La electrónica de caja modular es un tipo general de electrónica e infraestructura de soporte que se usa comúnmente para la electrónica de activación y la adquisición de datos en detectores de partículas . Estos tipos de electrónica son comunes en tales detectores porque todas las rutas electrónicas están hechas por cables físicos discretos que conectan bloques lógicos en los frentes de los módulos. Esto permite que los circuitos se diseñen, construyan, prueben e implementen muy rápidamente (en días o semanas) a medida que se arma un experimento. Luego, todos los módulos se pueden quitar y usar nuevamente cuando se realiza el experimento.
Una caja es una caja (chasis) que se monta en un bastidor de electrónica con una abertura en la parte frontal que mira al usuario. Hay rieles en la parte superior e inferior de la caja que se extienden desde el extremo abierto (del usuario) hasta la parte trasera de la caja. La parte posterior de la caja contiene conectores de datos y alimentación a los que se conectan los módulos. Los módulos electrónicos se deslizan dentro de la caja a lo largo de los rieles y se conectan a los conectores de alimentación / datos en la parte posterior. Los módulos tienen conectores de señal, controles y luces en su placa frontal que se utilizan para interactuar con otros módulos.
Algunos módulos solo obtienen energía de los conectores del panel posterior y tienen todas sus entradas y salidas de datos en la placa frontal. Otros módulos toman entradas o controles hacia y desde el backplane o tienen su comportamiento controlado desde el backplane. Algunos tipos de módulos tienen circuitos activos en su interior y actúan casi como pequeñas computadoras; otros no tienen ningún estado y son solo componentes simples tontos.
Tipos de sistemas de cajas
Hay varios tipos de sistemas electrónicos de cajas modulares que se utilizan en experimentos de física de partículas.
RENATRAN
El primer estándar para la electrónica de cajas fue Renatran, que a su vez se derivó del estándar Esone publicado en 1964. [1] Este estándar se usaba principalmente en Francia en la investigación nuclear.
El sistema Renatran consistía en una caja en rack de 5U que podía aceptar hasta 8 unidades enchufables de ancho simple o hasta 4 de ancho doble, con el backplane suministrando varios rieles de alimentación, así como comunicaciones en serie y paralelo entre módulos y entre los rack y equipos externos como impresoras y computadoras. Cada unidad enchufable tenía los diales, indicadores y conectores en la parte delantera, y un solo conector atornillado de 24 clavijas (Souriau 8196-17, ya no se produce) en la parte posterior para conectarse al plano posterior. Ciertas unidades tenían conectores adicionales en la parte posterior, ya sea duplicados desde el panel frontal para una instalación más permanente, o puertos adicionales para propósitos específicos, como módulos de conteo en cadena o enlazando comparadores de nivel. Una unidad enchufable generalmente realiza una sola tarea, como emitir una señal de reloj, invertir la polaridad de la señal, atenuar o amplificar señales, y más.
NIM
El estándar de módulo de caja más simple y uno de los más antiguos es el estándar NIM (Módulo de instrumentación nuclear) . Una caja NIM solo tiene alimentación en la placa posterior, no hay bus de datos ni conectores de datos. El conector del panel posterior del NIM es una disposición irregular de clavijas individuales en los zócalos de la caja. Los módulos NIM suelen tener varios bloques lógicos únicos en la parte frontal con entradas y salidas en el panel frontal. Un módulo NIM típico podría ser, digamos, cuatro discriminadores en el panel frontal o tres puertas AND. Los módulos NIM se pueden intercambiar en caliente , ya que no hay conectores de datos en la parte posterior.
CAMAC
Un estándar de caja posterior es el Control y Medición Automatizados por Computadora, o CAMAC . [2] Los módulos CAMAC son mucho más delgados que los módulos NIM. El conector de plano posterior de un módulo CAMAC es un conector de borde de tarjeta; Debido a las posibilidades de alinear incorrectamente los conectores en el complemento, los módulos CAMAC NO son intercambiables en caliente . El backplane CAMAC contiene un protocolo de señalización para que el controlador de caja establezca los valores de los registros en los módulos (para la configuración) y para leer los valores de los registros (para la adquisición de datos). Debido a la lentitud de la comunicación de datos a lo largo del backplane, una vez que se inventó FASTBUS, los módulos CAMAC se usaron principalmente para módulos que debían configurarse por computadora, pero no para la adquisición de datos.
FASTBUS
FASTBUS [3] es un estándar de caja / módulo desarrollado más tarde que los otros dos para la adquisición de datos en paralelo de alta velocidad. [4] En lugar de componentes individuales, los módulos FASTBUS tienden a ser módulos de adquisición de datos con muchos conectores de entrada en la parte frontal, mientras que los datos almacenados se leen en el backplane. Los conectores en la parte posterior de un módulo FASTBUS son dos enchufes de clavijas paralelas en el módulo y clavijas que sobresalen del plano posterior. El conector principal en una caja FASTBUS cubre aproximadamente los 2/3 inferiores del módulo. También hay un conector superior que consta de pines de paso a la parte posterior del backplane; esto permite enchufar módulos personalizados allí.
Los módulos FASTBUS son mucho más altos que los otros tipos de módulos de cajas, por lo que las cajas son correspondientemente más altas.
El backplane FASTBUS es un bus de datos completo donde cualquier módulo podría negociar para ser maestro del bus para enviar o recibir datos.
VME
VME (VMEbus) es un bus diseñado originalmente para proporcionar un bus de expansión para el procesador de la serie Motorola 68000, pero también se convirtió en un estándar de caja de componentes electrónicos. Las primeras ediciones de VME tienen tres pines de ancho con enchufes de pines en los módulos y pines en el backplane. En ediciones posteriores, el estándar físico expandió los conectores con dos filas más de pines / enchufes en los bordes para la conexión a tierra.
VME está diseñado principalmente como un bus de computadora, por lo que sus módulos son en gran parte módulos de adquisición de datos, no componentes electrónicos modulares.
PXI
PCI eXtensions for Instrumentation ( PXI ) es una de las varias plataformas de instrumentación electrónica modular en uso actual. Estas plataformas se utilizan como base para la construcción de equipos de prueba electrónicos, sistemas de automatización e instrumentos de laboratorio modulares.
AdvancedTCA
La Arquitectura de Computación Avanzada de Telecomunicaciones es un estándar abierto para cajas. Además de la fuente de alimentación y los buses de datos, también define una infraestructura de gestión. Esto permite realizar una serie de tareas de mantenimiento de forma remota. El estándar lo rige el consorcio PICMG . [5] Los requisitos para que las tarjetas se utilicen en cajas AdvancedTCA se denominan tarjetas intermedias avanzadas (AMC) y se especifican de forma independiente en su propio estándar. [6]
MicroTCA
MicroTCA es un estándar modular abierto, basado en AdvancedTCA , pero con un factor de forma más pequeño. Desarrollado inicialmente para aplicaciones en telecomunicaciones, desde entonces ha superado su propósito inicial al desarrollar módulos para uso militar, aeroespacial y científico. [7] Como AdvancedTCA, utiliza AMC , lo que hace que las tarjetas sean intercambiables entre esos dos.
Ver también
Referencias
- ^ Fabre, R .; Gallice, P .; Raoult, N .; Robin, G. (1967). "Unidades Funcionales Básicas de Renatran" . Transacciones IEEE sobre ciencia nuclear . IEEE. 14 : 170-188. doi : 10.1109 / TNS.1967.4324413 . Consultado el 5 de octubre de 2020 .
- ^ "UNA INTRODUCCIÓN A CAMAC" . FNAL. Archivado desde el original el 23 de septiembre de 2013 . Consultado el 21 de septiembre de 2013 .
- ^ "UNA INTRODUCCIÓN A FASTBUS" . FNAL. Archivado desde el original el 23 de septiembre de 2013 . Consultado el 21 de septiembre de 2013 .
- ^ Barsotti, Edward J. (1981). " " FASTBUS "- DESCRIPCIÓN, INFORME DE ESTADO Y RESUMEN DE PROYECTOS EN CURSO" (PDF) . FNAL . Consultado el 22 de agosto de 2018 .
- ^ https://www.picmg.org/openstandards/advancedtca/
- ^ https://www.picmg.org/openstandards/advanced-mezzanine-card/
- ^ https://www.picmg.org/openstandards/microtca/