ZENIT 2015, sprava zo staze vitaza
Daniel Valuch
balu na k-net.fr
Úterý Září 8 18:34:49 CEST 2015
Zdravim osadenstvo,
zaciatkom roka som spominal, ze kolega ponukol vyhercovi Zenitu staz v
jeho sekcii. Vsetko prebehlo velmi dobre, rad by som ho (aj seba sa)
pochvalil s vysledkami. Chalan sa uchytil a stale ma prekvapuje ake ma
znalosti. Nie len elektroniky, ale aj vseobecne suvislosti. Dufam, ze
bude mat stastnu ruku pri vybere univerzity a nenecha sa pokazit
Slovenskym univerzitnym "vzdelanim" :-)
Pracoval na dvoch projektoch. Na zaciatok navrhoval modul upravy
analogovych signalov z vysokonapatovych delicov elektronkovych
zosilnovacov. Sirka pasma 0-20 MHz, vstupne signaly prichadzaju po
dlhych koaxialnych vedeniach s amplitudou do 200mV a treba ich zosilnit
a rozvetvit na lokalnu distribuciu. V zapojeni je potrebne dosiahnut
velku sirku pasma pri nezanedbatelnych rozkmitoch (2 V pk-pk) do 50
Ohmov, co nie je uplne jednoduche, navyse treba kompenzovat jednosmerny
offset pouzitych operakov a nabrumene signaly, prichadzajuce po dlhych
koaxialoch z podzemia.
Dost ma sokovalo, ze veci ohladom operakov pocital, nic naslepo
nesimuloval, nic nehadal. Neviem kde sa to naucil, ale v skole urcite
nie. Zapojenie bolo treba optimalizovat aby bol pouzity co najmensi
pocet roznych hodnot suciastok koli jednoduchosti vyroby. Koli
signalovej integrite som mu doporucil, aby to navrhol na 6-vrstvovu
dosku (potrebujeme len 4 kusy, takze cena nie je dolezita), z coho mal
najprv paniku, ale zvladol to vyborne :-)
Osadeny prototyp
http://dvaluch.web.cern.ch/dvaluch/zenit/2015_stazLass/IMG_5890.JPG
Kym sa doska vyrabala dali sme mu s kolegom dalsiu ulohu, teraz pre
zmenu trochu volnejsie zadanu. Do urychlovaca SPS potrebujeme oneskorit
referencne hodinove signaly (50 - 1000 MHz) o pomerne velke casy, radovo
jednotky az desiatky mikrosekund. Pouzivame na to opticke vlakna a
sirokopasmove analogove opticke transceivery. V principe je to hruba
sila, nechame si urobit navin povedzme 5 km single modoveho vlakna, do
neho sa pusti VF signal, ktory o 20 mikrosekund vylezie druhym koncom.
Problem je trochu zlozitejsi, lebo stabilita celkoveho oneskorenia musi
byt lepsia ako (typ.) 250 ps, inak sa nam rozleze synchronizacia.
Opticke vlakna ale driftuju s teplotou, takze ked chceme udrzat presne
oneskorenie je potrebne ich teplotu stabilizovat.
Nechali sme ho s kolegom vymyslet a zrealizovat cely projekt. Dostal 3
km vlakna, naucil sa merat parametre vektorovym analyzatorom sieti. V
klimatickej komore potom 3 dni meral drift a z neho vypocital teplotnu
citlivost. Z nej sa vypocitala povolenu tolerancia teploty pre zadane
dlzky vlakien aby drift nepresiahol zvolenu hodnotu (napr. ±250 ps). Pre
najdlhsie vlakna to vychadza, ze ich musime udrzat pri teplote ±0.25
stupna.
Kedze Adam nema rad mikrokontrolery (vravi, ze ich znesie len len ak sa
programuje v asm) dohodli sme sa, ze regulator bude cely analogovy. Dal
som mu uplne volnu ruku a neobmedzeny rozpocet. Nechal som ho navrhnut
sposob merania teploty a potom navrhnut ako ju regulovat. Skoncili sme u
merania teploty pomocou styroch PT1000 zapojenych v mostiku so styrmi
100 Ohm, 5ppm/C rezistormi a pristrojovym operakom s nizkym offsetom.
Nastavenie pracovneho bodu sa robi trimrom zo spolocneho referencneho
napatia, s operakom s rovnakym ziskom, takze sa vsetko krasne kompenzuje.
Vyhrievanie sa realizuje niekolkymi vykonovymi MOSFETmi, ako vstup maju
priamo chybovy signal z regulatora. Zacali sme s P regulatorom. Chcel
som aby sa nieco naucil, takze sme sa dohodli, ze nebudeme parametre
skusat, ale pojdeme na to vedeckejsie a odmeriame skokovu odozvu sustavy
a podla toho nastavime zisk regulatora.
Takze znova do klimatickej komory a sledovat signaly. Mal tam 7.5
miestny multimeter so zaznamom a digitalny osciloskop, mohol velmi
presne sledovat deje dlhe aj desiatky minut. Uloha ho zjavne velmi
bavila, lebo odozva regulatora je takmer perfektna (vid obrazky v
reporte) a stabilita teploty je az prekvapujuco dobra (pod 0.1 stupna)
aj pri velkych zmenach vonkajsej teploty. Postupne tam pridal aj
integracnu zlozku a limitery, ktore zabrania saturacii pri velkych
zmenach setpointu (napr. start zo studena).
K zariadeniu navrhol aj mechaniku a s kolegami pripravili kompletnu
vyrobnu dokumentaciu. Celkom sa vyhral, tesim sa ked zariadenie
nainstalujeme do urychlovaca...
prezentacia ku projektom
http://dvaluch.web.cern.ch/dvaluch/zenit/2015_stazLass/thermal_compensation_presentation.pdf
podrobny report k projektu
http://dvaluch.web.cern.ch/dvaluch/zenit/2015_stazLass/thermal_compensation_report.pdf
Za mna 10 z 10. Kolegovia sa uz tesia na buducorocneho vitaza :-)
v adresari je este par fotiek
http://dvaluch.web.cern.ch/dvaluch/zenit/2015_stazLass/
b.
Další informace o konferenci Hw-list