В ходе работы производился монтаж, настройка и тестирование компонентов электроники оптических модулей. Впоследствии созданные комплекты электроники были использованы в ОМ экспериментального стринга.
Комплект электроники ОМ состоит из трёх основных элементов: контроллера, высоковольтного блока и усилителя.
Контроллер ОМ
|
Управление контроллером осуществляется с помощью подводного микро-РС по шине медленной связи (шине управления), с использованием интерфейса RS-485. Каждый контроллер имеет свой оригинальный сетевой адрес, который можно изменить. Адреса могут изменяться в интервале от 1 до 255, что даёт верхний предел количества контроллеров на одной линии. По умолчанию скорость обмена данными в линии 115200 бит/с, но в контроллере предусмотрено понижение скорости до 9600 бит/с для повышения надёжности связи. В прошивке контроллера зафиксированы и пронумерованы различные команды, которые может исполнить контроллер: установление и считывание значений высокого напряжения, порога шумов, напряжения питания и светодиодов; вывод температуры, скорости линии и др.. Для исполнения команды контроллером, компьютер должен обратиться к нему по адресу и назвать код команды. Обращение к нескольким контроллерам на линии происходит последовательно, так же, как и приём данных от них.
Для мониторинга шумов ФЭУ контроллер содержит вход счётчик шумов. С помощью команды «4» можно задать требуемый порог шумов по напряжению, а команда «115» позволит получить из буфера памяти число импульсов в секунду, превысивших порог.
Важной особенностью данных контроллеров является возможность гибкого управления двумя светодиодами. Для этих целей в контроллере предусмотрено 2 выхода управления LED1 и LED2. Командами «113» и «114» можно задать напряжение на первом и втором светодиодах соответственно. Команда «112» отвечает за задержку по времени включения второго светодиода относительно первого в нс. Минимальная задержка составляет 225 нс, а максимальная – 1000 нс. Так же можно задать длительность и частоту свечения.
Преимущество 2х светодиодов состоит в том, что с их помощью мы легко можем построить однофотоэлектронный спектр ФЭУ и проверить их диапазон линейности усиления. При построении однофотоэлектронного спектра мы ставим между светодиодами заданную задержку и выставляем на одном из светодиодов достаточно высокое напряжение, чтобы ФЭУ смог стабильно срабатывать от его света. Тогда на заданном временном промежутке мы сможем наблюдать сигнал от второго светодиода. Уменьшая напряжение на этом светодиоде можно добиться однофотоэлектронного сигнала ФЭУ. Диапазон линейности можно проверить, включая поочерёдно каждый светодиод и сравнивая их отдельные сигналы с суммарным сигналом 2х включённых светодиодов.
В процессе работы был произведён монтаж 22 драйверов светодиодов и кабельных коммуникаций ОМ.
|
Высоковольтный блок (HV-блок)
|
Рабочее напряжение на ФЭУ составляет около 1,5 кВ, поэтому в ОМ экспериментального стринга используется 2 типа таких источников:
· PHV 12-2.0K DC-DC converter Traco Power (производства Япония)
· VIP-2A (Иркутск)
Управление HV-блоком осуществляется контроллером. От него же на блок приходит питание 12 В. Значения выставленного на HV-блоке напряжения контроллер отображает в кодах: код от «0» до «4500» соответствует напряжению 0..2000 В для Traco Power и 0..2500 В для иркутских блоков. Данное представление напряжений не очень удобно, поэтому у HV-блоков есть мониторный выход, и контроллер может измерить реальное напряжение на ФЭУ. Мониторный вход контроллера при этом необходимо калибровать. Калибровка возможна только в одной точке, поэтому для большей точности эта точка берётся возле рабочего напряжения 1,5 кВ.
Усилитель
Усилитель используется для предусиления сигнала, поступающего с ФЭУ, а так же для разведения выходящего сигнала и питания модуля 12 В. У него имеется 2 выхода: прямой и инверсный с разными коэффициентами усиления. Усиление прямого выхода ~ 5, он предназначен для измерения сигналов до 100 фотоэлектрон (граница линейности спектрометрического канала). Инверсный выход может иметь 2 различных коэффициента усиления. Если сигнал от него идёт на счётчик шумов контроллера, то усиление ~ 8. Данное усиление используется в четырёх нижних ОМ экспериментального стринга. Но для того, чтобы расширить диапазон сигналов ОМ до 300 фотоэлектрон используются усилители, с усилением инверсного выхода ~ 1,5 (1й и 2й ОМ нового стринга). Поэтому два верхних модуля имеют по 2 линии передачи сигнала, которые взаимодополняют друг друга.
Все элементы электроники монтировались на материнской плате ОМ.
|
Производились последовательное тестирование и калибровка электроники ОМ. В контроллере тестировались: величина управляющего светодиодами напряжения, пороги счетчика шумов ФЭУ, напряжения низковольтного питания ОМ, датчик температуры, система управления и мониторинга высоковольтного блока ФЭУ.