Micro Crystal - „zero-prądowe” zegary czasu rzeczywistego RTC

Micro Crystal AG, firma należąca do Swatch Group Inc. ze Szwajcarii, została założona w 1978 roku w Grenchen w Szwajcarii jako producent kryształów kamertonowych do zegarków. Obecnie Micro Crystal AG jest wiodącym producentem miniaturowych kryształów kwarcowych (30 kHz do 250 MHz), modułów zegarów czasu rzeczywistego (RTC), oscylatorów i OCXO dla czołowych światowych producentów aplikacji IoT, urządzeń noszonych, motoryzacyjnych, przemysłowych i medycznych. Większość produktów firmy posiada kwalifikację AEC-Q200. Zakłady produkcyjne Micro Crystal są certyfikowane zgodnie z normami ISO 9001, ISO 14001 oraz IATF 16949; spełniają wszystkie przepisy społeczne i środowiskowe.

Internet rzeczy otwiera bogactwo nowych aplikacji i generuje zapotrzebowanie na więcej funkcji do monitorowania lub kontrolowania. Niestety, często wiąże się to ze zwiększonym zużyciem energii. To jest punkt wyjścia do systematycznego sprawdzenia zapotrzebowania na energię. Różne bloki funkcji pobierają określone maksymalne prądy. Na szczęście nie wszystkie funkcje muszą działać ciągle na pełnej wydajności. Celem jest wyłączanie wszystkiego, co nie jest w danym momencie potrzebne. Urządzenie, które zawsze pozostaje włączone, musi pobierać ultra-niską moc. Dlaczego nie rozważyć modułu zegara czasu rzeczywistego (RTC), skoro i tak jest włączony?

Nowoczesne moduły RTC zużywają zaledwie 60 nA podczas pełnej pracy. Taki RTC śledzi czas dnia i ma możliwość okresowego włączania kontrolera systemu, aby sprawdzić, czy jest potrzebne jakieś działanie. Udowodniono, że często możliwe jest zmniejszenie całkowitego zapotrzebowania na prąd o ponad 90%.

*użycie wysokowydajnych diod LED dostarczających tę samą jasność już przy 2mA (średnio 200µA)

Przeanalizujmy zużycie prądu w czasie na przykładzie.

Przykład: Bezprzewodowy moduł zdalnego monitorowania.

Działanie: Czujnik jest okresowo sprawdzany, po zmianach wykonywane są korekty w systemie sterowania, a w przypadku dużych odchyleń wartości są przesyłane do stacji bazowej.

Implementacja A: W typowym przypadku działanie występuje w losowych punktach czasowych a). Działanie b) zużywa największą ilość prądu. Mikrokontroler c) działa cały czas, aby być gotowym na przechwycenie niezbędnych działań. RTC, zintegrowany w mikrokontrolerze d), pozwala na oznaczanie czasowe działań. Obwiednia podsumowuje wszystkie prądy e). 

Implementacja B: Z pomocą modułu RTC o niskim poborze mocy, mikrokontroler jest włączany tylko okresowo, aby sprawdzić, czy wymagane jest jakieś działanie c’), a przez resztę czasu jest w trybie uśpienia (hibernacji). Średni prąd c’’) jest więc zredukowany do technicznie możliwego minimum. W rzeczywistych przypadkach czas działania (włączenia) jest prawdopodobnie krótki, stanowi niewielką część całego okresu czasu, dlatego oszczędności f) stanowią większą część.

Samodzielne Moduły RTC są lepsze od RTC ogólnego przeznaczenia z oddzielnym kryształem, szczególnie gdy są używane w krytycznych pod względem zużycia energii aplikacjach IoT. Integracja obwodu RTC z kryształem 32 kHz w module poprawia kilka kluczowych parametrów:

• Wyższa dokładność, ponieważ kryształy są dopasowane do oscylatora i odpowiednio przycięte. Tolerancja w temperaturze pokojowej jest ograniczona do ±2 do ±20 ppm, w porównaniu do RTC z zewnętrznym kryształem, gdzie uzyskuje się tolerancję ±30 … 35 ppm z powodu rozrzutu dopasowania.
• Obudowa jest znacznie mniejsza, ma około taki sam rozmiar jak kryształ w standardowym opakowaniu: 1,5 x 3,2 mm.
• Ponieważ obwód oscylatora znajduje się w hermetycznie zamkniętym opakowaniu i nie ma dostępnych na zewnątrz styków o wysokiej impedancji, wytrzymuje trudne warunki środowiskowe, takie jak wilgoć i zanieczyszczenie pyłem. Bliskość kryształu i obwodu RTC zmniejsza podatność na zakłócenia sygnału.
• Konstrukcja opakowania gwarantuje doskonałe śledzenie temperatury. To zachowanie jest podstawą do dokładnego kompensowania parabolicznych charakterystyk temperaturowych kwarcu. Można oczekiwać tolerancji ±3 ppm, co odpowiada mniej niż 2 sekundom na tydzień w zakresie od -40°C do +85°C.
• Dostępne są również dodatkowe funkcje, takie jak znacznik czasu lub zintegrowany przełącznik do zasilania awaryjnego z baterii.
• Samodzielny moduł RTC może działać jako w pełni niezależny watchdog do nadzorowania wykonywanego oprogramowania.
• Samodzielny moduł RTC i jego funkcje są dostępne z kwalifikacją AEC-Q200, co zwiększa niezawodność projektu systemu.

Poniższa tabela przedstawia jak zewnętrzny zegar czasu rzeczywistego minimalizuje zużycie prądu w systemie.

Osoby zainteresowane propozycjami Micro Crystal, czy dalszymi informacjami technicznymi, zapraszamy do kontaktu pod adresem komponenty[at]jm.pl lub korzystając z formularza znajdującego się poniżej.

Jeśli jesteś zainteresowany samodzielnym zgłębianiem oferty JM elektronik, rekomendujemy założenie nieodpłatnego konta w Portalu zakupowym B2B>>

Konto w Portalu B2B umożliwia:

• wgląd w asortyment wraz z informacjami o oferowanych produktach, zdjęciami, kartami katalogowymi, informacjami o produktach podobnych czy powiązanych, 
• składania zapytań ofertowych, 
• podgląd stanów magazynowych,
• uzyskania informacji o przewidywanym czasie oczekiwania na produkt,
• sprawdzenia potwierdzonej daty najbliższej dostawy interesującego asortymentu,
• zamawiania produktów,
• podglądu we wszystkie oferty, zamówienia, faktury i płatności firmy,
• założenia subkont dla pracowników z możliwością ustanowienia ograniczonego dostępu do oferowanych modułów, 
• korzystanie z udostępnianej w kanale B2B bazy wiedzy, internetowych szkoleń i przewodników oraz zarządzanie zgodą na otrzymywanie newslettera,
• dokonanie zgłoszenia reklamacyjnego oraz sprawdzenie statusu reklamacji,
• sprawdzenie numeru WZ i numer listu przewozowego.