Tại sao một chiếc đồng hồ kỹ thuật số hiện đại sẽ dựa vào tần số chính?

Tôi đang ở trong quân đội, đóng quân ở Djibouti, Châu Phi. Chúng tôi tạo ra nguồn điện 240V / 50Hz trên cơ sở, nhưng một số tòa nhà cũng có ổ cắm 120V, mà tôi cho rằng được chuyển đổi ở một nơi khác trên cơ sở, có thể là tại trạm phát điện diesel. Tôi cũng cho rằng nó là 50Hz (xem bên dưới).

Chúng tôi vừa nhận được một bình cà phê mới với phích cắm 120V và đồng hồ / hẹn giờ:

Sau hai ngày đặt đồng hồ, hy vọng cà phê nóng khi chúng tôi đến nơi làm việc và thấy rằng thời gian trên màn hình không chính xác, tôi nhận ra rằng đồng hồ có thể chậm 5/6 do công suất là 120V / 50Hz thay vì 60Hz. Một chút thời gian xác nhận rằng đồng hồ, thực sự, chậm mười phút mỗi giờ.

Tôi đã có thể nghĩ rằng đồng hồ bên trong sẽ là một chiếc đồng hồ thạch anh đơn giản chạy ra DC đã được chỉnh lưu, nhưng điều đó sẽ không (tôi cho rằng) ảnh hưởng đến tần số của tinh thể. Sau đó, tôi đoán rằng đồng hồ là một mạch A / C khác.

Có một lý do (chi phí?) Rằng đồng hồ dựa vào tín hiệu 60Hz?

Tại sao? Bạn đánh chính xác, nó được thiết kế dựa trên ngân sách.

Tần số chính trên thang thời gian dài thường được quy định rất tốt; biểu đồ trên trang Hà Lan này cho thấy sự trôi dạt không quá 40 giây trong 70 ngày; quá chính xác, đủ để báo thức / hẹn giờ đồng hồ cà phê dopey. Bạn có thể thấy biến thể ngắn hạn nảy ra xung quanh, ví dụ như trong thước đo thời gian thực nhỏ gọn này của lưới điện Vương quốc Anh.

Theo như cách nó có thể sử dụng tần số nguồn chính trong một mạch logic (hoặc với một vi mô), thì có lẽ nó khá tầm thường. Chỉ cần chạy nó (hoặc có thể là đầu ra từ máy biến áp) thông qua một vài thụ động (điện trở giá trị cao), có thể là một diode (hoặc dựa vào điốt kẹp bên trong) và bam, đồng hồ. Nếu nó được thiết kế dựa trên ngân sách thì có lẽ nó không bị cô lập, vì vậy bạn có thể thoát khỏi tất cả các phương pháp tiết kiệm chi phí thú vị.

Ổn định lâu dài và đồng bộ hóa đồng hồ - nguồn

Việc điều chỉnh tần số hệ thống điện cho độ chính xác chấm công không phổ biến cho đến sau năm 1926 và phát minh ra đồng hồ điện được điều khiển bởi một động cơ đồng bộ. Ngày nay, các nhà khai thác mạng điều chỉnh tần số trung bình hàng ngày để đồng hồ duy trì trong vòng vài giây đúng thời gian. Trong thực tế, tần số danh nghĩa được tăng hoặc giảm theo tỷ lệ phần trăm cụ thể để duy trì đồng bộ hóa. Trong suốt một ngày, tần suất trung bình được duy trì ở giá trị danh nghĩa trong vòng vài trăm phần triệu. Trong lưới đồng bộ của lục địa châu Âu, độ lệch giữa thời gian pha mạng và UTC (dựa trên Giờ nguyên tử quốc tế) được tính vào 08:00 mỗi ngày trong một trung tâm điều khiển ở Thụy Sĩ. Tần số mục tiêu sau đó được điều chỉnh lên tới ± 0,01 Hz (± 0,02%) từ 50 Hz khi cần, để đảm bảo trung bình tần số dài hạn chính xác là 50 Hz × 60 giây × 60 phút × 24 giờ = 4.320.000 chu kỳ mỗi ngày. Ở Bắc Mỹ, bất cứ khi nào sai số vượt quá 10 giây đối với phía đông, 3 giây đối với Texas hoặc 2 giây đối với phía tây, sẽ áp dụng hiệu chỉnh ± 0,02 Hz (0,033%). Sửa lỗi thời gian bắt đầu và kết thúc vào giờ hoặc nửa giờ

Tại sao phải dựa vào phương pháp này - đó là một cách đã được thử nghiệm và thử nghiệm cộng với việc nó hầu như không bị trôi đi trong tất cả các khoảng thời gian lớn - nếu nó bị trôi đi vì nó bị lỗi hoặc các cơ chế tại Thụy Sĩ đã thất bại (Châu Âu)

Thiếu bảo trì phải là một lý do thực sự tốt mặc dù số lần các nhân viên phục vụ dường như xuất hiện cho loại máy uống nước của chúng tôi.

Như ai đó đã từng nói với tôi về thiết kế TV vào đầu những năm 1970 nếu bạn có thể tiết kiệm "điện trở bạn là anh hùng", thiết bị điện tử tiêu dùng cho nhà sản xuất là về giá FOB chứ không phải giá bạn trả cho người tiêu dùng.

Một thiết bị như máy pha cà phê chuyển dòng điện có ý nghĩa thường sẽ chuyển đổi tại điểm giao nhau bằng 0 của chu trình chính để giảm nhiễu. Đối với tải điện trở tại thời điểm đó, không có dòng điện nào chảy nên sẽ không có bất kỳ sự phụ thuộc nào được tạo ra. Bạn có thể nhận thấy rằng đôi khi việc bật mọi thứ như đèn có công tắc đơn giản không phát hiện giao nhau bằng 0 sẽ ảnh hưởng đến một mức độ nhỏ với TV và thiết bị âm thanh, v.v.

Khi dòng AC đã được theo dõi để tìm ra điểm đó, về cơ bản nó sẽ trở thành nguồn đồng hồ 'miễn phí'. Ở các quốc gia theo dõi tần số chặt chẽ và thực hiện các điều chỉnh để duy trì độ chính xác lâu dài, nó cũng sẽ chính xác hơn nhiều trong một khoảng thời gian dài so với đồng hồ tinh thể thạch anh.