RTC-Module als präzise Zeitbasis für moderne Embedded-Systeme

Von Quarzen und Oszillatoren zur kompletten Timing-Lösung

Seit vielen Jahren unterstützt Jauch Entwickler mit Quarzen, Oszillatoren sowie temperaturkompensierten und spannungsgesteuerten Frequenzlösungen bei der Takterzeugung elektronischer Systeme. Mit der Einführung von Real-Time-Clock-Modulen (RTCs) erweitert Jauch dieses Portfolio um eine weitere Schlüsseltechnologie für moderne Embedded-Anwendungen.

Während Quarze und Oszillatoren eine stabile Frequenz bereitstellen, übernehmen RTCs die zuverlässige Verwaltung von Uhrzeit und Datum. Damit werden sie zu einer zentralen Komponente für Systeme, die Ereignisse zeitlich erfassen, Energie sparen oder auch bei abgeschalteter Hauptversorgung eine verlässliche Zeitbasis benötigen.

Was ist eine RTC und warum wird sie benötigt?

Alarm- und Timerfunktionen

• Kalenderalarm
• Wake-up-Timer (energiesparende Betriebsarten)
• Periodischer Interrup

Zeitstempel und Ereigniserfassung (Ereigniserfassung Protokollierung)

• Timestamp-Funktion
• Event-Eingänge

Power Management-Funktion

• Automatisches Power-Switching
• Backup-Batterie-Ladesteuerung
• Niedriger Backup-Strom

Genauigkeitsfunktionen

• Temperaturkompensation mit DTCXO
• Clock- beziehungsweise Frequenzausgang
• Diagnose- und Überwachungsfunktion
• Reset-Ausgang

Besonders in Smart Metern, IoT-Geräten, Datenloggern, Industrieanlagen und medizinischen Geräten spielen diese Funktionen eine wichtige Rolle. Dort müssen Systeme häufig über lange Zeiträume mit geringem Energieverbrauch arbeiten und gleichzeitig zuverlässig Zeitinformationen bereitstellen.

Typische Einsatzgebiete

• Smart Meter
• IoT-Sensoren und Gateways
• Datenlogger
• Industrieautomation
• Sicherheits- und Überwachungssysteme
• Medizintechnik
• Zugangssysteme

Interne RTC oder externe RTC?

Viele Mikrocontroller verfügen bereits über eine integrierte RTC-Funktion. Für einfache Anwendungen ist dies häufig ausreichend. Sobald jedoch hohe Anforderungen an Stromverbrauch, Genauigkeit oder Langzeitbetrieb gestellt werden, stoßen interne Lösungen oft an ihre Grenzen.

Eine externe RTC bietet mehrere Vorteile:

• Unabhängiger Betrieb vom Host-Prozessor
• Sehr niedriger Stromverbrauch im Backup-Betrieb
• Zuverlässige Zeitbasis auch im Sleep-Modus
• Erweiterte Alarm- und Weckfunktionen
• Ereigniserfassung und Zeitstempel
• Höhere Genauigkeit durch Temperaturkompensation

Interne RTCs teilen sich Stromversorgung, Temperaturbedingungen und Ressourcen mit dem Mikrocontroller. Externe RTCs arbeiten dagegen als eigenständige Low-Power-Komponente und halten die Zeitbasis auch während langer Sleep-Phasen oder bei abgeschalteter Hauptversorgung aufrecht.

Gerade batteriebetriebene Sensoren, Datenlogger oder Smart-Meter-Systeme profitieren davon, dass der Mikrocontroller nur bei Bedarf aktiviert wird. Die RTC übernimmt währenddessen die Zeitführung, protokolliert Ereignisse und kann den Host gezielt per Alarm oder Wake-up-Timer aktivieren.

Warum RTC-Module statt RTC-IC plus Quarz?

Klassische RTC-Lösungen bestehen häufig aus einem RTC-IC und einem externen 32,768-kHz-Quarz. Dabei können Layout, Lastkapazitäten und äußere Einflüsse das Zeitverhalten beeinflussen.

Die RTC-Module von Jauch integrieren Quarz und RTC-Schaltung in einem kompakten Baustein. Dadurch reduziert sich der Entwicklungsaufwand, die Stückliste wird kleiner und das Design lässt sich einfacher reproduzieren. Gleichzeitig sinkt das Risiko von Layout- oder Abstimmungsfehlern.

Alle Module verfügen über eine I²C-Schnittstelle und eignen sich damit für die einfache Integration in bestehende Embedded-Plattformen.

Die neue Jauch-RTC-Familie im Überblick

Für unterschiedliche Anforderungen bietet Jauch fünf RTC-Module innerhalb einer einheitlichen Plattform.

JR8111: Ultra-Low-Power für lange Batterielaufzeiten

Der JR8111 ist auf minimalen Energieverbrauch ausgelegt und erreicht einen typischen Backup-Strom von nur 100 nA. Zusätzlich stehen Event-Erkennung und Zeitstempel-Funktionen zur Verfügung. Dadurch eignet sich das Modul besonders für batteriebetriebene IoT-Geräte, Sensoren und Smart Meter.

JR8130: RTC und Power-Management in einem Modul

Der JR8130 kombiniert RTC-Funktionen mit automatischer Backup-Umschaltung, Reset-Logik sowie Lade- und Schutzfunktionen für Backup-Energiespeicher. Damit eignet er sich insbesondere für Systeme, in denen Zeitbasis und Energieverwaltung eng miteinander verknüpft sind.

JR8900: Hohe Genauigkeit durch DTCXO-Technologie

Der JR8900 verfügt über eine digitale Temperaturkompensation (DTCXO) und erreicht dadurch eine hohe Zeitgenauigkeit über einen weiten Temperaturbereich. Zusätzlich steht ein auslesbarer Temperatursensor zur Verfügung. Typische Anwendungen sind Industrieelektronik, Messsysteme, Datenlogger und Smart Meter.

JR8901: Event Logging und hohe Genauigkeit

Der JR8901 verbindet DTCXO-Technologie mit sehr geringem Stromverbrauch und umfangreichen Event-Funktionen. Bis zu 32 Zeitstempel können gespeichert und mehrere Ereigniseingänge überwacht werden. Dadurch eignet sich das Modul besonders für Überwachungs-, Sicherheits- und IoT-Anwendungen.

JR8804: Für anspruchsvolle Industrieanwendungen

Der JR8804 kombiniert Temperaturkompensation, Event-Erkennung und Statusüberwachung. Aufgrund seines erweiterten Temperaturbereichs und zusätzlicher Diagnosefunktionen eignet sich das Modul für anspruchsvolle Industrie- und Outdoor-Anwendungen.

Fazit

Moderne RTCs sind heute weit mehr als elektronische Uhren. Sie übernehmen Aufgaben im Energiemanagement, steuern Wake-up-Prozesse, erfassen Ereignisse und stellen eine zuverlässige Zeitbasis auch bei Ausfall der Hauptversorgung sicher.

Mit den Modulen JR8111, JR8130, JR8900, JR8901 und JR8804 ergänzt Jauch sein bestehendes Portfolio aus Quarzen und Oszillatoren um integrierte Timing-Lösungen für energieeffiziente, langlebige und zuverlässige Embedded-Systeme. Entwickler erhalten damit eine skalierbare RTC-Plattform für unterschiedlichste Anforderungen in Industrie-, IoT- und Medizintechnik-Anwendungen.

*Beitragsbild wurde mithilfe künstlicher Intelligenz erstellt.