Sistema multicanal para aquisiç˜ao de dados em um ... - CBPFIndex

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de um sistema de aquisição de dados (DAQ) dedicado, portátil e multicanal. O sistema deve ser capaz de digitalizar 64 sinais em alta velocidade, pois detectando o número de fótons de fluorescência estima-se a energia da partícula primária, e medir intervalos de tempo entre o os acionamentos dos pixels com alta precisão para determinar a trajetória do eixo principal do chuveiro. O CBPF colabora com o experimento MonRAt no desenvolvimento de um sistema de aquisição de dados com os requisitos citados. Este trabalho, que está inserido nesta colaboração, possui as seguintes motivações: • Contribuir para um experimento pioneiro no Brasil e adquirir um tipo de know-how tecnológico pouco explorado no país: lógica programável e conversão de sinais em alta velocidade. • A necessidade de uma eletrônica dedicada e não disponível comercialmente nas es- pecificações compactas requeridas, ou seja, uma eletrônica projetada para atender necessidades como: portabilidade, grande número de canais disponíveis, sistema de disparo da aquisição de dados, taxa de transmissão de dados, etc. • Desenvolver um projeto que integra em um mesmo instrumento dois tipos de medi- ções distintas – conversão de sinais rápidos a uma taxa alta (60 MSP S) e medida de intervalos de tempo com grande precisão (120 ps). Para desenvolvimento do sistema de aquisição de dados apresentado nesta dissertação, adotou-se módulos digitalizadores já desenvolvidos no Laboratório de Sistemas de Detec- ção (LSD), chamados MPD - Módulo de Processamento de Dados. O MPD baseia-se em um dispositivo lógico programável do tipo FPGA (Field Programmable Gate Array), con- versores analógico-digital de alta velocidade e um conversor tempo-digital de alta precisão. Cada módulo possui comunicação USB e integra quatro canais de conversão analógico- digital e oito canais de conversão tempo-digital. No experimento MonRAt, foram utiliza- das 16 unidades desses módulos digitalizadores, os quais desempenham papel fundamental na aquisição de dados, processando os sinais amplificados oriundos da fotomultiplicadora multianódica do telescópio. O desenvolvimento dividiu-se em elementos de hardware, firmware e software, com os seguintes objetivos: • Hardware: integração mecânica e elétrica dos 16 MPDs, divididos em grupos para funcionamento em conjunto. 2
• Firmware: projeto dos circuitos lógicos sintetizados no dispositivo de lógica pro- gramável de cada MPD, implementando a aquisição dos dados e obedecendo uma arquitetura do tipo mestre-escravo para arbitragem do barramento de comunicação USB em cada grupo de módulos. • Software: desenvolvimento do programa de aquisição e controle, usado para leitura, armazenamento dos dados e gerenciamento do processo de aquisição. • Verificação: testes e caracterização do sistema de aquisição desenvolvido e realização de medidas preliminares utilizando o detector do experimento. O primeiro capítulo deste documento apresenta um breve histórico sobre os raios cós- micos e mostra os principais conceitos relacionados ao seu estudo, como origem, compo- sição, energia e fluxo, além das formas de detecção destas partículas. No capítulo 2, uma abordagem completa do experimento MonRAt revela suas características e os componen- tes utilizados para construção do telescópio. O desenvolvimento do sistema de aquisição de dados para o experimento, foco deste trabalho, é mostrado no capítulo 3, detalhando os módulos digitalizadores, os circuitos lógicos projetados e o programa de aquisição e gerenciamento. Os resultados de verificação, obtidos com testes e caracterização do sistema, são apresentados no capítulo 4. Ainda neste mesmo capítulo, mostra-se os testes preliminares utilizando a fotomultiplicadora multianódica do experimento para medidas de estimativa do ganho de cada pixel (através de dois métodos distintos) e medidas para detecção de rastro no campo visual do telescópio. Por fim, presta-se as conclusões obtidas com a realização do trabalho e as sugestões para trabalhos futuros. 3
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em carga do pré-amplificador e obt
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5 Conclusão Foi desenvolvido, cara
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Referências [1] HESS, V. F. Measur
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[32] NAGANO, M.; WATSON, A. A. Obse
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[64] JR., D. F. H. Analog-to-Digita
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Tabela A.2: Registradores de config
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Tabela B.2: Parâmetros encontrados
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Tabela C.2: Valores de ganho de cad
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