Echtzeituhr (RTC) Komponente für Datenlogger

Produktspezifikationen

Technische Details und Fertigungskontext für Echtzeituhr (RTC)

Technische Definition

Eine Echtzeituhr (RTC) ist ein spezialisierter integrierter Schaltkreis oder ein Modul, das in Datenloggern und anderen elektronischen Systemen verwendet wird, um auch bei ausgeschaltetem Hauptsystem eine genaue Zeitmessung aufrechtzuerhalten. Sie arbeitet mit einem Quarzoszillator, der präzise Zeitsignale erzeugt und Sekunden, Minuten, Stunden, Tage, Monate und Jahre zählt. Wenn das Hauptsystem ausgeschaltet ist, versorgt eine kleine Backup-Batterie, typischerweise eine Lithium-Knopfzelle, die RTC-Schaltung mit Strom, sodass sie weiterhin die Zeit messen kann. Die Kommunikation mit dem Hauptprozessor des Datenloggers erfolgt über serielle Schnittstellen wie I²C oder SPI, um Zeitdaten zu lesen und zu schreiben. Dies gewährleistet eine präzise Zeitstempelung für protokollierte Daten und ermöglicht chronologische Genauigkeit und Synchronisation über mehrere Datenerfassungspunkte. Die RTC ist für industrielle Anwendungen ausgelegt, mit einer typischen Zeitmessgenauigkeit von ±2 ppm bei 25°C für TCXO-basierte Varianten. Sie arbeitet über einen Versorgungsspannungsbereich von 1,8–5,5 V, mit einem Backup-Spannungsbereich von 1,3–5,5 V für Batteriebetrieb. Der aktive Versorgungsstrom beträgt typischerweise 0,5–2 mA bei 3,3 V während der I²C-Kommunikation, während der Standby-Strom für reine Zeitmessung 0,3–1 µA beträgt. Der Betriebstemperaturbereich liegt bei -40 bis 85°C, mit Lagerung von -55 bis 125°C und einer nicht kondensierenden Luftfeuchtigkeitstoleranz von 5–95% RH. Die RTC unterstützt die Standard-I²C-Schnittstelle bis zu 400 kHz, bietet Zeit im HH:MM:SS-Format (24-Stunden oder 12-Stunden mit AM/PM) und Kalender im YYYY-MM-DD-Format mit Schaltjahrkompensation bis 2100. Sie ist üblicherweise in SOIC-8-Oberflächenmontagegehäusen erhältlich und wiegt etwa 0,1–0,3 g. Diese Spezifikationen sind typische Referenzwerte; tatsächliche Werte müssen mit dem Hersteller für das spezifische Modell und die Anwendung bestätigt werden.

Funktionsprinzip

Die RTC verwendet einen Quarzoszillator, um eine stabile Frequenz (typischerweise 32,768 kHz) zu erzeugen, die geteilt wird, um Sekunden, Minuten, Stunden und Kalenderdaten zu zählen. Wenn das Hauptsystem ausgeschaltet ist, versorgt eine Backup-Batterie (Lithium-Knopfzelle) die RTC-Schaltung mit Strom, sodass sie weiterhin die Zeit messen kann. Die RTC kommuniziert über I²C- oder SPI-Schnittstellen mit dem Hauptprozessor, sodass der Prozessor die aktuelle Zeit lesen und Alarme oder Zeitstempel setzen kann. Die Genauigkeit des Oszillators wird durch die Temperatur beeinflusst, aber TCXO-basierte RTCs halten ±2 ppm bei 25°C ein. Die RTC behandelt auch die Schaltjahrkompensation bis 2100. Der Backup-Spannungsbereich beträgt 1,3–5,5 V, um den Betrieb bei Stromausfall zu gewährleisten. Der niedrige Standby-Strom (0,3–1 µA) verlängert die Batterielebensdauer. Die Schnittstelle arbeitet bis zu 400 kHz, und die RTC unterstützt sowohl 12-Stunden- als auch 24-Stunden-Zeitformate. Die RTC ist für industrielle Temperaturbereiche (-40 bis 85°C) ausgelegt und kann bei -55 bis 125°C gelagert werden. Die Zeitmessfunktion der RTC ist unabhängig vom Hauptsystem und liefert zuverlässige Zeitstempel für die Datenprotokollierung.

Hauptmaterialien

Silizium (IC), Quarzkristall, Lithiumbatterie

Technische Parameter

Parameter	Typischer Bereich	Hinweise & Auswahlkriterien
Ganggenauigkeit	±2 ppm	At 25°C, typical for TCXO-based RTCs
Versorgungsspannung	1.8–5.5 V	Wide range for battery or main power
Pufferspannung	1.3–5.5 V	For battery backup operation
Betriebsstrom	0.5–2 mA	At 3.3V, I2C communication
Ruhestrom	0.3–1 µA	At 3.3V, timekeeping only
Betriebstemperatur	-40–85 °C	Industrietauglich
Lagertemperatur	-55–125 °C	Außer Betrieb
Luftfeuchtigkeit (nicht kondensierend)	5–95 % RH	Bereich der relativen Luftfeuchte
Schnittstelle	I2C	Standard interface, up to 400 kHz
Zeitformat	HH:MM:SS	24-hour or 12-hour with AM/PM
Kalenderformat	YYYY-MM-DD	Leap year compensation up to 2100
Gehäusetyp	SOIC-8	Common surface-mount package
Gewicht	0.1–0.3 g	Typical for SOIC-8

Die Bereiche sind branchenübliche Richtwerte zur Angebotsvorbereitung und keine Zusage des Lieferanten. Bestätigen Sie jeden Wert und jede Norm vor der Bestellung beim rechtlichen Hersteller.

Komponenten / BOM

Quarz-Oszillator
Erzeugt präzise Zeitgeberimpulse für die Zeitmessung
Material: Quarzkristall, Metallelektroden
CMOS-Integrierter Schaltkreis
Verarbeitet Taktsignale und verwaltet Zeit-/Datumsregister
Material: Halbleiter aus Silizium
Ersatzbatteriehalter
Sichert und verbindet die Ersatzstromquelle, um die Zeitmessung bei Ausfall der Hauptstromversorgung aufrechtzuerhalten
Material: Kunststoff, Metallkontakte
Kommunikationsschnittstellen-Pins
Bietet elektrische Verbindung für Datenaustausch mit Hauptprozessor
Material: Kupferlegierung, vergoldet

Anwendung und Auswahl

Eignung und Auslegungsdaten

Betriebsgrenzen

voltage:	1,8 V bis 5,5 V (typischer Betriebsbereich)
Maßtoleranz:	±5 ppm bis ±20 ppm (typische Zeitmessgenauigkeit)
Betriebstemperatur:	-40°C bis +85°C (Industriequalität), -40°C bis +105°C (erweiterte Industriequalität)
backup current:	100 nA bis 500 nA (typischer Batterie-Backup-Strom)

Montage- und Anwendungskompatibilität

Unterhaltungselektronik (Smartphones, Wearables)Industrielle AutomatisierungssystemeAutomotive Infotainment und Telematik

Nicht geeignet: Hochstrahlungsumgebungen (Kerntechnikanlagen, Raumfahrtanwendungen ohne Abschirmung)

Auslegungsdaten

Erforderliche Zeitmessgenauigkeit (ppm)
Spezifikationen der Backup-Stromquelle (Batterietyp/Kapazität)
Anforderungen an die Kommunikationsschnittstelle (I2C, SPI, 3-Draht)

Ergänzende technische Angaben

Technische Bewertung

Betriebsbereich

-40°C bis +85°C, 1,8 V bis 5,5 V Versorgungsspannung, ±20 ppm Frequenzstabilität

Belastungs- und Ausfallgrenzen

Quarzoszillator stoppt bei 1,62 V Versorgungsspannung, Zeitmessung fällt bei -55°C oder +125°C Sperrschichttemperatur aus

Degradation des piezoelektrischen Effekts des Quarzkristalls unterhalb der minimalen Anregungsspannung; Schädigung des Siliziumgitters jenseits der thermischen Grenzen von Halbleitern

Fertigungskontext

Echtzeituhr (RTC) wird innerhalb von Herstellung von Computern, elektronischen und optischen Erzeugnissen nach Material, Prozessfenster und Prüfanforderungen bewertet.

Risiken, Wartung und Normen

Zuverlässigkeits- und Risikoanalyse

Ausfallmodus und Ursache

Batterieerschöpfung

Ursache: Ausfall der Primärzellenbatterie aufgrund von Alterung, extremen Temperaturen oder Fertigungsfehlern, was zum Verlust der Zeitmessung bei Unterbrechung der Hauptstromversorgung führt.

Quarzoszillator-Drift

Ursache: Alterung des Quarzkristalls, mechanische Belastung oder Temperaturschwankungen, die Frequenzungenauigkeiten und Zeitmessfehler verursachen.

Wartungsindikatoren

Systemprotokolle zeigen 'CMOS-Prüfsummenfehler'- oder 'Echtzeituhr-Batterie schwach'-Warnungen während des Hochfahrens an.
Die Uhr zeigt nach Stromzyklen eine falsche Zeit an oder weist über kurze Zeiträume eine signifikante Zeitdrift (Minuten/Stunden) auf.

Technische Hinweise

Implementieren Sie eine prädiktive Batterieüberwachung durch Verfolgung von Spannungstrends und Planen von Austauschen vor der Erschöpfung, typischerweise alle 3-5 Jahre in Industrieumgebungen.
Verwenden Sie temperaturkompensierte Echtzeituhr-Module (TCXO) in Umgebungen mit großen Temperaturschwankungen und sorgen Sie für eine sichere Montage, um vibrationsinduzierten Kristallstress zu minimieren.

Konformität und Fertigungsnormen

Referenznormen

IEC 60747-14-1:2010 - Halbleiterbauelemente - Teil 14-1: Halbleitersensoren - Allgemeine Festlegung für SensorenEN 61326-1:2013 - Elektrische Einrichtungen für Mess-, Steuer- und Laborzwecke - EMV-Anforderungen

Fertigungsgenauigkeit

Zeitmessgenauigkeit: +/- 2 Sekunden pro Tag bei 25°C
Betriebstemperaturbereich: -40°C bis +85°C +/- 1°C

Qualitätsprüfung

Frequenzstabilitätstest (mit Präzisionsfrequenzzähler)
Temperaturwechseltest (-40°C bis +85°C mit Zeitmessverifikation)

Fehleranalyse

FMEA · Fehleranalyse

Ursache → Fehlermodus → Engineering-Maßnahme

Elektrostatische Entladung über 2000 V HBM → CMOS-Latch-up, der einen permanenten Kurzschluss verursacht → Integrierte ESD-Schutzdioden mit 8 kV IEC 61000-4-2-Bewertung

Alterung des 32,768-kHz-Quarzoszillators mit 3 ppm/Jahr → Kumulative Zeitdrift über 5 Sekunden/Monat → Temperaturkompensierter Quarzoszillator mit ±2 ppm Genauigkeit über den Betriebsbereich

Beschaffungscheckliste

Keine Kundenbewertung und keine Echtzeitdaten. Prüfen Sie diese Unterlagen vor einer Bestellung.

Technische Dokumentation

Aktuelle Zeichnungen, Revisionsstand und Spezifikationsblatt anfordern.

Fertigungsfähigkeit

Anlagen, Prozessgrenzen und nachvollziehbare Fertigungsbelege prüfen.

Prüfbarkeit

Prüfmethoden, Messmittel und rückverfolgbare Prüfberichte bestätigen.

Lieferantentransparenz

Rechtsträger, Standort, Zertifikatsumfang und direkte Kontakte prüfen.

Die Kriterien dienen als Orientierung für technische Einkaufsprüfungen. Konkrete Kunden, Länder, Bewertungsdaten oder Live-Nachfragen werden nur angezeigt, wenn entsprechende belastbare Daten vorliegen.

Hersteller von Echtzeituhr (RTC)

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Häufige Fragen

Was ist die typische Genauigkeit einer RTC?

Die typische Zeitmessgenauigkeit beträgt ±2 ppm bei 25°C für TCXO-basierte RTCs. Das bedeutet eine Abweichung von etwa 2 Sekunden pro Million Sekunden, also ungefähr 1 Minute pro Jahr. Die tatsächliche Genauigkeit hängt von der Temperatur und dem spezifischen Modell ab.

Wie hält die RTC die Zeit, wenn die Hauptstromversorgung aus ist?

Die RTC verwendet eine Backup-Batterie, typischerweise eine Lithium-Knopfzelle, um die Zeitmessschaltung bei ausgeschaltetem Hauptsystem mit Strom zu versorgen. Der Backup-Spannungsbereich beträgt 1,3–5,5 V, und der Standby-Strom ist sehr niedrig (0,3–1 µA), sodass die Batterie Jahre halten kann.

Welche Kommunikationsschnittstellen unterstützt die RTC?

Die RTC unterstützt die Standard-I²C-Schnittstelle bis zu 400 kHz. Einige Modelle unterstützen möglicherweise auch SPI, aber die aufgeführte Spezifikation ist I²C. Die Schnittstelle wird verwendet, um Zeit- und Datumsdaten zu lesen und zu schreiben.

Was sind die Betriebstemperaturgrenzen?

Der Betriebstemperaturbereich liegt bei -40 bis 85°C, und die Lagertemperatur bei -55 bis 125°C. Die Luftfeuchtigkeitstoleranz beträgt 5–95% RH (nicht kondensierend). Dies sind typische Industriespezifikationen.

Kann ich Hersteller direkt kontaktieren?

CNFX ist ein offenes Verzeichnis, keine Handelsplattform und kein Beschaffungsagent. Herstellerprofile und Formulare helfen bei der Vorbereitung des direkten Kontakts.

CNFX Industrial Index v2.6.11 · Herstellung von Computern, elektronischen und optischen Erzeugnissen

Echtzeituhr (RTC)