Was ist ein Echtzeituhr?
Eine Echtzeituhr ist ein IC-Baustein mit Uhrfunktionen.
Einige Modelle, die auch als RTC (Real Time Clock) bezeichnet werden, verfügen über programmierbare Zeitalarme und automatische Schaltjahrkorrekturen.
Sie haben eine vom Hauptgerät getrennte Stromversorgung, da sie auch dann weiterlaufen müssen, wenn das Hauptgerät ausgeschaltet ist. Elektronische Geräte, die Uhrfunktionen benötigen, können auch ohne Echtzeituhren betrieben werden, wenn nur die relative Zeit benötigt wird.
Anwendungen von Echtzeituhren
Echtzeituhren werden in Geräten verwendet, die die aktuelle Zeit benötigen. Durch den Anschluss an eine von der Stromversorgung des eingebetteten Systems getrennte Stromversorgung oder ein Backup kann die Uhr weiterlaufen, auch wenn das System ausgeschaltet ist. Sie werden z. B. in PCs, Spielkonsolen, Spielautomaten, Telefonen, Faxgeräten, Reiskochern usw. verwendet.
PCs lesen eine Echtzeituhr aus, um die aktuelle Uhrzeit beim Starten des Betriebssystems zu ermitteln. Spielkonsolen und -automaten nutzen diese Funktion, um Ereignisse zu erzeugen oder Effekte zu aktivieren, die der realen Zeit oder Periode entsprechen. Telefone und Faxgeräte werden zur Anzeige von Kalendern und der Uhrzeit verwendet. Reiskocher werden für Timerfunktionen verwendet.
Funktionsweise der Echtzeituhren
Eine Echtzeituhr besteht im Allgemeinen aus einem Quarz und einem Schwingkreis.
Der Quarzresonator ist ein piezoelektrisches Element, das sich durch den piezoelektrischen Effekt regelmäßiger Schwingungen auszeichnet. Wenn die Schwingungen in Elektrizität umgewandelt und dem Quarzresonator entnommen werden, kann ein regelmäßig schwingendes elektrisches Signal und ein Wechselstromsignal mit einer einzigen Frequenz gewonnen werden.
Ein Schwingkreis ist ein Bauteil oder Gerät, das aus einer Gleichstromquelle ein Wechselstromsignal mit einer gewünschten Frequenz erzeugt. Der Schwingkreis kann ein Signal mit einer anhaltenden Periodizität erzeugen.
Der Quarzkristall und der Schwingkreis bilden eine Echtzeituhr, die für eine genaue Zeitmessung verwendet wird. Der Grund für die Verwendung eines Quarzkristalls ist, dass er einen hohen Q-Wert (englisch: Quality Factor) und eine steile Durchlasskurve hat, wodurch die Frequenz mit hoher Genauigkeit selektiv extrahiert werden kann. Dies ermöglicht eine genaue Zeitmessung.
Im Vergleich zu Zeitgeberfunktionen in Betriebssystemen und anderen Geräten hat die Echtzeituhr außerdem einen geringen Stromverbrauch und eine unabhängige Stromversorgung. Da sie nur wenig Strom benötigt, kann sie auch bei ausgeschaltetem Gerät über einen längeren Zeitraum laufen.
Auswahl einer geeigneten Echtzeituhr
Bei der Auswahl einer Echtzeituhr sind drei Faktoren entscheidend: Zeitgenauigkeit, Langzeitbetrieb und Größe.
1. Zeitgenauigkeit
Eine hochpräzise Echtzeituhr wird für Geräte benötigt, die den Verbrauch in Fällen messen, in denen sich das Tarifsystem zeitabhängig ändert. Da Quarzoszillatoren je nach Temperatur in ihrer Frequenz schwanken, sind Modelle mit Temperaturkompensationsschaltungen erforderlich.
2. Langzeitbetrieb
Wenn das Gerät über einen längeren Zeitraum betrieben werden muss, sollten Modelle mit geringem Stromverbrauch oder Modelle, die beim Einschalten des Geräts automatisch die Stromversorgung umschalten, in Betracht gezogen werden.
3. Größe
Wenn die Größe durch das einzubauende Gerät begrenzt ist, wählen Sie eine Echtzeituhr mit einer geringeren Anzahl von Bauteilen oder eine Echtzeituhr in einem einzigen Gehäuse.
Weitere Informationen zu Echtzeituhren
1. Merkmale von Echtzeituhren
Da Echtzeituhren mit den für Kalender erforderlichen Funktionen wie Schaltjahren, Haupt- und Nebenmonaten ausgestattet sind, lassen sich datumsbezogene Funktionen leicht in eingebetteten Geräten programmieren. Der Stromverbrauch kann reduziert werden, indem die Echtzeituhren nur dann betrieben werden, wenn sie nicht benötigt werden und das Gerät ausgeschaltet wird.
2. Echtzeituhren-Funktionen
Zusätzlich zu den grundlegenden Zeit- und Kalenderinformationen verfügen einige Modelle über die folgenden Funktionen:
- Alarme
Zu einer bestimmten Zeit wird ein Signal ausgegeben. - Umschaltung der Notstromversorgung
Diese Funktion schaltet von der internen Batterie auf die Netzstromversorgung um, wenn die Netzstromversorgung eingeschaltet wird. - Zeitstempel
Diese Funktion speichert Zeitdaten, wenn ein bestimmtes Ereignis erkannt wird. - Zurücksetzen
Diese Funktion überwacht die Stromversorgung des Geräts und gibt ein Reset-Signal an die CPU aus, wenn ein Schwellenwert erkannt wird.