RF:RF-CurrentDist

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Introduction

A placa de distribuição de correntes é utilizada para medir a corrente de alimentação de cada um dos módulos das torres amplificadoras em estado sólido do Sirius.

O CI utilizado é o sensor hall ACS724-20AU, que retorna uma tensão de 0-5V, proporcional a corrente máxima de 20A.

Essa placa é utilizada em conjunto com a RF-SIMuxBoard e a RF-SIMuxCBoard no crate RF-SSAMux .

A placa RF-CurrentDistPre é uma versão de um único canal desta, utilizada exclusivamente para medir a corrente de alimentação dos pré amplificadores.

General description

A placa de distribuição de corrente, em conjunto com a RF-SIMuxBoard e a RF-SIMuxCBoard, dentro do crate RF-SSAMux, é responsável por medir e distribuir a corrente de alimentação dos módulos amplificadores em estado sólido do anel do Sirius.

Figure 1: Current Distribution Top view picture.

Cada PCI é fixada no barramento de cobre interno da RF-SSAMux através dos furos M6 contidos na placa. Na Figure 2 é possível ver a seção onde não há máscara de solda - por ali é feito o contato elétrico entre a placa e o barramento de cobre.

A corrente é então distribuída em 8 ramos, onde cada um contém um sensor hall ACS724-20AU. Tanto o envio do sinal de saída quanto a alimentação dos sensores são feitos através do conector de 10 vias.

Após passar pelo ACS, a corrente é enviada para os módulos através dos conectores da Anderson Power vermelho e branco que podem ser vistos na Figure 1. Os módulos amplificadores estão conectados a esta placa através de cabos PP 2 vias.

Cada módulo amplificador necessita de 2 pontos de alimentação de 48V, dessa forma, esta placa é projetada para monitorar 4 módulos.

ACS724-20AU

O ACS724, mais especificamente o CI de part number ACS724LLCTR-20AU-T, é um sensor de efeito Hall fabricado pela Allegro MicroSystems. Esse componente suporta uma corrente unidirecional máxima de 20A e rejeita campos de modo comum através da sensitividade Hall diferencial.

Figure 2: Current Distribution Bottom view picture.

O CI é alimentado com 5V e tem uma sensibilidade de 200mV/A e uma tensão de saída de (Vcc*0.1)V quando não há corrente. Assim, tensão de saída pode ser idealmente calculada da seguinte forma:

Ainda de acordo com o Datasheet, o CI tem um erro total de saída de ±0.7%, erro de sensitividade ±0.7% e um offset de tensão de ±6mV.

Anderson Power Connectors

A saída de corrente é feita utilizando conectores PP15/45 da Anderson Power, nas cores vermelha (P/N 1327FP) e branca (1327G7FP). Além disso, é utilizado o acessório de montagem azul (P/N 1399G8), que fornece uma melhor resistência mecânica, além do contato de cobre (P/N 1377G1) utilizado para ligar o conector a placa.

Esse conjunto fornece uma conexão compacta e de alta capacidade de corrente (até 55A por polo) para a alimentação dos módulos.

Layers

Esta PCI é composta por 4 layers.

As duas layers externas tem espessura de 4oz e são projetadas para suportar as altas correntes exigidas pelos módulos.

As duas layers internas tem espessura de 1oz e são responsáveis pelo plano de terra do circuito e também pela passagem dos sinais de nível TTL.

Versions Control

Table 1: RF-CurrentDist version control.
Version Date Description
V1I1 First manufacturing
V1I2 01/2021 Changed comunication connector

The schematic, bill of materials and all other files related to this crate can be found at:
\\centaurus\LNLS\Grupos\RF\Sirius DOC_TEC_RF\Sirius_DOC_TEC_RF\PCB Projects\Released Files\Sirius Current Aquisition\Current Aquisition Boards\Current_distribution_ACS724

Devices in use

Table 2: RF-CurrentDist devices.
Device Name Device # Board Version Number of Boards Location
RA-ToSIA01:RF-SSAMux 001-004 V1I1 8 Storage Ring A SSA Tower 1
RA-ToSIA02:RF-SSAMux 005-008 V1I1 8 Storage Ring A SSA Tower 2


Device PVs

There is no PVs associated with this device.

Issues

Measured current too high

Descrição: A corrente medida apresentada no alto nível é muito alta (50% maior que o máximo valor típico do módulo), porém a corrente real está dentro do valor esperado.

Não foi possível reproduzir este erro em bancada. Testes mostraram que não é uma falha na conexão do conector de 10 vias de saída.

Possível solução: Dado espessura da PCI, os terminais do conector de 10 vias não atravessam completamente a placa. Dessa forma, a soldagem pode não ter sido eficiente, fazendo com que a conexão de terra, principalmente, não dê contato corretamente. Reforçar essa solda parece resolver o problema. Nas próximas versões, será utilizado o conector de P/N 09185106322 da Harting, que tem as mesmas especificações e dimensões, mudando apenas o comprimento dos terminais de solda.