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Arduino y los relojes RTC

Usando un reloj integrado y batería de respaldo

Objetivos

.

 
    • Presentar los RTC Real Time Clocks.
    • Montar un circuito con un Tiny RTC.
    • Presentar las librerías complemento de Time, llamadas DS1307RTC y TimeAlarms.
    • Argumentos __DATE__ y __TIME__
 

Material requerido.

 

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Los relojes de tiempo real o RTCs

 

En la sesión anterior, presentamos la nueva librería Time para Arduino. Empezamos utilizando el reloj interno para los ejemplos, porque es una opción que siempre está disponible y además es de precio imbatible.

Pero dijimos que tenía varios problemas evidentes, como eran el hecho de que el reloj interno se reinicia cada 50 días aproximadamente, y además si cortamos la corriente a nuestro Arduino, pone el reloj a 00 y vuelve a empezar desde el 1 de enero de 1970, lo que no mucho.

Necesitamos una solución, que nos permita usar un reloj fiable que se mantenga incluso cuando apagamos Arduino. ¿Y qué ocurre cuando tenemos que resolver un problema electrónico? Pues que hay un fabricante, o varios, que nos suministran un chip para resolverlo.

Uno muy extendido para reloj digital es el DS1307 de Maxim. Por muy poco dinero realiza todas las funciones para llevar un reloj con calendario y solo hay que añadirle una batería externa para que no pierda la hora al perder la corriente. Sus características son:

Chip reloj DS1307
  • RTC: Real Time Clock, o reloj de tiempo real. Que lleva la cuenta de segundos minutos y horas además de día mes y año automáticamente, válido hasta el año 2100.
  • 56 byte de memoria RAM respaldada por una batería exterior, que mantiene la fecha y hora cuando no hay corriente.
  • Detección automática de corte de corriente y cambio a modo batería.
  • Muy bajo consumo, lo que ayuda a que la batería dure entre 5 y 10 años.
  • I2C integrado en el mismo chip.

 

Reloj con bateria RTC clock

Además, es bastante fácil conseguir un reloj con batería montado en una placa y listo para usarse en nuestros proyectos, por unos pocos euros.

En esta sesión vamos a usar uno de estas placas, la Tiny RTC, con el DS1307, montado en un soporte de conexión, con su cristal, una batería de respaldo, y bus I2C, con lo que solo tendremos que conectar unos pocos cables y podremos empezar a jugar con el tema.

 

 

Diagrama de conexión

 

De nuevo la conexión es trivial. Simplemente conectar SDA a Arduino A4 y SCL a A5.


Tiny RTC

Y para la protoboard:

Sesion 55_bb

El pin SQW, es una salida digital del chip DS1307, que nos permite generar una señal cuadrada de frecuencia programable( De1Hz, 4kHz, 8kHz,32kHz) que podemos emplear como base de tiempos para el reloj de cualquier circuito sin necesidad de un cristal adicional de cuarzo y circuito oscilador (Que ya lleva el propio Tiny RTC)..

Por eso, en este caso, como no vamos a usarlo, lo dejamos sin conectar tranquilamente, después de comprobar en la hoja de normas que podemos hacerlo sin problemas.

 

El programa de control

 

En la sesión anterior descargamos e instalamos la nueva librería Time en nuestro IDE.  La ventaja de utilizar una librería coherente es que todas las funciones que vimos en la sesión previa siguen siendo válidas y se usan igual aunque tengamos ahora un reloj diferente.

Basta con que instalemos el modulo correspondiente al nuevo reloj DS1307. Y para ello descargamos e instalamos una nueva librería aquí Libreria DS1307RTC,

Como lo normal cuando instalas un RTC, es que no tenga la hora ajustada, vamos a empezar por ahí. Vamos a ver si el chip ha sido puesto en hora:

#include <Time.h>
#include <Wire.h>
#include <DS1307RTC.h>  // La libreria que gestiona el DS1307 RTC para Time

void setup()
   {    Serial.begin(9600);
        while (!Serial) ;  // Solo si usas un Arduino Leonardo
        setSyncProvider(RTC.get);     // Sincronizar con el RTC
        if(timeStatus()!= timeSet)
             Serial.println("Unable to sync with the RTC");
        else
             Serial.println("RTC has set the system time");
   }

Las tres primeras líneas cargan las librerías necesarias. Las dos primeras ya las usamos en la sesión anterior y la correspondiente al DS1307 se debe al RTC que vamos a usar. Fíjate en la línea:

  setSyncProvider(RTC.get);     // Sincronizar con el RTC

Las librerías están escritas de forma que usando setSyncProvider() podemos definir el modelo de reloj que vamos a usar y que todo el resto del programa sea el mismo, independientemente de la base del reloj. No esta mal, es la ventaja de usar unas librerías coherentes.

En el setup hacemos uso de timeStatus () para saber si el reloj está o no en hora.  En caso de que no esté en hora podemos añadir al setup una línea más con setTime () para ajustar el reloj. En mi caso he añadido:

setTime(21,46,00,8,11,2014); // Las 21:45:00 del dia 8 de Nov de 2014

Reemplaza la hora por el valor que corresponda y corre el programa para sincronizar el reloj.

 
  • Asegurate de que corres el setTime una única vez, porque si lo haces repetidamente volverás una y otra vez a poner la misma hora en el reloj interno del DS1307.
  • Cuando hayas ejecutado el programa y la hora sea correcta, simplemente convierte en comentario la línea del setTime.
 
Podemos ya escribir un programa completo que nos de la fecha y la hora en la puerta serie.

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La función printDigits, se asegura de que siempre haya dos dígitos en los números correspondientes, añadiendo un cero por delante cuando el número es menor que 10, con lo que tendremos un bonito calendario en la puerta serie.

Calendario con RTC

 

Usando la fecha y hora del compilador.

 

Si estás haciendo pruebas con la librería a deshoras, es frecuente que tengas que recompilar una y otra vez tu código, y si cada vez tienes que poner en hora a mano el reloj, lo normal es que acabes dando alaridos de frustración con el asunto (Si fueras alguien tranquilo es poco probable que estuvierasleyendo esto, tendrías un oficio sensato como contable, o abogado de un ayuntamiento).

Pensando en tus vecinos, el compilador de Arduino, dispone de un par de argumentos que nos informan de la fecha y hora de la última compilación: __DATE__ y __TIME__.

Podemos aprovechar esto para poner en hora el reloj interno corriendo un programita que convierta estos valores a formato fecha time_t y asignarlo al valor del reloj interno.

De este modo, aunque arrastraremos un par de segundos de error, asignaremos una hora razonablemente buena al reloj, sin necesidad de estar recompilando continuamente para ponerlo en hora.

Basta con que corráis este programa y la magia se encargara del resto. Los que no creáis en la magia podeis echar una ojeada al programa, porque aunque contiene algunas instrucciones de C++ que no hemos visto no tendréis mucho problema en seguirlo.

Aquí tenéis el programa de Ajuste automatico de fecha y hora

 

Librería TimeAlarms

 

Existe una librería más, relacionada con la librería Time, llamada TimeAlarms que nos permite definir alarmas en nuestro programa, muy al estilo de la que podemos fijar en un reloj despertador.Cuando una alarma dispara, llama a una función específica que se ejecuta en el momento preestablecido.

Podemos descargar la librería TimeAlarms de aquí TimeAlarms.zip

Dispone de varias funciones que vamos a enumerar aquí:

 Función  Descripción
Alarm.alarmRepeat(hours, minutes, seconds, function); Crea una alarma que se repite cada día a la hora especificada y ejecuta la función
Alarm.alarmRepeat(dayofweek, hours, minutes, seconds, function); Crea una alarma que dispara solo el día de la semana especificada a la hora prevista
Alarm.alarmOnce(hours, minutes, seconds, function); Dispara mañana una única vez a la hora fijada y ejecuta la función
Alarm.alarmOnce(dayofweek, hours, minutes, seconds, function); . Dispara una única alarma el próximo día de la semana que le digamos y ejecuta la función
Alarm.timerRepeat(seconds, function); Llamará a la función especificada cada tantos segundos
.timerOnce(seconds, function); Llamará una única vez a la función al cabo de los segundos especificados

Es una librería interesante si tenéis que repetir tareas periódicamente (Como enviar datos a algún sitio) y además nos ofrece uno timers cómodos que se ejecutan de forma programada, sin necesidad de definir interrupciones que podrían interferir con otros funciones.

 
  • La librería TimeAlarm no emplea interrupciones, sino que se apoya en la gestión interna de Time,
  • TimeAlarm necesita ningún hardware o RTC especifico, solo requiere que la librería Time esté cargada.
  • Se pueden definir hasta 6 alarmas, cambiando el header de TiemeAlarm.h
  • No se pueden definir intervalos menores de 1 segundo. Para periodos inferiores se requiere usar una interrupción programada o Timer (que veremos en una sesión posterior)
 

Resumen de la sesión

 

Hoy en nuestro curso arduino hemos aprendido lo siguiente:

 

 

    • Hemos visto cómo usar un RTC con la librería Time. No hay diferencias con usar el reloj interno de Arduino más allá de definir el  setSyncProvider ().
    • Vimos algún ejemplo de cómo poner el reloj en hora con setTime y usando los argumentos del compilador __TIME__ y __DATE__.
    • Presentamos además la librería de TimeAlrms para disparar funciones en alarmas programadas.
 

 

 

 

 

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(215) Comments

  • Avatar for Charly
    • Gerard

    Hola, estoy teniendo problemas con las alarmas de la librería TimeAlarms, las declaro tal cual los ejemplos, no me da ningún error de compilación, pero a la hora establecida (en la que dispara 1 vez al día) o la que dispara cada x segundos (he programado 20 para probar no me funciona, simplemente no ejecuta la función. Entonces me pregunto, puede ser debido a la librería Time.h? Lo comento porque en mi caso y después de actualizar (me daba problemas con el setTime) mi librería de Time ahora se llama TimeLib.h a ver si me podéis echar una mano.

  • Avatar for Charly
    • Ivan Uriarte

    Hola Amartinon, no tengo hecho ninguno, pero no tendrías más que obtener la fecha de comienzo y la actual y restarlas. Luego transformar todo a segundos o a lo que te prezca con operaciones matemáticas.

  • Avatar for Charly
    • Amartinon

    buenas bros.
    Han hecho un horometro con el arduino?
    Me podrian ayudar con el codigo?
    Gracias.
    AMC

  • Avatar for Charly
    • Ivan Uriarte

    Hola Facundo, tendrías que obtener el día, mes y año con las funciones day, month y year y compararlo con los que tu propones. Si los 3 coinciden lo enciendes, y si no lo apagas. Un saludo.

  • Avatar for Charly
    • Ivan Uriarte

    Hola Facundo, claro que podrías, tendrías que obtener la fecha y la hora y compararla con la que tú necesites. Si son iguales, que se encienda la salida. Un saludo.

  • Avatar for Charly
    • Facundo

    Hola Ivan…, y para ejecutar un HIGH en un pin… en una fecha especifica…? eso se podra hacer? desde ya muchas gracias..-

  • Avatar for Charly
    • Facundo

    Hola buenas tardes…,saludos desde Buenos Aires Argentina.
    Queria hacer una consulta, necesito activar un pin en arduino en una fecha especifica, no importa la hora…, pero no e podido encontrar la forma de hacerlo…,me podrian ayudar? desde ya muchas Gracias…- Cuento con el modulo DS3231

  • Avatar for Charly
    • Admin

    Hola Nayeli, basta con que con hagas en el loop un control de tiempo. Algo asi como que cada vez que reanuda el loop compruebas la hora y si es la que buscas pones en marcha una funcion por ejemplo

  • Avatar for Charly

    Hola admin, un problema que se me ha presentado yo realice un código con el RTC DS3231 y si imprime y todo pero al momento de que quiero que me active cosas como un simple led en tal hora y tal tiempo este no lo realiza no sé a que se deba o como deba declararlo. Me es urgente encontrar una solución pronta

  • Avatar for Charly
    • Ivan

    Una búsqueda rápida me ha dado esto, pero no la he probado https://github.com/rodan/ds3231

  • Avatar for Charly
    • Nightfire

    Hay forma de poder usar la libreria time y timeAlarms con un DS3231?
    porque he bvuscado de todas las formas posbles y no doy con una libreria que me permita utilizarlas
    Gracias

  • Avatar for Charly
    • Carlos A Rojas

    Muchas gracias!! «lamentablemente» compre el que mencioné, pero si hubiera visto tu comentario antes seguro hubiera comprado ese ya que si está disponible aqui en Venezuela

  • Avatar for Charly
    • Carlos A Rojas

    Wow muchas gracias! eso era lo que necesitaba saber.

  • Avatar for Charly
    • Jesús Sánchez

    Hola Carlos.
    Yo te recomendaría su hermano mayor, el DS3231, que es más preciso pues incorpora compensación de temperatura. Se utilizan de la misma forma.

    Saludos.

  • Avatar for Charly
    • Admin

    Una vez que tienes un reloj en marcha con su respaldo a baterias, puedes comprobar la hora cada tanto tiempo para arrancar un motor o lo que se te ocurra

  • Avatar for Charly
    • Carlos Rojas

    Hola que tal!? este artículo ha sido el primero que me ha aclarado dudas generales sobre el módulo de reloj el cual estoy por comprar un DS1302, lo que me genera una duda, con este módulo podría setear un par de alarmas diarias que accionen un motor stepper? es para un proyecto que tengo. Agradecería cualquier ayuda.

  • Avatar for Charly

    Hola Pablo, yo tuve el mismo problema que tu, necesitaba unas 12 alarmas y el programa solo me permitía 6.

    Para solucionarlo, ve al directorio de instalación de la librería «time alarms» (normalmente estará en documentos>>arduino>>libraries>>timealarms). Ahi debes abrir el archivo de tipo «header» con cualquier editor de texto. Ahora solo debes buscar la variable «dtNBR_ALARMS 6» (no te preocupes, no es difícil de encontrar), y sustituir ese seis por el valor que necesites, con un máximo de 255.

    Así podrás tener simultáneamente todas las alarmas que quieras. Espero haberte ayudado, un saludo!

  • Avatar for Charly
    • Ivan

    Hola Samuel, sería posible y bastante sencillo. En vez de (o además de) imprimir la hora, minutos y segundos en el monitor serie como en la sesión, iguálalos a distintas variables. Luego no tienes más que hacer las estructuras if que necesites.
    Por ejemplo:
    int hora = hour();
    if (hora == 6)
    {
    lo que quieras que haga
    }

  • Avatar for Charly
    • Samuel D. Sánchez.

    Buenas noches compañeros!
    Soy muy nuevo con esto de la arduino y la verdad necesito sinceramente de su ayuda! he montado unos 40 leds de 4 colores diferentes, ya tengo el RTC y todo los componentes, el dilema o la duda que tengo es si hay manera de tomar los segundos, los minutos y las horas y tener una variable por cada una y ponerle una condicional para que por ejemplo si el reloj esta en 1, 2 o 3 o más segundos estén encendidos ciertos leds de tal color, cuando estén los minutos igual a 1 o mayor, se enciendan otros y así.. es eso posible?
    Muchisimas gracias desde ya!

  • Avatar for Charly
    • Ivan

    Hola Pablo, la librería nos permite 6 alarmas como máximo. No la usado demasiado pero a lo mejor podrías modificarla, o hay alguien que lo haya hecho. Un saludo.

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