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Reloj de radio

Un moderno reloj radiocontrolado LF

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.

Transmisor único

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.

Transmisiones de onda larga y onda corta

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.

Lista de estaciones de señales horarias de radio

Descripciones

  1. ^ 3 antenas de paraguas, fijadas en 3 mástiles tubulares arriostrados, aislados del suelo con una altura de 305 m (1.001 pies) y 15 mástiles de celosía arriostrados con una altura de 270 m (890 pies)
  2. ^ 3 antenas de paraguas, fijadas sobre 18 mástiles de celosía arriostrados, altura de los mástiles centrales: 305 metros
  3. ^ Antena de paraguas, fijada sobre 13 mástiles de celosía arriostrados, altura del mástil central: 425 m (1.394 pies)
  4. ^ 3 antenas de paraguas, fijadas en 3 mástiles tubulares arriostrados, aislados del suelo con una altura de 205 m (673 pies) y 15 mástiles de celosía arriostrados con una altura de 170 m (560 pies)
  5. ^ en el aire RJH66
  6. ^ 3 antenas de paraguas, fijadas en 18 mástiles de celosía arriostrados, altura de los mástiles centrales: 276 m (906 pies)
  7. ^ Antena de paraguas, fijada sobre 18 mástiles de celosía arriostrados dispuestos en 3 filas, altura de los mástiles centrales: 238 m (781 pies)
  8. ^ Antes del 1 de abril de 2007, la señal se transmitía desde Rugby, Warwickshire 52°21′33″N 01°11′21″O / 52.35917, -1.18917
  9. ^ 3 antenas en T, colocadas a 150 m (490 pies) sobre el suelo entre dos mástiles atirantados de 227 m (745 pies) de altura a una distancia de 655 m (716 yardas)
  10. ^ abcd Antes de 2008, el transmisor estaba ubicado en 55°44′14″N 38°09′04″E / 55.73722, -38.15111
  11. ^ Antena de paraguas, fijada en una torre central de 275 m (902 pies) de altura aislada del suelo y cinco mástiles de celosía de 257 m (843 pies) de altura aislados del suelo a una distancia de 324 metros (355 yardas) de la torre central.
  12. ^ Antena en T colocada entre dos torres de celosía independientes, conectadas a tierra y de 125 m (410 pies) de altura a una distancia de 227 m (248 yardas)
  13. ^ Antena T girada entre dos torres de telecomunicaciones a una distancia de 33 m (36 yd)
  14. ^ Frecuencia para el sistema de navegación por radio
  15. ^abc Frecuencia para sistema de teleconmutación por radio
  16. ^ ab Frecuencia para transmisión AM
  17. ^ y requiere un receptor más complejo para demodular la señal horaria
  18. ^ desde 1988, antes de 200 kHz
  19. ^ Droitwich utiliza una antena en T suspendida entre dos mástiles de radio de celosía de acero arriostrados de 213 metros (699 pies) , que se encuentran a 180 m (200 yardas) de distancia.
  20. ^ El artículo sobre la señal horaria dice 2,5 kW
  21. ^ [16] 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 antena tanto en el edificio como cerca de él, sin embargo, no está claro dónde se encuentra exactamente la antena específica. Las coordenadas aquí apuntan al edificio en sí. 34°37′19″S 58°21′18″O / 34.62194, -58.35500 (LOL)
El reloj de radio se encuentra en la Tierra.
RJH69RJH6 /| /| /|
RJH69 RJH6
/ |
/ |
/ |
JH77RJH77
JH77 RJH77
RJH63
RJH63
← RJH90
← RJH90
RJH86
RJH86
RAB99
RAB99
RTZRT
RTZ RT
Médicos Sin Fronteras ↓
Médicos Sin Fronteras
VGM, VGMV
VGM ,  VGMV
↖︎RBU, RWM
↖︎ RBU ,  RWM
BPC↗︎
BPC ↗︎
↑ HBGHBG
↑ 
HBGB
| | | | DCF49, DCF77DCF49, DCF7
|
|
|
|
DCF49,  DCF77 DCF49, DCF7
BSF
BSF
BPL, BPM
BPL ,  BPM
| | NS-ERNS-E
|
|
NS-E RNS-E
RNS-V
RNS-V
HGA22
HGA22
DCF39
DCF39
TDF↗︎
TDF ↗︎
BBC Radio 4 ↗︎
BBC Radio 4  ↗︎
CHU
CHU
HLA
HLA
JAJAJA
JAJAJA
PEPPI
Equipo de protección personal ( EPP)
MIKESMIKE
MIKES MIKE

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.

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.

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]

Otras transmisiones

Adjunto a otras estaciones de transmisión
Las estaciones de radiodifusión de 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 kHz. Los sistemas de señal horaria adjuntos generalmente utilizan tonos audibles o modulación de fase de la onda portadora.
Teletexto (TTX)
Las páginas de texto digital integradas en el vídeo de televisión también proporcionan la hora exacta. Muchos televisores y videograbadoras modernos con decodificadores TTX pueden obtener la hora exacta del teletexto y configurar el reloj interno. Sin embargo, la hora TTX puede variar hasta cinco minutos. [26]

Muchos sistemas de radio y televisión digital también incluyen disposiciones para la transmisión de códigos de tiempo.

Televisión digital terrestre
Los estándares DVB y ATSC tienen dos 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 de corto plazo) y del estrato 1 (con disciplina de reloj de largo plazo) siempre que el sitio transmisor (o red) admita ese nivel de funcionalidad.
Sistema de datos de radio FM VHF (RDS)
RDS puede enviar una señal de reloj con una precisión de menos de un segundo, pero con una exactitud no mayor a 100 ms y sin indicación del estrato de reloj. No todas las redes RDS o estaciones que utilizan RDS envían señales horarias precisas. El formato de marca de tiempo para esta tecnología es la fecha juliana modificada (MJD) más horas UTC, minutos UTC y una diferencia horaria local.
Transmisión de audio digital en banda L y VHF
Los sistemas DAB proporcionan una señal horaria con una precisión igual o mejor que la de la Digital Radio Mondiale (DRM), pero, al igual que FM RDS, no indican el estrato de reloj. Los sistemas DAB pueden igualar la precisión del estrato 2 (disciplina de reloj de corto plazo) y del estrato 1 (disciplina de reloj de largo plazo) del GPS, siempre que el sitio (o red) del transmisor admita ese nivel de funcionalidad. El formato de marca de tiempo para esta tecnología es BCD.
Radio Digital Mundial (DRM)
DRM puede enviar una señal de reloj, pero no tan precisa como las señales de reloj de los satélites de navegación . Las marcas de tiempo DRM recibidas a través de onda corta (o de onda media de múltiples saltos) pueden tener una diferencia de hasta 200 ms debido al retraso de la ruta. El formato de la marca de tiempo para esta tecnología es BCD.

Galería

Transmisores múltiples

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.

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 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]

Cronometraje astronómico

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.

Horario de verano

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.

Véase también

Referencias

  1. ^ ab Lombardi, Michael A. (marzo de 2010). "¿Qué tan preciso es un reloj controlado por radio?" (PDF) . Horological Journal . 152 (3): 108–111. Archivado (PDF) desde el original el 7 de enero de 2021. Consultado el 1 de diciembre de 2023 a través del sitio web del Instituto Nacional de Normas y Tecnología.
  2. ^ "Bluetooth". Casio . Consultado el 16 de julio de 2024 .
  3. ^ abcd Señales estándar de tiempo y frecuencia (PDF) (en ruso) , consultado el 15 de julio de 2018— especificación oficial de la señal.
  4. ^ abcd Dennis D. McCarthy, P. Kenneth Seidelmann Tiempo: de la rotación de la Tierra a la física atómica Wiley-VCH, 2009 ISBN 3-527-40780-4 página 257 
  5. ^ "Estación de radio del NIST WWVB". NIST . Marzo de 2010. Archivado desde el original el 25 de marzo de 2014 . Consultado el 18 de marzo de 2014 .
  6. ^ "BPC". Centro Nacional de Servicio de Hora, Academia China de Ciencias . Archivado desde el original el 14 de febrero de 2018. Consultado el 16 de marzo de 2013 .
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  8. ^ "Sincronización horaria con DCF77 y MSF60". Archivado desde el original el 12 de enero de 2011. Consultado el 12 de septiembre de 2011 .090917 compuphase.com
  9. ^ "Un proyecto de señal horaria para Taiwán". Archivado desde el original el 20 de abril de 2017. Consultado el 9 de julio de 2018 .
  10. ^ "长波授时 (señal horaria de onda larga)". Centro Nacional de Servicio de Hora, Academia China de Ciencias . Archivado desde el original el 10 de enero de 2013. Consultado el 16 de marzo de 2013 .
  11. ^ "科研成果 (Logros de investigación)". Centro Nacional de Servicio de Hora, Academia de Ciencias de China . Archivado desde el original el 17 de abril de 2013. Consultado el 16 de marzo de 2013 .
  12. ^ "Monitor de tiempo PTB". Archivado desde el original el 16 de julio de 2018. Consultado el 16 de julio de 2018 . — en alemán
  13. ^ "Estaciones de radio en Londres, Inglaterra". Archivado desde el original el 19 de abril de 2016. Consultado el 26 de abril de 2016. Birmingham , Droitwich, 500 kW + túnel Blackwall + túnel Rotherhithe
  14. ^ "LF RADIO-DATA: Especificación de transmisiones moduladas en fase de la BBC en onda larga" (PDF) (publicado el 24 de octubre de 2006). Diciembre de 1984. Archivado (PDF) desde el original el 4 de marzo de 2016. Consultado el 25 de abril de 2016. La 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.
  15. ^ abcd "短波授时 (Señal horaria de onda corta)". Centro Nacional de Servicio de Hora, Academia China de Ciencias . Archivado desde el original el 15 de enero de 2013. Consultado el 16 de marzo de 2013 .
  16. ^ ab Información sobre la Hora Oficial y Frecuencia Estándar Archivado el 28 de agosto de 2018 en Wayback Machine .
  17. ^ abcd "Rádio-Difusão de Sinais Horários". Observatório Nacional. Archivado desde el original el 12 de marzo de 2014 . Consultado el 23 de febrero de 2012 .
  18. ^ "QSL: Estación horaria MIKES, Espoo, Finlandia". Blog SWL DX . 14 de mayo de 2014. Archivado desde el original el 2016-10-12 . Consultado el 2016-10-11 .Reproduce una carta QSL de MIKES con detalles técnicos.
  19. ^ Informe anual del BIPM sobre actividades horarias: señales horarias Archivado el 10 de octubre de 2021 en Wayback Machine , consultado el 31 de julio de 2018.
  20. ^ "Unidades del SI en Finlandia, tiempo y frecuencia |".
  21. ^ "El reloj más preciso Heathkit GC-1000-H". Pestingers . Archivado desde el original el 14 de febrero de 2020.
  22. ^ Patente estadounidense 4582434, David Plangger y Wayne K. Wilson, Heath Company, "Reloj con corrección horaria y actualización continua", expedida el 15 de abril de 1986 
  23. ^ "Reloj controlado por radio £19,95 Archivado el 16 de febrero de 2013 en archive.today
  24. ^ "¿Qué tan preciso es un reloj controlado por radio?" por Michael Lombardi (2010).
  25. ^ RELOJ DE PARED RADIOCONTROLADO MANUAL DE INSTRUCCIONES
  26. ^ "¿Cómo funciona tu GHD8015F2? — Grabadoras de vídeo personales — Foros de Digital Spy". Digital Spy .100506 digitalspy.co.uk
  27. ^ "ficha técnica i-Lotus TX Oncore" (PDF) . Archivado (PDF) del original el 2015-10-16 . Consultado el 2014-01-22 .
  28. ^ "Symmetricom XL-GPS". Archivado desde el original el 1 de febrero de 2014. Consultado el 22 de enero de 2014 .
  29. ^ "ficha técnica Trimble Resolution SMT GG" (PDF) . Archivado (PDF) del original el 2013-06-22 . Consultado el 2014-01-22 .
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  31. ^ KEMA, Inc. (noviembre de 2006). "Comunicaciones en subestaciones: facilitadores de la automatización / Una evaluación de las tecnologías de las comunicaciones". UTC — United Telecom Council: 3. {{cite journal}}: Requiere citar revista |journal=( ayuda )
  32. ^ "Asociación Internacional de Sincronización de Ocultaciones". Archivado desde el original el 20 de julio de 2006. Consultado el 19 de julio de 2006 .

Enlaces externos