Das Board enthält zentral eine 7x 10 Punktmatrixelement (rot/grün: macht drei Farben möglich rot/gelb/grün) zur Anzeige der Messbereiche der acht Trafos. Weiter werden hier über einpolige Lemobuchsen Monitorsignale der Trafos gestellt zum Abgriff per Oszzi.

Ansatz zum Entwurf der Frontboardschaltung ist zwei Punktmatrixelemente mit 5×7 Punkten zusammengesetzt zu einer 7 x 10 Punkt-Anzeige. Die folgende Skizze soll aufschlüsseln welche Funktionen zur Ansteuerung notwendig sind und ob potentielle Bausteine auf das Board passen…

Dieser Schaltplan ist gegenwärtig noch provisorisch, da die Matrixelemente noch in der Datenbank einzupflegen sind. Der Plan ermöglicht aber schon jetzt den Entwurf des Layouts, insbesondere im Hinblick auf die äußeren Aussmaße des Boards!

Anmerkungen L.Braisz: Für 55mA Strom in grünen / roten LED's wurden 51Ohm Vorwiderstand für Grün und 56Ohm Vorwiderstand für Rot gewählt. Matrixelement

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Was ist auf dem Frontboard zu leisten?

Auf dem Frontboard befindet sich ein LED-Matrixelement, dass Messbereiche für acht Trafos einerseits binär, wie über die IO-Bits gegeben, im Standardfall, andererseits als dekodierter Messbereich bargraph-artig dargestellt. Letzteres bietet auf den ersten Blick die eingestellte Sensitivität des Trafos. Die Binärkodierung entspricht der IO-Vorgabe zum Trafo und kann im Wartungsfall von Nutzen sein. Weiter gibt es später die Testfunktion. Auch die Klemmpulse der Trafos können dargestellt werden. Alles lebt im Linac innerhalb eines von hinten “aufgezäumten” 50 Hz (20 ms Takt) Timings.
Sind die Aufgaben diskret zu lösen oder muss ein CPLD eingesetzt werden?

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Zur avisierten Startzuteilung sind die acht an einem Modul angeschlossenen Trafos durch entsprechende Zuordnung in einer gemeinsamen Timingzone, haben also dasselbe Timing (hier Klemmpulse). Die notwendigen Messbereiche der Trafos können sich für jeden individuellen Trafo aber unterscheiden — dabei können diese sich auch noch bei Parallelbetrieb von Takt zu Takt alle 20 ms ändern. Das kann das Servicepersonal in dieser schnellen Folge natürlich nicht in voller Schönheit erfassen. Deswegen gibt es im Wartungsfall einen Anforderungschalter und die Möglichkeit einer Messbereichsvorgabe über Drehkodierer. Diese wird in der zweituntersten Zeile dann statisch visualisiert und auch vorgeben, indem das ansteuernde Crate das Timing “auskuppelt” und die Vorgabe für alle angeschlossenen acht Trafos statisch übernimmt. Zur Betrachtung mit einem Oszzi stehen auch acht Monitorausgänge erdbezogen singleended an LEMO-Ausgangsbuchsen zur Verfügung. Grundlage dafür, dass man einen Trafopuls sehen kann ist aber die richtige Klemmung, die die AC-gekoppelten Kopfverstärker 50 µs vor der Messung dazu freigibt. Idee für die Anzeige der Klemmung: individuelle Tastung des Klemmpuls in den letzten 5 ms des 20ms Grundtaktes: Das ist die maximale Zeit für einen Strahlpuls/Klemmpuls, der aber auch nur 10µs kurz sein kann - aber wenn, nur in den letzten 5ms1)! Deswegen müssen der kurz vorhandene Klemmpuls von einem Set und Resetspeicher erfaßt werden: gesetzt bei Vorhandensein zur 1 ms-Tastung jeweils live in 16, 17, 18, 19, 20 und zurück gesetzt vom 15. Takt der neuen 20ms-Periode. Zur Anzeige gebracht wird, zu einem Zeitpunkt im 1 ms-Takt, immer genau EINE vertikale Spalte - das gesamte Display wäre dann alle 7ms aktualisiert, also zweimal im Takt: Takt 1-7 und Takt 8-14. Die Graphik zeigt einerseits von links den Durchlauf eines 20ms Intervalles des UNILAC Pulses: Strahl ist aber nur in den letzten maximal 5ms vorhanden. Davor wird die Maschine darauf vorbereitet, somit existieren dort unbestimmte Übergangszustände von einem zum nächsten Intervall. Prinzipiell können sich die Setzwerte von einem zum nächsten Intervall ändern! Deswegen werden die neuen Setzwerte nach 14 ms erfasst und gespeichert. Diese gespeicherten werden dann bis zur nächsten Tastung dargestellt. Auf diese Weise ist die Anzeige auch im Wechsel aktiv und zeigt die Daten bis der nächste Puls ansteht.

Alternativ wäre es möglich, die gespeicherten Klemmpulse für 10 Folgetakte jeweils in einer Zeile abzulegen²⁾ und erst nach dem 10. Grundtakt, also nach 200 ms zurück zu setzen. Das wäre auch mit dem Auge zu erfassen! In diesem Fall ständen die einzelnen Zeilen des Displays also nicht für jeweils einen Trafomessbereich & Co., sondern für zehn aufeinander folgende 20ms-Perioden!

VHDL-Code in work...

Hier eine alternative Anzeige: Alle LEDs werden statisch betrieben und brauchen somit, wenn gesetzt, mehr Strom. Soll die der Bargraph-Messbereichsanzeige bestand haben, würde für jede LED ein eigener Treiber benötigt sowie acht Dekoder binär/linear.