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Mise à l'heure des horloges RTC |
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| Maj : 15/01/22
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Nous sommes entourés d’horloges dans la vie, et dans l’environnement Arduino, il existe de multiples.
Quand on s’amuse à en mettre quelques-unes, différentes ou non, sur divers automates en les calant initialement simultanément sur la même heure et que l’on relève les écarts dans le temps sur des courbes, on s’aperçoit qu’elles vivent leur vie et partent dans tous les sens (bien évidemment, chaque chip est strictement dans le même environnement à la même température pour le test).
La question est alors « quelle est celle qui donne la bonne heure ? »
La réponse est aucune, mais avec quelques précautions on peut arriver à gérer un parc de manière à peu près cohérente avec une heure relativement identique pour chaque automate.
Il faut toutefois garder son calme, si l’on ne gère que quelques automates pour enregistrer divers paramètres (par exemple météorologiques en domotique), la précision de l’horloge n’est pas très importante, car les événements sont lents et ne sont enregistrés que toutes les quelques minutes, il n’y a pas vraiment de problème de synchronisation.
La RTC incontournable : DS3231
| La RTC (Real Time Clock) DS3231 est une horloge I2C à prix dérisoire. Elle est incontournable et possède toutes les qualités de stabilité. Elle sera utilisée dans tous les montages. D’origine elle est associée à une petite EEprom 24c32, qu’il est préférable de remplacer pour une de plus grosse capacité, une 24c1024 coûte maintenant moins d’un $ et permet de stocker de grosses bases de données. Au début j’ai écrit toute la gestion de la RTC à la main, sans vouloir utiliser une bibliothèque. Cela revenait toutefois à réinventer l’eau tiède, qui est comme il faut le rappeler, un chef d’œuvre d’ingénierie consistant à mélanger en parte égales de l’eau froide avec de l’eau chaude. D’autres avaient beaucoup travaillé sur ce composant, et ont créé une multitude de bibliothèques en particulier déposées dans Github. Il y a toutefois un problème, quel driver choisir dans cette abondance ? Je n’ai pas réussi à me stabiliser, et à chaque nouveau projet j’en teste un de différent, ce qui est une catastrophe pour la maintenance. Aucun n’est parfait, tous ont des bugs ou des manques, certains sont abandonnés sans mise à jour depuis des années (ce qui ne signifie pas qu’ils avaient atteint la perfection !), d’autres sont des « forks, » reprises d’un ancien travail et plus ou moins maintenus.J’ai tendance maintenant à privilégier les bibliothèques Adafruit qui sont maintenues. C’est ma quête du Graal… |
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Pour mettre à l’heure une horloge temps réel, nous disposons de bien des manières ! Le comportement de la DS3231 est parfois étrange. Toutes les horloges bien calées peuvent rester très stables un certain temps, mais sans raison apparente se mettent brutalement à glisser érotiquement. C’est pour cela qu’il faut les recaler périodiquement Nous verrons ensuite comment tout aligner avec grande précision sur la référence commune par la méthode du <TOP 30> |
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Quelques moyens de mise à l’heure
La liste n’est pas exhaustive, ce ne sont que les techniques les plus courantes.
Chaque fois que l’on appui sur <RESET> sur une carte Arduino ou sur <EN> avec un ESP32, la ligne en tout début de programme s’exécute. |
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Mise à l’heure automatique très approximative par l’heure du PC au moment de la compilation
rtc.setDateTime(__DATE__, __TIME__); // Set sketch compiling time
Idem, commenter, recompiler…
Cette méthode a un défaut, l’heure indiquée par la suite a environ systématiquement 13 secondes de retard sur la pendule du PC, car _TIME_ est calculé en début du processus de compilation bien avant le transfert du programme puis le Reset.
Méthode pitoyable pour corriger : Avant la compilation, avancer l’heure du PC de 13 s, puis rétablir après transfert (j’ai honte…).
Suivant les équipements dont dispose l’automate, tout est possible !
En faisant reconnaître une commande comportant tous les paramètres de temps ou individuellement pour ajuster un registre pour peu que l’horloge soit déjà lancée.
Via la chaîne texte en NMEA183, mais c'est long en série.
Serveur NTP par WiFi. C’est la meilleure solution (si l’on est à proximité d’une box ou d’un téléphone en partage de connexion). Un petit module 8266 ou un ESP32 sont parfaits. Le très bon exemple « simple time » du ESP32 montre comment se connecter à un serveur de temps. |
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Mise à l’heure par balise Bluetooth depuis une application smartphone
L’heure du smartphone est maintenue précisément par le réseau, mais le dialogue est délicat à gérer pour maîtriser les temps de réponses, peu utilisé.
Il y a beaucoup de documentation sur le sujet de l’émetteur Allemand <DCF77> (proche de Francfort) et son décodage est très intéressant pour débuter en Arduino.
Méthode très ancienne, bien avant l’Internet, mais toujours efficace bien que soumise aux aléas de la propagation. |
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Etc..
Les méthodes de synchronisation par modules de réception Aurel en 432 MHz ou par infra-rouge ont posé trop de problèmes pour être validées.
Je n’ai pas trouvé mieux simplement.
Il faut avoir prévu sur chaque carte un poussoir qui active une ligne d’interruption dédié au recalage horaire.
Un premier appui arme un timer qui autorise pendant 30 secondes l’interprétation d’un deuxième appui pour réaligner le temps.
Il ne faut pas se recaler sur la seconde zéro, cela complique inutilement le programme s’il faut avancer, passer par exemple de la seconde 59 à la seconde zéro suivante, implique de gérer les minutes, heures, jour, mois, an, ce qui est pénible.
Le top sera pris sur la seconde <30>, en effet, il n’y aura que les secondes à gérer, on lit l’heure actuelle, on remplace les secondes par 30 et on écrit la nouvelle chaîne, puis on relit plusieurs fois en boucle la RTC en affichant l’heure avec un bip aux 10 secondes entières pour vérifier.
On recommence jusqu’au résultat parfait.
Avec un peu d’entraînement, le calage se fait à mieux que le dixième de seconde.
Connexion physique
Déjà évoque avec la RS232. Si plusieurs automates sont proches, même en blindant le fil découplé avec des filtres pour éviter de ramasser tous les parasites secteur qui provoqueront des déclenchements intempestifs à chaque manœuvre d’un interrupteur dans la maison, il y a trop de plantages. Cela ne marche évidemment pas pour les automates isolés. J’ai fini par renoncer à cette méthode trop incertaine avec une liaison permanente.
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Jouer au maître du temps n’est pas simple quand on doit gérer un nombre important d’automates. Il faut se choisir une référence de temps fiable et s’y tenir pour harmoniser son parc de RTC. Plus on recherchera une grande précision et homogénéité des valeurs, plus les problèmes seront délicats à régler. La connaissance du temps a préoccupé les savants depuis l’antiquité, à terre, le cadran solaire était très précis, mais les cierges gradués, les sabliers et clepsydres étaient bien trop imprécis pour connaître l’heure en mer, indispensable pour calculer sa position. |
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Dernière retouche le 15 Janvier 2022 à 09 h
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