Synchronisation
Der Begriff Synchronisation bezeichnet in der Prüf- und Messtechnik das zeitliche Abgleichen von Vorgängen. Wenn zwei Messgeräte synchron laufen, so laufen die Uhren in beiden Geräten gleich – keine Uhr geht nach oder voraus. Doch warum ist Synchronisation wichtig und wie wird sie in der Praxis realisiert?
Die Konsequenzen fehlender Synchronisation
Stellen Sie sich vor, Ihre Uhr geht 10 Minuten nach, aber Sie wissen nichts davon. Welche Konsequenzen hat das für Sie? Vielleicht verpassen Sie Ihren Zug oder Sie kommen regelmäßig zu spät zur Arbeit. Würde Ihre Uhr synchron zu einer anderen richtig laufenden Uhr gehen, hätten Sie diese Probleme nicht.
Diese Probleme haben ihren Ursprung aber nicht nur darin, dass zwei Uhren nicht dieselbe Zeit anzeigen. Uhren, die wir im Alltag benutzen, sind überdies hinaus auch ungenau, sie driften ab. Deshalb müssen Uhren ständig an die Weltzeit angepasst werden, um nicht zu weit davon abzudriften. Um dies zu erreichen, synchronisieren sich die meisten modernen Uhren regelmäßig mit genaueren Uhren (z.B. Atomuhren). Genauso verhält es sich auch in der Messtechnik. Laufen Messgeräte nicht synchron, so kann dies zu vielen Problemen führen.
Einige Probleme, die in der Prüf- und Messtechnik bei fehlender Synchronisation auftreten können, sind folgend aufgelistet:
- Daten, die von verschiedenen Messgeräten aufgezeichnet werden, sind zeitversetzt oder driften gar auseinander.
- Der Start der Messung findet bei verschiedenen Geräten nicht gleichzeitig statt. So verpasst man womöglich ein wichtiges Ereignis.
- Viele Analysemethoden, wie z.B. die Fast-Fourier-Transform (FFT), benötigen eine genaue Zeitmessung. Ist durch fehlende Synchronisation auch die Zeitmessung ungenau, kann dies zu ungenauen Analyseergebnissen führen.
Wie man Synchronisation erreicht
Eine naheliegende und einfache Möglichkeit zur Synchronisation von Messgeräten ist die Verwendung eines Triggersignals. Das Triggersignal kann von einer externen Quelle, wie beispielsweise einer Atomuhr, ausgesandt werden und wiederholt sich in regelmäßigen Abständen. Da die einzelnen Messgeräte so in periodischen Abständen ein Synchronisationssignal erhalten, kann ein Abdriften verschiedener Uhren (aufgrund derer Ungenauigkeiten) vermieden werden.
Synchronisation mittels Trigger Signals einer Uhr
Doch das Problem der simplen Triggermethode liegt auf der Hand: Eine absolute Zeitangabe (z.B. nach der Weltzeit UTC) ist nicht möglich, da die Laufzeit des Triggersignals zu den einzelnen Messgeräten nicht bekannt ist. So kann ein Messgerät 100 m weiter vom Ursprung des Triggers entfernt sein als das andere. Dadurch benötigt auch das Triggersignal länger zum einen Messgerät als zum anderen.
Um dies zu vermeiden, wurde das sogenannte Precision-Time-Protocol (PTP) eingeführt. Hierbei wird das Triggersignal von einer sehr genauen Uhr, der Grandmaster Clock, in regelmäßigen Abständen ausgesendet. Die anderen Messgeräte reagieren auf dieses Signal und senden ein eigenes Zeitsignal zur Grandmaster Clock zurück. Durch die Kommunikation von beiden Uhren kann nun die Laufzeit des Triggersignals bestimmt werden. Die einzigen Fehlerquellen dieser Methode liegen in der verwendeten Hardware. Umso genauer die Hardware, umso genauer die Zeitsynchronisation.
Zur Verwendung des Precision-Time-Protocol benötigt man jedoch eine kabelgebundene Verbindung. Möchte man Uhren über große Distanzen oder über unwegsames Gebiet synchronisieren, eignet sich dafür die GPS-Synchronisation. Mehr dazu finden Sie in unserem Blogpost über Satellitennavigation.
Es gibt noch eine Reihe an weiteren Techniken zur Synchronisation von Messgeräten. Jede hat Ihre eigenen Vor- und Nachteile. Beispiele sind IRIG oder auch PPS.
Möglichkeiten der modernen Messtechnik
Wir bei DEWETRON haben uns auf die Herstellung hochpräziser Prüf- und Messtechnik spezialisiert. Für unsere Messgeräte bieten wir Ihnen eine Vielzahl an Möglichkeiten der Synchronisation an.
Für weite Distanzen, bei denen keine Kabelverbindung möglich ist, können Sie mittels GPS eine Genauigkeit von ±100 ns erreichen. Ist eine Kabelverbindung möglich, kann die Synchronisation mittels PTP laut IEEE1588 erfolgen. Dies ermöglicht Ihnen Genauigkeiten von bis zu ±50 ns.
Einen Überblick aller Synchronisationsarten die Ihnen DEWETRON bietet, finden Sie in folgender Liste:
All unsere Messysteme sind auf Modularität und Flexibilität ausgelegt. So können Sie beispielsweise mittels unserer TRION-TIMING-V3-Karten Ihr System einfach um die GPS-Synchronisation erweitern. Darüber hinaus sind viele weitere Optionen und Module verfügbar. Dazu passend vertreiben wir unsere hauseigene OXYGEN Software, die sich optimal zur Datenverarbeitung und Auswertung eignet. Mehr Informationen über all unsere Produkte finden Sie auf der DEWETRON-Website. Auf unserer Website veröffentlichen wir ebenfalls regelmäßig Whitepaper und Video-Tutorials. Auch auf Twitter oder LinkedIn können sie uns finden.
