Tipo de reloj que autosincroniza su hora mediante transmisores de radio dedicados
Un moderno reloj radiocontrolado LF
Un radio reloj o reloj radiocontrolado (RCC), y a menudo denominado coloquialmente (e incorrectamente [1] ) " reloj atómico " , es un tipo de reloj o reloj de cuarzo que se sincroniza automáticamente con un código de tiempo transmitido por un Transmisor de radio conectado a un estándar de tiempo como un reloj atómico. Un reloj de este tipo puede sincronizarse con la hora enviada por un único transmisor, como muchos transmisores de hora nacionales o regionales, o puede utilizar los múltiples transmisores utilizados por los sistemas de navegación por satélite como el Sistema de Posicionamiento Global . Dichos sistemas se pueden utilizar para configurar relojes automáticamente o para cualquier propósito en el que se necesite una hora exacta. Los radiorelojes pueden incluir cualquier función disponible para un reloj, como función de alarma, visualización de la temperatura y humedad ambiente, recepción de radiodifusión, etc.
Un estilo común de reloj controlado por radio utiliza señales horarias transmitidas por transmisores de radio terrestres de onda larga dedicados , que emiten un código de tiempo que puede ser demodulado y mostrado por el reloj controlado por radio. El reloj controlado por radio contendrá un oscilador de base de tiempo preciso para mantener el cronometraje si la señal de radio no está disponible momentáneamente. Otros relojes radiocontrolados utilizan las señales horarias transmitidas por transmisores dedicados en las bandas de onda corta . Los sistemas que utilizan estaciones de señales horarias dedicadas pueden alcanzar una precisión de unas pocas decenas de milisegundos.
Los receptores de satélite GPS también generan internamente información horaria precisa a partir de las señales de satélite. Los receptores de sincronización GPS dedicados tienen una precisión superior a 1 microsegundo; sin embargo, el GPS de uso general o de consumo puede tener una diferencia de hasta un segundo entre el tiempo calculado internamente, que es mucho más preciso que 1 segundo, y el tiempo mostrado en la pantalla.
Otros servicios de transmisión pueden incluir información de cronometraje de precisión variable dentro de sus señales.
Transmisor único
Los relojes de radio sincronizados con una señal horaria terrestre generalmente pueden alcanzar una precisión de una centésima de segundo en relación con el estándar de tiempo, [1] generalmente limitada por las incertidumbres y la variabilidad en la propagación de la radio . Algunos cronometradores, en particular relojes como algunos Casio Wave Ceptors , que son más utilizados cuando se viaja que los relojes de escritorio, pueden sincronizarse con cualquiera de las diferentes señales horarias transmitidas en diferentes regiones.
Transmisiones de onda larga y onda corta.
Los relojes de radio dependen de señales horarias codificadas de las estaciones de radio. Las estaciones varían en la frecuencia de transmisión, la ubicación geográfica y la forma en que se modula la señal para identificar la hora actual. En general, cada estación tiene su propio formato de código de tiempo.
Lista de estaciones de señal horaria de radio
Descripciones
^ 3 antenas tipo paraguas, fijadas sobre 3 mástiles tubulares arriostrados, aislados del suelo con una altura de 305 metros (1000 ') y 15 mástiles de celosía arriostrados con una altura de 270 metros (885')
^ 3 antenas tipo paraguas, fijadas sobre 18 mástiles de celosía arriostrados, altura de los mástiles centrales: 305 metros (1000')
^ antena tipo paraguas, fijada sobre 13 mástiles de celosía arriostrados, altura del mástil central: 425 metros (1395')
^ 3 antenas tipo paraguas, fijadas sobre 3 mástiles tubulares arriostrados, aislados del suelo con una altura de 205 metros (673') y 15 mástiles de celosía arriostrados con una altura de 170 metros (558')
^ en el aire RJH66
^ 3 antenas tipo paraguas, fijadas sobre 18 mástiles de celosía arriostrados, altura de los mástiles centrales: 276 metros (905 ')
^ antena tipo paraguas, fijada sobre 18 mástiles de celosía arriostrados dispuestos en 3 filas, altura de los mástiles centrales: 238 metros (780')
^ Antes del 1 de abril de 2007, la señal se transmitía desde Rugby, Warwickshire 52°21′33″N 01°11′21″W / 52.35917°N 1.18917°W / 52.35917; -1.18917
^ 3 antenas en T, giradas a 150 metros (492 ') sobre el suelo entre dos mástiles arriostrados a tierra de 227 metros (745') de altura en una distancia de 655 metros (715 yardas)
^ abcd Antes de 2008, transmisor ubicado en 55 ° 44′14 ″ N 38 ° 09′04 ″ E / 55.73722 ° N 38.15111 ° E / 55.73722; 38.15111
^ antena tipo paraguas, fijada en una torre central de 275 metros (902 ') de altura aislada del suelo y cinco mástiles de celosía de 257 metros (843') de altura aislados del suelo a una distancia de 324 metros (355 yardas) de la torre central
^ Antena en T girada entre dos torres de celosía independientes conectadas a tierra de 125 metros (410 ') de altura en una distancia de 227 metros (248 yardas)
^ Antena T girada entre dos torres de telecomunicaciones a una distancia de 33 metros (36 yardas)
^ Frecuencia para el sistema de radionavegación.
^ abc Frecuencia para sistema de radioteleconmutador
^ ab Frecuencia para transmisión AM
^ y requiere un receptor más complejo para demodular la señal horaria
^ [15] dice que el transmisor está ubicado en el Observatorio Naval Buenos Aires en Avenida España 2099, Buenos Aires; En Google Street View, se pueden ver algunas estructuras de antenas tanto dentro como cerca del edificio; sin embargo, no está claro dónde se encuentra exactamente la antena específica. Las coordenadas aquí apuntan al edificio mismo. 34°37′19″S 58°21′18″O / 34.62194°S 58.35500°W / -34.62194; -58.35500 (jajaja)
Muchos otros países pueden recibir estas señales ( a veces, JJY se puede recibir en Nueva Zelanda, Australia Occidental, Tasmania, el sudeste asiático, partes de Europa occidental y el noroeste del Pacífico de América del Norte por la noche), pero el éxito depende de la hora del día, la atmósfera. condiciones e interferencia de los edificios intermedios. La recepción suele ser mejor si el reloj se coloca cerca de una ventana orientada al transmisor. También hay un retraso de propagación de aproximadamente 1 ms por cada 300 km (200 millas) entre el receptor y el transmisor.
Receptores de reloj
Varios fabricantes y minoristas venden relojes de radio que reciben señales horarias codificadas de una estación de radio, que, a su vez, deriva la hora de un verdadero reloj atómico.
Heathkit ofreció uno de los primeros relojes de radio a finales de 1983. Su modelo GC-1000, el "reloj más preciso", recibió señales horarias de onda corta de la estación de radio WWV en Fort Collins, Colorado . Cambiaba automáticamente entre las frecuencias de 5, 10 y 15 MHz de WWV para encontrar la señal más fuerte a medida que las condiciones cambiaban a lo largo del día y del año. Mantenía el tiempo durante los períodos de mala recepción con un oscilador de cristal de cuarzo . Este oscilador era disciplinado, lo que significa que el reloj basado en microprocesador utilizó la señal horaria de alta precisión recibida de WWV para ajustar el oscilador de cristal. Por lo tanto, el cronometraje entre actualizaciones fue considerablemente más preciso de lo que podría haber logrado el cristal por sí solo. El tiempo hasta la décima de segundo se mostró en una pantalla LED . El GC-1000 se vendió originalmente por 250 dólares en forma de kit y 400 dólares premontado, y se consideró impresionante en ese momento. A Heath Company se le concedió una patente por su diseño. [20] [21]
En la década de 2000, los "relojes atómicos" basados en radio se volvieron comunes en las tiendas minoristas; A partir de 2010, los precios comienzan en alrededor de 15 dólares estadounidenses en muchos países. [22] Los relojes pueden tener otras características, como termómetros interiores y funcionalidad de estación meteorológica . Estos utilizan señales transmitidas por el transmisor apropiado para el país en el que se van a utilizar. Dependiendo de la intensidad de la señal, es posible que sea necesario colocarlos en un lugar con un camino relativamente libre de obstáculos hacia el transmisor y que necesiten condiciones atmosféricas de medianas a buenas para actualizar la hora con éxito. Los relojes económicos controlan el tiempo entre actualizaciones o, en su defecto, con un reloj de cristal de cuarzo indisciplinado , con la precisión típica de los relojes de cuarzo no controlados por radio. Algunos relojes incluyen indicadores para alertar a los usuarios sobre posibles imprecisiones cuando la sincronización no ha sido exitosa recientemente.
El Instituto Nacional de Estándares y Tecnología de los Estados Unidos (NIST) ha publicado pautas que recomiendan que los movimientos del reloj de radio mantengan el tiempo entre sincronizaciones dentro de ±0,5 segundos para mantener el tiempo correcto cuando se redondea al segundo más cercano. [23] Algunos de estos movimientos pueden mantener el tiempo entre sincronizaciones dentro de ±0,2 segundos sincronizando más de una vez durante un día. [24]
Otras transmisiones
Adjunto a otras estaciones de transmisión
Las estaciones de transmisión en muchos países tienen portadoras sincronizadas con precisión a una fase y frecuencia estándar, como el servicio de onda larga de BBC Radio 4 en 198 kHz, y algunas también transmiten información de código de tiempo subaudible o incluso inaudible, como el transmisor de onda larga de Radio France en 162 kilociclos. Los sistemas de señales horarias adjuntos generalmente utilizan tonos audibles o modulación de fase de la onda portadora.
Las páginas de texto digital integradas en vídeos de televisión también proporcionan la hora exacta. Muchos televisores y VCR modernos con decodificadores TTX pueden obtener la hora exacta del teletexto y configurar el reloj interno. Sin embargo, el tiempo TTX puede variar hasta 5 minutos. [25]
Muchos sistemas de radio y televisión digitales también incluyen disposiciones para la transmisión de códigos de tiempo.
Televisión Digital Terrestre
Los estándares DVB y ATSC tienen 2 tipos de paquetes que envían información de fecha y hora al receptor. Los sistemas de televisión digital pueden igualar la precisión del estrato 2 del GPS (con disciplina de reloj a corto plazo) y del estrato 1 (con disciplina de reloj a largo plazo) siempre que el sitio (o red) del transmisor admita ese nivel de funcionalidad.
RDS puede enviar una señal de reloj con una precisión inferior a un segundo, pero con una precisión no superior a 100 ms y sin indicación del estrato del reloj. No todas las redes o estaciones RDS que utilizan RDS envían señales horarias precisas. El formato de marca de tiempo para esta tecnología es fecha juliana modificada (MJD) más horas UTC, minutos UTC y una diferencia de hora local.
Los sistemas DAB proporcionan una señal horaria que tiene una precisión igual o mejor que Digital Radio Mondiale (DRM) , pero al igual que FM RDS no indican el estrato del reloj. Los sistemas DAB pueden igualar la precisión del estrato 2 del GPS (disciplina de reloj a corto plazo) y del estrato 1 (disciplina de reloj a largo plazo) siempre que el sitio (o red) del transmisor admita ese nivel de funcionalidad. El formato de marca de tiempo para esta tecnología es BCD.
DRM puede enviar una señal de reloj, pero no tan precisa como las señales de reloj de navegación por satélite . Las marcas de tiempo DRM recibidas a través de onda corta (o onda media de múltiples saltos) pueden tener hasta 200 ms de diferencia debido al retraso de la ruta. El formato de marca de tiempo para esta tecnología es BCD.
Galería
Receptor de señal horaria LF
El primer reloj de pulsera con radiorreloj del mundo, Junghans MEGA (modelo analógico)
Un receptor de radio reloj puede combinar múltiples fuentes horarias para mejorar su precisión. Esto es lo que se hace en los sistemas de navegación por satélite como el Sistema de Posicionamiento Global . Los sistemas de navegación por satélite GPS , Galileo y GLONASS tienen uno o más relojes atómicos máser de cesio, rubidio o hidrógeno en cada satélite, referenciados a un reloj o relojes en tierra. Los receptores de temporización dedicados pueden servir como estándares de hora local, con una precisión superior a 50 ns. [26] [27] [28] [29] La reciente reactivación y mejora de LORAN , un sistema de navegación por radio terrestre, proporcionará otro sistema de distribución de tiempo de múltiples fuentes.
relojes gps
Muchos relojes de radio modernos utilizan sistemas de navegación por satélite , como el Sistema de Posicionamiento Global, para proporcionar una hora más precisa que la que se puede obtener de las estaciones de radio terrestres. Estos relojes GPS combinan estimaciones de tiempo de múltiples relojes atómicos satelitales con estimaciones de error mantenidas por una red de estaciones terrestres. Debido a los efectos inherentes a la propagación de radio y a la dispersión y retraso ionosférico, la sincronización GPS requiere promediar estos fenómenos durante varios períodos. Ningún receptor GPS calcula directamente el tiempo o la frecuencia, sino que utilizan el GPS para disciplinar un oscilador que puede variar desde un cristal de cuarzo en un receptor de navegación de gama baja, pasando por osciladores de cristal controlados por horno (OCXO) en unidades especializadas, hasta osciladores atómicos ( rubidio) . ) en algunos receptores utilizados para la sincronización en telecomunicaciones . Por esta razón, estos dispositivos se denominan técnicamente osciladores disciplinados por GPS .
Las unidades GPS destinadas principalmente a la medición del tiempo, a diferencia de la navegación, se pueden configurar para asumir que la posición de la antena es fija. En este modo, el dispositivo promediará sus correcciones de posición. Después de aproximadamente un día de funcionamiento, conocerá su posición con una precisión de unos pocos metros. Una vez que ha promediado su posición, puede determinar la hora exacta incluso si puede captar señales de sólo uno o dos satélites.
Los relojes GPS proporcionan el tiempo preciso necesario para medir el voltaje y la corriente sincrofasor en la red eléctrica comercial para determinar el estado del sistema. [30]
Cronometraje astronómico
Aunque cualquier receptor de navegación por satélite que esté realizando su función de navegación principal debe tener una referencia de tiempo interna con una precisión de una pequeña fracción de segundo, la hora mostrada a menudo no es tan precisa como el reloj interno. La mayoría de los receptores de navegación económicos tienen una CPU que realiza múltiples tareas. La tarea de mayor prioridad para la CPU es mantener el bloqueo del satélite, no actualizar la pantalla. Las CPU multinúcleo para sistemas de navegación sólo se pueden encontrar en productos de alta gama.
Para un cronometraje de gran precisión, se necesita un dispositivo GPS más especializado. Algunos astrónomos aficionados, sobre todo aquellos que calculan los eventos de ocultación lunar cuando la luna bloquea la luz de las estrellas y los planetas, requieren la mayor precisión disponible para las personas que trabajan fuera de las grandes instituciones de investigación. El sitio web de la Asociación Internacional de Cronometraje de Ocultación [31] tiene información técnica detallada sobre el cronometraje de precisión para el astrónomo aficionado.
Horario de verano
Varios formatos enumerados anteriormente incluyen una bandera que indica el estado del horario de verano (DST) en el país de origen del transmisor. Los relojes suelen utilizar esta señal para ajustar la hora mostrada y satisfacer las expectativas del usuario.
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enlaces externos
Busque radio reloj en Wikcionario, el diccionario gratuito.
Wikimedia Commons tiene medios relacionados con radio relojes .
Manual de observadores de IOTA Este manual de la Asociación Internacional de Timing de Ocultación tiene detalles muy extensos sobre métodos de medición precisa del tiempo.
Sitio web del NIST: Relojes controlados por radio WWVB
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