Персональный компьютер в эксперименте по исследованию закорачивающего разрядника

При исследовании закорачивающего разрядника, используемого в мощных плазменных установках для увеличения длительности существования магнитного поля, необходимо провести более 500 разрядов по стандартной программе с контролем параметров импульса тока в разряднике для опре- деления начала и степени его деградации. Автоматизация этого процесса не представляет большой сложности, так как форму тока достаточно определить в 10-20 точках с шагом 10-20 мкс, но позволяет ускорить процесс проведения испытаний и главное — освободить экспериментатора от утомительной рутинной работы. Кроме того, автоматизация процесса испытаний позволяет накопить опыт для последующей автоматизации всей системы управления установкой "Амцабз”.

В процессе одного разряда необходимо продуть разрядник, заполнить его воздухом под давлением около двух атмосфер, зарядить накопительные конденсаторы генератора импульсов поджига и основного модуля. По достижении напряжения на конденсаторах заданной величины порядка 30-50 кВ произвести разряд и измерить ток в закорачивающем разряднике. Цикл измерения составляет 120 с, и средний поток данных измерения и команд управления не превышает 10 байт/с. Применение для измерения тока в разряднике АЦП типа 9094 фирмы NUCLEAR ENTERPRISES с буферной памятью на 16 точек и шагом измерения 10 мкс дает возможность вводить данные в компьютер после разряда с необходимой скоростью. Таким образом, небольшие скорости поступления и объемы собираемых данных позволяют использовать для автоматизации установки простой и дешевый персональный ИВК [1] и выполнить программу на языке BASIC.

Схема системы автоматизации приведена на рис. 1. Она построена на ПИВК, включающем ПК типа ”Правец-8” производства НРБ, оснащенный оперативной памятью объемом 64 кбайт и одним приводом гибкого диска объемом 143 кбайт. Для связи с

КАМАК использован крейт-контроллер, описании в [2] в минимальной конфигурации, обеспечим юшей передачу данных по программному канал]

Для измерения напряжения на конденсатор! поджига и модуля, а также для измерения нал ряж ния с тензодатчика измерителя давления в разря) нике используется 14-разрядный АЦП типа АЦП-1 со временем преобразования 2 мс и максимальны входным напряжением 7 В. Измеряемые напряла ния подаются на АЦП с помощью релейного мульп плексора типа 750 (POLON). Напряжения на мул1 типлексор с конденсаторов подаются с помощью д| лителей с коэффициентом деления 1: 7,2-102, обес печивающем при напряжении на конденсатора 50 кВ напряжение на входе АЦП - 7 В. Тензода! чик включен в плечо моста, питаемого стабилиз! рованным напряжением 10 В.

Для управления зарядом конденсаторов, блс кировкой и разрядом используется выходной р< гистр для управления реле типа 360 В (POLON) К выходу регистра подключены реле, управляющи! магнитными пускателями, которые включают источ ники питания генератора импульсов поджига и ос новного модуля и обеспечивают блокировку поме щения с разрядником. Реле управления разрядов выдает импульс амплитудой 100 В на вход генера тора импульсов поджига. Для контроля включенш источников и положения двери в помещении (за крыта/открыта) используется входной регистр тип! 305 (POLON), на который подаются напряженш уровня TTL с соответствующих контрольных точек, Как уже отмечалось выше, ток в закорачивающем разряднике измеряется с помощью АЦП тип! 9094 с диапазоном входных напряжений 0...1ОВ и точностью 12 разрядов. Напряжение на АЦП пода-

От пояса Роговского

От источников

От датчиков

К исполнительным устройствам

ется с пояса Роговского через делители 1:10с гем, чтобы при максимальном токе в разряднике напряжение на входе АЦП не превысило 10 В. АЦП-9094 имеет 16 дифференциальных входов, входной мультиплексор, одну схему в ыборки/х ранения н один АЦП последовательного приближения. Время выборки составляет 0,2 мкс, полное время измерения одного канала составляет 10 мкс. При подаче на все входы параллельно одного и того же сигнала получается АЦП, измеряющий входное напряжение последовательно в 16 точках с шагом 10 мкс. АЦП был доработан с тем, чтобы обеспечить возможность внешнего запуска. Сигнал запуска подается на АЦП с регулируемой относительно запуска генератора поджигающих импульсов задержкой с тем, чтобы максимум тока в разряднике совпал с одним из моментов выборки для точного измерения максимального тока в разряднике - одного из важнейших параметров эксперимента. Программа управления экспериментом написана на языке APPLESOFT, записанном в ПЗУ компьютера. Подпрограммы для обращения к модулям КАМАК записаны в ПЗУ, установленном на вставной плате к рент-контроллера.

Общение экспериментатора с программой происходит в режиме диалога. Вначале экспериментатор задает параметры эксперимента - напряжение на разрядниках, давление в разряднике, имя файла для вывода результатов, количество циклов повторения; тип вывода результатов на экран монитора (выводить/не выводить, график/цифра). Затем выдается сообщение для подтверждения готовности установки к работе. Когда установка готова, экспериментатор подтверждает готовность и программа начинает проведение эксперимента. При этом автоматически производится продув разрядника воздухом, заполнение разрядника, заряд накопительных конденсаторов, разряд и измерение тока в разряднике. Программа непрерывно контролирует состояние источников питания и состояние двери в помещении. При возникновении особой ситуации (отключение источников, открывание двери, самопроизвольный разряд накопительных конденсаторов, отсутствие давления в разряднике) программа отключает источники и выдает на экран сообщение экспериментатору. Для того чтобы привлечь внимание, сообщение выдается мигающим и одновременно подается звуковой сигнал.

По окончании цикла измерений программа также требует вмешательства оператора. Повторить цикл можно без изменения или с изменением параметров эксперимента. В последнем случае на экран выводятся уже заданные параметры и для их изменения необходимо ввести новые, а существующие сохраняются нажатием на клавишу RETURN.

В конце каждого эксперимента производится вывод результатов на диск. В файл выводятся дата, имя экспериментатора, заданные напряжения и давление в разряднике (один раз вначале), действительные значения напряжений на накопительных конденсаторах, давление и ток в разряднике в каждом эксперименте. Программа может работать как в автоматическом режиме, так и с подтверждением экспериментатором. В этом случае запись информации на диск и запуск нового измерения производится по подтверждению с клавиатуры.

В процессе послеэк сперм ментальной обработки возможен быстрый просмотр полученных данных, их сравнение и отбраковка ненужной информации. Затем возможна выдача отчета на принтер. При этом выдаются дата, напряжения на накопительных конденсаторах, давление и тип особой ситуации, если ома была. Если принтер обладает графическими возможностями, то может выводиться и график формы тока в разряднике.

Примеры графика формы тока в разряднике приведены на рис. 2.

С помощью автоматизированной системы проведения испытаний проведены испытания на ресурс одного разрядника. При этом время проведения испытаний сократилось с 25 рабочих дней до пяти. Кроме того, произведены измерения проводимости разрядника и ее изменения от количества проведенных разрядов.