Eletrônica modular da caixa - Modular crate electronics
A eletrônica modular da caixa é um tipo geral de eletrônica e infraestrutura de suporte comumente usada para a eletrônica de gatilho e aquisição de dados em detectores de partículas . Esses tipos de eletrônicos são comuns em tais detectores porque todos os caminhos eletrônicos são feitos por cabos físicos discretos conectando blocos lógicos nas frentes dos módulos. Isso permite que os circuitos sejam projetados, construídos, testados e implantados muito rapidamente (em dias ou semanas) à medida que um experimento está sendo montado. Então, todos os módulos podem ser removidos e usados novamente quando o experimento for concluído.
Uma caixa é uma caixa (chassi) que é montada em um rack de eletrônicos com uma abertura na frente voltada para o usuário. Existem trilhos na parte superior e inferior da caixa que se estendem da extremidade aberta (do usuário) até a extremidade traseira da caixa. A extremidade posterior da caixa contém conectores de energia e dados aos quais os módulos se conectam. Módulos eletrônicos deslizam para dentro da caixa ao longo dos trilhos e se conectam aos conectores de energia / dados na parte traseira. Os módulos têm conectores de sinal, controles e luzes em seu painel frontal que são usados para interagir com outros módulos.
Alguns módulos apenas obtêm energia dos conectores do painel traseiro e têm todas as suas entradas e saídas de dados na placa frontal. Outros módulos recebem entradas ou controles de e para o backplane ou têm seu comportamento controlado do backplane. Alguns tipos de módulos têm circuitos ativos dentro deles e agem quase como pequenos computadores; outros não têm estado de todo e são apenas componentes simples e burros.
Tipos de sistemas de engradados
Existem vários tipos de sistemas eletrônicos de caixotes modulares usados em experimentos de física de partículas.
RENATRAN
O primeiro padrão para eletrônicos de engradados foi o Renatran, que foi derivado do Padrão Esone publicado em 1964. Esse padrão era usado principalmente na França na pesquisa nuclear.
O sistema Renatran consistia em uma caixa de 5U rackable que podia aceitar até 8 unidades plug-in de largura simples ou até 4 de largura dupla, com o backplane fornecendo vários trilhos de energia, bem como comunicações seriais e paralelas entre os módulos, e entre os rack e equipamentos externos, como impressoras e computadores. Cada unidade de plug-in tinha dials, indicadores e conectores na frente, e um único conector de 24 pinos aparafusado (Souriau 8196-17, não mais produzido) na parte traseira para conectar ao painel traseiro. Certas unidades tinham conectores adicionais na parte traseira, duplicados no painel frontal para uma instalação mais permanente, ou portas extras para propósitos específicos, como módulos de contagem em cadeia ou conectando comparadores de nível. Uma unidade de plug-in geralmente realiza uma única tarefa, como emitir um sinal de clock, inverter a polaridade do sinal, atenuar ou amplificar sinais e muito mais.
NIM
O mais simples e um dos primeiros padrões de módulo de engradados é o padrão NIM (Módulo de Instrumentação Nuclear) . Uma caixa NIM só tem alimentação no painel traseiro, não há barramento de dados ou conectores de dados. O conector do backplane NIM é um arranjo irregular de pinos individuais em soquetes na caixa. Os módulos NIM normalmente têm vários blocos lógicos únicos na frente com entradas e saídas no painel frontal. Um módulo NIM típico pode ser, digamos, quatro discriminadores no painel frontal ou três portas AND. Os módulos NIM podem ser trocados a quente , uma vez que não há conectores de dados na parte traseira.
CAMAC
Um padrão posterior de caixa é o Controle e Medição Automatizada por Computador, ou CAMAC . Os módulos CAMAC são muito mais finos do que os módulos NIM. O conector do backplane de um módulo CAMAC é um conector de borda de placa; devido às possibilidades de desalinhamento dos conectores no plug-in, os módulos CAMAC NÃO podem ser trocados a quente . O backplane CAMAC contém um protocolo de sinalização para o controlador da caixa definir os valores dos registros nos módulos (para configuração) e ler os valores dos registros (para aquisição de dados). Devido à lentidão da comunicação de dados ao longo do backplane, uma vez que o FASTBUS foi inventado, os módulos CAMAC eram usados principalmente para módulos que precisavam ser configurados por computador, mas não para aquisição de dados.
FASTBUS
FASTBUS é um padrão de caixa / módulo desenvolvido depois dos outros dois para aquisição paralela de dados em alta velocidade. Em vez de componentes individuais, os módulos FASTBUS tendem a ser módulos de aquisição de dados com muitos conectores de entrada na frente, enquanto os dados armazenados são lidos no painel traseiro. Os conectores na parte traseira de um módulo FASTBUS são dois soquetes de pinos paralelos no módulo e pinos saindo do painel traseiro. O conector principal em uma caixa FASTBUS cobre cerca de 2/3 da parte inferior do módulo. Há também um conector superior que consiste em pinos de passagem para a parte traseira do painel traseiro; isso permite que módulos personalizados sejam plugados lá.
Os módulos FASTBUS são muito mais altos do que os outros tipos de módulos de engradados, portanto, os engradados são correspondentemente mais altos.
O backplane FASTBUS é um barramento de dados completo onde qualquer módulo pode negociar para ser o mestre do barramento para enviar ou receber dados.
VME
VME (VMEbus) é um barramento originalmente projetado para fornecer um barramento de expansão para o processador da série Motorola 68000, mas também se tornou um padrão de engradado de módulos eletrônicos. As primeiras edições do VME têm três pinos de largura com soquetes de pinos nos módulos e pinos no painel traseiro. Em edições posteriores, o padrão físico expandiu os conectores com mais duas fileiras de pinos / soquetes nas bordas para aterramento.
O VME é projetado principalmente como um barramento de computador, portanto, seus módulos são, em grande parte, módulos de aquisição de dados, não eletrônicos modulares.
PXI
PCI eXtensions for Instrumentation ( PXI ) é uma das várias plataformas de instrumentação eletrônica modular atualmente em uso. Essas plataformas são usadas como base para a construção de equipamentos eletrônicos de teste, sistemas de automação e instrumentos modulares de laboratório.
AdvancedTCA
A Advanced Telecom Computing Architecture é um padrão aberto para caixas. Além da fonte de alimentação e dos barramentos de dados, também define uma infraestrutura de gerenciamento. Isso permite realizar uma série de tarefas de manutenção remotamente. O padrão é governado pelo consórcio PICMG . Os requisitos para cartões a serem usados em caixas AdvancedTCA são chamados de Cartões Mezanino Avançados (AMCs) e são especificados independentemente em seu próprio padrão.
MicroTCA
MicroTCA é um padrão aberto e modular, baseado no AdvancedTCA , mas com um formato menor. Inicialmente desenvolvido para aplicações em telecomunicações, desde então superou seu propósito inicial, desenvolvendo módulos para uso militar, aeroespacial e científico. Como AdvancedTCA, ele usa AMCs , o que torna os cartões intercambiáveis entre os dois.