Un reloj radiocontrolado (RCC), a menudo denominado coloquialmente (e incorrectamente [1] ) " reloj atómico ", es un tipo de 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 estar sincronizado con la hora enviada por un solo 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 pueden utilizarse para configurar automáticamente los relojes o para cualquier propósito en el que se necesite una hora precisa. Los relojes radiocontrolados pueden incluir cualquier característica disponible para un reloj, como función de alarma, visualización de la temperatura y la humedad ambiente, recepción de radiodifusión, etc.
Un estilo común de reloj radiocontrolado 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 radiocontrolado. El reloj radiocontrolado 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 señal horaria dedicadas pueden lograr una precisión de unas pocas decenas de milisegundos.
Los receptores de satélite GPS también generan internamente información precisa sobre la hora a partir de las señales de los satélites. Los receptores de sincronización GPS especializados tienen una precisión de menos de 1 microsegundo; sin embargo, los GPS de uso general o de consumo pueden tener una diferencia de hasta un segundo entre la hora calculada internamente, que es mucho más precisa que 1 segundo, y la hora que se muestra en la pantalla.
Otros servicios de transmisión pueden incluir información de cronometraje de precisión variable dentro de sus señales. Los relojes con soporte de radio Bluetooth , que van desde relojes con control básico de funcionalidad a través de una aplicación móvil hasta relojes inteligentes completos [2] obtienen información de tiempo de un teléfono conectado , sin necesidad de recibir transmisiones de señales horarias.
Los relojes de radio sincronizados con una señal horaria terrestre suelen alcanzar una precisión de una centésima de segundo con respecto al estándar horario, [1] generalmente limitada por las incertidumbres y la variabilidad en la propagación de la radio . Algunos cronometradores, en particular los relojes como algunos Casio Wave Ceptors que es más probable que se utilicen para viajar que los relojes de escritorio, pueden sincronizarse con cualquiera de las distintas señales horarias transmitidas en diferentes regiones.
Los relojes de radio dependen de señales horarias codificadas de estaciones de radio. Las estaciones varían en frecuencia de transmisión, ubicación geográfica y en cómo se modula la señal para identificar la hora actual. En general, cada estación tiene su propio formato para el código de tiempo.
Descripciones
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Muchos otros países pueden recibir estas señales ( JJY a veces 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, las condiciones atmosféricas y la interferencia de los edificios intermedios. La recepción es generalmente mejor si el reloj se coloca cerca de una ventana frente al transmisor. También hay un retraso de propagación de aproximadamente 1 ms por cada 300 km (190 mi) que el receptor está del transmisor.
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.
Uno de los primeros relojes de radio fue ofrecido por Heathkit a finales de 1983. Su modelo GC-1000 "Most Accurate Clock" recibía señales de tiempo 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 cambiaban las condiciones a lo largo del día y del año. Mantenía la hora durante períodos de mala recepción con un oscilador de cristal de cuarzo . Este oscilador era disciplinado, lo que significa que el reloj basado en microprocesador usaba la señal de tiempo altamente precisa recibida de WWV para ajustar el oscilador de cristal. El cronometraje entre actualizaciones era, por lo tanto, considerablemente más preciso de lo que podría haber logrado el cristal solo. La hora hasta la décima de segundo se mostraba en una pantalla LED . El GC-1000 se vendió originalmente por 250 dólares estadounidenses en forma de kit y 400 dólares estadounidenses preensamblado, y se consideró impresionante en ese momento. Heath Company recibió una patente por su diseño. [21] [22]
En 1990, los ingenieros del fabricante de relojes alemán Junghans habían miniaturizado esta tecnología para que pudiera encajar en la caja de un reloj de pulsera digital. Al año siguiente se lanzó la versión analógica Junghans MEGA con agujas.
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 US$15 en muchos países. [23] Los relojes pueden tener otras características, como termómetros de interior 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, pueden requerir colocación en un lugar con un camino relativamente despejado hacia el transmisor y necesitan condiciones atmosféricas de regulares a buenas para actualizar correctamente la hora. Los relojes económicos mantienen un registro del tiempo entre actualizaciones o, en su ausencia, con un reloj de cristal de cuarzo no disciplinado , con la precisión típica de los relojes de cuarzo no controlados por radio. Algunos relojes incluyen indicadores para alertar a los usuarios sobre posibles inexactitudes cuando la sincronización no ha sido exitosa recientemente.
El Instituto Nacional de Estándares y Tecnología de los Estados Unidos (NIST) ha publicado directrices que recomiendan que los mecanismos de los relojes de radio mantengan la hora entre sincronizaciones con una precisión de ±0,5 segundos para mantener la hora correcta cuando se redondea al segundo más cercano. [24] Algunos de estos mecanismos pueden mantener la hora entre sincronizaciones con una precisión de ±0,2 segundos al sincronizar más de una vez a lo largo de un día. [25]
Muchos sistemas de radio y televisión digital también incluyen disposiciones para la transmisión de códigos de tiempo.
Un receptor de reloj de radio puede combinar múltiples fuentes de tiempo para mejorar su precisión. Esto es lo que se hace en 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 de máser de cesio, rubidio o hidrógeno en cada satélite, referenciados a un reloj o relojes en tierra. Los receptores de tiempo dedicados pueden servir como estándares de tiempo local, con una precisión mejor que 50 ns. [27] [28] [29] [30] La reciente reactivación y mejora de LORAN , un sistema de navegación por radio terrestre, proporcionará otro sistema de distribución de tiempo de múltiples fuentes.
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 la propagación y el retraso ionosféricos, 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 diseñadas principalmente para medir el tiempo, en lugar de la navegación, se pueden configurar para asumir que la posición de la antena es fija. En este modo, el dispositivo promediará sus posiciones fijas. Después de aproximadamente un día de funcionamiento, conocerá su posición con una precisión de unos pocos metros. Una vez que haya promediado su posición, puede determinar la hora exacta incluso si puede captar señales de solo uno o dos satélites.
Los relojes GPS proporcionan el tiempo preciso necesario para la medición sincrofasorial del voltaje y la corriente en la red eléctrica comercial para determinar el estado del sistema. [31]
Aunque cualquier receptor de navegación por satélite que esté realizando su función principal de navegación 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 la sincronización del satélite, no actualizar la pantalla. Las CPU multinúcleo para sistemas de navegación solo se pueden encontrar en productos de alta gama.
Para cronometrar con precisión se necesita un dispositivo GPS más especializado. Algunos astrónomos aficionados, sobre todo los que cronometran eventos de ocultación lunar cuando la luna bloquea la luz de las estrellas y los planetas, requieren la mayor precisión disponible para personas que trabajan fuera de las grandes instituciones de investigación. El sitio web de la Asociación Internacional de Cronometraje de Ocultaciones [32] contiene información técnica detallada sobre cronometraje de precisión para astrónomos aficionados.
Varios de los formatos enumerados anteriormente incluyen una bandera que indica el estado del horario de verano (DST) en el país de origen del transmisor. Esta señal la utilizan normalmente los relojes para ajustar la hora mostrada a fin de cumplir con las expectativas del usuario.
, Droitwich, 500 kW + túnel Blackwall + túnel Rotherhithe
red de transmisores de AM de onda larga de la BBC transporta una señal de datos de baja tasa de bits, además de la modulación normal de la señal del programa. La señal de datos se transmite mediante modulación de fase de la portadora.
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