Modulaarinen laatikkoelektroniikka - Modular crate electronics
Modulaarinen laatikkoelektroniikka on yleinen elektroniikkatyyppi ja tukiinfrastruktuuri, jota käytetään yleisesti liipaisuelektroniikassa ja tiedonkeruussa hiukkasilmaisimissa . Tämäntyyppinen elektroniikka on yleistä tällaisissa ilmaisimissa, koska kaikki elektroniset reitit tehdään erillisillä fyysisillä kaapeleilla, jotka yhdistävät toisiinsa logiikkalohkot moduulien etupuolella. Tämän avulla piirit voidaan suunnitella, rakentaa, testata ja ottaa käyttöön erittäin nopeasti (päivinä tai viikkoina) kokeen koottua. Sitten moduulit voidaan poistaa ja käyttää uudelleen, kun koe on valmis.
Laatikko on laatikko (kotelo), joka asennetaan elektroniikkatelineeseen siten, että sen etuosa on käyttäjän suuntaan. Laatikon ylä- ja alaosassa on kiskoja, jotka ulottuvat laatikon avoimesta päästä käyttäjän takaosaan. Laatikon takaosa sisältää virta- ja dataliittimet, joihin moduulit yhdistävät. Elektroniikkamoduulit liukuvat laatikkoon kiskoja pitkin ja kytketään takana oleviin virta- / dataliittimiin. Moduuleissa on signaaliliittimet, ohjaimet ja valot etulevyssä, joita käytetään vuorovaikutuksessa muiden moduulien kanssa.
Jotkut moduulit ottavat vain virtaa takalevyn liittimistä ja niiden kaikki tulot ja tiedot ovat etulevyssä. Muut moduulit ottavat sisääntuloja tai ohjaimia taustatasoon ja sieltä pois tai ohjaavat käyttäytymistään taustatasolta. Joissakin moduulityypeissä on aktiiviset piirit, ja ne toimivat melkein pieninä tietokoneina; toiset eivät ole lainkaan valtiollisia ja ovat vain tyhmä yksittäisiä komponentteja.
Laatikkojärjestelmien tyypit
Hiukkasten fysiikan kokeissa käytetään useita modulaarisia laatikkoelektroniikkajärjestelmiä.
RENATRAN
Aivan ensimmäinen laatikkoelektroniikan standardi oli Renatran, joka itse johdettiin Esone-standardista, joka julkaistiin vuonna 1964. Tätä standardia käytettiin pääasiassa Ranskassa ydintutkimuksessa.
Renatran-järjestelmä koostui 5U: n telineestä, joka pystyi vastaanottamaan jopa 8 yhden leveyden tai enintään 4 tuplaleveyttä laajennusyksikköä, taustalevyn kanssa toimittamalla useita voimakiskoja sekä sarja- ja rinnakkaisviestinnän moduulien välillä ja teline ja ulkoiset laitteet, kuten tulostimet ja tietokoneet. Jokaisessa plug-in-yksikössä oli valitsimet, osoittimet ja liittimet edessä ja yksi ruuvikiinnitetty 24-napainen liitin (Souriau 8196-17, ei enää tuotettu) takana liitettäväksi taustatasoon. Joissakin yksiköissä oli takaliitännöillä joko kaksinkertaiset liitännät, joko kaksinkertaiset etupaneelista pysyvämmän asennuksen vuoksi, tai ylimääräisiä portteja erityistarkoituksiin, kuten päivänkakkara-ketjunlaskennan moduulit tai tasokomparaattoreiden linkittäminen yhteen. Laajennusyksikkö suoritti yleensä yhden tehtävän, kuten kellosignaalin antamisen, signaalin napaisuuden kääntämisen, signaalien vaimentamisen tai vahvistamisen ja paljon muuta.
NIM
Yksinkertaisin ja yksi aikaisimmista laatikkomoduulistandardeista on NIM (Nuclear Instrumentation Module) -standardi. NIM-laatikossa on virta vain taustatasossa, ei tietoväylää tai dataliittimiä. NIM-takalevyn liitin on epäsäännöllinen yksittäisten nastojen järjestely laatikon pistorasioihin. NIM-moduuleissa on tyypillisesti useita yksittäisiä logiikkalohkoja etupaneelissa sekä tulojen että lähtöjen kanssa. Tyypillinen NIM-moduuli voi olla esimerkiksi neljä etupaneelin erottelijaa tai kolme JA-porttia. NIM-moduulit voidaan vaihtaa nopeasti, koska takana ei ole dataliittimiä.
CAMAC
Myöhempi laatikkostandardi on Computer Automated Measurement and Control tai CAMAC . CAMAC-moduulit ovat paljon ohuempia kuin NIM-moduulit. CAMAC-moduulin takapaneelin liitin on kortin reunan liitin; johtuen mahdollisuudesta kohdistaa liittimet väärin laajennukseen, CAMAC-moduulit EIVÄT ole nopeasti vaihdettavissa . CAMAC-taustalevy sisältää merkinantoprotokollan laatikko-ohjaimelle rekisterien arvojen asettamiseksi moduuleissa (kokoonpanoa varten) ja rekisterien arvojen lukemiseksi (tietojen hankkimiseksi). Datatason hitauden takapuolella pitkin, kun FASTBUS keksittiin, CAMAC-moduuleja käytettiin enimmäkseen moduuleihin, jotka oli konfiguroitava tietokoneella, mutta ei tietojen keräämiseen.
FASTBUS
FASTBUS on laatikko / moduulistandardi, joka on kehitetty myöhemmin kuin kaksi muuta nopeaan rinnakkaiseen tiedonhankintaan. Yksittäisten komponenttien sijaan FASTBUS-moduulit ovat yleensä tiedonkeruumoduuleja, joissa on useita tuloliittimiä edessä, kun taas tallennetut tiedot luetaan taustatasolle. FASTBUS-moduulin takana olevat liittimet ovat moduulissa kaksi rinnakkaista nastaliitintä ja tapit, jotka työntyvät ulos taustalevystä. FASTBUS-laatikon pääliitin peittää noin 2/3 moduulin alareunasta. On myös ylempi liitin, joka koostuu läpivientitapista taustalevyn takaosaan; tämä mahdollistaa mukautettujen moduulien kytkemisen sinne.
FASTBUS-moduulit ovat paljon pitempiä kuin muun tyyppiset laatikkomoduulit, joten laatikot ovat vastaavasti pitempiä.
FASTBUS-taustalevy on täydellinen tietoväylä, jossa mikä tahansa moduuli voisi neuvotella väylän päälliköksi tietojen lähettämistä tai vastaanottamista varten.
VME
VME (VMEbus) on väylä, joka on alun perin suunniteltu tarjoamaan laajennusväylä Motorola 68000 -sarjan prosessorille, mutta siitä tuli myös moduulielektroniikkalaatikkostandardi. VME: n ensimmäiset versiot ovat kolme nastaa leveitä, nastaliittimillä moduuleissa ja nastoilla taustatasossa. Myöhemmissä versioissa fyysinen standardi laajensi liittimiä kahdella rivillä nastoja / pistorasioita reunoilla maadoitusta varten.
VME on enimmäkseen suunniteltu tietokoneväyläksi, joten sen moduulit ovat suurelta osin tiedonkeruumoduuleja, ei modulaarista elektroniikkaa.
PXI
PCI eXtensions for Instrumentation ( PXI ) on yksi monista nykyisessä käytössä olevista modulaarisista elektronisista instrumentointialustoista. Näitä alustoja käytetään perustana sähköisten testauslaitteiden, automaatiojärjestelmien ja modulaaristen laboratoriolaitteiden rakentamiseen.
AdvancedTCA
Advanced Telecom Computing Architecture on avoin standardi laatikoita. Sähkönsyöttö- ja tietoväylien lisäksi se määrittelee myös hallintainfrastruktuurin. Tämän ansiosta joukko huoltotehtäviä voidaan suorittaa etänä. Standardia säätelee PICMG- yhteenliittymä. AdvancedTCA-laatikoissa käytettäviä kortteja koskevia vaatimuksia kutsutaan Advanced Mezzanine Cards (AMC) -korteiksi ja ne määritellään itsenäisesti omassa standardissaan.
MicroTCA
MicroTCA on avoin modulaarinen standardi, joka perustuu AdvancedTCA: han , mutta jolla on pienempi muotokerroin. Alun perin kehitetty televiestinnän sovelluksiin, ja se on sittemmin kasvanut alkuperäisestä tarkoituksestaan kehittämällä moduuleja sotilas-, ilmailu- ja tieteelliseen käyttöön. AdvancedTCA: na se käyttää AMC- kortteja, mikä tekee kortit vaihdettaviksi näiden kahden välillä.
