【検証】DS3231の水晶版とMEMS版はどれくらいズレるのか？1週間放置して比較
自作データロガーの時刻精度を上げるため、定番のRTC「DS3231」をいくつか購入しました。しかし、届いたチップをよく見ると刻印に違いが。
- DS3231SN: 水晶振動子を内蔵した従来タイプ
- DS3231M: 小型で衝撃に強いMEMS振動子を内蔵したタイプ
ネットでは「MEMS版は精度が落ちる」という噂もあり、気になったので実力をガチンコ比較してみることにしました。
衝撃の予備実験：オシロが示した絶望的な差
まず、それぞれの 32K ピンから出力される生の信号をオシロスコープで確認しました。
- SN (水晶): 32.7680 kHz （完璧）
- M (MEMS): 32.7334 kHz （！？）
MEMS版の周波数が明らかに低く、単純計算だと1日で1分半も遅れるレベルです。この時点で「やっぱりMはダメか……」と半分諦めモードに入りました。
本番実験：1週間の連続ロギング
諦める前に、実際の「時計としての精度」を測るべく、Pico 2 (RP2350) を使って1週間（168時間）連続で時刻を記録し続けました。
- 比較対象: DS3231SN vs DS3231M
- 測定方法: 1分おきに両方の時刻を読み出し、差分をCSVに記録
統計で見えてきた「真実のドリフト曲線」
1秒単位の生ログでは「0秒か1秒か」の二択しか見えませんが、1時間ごとの平均誤差をグラフ化したところ、驚くほど美しい結果が出ました。
「横軸：経過時間（時間単位）」「縦軸：1時間ごとの平均誤差」のグラフから以下のことが判明しました。
- 一定の遅れ: M（MEMS版）はSN（水晶版）に対して、1時間に約 0.0054 秒という極めて正確かつ一定のペースで遅れ続けていました。
- 1週間で1秒: 168時間経ったところで、平均誤差はピタリと 1.0 秒に到達。
- デジタルの勝利: オシロで見た周波数のズレを、チップ内部のデジタル補正回路が「力技」で完璧に帳尻合わせしていることが証明されました。
絶対時間との比較（考察）
JST（日本標準時）とも比較を行いました。
※Thonnyの出力ラグや目視の誤差があるため、あくまで傾向としての考察です。
- JSTに対する1週間の精度（推定）
- SN (水晶): 約 -1.93 ppm （1週間で約1秒の遅れ）
- M (MEMS): 約 -3.42 ppm （1週間で約2秒の遅れ）
どちらもカタログスペック（SN: ±2 ppm, M: ±5 ppm）をしっかりと守っており、非常に誠実なチップであることがわかりました。
結論：どっちが買いか？
1週間にわたる壮大な実験の結論です。
- 究極の正確さを求めるなら「SN（水晶版）」: 1週間でJSTから1秒しかズレないその精度は、まさに神レベルです。
- MEMS版も十分すぎるほど高性能: 「Mはズレる」という噂は、生の波形だけを見た誤解かもしれません。1週間で2秒程度の誤差なら、ほとんどの用途で問題にならないはずです。
データロガーを作るなら、どちらを使っても「DS3231なら間違いない」という安心感を得ることができました。