Mengapa jam digital modern bergantung pada frekuensi listrik?

Saya di militer, ditempatkan di Djibouti, Afrika. Kami menghasilkan daya 240V / 50Hz di pangkalan, tetapi beberapa bangunan juga memiliki outlet 120V, yang saya asumsikan diubah di tempat lain di pangkalan, mungkin di stasiun pembangkit diesel. Saya juga berasumsi bahwa itu adalah 50Hz juga (lihat di bawah).

Kami baru saja menerima teko kopi baru dengan colokan 120V dan jam / timer:

Setelah dua hari mengatur jam, berharap untuk kopi panas ketika kami tiba di tempat kerja, dan menemukan bahwa waktu pada tampilan tidak benar, saya menyadari bahwa jam mungkin 5/6 lambat karena fakta bahwa daya 120V / 50Hz bukannya 60Hz. Sedikit waktu mengonfirmasi bahwa jam memang, sepuluh menit lambat setiap jam.

Saya akan berpikir bahwa jam internal akan menjadi jam kuarsa sederhana yang berjalan dari DC diperbaiki, tetapi itu tidak akan (saya berasumsi) mempengaruhi frekuensi kristal. Saya menduga, kemudian, bahwa jam adalah sirkuit A / C yang berbeda.

Apakah ada alasan (biaya?) Bahwa jam bergantung pada sinyal 60Hz?

Mengapa? Anda berhasil, itu dirancang dengan anggaran terbatas.

Frekuensi hantaran listrik pada skala waktu yang lama seringkali diatur dengan sangat baik; grafik pada halaman Belanda ini menunjukkan pergeseran tidak lebih dari 40 detik selama 70 hari; lebih dari cukup akurat untuk jam alarm kopi / timer tolol. Anda dapat melihat variasi jangka pendek memantul, misalnya dalam pengukur kecil real-time dari jaringan listrik Inggris.

Sejauh bagaimana kemungkinannya menggunakan frekuensi listrik dalam rangkaian logika (atau dengan mikro), itu mungkin cukup sepele. Jalankan saja (atau kemungkinan keluaran dari transformator) melalui pasangan pasif (resistor bernilai tinggi), mungkin dioda (atau bergantung pada dioda penjepit internal), dan bam, clock. Jika dirancang berdasarkan anggaran, mungkin tidak terisolasi, sehingga Anda dapat pergi dengan segala macam metode penghematan biaya yang menyenangkan.

Stabilitas jangka panjang dan sinkronisasi jam - sumber

Pengaturan frekuensi sistem tenaga untuk ketepatan waktu tidak lazim sampai setelah 1926 dan penemuan jam listrik digerakkan oleh motor sinkron. Saat ini operator jaringan mengatur frekuensi rata-rata harian sehingga jam tetap berada dalam beberapa detik dari waktu yang tepat. Dalam praktiknya, frekuensi nominal dinaikkan atau diturunkan dengan persentase tertentu untuk menjaga sinkronisasi. Selama sehari, frekuensi rata-rata dipertahankan pada nilai nominal dalam beberapa ratus bagian per juta. Dalam grid sinkron Continental Europe, penyimpangan antara waktu fase jaringan dan UTC (berdasarkan Waktu Atom Internasional) dihitung pada pukul 08:00 setiap hari di pusat kendali di Swiss. Frekuensi target kemudian disesuaikan hingga ± 0,01 Hz (± 0,02%) dari 50 Hz sesuai kebutuhan, untuk memastikan rata-rata frekuensi jangka panjang tepat 50 Hz × 60 detik × 60 menit × 24 jam = 4.320.000 siklus per hari. Di Amerika Utara, setiap kali kesalahan melebihi 10 detik untuk timur, 3 detik untuk Texas, atau 2 detik untuk barat, koreksi ± 0,02 Hz (0,033%) diterapkan. Koreksi kesalahan waktu mulai dan berakhir pada jam atau setengah jam

Mengapa mengandalkan metode ini - ini adalah cara yang telah dicoba dan diuji plus itu hampir tidak hilang sama sekali selama periode waktu besar - jika itu melayang karena salah atau mekanisme di Swiss telah gagal (Eropa)

Kurangnya pemeliharaan harus menjadi alasan yang sangat baik meskipun sering kali orang-orang layanan muncul untuk jenis mesin minuman kami aturan itu !!

Seperti seseorang pernah mengatakan kepada saya tentang desain TV awal tahun 1970-an jika Anda dapat menyimpan "resistor Anda pahlawan", barang elektronik konsumen untuk produsen adalah tentang harga FOB, bukan harga yang Anda bayar sebagai konsumen.

Perangkat seperti pembuat kopi yang beralih arus signifikan akan sering beralih pada titik persimpangan nol dari siklus listrik untuk mengurangi gangguan. Untuk beban resistif pada saat itu tidak ada arus yang mengalir sehingga tidak akan ada gangguan yang dihasilkan. Anda mungkin memperhatikan bahwa kadang-kadang menyalakan hal-hal seperti lampu yang memiliki sakelar sederhana tanpa deteksi penyilangan nol akan sedikit mengganggu TV dan peralatan audio, dll.

Setelah saluran AC sudah dipantau untuk menemukan titik itu pada dasarnya menjadi sumber jam 'bebas'. Di negara-negara yang memonitor frekuensi dengan cermat dan melakukan penyesuaian untuk mempertahankan akurasi jangka panjang, itu juga akan jauh lebih akurat dalam jangka waktu yang lama daripada jam kristal kuarsa.