Electrónica y sistema de adquisición de datos de los observatorios de rayos cósmicos EAS-UAP y Sierra la Negra Contenido. 1.Introducción. 2.Observatorios.

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1 Electrónica y sistema de adquisición de datos de los observatorios de rayos cósmicos EAS-UAP y Sierra la Negra Contenido. 1.Introducción. 2.Observatorios EAS-UAP y Sierra La Negra. 3.Tarjetas Electrónicas con FPGA´s y Diseño de tarjetas electrónicas hijas. 4.Programas en VHDL (Very high speed integrated circuit (VHSIC) Hardware Description Language) y LabView. 5.Resultados obtenidos con el nuevo sistema de adquisición. 6.Comparación de nuestro sistema de adquisición con el sistema del Auger y módulos NIM utilizados en el EAS-UAP. 7. Conclusiones.

2 Introducción. Describimos el diseño de un sistema electronico de adquisición de datos de alta velocidad. Los FPGAs (Field Programmable Gate Arrays) cada vez se usan más en sistemas de adquisición de datos en rayos cósmicos debido a su alto nivel de integración y a su alta velocidad, así como a su bajo costo y bajo consumo de potencia. En esta plática describimos en detalle la electrónica y el sistema de adquisición de datos basado en FPGAs para los observatorios EAS-UAP y Sierra La Negra, localizados en el Campus de la BUAP y en la montaña Sierra La Negra, respectivamente. Estos observatorios se usan para medir la energía primaria y la dirección de llegada de cascadas extendidas de rayos cómicos con energías de alrededor de 10E15 eV. También se describe el uso de tarjetas hijas que contienen ADCs (Analog to Digital Converters) conectadas a las tarjetas madre que contienen a la FPGA. Los ADCs descritos permiten digitalizar las señales con un rango dinámico de 10 bits a velocidades de muestreo de 200 MSPS. También discutimos la posibilidad de usar las FPGAs para digitalizar las señales de los fotomultiplicadores y sus ventajas y desventajas con respecto al uso tradicional de tarjetas discriminadoras.

3 Observatorios EAS-UAP y Sierra La Negra EAS-UAP Altitud~2200 m snm 800 g /cm 2 ubicación: 19 0 N and 90 0 W.

4 Señales típicas obtenidas de los tanques detectores EAS-UAP

5 Componente electromagnética y muonica. (digitalizacion de la senal con Osciloscopio)

6 Sistema electrónico de adquisición, proporcionado el arreglo Experimental Internacional AUGER de Argentina. Cuenta con un sistema de conversión analógico a digital a 40 MHz

7 Sistema de adquisición electrónico de datos para el arreglo híbrido EAS-UAP y Sierra Negra

8 Tarjetas Electrónicas con FPGA´s.Hemos programado las Spartan2, Spartan2e, Spartan3 y Virtex100.

9 Diseño de tarjetas electrónicas auxiliares Para digitalizar las señales analógicas proporcionadas por los tanques detectores utilizamos el convertidor analógico AD9214BRSZ-105, los cuales operan hasta 100MSPS. Para el diseño de los circuitos se uso Protel. interface

10 Se ha diseñado una tarjeta que puede realizar la función de un modulo discriminador, contador (scaler) y para determinar la dirección de arribo de la partícula primaria. -Cuenta con 16 canales de entradas analógicas. -Potencia de consumo 2.8 W Una primera prueba nos permite ver que para una senal de 80 mV proporciona la Senal CMOS.

11 Asignacion de etiqueta de tiempo a los datos provenientes de los pulsos.

12 Programas en VHDL Con la creciente complejidad de los diseños digitales ha aparecido una necesidad de describir un circuito de la forma más eficiente y práctica posible. Un lenguaje de programación (VHDL) ofrece la posibilidad de un alto nivel de abstracción y es la solución adecuada para dicha tarea. Reloj del sistema 50MHz x2=100MHz.

13 Lenguaje de programación LabView y Resultados. Para el control de la tarjeta de adquisición y descarga de datos almacenados en ellas, usamos el lenguaje de programación LabView desde una PC y el circuito de interface presentado anteriormente. Los datos después de bajarse a la PC son analizados.

14 Resultados Un primer análisis con root de los datos guardados, proporcionan graficas similares a los obtenidos con la electrónica comercial

15 Conclusiones. 1.- Se ha desarrollado un sistema de adquisición a 200MHz, lo que permite detectar senales de corta duracion provenientes de electrones. 2.-El costo es mucho muy bajo comparado con la electronica comercial (modulos NIM) y osciloscopios digitales. 3.-Se realiza la adquisición 5 veces mas rapida que el sistema del Auger.