Elec_pumaOAN2010
Páginas: 77 (19080 palabras)
Publicado: 15 de octubre de 2015
Sistema de Control Electrónico del
Espectrógrafo Integral de Campo PUMA
Versión 2
(versión electrónica, marzo de 2010)
Abel Bernal, Luís A. Martínez
Observatorio Astronómico Nacional-San Pedro Mártir
Instituto de Astronomía,
Universidad Nacional Autónoma de México
Sistema de Control Electrónico
Índice
Introducción.
2
Descripción Del Sistema.
3
Control Electrónico del Instrumento.Posicionamiento de los Distintos Componentes del PUMA.
Control del Paralelismo y la Separación del Fabry-Perot.
Descripción General.
Control Electrónico del Controlador “Queensgate” CS100.
Circuito 1. Manejo de las Líneas Digitales de Control del Fabry-Perot.
Circuito 2. Optoacoplamiento para el CS100.
Circuito 3. Registros.
Control Electrónico del Instrumento.
Circuito 4. Control de Motores yDetección de Señales de Posición.
Encendido de las Lámparas.
Control de los Motores.
Circuito 5. Circuito Amplificador para los Motores.
Fuentes de voltaje y conexiones.
Circuito 6. Fuente de ±12 Volts.
El Programa.
Descripción del programa.
Inicio.
El Ciclo central.
Las Diferentes Subrutinas, CS100 e Instrumento.
5
5
6
8
8
9
10
11
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12
13
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13
14
14
15
15
16
17
17
Uso Del Sistema.
22
Bibliografíay Agradecimientos.
23
Apéndices.
25
Diagramas y conexiones.
Listado de partes.
Circuitos Impresos.
Listado y lista de variables.
Mnemónicos usados en la comunicación.
Valores de paralelismo y ajuste de motores.
El Convertidor RS232-Ethernet DE-311.
1
29
36
37
40
48
49
50
El PUMA
• Introducción
El PUMA es un instrumento astronómico para el estudio cinemático de la materia en
nebulosasplanetarias, regiones de formación estelar, remanentes de supernova y galaxias
entre otros [1, 2, 3]. Consiste de un reductor focal 2:1 para longitudes de onda ópticas,
que acopla un interferómetro Fabry-Perot de barrido (F-P) [7, 8, 9] al telescopio de 2 m.
(f/7.5) del Observatorio Astronómico Nacional en San Pedro Mártir, B. C. El
instrumento [4, 5, 6,] desarrollado en el Departamento deInstrumentación del Instituto
de Astronomía, cuenta con una rueda de filtros de interferencia y un sistema de
calibración con 3 lámparas. También permite el movimiento, dentro y fuera del camino
óptico, del posicionador de elementos ópticos (donde se coloca el F-P o un “grism”), el
brazo posicionador de prismas para el paralelismo del F-P y la unidad móvil del sistema
de calibración, utilizada para llevarla luz del sistema de calibración al detector. Las
imágenes son captadas por un detector CCD adelgazado de 1024 x 1024 píxeles y
tamaño aproximado de 20 µm, enfriado a temperaturas criogénicas.
Para la operación del instrumento se utiliza un microcontrolador marca
“Octagon” modelo microPC 5080 (µPC) [10], que dirige la operación de sus partes
móviles y controla de manera remota el paralelismo yla separación del F-P. La
operación del sistema es supervisada de manera remota por una estación de trabajo PCLinux, a través de la red ethernet utilizando un convertidor de comunicación ethernet a
serie [ver apéndice] y el puerto de comunicación serial RS-232C de la µPC.
Para mantener las placas del interferómetro paralelas a precisiones de nanómetros el
F-P tiene un sistema de control marca“Queensgate” modelo CS100 (CS100) [11]. El
CS100 es un servosistema tipo puente de tres canales que utiliza micrómetros
capacitivos y actuadores piezoeléctricos para variar, supervisar y corregir errores en el
paralelismo y la separación de las placas de cuarzo semirreflejantes del F-P. Dos canales
se utilizan para el paralelismo y el tercero para variar la separación entre placas con
respecto a uncapacitor de referencia de alta precisión. El sistema corrige las no
linealidades y la histéresis en los actuadores piezoeléctricos, así como las derivas en el
paralelismo y la separación de la cavidad entre las placas.
El presente trabajo presenta nuevamente la descripción del sistema electrónico de
control del PUMA, seguido de la filosofía de su diseño, la descripción detallada de sus
partes...
Espectrógrafo Integral de Campo PUMA
Versión 2
(versión electrónica, marzo de 2010)
Abel Bernal, Luís A. Martínez
Observatorio Astronómico Nacional-San Pedro Mártir
Instituto de Astronomía,
Universidad Nacional Autónoma de México
Sistema de Control Electrónico
Índice
Introducción.
2
Descripción Del Sistema.
3
Control Electrónico del Instrumento.Posicionamiento de los Distintos Componentes del PUMA.
Control del Paralelismo y la Separación del Fabry-Perot.
Descripción General.
Control Electrónico del Controlador “Queensgate” CS100.
Circuito 1. Manejo de las Líneas Digitales de Control del Fabry-Perot.
Circuito 2. Optoacoplamiento para el CS100.
Circuito 3. Registros.
Control Electrónico del Instrumento.
Circuito 4. Control de Motores yDetección de Señales de Posición.
Encendido de las Lámparas.
Control de los Motores.
Circuito 5. Circuito Amplificador para los Motores.
Fuentes de voltaje y conexiones.
Circuito 6. Fuente de ±12 Volts.
El Programa.
Descripción del programa.
Inicio.
El Ciclo central.
Las Diferentes Subrutinas, CS100 e Instrumento.
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Uso Del Sistema.
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Bibliografíay Agradecimientos.
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Apéndices.
25
Diagramas y conexiones.
Listado de partes.
Circuitos Impresos.
Listado y lista de variables.
Mnemónicos usados en la comunicación.
Valores de paralelismo y ajuste de motores.
El Convertidor RS232-Ethernet DE-311.
1
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El PUMA
• Introducción
El PUMA es un instrumento astronómico para el estudio cinemático de la materia en
nebulosasplanetarias, regiones de formación estelar, remanentes de supernova y galaxias
entre otros [1, 2, 3]. Consiste de un reductor focal 2:1 para longitudes de onda ópticas,
que acopla un interferómetro Fabry-Perot de barrido (F-P) [7, 8, 9] al telescopio de 2 m.
(f/7.5) del Observatorio Astronómico Nacional en San Pedro Mártir, B. C. El
instrumento [4, 5, 6,] desarrollado en el Departamento deInstrumentación del Instituto
de Astronomía, cuenta con una rueda de filtros de interferencia y un sistema de
calibración con 3 lámparas. También permite el movimiento, dentro y fuera del camino
óptico, del posicionador de elementos ópticos (donde se coloca el F-P o un “grism”), el
brazo posicionador de prismas para el paralelismo del F-P y la unidad móvil del sistema
de calibración, utilizada para llevarla luz del sistema de calibración al detector. Las
imágenes son captadas por un detector CCD adelgazado de 1024 x 1024 píxeles y
tamaño aproximado de 20 µm, enfriado a temperaturas criogénicas.
Para la operación del instrumento se utiliza un microcontrolador marca
“Octagon” modelo microPC 5080 (µPC) [10], que dirige la operación de sus partes
móviles y controla de manera remota el paralelismo yla separación del F-P. La
operación del sistema es supervisada de manera remota por una estación de trabajo PCLinux, a través de la red ethernet utilizando un convertidor de comunicación ethernet a
serie [ver apéndice] y el puerto de comunicación serial RS-232C de la µPC.
Para mantener las placas del interferómetro paralelas a precisiones de nanómetros el
F-P tiene un sistema de control marca“Queensgate” modelo CS100 (CS100) [11]. El
CS100 es un servosistema tipo puente de tres canales que utiliza micrómetros
capacitivos y actuadores piezoeléctricos para variar, supervisar y corregir errores en el
paralelismo y la separación de las placas de cuarzo semirreflejantes del F-P. Dos canales
se utilizan para el paralelismo y el tercero para variar la separación entre placas con
respecto a uncapacitor de referencia de alta precisión. El sistema corrige las no
linealidades y la histéresis en los actuadores piezoeléctricos, así como las derivas en el
paralelismo y la separación de la cavidad entre las placas.
El presente trabajo presenta nuevamente la descripción del sistema electrónico de
control del PUMA, seguido de la filosofía de su diseño, la descripción detallada de sus
partes...
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