Одноплатник работает в режиме 24/7. Почему спешат/отстают часы?

Question

[Константин]

Имеется одноплатник Rock3a. К одноплатнику подключена батарея cr2032, замерил напряжение = 3.39v. Однолптаник работает в режиме 24/7, не выключается. Постоянно спешат часы, с чем это связано?

Answer 1

[Владимир Коротенко]

Кварцы не совершенны.
Рубидиевые часы стоят как маленький самолет.
Так что используйте NTP
Другой вариант измерьте суточное отставание и корректируйте скриптом

Comments

[Владимир Коротенко]

Насчет рубидиевых часов ошибся, от 100 до 500 тысяч рублей.

[Михаил Р.]

Владимир Коротенко, берем

[Василий Банников]

Владимир Коротенко, ну получается уже как коммерческий квадрокоптер

[Константин]

Спасибо Владимир, понял.

[Владимир Коротенко]

Василий Банников, Не я представлял что то типа сесны, а оказывается довольно бюджетно

[Василий Банников]

Владимир Коротенко, ну сесна миллионов 6 стоит

[Владимир Коротенко]

Василий Банников, хм примерно как машина, я же говорю недорого

Answer 2

[Николай Китаев]

Мы сделали бортовой регистратор данных для движущегося объекта. Оказалось, что за минуту набегает ошибка до 0.8 сек. Для анализа динамики движения это очень много, если даже простейшие GPS уже умеют выдавать данные через 0.1 сек.

Все дело в кварце и убогом процессоре, который обрабатывает системное время через аппаратное прерывание Таймера 1. Как только нагрузили процессор вычислениями по полной, так и побежало отставание.

Решили проблему коррекцией времени через сигнал PPS от приемника GPS. Но тоже не здорово - еще отбираем мощность у процессора на обработку прерываний.

Сейчас заказал Arduino Uno R4 прямо с сайта Arduino.cc (у меня есть возможность). 25 евро, не дорого. У нее встроенные часы, хороший кварц и частота процессора уже 48 МГц.

Comments

[Константин]

спасибо, интересно.
А если кто то создаст фейковый сигнал GPS с не правильным временем, то что будет?

[Константин]

Николай Китаев, у меня не игровой компьютер, а система безопасности целая.
Я не могу даже в теории рассмотреть такой вариант с GPS синхронизацией.
Для игрулек, веселух, да такое пройдёт, но не для системы безопасности.

1 такой фековый запрос и всё пойдёт в кашу малашу.
В качестве альтернативы, представьте что хостится сервер правительственного/военного уровня. Ну так, чтобы просто ориентир был. Но только это не военный уровень, а просто один одноплатник за 45$ с повышенной безопасностью.

[Николай Китаев]

Константин, понял, а то я подумал, что троллинг. Тогда надо подумать.

Для моих задач точное время особо и не нужно. Мы работаем в относительном времени - зачетный режим в течение 2-3 мин. Ну еще синхронизация с другими устройствами, но пока эта проблема остро не вставала, поскольку все пока находится под контролем одной Меги 2560, которая и время считает и пишет.

[Константин]

Николай Китаев, ваш вариант с Arduino Uno R4 очень даже интересный, по сути это хорошее решение.
Николай, а на этом Arduino Uno R4 часы прям идеально могут долго работать без корректировки времени? Сколько месяцев (или лет) они смогут работать с погрешностью в 2-3 минуты скажем?

[Николай Китаев]

Константин, не могу ответить нечего конкретного. Заказал перед отпуском, лежит на работе, привезут в Россию только 9 сентября. Сам еще не видел, в руках не держал.

В описании к плате написано, что должно быть точно. Неточные часы внутри Ardu - это известная проблема.
А еще сейчас модуль часов - внешний, на шине i2c. Сам модуль DS3223 весьма точный, пара секунд в месяц, вроде. Год - это все таки долго.

Мелочь, но задержка между запросом времени по шине и обработкой полученного значения тоже есть. И опять - дискрета выдачи с модуля 1 сек. Ну не предусмотрены в модуле mills(), "а мне надо".

[Николай Китаев]

Я пытался скопировать решения с большой авиации. Система единого времени, СЕВ, раньше была развернута по всей стране, на земле и в космосе (почитайте, полезно для понимания принципов и повторения в своих системах, но на других источниках).

Плюс похожее решение (методически) применяются в современных авиационных инерциальных системах (ИНС), которым тоже вдохновлялись. Пока есть эталонный сигнал, работаем по нему, параллельно идет расчет своего сигнала, и мы его непрерывно корректируем по эталону. Пропал эталон, работаем по своему неточному расчетному сигналу. Ну и т.д. Появился эталон - снова работаем по ему и снова постоянно корректируем свой расчетный, до следующего пропадания. В итоге много не набегает. Например, для БЛА автономный полет (без коррекции) с расстояния 300 км ошибка возвращения в район аэродрома составляет 3 км. Это шикарно, потому что 1) вряд ли есть у кого то наглость глушить эталонный сигнал под носом у базового аэродрома, 2) есть еще запасные варианты, 3) иные источники эталонного сигнала по маршруту в районе аэродрома в кол-ве 4 шт... "Всех не заглушат".

Итого, как сделано у нас. При имеющихся компонентах - без вариантов.

Есть модуль GPS с 10 Гц в потоке и 1 Гц с синхросигналом PPS. Есть аналогичный модуль DS3223, по сути тоже самое - дата и время с точностью 1 сек и такой же синхросигнал 1 Гц (для нас он смысла не имеет, а вам может и как раз).

В Меге бежит свое неточное время millis(). Мы принимаем сигнал с GPS с частотой 10 Гц, в начале работы прописываем в DS3223 (не взирая на ее точность, принудительно, всегда), а затем при каждом чтении времени GPS ставим в соответствие "истинное время GPS" = millis() в основном микроконтроллере Мега 2560.

Была и другая мысль. Я поднимал программиста на, как уже упоминал ранее, на обработку по прерыванию сигнала 1 Гц PPS с GPS (а в вашем случае это будет этот же сигнал с DS3223) и коррекция millis() микроконтроллера. На реальных интервалах много не набежит. Решение зависло, потому что появилась Ardu Uno R4, со встроенными точными часами, внешним питанием часов и вроде как точными до миллисекунды.

И потом, рассмотрите реальные интервалы пропадания эталона. Неужели действительно у вас год не будет GPS? Ну ОК, тогда используйте DS3223. Она хорошо работает на длительных условиях (погуглите, где то написана конкретная точность). Но все равно периодически ее надо по чему то корректировать тоже и обрабатывать по прерываниям сигнал PPS.

П.С. Техническая подробность:
модуль DS3223 уже I2C, а вот простые GPS на базе народного чипа UBLOX сплошь UART. Обработка последовательного порта отъедает очень много времени у основного микроконтроллера. Мы сделали по сути "распределенные вычисления". GPS подключили к Ardu Pro Micro. Она принимает информацию с GPS, отбрасывает не нужное нам, переупаковывает, и по запросу основного контроллера Мега 2650 отправляет готовую инфу, а он сразу не обрабатывая ее пишет на SD. Такое решение работает быстрее, чем прямое подключение GPS к Меге.

[Николай Китаев]

1 такой фековый запрос и всё пойдёт в кашу малашу.
В качестве альтернативы, представьте что хостится сервер правительственного/военного уровня. Ну так, чтобы просто ориентир был. Но только это не военный уровень, а просто один одноплатник за 45$ с повышенной безопасностью.

Есть способы борьбы и с этой напастью. Посмотрел в больших самолетах. Принцип называется "кворумирование". Почитайте, интересно. Кроме того, что программисты умеют отличать настоящий GPS сигнал от фейкового, так еще можно защититься кворумированием. Без него бы все Эрбасы-Боинги-Ту-204 -Сушки давно бы попадали. Три датчика = три сигнала не являются сами по себе резервированием. Только после процедуры кворумирования их показаниям можно доверять.

Как пример подхода.

[Константин]

Николай Китаев, спасибо большое Николай.
Про "кворумирование" почитал, интересный подход в самолётах.
Да, это идеальное решение для исключения возникновения проблем.