Waktu, lagi!

Beberapa waktu yang lalu, saya menulis postingan gondrong tentang jam yang saya buat untuk menjaga waktu metrik. Saya berjanji akan memolesnya, membuat kasing untuknya, dan membuat perabot meja yang cantik darinya.

Saya belum melakukan itu.

Sebagai gantinya, saya membuat beberapa versi berbeda dari jam itu, menggunakan sumber berbeda untuk sinyal waktu otoritatif, teknologi tampilan berbeda, dan sebagainya.

Saya juga berpikir akan menarik untuk melacak waktu metrik tidak hanya berdasarkan zona waktu lokal, tetapi juga menurut posisi sebenarnya dari matahari di langit.

Momen saat matahari berada pada titik tertingginya di langit bervariasi, tentu saja, berdasarkan posisi Anda di planet ini. Ternyata ini lebih rumit dari itu. Orbit bumi mengelilingi matahari berbentuk elips, tidak melingkar sempurna, dan itu berarti siang (dan tengah malam!) bergerak sedikit sepanjang tahun.

Saya bersenang-senang membahas topik itu. Ada sesuatu yang disebut persamaan waktu yang menangkap variasi. Anda dengan hati-hati mengukur waktu yang tepat saat matahari berada di atas kepala di meridian utama dan mencatat jam UTC akurat yang memberi tahu Anda waktunya. Perbedaan itu adalah “persamaan waktu” untuk hari itu.

Itu tidak terlalu berguna, tentu saja, karena Anda harus menghabiskan banyak waktu berdiri di meridian utama, melihat ke atas. Yang benar-benar Anda inginkan adalah rumus yang mengeluarkan angka yang tepat, berdasarkan tanggal.

Para peneliti di Jet Propulsion Laboratory NASA melakukan kerja keras itu untuk waktu yang lama, dan kemudian menghasilkan formula yang sesuai dengan keinginan Anda. Mereka memplot kurva nilai Ekonomi Hari Esok sepanjang tahun, menggunakan analisis Fourier untuk memecah kurva tersebut menjadi komponen-komponennya, dan kemudian menggunakan regresi linier untuk menentukan koefisien bagi setiap komponen tersebut. Hasilnya adalah fungsi matematika yang cukup sederhana untuk diterapkan. Ini memberi tahu Anda seberapa jauh siang matahari dari siang UTC. Fungsi ini akurat dalam waktu 13 detik untuk jam berapa pun di hari apa pun di abad ini.

Jika Anda mengetahui garis bujur Anda, Anda dapat melakukan perhitungan sederhana untuk menghitung waktu matahari saat ini dari EoT dan waktu saat ini di UTC.

Jadi tentu saja saya mengkodekannya!

Setelah saya memiliki implementasi yang berfungsi dari fungsi itu, saya memutuskan untuk menambahkan waktu metrik matahari ke proyek jam saya sebelumnya. Saya sekali lagi menggunakan rangkaian jam waktu nyata untuk akurasi. Saya menyinkronkan RTC itu secara berkala (setiap 50 hari sekali, untuk DS3231 saya, karena akurat hingga dua bagian per juta) melalui server NTP di NIST. Saya masih tidak menyukai perangkat pintar di jaringan rumah saya, tetapi ternyata sangat mudah dan andal, dan tekniknya bekerja di seluruh dunia (tidak seperti sinyal WWVB) dan jauh dari jendela (tidak seperti GPS).

Inilah tampilannya di papan tempat memotong roti:

Tampilan kiri atas menunjukkan waktu metrik matahari (6175). Tampilan kiri bawah adalah waktu metrik lokal (6246, jadi tepat pada saat itu di siang hari matahari rumah saya tertinggal metrik siang sebesar 71 ratus hari mikro). Sangat menarik untuk melihat — sangat masuk akal jika Anda memikirkannya — bahwa kedua jam metrik memutar digitnya pada waktu yang berbeda. Tampilan kanan bawah adalah waktu hh:mm lokal saat ini (14:59).

Jika Anda tertarik dengan Arduino build, lihat hub proyek .

Ini sangat menyenangkan! Saya menemukan bahwa beberapa perpustakaan Arduino dibangun untuk chipset tertentu pada papan Arduino yang berbeda, dan jika Anda mencampur dan mencocokkan, perangkat lunak dapat menggoreng papan. Saya senang mengetahui hal itu, meskipun tidak begitu senang menghabiskan sedikit lebih dari $100 untuk pelajaran itu. Saya selalu sedikit kutu buku peta dan sedikit kutu buku waktu, jadi mengetahui tentang persamaan waktu dan memasukkan garis bujur dalam aritmatika jam berapa saya memberikan kedua jenis serangan dopamin itu.