Oparta o układy Spartan 6 wielokanałowa karta pomiarowo-sterująca w systemach sterowania piezoelektrycznych elementów wykonawczych

摘要

Prezentowany system umożliwia jednoczesną kompensację 16 wnęk rezonansowych zaopatrzonych w podwójne piezoelektryczne elementy wykonawcze. Pracę urządzenia nadzoruje nowoczesny układ reprogramo-walny rodziny Spartan 6, umożliwiający nie tylko równoległe przetwarzanie sygnałów cyfrowych, ale także wymianę informacji cyfrowych z wykorzystaniem szybkich interfejsów szeregowych. Artykuł przedstawia pierwsze wyniki testów działania systemu po zainstalowaniu go w hali eksperymentalnej.%The system presented in the paper allows simultaneous compensation of 16 resonant cavities equipped with double piezoelectric actuators, as depicted in Fig. 1. The device operation is assured by Spartan 6 FPGA equipped with digital signal processing units and fast serial links. The analog part of the system is based on a matrix of power amplifiers that allows driving the piezo elements with voltages up to ±70 V. Since the piezo elements can be also used as mechanical vibration sensors, multichannel ADCs have been applied to provide fast data acquisition. The piezo actuator and sensor functionality can be exchanged remotely using switching relays. The input and output voltage as well as output current of the power amplifiers have been used for monitoring purpose. The piezo control system sends and receives data from the main signal processing unit (uTCA). The usage of fast serial links enables data throughput up to 125 Mb/s. The paper presents the results of the system performance measurements after its installation in a cryomodule test bench (CMTB). During the tests the main functionality of the module has been checked, as shown in Tab. 1. The system has been also used for adaptive compensation of cavity detuning during RF pulse operation with accelerating field gradients up to 18 MV/m (see Fig. 7). The presented solution will be applied in the incoming X-Ray Free Electron Laser (XFEL) located at Deutsches Elektronen Synchrotron (DESY) in Hamburg.