Micro Crystal AG, firma należąca do Swatch Group Inc. ze Szwajcarii, została założona w 1978 roku w Grenchen jako producent rezonatorów kamertonowych do zegarków. Obecnie Micro Crystal AG jest wiodącym producentem miniaturowych rezonatorów kwarcowych (30 kHz do 250 MHz), modułów zegarów czasu rzeczywistego (RTC), oscylatorów i OCXO dla czołowych światowych producentów aplikacji IoT, urządzeń przenośnych, 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 funkcje służące do monitorowania lub sterowania. Niestety, często wiąże się to ze zwiększonym zużyciem energii. Pojawia się zatem konieczność systematycznego sprawdzenia zapotrzebowania na energię. Różne bloki funkcjonalne pobierają określone maksymalne prądy. Na szczęście nie wszystkie funkcje muszą działać na pełnej wydajności w trybie ciągłym. Celem jest więc wyłączanie wszystkich bloków, które nie są w danym momencie potrzebne. Urządzenie, które zawsze pozostaje włączone, musi pobierać ultra-niską moc. Dlaczego zatem nie rozważyć modułu zegara czasu rzeczywistego (RTC), skoro i tak jest włączony?

Nowoczesne moduły RTC zużywają zaledwie 60 nA w czasie pełnej pracy. Taki RTC śledzi porę dnia i ma możliwość okresowego włączania kontrolera systemu w celu sprawdzenia, 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) pobiera największy prąd. 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 kwarcem, szczególnie gdy są używane w krytycznych pod względem zużycia energii aplikacjach IoT. Integracja obwodu RTC z kwarcem 32 kHz w module poprawia kilka kluczowych parametrów:

Wyższa dokładność, ponieważ rezonatory kwarcowe są dopasowane do oscylatora i odpowiednio przycięte. Tolerancja w temperaturze pokojowej jest ograniczona do ±2 do ±20 ppm, w porównaniu do RTC z zewnętrznym kwarcem, gdzie uzyskuje się tolerancję ±30…35 ppm z powodu rozrzutu dopasowania.

Obudowa jest znacznie mniejsza, ma około taki sam rozmiar jak kwarc w standardowej obudowie: 1,5 mm × 3,2 mm.

Ponieważ obwód oscylatora znajduje się w hermetycznie zamkniętym opakowaniu i nie ma dostępnych na zewnątrz wyprowadzeń o wysokiej impedancji, wytrzymuje trudne warunki środowiskowe, takie jak wilgoć i zanieczyszczenie pyłem. Bliskość rezonatora i obwodu RTC zmniejsza podatność na zakłócenia sygnału.

Konstrukcja obudowy gwarantuje doskonałe śledzenie temperatury, 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.

Więcej informacji o Micro Crystal można uzyskać na stronie JM elektronik.