr
    Poziom 39  
    Posty: 4521
    Pomógł: 388
    Ocena: 1989
    elukam napisał:
    tanie części miejmy świadomość, że nie tylko zarzynami zachodnią gospodarkę KTÓRA NAS KARMI, nie tylko stopniowo podcinamy gałąź na której siedzimy, ale nabywamy podrobiony chłam

    Chińskie sklepy bardzo dobrze wywiązują się z reklamacji. Nie miałem jeszcze przypadku, żeby odmówili zwrotów pieniędzy, a sporo już zwróciłem.
    Ostatnio jak zwracałem pewien kozik, który miał być ze stali D2 a przyszedł taki z gunwolitu, pierwszy raz dostałem etykietę do odesłania im tego szajsu, co było dla mnie dużym zaskoczeniem bo zwykle oddają kasę a grat zostaje u mnie. Na pocieszenie nabyłem kozik produkcji hiszpańskiej 4x droższy ale za to o doskonałej jakości.
    Pomogłem? Kup mi kawę.
  • #10 21355220
    elukam
    Poziom 17  
    Posty: 342
    Pomógł: 7
    Ocena: 125
    Na 10 nabywców takiego kozika pewnie 1 lub 2 zareklamuje a reszta albo nie zauważy albo oleje temat, bo czas obsługi droższy niż wartość przedmiotu. Z resztą co innego jakieś groszowe detaliczne zakupy a co innego takie z pełną odprawą celną. Znam trochę przypadków zakupów towarów w Chinach (nie tylko elektronika), które skończyły się odpisaniem strat albo jakimiś próbami walki prawnej. To drugie nie jest sprawą prostą, trzeba mieć kogoś w Chinach. Celnicy potrafią też zakwestionować oryginalność towaru podczas odprawy i wtedy po espertyzie zostanie zniszczony na twój koszt.
    Jasne, że jak zamówisz różową pachnącą pomarańczowo gumkę myszkę a przjdzie zielona z zapachem cytrynowym, to łatwo wyegzekwować reklamację. A czy po miesiącu, kiedy się przykładowo zorientujesz, też da się zareklamowac towar?

    Wywiązywanie się albo nie z reklamacji nie odnosi się ani do faktu masowych podróbek ani tym bardziej do faktu wykańczania własnej gospodarki przez masowy import tego dziadostwa.
  • #11 21355332
    bobeer
    Poziom 28  
    Posty: 1497
    Pomógł: 57
    Ocena: 641
    Kupiłem na pewnym chinńskim sprzedażowym molochu ostatnio maleńkie coś i dobrałem huba usb, który za 20zł oferował standard 3.0, co wydawało się dosyć interesujące.
    Oczywiście po odebraniu okazało się, że niebieski wtyk usb nie posiada w ogóle 6 dodatkowych linii, więc transfer max 40MB/s (po podłączeniu do portu 3.0.
    Towar odesłany do polskiego magazynu przez dhl paczkoparcel, kasa zwrócona w ten sam dzień. Więc jak coś potrzebujecie dobrać w 'czemu' do darmowej przesyłki, to dokupujcie te zle działające huby typu 'scam'.
    Niedawno też chciałem zakupić podobnie okazyjnego huba na allegro. Sprzedawca na pytania o zgodność ze standardem przysłał mi dokumentacje do innego produktu, po czym zapytany czemu jakto i dlaczego, zamilknął na wieki. (ten Hub to z cyklu wtyczka mostkowana z jednym gniazdem usb3.0, reszta portów usb 2.0)
  • #12 21355384
    TechEkspert
    Redaktor  
    Posty: 7078
    Pomógł: 16
    Ocena: 5472
    Matheu napisał:
    TechEkspert napisał:
    sygnał wzorcowy to 1kHz,
    Dla sprawdzanych generatorów można oszacować, że względem pierwszego:
    -drugi oscyluje z częstotliwością mniejszą o ~32mHz (0,032Hz)
    -trzeci oscyluje z częstotliwością mniejszą o 5mHz
    -czwarty oscyluje z częstotliwością mniejszą o 4,5mHz
    z tego wynika, że żaden nie osiąga dokładności deklarowanej przez producenta! 1min/rok (temp 0..40stopni),
    bo 1min/rok to 1/ (60x24x365) = 1/525600 ~ 0,000001903 = 1,903 x10^(-6)

    PS
    można jeszcze mówić, że 'sygnał wzorcowy' z oscyloskopu to nie jest idealne 1kHz, ale patrząc na rozrzut częstotliwości testowanych chińskich kwarców to jeśli któryś akurat trafi w deklarowaną dokładność producenta- zrobi to przypadkowo.
    pozdrówka- Maciek


    @Matheu z tym 1KHz to chciałem pokazać przykład jak obliczyć różnicę częstotliwości między dwoma sygnałami podanymi na oscyloskop.
    Częstotliwości dla DS34KHZ porównywałem między jednym wybranym generatorem a trzema pozostałymi.
    W efekcie nie znam dokładnej częstotliwości poszczególnych generatorów tylko rozrzut między egzemplarzami.

    Względem częstotliwości 32678Hz
    dla odchyłki ~32mHz mamy ~ 0,000098% -> 0,98ppm
    dla odchyłki ~5mHz mamy ~ 0,000015% -> 0,15ppm
    dla odchyłki ~4,5mHz mamy ~ 0,000014% -> 0,14ppm

    Takie są różnice w ppm między generatorami.

    Producent dla temperatur 0°C - +40°C podaje stabilność -2.0ppm +2.0ppm.
    Dla 32678Hz i +/-2.0ppm jest to odchyłka +/- ~65mHz.
    Przy czym w zależności od wahań temperatury może być to odchyłka na + i na - więc błędy mogą się kompensować, lecz nie muszą.
  • #13 21356309
    PPK
    Poziom 30  
    Posty: 1925
    Pomógł: 94
    Ocena: 421
    A propos konia.... Szukam jakiegoś zegara LED/LCD z zewnętrzną synchronizacją/generatorem 1 Hz. Ktos coś ? Może być TTL/CMOS..
Odpowiedz Fajne? Ranking DIY | Nowy temat
Powiadamiaj o nowych artykułach
📢 Słuchaj (AI):
Zgłoś naruszenie prawa

Podsumowanie tematu

✨ W dyskusji poruszono temat stabilności i dokładności częstotliwości rezonatorów kwarcowych, w szczególności TCXO DS32KHz, który pracuje na częstotliwości 32.768 kHz. Uczestnicy wymienili doświadczenia z używaniem tych generatorów, podkreślając ich długoterminową stabilność oraz konieczność kalibracji. Zwrócono uwagę na różnice w dokładności między różnymi modelami, a także na problemy związane z chińskimi produktami elektronicznymi, które często nie spełniają deklarowanych specyfikacji. Wskazano na metody porównywania częstotliwości za pomocą oscyloskopu oraz na różnice w stabilności temperaturowej między TCXO, OCXO, generatorami rubidowymi i zegarami cezowymi. Uczestnicy podzielili się również informacjami na temat reklamacji chińskich produktów oraz ich jakości.
Wygenerowane przez model językowy.
Popularne dzisiaj
REKLAMA