A software triggering based synchronization method for multiple acquisition systems

Time is something that has become so common in our day to day lives that it is just taken for granted. But, it has such an importance in our world that there is entire area of science related to time keeping. Precise time keeping and synchronization of the clocks around the world is so important that the world would descend into chaos without it. There has been a lot of research dedicated to the synchronization of time which resulted in the development of systems like GPS, protocols like NTP and PTP for industrial systems. But, the synchronization of sampling clocks in acquisition systems is another topic entirely. Acquisition of samples in a synchronous manner is very important in devices like Phasor Measurement units, digital wattmeters, Corona discharge monitoring units, seismic activity monitoring systems, sensor systems and so on. The error in the synchronization of sampling clocks in multiple systems due to various factors like the clock drift and the delay in the transmission of the synchronizing clock signal results in erraneous measurements which lead to problems. So, it is imperative that the clocks be synchronized to each other with as much accuracy as possible. The most commonly used method is to use the acquisition boards that have the provision to take a common external sampling clock signal. But, when the acquisition systems are far away from each other, this is not possible. To solve this problem, currently GPS clocks are being used to synchronize the internal sampling clock of the acquisition system accurately to the UTC. In this thesis, the synchronization of the acquisition systems using LABVIEW software without the use of any external synchronization signal has been proposed. This would provide a cheaper alternative to the existing method using GPS clocks since, the boards with internal clocks that can be synchronized to an external time reference source, like a GPS clock, are more expensive. The price to be paid is that there is a higher error in this case. However, it has been possible to attain a synchronization accuracy of around hundred microseconds which can be used in applications which do not require a particularly high accuracy.

Il tempo è qualcosa che è diventato così comune nelle nostre vite quotidiane che è dato per scontato. Ma ha una tale importanza nel nostro mondo che esiste un'intera area della scienza legata al mantenimento del tempo. La precisione del tempo e la sincronizzazione degli orologi in tutto il mondo è così importante che il mondo potrebbe scendere nel caos senza di esso. C'è stata molta ricerca dedicata alla sincronizzazione del tempo che ha portato allo sviluppo di sistemi come GPS, protocolli come NTP e PTP per sistemi industriali. Ma la sincronizzazione degli orologi di campionamento nei sistemi di acquisizione è un altro argomento interamente. L'acquisizione di campioni in modo sincrono è molto importante in dispositivi come unità di misura Phasor, wattmetri digitali, unità di monitoraggio della scarica Corona, sistemi di monitoraggio dell'attività sismica, sistemi di sensori e così via. L'errore nella sincronizzazione degli orologi di campionamento in più sistemi a causa di vari fattori come la deriva dell'orologio e il ritardo nella trasmissione del segnale di sincronizzazione dell'orologio si traduce in misure erraneose che portano a problemi. Pertanto, è imperativo che gli orologi siano sincronizzati tra loro con la massima precisione possibile. Il metodo più comunemente usato è quello di utilizzare le schede di acquisizione che hanno la possibilità di prendere un segnale di campionamento esterno comune. Ma quando i sistemi di acquisizione sono lontani tra loro, questo non è possibile. Per risolvere questo problema, attualmente vengono utilizzati orologi GPS per sincronizzare con precisione l'orologio di campionamento interno del sistema di acquisizione con l'UTC. In questa tesi, è stata proposta la sincronizzazione dei sistemi di acquisizione usando il software LABVIEW senza l'uso di alcun segnale di sincronizzazione esterno. Ciò fornirebbe un'alternativa più economica al metodo esistente utilizzando gli orologi GPS, poiché le schede con orologi interni che possono essere sincronizzati con una sorgente di riferimento temporale esterna, come un orologio GPS, sono più costose. Il prezzo da pagare è che c'è un errore più alto in questo caso. Tuttavia, è stato possibile raggiungere una precisione di sincronizzazione di circa cento microsecondi che può essere utilizzata in applicazioni che non richiedono una precisione particolarmente elevata.