Réglages des voies analogiques pour les systèmes de sécurité des aimants MSS2 Xavier Pons EP-DT-DI 04/05/2016

Réglages des voies analogiques pour les systèmes de sécurité des aimants MSS2 La carte VAM 1- Descriptif 2- Configuration et mise en service 3- Dépannage 4- Documentation

Descriptif - Intro La carte VAM (Versatil Analogue Module) a les fonctions d’isoler et amplifier les signaux de tous les types de capteurs installés sur les aimants des expériences du LHC et autres et de les interfacer vers le cRIO ainsi que d’exciter ces capteurs si besoin. La carte est capable résister des pics de tension en mode commun et différentiel sans endommager la carte, l’aimant ou l’instrumentation. La VAM remplace 3 types de cartes du MSS ancien: la DVM (Dual Voltage Module), DRM (Dual Resistor Module) et DBM (Dual Bridge Module)

Analogue signals MSS vs MSS2 Les cartes sont désignées par rapport au type de capteur. 3 types de carte. Les seuils d’alarmes sont paramétrés dans les cartes. Sorties niveaux digitaux vers la FPGA Design DIP+SMD Châssis 6 U 0 pannes MSS2 Un seul design de carte VAM permet interfacer tout type de capteurs. Les seuils d’alarmes sont paramétrés directement dans la FPGA du cRIO. Sorties analogique vers la FPGA Design SMD Châssis 3 U 0 pannes

La carte VAM caractéristiques techniques Dual channel analogue interface Taille 3U Alimentation 24 VDC Consommation 0.2 A par carte Input Voltage: de ±0.1mV a ±10V Gain programmable par SMD switch: 1, 10, 100, 1000 Isolation 3 kV les DC-DC, 1.5 kVrms l’isolateur avec un maxime de 2.4 kV pendant 1 seconde Output Voltage: ±10V vers le cRIO. Source de courant programmable par DIP switch: 0.01mA, 0.1 mA, 1 mA et 10 mA Protection de la carte par le connecteur DIN41612 M et par un étage de résistances de protection et un diode suppresseur de voltage transitoire. Potentiomètre pour le réglage du gain fin et du offset par canal. Optionnel, filtrage 10 Hz/12dB, actif par DIP switch. Design sur EDMS EDA-02561-V40

3 +15/-15 DC-DC alimentes par une seule source de 24 VDC: 3 Plains de masse isoles Un +15/-15V pour l’entrée du channel 1 Un deuxième +15/-15V pour l’entrée du channel 2 Un troisième +15/-15V pour la sortie au cRIO Alimentation. +15/-15V Channel 1 +15/-15V Channel 2 +15/-15V Out cRIO Fusible Out cRIO Channel 2 24 Vcc Test Channel 1 Test channel 1 Test Out cRIO Test channel 2 Circuit alimentation 24 VCC

c a Connecteur, mapping. a13 Vout- channel 1 cRIO Vout + channel 1 cRIO c13 B1_2 // V+ Channel 1 B1_5 // V5 Channel 1 B1_8 // I+ Channel 1 B1_11 // I- Channel 1 B1_22 // V+ Channel 2 B1_25 // V- Channel 2 B1_28 // I+ Channel 2 B1_31 // I- Channel 2 Vout + channel 1 cRIO c14 a14 Vout- channel 1 cRIO Vout + channel 2 cRIO c15 a15 Vout- channel 2 cRIO Vout + channel 2 cRIO c16 a16 Vout- channel 2 cRIO n.c c17 a17 n.c DC-DC Fault signal c18 a18 +Vcc DC-DC Fault +24VCC supply c19 a19 +24VCC supply 0VCC supply c19 a20 0VCC supply

Réglages. Etage d’entrée. Low voltage Instrumentation – Atlas Solénoïde Réglages. Etage d’entrée. Très délicat. Protège la carte mais aussi le câble et le capteur 2 possibilités Protection par TVS diode a 20V Le PGA est protégé par les 2 Résistances de 47 kΩ / 0.25W Protection jusqu’a 200 V a l’entrée High voltage Instrumentation – Compass Bridges Protection par TVS diode a 20V Le PGA est protégé par les 2 Résistances de X MΩ / 3W Protection jusqu’a 3kV a entrée pour Compass

Réglages. PGA amplificateur programmable Le signale d’entrée est amplifié par un facteur x 1, x 10, x 100, x 1000 Selon la disposition des pin 2 et 3 du SMD DIP switch V signal - V signal + SMD DIP SWITCH

Réglages. Filtre Filtre passe-bas Connecté si le pin 4 du SMD DIP switch est OFF SMD DIP SWITCH

Réglages. Gain et Offset Out (V) V Sig. In + V Sig. Out Channel 1 Channel 2 Les réglages de l’offset et du gain se font au niveau des potentiomètres face avant

Réglages. Source de courant SMD DIP SWITCH Mesure de courant par DB9 face avant

Réglages. Connecteur de test DB15 Permet de vérifier le niveau de la source de courant en mesurant le voltage ente I+ et I-. La valeur de la source de courant sera Ics = Vmeas/100. Permet de vérifier la valeur du signale de sortie par un circuit parallèle et diffèrent de celui qui est envoyé au cRIO Existe adaptateur pour test Connecteur DB15

Le châssis VAC. Le backplane (EDA02588) Permet d’héberger 8 cartes VAM dual channel. Un total de 16 canaux analogiques différentiels a connecter directement sur un module NI 9205. Carte CT control câble. EDA-02637. Possibilité de vérifier que le raccordement soit correcte. Possibilité de monitorer le status de toutes les DC-DC des cartes VAM. Double alimentation séparée de 48VDC. Chaque alimentation est connecte a un DC-DC 48V-24V Double sortie par connecteurs DB37 vers la carte ANI du cRIO.

Le châssis VAC. Connectique de la VAM sur le backplane Double sortie par DB37 des signaux analogiques vers cRIO

Commissioning de la carte VAM. 1- Les cartes arrivent a l’atelier après soudure de montage composants SMD. Monter le connecteur DIN41612 M et les pins et les souder vers la carte. Monter les faces avant 2- Monter la carte sur le setup ou le châssis VAC connecté au cRIO. 3- Vérifier le niveau (Voltage) du signale d’entrée du capteur et appliquer le gain demandé pour le PGA avec le DIP switch (Page 12). 4- Sélectionner par le DIP switch la valeur de la source de courant (Page 15) 5- Sélectionner l’option filtre, si besoin (Page 14) 6- Vérifier a l’aide d’un ampèremètre que la valeur de la source de courant est la correcte sur les pin A3 (I+) et A4(I-) du connecteur derrière châssis. 7- Avec un calibrateur injecter un niveau de tension d’accord au valeur d’amplification sélectionner. Mesurer la sortie de la carte a l’aide d’un voltmètre, ou directement sur le cRIO. 8-Reglage de l’offset. Injecter 0.000 V au moyen du calibrateur sur le pin A1 (V+) et A2 (V-), vérifier a la sortie ou dans le cRIO la valeur du voltage, a l’aide d’un tournevis règle le potentiomètre OFFSET jusqu’à que la valeur soit aussi 0.000 V. 9- Réglage du gain. Injecter au moyen d’un calibrateur un voltage sur le pin A1 (V+) et A2 (V-) qu’une fois amplifié soit ~ 10 V. Avec un tournevis ajuster le potentiomètre GAIN et mesurer a la sortie ou sur le cRIO que le voltage soit 10.000 V. 10. Répéter l’opération de réglage de l’offset (Point 8) et du gain (Point 9) 11.Changer de polarité du voltage injecté sur le pin A1 (V-) et A2 (V+), et vérifier la sortie la que la bipolarité du signale est correcte. A1 A2 A3 A4

Dépannage. * = facteur amplification *V1+ référencé au GNDB Pin 27 *V1+ référencé au GNDA Pin4 V1- Pin5 V1+ 7 6 V1+ 3 * V1- 6 * *V1+ dif *V1- dif 6 3 7 V2+ * 6 * V2- Pin5 V2+ *V2+ dif Pin4 V2- *V2+ référencé au GNDB *V2- dif Pin 27 *V2+ référencé au GNDC

Documentation. MSS. MSS – Détails capteurs températures

Documentation. MSS2.

Manufacturer Part Number BOM – Bill of Materials Comment Description Designator Manufacturer Manufacturer Part Number Quantity   Single Terminal Socket B1_2, B1_5, B1_8, B1_11, B1_22, B1_25, B1_28, B1_31 8 100nF Non-polarised capacitor C1130, C1131, C1132, C1133, C1134, C1140, C1141, C1142, C1200, C1201, C1210, C1211, C1212, C1213, C1214, C1220, C1221, C1230, C1231, C1232, C1240, C1241, C1242, C2130, C2131, C2132, C2133, C2134, C2140, C2141, C2142, C2200, C2201, C2210, C2211, C2212, C2213, C2214, C2220, C2221, C2230, C2231, C2232, C2240, C2241, C2242 GENERIC CC1206_100NF_50V_10%_X7R 46 10uF C1300A, C1300B, C1300C, C1300D, C1301A, C1301B, C1301C, C1301D, C1302A, C1302B, C1302C, C1302D, C2300 CC2220_10UF_50V_10%_X7R 13 SMCJ12CA Transient Voltage Suppressor Diode (Bi-Directional) D1130, D2130 LITTELFUSE 2 Fuse Holder F2300 281005 1 2A-125V Fuse F2301 SCHURTER 0034.4254 Fiducial Target FTG1, FTG2, FTG3 3 PGA204AU Programmable Gain, Instrumentation Amplifier IC1130, IC2130 TEXAS INSTRUMENTS REF102AU Precision Voltage Reference IC1140, IC2140 OPA277UG4 Operational Amplifier with Offset 1-8 IC1141, IC2141 ISO122U Precision Lowest Cost Isolation Amplifier IC1200, IC2200 OP27GSZ IC1210, IC1220, IC1240, IC2210, IC2220, IC2240 ANALOG DEVICES 6 THS4131CDG4 Differential Amplifier IC1230, IC2230 RS-2415D/H3 RECOM, RS Series, Dual Output DCDC Converter IC1300, IC1301, IC1302 RECOM SFH6916 Quad Optocoupler IC2300 VISHAY SEMICONDUCTORS DIN 41612, Type M, 16 Contact (Row ac) + 8 Special Contacts, M J1 FCT 271682110 Connector D-sub 15 Female J2 HARTING 09 66 252 6612 100uH Inductor With Magnetic core L1300A, L1300B, L1301A, L1301B, L1302A, L1302B EPCOS B82422H1104K000 L2300 B82442H1104K000 Green LED Green 1C 2A LD2300 MENTOR 1808.8033 M2.5 Nut NUT1, NUT2, NUT3, NUT4 BOSSARD BN629 Art.1348426 4 1k Trimming Potentiometer P1220, P2220 BOURNS 3059Y-1-102LF 100k P1221, P2221 3059Y-1-104LF 47k Resistor - 1% R1102, R1112, R1130, R1131, R2130, R2131, R2132, R2133 R1206_47K_1%_0.25W_100PPM R1120, R1121, R1152, R1210, R1211, R2120, R2121, R2152, R2210, R2211 R1206_100K_1%_0.25W_100PPM 10 1M Resistor - 5% R1134, R1135, R2134, R2135 RMF_1M_5%_3W_250PPM_2286-1670X520 100 R1141, R1234, R1235, R1242, R1243, R2141, R2234, R2235, R2242, R2243 R1206_100R_1%_0.25W_100PPM R1150, R2150 R1206_1K_1%_0.25W_100PPM 10k R1151, R1220, R1230, R1231, R1232, R1233, R1240, R1241, R2151, R2220, R2230, R2231, R2232, R2233, R2240, R2241 R1206_10K_1%_0.25W_100PPM 16 R1153, R2153 R1206_1M_1%_0.25W_100PPM 9k1 R1221, R2221 R1206_9K1_1%_0.25W_100PPM 1k5 R1222, R2222 R1206_1K5_1%_0.25W_100PPM 51k R1223, R2223 R1206_51K_1%_0.25W_100PPM 5k1 R2300, R2301, R2302 R1206_5K1_1%_0.25W_100PPM M2.5x10 Screw SCREW1, SCREW2 BN5687 Art.3061600 M2.5x8 SCREW3, SCREW4 BN5687 Art.3061598 8 Ways SPST DIP Switch SW1100, SW2100 TYCO 1-1571983-0 or GDH08S04 Single Mini Wire-Wrap Contact W1300A, W1300B, W1300C, W1301A, W1301B, W1301C, W1302A, W1302B, W1302C, W1303A, W1303BA SAMTEC MTLW-101-07-L-S-250 11 D5xd2.7 Washer WASHER1, WASHER2, WASHER3, WASHER4 BN678 Art.8303525

Backup

Magnet Instrumentation

TEMPERATURE MEASUREMENT ½ Bridge ¼ ou ¾ Bridge