Modulær kasse-elektronik - Modular crate electronics
Modulkasseelektronik er en generel type elektronik og supportinfrastruktur, der almindeligvis anvendes til triggerelektronik og dataopsamling i partikeldetektorer . Disse typer elektronik er almindelige i sådanne detektorer, fordi alle de elektroniske veje er lavet af diskrete fysiske kabler, der forbinder logiske blokke på modulets fronter. Dette gør det muligt at designe, bygge, afprøve og implementere kredsløb meget hurtigt (i dage eller uger), når et eksperiment sammensættes. Derefter kan modulerne alle fjernes og bruges igen, når eksperimentet er udført.
En kasse er en kasse (chassis), der monteres i et elektronikstativ med en åbning foran vendt mod brugeren. Der er skinner på toppen og bunden af kassen, der strækker sig fra den åbne (bruger) ende til den bageste ende af kassen. Bagsiden af kassen indeholder strøm- og dataforbindelser, som moduler opretter forbindelse til. Elektronikmoduler glider ind i kassen langs skinnerne og tilsluttes strøm- / datastikkene på bagsiden. Moduler har signalstik, kontroller og lys på frontpladen, der bruges til at interagere med andre moduler.
Nogle moduler trækker bare strøm fra bagplanstikkene og har alle deres dataindgange og -udgange på frontpladen. Andre moduler tager input eller kontroller til og fra bagplanen eller har deres adfærd styret fra bagplanen. Nogle typer moduler har aktive kredsløb inde i dem og fungerer næsten som små computere; andre er slet ikke statefulde og er kun dumme enkeltkomponenter.
Typer af kasse-systemer
Der er en række typer modulære kasse-elektroniske systemer, der anvendes ved eksperimenter med partikelfysik.
RENATRAN
Den allerførste standard for kasseelektronik var Renatran, som i sig selv stammer fra Esone-standarden, der blev offentliggjort i 1964. Denne standard blev hovedsageligt brugt i Frankrig inden for nuklear forskning.
Renatran-systemet bestod af en 5U rackbar kasse, der kunne acceptere op til 8 enkeltbredde eller op til 4 plug-in-enheder med dobbelt bredde, hvor bagplanet leverede flere strømskinner samt seriel og parallel kommunikation mellem moduler og mellem rack og eksternt udstyr såsom printere og computere. Hver plug-in enheder havde drejeknapper, indikatorer og stik på forsiden og et enkelt skrue-parret 24-pin stik (Souriau 8196-17, ikke længere produceret) på bagsiden for at forbinde til bagplanet. Visse enheder havde yderligere stik på bagsiden, enten fordoblet fra frontpanelet for en mere permanent installation eller ekstra porte til specifikke formål, såsom tællemoduler til daisy-chaining eller sammenkædning af niveaukomparatorer. En plug-in enhed udførte generelt en enkelt opgave, såsom at afgive et ursignal, inverterende signalpolaritet, dæmpende eller forstærkning af signaler og mere.
NIM
Den enkleste og en af de tidligste kasser-modulstandarder er NIM- standarden (Nuclear Instrumentation Module) . En NIM-kasse har kun strøm på bagplanet, der er ingen databus eller dataforbindelser. NIM-bagplanstikket er et uregelmæssigt arrangement af individuelle stifter i stikkene i kassen. NIM-moduler har typisk flere enkeltlogiske blokke på fronten med både indgange og udgange på frontpanelet. Et typisk NIM-modul kan f.eks. Være fire diskriminatorer på frontpanelet eller tre AND-porte. NIM-moduler kan skiftes varmt , da der ikke er nogen dataforbindelser bagpå.
CAMAC
En senere kassestandard er Computer Automated Measuring and Control eller CAMAC . CAMAC-moduler er meget tyndere end NIM-moduler. Bagplanstikket på et CAMAC-modul er et kort-kantstik; på grund af mulighederne for forkert justering af stik på plugin er CAMAC-moduler IKKE hot-swappable . CAMAC-bagplanen indeholder en signalprotokol til kasseregulatoren til at indstille værdierne for registre i moduler (til konfiguration) og til at læse værdier af registre (til dataopsamling). På grund af datakommunikationens langsommelighed langs bagplanet blev CAMAC-moduler for det meste brugt til moduler, der skulle computerkonfigureres, men ikke til dataopsamling, når FASTBUS blev opfundet.
FASTBUS
FASTBUS er en kasse / modulstandard, der er udviklet senere end de to andre til højhastigheds parallel dataindsamling. I stedet for individuelle komponenter har FASTBUS-moduler tendens til at være dataopsamlingsmoduler med mange indgangsstik på forsiden, mens de lagrede data læses ud på bagplanet. Stikkene på bagsiden af et FASTBUS-modul er to parallelle stikkontakter på modulet og stifter, der stikker ud af bagplanet. Hovedstikket i en FASTBUS-kasse dækker omkring bunden 2/3 af modulet. Der er også et øvre stik, der består af gennemløbsstifter til bagsiden af bagplanet; dette gør det muligt at tilslutte brugerdefinerede moduler der.
FASTBUS-moduler er meget højere end de andre typer kassemoduler, så kasserne er tilsvarende højere.
FASTBUS-bagplanen er en fuld databus, hvor ethvert modul kan forhandle om at være bussen til at sende eller modtage data.
VME
VME (VMEbus) er en bus, der oprindeligt er designet til at give en ekspansionsbus til Motorola 68000-serieprocessoren, men det blev også en modulelektronik-kasse-standard. De første udgaver af VME er tre ben brede med benstik på modulerne og ben på bagplanet. I senere udgaver udvidede den fysiske standard forbindelserne med yderligere to rækker stifter / stik på kanterne til jordforbindelse.
VME er for det meste designet som en computerbus, så dens moduler er stort set dataopsamlingsmoduler, ikke modulær elektronik.
PXI
PCI eXtensions for Instrumentation ( PXI ) er en af flere modulære elektroniske instrumenteringsplatforme, der er i øjeblikket brug. Disse platforme bruges som grundlag for opbygning af elektronisk testudstyr, automatiseringssystemer og modulære laboratorieinstrumenter.
AvanceretTCA
Den avancerede Telecom Computing Architecture er en åben standard for kasser. Ud over strømforsyning og databusser definerer den også en ledelsesinfrastruktur. Dette gør det muligt at udføre en række vedligeholdelsesopgaver eksternt. Standarden styres af PICMG- konsortiet. Kravene til kort, der skal bruges i AdvancedTCA-kasser, kaldes Advanced Mezzanine Cards (AMC'er) og specificeres uafhængigt i deres egen standard.
MicroTCA
MicroTCA er en åben, modulær standard, baseret på AdvancedTCA , men med en mindre formfaktor. Oprindeligt udviklet til applikationer inden for telekommunikation, har det siden vokset ud af sit oprindelige formål ved at udvikle moduler til militær, rumfart og videnskabelig brug. Som AdvancedTCA bruger den AMC'er , hvilket gør kort udskiftelige mellem disse to.
