Articulo de referencia

Reloj de radio

Un reloj moderno controlado por radio LF Un radio reloj o reloj radiocontrolado (RCC), a menudo denominado coloquialmente (e incorrectamente [ 1 ] ) como « reloj atómico », es u...

Un reloj moderno controlado por radio LF

Un radio reloj o reloj radiocontrolado (RCC), a menudo denominado coloquialmente (e incorrectamente [ 1 ] ) como « reloj atómico », es un tipo de reloj de cuarzo que se sincroniza automáticamente con un código horario transmitido por un transmisor de radio conectado a un patrón horario como un reloj atómico. Este reloj puede sincronizarse con la hora enviada por un único transmisor, como varios transmisores horarios nacionales o regionales, o puede utilizar los múltiples transmisores empleados por sistemas de navegación por satélite como el Sistema de Posicionamiento Global (GPS) . Estos sistemas pueden utilizarse para ajustar relojes automáticamente o para cualquier propósito que requiera una hora precisa. Los radio relojes pueden incluir cualquier función disponible para un reloj, como alarma, visualización de la temperatura y la humedad ambiente, recepción de radio, etc.

Un tipo común de reloj radiocontrolado utiliza señales horarias transmitidas por transmisores terrestres de onda larga , que emiten un código de tiempo que el reloj puede demodular y mostrar. El reloj radiocontrolado incorpora un oscilador de base horaria preciso para mantener la hora incluso si la señal de radio se interrumpe momentáneamente. Otros relojes radiocontrolados utilizan señales horarias transmitidas por transmisores específicos en las bandas de onda corta . Los sistemas que emplean estaciones de señales horarias dedicadas pueden alcanzar una precisión de unas pocas decenas de milisegundos.

Los receptores de navegación por satélite también generan internamente información horaria precisa a partir de las señales de los satélites. Los receptores GPS especializados tienen una precisión superior a 1  microsegundo; sin embargo, los GPS de uso general o para el consumidor pueden presentar un desfase 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 radiodifusión pueden incluir información horaria con distinta precisión en sus señales. Los relojes con soporte Bluetooth , desde relojes con funciones básicas de control mediante una aplicación móvil hasta relojes inteligentes completos, obtienen la información horaria de un teléfono conectado , sin necesidad de recibir señales horarias.

Transmisor único

Los radiorelojes 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 radio . Algunos cronómetros, en particular los relojes como algunos Casio Wave Ceptor, que se utilizan con mayor frecuencia que los relojes de escritorio al viajar, pueden sincronizarse con cualquiera de las diversas señales horarias transmitidas en diferentes regiones.

Transmisiones de onda larga y onda corta

Los relojes de radio dependen de señales horarias codificadas emitidas por emisoras de radio. Estas emisoras varían en frecuencia de transmisión, ubicación geográfica y modulación de la señal para indicar la hora actual. En general, cada emisora ​​utiliza su propio formato para el código horario.

Lista de emisoras de radio con señal horaria

Descripciones

  1. 3 antenas tipo paraguas, fijadas en 3 mástiles tubulares arriostrados, aislados del suelo con una altura de 305 m (1001 pies) y 15 mástiles de celosía arriostrados con una altura de 270 m (890 pies)    
  2. 3 antenas tipo paraguas, fijadas en 18 mástiles de celosía arriostrados, altura de los mástiles centrales: 305 metros
  3. Antena tipo paraguas, fijada sobre 13 mástiles de celosía arriostrados, altura del mástil central: 425 m (1394 pies)  
  4. 3 antenas tipo 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 tipo paraguas, fijadas en 18 mástiles de celosía arriostrados, altura de los mástiles centrales: 276 m (906 pies)  
  7. Antena tipo 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″W / 52.35917°N 1.18917°W / 52.35917; -1.18917
  9. 3 antenas en forma de T, girando a 150 m (490 pies) sobre el suelo entre dos mástiles arriostrados de 227 m (745 pies) de altura, a una distancia de 655 m (716 yardas).      
  10. 1 2 3 4 Antes de 2008, el transmisor estaba ubicado en 55°44′14″N 38°09′04″E / 55.73722°N 38.15111°E / 55.73722; 38.15111
  11. Antena tipo paraguas, fijada a unatorre 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 (354 yardas) de la torre central    
  12. Antena en forma de T girando entre dostorres de celosía independientes y ancladas al suelo de 125 m (410 pies) de altura, a una distancia de 227 m (248 yardas).    
  13. Antena en forma de T girando entre dos torres de telecomunicaciones a una distancia de 33 m (36 yardas).  
  14. Frecuencia para el sistema de radionavegación
  15. 1 2 3 Frecuencia para el sistema de teleconmutación por radio
  16. 1 2 3 Frecuencia para la radiodifusión AM
  17. y requiere un receptor más complejo para la demodulación de la señal de tiempo.
  18. desde 1988, antes de 200 kHz
  19. Droitwich utiliza una antena en forma de T suspendida entre dos mástiles de radio de celosía de acero arriostrados de 213 metros (699 pies) , que se encuentran separados por 180 metros (200 yardas) .  
  20. El artículo sobre la señal horaria dice 2,5 kW
  21. [ 18 ] 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 mismo. 34°37′19″S 58°21′18″W / 34.62194°S 58.35500°W / -34.62194; -58.35500 ( LOL )
Mapa
Acerca de OpenStreetMap
Mapas: condiciones de uso
2300 km 1429 millas
DCF39 DCF
RNS-V RNS-V
RAB99 RAB
HLA HLA
BSF BSF
BPC BPC
RTZ
RJH86 RJH86
RJH90
RJH77
RJH63
RJH69 RJH69
MIKES MIKES
GA22 HGA22
DCF49, DCF77
ALS162 (anteriormente TDF)
EPI EPI
Jajajaja
   

Muchos otros países pueden recibir estas señales ( JJY a veces se recibe en Nueva Zelanda, Australia Occidental, Tasmania, el sudeste asiático, partes de Europa Occidental y el noroeste del Pacífico de Norteamérica por la noche), pero el éxito depende de la hora del día, las condiciones atmosféricas y la interferencia de los edificios. La recepción suele ser mejor si el reloj se coloca cerca de una ventana que dé al transmisor. También existe un retardo de propagación de aproximadamente 1 ms por cada 300 km (190 millas) de distancia entre el receptor y el transmisor.  

receptores de reloj

Numerosos fabricantes y minoristas venden radiorelojes que reciben señales horarias codificadas de una emisora ​​de radio, la cual, a su vez, obtiene la hora de un verdadero reloj atómico.

Heathkit lanzó a finales de 1983 uno de los primeros relojes de radio. Su modelo GC-1000, conocido como "El Reloj Más Preciso", recibía señales horarias de onda corta de la emisora ​​WWV en Fort Collins, Colorado . Cambiaba automáticamente entre  las frecuencias de 5, 10 y 15 MHz de WWV para encontrar la señal más potente según las condiciones meteorológicas a lo largo del día y del año. Mantenía la hora incluso en periodos de mala recepción gracias a un oscilador de cristal de cuarzo . Este oscilador estaba sincronizado, lo que significa que el reloj, controlado por microprocesador, utilizaba la señal horaria de alta precisión recibida de WWV para ajustar el oscilador de cristal. De este modo, la precisión entre actualizaciones era considerablemente mayor que la que podría haber logrado el cristal por sí solo. La hora, con una precisión de hasta una décima de segundo, se mostraba en una pantalla LED . El GC-1000 se vendía originalmente por 250 dólares estadounidenses en kit y por 400 dólares estadounidenses preensamblado, y en su momento se consideró un dispositivo impresionante. Heath Company obtuvo una patente archivada el 16 de octubre de 2015 en Wayback Machine por su diseño. [ 23 ] [ 24 ]

En 1990, los ingenieros del fabricante de relojes alemán Junghans miniaturizaron esta tecnología para integrarla en la caja de un reloj de pulsera digital. Al año siguiente se lanzó la versión analógica, el Junghans Mega, con manecillas.

En la década de 2000, los "relojes atómicos" radiofónicos se popularizaron en las tiendas; en 2010, los precios comenzaban en alrededor de US$15 en muchos países. [ 25 ] Los relojes pueden tener otras funciones, como termómetros de interior y estaciones meteorológicas . Estos utilizan señales transmitidas por el transmisor adecuado para el país en el que se van a usar. Dependiendo de la intensidad de la señal, pueden requerir su colocación en un lugar con una trayectoria relativamente despejada hacia el transmisor y necesitan condiciones atmosféricas de buenas a regulares para actualizar la hora correctamente. Los relojes económicos registran el tiempo entre actualizaciones, o en su ausencia, con un reloj de cristal de cuarzo no sincronizado , con la precisión típica de los relojes de cuarzo no radiocontrolados. 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 directrices que recomiendan que los mecanismos de los radiorelojes mantengan la hora entre sincronizaciones con una precisión de ±0,5 segundos para que la hora sea correcta al redondearla al segundo más cercano. [ 26 ] Algunos de estos mecanismos pueden mantener la hora entre sincronizaciones con una precisión de ±0,2 segundos al sincronizarse más de una vez a lo largo del día. [ 27 ]

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 [ 28 ], obtienen información horaria de un teléfono conectado , sin necesidad de recibir transmisiones de señal horaria.

Otras emisiones

Adjunto a otras estaciones de radiodifusión
En muchos países, las emisoras de radio tienen portadoras sincronizadas con precisión a una fase y frecuencia estándar, como el servicio de onda larga de BBC Radio 4 a 198 kHz, y algunas también transmiten información de código de tiempo subaudible o incluso inaudible, como el transmisor de onda larga de Radio France a 162 kHz. Los sistemas de señal horaria adjunta generalmente utilizan tonos audibles o modulación de fase de la onda portadora.  
Teletexto (TTX)
Las páginas de texto digital integradas en los vídeos de televisión también proporcionan la hora exacta. Muchos televisores y reproductores de vídeo modernos con decodificadores TTX pueden obtener la hora exacta del teletexto y ajustar el reloj interno. Sin embargo, la hora del TTX puede variar hasta 5 minutos. [ 29 ]

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

Televisión digital terrestre
Los estándares DVB y ATSC utilizan dos tipos de paquetes que envían información de fecha y hora al receptor. Los sistemas de televisión digital pueden alcanzar la precisión del estrato 2 del GPS (con sincronización horaria a corto plazo) y del estrato 1 (con sincronización horaria a largo plazo), siempre que la estación transmisora ​​(o red) admita ese nivel de funcionalidad.
Sistema de datos de radio VHF FM (RDS)
RDS puede enviar una señal de reloj con precisión de subsegundos, pero con una exactitud no superior a 100 ms y sin indicación de la capa del reloj. No todas las redes o estaciones 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 un desfase horario local.
Radiodifusión de audio digital en banda L y VHF
Los sistemas DAB proporcionan una señal horaria con una precisión igual o superior a la de la Radio Digital Mundial (DRM) , pero, al igual que la FM RDS, no indican el nivel de reloj. Los sistemas DAB pueden alcanzar la precisión del nivel 2 (disciplina de reloj a corto plazo) y del nivel 1 (disciplina de reloj a largo plazo) del GPS, siempre que la estación transmisora ​​(o red) admita este 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 onda media con múltiples saltos) pueden tener un desfase de hasta 200 ms debido al retardo de la ruta. El formato de marca de tiempo para esta tecnología es BCD.

Múltiples transmisores

Un receptor de radio reloj 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 , Galileo y GLONASS . Los sistemas de navegación por satélite tienen uno o más relojes atómicos de máser de cesio, rubidio o hidrógeno en cada satélite, referenciados a uno o más relojes en tierra. Los receptores de sincronización dedicados pueden servir como estándares de tiempo local, con una precisión mejor que 50  ns. [ 30 ] [ 31 ] [ 32 ] [ 33 ] El reciente resurgimiento y mejora de LORAN , un sistema de radionavegación terrestre, proporcionará otro sistema de distribución de tiempo de múltiples fuentes.

relojes GPS

Muchos radiorelojes modernos utilizan sistemas de navegación por satélite , como el Sistema de Posicionamiento Global (GPS), para proporcionar una hora más precisa que la que se puede obtener de las estaciones de radio terrestres. Estos relojes GPS combinan las 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 dispersión y retardo ionosféricos, la sincronización GPS requiere promediar estos fenómenos durante varios períodos. Ningún receptor GPS calcula directamente el tiempo o la frecuencia; en cambio, utiliza el GPS para sincronizar un oscilador que puede variar desde un cristal de cuarzo en un receptor de navegación básico, 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 sincronizados por GPS .

Los dispositivos GPS diseñados principalmente para medir el tiempo, en lugar de para la navegación, pueden configurarse para asumir que la posición de la antena es fija. En este modo, el dispositivo promedia sus mediciones de posición. Tras aproximadamente un día de funcionamiento, conocerá su posición con una precisión de pocos metros. Una vez que haya promediado su posición, podrá determinar la hora con exactitud incluso si solo recibe señales de uno o dos satélites.

Los relojes GPS proporcionan la hora precisa necesaria para la medición de sincrofasores de voltaje y corriente en la red eléctrica comercial para determinar el estado del sistema. [ 34 ]

cronometraje astronómico

Aunque cualquier receptor de navegación por satélite que realice su función principal de navegación debe tener una referencia horaria interna con una precisión de fracciones de segundo, la hora que se muestra en pantalla a menudo no es tan precisa como el reloj interno. La mayoría de los receptores de navegación económicos tienen una CPU multitarea. La tarea de mayor prioridad para la CPU es mantener la señal del satélite, no actualizar la pantalla. Las CPU multinúcleo para sistemas de navegación solo se encuentran en productos de gama alta.

Para una medición precisa del tiempo, se necesita un dispositivo GPS más especializado. Algunos astrónomos aficionados, sobre todo aquellos que cronometran ocultaciones lunares rasantes (cuando la Luna bloquea la luz de las estrellas y los planetas), requieren la máxima precisión disponible para quienes trabajan fuera de las grandes instituciones de investigación. El sitio web de la Asociación Internacional de Cronometraje de Ocultaciones [ 35 ] ofrece información técnica detallada sobre la medición precisa del tiempo para el astrónomo aficionado.

horario de verano

Los diversos formatos mencionados anteriormente incluyen un indicador que señala el estado del horario de verano (DST) en el país de origen del transmisor. Esta señal suele ser utilizada por los relojes para ajustar la hora mostrada según las expectativas del usuario.

Véase también

Referencias

  1. 1 2 Lombardi, Michael A. (marzo de 2010). "¿Qué tan preciso es un reloj radiocontrolado?" (PDF) . Horological Journal . 152 (3): 108–111 . Archivado (PDF) del original el 7 de enero de 2021. Recuperado el 1 de diciembre de 2023 a través del sitio web del Instituto Nacional de Estándares y Tecnología.
  2. 1 2 3 4 "Señales de tiempo y frecuencia estándar" (PDF) . Servidor FTP ( FTP ) (en ruso) . Consultado el 15 de julio de 2018 .(Para ver los documentos, consulte Ayuda:FTP ) — especificación oficial de la señal.
  3. 1 2 3 4 Dennis D. McCarthy, P. Kenneth Seidelmann El tiempo: De la rotación de la Tierra a la física atómica Wiley-VCH, 2009 ISBN 3-527-40780-4página 257
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  5. "BPC" . Centro Nacional de Servicio de Hora, Academia China de Ciencias . Archivado del original el 14 de febrero de 2018. Recuperado el 16 de marzo de 2013 .
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  8. "Proyecto de señal horaria para Taiwán" . Archivado del original el 20 de abril de 2017. Consultado el 9 de julio de 2018 .
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  10. "科研成果 (Research achievements)" . Centro Nacional de Servicio de Tiempo, Academia China de Ciencias . Archivado del original el 17 de abril de 2013. Recuperado el 16 de marzo de 2013 .
  11. "Monitor de tiempo PTB" . Archivado del original el 16 de julio de 2018. Recuperado el 16 de julio de 2018 . — en alemán
  12. "Emisoras de radio en Londres, Inglaterra" . Archivado del original el 19 de abril de 2016. Consultado el 26 de abril de 2016. Birmingham, Droitwich, 500 kW + Túnel de Blackwall + Túnel de Rotherhithe
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  18. 1 2 Información sobre la hora oficial y la frecuencia estándar Archivado el 28 de agosto de 2018 en Wayback Machine — en español
  19. ^ "Rádio-Difusão de Sinais Horarios " . Observatório Nacional. Archivado desde el original el 12 de marzo de 2014 . Consultado el 23 de febrero de 2012 .
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  22. "Unidades del SI en Finlandia, tiempo y frecuencia | " .
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  24. ↑ Patente estadounidense 4582434 , David Plangger y Wayne K. Wilson, Heath Company, "Reloj con corrección horaria y actualización continua", emitida el 15 de abril de 1986. 
  25. "Reloj radiocontrolado 19,95 £ Enlace obsoleto archivado el 16 de febrero de 2013 en archive.today
  26. "¿Qué tan preciso es un reloj radiocontrolado?" por Michael Lombardi (2010).
  27. MANUAL DE INSTRUCCIONES DEL RELOJ DE PARED CONTROLADO POR RADIO
  28. "Bluetooth" . Casio . Consultado el 16 de julio de 2024 .
  29. "¿Cómo funciona tu GHD8015F2? — Grabadoras de vídeo personales — Foros de Digital Spy" . Digital Spy .  100506 digitalspy.co.uk
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  35. "Asociación Internacional de Cronometraje de Ocultaciones" . Archivado del original el 20 de julio de 2006. Consultado el 19 de julio de 2006 .
  • Manual para observadores de IOTA. Este manual de la Asociación Internacional de Cronometraje de Ocultaciones (IOTA ) contiene información muy detallada sobre métodos para medir el tiempo con precisión.
  • Sitio web del NIST: Relojes controlados por radio WWVB
  • Sitio web de desarrollo del proyecto NTP
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