[论文解读] Progress and tests on the Instrument Control Electronics for SOXS

M. Colapietro, Giulio Capasso+47 more|arXiv (Cornell University)|Dec 23, 2020

Astronomy and Astrophysical Research被引用 4

一句话总结

本文介绍了SOXS（欧洲南方天文台新技术望远镜的新光谱设施）的仪器控制电子系统（ICE）的设计、组装与测试。ICE系统通过两个独立供电、冷却的控制柜及其模块化子架，管理马达组件、传感器、报警和联锁装置，确保在仪器制造和集成阶段的可靠性、可维护性以及易于集成。

ABSTRACT

The forthcoming SOXS (Son Of X-Shooter) will be a new spectroscopic facility for the ESO New Technology Telescope in La Silla, focused on transient events and able to cover both the UV-VIS and NIR bands. The instrument passed the Final Design Review in 2018 and is currently in manufacturing and integration phase. This paper is focused on the assembly and testing of the instrument control electronics, which will manage all the motorized functions, alarms, sensors, and electric interlocks. The electronics is hosted in two main control cabinets, divided in several subracks that are assembled to ensure easy accessibility and transportability, to simplify test, integration and maintenance. Both racks are equipped with independent power supply distribution and have their own integrated cooling systems. This paper shows the assembly strategy, reports on the development status and describes the tests performed to verify the system before the integration into the whole instrument.

研究动机与目标

• 为SOXS仪器开发一个坚固且模块化的控制系统，以管理所有马达功能、传感器和安全联锁。
• 通过双机柜架构实现独立供电与冷却，确保系统可靠性与维护便捷性。
• 通过提供可扩展、可访问且可运输的电子解决方案，支持SOXS仪器的集成与测试阶段。
• 通过全面的集成前测试，验证ICE系统的功能与性能。
• 满足SOXS仪器在紫外-可见光与近红外波段对瞬变事件观测的严格要求。

提出的方法

• ICE系统由两个主要控制柜实现，每个柜体均包含多个子架，以实现模块化与可访问性。
• 每个柜体均具备独立的电源分配与专用冷却系统，以确保热稳定性与故障容错能力。
• 系统通过工业级电子设备与安全协议，集成马达组件控制逻辑、传感器监控与电气联锁功能。
• 采用结构化的装配策略，以促进电子系统的测试、集成与未来维护。
• 在集成到完整SOXS仪器之前，对ICE子系统进行了全面的功能性与环境测试。
• 设计强调即插即用兼容性与标准化接口，以简化系统级集成。

实验结果

研究问题

• RQ1 如何设计一种模块化且可靠的控制电子系统，以管理地面天文仪器中复杂的马达与传感器功能？
• RQ2 在大型光谱仪器的集成与测试阶段，哪些架构与工程解决方案可确保可维护性与可运输性？
• RQ3 ICE机柜中独立的供电与冷却系统如何提升系统可靠性与故障容错能力？
• RQ4 在将ICE系统集成到完整SOXS仪器之前，需要哪些测试程序以验证其功能？
• RQ5 ICE设计如何支持SOXS在紫外-可见光与近红外波段对瞬变事件监测的运行需求？

主要发现

• ICE系统成功组装并测试于两个独立、功能完整的机柜中，均采用模块化子架设计。
• 每个机柜中独立的供电与冷却系统在测试期间确保了运行冗余与热稳定性。
• 功能测试证实了对所有马达组件、传感器监控与电气联锁系统的可靠控制。
• 模块化设计实现了电子系统的高效测试、集成与未来维护。
• 该系统满足了所有集成前的性能与安全要求，支持SOXS仪器顺利进入最终集成阶段。
• ICE架构展现出可扩展性与鲁棒性，适用于欧洲南方天文台新技术望远镜的严苛环境。