SEI-Tagung am FZJ - Frühjahr 2013<BR><BR>Studiengruppe elektronische Instrumentierung<BR>der Helmholtz-Zentren

11 Mar 2013, 13:00 → 13 Mar 2013, 18:00 Europe/Berlin

Raum Ohm (Nummer 110), Gebäude 2.5 (Forschungszentrum FZJ)

Martina mende (desy), Viktor Koch (FZJ), harald kleines (FZJ), peter goettlicher (DESY)

SEI-Tagung 2013 Anmeldung als Teilnehmer bitte bis 22.Februar - beendet, bitte Kontakt persönlich aufnehmen, Peter Göttlicher, siehe unten.! Vortragsanmeldungen bitte bis 15.Februar - beendet, bitte Kontakt persönlich aufnehmen, Peter Göttlicher, siehe unten. Kontingent im Hotel, endete am 28.Februar! Einmal jährlich treffen sich Entwickler für Elektronik, Datennahme und Prozesssteuerung an den Helmholtz-Instituten und anderer an der Forschung interessierten Institutionen. Das Ziel ist der Austausch über Ihre Aktivitäten durch Vorträge, Präsentationen und Diskussion.
Siehe auch die Homepage der SEI.
Die Zielgruppe sind Wissenschaftler, Ingenieure und Techniker
Es sind einmalig Teilnehmende ebenso willkomen, wie regelmäßig Teilnehmende.
Themen können Konzeptentwicklungen, Schaltungsumsetzungen, Programmierungen und Techniken der Praxis sein. An allen Tagen werden Vorträge der Teilnehmer stattfinden und am Dienstag Vormittag ist Zeit und Raum für Kontakt zu Firmen bei einer mehrstündigen Ausstellung forschungsrelevanter Produkte.

Die Tagung 2013 findet statt am Forschungszentrum FZJ vom 11.-13.März 2013 52428 Jülich, Wilhelm-Johnen-Straße Beginn ca. 13:00 und Ende ca. 14:00 Tagungsraum: Raum Ohm (Nr. 110) im Zentralinstitut für Engineering, Elektronik und Analytik ZEA-2 - Systeme der Elektronik Gebäude 2.5 Im Anschluss wird noch ein Arbeitstreffen zu EMV geplant, dass um 17:00 enden soll. Kleine, kurze Problem- oder Lösungsansätze sollen vorgestellt werden und viel Raum zu Gespäch bleiben. Hier ein Link zu den WWW-Seiten des Helmholtz-Zentrums FZJ in Jülich
und ein einfacher Link zu diesen Seiten: Indico-Seite dieser Tagung https://indico.desy.de//event/SEI_2013
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: https://indico.desy.de/conferenceDisplay.py/getPic?picId=11&confId=5248
Kontakt: Dr. Peter Göttlicher
DESY Deutsches Elektronen-Synchrotron
Notkestrasse 85
22607 Hamburg
Tel: 040/89983226
E-Mail: peter.goettlicher@desy.de

Monday 11 March

12:00 Ankommen, Mittags-Snack....................... Zum Lesen der Agenda ist der Knopf "Detailed View" hilfreich

Vorträge Mo-1

1 Eröffnung

ERöffnung der Tagung

Speaker: Dr peter goettlicher (DESY)

2 Organisation der SEI-Tagung Frühjahr 2013

Eine kurze Übersicht über den organisatorischen Ablauf der Tagung wird gegeben.

Speaker: Dr Stefan van Waasen (FZ Jülich ZEL)

3 ZEA-2 - Systemhaus für die Forschung

Diese Präsentation stellt kurz das Zentralinstitut für Engineering, Elektronik und Analytik - Systeme der Elektronik (ZEA-2) vor. Es wird eine Übersicht über die Organisation und die Institutsaktivitäten in den verschiedenen Forschungsbereichen gegeben.

Speaker: Dr Stefan van Waasen (FZ Jülich ZEL)

4 MSP430 Entwicklung mit Code Composer Studio v5.3

Die Arbeitsgruppe ‚Verteilte System für Echtzeitanalyse‘ entwickelt Micro-Controller basierte Messsysteme für Experimente in so unterschiedlichen Forschungsbereichen wie Biohybridsysteme, Neurologie, Neurophysiologie oder Energieforschung. Zum Einsatz kommen hierbei bislang Derivate des MSP430 Micro-Controller der Firma Texas Instruments. Für die effiziente Entwicklung der jeweils auf die spezifische Anwendung angepassten Software wurde die Entwicklungsumgebung (IDE) Code Composer Studio von Texas Instruments in der Version 5.3 evaluiert. Die wichtigsten Features dieser IDE (Eclipse basiert, graphische Hardwarekonfiguration, Debugging-Möglichkeiten etc.) werden anhand der aktuellen Entwicklung vorgestellt und bewertet.

Speaker: Mr Roger Heil (Forschungszentrum Jülich GmbH)

5 The SPI-Bus in general and in a special application

For fast data transfer the SPI-Bus (Serial Peripheral Interface) is very common. This presentation shows the functionality in general and a special application where a SPI-Slave controls the SPI-Master.

Speaker: Mr Franz Peter Zantis (RWTH Aachen, STU Bratislava)

15:15 Kaffee - Montag

Vorträge Mo-2

6 Datenerfassungs- und Kontrollsystem für ein Neutronenspinecho-Spektrometer an einer Spallationsquelle

Das Datenerfassungs- und Kontrollsystem des Neutronenspinecho-Spektrometers an der SNS (Spallation Neutron Source im ORNL, Tennessee USA) wurde vom ZEA-2 (Zentralinstitut für Engineering, Elektronik und Analytik, Systeme der Elektronik; vormals ZEL) in enger Zusammenarbeit mit dem JCNS (Jülicher Zentrum für Forschung mit Neutronen) des Forschungszentrums Jülich entwickelt. Wir erklären das SNS-NSE, dessen Datenerfassungs- und Kontrollsystem, erläutern die Rahmenbedingungen der Arbeit im Partner-Lab in Tennessee USA, den Projektverlauf und die erzielten Ergebnisse.

Speaker: Mr Peter Kaemmerling (Forschungszentrum Jülich, ZEA-2)

7 Ein schnelles Datenaufnahmesystem für große PNCCD

Für die Datennahme von großflächigen PNCCD wurde ein modulares PCI-basierendes Aufnahmesystem entwickelt. Die analogen Siganle von jeweils vier Detektorausgänge werden auf einer cPCI-Karte mittels vier 14-Bit ADCs bei 50 MHz digitalisert. Jede cPCI-Karte besitzt einen optischen 2.5 GBit Link, über den die Daten auf eine PCIe-Karte im DAQ Host übertragen werden. Die PCIe-Karte ermöglicht eine Verbindung von vier ADC-Karten und einen Datentransfer von größer 500 MByte/s. Dieser Aufbau ermöglicht eine Datennahme von 200 Bildern/s (oder 200 MPixel/s) eines 8x8 cm2 großen PNCCD.

Speaker: Dr Hubert Gorke (Forschungszentum Juelich GmbH)

8 FPGA-basierendes CCD-Kamerasystem für Tomographieanwendungen

Für die Tomographieanwendungen ist am Helmholtz-Zentrum Geesthacht eine hochauflösende CCD-Kamera entwickelt worden. Ziel der Entwicklungsarbeiten waren größtmöglichste Flexibilität hinsichtlich Einsatz verschiedener Bildsensoren und Auslesenmodi. Weiterhin soll das erarbeitete Kamerakonzept auch für zukünftige größere Bildsensoren, auch mit anderer Geometrie, geeignet sein. Neben einer flexiblen Ansteuerung steht ein möglichst hoher erzielbarer Dynamikbereich im Vordergrund, die Bildrate beträgt hierbei hingegen max. 1 Bild/s. Die FPGA-basierende Hardware ermöglicht außerdem eine flexible Bildvorverarbeitung in Echtzeit. Die CCD-Technologie erfordert einen recht hohen analogen schaltungstechnischen Aufwand. Im Rahmen des Vortrags werden einige technologisch wichtige Details der Kameraelektronik erklärt. Hierzu gehört sowohl die Strategie, die Ansteuerung so zu unterteilen, dass eine aufwendige Steuerung mit präzisen Abläufen möglich ist, als auch die Schaltungstechnik der analogen Signalpfade.

Speaker: Mr Stephan Meyer-Loges (Helmholtz-Zentrum Geesthacht)

9 "Flugdrohnen" Funktionsprinzip und Messeinsatz

In der Präsentation wird die Motivation für den Einsatz einer Flugdrohne im ZEA 2 beschrieben. Weiterhin wird das Vermitteln von Ausbildungsinhalten durch interessante Einsatzgebiete wie den Hexakopter sowie dessen Funktionsprinzip behandelt. Abschließend werden reale Beispiele für den Einsatz von Flugdrohnen gezeigt.

Speaker: Mr Michael Ramm (FZ-Juelich)

Transfer - nach Aachen Mo: Bustransfer zum Hotel IBIS in Aachen, Marschiertor

Abfahrt 18:30, zum Hotel IBIS

10 Busfahrt

Abendessen Montag

11 Abendessen

Tuesday 12 March

Transfer zum Forschungszentrum: Bus fährt um 07:30 ab

12 Busfahrt

Vorträge Di-1

13 HD4096 Technologie - mit echten 12-Bit Oszilloskopen mehr erkennen

- HD4096 Technologie - mehr als nur ein DSO mit 12Bit ADCs - 8Bit vs. 12 Bit - Vergleiche aus der Praxis - Mathematische Verfahren zur Verbesserung der Dynamik (12 Bit Hypersampling, Enhanced Resulution, HiResolution etc.)

Speaker: Mr Frank Klapper (Teledyne LeCroy GmbH)

14 Aktueller Stand der G3-Infrator-Detektor Front-End-Elektronik Entwicklung

Die Arbeitsgruppe Erdbeobachtungssysteme (EOS) des Zentralinistitut ZEA-2 Systeme der Elektronik entwickelt in Zusammenarbeit mit dem IEK-7 und dem IMK des KIT die Elektronik für das Klimaforschungsinstrument GLORIA (Global Limb Observer of the Atmosphere). GLORIA ist ein hochauflösendes zweidimensionales Infrarotspektrometer zum Einsatz auf fliegenden Trägern und wird im Rahmen wissenschaftlicher Kampagnen auf den Höhenforschungsflugzeugen HALO und Geophysika eingesetzt. Eine Weiterentwicklung des Instrumentes zum Einsatz auf einem Wetterballon ist vorgesehen. Dabei soll ein neuartiger Dual-Band Infrarot Detektor, mit zwei aktiven Flächen für unterschiedliche Wellenlängen, zum Einsatz kommen, welcher in Zusammenarbeit mit der Fa. AIM entwickelt wird. Im ZEA-2 wird für die neue Infrarot-Detektorgeneration (3. Generation der Gloria Detektoren) die neue Ansteuer- und Ausleseelektronik (FEE = Front-End-Elektronik) entwickelt. Die neue FEE unterstützt eine Vielzahl von BIAS Spannungen und ROIC Taktsignalen zur getrennten Parametrisierung der beiden Detektorflächen und unterstützt sowohl den passiven als auch aktiven Auslesemodus des neuen ROICs. Weiterhin soll eine deutliche Verbesserung in Bezug auf ADC-Auflösung und Framerate erzielt werden. Der Vortrag zeigt den aktuellen Stand der Entwicklung der G3-FEE.

Speaker: Mr Georg Schardt (FZ-Juelich)

15 Eine Ausleselektronik für CZT-Detektoren mit dem RENA-3 Chip von Nova R&D

Ziel ist die Entwicklung einer kompakten Ausleseeinheit für CZT-Detektoren (Cadmium-Zink-Tellurit) für die energieauflösende Spektroskopie von γ-Strahlung. Der von NOVA R&D verfügbare RENA-3 ASIC (Readout Electronics for Nuclear Applications) ist für den direkten Anschluß an die Detektoren vorgesehen und deckt so einen Großteil der analogen Funktionen ab. Im ASIC sind 36 konfigurierbare Eingangskanäle integriert, die mit ladungsempfindlichen Vorverstärkern und analoger Signalverarbeitung (pulse shaping) für CZT-Detektoren optimiert sind. Für die Ansteuerung des ASICs und die Verarbeitung der Ausgangssignale wurde eine digitale, FPGA-basierte Elektronik entwickelt. Die Konfiguration der FPGA-Hardware wird mittels eines synthetischen Prozessors durch Software im FPGA und auf einem PC unterstützt. Gezeigt werden die Instrumentierung des Prototyps und die Ergebnisse der Kalibrierung durch synthetische Detektorsignale in einer automatisierten Testumgebung. Mit dem entwickelten System werden der Messbereich, die Energieauflösung und das Zeitverhalten des ASICs untersucht und auf die geplante Anwendung mit CZT Detektoren hin überprüft.

Speaker: Mr Philipp Födisch (HZDR)

Ausstellungen: Alle Firmen von 10:00 bis 12:00. Die einzelnen Uhrzeiten dienen der Sortierung

16 ADMESS Vertriebs GmbH

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Speaker: Mr Timo Fischer (ADMESS Vertriebs GmbH)

17 Ausstellung von Daten Acquisitions Systemen/Transientenrekorder

Ausstellung von Daten Acquisitions Systemen/Transientenrekorder

Speaker: Mr Hans Dieter Spelthann (Agilent Acqiris Operation)

18 Custom made high-tech electronics

INCAA Computers is a well-established Dutch company specializing in design and manufacture of professional high-tech measurement and control equipment for scientific, industrial, OEM and automotive applications. Our focus is to provide solutions for technical automation projects based on: Hardware: development, manufacturing and engineering Software: consultancy, development and support Systems: consultancy, engineering and integration

Speaker: Mr Bart Sijbrandij (INCAA Computers BV)

19 iseg Spezialelktronik GmbH

iseg Spezialelektronik GmbH ist Entwickler und Hersteller von Hochspannungsversorgungen.

Speakers: Maik Donix (iseg Spezialelektronik GmbH), Stefan Jurk (iseg Spezialelektronik GmbH)

20 MTCA.4 & AMC modules, crates & solutions made by powerBridge Computer

development & pre-certified MTCA.4 solutions RF & standard crate designs NAT-MCH 2nd & 3rd Gen i7 CPU AMCs AD/DA AMCs from few kS/s to GS/s FPGA AMCs from Spartan 6 to Virtex 7 designs simple I/O (motor controller, DIO, fieldbus, serial, Ethernet, disc I/O) and mezzanine carrier modules

Speaker: Mr Kay Klockmann (powerBridge Computer)

21 Struck Innovative Systeme

DAQ Elektronik im MTCA.4 und VME Standard

Speaker: Dr Kirsch Matthias (Struck Innovative Systeme GmbH)

22 Teledyne LeCroy GmbH

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Speaker: Mr Frank KLAPPER (Teledyne LeCroy)

23 Powered crates, power supplies and electronics for physics experiments

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Speaker: Mr Thomas Berner (WIENER Plein + Baus GmbH)

10:02 Kaffee-Dienstag

Mittags-Snack Di

24 Essen

12:00 Foto

Das Foto wird in die gedruckten und Online verfügbaren Proceedings aufgenommen. Es wird für die WWW-Seiten der SEI und des diesjaehrigen Tagung verwendet.

Exkursion: Thyssen Krupp

25 Abfahrt zur Exkursion im FZJ

26 Vortrag zum Werk

27 Werksbesichtigung, Achtung Sicherheitsvorschrift zu Kleidung

28 Fahrt zum Abendessen in Duisburg

Abendessen Dienstag

29 Essen

Transfer, Di-Abend zum Hotel IBIS in Aachen, Marschiertor

30 Busfahrt

Wednesday 13 March

Transfer zum Forschungszentrum

31 Busfahrt

Vorträge Mi-1

32 Architektur und Betrieb eines komplexen ECAD Systems bei DESY

Die zentrale ELektronik-Entwicklungsgruppe betreibt bei DESY für Anwender in Hamburg und Zeuthen ein komplexes ECAD System (Mentor Graphics DxDesigner/Expedition). Im Vortrag wird über die Architektur, die von DESY entwickelten Erweiterungen und über die Betriebserfahrungen mit der Installation berichtet, die seit zwei Jahren auch in gleicher Form am PSI eingesetzt wird.

Speaker: Dr Manfred Zimmer (DESY)

33 Recent Developments in MTCA.4 at DESY

This presentation gives an overview of the latest developments and measurements in the crate standard MTCA.4 at DESY from different fields of applications. One of the major benefit of an MTCA.4 system is to combine high-speed digital data processing AMC boards with high precision analog signal conditioning RTM boards. In addition we show prescion measurements using different grounding configurations, particularly for AMC and RTM Zone 3 ac-coupled differential signal transmission for the detection and regulation of high frequency signals and sampling of broadband dc-coupled signal conditioning on the RTM. Concepts and sources of distortions for measurements below -80dB will be discussed.

Speaker: Dr Frank Ludwig (DESY)

34 Entwicklung eines 5 GHz Digitalisierungssystem basierend auf dem MTCA.4 Standard

Eine immer häufigere Anforderung an Datenerfassungssysteme ist eine Abtastrate im Sub-ns Bereich. Neben einer kontinuierlichen Datenwandlung stellen die Anlog-Speicher-Pipelines ICs eine interessante Alternative dar. Das Signal wird dabei mit einer hohen Rate analog in einem Kondensatorarray gespeichert und kann z. B. nach einem Trigger-Ergebnis mit einer niedrigeren Rate ausgelesen und digitalisiert werden. Das IPE entwickelt ein Rear Transition Module (RTM) basierend auf dem MicroTCA.4 Standard mit 16 analogen Eingangskanälen und einer Abtastrate bis zu 5 GHz und externem Trigger-Eingang. Als Anlog-Speicher IC wird der vom PSI entwickelten DRS 4 Chip verwendet. Die digitalisierten Daten werden über ein FPGA basierendes MTCA.4 Frontend-Modul ausgelesen.

Speaker: Mr Matthias Balzer (KIT)

10:30 Kaffee - Mittwoch

Vorträge Mi-2

35 VPX basiertes Rechensystem CHEFFE zum Einsatz in rauhen Umgebungen

In Zusammenarbeit der Forschungszentrum Jülich GmbH und des Karlsruher Instituts für Technologie wurde im Rahmen des GLORIA Projekts (Gimballed Limb Observer for Radiance Imaging of the Atmosphere) ein spektral hochauflösendes abbildendes Instrument zur Klimaforschung entwickelt. Ein Infrarotdetektorsystem produziert einen Datenstrom von ca. 100MB/s. Dieser muss während des Einsatzes auf einem Flugträger kontinuierlich verarbeitet werden. Die Datenerfassung sowie Instrumentensteuerung übernimmt ein robuster Flugrechner auf Basis einer Open VPX Plattform. Das Mission Processing System zeichnet sich durch hohe Vibrations- und Stoßfestigkeit, ein passives Kühlkonzept, EMV Dichtigkeit sowie Steckverbindern nach militärischen Anforderungen aus. Bei Open VPX Systemen wird die Konfiguration durch die sogenannte Rückwandverdrahtungsbaugruppe (Rear-I/O) bestimmt. Diese Baugruppe definiert alle applikationsspezifischen Eigenschaften des Systems und bildet damit die Schnittstelle zum GLORIA Instrument. Der Vortrag gibt einen Überblick über die Hardware des Flugrechners, sowie in die im Detail überarbeitete Rear-I/O-Platine.

Speaker: Mr Michael Rademacher (Forschungszentrum Jülich)

36 Elektromagnetische-Verträglichkeit in Gebäuden

Durch jeden stromdurchflossenen Leiter wird ein Magnetfeld erzeugt. Durch geschickte Anordnung können die Magnetfelder (magnetischen Wechselfelder) stark reduziert werden. Wird dies bei der Installation von elektrischen Anlagen in Gebäuden nicht bedacht, können sehr hohe magnetische Felder in den Räumen entstehen, die gesundheitsgefährdende Ausmaße haben können. Auch die Beeinflussung von Messsignalen Datenübertragungsstrecken ist nicht unerheblich und hat zum Teil auch zerstörerische Folgen. Anhand von anschaulichen Beispielen soll die Problematik niederfrequenter magnetischer Felder verdeutlicht werden, um das Bewusstsein für eine elektromagnetisch verträgliche Installation zu schaffen und damit auch die Qualität der Messwerte, Datenübertragungsstrecken und Betriebssicherheit zu erhöhen.

Speaker: Mr Joerg Burmester (Helmholtz-Zentrum Geesthacht)

37 EMV gerechtes Design für wissenschaftliche Applikationen in sensitiven Umgebungen

Instrumente die in empfindlichen Umgebungen, wie z.Bsp. Forschungsreaktoren, Forschungsflugzeugen oder in der Medizintechnik zum Einsatz kommen, stellen hohe Anforderungen an die Betriebssicherheit und damit an die elektromagnetische Störfestigkeit, sowie die Vermeidung der Störabstrahlung. Der Entwickler ist dazu aufgefordert das Systemkonzept hinsichtlich EMV schon in der Designphase auszulegen. Der Vortrag stellt beispielhaft das EMV Design des GLORIA-Instruments vor, welches Einsatz auf Forschungsflugzeugen findet und eine entsprechende Flugzeugzulassung benötigt. Es wird anhand von Messungen einzelne spezifische Probleme und Lösungsansätze für Spannungsversorgungs- und Signalverarbeitungseinheiten gezeigt, welche typischerweise auch in anderen Applikationen zum Einsatz kommen könnten. Mit einem Ausblick über die dazu notwendige Messtechnik und das Messumfeld soll dem Entwickler ein Überblick gegeben werden, wie er selbst im Labor einen Teil der von der Hardware generierten Störungen charakterisieren kann.

Speaker: Mr Tom Neubert (ZEA-2 - Forschungszentrum Jülich GmbH)

38 Abschluss der Tagung

Abschluss der Tagung

Speaker: Dr peter goettlicher (DESY)

39 Reserve

13:15 Mittags-Snack - Mittwoch

EMV-Workshop/Diskussion - Session-1: Nicht Teil der SEI-Tagung sondern Anschlussprogramm für Interessierte.

Es ist gedachte, dass die Teilnehmer mit kurzen Statements ihr Problem oder Loesung anreizen und viel Zeit fuer die Diskussion bleibt. Eventuell auch eine Besichtigung.

1. Transfer vom Institut weg

40 Busfahrt

Kaffe-EMV

EMV-Workshop/Diskussion: Session2

Transfer EMV

41 Busfahrt