El diseño del reloj en tiempo real (RTC Design) es un chip que proporciona la fecha y la hora correctas incluso cuando se apaga la alimentación. Es un componente esencial para dispositivos IoT, automatización industrial y otras aplicaciones en las que es fundamental una medición precisa del tiempo. Con la tecnología CMOS estándar, resulta complicado diseñar su propio RTC, ya que toda la lógica necesaria está muy oculta en las bibliotecas de celdas estándar.
Incluso con proveedores externos que venden soluciones prefabricadas, es difícil encontrar diseños que se adapten a sus necesidades específicas, especialmente si trabaja con un presupuesto ajustado y desea minimizar el número de componentes externos. ¡Pero no deje que estos retos se interpongan en su camino! En este artículo le enseñaremos cómo construir un RTC sencillo pero eficaz utilizando solo componentes comunes y algunos conocimientos básicos de programación.
Conceptos básicos sobre un reloj en tiempo real
Un reloj en tiempo real es un sistema que registra la fecha y la hora con precisión, incluso cuando el dispositivo está apagado. El RTC es un chip sencillo que tiene un oscilador integrado y algunos registros de memoria para almacenar la fecha, la hora y otros datos relacionados. El chip se puede programar para mantener la hora incluso cuando se apaga la alimentación. Es un componente esencial para los dispositivos del Internet de las cosas, la automatización industrial y otras aplicaciones en las que es fundamental una medición precisa del tiempo.
Los RTC no son nada nuevo: se llevan utilizando en ordenadores desde la década de 1970. Sin embargo, siguen siendo relevantes hoy en día, gracias a las exigencias de la informática moderna. Todos los sistemas informáticos tienen varios relojes que registran diferentes datos, como la secuencia exacta de instrucciones, el número de instrucciones completadas y el paso del tiempo.
Lo que necesitarás
– Un microcontrolador: para este diseño, utilizaremos un microcontrolador sencillo de 8 bits, pero también se puede utilizar un procesador de 32 bits. Necesitarás uno con un oscilador que tenga una precisión de entre 10 y 20 kHz.
– Un oscilador de cristal: este dispositivo crea un reloj muy preciso y exacto que se puede utilizar como reloj maestro para el microcontrolador.
– Un circuito integrado RTC: elegiremos uno muy común que proporcione un calendario integrado (reloj en tiempo real) y una función de alarma.
– Un condensador: se utiliza para ayudar a suavizar la alimentación suministrada al RTC.
– Una resistencia: se utiliza para limitar la corriente al RTC.
Selección de un circuito integrado RTC
Para crear un reloj en tiempo real, necesitarás encontrar un circuito integrado RTC que se ajuste a los requisitos de tu proyecto. La mejor manera de hacerlo es elaborar una tabla con toda la información relevante de las hojas de datos de varios RTC. Deberás buscar un RTC que tenga las siguientes características:
– Baja tensión de alimentación: el RTC se alimentará con la misma tensión (3 V o 5 V) que el microcontrolador. La tensión de alimentación debe estar entre 2 y 5 voltios.
– Baja corriente de alimentación: el RTC debe consumir la menor cantidad de corriente posible del microcontrolador. Esto ayudará a prolongar la vida útil de la batería en los dispositivos que funcionan con batería. Lo ideal es que el consumo de corriente sea inferior a 10 microamperios.
– Calendario integrado: esto le ahorrará tiempo a la hora de crear el código para su proyecto.
Diseño del RTC en código
Si está creando un nuevo proyecto RTC, deberá escribir código para inicializar el hardware y configurar el RTC. Incluso si está trabajando en un proyecto existente, deberá añadir el código que lee el RTC y muestra la hora.
– Comience con el hardware: conecte el cristal, el condensador y el RTC al microcontrolador. Además, conecte el pin de interrupción correcto al RTC.
– Configure el controlador de interrupciones: el controlador de interrupciones es el código que se ejecuta cuando el RTC envía una señal al microcontrolador.
– Configure el RTC: tendrá que programar el RTC con la hora y la fecha correctas. El RTC llevará un registro de esta información y enviará estos datos al microcontrolador una vez por segundo.
Añadir la pantalla del reloj en tiempo real
La forma más fácil de mostrar la hora en tu dispositivo es añadir unos cuantos LED de visualización y algo de código para que parpadeen. Puedes hacerlo añadiendo uno o dos LED. El brillo de los LED dependerá del microcontrolador que utilices y del brillo que quieras que tenga la pantalla.
Factores limitantes en este diseño RTC
Este diseño tiene algunas limitaciones. Estas son las principales que debes tener en cuenta:
– El RTC puede ser un poco impreciso cuando se enciende por primera vez. Esto es normal y se irá ajustando gradualmente durante el primer día. Al crear un proyecto con un RTC, es posible que desee proporcionar una opción para que el usuario configure la hora y la fecha del dispositivo.
– El RTC solo mantendrá la hora cuando el dispositivo esté encendido. Esto es normal y previsible.
– El RTC no está diseñado para llevar un registro preciso de la fecha. Puede llevar un registro de la fecha durante unos días, pero después la fecha dejará de ser correcta.
Conclusión
Ahora que conoce los fundamentos del diseño de RTC, puede empezar a diseñar el suyo propio. Hemos resumido las mejores prácticas para crear un diseño de RTC que sea fácil de construir y preciso. Tenga en cuenta que, aunque diseñar su propio RTC puede parecer difícil, ¡no es imposible! Encuentre el IC adecuado, elija los componentes correctos, dibuje un diagrama del circuito y escriba algo de código, y estará en camino de crear su propio diseño de RTC.
