Wednesday, July 22, 2015

Pruebas del Funcionamiento de Cada Canal (Parte II)

Se hicieron pruebas para verificar el funcionamiento del sistema. Se aplicó alto voltaje con una fuente UltraVolt de 3 kV. Las observaciones se hicieron con un osciloscopio Tektronics TDS 5104B. En las pruebas el voltaje se varió de 0 V a 2 kV. El gas en el interior de la cámara era aire a presión de 1 atm.

Figura 1. Cámara Multialámbrica conectada a la fuente de alto voltaje y al osciloscopio.

Figura 2. Fuente de alto voltaje UltraVolt. 


Se obtuvieron pulsos característicos, por el paso de partículas cósmicas, de diferentes amplitudes y duración. El estudio y caracterización están en proceso.

 Figura 3. (Canal A1, Vin, 1150 V) Se obtuvó un pulso de aproximádamente 30 V de amplitud, pero es muy grande. Se asocia a que los componentes no fueron soldados correctamente a la tarjeta fenólica.

Figura 4.  (Canal A1, Vin, 1100 V) Se cambió uno de los capacitores, pero se obtuvieron pulsos de mayor amplitud.

 Figura 5. (Canal A1, Vin, 1800 V) Se obtuvo una señal de muy poca duración y simétrica, pero se asocia al ruido de la electrónica utilizada.

Figura 6. Se conecto un circuito de un filtro pasabajas a uno de los canales.

 Figura 7. (Canal A1, Vin, 1400 V) Se obtuvo otro pulso del orden de 500 V.

Se quitó la tarjeta del filtro pasabajas y se volvió a  poner el capacitor que se tenía inicialmente y se obtuvieron los siguientes pulsos.

Figura 8. (Canal A1, Vin, 1300 V) 

Figura 9. (Canal A1, Vin, 1300 V)

Figura 10. (Canal A1, Vin, 1300 V)

Pruebas del Funcionamiento de cada Canal (Parte I)

Teniendo listos todos los elementos, se ensamblaron en el arreglo propuesto y se hicieron pruebas de conductividad eléctrica para comprobar que las piezas se encontraran aisladas de las tarjetas. Con esto, se probó el funcionamiento de cada canal haciendo uso de una fuente de alto voltaje Ultravolt y un osciloscopio modelo TDS 2022C. Los resultados obtenidos fueron satisfactorios, ya que se observaron pulsos en las señales de cada canal, asociados al paso de partículas ionizantes a través del detector. 
 
Pulsos observados en el canal A1   


  Escala 50.0 mV y 1.00 ms con un voltaje de alimentación de 854 V.

 Escala 200 mV y 2.50 ms con un voltaje de alimentación de 1037 V.

Pulsos observados en el canal A2

 Escala 200 mV y 5.00 ms con un voltaje de alimentación de 1037 V.

Escala 200 mV y 5.00 ms con un voltaje de alimentación de 1037 V.
 
Pulsos osbervados en el canal B1

Escala 200 mV y 2.50 ms con un voltaje de alimentación de 305 V.
 
Escala 200 mV y 2.50 ms con un voltaje de alimentación de 488 V.

Escala 200 mV y 2.50 ms con un voltaje de alimentación de 488 V. 

Pulsos observados en el canal B2 
 
Escala 2.0 V y 2.50 ms voltaje de alimentación de 488 V.

 Escala 2.0 V y 2.50 ms voltaje de alimentación de 488 V. 

Manufactura de las Tarjetas de 2 Canales (Parte II)

Figura 1. Tarjetas con los componentes electrónicos soldados (Vista superior).

 Figura 2. Tarjeta sujetada con las pinzas para soldar. Se procedió a soldar las fibras.

Figura 3. Las fibras se tensaron a 25 g para soldarlas. Aquí se muestra una pesa de 20 g

Figura 4. Tarjeta con una de las fibras soldada.

Figura 5. Una mejor vista de la fibra soldada.

Figura 6. Los canales se cubrieron con esmalte y se pusieron a secar.

Figura 7. Vista de la cámara ensamblada, lista para detectar rayos cósmicos.

Manufactura de las tarjetas de 2 canales (Parte I)

Debido a que el tiempo de espera para la entrega de estas tarjetas por parte de la empresa es de aproximadamente dos semanas, se construyeron dos tarjetas en el laboratorio de partículas elementales para realizar pruebas preliminares usando únicamente cuatro canales. Se cortaron dos placas fenólicas de dimensiones apropiadas y se obtuvieron, de tarjetas desechadas, los componentes electrónicos necesarios (resistencias y capacitores).   



 
Estimación del diámetro de la broca a utilizar para las perforaciones de las tarjetas.

Máquina de aire caliente utilizada para desoldar componentes electrónicos.


Desoldando las resistencias y capacitores de tarjetas desechadas.
Se aprecian las herramientas utilizadas para desoldar.
 
Componentes electrónicos obtenidos para cámara multialámbrica 4 canales.

Corrigiendo imperfecciones y formando ángulos rectos en las patitas de los componentes.


Se hicieron cortes superficiales en cada tarjeta para obtener dos canales aislados y en ellos se soldaron los componentes y las fibras de detección. A un balón de futbol se le extrajo la cámara, para construir los empaques que cumplen la función de proteger y aislar eléctricamente a las piezas entre sí y evitar fugas del gas que irá contenido dentro del detector. También se cortó una ventana de Mylar para sellar la cámara y poder ver al interior de ésta. 
 
Método 1 empleado para marcar los canales en las tarjetas fenólicas.
 Método 2 empleado para marcar los canales en las tarjetas fenólicas.
 
Componentes, con la forma necesaria para ser soldados.

Multímetro utilizado para hacer pruebas de conductividad eléctrica en las tarjetas (derecha).}
Realizando las perforaciones, para los componentes en las tarjetas , con un taladro de mano.
 
Tarjeta terminada de perforar.
 
Cámara de balón utilizada para hacer los empaques.

Tarjetas con los componentes soldados (Vista inferior).

Tuesday, July 21, 2015

Diseño de los Circuitos en el software OrCAD


Se diseñaron, con ayuda del investigador, los circuitos electrónicos a utilizar para la detección de los rayos cósmicos y efectuar la lectura de las señales. Estos circuitos se implementaron en la esquematización de dos tarjetas electrónicas propuestas en la planeación del instrumento; para ello se hizo uso del software computacional OrCAD, y posteriormente se enviaron los ficheros con las especificaciones a una empresa de manufactura.


Figura 1. Esquématico de la tarjeta de detección.

Figura 2. Esquemático de la tarjeta para hacer observaciones y toma de datos.

 Figura 3. Footprint de la tarjeta de detección.

 Figura 4. Footprint de la tarjeta para hacer observaciones y toma de datos.




Parte Mecánica (piezas de aluminio) de la Cámara Multialámbrica

Después de realizar el diseño, se enviaron las especificaciones para hacer las piezas de aluminio, necesarias para la construcción de la cámara multialámbrica, a una empresa especializada en cortes de este material.

Tapa de alumino de 40 mm de ancho por 40 mm de largo por 1 mm de espesor. 8 piezas.

Marco de aluminio de 40 mm de largo por 40 mm de ancho por 3 mm de espesor. 8 piezas.
Marco de aluminio de 40 mm de largo por 40 mm de ancho por 6 mm de espesor. 8 piezas.

Diseño de la Cámara Multialámbrica Hecho en Sketch Up

El diseño de la cámara se hizo usando el software Sketch Up. Se incluyeron todas las dimensiones en cada una de las piezas, y se ensamblaron para dar una vista preliminar de cómo se verá cuando esté terminado el detector de rayos cósmicos.

 Tarjeta Electrónica. (Vista Periférica)
Tarjeta Electrónica. (Vista Superior)

Marco de aluminio de 6 mm de espesor con una perforación cuadrada en el centro, es importante para tener una cantidad de gas considerable dentro de la cámara. (Vista periférica)

Marco de Aluminio. (Vista Superior)

Tapa de Aluminio. (Vista Periférica)

Tapa de Aluminio. (Vista Superior)

Cámara Multialámbrica. (Vista Periférica)

Cámara Multialámbrica. (Vista Superior)

Cámara Multialámbrica. (Vista Lateral)