Zegar RTC to mało zauważalny ale bardzo ważny element systemu elektronicznego. Stosuje się go do precyzyjnego odmierzania czasu. Zazwyczaj ma własne, oddzielne zasilanie (np. baterię), dzięki czemu zachowuje aktualny czas niezależnie od pracy głównego procesora, a także zasilania systemu. Używa się go m.in. w komputerach, systemach wbudowanych i urządzeniach IoT do synchronizacji, planowania zadań czy rejestrowania zdarzeń.

Zegary RTC są obecne w komputerach od bardzo dawnych czasów. Obecnie każdy komputer osobisty ma taki moduł, jednak w mniejszych systemach wbudowanych, takich jak oparte o minikomputery (np. Raspberry Pi) czy mikrokontrolery, takiego zegara może nie być. Nie zawsze też czas astronomiczny jest konieczny do działania urządzenia, a jeśli okaże się, że jest on jednak niezbędny, to na rynku można znaleźć wiele modułów z taką funkcją.

Jednym z takich modułów jest zaprojektowany i wyprodukowany przez polskie biuro projektowe Kamami.pl KAmodRPI RTC. Jest to niewielka płytka zaprojektowana specjalnie dla platformy Raqspberry Pi. Zawiera układ scalony DS3231, bardzo często stosowany w takich aplikacjach. Ponadto płytka ma zamontowane złącze na baterię pastylkową CR1220, służącą do podtrzymania zasilanie zegara.

Rys. 1. Moduł zegara czasu rzeczywistego KAmodRPI RTC

Moduł zegara KAmodRPI RTC

Układ scalony DS3231, który jest sercem modułu RTC, to precyzyjny zegar czasu rzeczywistego z interfejsem I²C, wyposażony w zintegrowany rezonator kwarcowy i kompensację temperaturową. Jego najważniejsze cechy to:

• Wysoka precyzja – kompensacja temperaturowa zapewnia dokładność ±2 ppm (±1 minuta rocznie)
• Zintegrowany oscylator kwarcowy eliminuje konieczność stosowania elementu zewnętrznego
• Interfejs komunikacyjny – I²C (400 kHz Fast Mode), kompatybilny z mikrokontrolerami i mikroprocesorami
• Dwa alarmy czasowe umożliwiają generowanie zdarzeń o określonej porze
• Funkcja Square-Wave Output – możliwość generowania sygnału prostokątnego o częstotliwościach 1 Hz, 1,024 kHz, 4,096 kHz, 8,192 kHz
• Detekcja awarii zasilania – automatyczne przełączanie na baterię w razie zaniku napięcia
• Pomiar temperatury – wbudowany czujnik temperatury (zakres od -40°C do +85°C z rozdzielczością 0,25°C
• Niski pobór mocy – typowo 3,5 µA w trybie podtrzymania bateryjnego.

Moduł zawiera również złącze na baterię CR1220, która służy jako dodatkowe zasilanie do podtrzymywania zegara. Producent dodał do zestawu odpowiednią baterię, dzięki której można rozpocząć pracę z modułem od razu po otrzymaniu produktu.

Rys. 2. Płytka KAmodRPI RTC od spodu – widoczne złącze na baterię CR1220

Montaż na złączu Raspberry Pi

Płytka KAmodRPI RTC zawiera złącze połączeniowe kompatybilne ze złączem Raspberry Pi. Moduł można nałożyć na komputer używając początkowych pięciu par pinów złącza rozszerzeniowego, tak jak na fotografii poniżej.

Rys. 3. Moduł KAmodRPI RTC połączony z komputerem Raspberry Pi 5

Układ DS3231 korzysta z interfejsu I²C, może więc współpracować także z innymi standardowymi procesorami czy mikrokontrolerami. Rozkład wyprowadzeń modułu przedstawiono na rys. 4.

Rys. 4. Rozkład wyprowadzeń modułu

Do zestawu dołączono dodatkowe, przedłużone złącze męsko-żeńskie. Umożliwia ono bezproblemowe podłączenie zegara w przypadku, gdy komputer jest wyposażony w radiator. Sposób podłączenia pokazano na poniższym rys. 5.

Rys. 5. Moduł KAmodRPI RTC podłączony do komputera z przymocowanym radiatorem

Producent przygotował obszerną dokumentację modułu zawierającą szczegóły konstrukcyjne, a także instrukcję uruchomienia i korzystania z modułu RTC na platformie Raspberry Pi. Można w niej znaleźć także dodatkowe informacje. Dokument można znaleźć na stronie: https://wiki.kamamilabs.com/index.php?title=KAmodRPI_RTC_(PL).

Podsumowanie

Moduł KAmodRPI RTC to standardowy moduł zegara RTC, który znajdzie zastosowanie w wielu systemach wbudowanych opartych o komputer Raspberry Pi. Moduł jest prosty, tani, ma standardową budowę i dostarcza wszystkie niezbędne funkcje. Z pewnością będzie on dobrym wyborem w przypadku wyposażenia systemu elektronicznego w zegar czasu rzeczywistego.

Moduł KAmodRPI RTC można kupić w sklepie internetowym Kamami.pl