[Eagle] [Ocena] zegar LED płytka PCB

[Asmox]

Dziękuję marek1707 za zwrócenie uwagi że nie jestem doświadczonym konstruktorem 😉 Wasze wskazówki są dla mnie cenne, jednak chciałbym trochę skierować rozmowę na to co jestem w stanie na chwilę obecną zmodernizować.

Sytuacja wygląda w ten sposób, że trochę czasu spędziłem nad tym zegarkiem i chciałbym już skończyć, nawet kosztem małej efektywności. Jednak usunięcie układu RTC znacznie usprawni mi projektowanie płytki, dlatego tę zmianę chciałbym wprowadzić.

W przypadku zegara moim celem jest doprowadzenie go do działania a nie maksymalna efektywność. Inaczej w ogóle bym się nie zainteresował Arduino.

Oto moje plany wprowadzenia zmian:

• Doprowadzić napięcie zasilające do przycisków.
  
• Kwestia odmierzania czasu przez Arduino: no właśnie i tu pojawia się problem. Na tym etapie nie chcę przebudowywać całego kodu na inny język. Zatem szukam w tym konkretnym przypadku gotowca. Jeżeli takiego nie ma, to na razie rezygnuję z tego rozwiązania.
  
• @Chumanista: Ta funkcja millis zaczyna mi się podobać. Czy jeżeli użyję rezonatora kwarcowego do Arduino i odpowiednich przesunięć (funkcji włączanych przy ustawianiu czasu) to czas będzie precyzyjnie odmierzany? Jeżeli będę np codziennie resetował Arduino (np o godzinie 00:00) to styknie?
  

[Chumanista]

Będzie dryft: http://forum.arduino.cc/index.php?topic=21870.0

To jak duży zależy od kilku czynników. Ale raczej będzie stały więc możesz go zmierzyć i korygować. Ja bym użył RTC ale da się bez niego.

[grg0]

Wydaje mi się, że jednak powinieneś pozostać przy RTC. Z Arduino są dwa problemy.

1. Oryginalne Arduino używa rezonatora ceramicznego który ma niską dokładność (0,3%). Robisz własną płytkę więc, tak jak napisałeś, możesz go wymienić na rezonator kwarcowy. Będziesz miał lepszą dokładność pomiaru czasu.

2. Preskaler i TIMER0 są tak ustawione, że przerwanie do millis przychodzi z częstotliwością 976,5625Hz, czyli co 1,024ms. Pytanie czy jest to jakoś korygowane w samym Arduino, czy będziesz musiał zrobić korekcję sam?

[Chumanista]

Ja też użyłbym RTC, ale obydwa problemy o których wspomniałeś są możliwe do obejścia. Rezonator (z tego co wiem) będzie miał stały procentowy błąd, a millis() na pewno. Możemy więc zmierzyć ile zajmuje godzina z tymi błędami i dodawać lub odejmować odpowiednią wartość po każdej.

[Polecacz 101]

Produkcja i montaż PCB - wybierz sprawdzone PCBWay!
   • Darmowe płytki dla studentów i projektów non-profit
   • Tylko 5$ za 10 prototypów PCB w 24 godziny
   • Usługa projektowania PCB na zlecenie
   • Montaż PCB od 30$ + bezpłatna dostawa i szablony
   • Darmowe narzędzie do podglądu plików Gerber
Zobacz również » Film z fabryki PCBWay

[marek1707]

Bez przesady. Niedokładności częstotliwości kwarców pracujących w zakresach MHz to 10-100ppm (parts per million) czyli 0.001-0.01% i wliczamy już w to dryft temperaturowy (jakieś ±20ppm w całym zakresie temperatur) i starzenie w czasie (kilka ppm na rok). Zakładając wszystkiego 30ppm w typowych warunkach użytkowania, mamy dokładność ok. 1 minuty na miesiąc - to chyba nieźle.

Kwarce zegarkowe, czyli 32768Hz są zwykle trochę gorsze. Nie wiem, to pewnie wynika z technologii, rodzaju materiału piezo lub koniecznego sposobu jego cięcia. W każdym razie o ile początkowa częstotliwość jest w miarę dokładna, to na krańcach zakresów temperaturowych możemy tu mieć nawet i ±200ppm. Co nadal jest oczywiście bardzo dobrym wynikiem w porównaniu do wszelkich innych elementów pasywnych typu oporniki lub kondensatory.

Jeżeli kwarc 32768Hz steruje pracą układu RTC, to tam łańcuch dzielników z robiony jest sprzętowo więc żadne błędy się nie kumulują. Co więcej, wiele zegarków ma specjalne rejestry, które odpowiednio zapisane przez procesor potrafią skorygować bieg liczników przez dodanie lub odjęcie 1 taktu oscylatora (ok. 30us) co jakiś długi czas. Mając dobry wzorzec czasu i mierząc rzeczywistą częstotliwość pracy (nigdy poprzez przykładanie sondy do samego kwarcu - RTC mają zwykle specjalne wyjście do takich pomiarów) można bardzo szybko wyznaczyć konieczną poprawkę. Oczywiście można też poczekać np. tydzień 🙂 Są też takie RTC, które automatycznie korygują wpływ zmian temperatury na rezonator i dostajemy np. rewelacyjne ±5ppm w zakresie -40 do +80°C.

Najlepszym amatorsko dostępnym wzorcem czasu są impulsy 1PPS (Pulse Per Second - czyli 1Hz) z odbiorników GPS.

Jeżeli chcemy zrobić zegarek bez układu RTC, to każdy kwarc podłączony do procesora załatwi sprawę. Jeżeli wstawimy np. 1MHz, to podział w prescalerze któregoś timera np. przez 64 a potem zliczanie samego timera w trybie CTC z okresem np. 25 da nam sprzętowy podział przez 1600, czyli przerwania z częstotliwością 625Hz. Ponieważ podział odbywa się w sprzęcie, nie ma mowy o żadnych niedokładnościach. Wyjściowy okres 1.6ms będzie tak dokładny jak sam kwarc. Dalej programowe zliczanie modulo 625 da nam 1Hz a to już bezpośrednio "napędzi" łańcuch liczników sekund, minut, godzin itd. Takie rozwiązanie nie ma prawa nie działać i jest tak dokładne jak sam oscylator kwarcowy. Trzeba tylko wybrać taki prescaler i taki okres timera, by podział częstotliwości kwarcu dawał liczbę całkowitą w Hz. Np. wynik 15.625Hz nie jest dobrym pomysłem (ten sam przykład, ale timer liczy z okresem 1000), bo niemożliwe będzie w obsłudze przerwania zrobienie licznika programowego dającego okres 1s, a gdzieś tam w środku każdy zegarek powinien 1Hz mieć żeby prawidłowo zliczać sekundy.

Nie rozumiem rozterek i dywagacji o tym co czy jakaś funkcja będzie miała poślizg czy nie. Wszelkie programowe zliczanie opóźnień to zabawa w przedszkole i strata czasu. Po to procesor ma takie mnóstwo układów peryferyjnych, by z nich odpowiednio korzystać.

------------------------

EDIT: Wszystko co opisałem dot. zliczania czasu można bez problemu zaimplementować w Arduino. Nie ma się co bać tylko poczytać o timerach, obsłudze przerwań i w ciągu godziny stworzyć kod do naprawdę dokładnego zegarka.

Napisz co o tym myślisz i jak chcesz to w szczegółach zrobić. Możemy o tym rozmawiać (i poprawiać) aż coś zacznie działać.

[Asmox]

No dobrze, myślę że użycie wewnętrznego timera będzie wymagało ode mnie żeby się porządnie nauczyć jak funkcjonują mikrokontrolery. Do tej pory pisałem na nie kilka prostych programów w asemblerze, ale zamierzam przesiąść się na C++. Natomiast z arduino to ja podpatrywałem rozwiązania w sieci, kopiowałem i wklejałem pod swoje potrzeby 😉

Dziękuję za pomoc, zamierzam poprawić przyciski, RTC na razie zostawię. Trochę czasu zajmie mi przygotowanie tej płytki, ale jak skończę to się pochwalę