¿Necesita su sistema un circuito de módulo RTC?

Cada vez que necesitas llevar un registro del tiempo en tu sistema digital, necesitas convertir los pulsos de reloj en una fecha y hora. No es suficiente con funcionar con un circuito de reloj, la conversión requiere algo de aritmética digital y comparar un conteo de pulsos de reloj con alguna fecha de referencia. Dado que cualquier buen reloj en tu electrónica debería operar independientemente de si el dispositivo está en uso o no, también necesitas una fuente de alimentación persistente para tu módulo de mantenimiento del tiempo.

En lugar de conectar un cristal o un circuito oscilador a un MCU, puedes usar un módulo de reloj en tiempo real (RTC) en tu placa para proporcionar un mantenimiento del tiempo preciso. Estos pequeños chips ofrecen una manera simple de rastrear el tiempo en un sistema digital y retroalimentar los datos a un MCU a través de una interfaz estándar de baja velocidad. Aquí hay algunas aplicaciones que necesitarán un circuito de módulo RTC y algunas opciones populares para estos circuitos.

Diseño de Circuito de Módulo RTC

Los módulos RTC son muy simples y vienen en tamaños pequeños. También tienen un consumo de energía muy bajo ya que generalmente solo necesitan leer un pulso de reloj de un cristal o circuito oscilador. Los mejores módulos RTC proporcionarán al menos una década de mantenimiento del tiempo preciso con una sola batería de respaldo de celda de moneda, y pueden funcionar con la alimentación del sistema principal cuando esté disponible. Esta capacidad simple podría estar integrada en un MCU, pero no todos los sistemas necesitan un MCU grande con un circuito RTC integrado.

El esquemático a continuación muestra un circuito de módulo RTC simple con un CI popular, el DS1307 de Maxim Integrated. Los pulsos de reloj no referenciados se alimentan a este módulo desde un reloj de 32.768 kHz, y los pulsos de reloj se referencian a una fecha específica internamente en el DS1307. A partir de ahí, los datos pueden ser consultados por un MCU externo a través de I2C y almacenados en la memoria del MCU. Este es básicamente el mismo proceso que otros MCUs con un oscilador interno y circuito RTC usarían para rastrear el tiempo como parte de su firmware.

Ejemplo de circuito de módulo RTC para usar como reloj de sistema para un MCU ATTiny85.

En el esquemático anterior, el único otro componente digno de mención es el MCU ATTiny85. Este MCU tiene un pequeño encapsulado DIP, EEPROM interna con 100,000 ciclos de borrado/escritura, Flash interno y SRAM interno. Esta implementación particular es parte de un circuito de monitoreo y seguimiento de energía para un proyecto de cliente, pero ilustra algunos casos particulares donde un MCU más grande no es necesario, y un MCU más pequeño, batería de respaldo y circuito de módulo RTD proporcionarán la funcionalidad que necesitas.

¿Por qué usar un circuito de módulo RTC en vez de un MCU?

El producto de energía que mencioné anteriormente no requiere un MCU grande por varias razones. Algunas razones comunes se enumeran a continuación, y podrían aplicarse a tu próximo sistema también.

El sistema solo etiqueta y almacena datos. Esta es una tarea típica para las placas de nodos de sensores, donde los datos pueden ser etiquetados con una marca de tiempo y algunos otros criterios activados por circuitos lógicos. Los datos pueden entonces almacenarse en Flash a través de SPI. Esto no requiere un MCU de alta capacidad siempre y cuando el MCU tenga una interfaz de bus SPI u otra interfaz de baja velocidad (por ejemplo, I2C en el ejemplo anterior).

Las funciones principales están integradas en otros circuitos integrados. En el ejemplo de la placa de monitoreo de energía que he mencionado anteriormente, no necesitábamos integrar la lógica para la detección y los bucles de control en un único MCU. Esto habría ahorrado algo de espacio, pero desarrollar el firmware sería como reinventar la rueda. Muchas de estas funciones están integradas en ICs de gestión de energía COTS (componentes comerciales estándar).

Energía intermitente. Si el dispositivo alguna vez necesita desconectarse, o si espera que el acceso a la energía sea intermitente, entonces puede asegurarse de que seguirá rastreando el tiempo en su sistema gracias a una copia de seguridad de batería. Los circuitos del módulo RTC pueden interfazarse fácilmente con una batería de celda de moneda y pueden funcionar durante varios años sin necesidad de carga o reemplazo. Esto también significa que el sistema no necesitará una unidad adicional de regulador/gestión para funcionar con energía de batería. En contraste, usar un MCU para la gestión del tiempo con energía de batería desperdicia la vida de la batería, por lo que vale la pena usar un pequeño circuito de módulo RTC independientemente.

Componentes RTC Populares

Maxim Integrated, DS1307 y DS3231

Estos dos módulos RTC son posiblemente los módulos RTC más populares para una gama de dispositivos. El IC DS1307 (mostrado en el esquemático anterior) es un componente mínimo que solo incluye interfaz I2C, salida de onda cuadrada, controlador de gestión de batería de respaldo y entradas para un oscilador externo. El módulo RTC DS3231 es una versión más potente que aún se comunica a través de I2C, pero contiene un oscilador integrado, función de reinicio a través de un pin externo, y salidas de onda cuadrada/oscilador de 32.768 kHz.

Circuito de aplicación DS3231. Del datasheet de DS3231.

Maxim Integrated, MAX31341BEWC

Este particular módulo RTC es el componente RTC más pequeño de Maxim hasta la fecha, ofreciendo un consumo de corriente ultra bajo de 180 nA. Este componente también cuenta con funciones de alarma integradas junto con funciones estándar de mantenimiento del tiempo que se acceden a través de I2C. El componente también puede ser bloqueado a un reloj de referencia con varias frecuencias estándar, permitiendo que la precisión del reloj sea determinada por la fuente externa. Las aplicaciones objetivo incluyen dispositivos médicos, wearables, telemática y áreas similares.

Módulo de circuito RTC de aplicación MAX31341 con MCU externo. Del datasheet de MAX31341.

Renesas, ISL12057IUZ

El ISL12057IUZ de Renesas ofrece capacidades similares al MAX31341, pero está comercializado para áreas de aplicación industrial, automotriz y otros entornos difíciles. Al igual que los otros componentes mencionados anteriormente, proporciona una salida de onda cuadrada y los datos se acceden a través de una interfaz I2C. El componente puede soportar un oscilador externo de 32.768 kHz con una capacitancia de carga de 6 pF a través de un amplificador inversor integrado.

Circuito del módulo RTC de aplicación ISL12057IUZ. Del datasheet de ISL12057IUZ.

Otros Componentes para el Seguimiento del Tiempo

Además del módulo RTC en sí, necesitarás algunos otros componentes para proporcionar energía estable, configurar el bus digital para leer datos e interfaz con un controlador externo. Estos componentes incluyen:

• MCU o FPGA

• Baterías y portapilas

• Componentes pasivos (resistencias y capacitores)

Si estás diseñando un dispositivo móvil, producto IoT u otro sistema que necesite la función de mantener el tiempo con un circuito de módulo RTC, puedes encontrar estos componentes y muchos más con las características avanzadas de búsqueda y filtrado en Octopart. Cuando usas el motor de búsqueda de electrónica de Octopart, tendrás acceso a datos de distribuidores y especificaciones de partes, y todo es libremente accesible en una interfaz fácil de usar. Echa un vistazo a nuestra página de circuitos integrados para encontrar los componentes que necesitas.

Mantente al día con nuestros últimos artículos suscribiéndote a nuestro boletín.