RTC para repetidores.

autor: MadMesh_Rad

El rápido desarrollo de la red y el número cada vez mayor de repetidores están sacando a la luz sus debilidades. Cada vez es más frecuente encontrar repetidores con la hora desactualizada. La diferencia puede llegar a ser de horas e incluso o dias, en caso de reinicio, puede producirse una pérdida total de sincronización porque el repetidor ha retrocedido a algún punto del pasado, por ejemplo a mayo de 2025.

Las placas no disponen de RTC (reloj en tiempo real) y, dependiendo del modelo, una deriva de varios minutos al día no es nada inusual. En el caso de Faketec (Pro Micro), la deriva es aleatoria y puede alcanzar aproximadamente ±10 minutos al día. Por lo tanto, en el transcurso de una semana la diferencia con respecto a la hora real puede superar ya una hora.

Si el reloj se atrasa, no es un gran problema, se puede pulsar “sync clock” cada pocos días. Pero si el reloj se adelanta, es necesario reiniciar el repetidor y volver a sincronizar la hora (es una limitación del firmware, no es posible retroceder el reloj).

De todos modos, cada vez esto requiere atención y comprobaciones regulares. Si tienes un repetidor en el balcón, no hay problema, pero si tienes una cantidad mayor (como en mi caso, más de 20), empieza a volverse bastante incómodo.

Por suerte, hay una solución. El firmware Meshcore soporta de forma nativa fuentes externas de tiempo (RTC).

Tras el arranque o reinicio, el firmware comprueba si hay un reloj disponible, si no lo encuentra, empieza a contar el tiempo desde un punto fijo en el pasado. En el caso de Faketec, es el 15.05.2024 a las 12:52.

Recientemente decidí realizar pruebas de relojes y elegir algo que pudiera implementar en mis repetidores para reducir la cantidad de "mantenimiento diario". Para las pruebas seleccioné dos módulos RTC y un GPS, y como referencia una placa sin RTC.

RTC PCF8563
RTC DC3231
GPS AGTN336H
non RTC

Todos estos modulos son plug and play y solo requieren conectar 4 o 2 cables (SDA, SCL, GND, 3,3 V, o en el caso del GPS, TX y RX del GPS).

En el caso de los relojes RTC, se puede instalar una batería externa y conectar a la placa solo dos cables, SDA y SCL. Sin embargo, yo decidí alimentar todos los módulos directamente desde la placa del repetidor, para así poder estimar también el consumo de corriente y evaluar la idoneidad de esta solución.

Los cuatro repetidores fueron alimentados con una batería de 5000 mAh, cargada aproximadamente a 4,1 V.

Conclusiones tras aproximadamente una semana de pruebas.

Faktec sin rtc - drift + 45min
Ambos relojes RTC presentan una deriva cercana a cero, si existe alguna diferencia, es prácticamente no medible.
El módulo GPS presenta deriva cero y actualiza la hora cada 30 minutos, pero ha sido descalificado.

Por qué el módulo GPS fue descalificado?

Porque en esta prueba no se trataba solo de la precisión del tiempo, sino del “coste operativo” de la solución.

El GPS, aunque dio un resultado perfecto (deriva cero y sincronización regular), en la práctica quedó peor que el RTC por varias razones:

El módulo GPS funcionando 24/7 agotó una batería de 5000 mAh en menos de 3 días, mientras que ambos módulos RTC no provocan un aumento apreciable del consumo de energía.El consumo de energía es clave en el caso de repetidores alimentados por energía solar o baterías.
El GPS requiere una buena visibilidad del cielo; sin obtener un fix, la sincronización no funciona.
Tiempo hasta obtener señal (fix) tras el arranque – después de un reinicio no siempre proporciona la hora correcta de inmediato, lo cual importa en un sistema que arranca desde una fecha “en el pasado”.
Exceso de solución para el problema – como el RTC ofrecía una hora estable, prácticamente sin deriva, con un consumo mínimo y sin dependencias externas, el GPS resultó simplemente demasiado complejo para esta aplicación.

En resumen: el GPS ganó en precisión, pero perdió en practicidad en esta implementación concreta.

Enfrentamiento final de los RTC

PCF8563

Más básico y económico (~0,7 eur sin bateria)
Menor consumo de energía (10 años de funcionamiento con batería CR1220)
Precisión inferior a la del DS3231 (±5 ppm, ~1min/mes)
Más sensible a la deriva por temperatura
Mucho más pequeño y compacto, con posibilidad de reducir aún más su tamaño (ver más abajo).

DS3231

Incorpora compensación de temperatura (TCXO)
Deriva de tiempo muy baja ( Existen diferentes variantes de este RTC, pero la precisión prevista es mayor)
Mayor precio, pero sigue siendo bajo (2,5 euro sin bateria)

En resumen

Tras considerar todos los pros y los contras, decidí elegir este módulo PCF8563. Lo iré instalando de forma progresiva en mis repetidores.

Modificación del módulo PCF8563

Si no planeas utilizar una batería para alimentar el módulo, se puede retirar el portapilas e incluso eliminar fácilmente una parte de la placa, reduciendo su tamaño a la mitad. El corte requiere herramientas adecuadas (como una mini amoladora) y la protección correspondiente (gafas, mascarilla, etc.).

La modificación no es necesaria: el módulo funciona como plug and play nada más sacarlo de la caja. Yo, sin embargo, quería una solución más compacta y planeo alimentarlo directamente desde la placa Faketec, para poder reiniciar el reloj sin tener que desmontar la carcasa (si fuera necesario).

El uso de una batería hace que el reloj funcione prácticamente para siempre, pero cualquier corrección requiere abrir el repetidor y lleva más tiempo.

Este módulo dispone de un condensador integrado que mantiene la alimentación del circuito durante unos minutos; el tiempo se conserva durante varios minutos tras desconectar la energía.

Tras la reducción, el módulo tiene unas dimensiones de aproximadamente 18 × 25 mm.

Tras soldar los cables y colocar un tubo termorretráctil, encaja fácilmente dentro de la carcasa del repetidor.