Mal wieder!

Vor einiger Zeit habe ich einen längeren Beitrag über eine Uhr geschrieben, die ich gebaut habe, um die metrische Zeit zu halten. Ich versprach, es aufzupolieren, einen Koffer dafür zu bauen und ein hübsches Schreibtischmöbel daraus zu machen.

Das habe ich noch nicht gemacht.

Stattdessen habe ich ein paar verschiedene Versionen dieser Uhr erstellt, wobei ich unterschiedliche Quellen für das maßgebliche Zeitsignal, unterschiedliche Display-Technologien und so weiter verwendet habe.

Ich dachte auch, dass es interessant wäre, die metrische Zeit nicht nur auf der Grundlage der lokalen Zeitzone, sondern auch auf der Grundlage des tatsächlichen Sonnenstands am Himmel zu verfolgen.

Der Moment, in dem die Sonne am höchsten steht, hängt natürlich davon ab, wo Sie sich auf dem Planeten befinden. Es stellt sich jedoch heraus, dass es komplizierter ist. Die Umlaufbahn der Erde um die Sonne ist elliptisch, nicht perfekt kreisförmig, und das bedeutet, dass sich Mittag (und Mitternacht!) im Laufe des Jahres ein wenig bewegen.

Ich hatte eine lustige Zeit Rattenloch zu diesem Thema. Es gibt etwas, das als Zeitgleichung bezeichnet wird und die Variation erfasst. Sie messen sorgfältig den genauen Zeitpunkt, an dem die Sonne am Nullmeridian über Ihnen steht, und notieren, was Ihre genaue UTC-Uhr Ihnen über die Zeit sagt. Dieser Unterschied ist die „Zeitgleichung“ für diesen Tag.

Das ist natürlich nicht so praktisch, weil man viel Zeit damit verbringen muss, auf dem Nullmeridian zu stehen und nach oben zu schauen. Was Sie wirklich wollen, ist eine Formel, die basierend auf dem Datum die richtige Zahl ausspuckt.

Forscher des Jet Propulsion Laboratory der NASA haben lange Zeit hart gearbeitet und dann eine Formel entwickelt, die das tut, was Sie wollen. Sie zeichneten eine Kurve der EoT-Werte im Laufe des Jahres, verwendeten eine Fourier-Analyse, um diese Kurve in ihre Komponenten zu zerlegen, und verwendeten dann eine lineare Regression, um Koeffizienten für jede dieser Komponenten zu bestimmen. Das Ergebnis ist eine ziemlich einfach zu implementierende mathematische Funktion. Es sagt Ihnen, wie weit der Sonnenmittag vom UTC-Mittag entfernt ist. Die Funktion ist für jede Stunde an jedem Tag im laufenden Jahrhundert auf 13 Sekunden genau.

Wenn Sie Ihren Längengrad kennen, können Sie die aktuelle Sonnenzeit anhand der EoT und der aktuellen Zeit bei UTC berechnen.

Also habe ich das natürlich codiert!

Nachdem ich eine funktionierende Implementierung dieser Funktion hatte, beschloss ich, meinem früheren Uhrenprojekt die solarmetrische Zeit hinzuzufügen. Ich verwende wieder einmal eine Echtzeituhrschaltung für die Genauigkeit. Ich synchronisiere diese RTC regelmäßig (einmal alle 50 Tage für meinen DS3231, da er auf zwei Teile pro Million genau ist) über den NTP-Server bei NIST. Ich mag immer noch keine intelligenten Geräte in meinem Heimnetzwerk, aber es erweist sich einfach als so einfach und zuverlässig, und die Technik funktioniert weltweit (im Gegensatz zum WWVB-Signal) und weit weg von Windows (im Gegensatz zu GPS).

So sieht das auf einem Steckbrett aus:

Das obere linke Display zeigt die solarmetrische Zeit (6175). Die untere linke Anzeige ist die lokale metrische Zeit (6246, also genau in diesem Moment in meinem Haus lag der Sonnenmittag um 7100 Mikrotage hinter dem metrischen Mittag zurück). Es war interessant zu sehen – es macht absolut Sinn, wenn man darüber nachdenkt – dass die beiden metrischen Uhren ihre Ziffern zu unterschiedlichen Zeiten umschalten. Die untere rechte Anzeige ist die aktuelle Ortszeit hh:mm (14:59).

Wenn Sie am Arduino-Build interessiert sind, sehen Sie sich den Projekt-Hub an .

Das hat Spaß gemacht! Ich habe entdeckt, dass einige Arduino-Bibliotheken für bestimmte Chipsätze auf den verschiedenen Arduino-Boards erstellt wurden, und wenn Sie mischen und anpassen, kann die Software das Board braten. Ich bin froh, das zu wissen, obwohl ich nicht so glücklich bin, etwas mehr als 100 Dollar für die Lektion ausgegeben zu haben. Ich war schon immer ein bisschen ein Karten-Nerd und ein bisschen ein Zeit-Nerd, also liefert das Wissen um die Zeitgleichung und die Einbeziehung des Längengrads in meine Wie-Zeit-ist-es-Arithmetik beide Arten von Dopamin-Treffern.