Pisałem tu kiedyś o zegarku z dokładnym układem RTC DS3231. Chciałem,
żeby zegarek miał własny wzorzec czasu, niezależny od zewnętrznych
źródeł. Np. po to, żeby sprawdzić dodawanie "sekundy przestępnej".
Zegarek działa dobrze: https://www.youtube.com/watch?v=MxKDGn6pe3Y
(zegarek z DS3231 jest na dole, u góry - zegarek "komputerowy").

Ale mimo "bardzo dokładnego wzorca" i tak spóźnia się - niedokładność
jest rzędu maksymalnego obiecywanego błędu (ok. 1 sekunda na tydzień).
Można oczywiście korygować czas ręcznie, jednak przy założonej
rozdzielczości 0,1 sekundy jest to trochę uciążliwe. Chciałbym
mieć możliwość ustawienia czasu automatycznie (na wyraźnie
życzenie użytkownika zegara oczywiście). Jaki jest najpewniejszy sposób
uzyskania dokładnego czasu? Myślałem o takich:

- DCF77
- sygnał z Frankfurtu na 77,5 kHz. Problemem może być niski
poziom sygnału i zakłócenia;

- protokół NTP
1) wymaga połączenia z Internetem (wspomnianym ESP8266?)
2) testy z klientem dla Windows wykazały, że nie jest to zbyt
dokładny sposób - odchyłki wynosiły kilkaset ms;

- GPS
- moduły GPS można kupić za ok. 20$. Wątpliwa jest możliwość
uzyskania z takiego odbiornika dokładności 0,1 s. Po pierwsze,
w komunikacie NMEA podawany jest tylko czas z dokładnością
do pełnej sekundy. Po drugie, szybkość transmisji szeregowej
wynosi tylko 9600 bps i znacząco wpływa na synchronizację.
Po trzecie, antena GPSa musiałaby widzieć niebo;

- sygnał na 10,000 MHz
- podobnie jak DCF77

- GSM
- aktualny czas podają sieci komórkowe. Nie wiem, z jaką dokładnością
i jak łatwo do tego się dostać (oczywiście w niezależnym urządzeniu,
a nie z poziomu programu działającego na smartfonie).

Najdokładniejszy czas w warunkach domowych można prawdopodobnie uzyskać
z zegarków radiowych DCF77, bezpośrednio po dokonanej synchronizacji.
Na wszelki wypadek biorę kilka różnych zegarków, resetuję je
(wyjmuję i wkładam baterię) i po kilku minutach mam w miarę wiarygodny
czas. Kilka różnych zegarków potrzeba, aby wynik był "pewniejszy".
Jeśli zegarki nie przełączają sekund w (prawie) tej samej chwili,
to coś się nie udało. Na przykład jeden z zegarów konsekwentnie
spóźnia się o ok. 0,2 sekundy względem pozostałych (bezpośrednio
po synchronizacji) - uznałem, że autorzy coś sobie uprościli
w dekoderze (impulsy DCF77 mają od 0,1 s do 0,2 s, ale sekunda
zaczyna się na ich początku, a nie końcu - może stąd wynika
spóźnienie).


Można jeszcze próbować ciągłej synchronizacji z częstotliwością sieci
zasilającej 50 Hz albo radia 225 kHz, ale to nie jest niezależny wzorzec
czasu.

Czy jest możliwe, że w okolicach sekundy przestępnej te wzorce (np. 50 Hz)
"rozciągają się"? Podobno tak robi Google z NTP ("leap smear"):
http://googleblog.blogspot.in/2011/09/time-technolog
y-and-leaping-seconds.html
Czyli protokół NTP nie jest wiarygodny jako wzorzec czasu (u samego
źródła, pomijając nawet wspomniane problemy z synchronizacją).
Innych źródeł też chyba nie można być pewnym.

Ulepszyć zegar mógłby mini-wzorzec atomowy, ale na razie jest za drogi
(ok. 1500$).



P.