Блок управления источником питания Bertan 210

Установка ГДЛ, работающая в ИЯФ СО РАН, относится к классу открытых ловушек и служит для изучения плазмы. Цикл работы установки начинается с откачки вакуумной камеры, одновременно с этим в течение нескольких минут происходит зарядка энергонакопителей. Суммарный запас энергии в накопителях около 5 МДж. В процессе эксперимента запасённая энергия расходуется на создание магнитного поля, характерное время процесса- десятки миллисекунд. Плазма, создаваемая плазменной пушкой и нагреваемая мощными пучками нейтральных атомов, существует в течение 10мс. В процессе работы высоковольтного оборудования нередки случаи пробоев, при которых характерное время выброса энергии - десятки наносекунд.

Импульсный характер работы установки создаёт специфичные условия эксплуатации электронной аппаратуры.

Во-первых, на работу измерительных приборов влияет неэквипотенциальность поверхности установки. Разность потенциалов двух участков установки, удаленных друг от друга на 1 метр, достигает 40В. Это вызвано импульсным характером магнитного поля установки и паразитными токами, возникающими на поверхности установки.

Во-вторых, работающие устройства подвергаются воздействию электромагнитных помех в широком диапазоне частот.

Для обеспечения (качественной) связи между устройствами в таких условиях совершается дополнительное экранирование проводов, а также применяются гальванические развязки.

В указанных условиях удобней использовать цифровые линии связи, т.к. в сравнении с применением аналоговых линий, стоимость гальванических развязок и экранирования проводов будет значительно ниже. Для цифровых линий связи помехи не влияют на динамический диапазон сигналов. Использование кодов с коррекцией позволяет избегать потерь информации, но из-за возможных повторных передач данных уменьшается скорость работы линии.

Однако многие приборы имеют только аналоговый интерфейс. Можно выделить класс задач о включении аналогового устройства в систему управления установкой с применением цифровых линий.

Для реализации выбранного подхода будет необходимо, во-первых, совершать аналогово-цифровые и цифро-аналоговых преобразования в непосредственной близости от места получения сигнала, а во-вторых, осуществлять передачу данных по выбранному стандартному протоколу в систему управления и обратно.

Современная электроника позволяет решить эти задачи одним недорогим устройством, имеющим ЦАП и АЦП под управлением микропроцессорного ядра.

Однако это решение будет приемлемо только для узкого класса задач, из-за ограничений на быстродействие, количество каналов АЦП и объёмы передаваемых данных.

В то же время эти ограничения несущественны для некоторых задач.

Примером такой задачи, где возникает потребность преобразования сигнала в цифровую форму и дальнейшей передачи, является задача о включении трёх источников питания Bertan 210 в систему управления установкой ГДЛ. Удалённо управлять напряжением на выходе такого блока питания можно только посредством аналоговых сигналов.

Для подключения источника питания была поставлена задача разработать малогабаритное устройство, способное управлять блоком питания и контролировать его текущее состояние.

При приемлемой стоимости данное устройство может быть использовано для решения подобных задач управления относительно простыми приборами, при соблюдении указанных ограничений.

Блоки питания Bertan 210-30 [1], работающие сейчас на установке ГДЛ, представляют собой прецизионные высоковольтные лабораторные источники напряжения.

ИП Bertan 210-30, вид спереди ИП Bertan 210-30, вид сзади

Таблица 1. Характеристики источника питания

Bertan

210-30

Интересное из раздела

Анализ сигналов в радиотехнических цепях
Теоретическая часть должна включать: расчеты спектральной плотности, амплитудного и фазового спектров сигнала и его автокорреляционной фун ...

История появления полупроводниковых интегральных схем
сентября 1958 года сотрудник фирмы Texas Instruments (TI) Джек Килби продемонстрировал руководству три странных прибора - склеенные пчелиным воском на стеклянно ...

Расчет спектральных характеристик сигналов и каналов связи
На современном этапе развития перед железнодорожным транспортом стоят задачи по увеличению пропускной и провозной способности, грузовых и пассажирских перев ...