Upload
votuong
View
214
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
Base de Tiempo
Generador de 50Hz Sidéreos IAR / UTN - FRA Cátedra: Práctica Supervisada Realizador: Bayerca, Ezequiel Supervisor: Olalde, Juan Carlos Fecha: 31/01/2007 Informe Interno 94
Base de Tiempo Sidérea
ÍNDICE 1. Introducción pag. 2 2. Requerimientos pag. 3 3. Sistema a reemplazar
3.1. Estudio del generador de 50 Hz Sidéreos. Pag. 4 3.2. Simulación del sistema pag. 6 3.3. Cálculo de errores pag. 8
4. Nuevo sistema 4.1. Desarrollo del CPLD pag. 10 4.3. Descripción del modelo funcional del CPLD pag. 12 4.2. Circuito eléctrico del sistema completo pag. 13 4.3. Circuito impreso pag. 17
4.4. Lista de materiales pag. 19 4.5. Implementación del sistema pag. 20 4.6. Montaje pag. 21 4.7. Medición pag. 22 4.8. Herramientas de desarrollo pag. 23
5. Conclusiones pag. 24 6. Referencias pag. 25 7. Agradecimientos pag. 26
Instituto Argentino de Radioastronomía UTN - FRA
Cátedra Práctica Supervisada Realizador Bayerca, Ezequiel Supervisor Olalde, Juan Carlos
15/02/2008 1/26
Base de Tiempo Sidérea
1. Introducción El objetivo del presente trabajo es de realizar el diseño, construcción e implementación de un módulo de generación de Base de Tiempo sidérea para el nuevo sistema de referencia de tiempo y frecuencia dentro del marco del Instituto Argentino de Radioastronomía (en adelante IAR). Para ello se estudió previamente el sistema a reemplazar el cual usa, en su totalidad, componentes discretos, y luego se lo reemplazó, basándose en el mismo sistema, por un desarrollo a base de “software” con la programación de un CPLD (Complex Programmable Logic Device). El módulo de Base de Tiempo Sidérea (en adelante BTS) se encarga de proveer las señales de referencia sidérea para el sistema de relojes y los sistemas de apuntamiento de los radiotelescopios. Este sistema utiliza como referencia un Oscilador de 1 MHz para generar a la salida una señal de frecuencia 50.136895 Hz universales, esto es equivalente a 50Hz Sidéreos que es la unidad utilizada por la astronomía para sus estudios, es decir, lo que se conoce como 1 segundo universal equivale a 1.00273791 segundos sidéreos. La complejidad de este sistema se halla en que los 50 Hz Sidéreos no pueden ser generados en base a una división entera de la frecuencia de referencia.
Instituto Argentino de Radioastronomía UTN - FRA
Cátedra Práctica Supervisada Realizador Bayerca, Ezequiel Supervisor Olalde, Juan Carlos
15/02/2008 2/26
Base de Tiempo Sidérea
2. Requerimientos Se requiere de este sistema que con una señal patrón de entrada genere dos señales distintas. La señal patrón es de 1MHz universal y las señales de salida deben ser, una de frecuencia igual a 50Hz Sidéreos y otra de período igual a 240msg Sidéreos, o lo que es equivalente a 50.13689055Hz y 239.344719mSg universales.
Instituto Argentino de Radioastronomía UTN - FRA
Cátedra Práctica Supervisada Realizador Bayerca, Ezequiel Supervisor Olalde, Juan Carlos
15/02/2008 3/26
Base de Tiempo Sidérea
3. Sistema a reemplazar 3.1. Estudio del generador de 50 Hz Sidéreos. La tarea principal de este sistema se basa en la utilización de un oscilador de referencia de 1 MHz para generar una frecuencia de 50.136895 Hz, y como puede verse no alcanza con realizar una simple división de frecuencia. La siguiente figura nos muestra en forma esquemática, como estaba implementado el generador de 50Hz Sidéreos
CLK
f in_1MHz
f 5
0
VCC
CKA1
CKB4
CLR
2
QA3
QB5
QC6
QD7
U5A
74LS390
0
0
CKA15
CKB12
CLR
14
QA13
QB11
QC10
QD9
U5B
74LS390
VCC
ENin11
STROBE10
B04
B11
B214
B315
B42
B53
UNICAS12
CLK9
CLR
13
ENout7
Y6
Z5
U1
7497
CKA15
CKB12
CLR
14
QA13
QB11
QC10
QD9
U7B
74LS390
CKA15
CKB12
CLR
14
QA13
QB11
QC10
QD9
U8B
74LS390
ENin11
STROBE10
B04
B11
B214
B315
B42
B53
UNICAS12
CLK9
CLR
13
ENout7
Y6
Z5
U2
7497
0
ENin11
STROBE10
B04
B11
B214
B315
B42
B53
UNICAS12
CLK9
CLR
13
ENout7
Y6
Z5
U3
7497
ENin11
STROBE10
B04
B11
B214
B315
B42
B53
UNICAS12
CLK9
CLR
13
ENout7
Y6
Z5
U4
7497
VCC
0
V15Vdc
VCC
5
12
34
U12
NAN4
f 4
f 4
f 2
f 3
VCCf 3f 2
0
f 1
f 1
f _enable1 f _enable2
f out
f _enable3
Figura 1 – Circuito esquemático de la base de tiempo a reemplazar
La señal de 1 MHz, es distribuida a cada uno de los clk`s de los contadores sincrónicos SN7497. Estos contadores tienen la particularidad de generar tantos pulsos de salida como hayamos pre-seteado cada 64 pulsos de entrada, es decir, este contador contiene 64 estados, de los cuales, utiliza 63 para la distribución de la cantidad de pulsos pre-seteados y el estado nº 64 lo utiliza como “enable” para otro contador conectado en cascada; la relación de la frecuencia de la señal se salida con respecto a la
de entrada esta dada por ( )64
inout
fMf ⋅= donde M es el numero de pulsos de salida. Por
otro lado la frecuencia de “enable” esta dada por 64
inenable
ff = , y para los contadores de
la cascada la frecuencia de entrada ya no va a estar dada por sino por su habilitación .
inf
enablefEntonces:
( ) KHzMHzf 50064132
1 =⋅
=
HzMHzfenable 1562564
11 ==
Instituto Argentino de Radioastronomía UTN - FRA
Cátedra Práctica Supervisada Realizador Bayerca, Ezequiel Supervisor Olalde, Juan Carlos
15/02/2008 4/26
Base de Tiempo Sidérea
( ) HzHzf 703125.122064
1562552 =
⋅=
HzHzfenable 140625.24464
156252 ==
( ) HzHzf 958496.14464140625.24438
3 =⋅
=
HzHzfenable 814697.364
140625.2443 ==
( ) HzHzf 278255.364
814697.3554 =
⋅=
Ya que la salida de estos contadores es negada, es decir normalmente mantiene un “uno lógico” y genera los pulsos con un “0 lógico”, la compuerta “nand” pone a la salida un “uno lógico” cada vez que alguna de sus entradas genera un pulso, esto significa que suma pulsos en función del tiempo. De esta forma y teniendo en cuenta que los pulsos de los distintos contadores no se superponen en tiempo (por su forma de trabajo) se llega a la conclusión que, genera una frecuencia de salida producto de la suma de las frecuencias en su entrada, por lo tanto
43215 fffff +++= HzHzHzKHzf 28.396.14470,12205005 +++=
Hzf 94.5013685 = Como se ve en las fórmulas anteriores, este sistema se basa en la aproximación a un múltiplo de la frecuencia deseada; por cada contador que se agrega en cascada mejor es la aproximación. Por último, se divide la señal a través de cuatro 74LS390 que dividen por 10, logrando obtener
5f
45
10ffout =
Hzfout 136894.50=
Instituto Argentino de Radioastronomía UTN - FRA
Cátedra Práctica Supervisada Realizador Bayerca, Ezequiel Supervisor Olalde, Juan Carlos
15/02/2008 5/26
Base de Tiempo Sidérea
3.2. Simulación del sistema Las simulaciones se realizaron sobre el circuito eléctrico de la figura 1.
Time Time0s 10ms 20ms 30ms 40ms 50ms 60ms 70ms 80ms 90ms 100ms
fin:1 F1 F_EN1 F2 F_EN2 F3 F_EN3 F4 F5 FOUT FOUT
Figura 2 – Simulación
Time Time1.00ms 2.00ms 3.00ms 4.00ms 5.00ms 6.00ms 7.00ms 8.00ms 9.00ms 10.00ms0.09ms
fin:1 F1 F_EN1 F2 F_EN2 F3 F_EN3 F4 F5 FOUT FOUT
Figura 3 - Simulación
Instituto Argentino de Radioastronomía UTN - FRA
Cátedra Práctica Supervisada Realizador Bayerca, Ezequiel Supervisor Olalde, Juan Carlos
15/02/2008 6/26
Base de Tiempo Sidérea
Time Time3.96ms 3.98ms 4.00ms 4.02ms 4.04ms 4.06ms 4.08ms 4.10ms 4.12ms 4.14ms 4.16ms
fin:1 F1 F_EN1 F2 F_EN2 F3 F_EN3 F4 F5 FOUT FOUT
Figura 4 – Simulación
Time Time20.47400ms 20.47600ms 20.47800ms 20.48000ms 20.48200ms 20.48400ms 20.48600ms20.47286ms
fin:1 F1 F_EN1 F2 F_EN2 F3 F_EN3 F4 F5 FOUT
Figura 5 - Simulación
Todas las figuras pertenecen a la misma simulación, solo difieren en la escala temporal para poder apreciar todas las señales. La señal fin pertenece a la señal de referencia de 1MHz y fout a la señal de 50Hz sidéreos
Instituto Argentino de Radioastronomía UTN - FRA
Cátedra Práctica Supervisada Realizador Bayerca, Ezequiel Supervisor Olalde, Juan Carlos
15/02/2008 7/26
Base de Tiempo Sidérea
3.3 Calculo de errores En este sistema podemos discriminar dos tipos de errores, uno instantáneo y otro permanente. El error permanente se debe a que el sistema esta preparado para generar una señal de frecuencia 50.136894Hz cuando en realidad se requiere una señal de frecuencia 50.136895Hz.
Hzfteórica 136895.50= Hzfaprox 136894.50=
Esto equivale a decir, en unidad de tiempo
sg10119.94539191 -3×==teórica
t fT
sg101319.94539151 -3×==aprox
a fT
Y el error relativo porcentual será
%101.9945100% 6-×=×−
=∆
=t
at
t TTT
TTε
Si calculamos el error que se comete en un año
ε××=∆
añosg1031.536 6
añoT
añomsg629=
∆año
T
Por otro lado, el error instantáneo se debe a que la frecuencia de salida no es generada uniformemente, podemos interpretarla como una señal a la que se le va corrigiendo la frecuencia agregándole pulsos cada ciertos períodos. Por ejemplo si una señal aporta 2.5 pulsos promedio por cada ciclo, esta podría distribuirse en 2 pulsos en un ciclo y 3 pulsos en el siguiente,
ciclop
ciclospp 5.2
232
=+
Lo cual daría un máximo error de 0.5 pulsos en un ciclo pero se compensaría en el siguiente.
Instituto Argentino de Radioastronomía UTN - FRA
Cátedra Práctica Supervisada Realizador Bayerca, Ezequiel Supervisor Olalde, Juan Carlos
15/02/2008 8/26
Base de Tiempo Sidérea
Volviendo a nuestro caso tenemos que los contadores generan la cantidad de pulsos que le pre-seteamos cada 64 pulsos de entrada, 1º contador: 32 p cada 64p de 1MHz o cada 64usg 2º contador: 5 p cada 642 p de 1MHz o cada 4.096msg 3º contador: 38 p cada 643 p de 1MHz o cada 262.144msg 4º contador: 55 p cada 644 p de 1MHz o cada 16.777sg Esto significa que cuando se cumplen los 64 pulsos de entrada recién podemos asegurar que se generó la cantidad de pulsos deseada. Para encontrar un error máximo podemos suponer que si no pasó este período en la entrada el contador no generó ningún pulso. En 19.945391513msg que dura un ciclo de la señal de salida caben 311 períodos completos de 64usg o 9952 pulsos del 1º contador 4 períodos completos de 4.096msg o 20 pulsos del 2º contador Del tercer y cuarto contador no cabe ningún período completo en un solo ciclo de la señal de salida. Al final de este único ciclo ingresaron 9972 pulsos lo que generó
Hzpulsos 12.499965sg101319.9453915
9972-3 =
×
Este valor transferido a la salida, dividido por 10000, nos da Hzf eains 996512.49tantan =
Pasando esta expresión en función del tiempo msgT eains 001395.20tantan =
Por último si calculamos el error de éste con respecto al teórico sgTTT ti µ56=−=∆
Se debe tener en cuenta que este error no es acumulativo al pasar el tiempo ya que se va auto corrigiendo, la condición de máximo error instantáneo se da tomando un solo ciclo; si para una medida se toman “X” ciclos el error absoluto sigue siendo el mismo.
Instituto Argentino de Radioastronomía UTN - FRA
Cátedra Práctica Supervisada Realizador Bayerca, Ezequiel Supervisor Olalde, Juan Carlos
15/02/2008 9/26
Base de Tiempo Sidérea
4. Nuevo sistema 4.1. Desarrollo del CPLD Para el desarrollo del sistema se utilizó un CPLD XC9500 de Xilinx. En el sistema desarrollado se pedía, con una señal de referencia de 1MHz, generar una señal de frecuencia 50Hz sidéreos, y otra señal de período 240ms sidéreos presentes en cuatro puertos cada una. El componente creado es el siguiente
Figura 6(a) – Modelo discreto del CPLD
Figura 6(b) – Topología interna del CPLD
Instituto Argentino de Radioastronomía
UTN - FRA Cátedra Práctica Supervisada Realizador Bayerca, Ezequiel Supervisor Olalde, Juan Carlos
15/02/2008 10/26
Base de Tiempo Sidérea
Y su modelo funcional se muestra en la siguiente figura
DIVISORPUNTO FLOTANTE
DIVISORENTERO
%10000
CONTROLDE EXISTENCIA
DE SEÑAL
DIVISORENTERO
%12
CONTROLDE ENCENDIDO
Y RESET
XTAL 10MHz
SEÑAL DEREFERENCIA
1 MHz
50 HzSIDÉREOS
AVISO
LED
500KHzSIDÉREOS
CLR
240 msgSIDÉREOS
Figura 7 – Modelo Funcional del CPLD
Instituto Argentino de Radioastronomía UTN - FRA
Cátedra Práctica Supervisada Realizador Bayerca, Ezequiel Supervisor Olalde, Juan Carlos
15/02/2008 11/26
Base de Tiempo Sidérea
4.2 Descripción del modelo funcional del CPLD La señal de referencia ingresa a un divisor por punto flotante, el cual convierte la señal de 1MHz a 500KHz sidéreos con el método descrito anteriormente. Para ello se programaron componentes que funcionan de la misma forma que los 7497 y luego se sumaron las frecuencias de las distintas señales mediante la compuerta NAND. Por último se divide esta señal por divisores enteros para lograr las señales de 50Hz y 240msg sidéreos. Otro de los bloques, “control de existencia de señal”, como su nombre lo indica, se encarga de verificar la presencia de la señal de referencia, contrastándola contra un oscilador a cristal de 15MHz, en caso de ausencia de la misma, el sistema lo comunica mediante la señal AVISO y un led testigo.
Instituto Argentino de Radioastronomía UTN - FRA
Cátedra Práctica Supervisada Realizador Bayerca, Ezequiel Supervisor Olalde, Juan Carlos
15/02/2008 12/26
Base de Tiempo Sidérea
4.2. Circuito eléctrico del sistema completo El sistema completo cuenta con 5 módulos como se muestra en la figura 8. Se puede ver en ella que la base de tiempo esta acoplada a un módulo de control y un puerto de comunicación que no están desarrollados pero ya están pensados funcionalmente e implementados en el mismo circuito impreso.
Control
uControlador
TX_
RS4
85R
X_R
S48
5
Dir
RS4
85
AVISO
Comunicación
RS485
TX
_RS4
85R
X_R
S485
Dir
RS4
85
Fuentes
Sources
Demux Switch
CPLD y Accesorios
AVISO
net1net2net3net4net5net6net7net8
Signal Output
Signal Out
net1net2net3net4net5net6net7net8
Title
Size Document Number Rev
Date: Sheet of
Diagrama General 1
Base de Tiem po - Módulo Base de Tiem po Sidérea
Custom
1 1Thursday , October 19, 2006
INSTITUTO ARGENTINO DE RADIOASTRONOMIA
Author = Semegone Juan Martín - Bay erca Ezequiel
COMGROUP = 2
Figura 8
Instituto Argentino de Radioastronomía UTN - FRA
Cátedra Práctica Supervisada Realizador Bayerca, Ezequiel Supervisor Olalde, Juan Carlos
15/02/2008 13/26
Base de Tiempo Sidérea
A continuación se muestran les circuitos eléctricos que corresponden a cada módulo
VREG
Title
Size Document Number Rev
Date: Sheet of
Alimentación 1
Base de Tiem po - Módulo Base de Tiem po Sidérea
A
4 6Monday , October 09, 2006
INSTITUTO ARGENTINO DE RADIOASTRONOMIA
Author = Semegone Juan Martín - Bay erca Ezequiel
COMGROUP = 5
L3
10uH
CU8A1CU8C1
CU110uf
12
J1
CON2
D1LED
R200
Vdc
Figura 9
1
TP3
1
TP2
1
TP5
1
TP4
P19
P210
P311
P412
P513
P614
P715
P816
U8B
P11
P22
P33
P44
P55
P66
P77
P88
U8A
P125
P226
P327
P428
P529
P630
P731
P832
U8D
C1
P117
P218
P319
P420
P521
P622
P723
P824
U8C
AIN1
BIN7
CIN9
AOUT 2
BOUT 6
COUT 10
VCC
16G
ND
8
DOUT 14
DIN15
EN12
EN4
AOUT3
BOUT5
COUT11
DOUT13
U3
DS26C31AMJ
C2
1
TP6
1
TP7
1
TP8
1
TP9
AIN1
BIN7
CIN9
AOUT 2
BOUT 6
COUT 10
VC
C16
GN
D8
DOUT 14
DIN15
EN12
EN4
AOUT3
BOUT5
COUT11
DOUT13
U4
DS26C31AMJ
R18R19
240 mseg. Sidéreos
50 Hz Sidéreos
R20R21R22R23R24R25
R26R27R28R29R30
R32R31
R33
P19
P210
P311
P412
P513
P614
P715
P816
U9B
P11
P22
P33
P44
P55
P66
P77
P88
U9A
P125
P226
P327
P428
P529
P630
P731
P832
U9D
P117
P218
P319
P420
P521
P622
P723
P824
U9C
Title
Size Document Number Rev
Date: Sheet of
Line Driver 1
Base de Tiem po - Módulo Base de Tiem po Sidérea
B
1 1Monday , October 09, 2006
INSTITUTO ARGENTINO DE RADIOASTRONOMIA
Author = Semegone Juan Martín - Bay erca Ezequiel
COMGROUP = 1
net1
net3
net2
net4
net6
net5
net8
net7
Vdc
Vdc
Figura 10
Instituto Argentino de Radioastronomía UTN - FRA
Cátedra Práctica Supervisada Realizador Bayerca, Ezequiel Supervisor Olalde, Juan Carlos
15/02/2008 14/26
Base de Tiempo Sidérea
R120
R13
C100
1
TP20TEST POINT
C7
Vdc
Vdc
Vdc
Instituto Argentino de Radioastronomía UTN - FRA
Cátedra Práctica Supervisada Realizador Bayerca, Ezequiel Supervisor Olalde, Juan Carlos
REF_OSC
Title
Size Document Number Rev
Date: Sheet of
CPLD y Accesorios 1
Base de Tiem po - Módulo Base de Tiem po Sidérea
A
5 6Monday , October 09, 2006
INSTITUTO ARGENTINO DE RADIOASTRONOMIA
Author = Semegone Juan Martín - Bay erca Ezequiel
COMGROUP = 2
REF_OSC
HS_CLK
HS_CLK
REFERENCIA - 1MHz BAL
Vdc
Q1BC547A
N/C 1
Out 8
GND7
VCC14U90
XTAL_OSC
12
J3
CON2
AVISO
VCCIO32
VCC
41VC
C21
I/O_11
I/O_22
I/O_33
I/O_44
I/O_2235
I/O/GCK26
I/O_1525
I/O_712
I/O_1018
I/O_914
I/O_813
I/O_1119
TCK17
GN
D10
GN
D23
GN
D31
I/O_1220
I/O_1322
I/O_1424
I/O_1828
I/O_19 29
I/O_25 38
I/O_26 43
I/O_23 36
TDO 30
TDI15
TMS16
I/O_1626
I/O_27 44
I/O/GSR 39
I/O/GTS2 40
I/O_28 9
I/O_611
I/O/GCK3 7
I/O_5 8
I/O_24 37
I/O/GCK1 5
I/O_21 34
I/O/GTS1 42
I/O_2033
I/O_17 27
XC9572/LCC44_3
U13
Vdc
CU9
12345678
J10
CON8
123456
J_CPLD1
CON6
Vdc
TCK
TDITDO
TMS
JTAG - Prog.
TDI
TCK
TMS
R14
TDO
SW10Reset
C20 240mseg. Sidéreos
50Hz Sidéreos
R6
AIN1
AIN2
BIN15
BIN14
CIN7
CIN6
AOUT 3
BOUT 13
COUT 5V
CC
16G
ND
8
DOUT11
DIN9
DIN10
EN12
EN4
U7
DS26C32AMJ
Vdc
R15
net6net5
net1
net8net7
net4net3net2
R210
nReset
D10
CPLD - RESET
Clock de alta velocidad
nReset
CU7A2
CU7A1
CU7B1
LED_1MHz_BAL
LED_1MHz_BAL
1
TP10R110
Figura 11
MCLR/VPP/THV1
RA0/AN02
RA1/AN13
RA2/AN2/VREF-4
RA3/AN3/VREF+5
RA4/T0CKI6
RA5/SS/AN47
GN
D8
OSC1/CLKIN 9
OSC2/CLKOUT10
RC0/T1OSO/T1CKI 11
RC1/T1OSI/CCP212
RC2/CCP1 13
RC3/SCK/SCL14
RC4/SDI/SDA 15
RC5/SDO 16
RC6/TX/CK17
RC7/RX/DT 18
GN
D19
VDD20
RB0/INT21
RB122
RB223
RB3/PGM24
RB425
RB526
RB6/PGC27
RB7/PGD28
U10
PIC16F876
M6
RX_RS485
Dir RS485
TX_RS485
M7
Conector Auxiliar uC
ConectorProgramación uC
M8
1
TP1
Led_NormalLed_StandByLed_Error
Led_StandByLed_Normal
Led_Error
Y1
CRYSTAL
1234
J1A1
CON4
RL1RL2RL3
CX1
CX2
Vdc
Alim_Des
123456
J_UC1
ICSP
AVISO
R12
R11
1k
Alim_Des
L410uH
Title
Size Document Number Rev
Date: Sheet of
Monitor del Módulo 1
Base de Tiem po - Módulo Base de Tiem po Sidérea
A
6Thursday , October 19, 2006
INSTITUTO ARGENTINO DE RADIOASTRONOMIA
Author = Semegone Juan Martín - Bay erca Ezequiel
COMGROUP = 3
C105100nf
Vdc
SW1
Reset
146897532
10
J_EXT1
CON10
M1M2M3M4M5
C104
100n
VdcC103
100nf
M1
M6
M2M3
M7
M4
M8
M5
6 Figura 12
15/02/2008 15/26
Base de Tiempo Sidérea
12345678
J100
CON8
Vdc
C_U_RS485
RGND1
100
R1
RE2 B
7A
6
DE3
D4
VC
C8
GN
D5
U_RS485
75176
R3_RS485
R1_RS485
R2_RS485
R4_RS485
R5_RS485
Vdc
TX_RS485
Dir RS485
RX_RS485
Title
Size Document Number Rev
Date: Sheet of
Interfaz de Comunicación RS485 1
Base de Tiem po - Módulo Base de Tiem po Sidérea
A
2 6Thursday , October 19, 2006
INSTITUTO ARGENTINO DE RADIOASTRONOMIA
Author = Semegone Juan Martín - Bay erca Ezequiel
COMGROUP = 4
Figura 13
Instituto Argentino de Radioastronomía UTN - FRA
Cátedra Práctica Supervisada Realizador Bayerca, Ezequiel Supervisor Olalde, Juan Carlos
15/02/2008 16/26
Base de Tiempo Sidérea
4.3. Circuito impreso TOP
Figura 14 – Circ. Imp.Vista Superior
BOTTOM
Figura 15 – Circ. Imp.Vista Inferior
Instituto Argentino de Radioastronomía UTN - FRA
Cátedra Práctica Supervisada Realizador Bayerca, Ezequiel Supervisor Olalde, Juan Carlos
15/02/2008 17/26
Base de Tiempo Sidérea
SSTOP
Figura 16 – Circ. Imp.Vista Componentes
Instituto Argentino de Radioastronomía UTN - FRA
Cátedra Práctica Supervisada Realizador Bayerca, Ezequiel Supervisor Olalde, Juan Carlos
15/02/2008 18/26
Base de Tiempo Sidérea
4.4. Lista de materiales Base de Tiempo - Módulo Base de Tiempo Sidérea Revised: Thursday, October 19, 2006 Diagrama General Revision: 1 INSTITUTO ARGENTINO DE RADIOASTRONOMIA Bill Of Materials December 15,2006 14:21:06 Page1 Item Quantity Reference Part _______________________________________________________________ 1 1 CU1 10uf 2 13 C1,C2,C7,CU9,C20,CU7B1, 100nf CU7A1,CU7A2,CU8C1,CU8A1, C103,C105,C_U_RS485 3 2 CX1,CX2 22pf 4 1 C100 1n 5 1 C104 100n 6 2 D1,D10 LED 7 1 J_CPLD1 CON6 8 1 J_EXT1 CON10 9 1 J_UC1 ICSP 10 2 J1,J3 CON2 11 1 J1A1 CON4 12 2 J10,J100 CON8 13 2 L3,L4 10uH 14 1 Q1 BC547A 15 1 RGND1 100 16 4 RL1,RL2,RL3,R6 1k5 17 7 R11,R13,R110,R120,R210, 1k R4_RS485,R5_RS485 18 1 R12 10k 19 2 R14,R15 4.7k 20 16 R18,R19,R20,R21,R22,R23, 10 R24,R25,R26,R27,R28,R29, R30,R31,R32,R33 21 2 R1_RS485,R2_RS485 470 22 1 R3_RS485 120 23 1 R200 2k2 24 2 SW1,SW10 PULSADOR 26 1 U_RS485 75176 27 2 U3,U4 DS26C31AMJ 28 1 U7 DS26C32AMJ 29 2 U8,U9 Connector_RJ45 30 1 U10 PIC16F876 31 1 U13 XC9572/LCC44_3 32 1 U90 XTAL_50MHz 33 1 Y1 XTAL
Instituto Argentino de Radioastronomía UTN - FRA
Cátedra Práctica Supervisada Realizador Bayerca, Ezequiel Supervisor Olalde, Juan Carlos
15/02/2008 19/26
Base de Tiempo Sidérea
4.5. Implementación del Sistema
Figura 17 – Circ. Imp. Armado
Instituto Argentino de Radioastronomía UTN - FRA
Cátedra Práctica Supervisada Realizador Bayerca, Ezequiel Supervisor Olalde, Juan Carlos
15/02/2008 20/26
Base de Tiempo Sidérea
4.6. Montaje El módulo correspondiente a la base de tiempo sidérea va en un compartimiento de un rack industrial donde se encuentran todas las partes que conforman a la base de tiempo en su totalidad. A continuación se muestra el rack
Futura posiciónde la nueva
base de tiemposidérea
Base de tiemposidérea
a reemplazar
Figura 18 – Rack de la base de tiempo
Instituto Argentino de Radioastronomía UTN - FRA
Cátedra Práctica Supervisada Realizador Bayerca, Ezequiel Supervisor Olalde, Juan Carlos
15/02/2008 21/26
Base de Tiempo Sidérea
4.7. Medición Para medir las variables del sistema se utilizó un generador de señales 8112A de HEWLETT PACKARD y un contador universal 53131A de AGILENT. El siguiente diagrama muestra el conexionado
8112Agen. de señales
HEWLETT PACKARD
XC9500CPLDXILINX
53131Acontador universal
AGILENT
50HZ SID
240ms SID
IN 1 IN 2OUT
1 MHz
TRG OUT REF IN
Figura 19
Por la incertidumbre en los valores mostrados por el 53131A se tomaron solo dos decimales. Los resultados fueron los siguientes
Señal 1 50.13Hz universales Señal 2 239.34mSg universales
La Señal 1 fue medida en los puntos de prueba TP 2, 3, 4 y 5; la Señal 2 fue medida en los puntos de prueba TP 6, 7, 8 y 9. En el punto de prueba TP 10 puede medirse la señal de entrada de 1MHz.
Figura 20 (a) – Medición del sistema Figura 20 (b) – Medición del sistema
Instituto Argentino de Radioastronomía UTN - FRA
Cátedra Práctica Supervisada Realizador Bayerca, Ezequiel Supervisor Olalde, Juan Carlos
15/02/2008 22/26
Base de Tiempo Sidérea
4.8. Herramientas de desarrollo Se han utilizado para el desarrollo de este trabajo los siguientes softwares Orcad – Capture: para generar los circuitos eléctricos Orcad – Layout: para diseñar el circuito impreso Orcad – Pspice: para simular el circuito Xilinx – ISE: para programar el CPLD Microsoft – Vissio: para generar diagramas de fuljo
Instituto Argentino de Radioastronomía UTN - FRA
Cátedra Práctica Supervisada Realizador Bayerca, Ezequiel Supervisor Olalde, Juan Carlos
15/02/2008 23/26
Base de Tiempo Sidérea
5. Conclusiones Como conclusión se muestran a continuación una comparación de los valores requeridos, esperados y medidos. Tiempo Sidéreo Tiempo Universal Requerimientos Señal 1 50Hz 50.13689055Hz Señal 2 240mSg 239.344719mSg Valores calculados para este sist. Señal 1 50.00000344Hz 50.136894Hz Señal 2 239.999983mSg 239.344702mSg Valores medidos: Señal 1 50.13Hz Señal 2 239.34mSg Podemos decir que el sistema implementando un CPLD a respondido bien a las necesidades y a los valores esperados, permitiendo crear un sistema muy completo y apto fácilmente a modificaciones por deberse a un desarrollo de software. Otra de las mejoras es la gran disminución de volumen con respecto al sistema a reemplazar.
Instituto Argentino de Radioastronomía UTN - FRA
Cátedra Práctica Supervisada Realizador Bayerca, Ezequiel Supervisor Olalde, Juan Carlos
15/02/2008 24/26
Base de Tiempo Sidérea
6. Bibliografía [1] “EXPLANATORY SUPPLEMENT TO THE ASTRONOMICAL ALMANAC”. P. KENNETH SIDELMANN [2] “DESIGN KIT – PROGRAMABLE LOGIC GUIDE”. XILINX [3] “DISEÑO DE SISTEMAS DIGITALES CON VHDL”. SERAFIN ALFONSO PEREZ, ENRIQUE SOTO, SANTIAGO FERNANDEZ
Instituto Argentino de Radioastronomía UTN - FRA
Cátedra Práctica Supervisada Realizador Bayerca, Ezequiel Supervisor Olalde, Juan Carlos
15/02/2008 25/26
Base de Tiempo Sidérea
7. Agradecimientos Gracias a todos los que de una forma u otra colaboraron para que se pueda llevar a cabo este trabajo Semegone, Martin Ramos, Leonel Aquino, Facundo Sanz, Juan
Instituto Argentino de Radioastronomía UTN - FRA
Cátedra Práctica Supervisada Realizador Bayerca, Ezequiel Supervisor Olalde, Juan Carlos
15/02/2008 26/26