<font color="FF0000"><strong>SEI Tagung 2018</strong></font> - <br>Studiengruppe Elektronische Instrumentierung

16 Apr 2018, 12:00 → 18 Apr 2018, 18:00 Europe/Berlin

Peter Kaever (HZDR), peter goettlicher (DESY)

SEI-Tagung 2018	Version: 22-März 2018

WWW-Seite: https://indico.desy.de//event/SEI_2018

16.-18.April 2018 am HZDR

Elektronik, Datennahme und Prozesssteuerung
Tagung der Helmholtz-Zentren,     offen für andere

 

Anmeldung als Teilnehmer	bitte bis 16.März 2018
Anmeldung als Vortragender/Aussteller	bitte bis 23.März 2018

 

 

 

 

 

Jährliches Treffen:
Einmal jährlich treffen sich
Entwickler für Elektronik, Datennahme und Prozesssteuerung
an den Helmholtz-Zentren und an anderen Institutionen mit Nähe zur Forschung.
Das Ziel ist der Austausch über ihre Aktivitäten durch Vorträge, Präsentationen und Diskussion.
Das Wissen über die Aktitivitäten der anderen und persönliche Kontakte fördern die Zusammenarbeit.
Siehe auch die Homepage der SEI.

Die Zielgruppe
sind Wissenschaftler/innen, Ingenieur/e/innen und Techniker/innen.
Es sind einmalig Teilnehmende ebenso willkommen wie regelmäßig Teilnehmende.

Thematik:
Es soll ein breites Spektrum zu Elektronik, Datennahme und Prozesssteuerung abgedeckt werden
Themen können sein:
- Konzeptentwicklungen und Algorithmen
- Schaltungsumsetzungen,
- ASIC - Entwicklungen;
- Programmierbare Logic
- Hard- und Softwarewerkzeuge,
- Programmierungen und
- Techniken der Praxis.

Vorträge und Ausstellung
An allen Tagen werden Vorträge der Teilnehmer stattfinden und am Dienstagvormittag ist Zeit und Raum für Kontakt zu Firmen bei einer mehrstündigen Ausstellung forschungsrelevanter Produkte.


Die Tagung 2018 findet statt am

 

 

 

HZDR - Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf
vom 16.-18. April 2018
Bautzner Landstraße 400
01328 Dresden
Beginn ca. 13:00 und Ende ca. 14:00

 

 

 

 

 

Arbeitstreffen
Im Anschluss wird noch ein Arbeitstreffen geplant. Als Thema wurde gewählt:
        FPGA basierte DAQ-Systeme
Dieses wird bis Mittwoch 17:00 dauern.
Es wird organisiert von Peter Kaever (HZDR) und Jörg Burmester (HZG),
E-mail: peter.kaever@hzde.de, joerg.burmester@hzg.de

Die Teilnehmer sollen kleine, kurze Problem- oder Lösungsansätze vorstellen.
Es soll viel Raum zu Gespäch bleiben.
- Wo werden FPGA's in den Anlagen und Experimenten eingesetzt?
- Was wird mit FPGA's realisiert?
- Welche Hard- und Software wird verwendet?
- IP-cores: Eigene, Einsatz kommerzieller oder Freeware, projekt&übergreigende/gemeinsame Nutzung?

Das Arbeitstreffen lebt von den Beiträgen und der Offenheit der Teilnehmer. Damit hier offen diskutiert werden kann, und nicht alles perfekt ausgereift präsentiert werden muss, werden die Vorträge nicht veröffentlicht, sondern nur als zusammenfassender Bericht den Proceedings der SEI-Tagung angehägt.
Es wäre aber auch schön zu dieser Thematik schon während der SEI-Tagung ausführlichere Vorträge zu hören, da vielleicht Mitarbeiter/innen, die an diesen Themen arbeiten, speziell diesmal anreisen.

Hier finden Sie Informationen des Gastgebers: WWW-Seiten des HZDR
Hier ist ein Link zur Homepage der SEI-Studiengruppe
Wenn Sie mehr zum Inhalt der Tagungsserie wissen wollen, empfehle ich einen Blick in die Proceedings der letzten Tagung. Hier finden Sie die ONLINE-Version: http://sei.desy.de/sites2009/site_sei/content/e108213/e226962/full_107_SEI.pdf

Kontakt:
Inhaltliche Organisation: Dr. Peter Göttlicher,
     DESY Deutsches Elektronen-Synchrotron
     Notkestraße 85
     22607 Hamburg
     Tel: 040/89983226
     E-Mail: peter.goettlicher@desy.de , bitte mit dem Stichwort SEI im Betreff

Lokale Organisation: Peter Kaever,
     HZDR - Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf
     Bautzner Straße 400
     01328 Dresden
     Tel: 0351 260 - 3443
     E-Mail: peter.kaever@hzdr.de , bitte mit dem Stichwort SEI im Betreff

 

 

 

Monday, 16 April

12:00 → 13:00 Ankunft

13:00 → 14:00 HZDR - das gastgebende Zentrum

13:00 Eröffnung

Speaker: Dr Peter Goettlicher (DESY)

13:10 Vorstellung des HZDR

Speaker: Dr Ulrich Breuer (HZDR)

13:30 Vorstellung der Strahlungsquelle ELBE

Speaker: Prof. Dr. Peter Michel (HZDR)

14:00 → 15:32 FPGAs in ihren Anwendungen

14:00 New developments and experience with real-time signal processing for beam diagnostics at COSY

Diagnostics of beam parameters is vital for the operation of any particle accelerator and contributes to the precision of the physics experiments. At the COoler SYnchrotron of the Forschungszentrum Jülich several beam instrumentation subsystems acquire and process data in real-time for machine and operator use to ensure safe and efficient performance. Here the current development is presented for the Beam Loss Monitor and Ionization Chambers with regard to the usage of field programmable gate arrays (FPGAs) to achieve fast signal processing and integration into the Experimental Physics and Industrial Control System (EPICS) used at COSY.

Speaker: Mr Ilja Bekman (IKP-4)

Slides SEI2018_Bekman_Reimers_talk_v1.2.2.pdf

14:23 FPGA-based Quantum Feedback for Superconducting Qubits

Speaker: Mr Richard Gebauer (IPE/PHI - KIT)

Slides Gebauer_FPGA-Qu…k_Presentation.pdf.url

14:46 FPGA basierte Testbench fuer 10Gbit Daten-Module des ATLAS Trackers

Speaker: Mr Jonas Wolff (DESY)

Slides 15_FPGA_basierte_Testbench_fuer_10Gbit_Daten_Module_des_ATLAS.pptx

15:10 Direct Sampling FMC for High-Speed Data Acquisition

Speaker: Mr Johannes Zink (microTCA Technology Lab - DESY)

15:32 → 16:00 KAFFEE-Mo

16:00 → 17:55 Detektoren

16:00 Bestimmung des aquatischen Rückstreukoeffizienten

Speaker: Dr Felix Theopold (Helmholtz-Zentrum Geesthacht)

16:23 HyAbS – vom Meßprinzip zum vollautomatischen Sensor

2014 startete die Abteilung „Operationelle Systeme/In situ Messsysteme“ (KOI) des Instituts für Küstenforschung vom Helmholtz-Zentrum Geesthacht mit der Weiterentwicklung eines halbautomatischen Sensors hin zu einem vollautomatischen Sensor. Dieser soll in Zukunft in festen Forschungsstationen oder auf Schiffen eingesetzt werden können. Der „Hyperspectral Absorption Sensor (HyAbS) ermöglicht eine kontinuierliche Messung der Gesamtabsorption der im Wasser befindlichen Substanzen. Basierend darauf kann der Sensor unter anderem die Menge von Phytoplankton bestimmen. Als automatisches Messsystem ist der Sensor in der Lage, das Phytoplankton z.B. während einer Schifffahrt kontinuierlich zu bestimmen und damit die Verteilung im untersuchten Seegebiet. Stationär eingesetzt kann wiederum das Wachstum des Phytoplanktons über die Zeit an z.B. Flußmündungen untersucht werden. Eine besondere Herausforderung im Rahmen der Entwicklung ist die Ansteuerung der verschiedenen Komponenten des Systems sowie ihre Einbindung in eine anwenderfreundliche Software zur Steuerung des generellen Messablaufs. In diesem Vortrag möchte ich auf unsere Beteiligung als Elektronikabteilung der Zentralabteilung Technikum an der Entwicklung des Sensors eingehen.

Speaker: Mr Oliver Listing (Helmholtz-Zentrum Geesthacht)

16:46 Datenlogger für den AMD

Auf dem Versuchsfeld des Projektes "Auger" in Argentinien war geplant, die vorhandenen Tscherenkow-Tanks mit einem zusätzlichen Detektormodul auszurüsten. Im Vorfeld mussten die klimatischen Bedingungen im Gehäuse der Erweiterung untersucht werden. Ziel war die Abschätzung, ob das Unterbringen der empfindlichen Sensorelektronik sinnvoll ist bzw. welcher Aufwand notwendig sein wird. Dazu wurde in unserer Elektronischen Werkstatt ein speziell für diesen Zweck ausgelegter Datenlogger entwickelt und gebaut.

Speaker: Mr Franz Peter Zantis (RWTH Aachen)

Slides 19_Datenlogger.ppt

17:09 Future Upgrades of the BCM1F Detector at CMS

The BCM1F detector provides an online, bunch-by-bunch measurement of the luminosity and machine induced background at the CMS experiment. To further increase the detector performance for Run 3 of the LHC, an upgrade of the detector front end is foreseen for the period of the Long Shutdown 2 (2019-2020). This will include the transition from DC-coupled diamond to AC-coupled silicon sensors as well as a redesign of the Flex-Rigid PCB. This talk will introduce the BCM1F detector with its newly developed MicroTCA back end system and provides an overview of the foreseen upgrade works.

Speaker: Mr Alexander Rüde (CERN/KIT)

Slides BCM1F.pdf

17:32 Entwicklung von Programmen zum Auslesen und Kalibrieren eines neuartigen Detektorsystems

Das Jülicher Zentrum für Forschung mit Neutronen (Jülich Centre for Neutron Science, JCNS) des Forschungszentrums Jülich betreibt an der Forschungsneutronenquelle Heinz Maier-Leibnitz der Technischen Universität München in Garching verschiedene Neutronenstreuinstrumente. Mithilfe dort durchgeführter Experimente können neue Erkenntnisse zur Entwicklung und Verbesserung funktioneller Materialien in den verschiedensten Bereichen beigetragen werden. Für die Detektion von thermischen Neutronen sind auf Helium-3, das größtenteils bei der Herstellung von Kernwaffen als Nebenprodukt entsteht, basierende Gasdetektoren weit verbreitet. Da die Vorräte dieses Gases weitestgehend aufgebraucht sind und es nicht möglich ist, Helium-3 effizient zu produzieren, wird nach alternativen Detektorkonzepten gesucht. Der im Institutsbereich Systeme der Elektronik (ZEA-2) des Zentralinstituts für Engineering, Elektronik und Analytik entwickelte Szintillationsdetektor mit Wellenlängenschiebern ist das Ergebnis eines neuen Lösungsansatzes zum Nachweis von thermischen Neutronen. Da dieser Detektor in Zukunft bei dem sich noch im Aufbau befindlichen Instrument SAPHiR eingesetzt werden soll, muss seine Steuerung auch an die einheitliche Struktur der Messkontrollsysteme des JCNS angepasst werden, wozu in erster Linie die Verwendung des TANGO-Systems zur Anbindung der Hardware zählt. Ein solcher TANGO-Server, der die Kommunikation mit der Elektronik des Szintillationsdetektors verwaltet, soll in der Programmiersprache C++ implementiert werden, wobei als Schnittstelle der CompactPCI-Bus dienen wird. Zusätzlich ist die Entwicklung eines automatisierten Algorithmus zur Kalibrierung des Detektors vorgesehen, damit diese nicht mehr manuell durchgeführt werden muss. Im Vortrag wird das neue Detektorkonzept sowie die Implementierung des TANGO-Servers und die Entwicklung eines Algorithmus, der die Kalibrierung des Szintillationsdetektors automatisiert, vorgestellt. Die dabei verwendete Softwarestruktur und dadurch zur Verfügung gestellten Funktionalitäten werden zusammen mit Messergebnissen präsentiert.

Speaker: Mr Alexander Steffens (Forschungszentrum Jülich GmbH)

Slides Steffens_Entwicklung_von_Programmen_fuer_ein_neuartiges_Detektorsystem.pdf

19:00 → 21:00 Abendessen Montag

Tuesday, 17 April

08:59 → 09:19 FPGAs

08:59 AI/ML und FPGAs - Artifical Intelligence/Machine Learning

Speaker: Mr Jens Stapelfeldt (Xilinx GmbH)

09:19 → 10:05 Produktion

09:19 Datenbankgestützte Produktdatenarchivierung

Unterstützung für eine lückenlose Geräte- und Anlagendokumentation

Speaker: Mr Markus Meyer (HZDR)

09:42 Fertigung von Leiterplatten Prototypen - Erfahrungen mit Dienstleistern aus Deutschland und China

Nach dem ersten Entwurf einer Leiterplatte folgt unmittelbar deren Fertigung und Bestückung. Für Prototypen gehören diese Schritte noch zum Entwicklungsprozess und müssen deshalb schnell umgesetzt werden. Diese Dienstleistungen werden von vielen spezialisierten Unternehmen in Deutschland und China angeboten. Im Vortrag werden Erfahrungen mit Fertigungsdienstleistern aus Entwicklersicht berichtet.

Speaker: Dr Philipp Födisch (IAM Electronic GmbH)

10:05 → 10:15 FOTO-Termin

10:15 → 15:45 Ausstellungen

10:15 CAEN -Netzteile

Speaker: Nico von Düring (CAEN)

10:15 Farnell GmbH

Globaler Distributor, Gemeinschaftsstand mit XILINX-GmbH

Speaker: Mr Kevin Kohlstedt (Farnell GmbH)

10:16 ISEG - Hochspannungsversorgungen, Crates, Controller

Speaker: Maik Donix (iseg Spezialelektronik GmbH)

10:17 Kniel - Netzteile für die gestresste Entwicklerseele

Speaker: Mr Lothar Droll (Kniel System-Electronic GmbH)

10:18 Ausstellung Metcal SmartHeat Löt-Stationen, Schadstoff-Absaugung, Dosiertechnik

Ausstellung von Metcal Löt-Stationen, Schadstoff-Absaugung und Dosiertechnik. Löt-Stationen basierend auf der Metcal SmartHeat Technologie.

Speaker: Mr Norbert Weide (OK International)

10:19 MTCA ---- N.A.T. GmbH - innovation in communication ---- MicroTCA Technology Lab (A Helmholtz Innovation Lab)

Speakers: Dr Thomas Walter (DESY), Mr Vollrath Dirksen (N.A.T. GmbH)

Poster POSTER_N.A.T._at_SEI-HZDR_2018-HIRES.pdf

Slides 2018-01-15_Poster_POF_MicroTCA_Technology_Lab_V1R5_-_modified-2.pdf POSTER_N_A_T_at_SEI_HZDR_2018.pdf

10:20 Test-und Meßtechnik von Tektronix/Keithley

Speaker: Mr Artjom Raizenstein (Distribution Account Manager)

10:21 → 13:00 KAFFEE--Di Mittagessen, verteilt parallel zu den Ausstellungen

13:00 → 14:32 Software für Kontrollen: DRAFT ---- Software für Kontrollen

13:00 CS++ - Status and Outlook

Speaker: Dr Holger Brand (GSI Helmholtzzentrum Für Schwerionenforschung GmbH)

Slides 41_CSPP_Status_and_Outlook.pptx (Protected)

13:23 LabVIEW - Actor Framework in Action

Die Präsentation zeigt die Motion-Control Software, die einem speziellen Nutzerkreis am HZDR eine zugeschnittene Software-Lösung für die Ansteuerung von Owis- und NewFocus-Controllern bereitstellt. Die Software unterliegt häufigen Erweiterungswünschen, so dass der Weg von einer klassischen LabVIEW-Architektur hin zur Nutzung des Actor Framework beschrieben wird.

Speaker: Ms Nicole Wagner (HZDR)

13:46 Migration von MATLAB-Algorithmen auf einem ARM-Mikrocontroller mittels automatischer Codegenerierung

Speaker: Mr Leon Peters (Forschungszentrum Jülich GmbH)

14:09 Evaluierung verschiedener Kommunikationsprotokolle und Versuchsaufbauten zur Datenübertragung in einem drahtlosen ESP8266 Netzwerk

Speaker: Mr Dominik Hoven (Forschungszentrum Jülich, ZEA-2)

14:32 → 17:35 Besichtigungen LK-II Instrumente

14:45 HLD Labor - high magnetic field

Speaker: Dr Thomas Herrmannsdörfer (Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf)

15:45 IBC - ion beam center I

Speaker: Dr Akhmadaliev (HZDR)

15:45 SIMS - secondary ion mass spectrometer I

Speaker: Dr Renno (HZDR)

16:30 IBC - ion beam center II

Speakers: Dr Akhmaliev (HZDR), Dr Borany (HZDR)

16:30 SIMS - secondary ion mass spectrometer II

Speaker: Dr Renno (HZDR)

18:00 → 21:00 Abendessen Dienstag

Wednesday, 18 April

09:00 → 10:32 Anlagen

09:00 Einsatz von PROFINET IO in der Neutronenstreuung

In den Kontrollsystemen der Neutronen-Instrumente, die vom Jülich Centre for Neutron Science (JCNS) entwickelt wurden, besitzen speicherprogrammierbaren Steuerungen (SPS) der Firma Siemens eine zentrale Bedeutung. In der Vergangenheit wurde PROFIBUS für die Kommunikation von SPS-Systemen mit Computern auf der Leitebene, anderen SPS-Systemen oder dezentralen Peripherie-Systemen eingesetzt. Mittlerweile hat sich PROFNET IO als das wichtigste industrielle Ethernet-System für Echtzeitanwendungen etabliert. Aus diesem Grund wird bei der Neuentwicklung von Neutronen-Instrumenten durch das JCNS mittlerweile PROFINET IO anstelle von PROFIBUS eingesetzt und existierende Instrumente werden sukzessive auf PROFINET IO umgestellt. Zur Realisierung des PROFINET-Anschlusses für die Computersysteme auf der Leitebene wurde eine CPCI Trägerbaugruppe für PC/104-Plus Baugruppen entwickelt. Damit kann die PROFINET IO Baugruppe CP1604 der Firma Siemens für PC/104-Plus völlig transparent in CPCI-Systemen eingesetzt werden. Als Betriebssystem kommt Linux zum Einsatz und die Software-Entwicklung basiert auf der PROFINET IO-BASE API, die allgemein von PROFINET Baugruppen der Firma Siemens unterstützt wird. Aufsetzend auf der IO-BASE API wurde ein Anwendungs-Protokoll zur Kommunikation mit SPS-basierten Antriebssystemen entwickelt.

Speaker: Mr Harald Kleines (Forschungszentrum Jülich GmbH)

09:23 Motoransteuerung durch Mikrocontroller mit EtherCAT on Chip

Motoransteuerungen sind in vielen Experimenten fester Bestandteil der Instrumentierung. Durch die verschiedenen Bewegungsprofile und die Notwendigkeit, sie mit Endschaltern, Encodern oder Inkrementalgebern zu versehen sowie mit mehreren Motoren ggf. koordinierte Bewegungen auszuführen oder Bewegungssynchron zu messen entsteht eine höhere Komplexität. Durch die Verfügbarkeit von Mikrocontrollern mit EtherCAT on Chip ergibt sich die Möglichkeit einer performanten und effizienten Feldbusanbindung, die bei Motoransteuerungen ihre Leistungsfähigkeit zeigen kann.

Speaker: Dr Peter Kaever (HZDR)

09:46 Automatisierung einer Anlage zum Transport flüssiger sowie gasförmiger Radionuklide

Speaker: Mr Henrik Tietze (HZDR)

10:09 Über Vorhersagen zu Störeinkopplungen in verlegte Kabel mit dem Feldberechnungsprogramm CONCEPT II

- Störeinkopplung in Koaxialkabel - Elektromagnetische Feldberechnung und -simulation

Speaker: Dr Wolfram Sorge (HZDR)

10:32 → 10:55 ASIC

10:32 Verification of a 65nm CMOS IC for various applications (neutrino detection, high energy physics, etc.)

At the Forschungszentrum Jülich ZEA2 a $65nm$ CMOS IC for neutrino detectors or high energy physics was developed. The "**Vulcan**" IC consists of a frontend with a transimpedance amplifier, three ADCs with $1 GS/s$ and $8$ bit resolution, a Digital Control Unit and a LVDS interface. This presentation will give a brief overview of the development, the main functionality and a possible usage of the IC. The main part of the presentation will describe the measurement setup, the verification environment and the measurement results of the IC.

Speaker: Mr Christian Roth (Forschungszentrum Juelich)

10:55 → 11:25 KAFFEE - Mi

11:25 → 13:10 Plattformen für DAQ mit FPGAs und GPUs und Datenübertragung

11:25 IPSBE: Interatives Pipeline-System für Bildverarbeitung in Echtzeit

Speaker: Mr Stefan König (Hochschule für Technik und Wirtschaft Dresden)

11:48 CompactRIO with DAQmx - FPGA based control and easy measurements in one device

Speaker: Mr Peter Simandl (National Instruments)

12:11 Agile Softwareentwicklung mit GitLab

Speaker: Mr Guido Juckeland (HZDR)

Slides agile_gitlab.pdf

12:35 Optische Terabitdatenübertragung

Siliziumphotonische Komponenten sind vielversprechende Kandidaten, um effektive Datenübertragungssysteme in der Teilchenphysik oder der Photon Science zu realisieren. Die Weiterentwicklung bestehender Experimente führt zu einer immer höheren Anzahl von Sensorelementen und anfallenden Rohdaten in der Größenordnung von einigen Terabit pro Sekunde (Tb/s), welche schnell und leistungseffizient aus dem Detektor übertragen werden müssen. Dies geschieht bereits jetzt häufig über optische Glasfasern. Da jedoch mit der Geschwindigkeit der notwendigen Treiberelektronik deren Verlustleistung überproportional steigt, erscheint eine Parallelisierung der Übertragungskanäle sinnvoll. Um nicht gleichzeitig die Anzahl der verlegten Glasfasern zu erhöhen, sollen dazu aus der Kommunikationstechnik bekannte Wellenlängenmultiplexverfahren eingesetzt werden. Seit einiger Zeit laufen diesbezüglich Arbeiten am KIT. Aufgrund der geforderten Zuverlässigkeit und potentiellen Strahlenhärte wurde ein neuer siliziumphotonischer Chip realisiert, welcher die benötigten Komponenten zum Aufbau eines solchen Datenübertragungssystems mit vier parallelen Wellenlängenkanälen beinhaltet. Ferner wurden Arbeiten bezüglich der benötigten Treiberschaltungen und der optischen und elektrischen Aufbau- und Verbindungstechnik durchgeführt. Der Vortrag beschreibt die neuesten Ergebnisse, welche mit dem aktuellen siliziumphotonischen Chip gewonnen wurden. Zusätzlich werden zwei Versionen einer realisierten Treiberschaltung gezeigt und ein Demonstrator mit einer Kapazität von 40 Gigabit pro Sekunde (Gb/s) bis zu 128 Gb/s auf einer optischen Glasfaser beschrieben. Ein Ausblick auf die kommenden Tätigkeiten schließt den Vortrag ab.

Speaker: Mr Lars Eisenblätter (KIT)

13:00 Abschluss und Ausblick

13:10 → 14:00 Mittag-Mi

14:00 → 17:00 Workshop: FPGA basierte DAQ-Systeme