CORAM DAQ
Alessandro Corvaglia
Il vettore
 Il vettore per il trasporto del rivelatore è
composto da :
 Pallone, in polietilene con volumi variabili
a seconda del carico, da poche centinaia
di m3 a oltre 106m3;
 Paracadute per il recupero del payload
 Navicella
 Catena di volo, che rappresenta il
sistema di connessione meccanica ed
elettrica tra la navicella ed il pallone
 La navicella che alloggia il rivelatore sarà
realizzata anche in relazione agli altri
ospiti e in accordo coi responsabili dei
diversi sottosistemi di volo che vengono
accomodati sulla stessa navicella.
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Il rivelatore


Il rivelatore che si intende adoperare è costituito da strati di
scintillatore organico plastico, letti da Avalanche Photo-Diodes
(APD), e strati di ferro, usato come assorbitore.
Ciascuno strato di scintillatore è costituito da una “mattonella” di
15×15×1cm3 di densità media pari a 1.032 g/cm3 (BC-412), letto
da APD attraverso una fibra ottica wavelengh-shifting (WLS)
opportunamente posizionata per la raccolta della luce.
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Il rivelatore
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Il setup attuale
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Il setup attuale
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In generale
I segnali provenienti dai rivelatori vengono messi in AND e quindi inviati
ai contatori
Rivelatori
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Coincidenze
Contatori Trasmissione/Ricezione dati
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In generale
I segnali opportunamente formati sono combinati attraverso un AND
il segnale in uscita sarà nuovamente formato.
Coincidenza
1
CH1
CH2
CH3
CH4
1
1
1
OUT
1
Coincidenza quadrupla
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In generale
Contatori
Coincidenza
CH1
Singola
CH2
Coincidenza doppia
CH3
Coincidenza tripla
CH4
Coincidenza quadrupla
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In uscita si avranno
32bit
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Comunicazione FPGA-µC-Esterno
FPGA
µC
Comunicazione con esterno
∑ Singola
∑ Coincidenza doppia
∑ Coincidenza tripla
∑ Coincidenza quadrupla
Impostazioni
GPS
Temperatura
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Caratteristiche dell’elettronica




Temperatura: I componenti elettronici sono stati scelti
con temperature di lavoro tra -40°C e 120°C.
Salvataggio dati: I dati sono salvati in locale su memory
card SD in remoto attraverso RS232 ed USB.
Ridondanza: Tutte le parti sono duplicate ed
interconnesse tra di loro
Alimentazione: Il sistema deve poter funzionare con i
12V delle batterie della gondola.
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Ridondanza
FPGA 1
µC 1
RS232
Supervisor
FPGA 2
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µC 2
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Ridondanza
FPGA M
µC M
RS232
WD
FPGA S
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WD
µC S
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Ridondanza
FPGA M
µC M
RS232
WD
FPGA S
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WD
µC S
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Ridondanza
Rimane ancora da definire come ottimizzare il consumo di energia visto
che entrambe le schede sono attive
FPGA M
µC M
RS232
WD
FPGA S
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WD
µC S
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I componenti scelti
 L’ FPGA scelta e una
SPARTAN 3E 250K con
temperatura di
funzionamento da -40 a
125 °C
 Il µC utilizzato:
PIC18F87J50 lavora fino
a 40MHz implementa
USB, SD e lavora tra i
-40 ed i 120°C
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Sensore di temperatura: DS18B20
 Il DS18B20 è un sensore digitale di
temperatura
 Il protocollo one-wire è utilizzato per la
comunicazione
 Il tempo di interrogazione del sensore oscilla
da 480us a 600us.
 Range di sensibilità: -55°C-125°C
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SD-CARD
 L’SD CARD utilizza il protocollo di
comunicazione SPI
 File System:FAT32
 Tensione di alimentazione 3.3V
 Pin di protezione scrittura e chip select
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Il protocollo di comunicazione
Enable
Clock
FPGA
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Dati
µC
L’FPGA archivia i dati acquisiti
in un registro a scorrimento,
mentre il µC li scarica L’FPGA
lavora accumulando i nuovi
eventi nei contatori.
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Il circuito
Le dimensioni reali della scheda
saranno compatibili con
quelle un crate 19”.
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La gondola
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La gondola
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 Elettronica utilizzata
•Si utilizza una FPGA per realizzare la matrice di coincidenza
ed i contatori in quanto si possono realizzare processi paralleli
ed asincroni in un singolo chip.
•Nella prima fase si utilizza una demoboard con una Xilinx
Spartan 3
•Per il colloquio con esterno si utilizzerà una PIC della
Microchip
•Per lo sviluppo del codice si utilizza una demoboard Easy
BIGPIC5
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CORAM 17.02.2012
 Alimentazione
12Volt
Sistema che supervisiona la selezionare
della sorgente e a limitare gli assorbimenti
anomali
3.3V, x A
5Volt
5 V, y A
Elettronica:
FPGA, PIC
Elettronica:
PIC, Varie
3.3V, z A
Rivelatori
3.6x2Volt
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CORAM 17.02.2012
 Batterie tampone (LS 33600)
Operating temperature range –60/+85°C
Storage (recommended) +30°C
Max(possible) –60/+100°C
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CORAM 17.02.2012
 Alimentazione
La batteria della gondola deve essere la prima
a dover essere usata anche in presenza delle
altre due sorgenti
In assenza della batteria principale il sistema attingerà
energia attraverso la porta USB
In assenza delle altre due sorgenti il sistema si
alimenterà con la batteria tampone.
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 Ridondanza
Dal punto di vista costruttivo la soluzione
più efficace è stata quella di due schede
gemelle sovrapposte (quella sopra diventa
automaticamente master)
Master
Slave
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