СИСТЕМА СЧИТЫВАНИЯ ИНФОРМАЦИИ СО СТРИМЕРНЫХ КАМЕР Российский патент 2008 года по МПК G06F13/40 G01T1/17 H01J47/00 

Изобретение относится к области информационно-измерительной и вычислительной техники, а именно к системам сбора данных в исследованиях по ядерной физике и физике элементарных частиц, и может быть использовано для сбора информации со стримерных камер координатных детекторов годоскопического типа большой площади, расположенных на поверхности Земли.

До последнего времени координатные детекторы для регистрации потока космических частиц с помощью стримерных камер использовались главным образом в подземных экспериментах и работали в условиях малой загрузки. Аналогов системы считывания для детекторов-годоскопов на основе стримерных камер, рассчитанной на большой темп счета, характерный при регистрации космического излучения на поверхности Земли, не обнаружено.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является система считывания информации со стримерных камер [1], разработанная для подземного эксперимента, которая принята в качестве прототипа. Эта система состоит из контроллера для съема информации, триггерного блока, шины последовательного чтения данных, состоящей из линии общего триггерного сигнала, линии данных, линии сигнала загрузки и линии тактового сигнала, и узлов считывания, последовательно соединенных по шине последовательного чтения данных с контроллером для съема информации, содержащих усилители-компараторы, входы которых подсоединены непосредственно к стрипам стримерных камер, одни выходы соединены с соответствующими входами сдвиговых регистров, а другие выходы объединены по схеме ИЛИ и через дополнительный формирователь подключены по линии общего триггерного сигнала шины последовательного чтения данных к триггерному блоку, сдвиговые регистры, входы управления которых соединены с линиями тактового сигнала и сигнала загрузки шины последовательного чтения данных, а выход которых соединен с входом сдвигового регистра следующего узла через линию данных шины последовательного чтения данных. В данной системе при считывании информации последовательно опрашиваются все узлы считывания. Недостатком данной системы является низкая скорость сбора и передачи данных в ЭВМ, недостаточная при регистрации потока космического излучения на поверхности Земли.

Технический результат изобретения, состоящий в повышении скорости сбора данных с узлов считывания, достигается за счет того, что в известное устройство считывания информации со стримерных камер, состоящее из контроллера для съема информации, триггерного блока, шины последовательного чтения данных, состоящей из линии общего триггерного сигнала, линии данных, линии сигнала загрузки и линии тактового сигнала, и узлов считывания, последовательно соединенных по шине последовательного чтения данных с контроллером для съема информации, содержащих усилители-компараторы, входы которых подсоединены непосредственно к стрипам стримерных камер, одни выходы соединены с соответствующими входами сдвиговых регистров, а другие выходы объединены по схеме ИЛИ и через дополнительный формирователь подключены по линии общего триггерного сигнала шины последовательного чтения данных к триггерному блоку, сдвиговые регистры, входы управления которых соединены с линиями тактового сигнала и сигнала загрузки шины последовательного чтения данных, а выход которых соединен с входом сдвигового регистра следующего узла через линию данных шины последовательного чтения данных, непосредственно в каждый узел считывания введены схемы управления узлами считывания, представляющие собой схему выработки триггера узла, вход которой соединен с выходами усилителей-компараторов, объединенных по схеме ИЛИ, а другие входы которой соединены с линией тактового сигнала и линией сигнала загрузки, и мультиплексор прохождения данных через узел, вход управления которого соединен с выходом схемы выработки триггера узла, один вход данных мультиплексора соединен с последовательным входом сдвигового регистра узла, второй вход данных мультиплексора соединен с последовательным выходом сдвигового регистра узла, а выход мультиплексора соединен с последовательным входом сдвигового регистра следующего узла считывания, кроме того, в шину последовательного чтения данных дополнительно введена линия последовательного считывания триггеров узлов считывания, соединяющая последовательно схемы выработки триггера узлов.

Наличие схемы управление узлами считывания и линии последовательного считывания триггеров узлов считывания позволяет считывать данные только со сработавших узлов считывания и при срабатывании одного или соседних каналов (стрипов) детектора требуется только n тактов чтения, что позволяет увеличить скорость сбора данных на порядок по сравнению с системой-прототипом, где в аналогичной конфигурации считывание любого события происходит за n×n тактов.

На фиг.1 представлена общая схема считывания информации со стримерных камер: m блоков стрипов S₁...S_m стримерных трубок детектора 1 по n стрипов в блоке параллельно подсоединяются к m узлам считывания 2, данные с которых отбираются триггерной логикой 3 и поступают на контроллер 4 через шину последовательного чтения данных, состоящей из линии 5 последовательного считывания триггеров узлов считывания, линии данных 6, линии сигнала загрузки 7, линии тактового сигнала 8, линии общего триггерного сигнала 9. Линии сигнала загрузки 7, тактового сигнала 8 и общего триггерного сигнала 9 являются сквозными.

На фиг.2 представлена структурная схема узла считывания, который включает в себя n-битный сдвиговый регистр 10 с параллельной загрузкой, мультиплексор 11, схему выработки триггера узла 12, компаратор-формирователь 13, формирователь 14 общего триггерного сигнала шины последовательного чтения данных, входы 15 усилителя компаратора 13 подключены непосредственно к n-стрипам N₁...N_n стимерных трубок, выходы 16 усилителя компаратора 13 по схеме ИЛИ подключен ко входу 17 схемы 12 выработки триггера узла, а выходы 18 усилителей-компараторов 13 подключены к соответствующим входам 19 параллельной загрузки сдвигового регистра 10, последовательный вход 20 сдвигового регистра 10 и вход данных 21 мультиплексора 11 подключены к линии данных 6 (фиг.1), вход управления 22 сдвигового регистра 10 и вход 23 схемы 12 выработки триггера узла подсоединены к линии тактового сигнала 8 (фиг.1), вход управления 24 сдвигового регистра 10 и вход 25 схемы 12 выработки триггера узла подсоединены к линии сигнала загрузки 7 (фиг.1), последовательный выход 26 сдвигового регистра 10 соединен с входом 27 данных мультиплексора 11, вход управления 28 мультиплексора 11 соединен с выходом 29 схемы 12 выработки триггера узла, выход мультиплексора 30 соединен с последовательным входом 20 сдвигового регистра 10 следующего узла и входу данных 21 мультиплексора 11 следующего узла считывания по линии данных 6 (фиг.1), выход 31 схемы 12 выработки триггера узла соединен со входом 32 схемы 12 выработки триггера следующего узла через линию 5 (фиг.1) последовательного считывания триггеров узлов считывания. Временные диаграммы работы узла считывания изображены на фиг.3.

Устройство работает следующим образом.

Наведенные на стрипах 1 (фиг.1) сигналы поступают на входы 15 усилителей-компараторов 13 (фиг.2) узлов считывания 2 (фиг.1), где усиливаются и формируются в 1 мкс импульсы ТТЛ уровня. С выходов 18 усилителей-компараторов 13 (фиг.2) импульсы поступают на соответствующие входы 19 параллельной загрузки сдвигового регистра 10 (фиг.2). Все выходы 16 усилителей-компараторов 13 (фиг.2) объединяются по схеме ИЛИ для формирования триггерного сигнала узла (сигнал OR на фиг.3), поступающего на вход 17 схемы 12 выработки триггера (фиг.2) узла считывания и на вход формирователя 14 (фиг.2). На выходе формирователя 14 выставляется общий триггерный сигнал шины, который по линии 9 (фиг.1) шины последовательного чтения данных поступает на центральный триггерный блок 3 (фиг.1).

При выполнении триггерных условий центральный триггерный блок 3 (фиг.1) выставляет сигнал загрузки (сигнал LD на фиг.3), поступающий по линии 7 (фиг.1) на контроллер 4 (фиг.1), на входы 24 сдвиговых регистров 10 (фиг.2) и входы 25 схем 12 выработки триггера (фиг.2) узлов считывания. По переднему фронту сигнала загрузки в сдвиговые регистры 1 (фиг.2) записываются состояния на их входах 19. По переднему фронту сигнала загрузки и при наличии триггерного сигнала узла на входе 17 схем 12 выработки триггеров (фиг.2) узлов считывания выставляется триггер узла и на выходе 29 схемы 12 выработки триггеров (фиг.2) узлов считывания и выставляется логический уровень (сигнал ST на фиг.3), поступающий на вход 28 управления мультиплексором 11 (фиг.2). Мультиплексор включает выход 26 сдвигового регистра 10 (фиг.2) узла считывания в линию данных 6 (фиг.1) шины.

Считывание производится контроллером 4 (фиг.1), одновременно по двум линиям данных 5 и 6 (фиг.1) шины последовательного чтения данных, посредством синхронного сдвига данных (сигналы OUT и OUT1 на фиг.3) по тактовому сигналу (сигнал CLK на фиг.3), формируемому контроллером 4 (фиг.1).

Наличие схемы управление узлами считывания и линии последовательного считывания триггеров узлов считывания позволяет считывать данные только со сработавших узлов считывания и при срабатывании одного или соседних каналов (стрипов) детектора требуется только n тактов чтения, что позволяет увеличить скорость сбора данных на порядок по сравнению с системой-прототипом, где в аналогичной конфигурации считывание любого события происходит за n×n тактов.

Источник информации

1. G.Battistoni et al., Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A245 (1986), p.277-290.

Изобретение относится к области информационно-измерительной и вычислительной техники, а именно к системам сбора данных в исследованиях по ядерной физике и физике элементарных частиц, и может быть использовано для сбора информации со стримерных камер координатных детекторов годоскопического типа большой площади. Изобретение позволяет повысить скорость сбора данных со стримерных камер. В устройстве считывания информации со стримерных камер непосредственно в каждый узел считывания введены схемы управления узлами считывания, представляющие собой схему выработки триггера узла и мультиплексор прохождения данных через узел, вход управления которого соединен с выходом схемы выработки триггера узла, кроме того, в шину последовательного чтения данных дополнительно введена линия последовательного считывания триггеров узлов считывания, соединяющая последовательно схемы выработки триггера узлов. 3 ил.

Система считывания информации со стримерных камер, состоящая из контроллера для съема информации, триггерного блока, шины последовательного чтения данных, состоящей из линии общего триггерного сигнала, линии данных, линии сигнала загрузки и линии тактового сигнала, и узлов считывания, последовательно соединенных по шине последовательного чтения данных с контроллером для съема информации, содержащих усилители-компараторы, входы которых подсоединены непосредственно к стрипам стримерных камер, одни выходы соединены с соответствующими входами сдвиговых регистров, а другие выходы объединены по схеме ИЛИ и через дополнительный формирователь подключены по линии общего триггерного сигнала шины последовательного чтения данных к триггерному блоку, сдвиговые регистры, входы управления которых соединены с линиями тактового сигнала и сигнала загрузки шины последовательного чтения данных, а выход которых соединен с входом сдвигового регистра следующего узла через линию данных шины последовательного чтения данных, отличающаяся тем, что непосредственно в каждый узел считывания введены схемы управления узлами считывания, представляющие собой схему выработки триггера узла, вход которой соединен с выходами усилителей-компараторов, объединенных по схеме ИЛИ, а другие входы которой соединены с линией тактового сигнала и линией сигнала загрузки, и мультиплексор прохождения данных через узел, вход управления которого соединен с выходом схемы выработки триггера узла, один вход данных мультиплексора соединен с последовательным входом сдвигового регистра узла, второй вход данных мультиплексора соединен с последовательным выходом сдвигового регистра узла, а выход мультиплексора соединен с последовательным входом сдвигового регистра следующего узла считывания, кроме того, в шину последовательного чтения данных дополнительно введена линия последовательного считывания триггеров узлов считывания, соединяющая последовательно схемы выработки триггера узлов.