Elektronikwissen im Bereich "PC-/Mikrocontroller-Technik"

Elektronikwissen zu: Echtzeituhr

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Echtzeituhren (engl. real time clock, abgekürzt RTC) werden häufig in Geräten eingesetzt, in denen es wichtig ist, dass die Uhrzeit auch bei einem Wegfall der Versorgungsspannung weiterläuft bzw. beim Wiedereinschalten des Gerätes wieder zur Verfügung steht. Vorteil der Echtzeituhren-ICs sind hierbei ihr sehr geringer Stromverbrauch (R2043T: typ. 0,45 μA, max. 1 μA) und ihre geringe minimale Versorgungsspannung (R2043T: min. 1 V), sodass sie mit einer einfachen Pufferbatterie über einen langen Zeitraum ihren Betrieb fortführen können.

Intern besteht eine Echtzeituhr aus einer Reihe von Zählern, welche zunächst aus der am Oszillatoreingang anliegenden Frequenz von 32768 Hz (Uhrenquarz) einen Sekundentakt generieren. Die auf den ersten Blick etwas wild erscheinende Frequenz liegt in ihrer einfachen Verarbeitung begründet. Durch wiederholtes Halbieren dieser Frequenz kann mithilfe von insgesamt 15 Zählerstufen ein 1-Hz-Signal generiert werden (32768 = 215). Mithilfe des Sekundentaktes werden nun die Zähler für Sekunden, Minuten, Stunden usw. angesteuert und somit ein kontinuierliches Fortlaufen der Uhrzeit erreicht. Da Uhrenquarze einer gewissen Toleranz unterliegen, entspricht ihre Frequenz nicht immer den idealen 32768 Hz, sondern weicht leicht ab. Dieses würde über kurz oder lang zu einer spürbaren Abweichung der Uhrzeit führen. Aus diesem Grund bieten Echtzeituhren eine Korrektur dieser Frequenzabweichung. Hierzu ist innerhalb des ICs eine Verschaltung realisiert, welche auf Grundlage des Korrekturwertes die Zähler zur Bildung des Sekundentaktes in einem festen Zeitraster verändert. Neben der Berechnung der Uhrzeit besitzen viele Echtzeituhren die Möglichkeit, Alarmwerte zu verarbeiten. Erreicht die interne Zeit einen der Alarmwerte, wird mithilfe des Interrupt-Pins dem angeschlossenen Controller signalisiert, dass ein Alarm stattgefunden hat. Neben einem einmaligen Alarm ereignis kann mithilfe des Interrupt-Pins, aber auch des Controllers ein periodisches Zeitsignal von z. B. einer Sekunde oder Minute vorgegeben werden. Um die internen Daten der Echtzeituhr verändern bzw. auslesen zu können, ist dieser mit einer Kommunikationsschnittstelle wie z. B. SPI oder I2C ausgestattet.

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