DS3231 정밀 RTC(STEMMA QT) 사용자 가이드

 

 

Adafruit DS3231이란?

Adafruit DS3231은 "초고정밀 I²C 실시간 시계(Real-Time Clock, RTC)" 모듈입니다. DS3231은 소형 저전력 패키지에서 사용할 수 있는 가장 정확한 RTC 중 하나로 널리 알려져 있으며, 데이터 로깅 시스템이나 고정밀 시계와 같이 정확한 시간 유지가 중요한 프로젝트에 적합합니다.

 

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왜 "정밀 RTC"라고 부를까? (TCXO 기술)

일반적인 RTC 모듈은 외부 32kHz 수정 발진기(Crystal)를 사용합니다. 하지만 수정 발진기는 주변 온도 변화에 따라 주파수가 조금씩 변하기 때문에 장기간 사용 시 오차가 누적될 수 있습니다.

 

DS3231은 이러한 문제를 다음과 같은 방식으로 해결합니다.

1. 내부 크리스털 탑재

일반 RTC와 달리 시간 기준이 되는 크리스털이 칩 내부에 통합되어 있습니다.

 

2. 온도 보상 기능(TCXO)

칩 내부에는 온도 센서가 함께 내장되어 있습니다.

 

이 센서는 크리스털 바로 옆에서 온도를 측정하며, 온도 변화로 인한 주파수 변동을 실시간으로 보정합니다.

필요에 따라 클럭 펄스를 추가하거나 제거하여 항상 정확한 시간 기준을 유지합니다.

덕분에 주변 온도가 변해도 시간 오차가 매우 적습니다.

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배터리 백업 기능

DS3231 보드 뒷면에는 CR1220 코인 셀 배터리를 장착할 수 있는 홀더가 있습니다.

전원이 공급되지 않는 상황에서도 배터리가 장착되어 있으면 시간 정보를 계속 유지할 수 있습니다.

코인 셀 배터리 하나만으로도 수년 동안 정확한 시간 정보를 유지할 수 있습니다.

 

참고

국제 배송을 단순화하기 위해 CR1220 배터리는 기본 구성품에 포함되어 있지 않습니다.

별도로 구매하여 장착해야 합니다.

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하드웨어 특징

브레드보드 친화적 설계

모듈은 매우 작고 브레드보드에서 사용하기 쉽도록 설계되었습니다.

제품은 출고 전에 조립 및 테스트가 완료되어 있으며, 브레드보드에 꽂아 사용할 수 있도록 2.54mm(0.1인치) 헤더 핀도 함께 제공됩니다.

 

납땜 없는 연결

STEMMA QT 및 Qwiic 커넥터를 지원합니다.

따라서 전용 케이블만 연결하면 납땜 없이도 즉시 사용할 수 있습니다.

초보자와 프로토타입 제작에 매우 편리합니다.

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연결 방식 및 전압 호환성

I²C 인터페이스

DS3231은 표준 I²C 통신을 사용합니다.

필요한 연결선은 다음 네 개뿐입니다.

• SDA (데이터)
• SCL (클럭)
• VCC (전원)
• GND (접지)

적은 핀 수로 여러 센서와 함께 사용할 수 있습니다.

 

3.3V / 5V 모두 지원

보드에 전압 변환 회로가 내장되어 있어 다음과 같은 다양한 개발 보드와 함께 사용할 수 있습니다.

3.3V 시스템

• Raspberry Pi
• ESP32
• Feather 시리즈

5V 시스템

• Arduino Uno
• Arduino Metro 328
• 기타 AVR 기반 보드

별도의 레벨 시프터 없이 바로 연결할 수 있습니다.

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소프트웨어 지원

Adafruit는 DS3231을 쉽게 사용할 수 있도록 다양한 라이브러리를 제공합니다.

 

Arduino

전용 라이브러리와 예제 코드가 제공됩니다.

몇 줄의 코드만으로 현재 시간 읽기, 날짜 설정, 알람 설정 등을 구현할 수 있습니다.

 

CircuitPython / Python

다음과 같은 플랫폼에서 사용할 수 있습니다.

• Raspberry Pi
• Raspberry Pi Pico
• CircuitPython 지원 보드
• 기타 Python 기반 마이크로컨트롤러

Python 환경에서도 매우 쉽게 시간을 읽고 설정할 수 있습니다.

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기술 사양

• 0열 선택0열 다음에 열 추가
• 1열 선택1열 다음에 열 추가

• 0행 선택0행 다음에 행 추가
• 1행 선택1행 다음에 행 추가
• 2행 선택2행 다음에 행 추가
• 3행 선택3행 다음에 행 추가
• 4행 선택4행 다음에 행 추가
• 5행 선택5행 다음에 행 추가
• 6행 선택6행 다음에 행 추가

셀 전체 선택

열 너비 조절

행 높이 조절

항목	사양
크기	25.4 mm × 17.8 mm × 7.8 mm
크기(인치)	1.0" × 0.7" × 0.3"
무게	2.5 g
통신 방식	I²C
전원	3.3V ~ 5V
백업 배터리	CR1220 코인 셀

• 셀 병합
• 행 분할
• 열 분할
• 너비 맞춤
• 삭제

리비전 정보

2023년 1월 9일 이후 생산된 제품에는 가독성을 높이기 위해 "Adafruit Pinguin" 실크스크린이 적용되었습니다.

또한 STEMMA QT 커넥터 색상이 검정색 또는 베이지색일 수 있으나 기능적인 차이는 없습니다.

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활용 예제

Raspberry Pi용 RTC 추가

인터넷 연결 없이도 정확한 시간을 유지할 수 있습니다.

 

디지털 시계 제작

7세그먼트 디스플레이와 함께 사용하여 정밀 디지털 시계를 만들 수 있습니다.

 

음성 시계(Talking Clock)

정해진 시간에 음성 알림을 제공하는 프로젝트에 활용할 수 있습니다.

 

환경 데이터 로거

온도, 습도, 조도, 토양 수분 등을 장기간 기록하는 시스템에서 정확한 타임스탬프를 제공합니다.

수개월 또는 수년 동안 데이터를 수집하는 프로젝트에 특히 유용합니다.

 

IoT 프로젝트

ESP32, Raspberry Pi, Arduino와 함께 사용하여 인터넷 연결 여부와 관계없이 정확한 시간을 유지할 수 있습니다.

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마무리

DS3231은 일반 RTC 모듈보다 훨씬 높은 정확도를 제공하는 고성능 실시간 시계 모듈입니다.

내장 크리스털과 온도 보상(TCXO) 기술 덕분에 장기간 사용 시에도 시간 오차가 매우 적으며, 배터리 백업 기능까지 지원하여 전원이 차단되어도 시간을 유지할 수 있습니다.

특히 ESP32, Raspberry Pi, Arduino 기반 데이터 로거, 스마트 홈 장치, IoT 센서 시스템, 디지털 시계 프로젝트를 개발하는 메이커들에게 강력하게 추천할 만한 RTC 모듈입니다.