Realização de uma ponte Ethernet-SPI para comunicação e controlo de placas de alta tensão do detetor TileCal da experiência ATLAS do LHC
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| Data de Publicação: | 2017 |
| Tipo de documento: | Dissertação |
| Idioma: | por |
| Título da fonte: | Repositórios Científicos de Acesso Aberto de Portugal (RCAAP) |
| Texto Completo: | http://hdl.handle.net/10451/27954 |
Resumo: | Tese de mestrado integrado em Engenharia Física, apresentada à Universidade de Lisboa, através da Faculdade de Ciências, 2017 |
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Realização de uma ponte Ethernet-SPI para comunicação e controlo de placas de alta tensão do detetor TileCal da experiência ATLAS do LHCTileCalLHC upgradeHV-remoteWinCCDCSTeses de mestrado - 2017Domínio/Área Científica::Ciências Naturais::Ciências FísicasTese de mestrado integrado em Engenharia Física, apresentada à Universidade de Lisboa, através da Faculdade de Ciências, 2017O trabalho apresentado nesta tese foi realizado no âmbito do projeto de atualização do calorímetro TileCal do detetor ATLAS, mais concretamente, na substituição das placas HV-Opto por uma versão melhorada (HV-Remote) que controlam a alta tensão fornecida aos fotomultiplicadores (PMTs) do detetor. Atualmente, a placa HV-Opto encontra-se em operação há mais de 10 anos, e uma vez que o equipamento se encontra no interior do detetor, está sujeita a elevadas doses de radiação. Outro problema prende-se com a necessidade de substituir equipamento avariado, o que, devido à radiação, só é possível quando se realizam paragens técnicas do LHC, algo que acontece esporadicamente. Assim, uma das propostas de atualização daquele sistema consiste em mover a eletrónica de controlo do TileCal atualmente no detetor, para um local na caverna USA15, num ambiente virtualmente sem radiação pois encontra-se a 100 m do detetor. A atualização proposta pelo grupo de investigação do LIP (Laboratório de Instrumentação e Física Experimental de Partículas) e de outras instituições participantes no projeto está dividida em três partes: conceção e produção de uma carta-protótipo (HV-Remote), realização de testes com o protótipo e criação do sistema de controlo da placa HV-Remote. O trabalho realizado nesta tese incide no sistema de controlo da placa, e teve como objetivo a criação de uma interface que permite ao utilizador gerir os valores de tensão que são aplicados aos PMTs do detetor. Adquiriu-se uma placa de teste que contém um módulo programável em linguagem C e/ou BASIC. Este módulo (da TIBBO), caso o seu desempenho cumpra os requisitos, será colocado na versão final da HV-Remote e terá como função direcionar a informação enviada pela interface de utilizador para os subsistemas, ou componentes, da placa, para que a respetiva parametrização seja efetuada. A interface de utilizador foi desenvolvida em linguagem C++, com recurso ao programa WinCC atualmente utilizado no controlo do TileCal. Esta interface permitirá ao utilizador escrever e ler valores de tensão aplicados aos PMTs, bem como controlar ou monitorizar outras variáveis, tais como a temperatura, que são cruciais para o normal funcionamento de todo o sistema. A ligação entre a interface e a placa HV-Remote será feita com Sockets, através de uma ligação via Ethernet, utilizando o protocolo de comunicação SPI para o envio de dados. No trabalho, foram alcançadas com sucesso as seguintes metas: - Teste do módulo programável que se encontra anexado a uma placa de testes. - Teste do canal SSI do módulo (em configuração de Master) com Arduinos Uno (em configuração de Slave) e comunicação por Sockets sobre Ethernet. - Teste do módulo TIBBO com os vários componentes que constituem a placa HV-Remote. - Planificação e conceção do painel (interface de utilizador) para o DCS. - Programação dos vários botões do painel. - Testes finais com o módulo TIBBO, o painel DCS e os componentes da placa HV-Remote.The work presented in this thesis was carried out as part of the project to upgrade the TileCal detector of the ATLAS experiment, more specifically, the replacement of the HV-Opto boards by an improved version (HV-Remote) that controls the high voltage supplied to the PMTs of the detector. The HV-Opto board has been in operation for more than 10 years now, and since the equipment is inside the detector, it is subject to high doses of radiation. Another problem may arise when some equipment needs to be replaced, a task that, due to radiation is only possible of being done when performing technical stops of the LHC, something that happens sporadically. Thus, one of the upgrade proposals consists in moving the detector's TileCal control electronics to a location in the USA15 cave, which has a much lower radioactive environment, located 100 m apart from the detector, thus allowing the system a longer expected operation time. The upgrade proposed by the group is divided into three parts: design and production of a prototype (HV-Remote), testing of the prototype and creation of the control system for the new version of the HV-Remote board. The work carried out in this thesis focuses on the control system of the board, and aims to create an interface that allows the user to manage the voltage values that are applied to the PMTs of the detector. A test board, which contains a module (from TIBBO) programmable in C and/or BASIC language, was acquired for the project. This module, if its performance is satisfactory, will be placed in the final version of the HV-Remote and will have the function of directing the information sent by the user interface to the correct sub-system in the board to carry out the instructions. The user interface will be developed in the C ++ language, using the WinCC program already used in the TileCal control. This interface will allow the user to write and read voltage values applied to the PMTs, as well as control or monitor other factors, such as temperature, that are crucial to the normal operation of the entire system. The connection between the interface and the HV-Remote board will be made via Sockets, through an Ethernet connection, using the SPI communication protocol for sending and receiving data. The following tasks have been accomplished: - Test the TIBBO module that is attached to a test board. - Test the module's SSI channel (in master configuration) with Arduinos Uno (in slave configuration) and Sockets' communication over Ethernet. - Test the module linked to several components that are in the HV-Remote board. - DCS panel planning and design. - Coding of the various buttons in the panel. - Final tests with the TIBBO module, the DCS panel and the components acquired.Augusto, José António Soares,1960-Repositório da Universidade de LisboaSabino, João Maria Almendra2017-06-02T14:04:12Z201720172017-01-01T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttp://hdl.handle.net/10451/27954TID:201855895porinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositórios Científicos de Acesso Aberto de Portugal (RCAAP)instname:FCCN, serviços digitais da FCT – Fundação para a Ciência e a Tecnologiainstacron:RCAAP2025-03-17T13:39:46Zoai:repositorio.ulisboa.pt:10451/27954Portal AgregadorONGhttps://www.rcaap.pt/oai/openaireinfo@rcaap.ptopendoar:https://opendoar.ac.uk/repository/71602025-05-29T02:50:53.887455Repositórios Científicos de Acesso Aberto de Portugal (RCAAP) - FCCN, serviços digitais da FCT – Fundação para a Ciência e a Tecnologiafalse |
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