DISPOSITIVO DE ADQUISICIÓN DE DATOS PARA DISPOSITIVOS DETECTORES DE DIFERENTES TIPOS

Claims:
+ ES-1203911_U 1. Dispositivo de adquisición de datos para dispositivos detectores de diferentes tipos, comprende: una primera placa auxiliar (P_AUX) que incluye: - un primer dispositivo detector (1), de un primer tipo; - una pluralidad de chips de lectura (2) operativamente conectada a dicho primer dispositivo detector (1) para adquirir dichos datos proporcionando una única señal de salida de los datos adquiridos; y - una unidad de conexión (5); y - una placa principal (P_PRIN) que incluye: - una unidad de control (14) adaptada para procesar datos; y - una unidad de conexión (10), para conexión de la placa principal (P_PRIN) con un dispositivo de computación remoto para transmitir a este último los datos procesados y recibir de él diferentes comandos, caracterizado porque el dispositivo comprende, además: - al menos una segunda placa auxiliar (P_AUX) que incluye: - un segundo dispositivo detector (1), de un segundo tipo, diferente del primer tipo; - una pluralidad de chips de lectura (2) operativamente conectada a dicho segundo dispositivo detector (1) para adquirir dichos datos proporcionando una única señal de salida de los datos adquiridos, y - una unidad de conexión (5), estando conectada al menos una de las placas auxiliares (P_AUX) a una placa intermedia (P_INT), conectada a su vez a la placa principal (P_PRIN), en donde dicha placa intermedia (P_INT), que es al menos una, incluye: - una primera unidad de conexión (6) configurada para recibir la señal única de salida de los datos adquiridos, de su placa auxiliar correspondiente; - una unidad de ajuste (7) configurada para adaptarla señal única de salida recibida a un protocolo de comunicación de la placa principal (P_PRIN); y - una segunda unidad de conexión (8) configurada para transmitir la señal adaptada a la placa principal (P_PRIN) y para recibir de esta última diferentes comandos; y porque - la placa principal (P_PRIN) incluye además un dispositivo de disparo (13) configurado para detectar cuando las señales únicas de salida de los datos adquiridos están disponibles, - la unidad de control (14) de la placa principal (P_PRIN) está adaptada para procesar las señales recibidas, de la placa intermedia (P_INT) y/o de una placa auxiliar (P_AUX), proporcionándoles además una etiqueta temporal y un identificador que permita distinguirlas. 2. Dispositivo según la reivindicación 1, en donde el primer y segundo dispositivos detectores (1) comprenden cada uno un sensor de condiciones ambientales incluyendo temperatura y/o humedad o un generador de pulsos eléctricos o voltajes o ejes motorizados programables. 3. Dispositivo según la reivindicación 1, en donde el primer y segundo dispositivos detectores (1) comprenden unos detectores de radiación de partículas configurados para producir una señal eléctrica al interaccionar con partículas ionizantes. 4. Dispositivo según la reivindicación 3, en donde dichos detectores de radiación de partículas comprenden detectores de tecnología de silicio. 5. Dispositivo según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la placa principal (P_PRIN) comprende además una unidad de entrada (11) y una unidad de salida (12) para sincronización con otras placas principales (P_PRIN). 6. Dispositivo según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la placa principal (P_PRIN) comprende además una pluralidad de unidades de conexión (9), de manera que la recepción de las señales de la placa intermedia (P_INT) y/o de una placa auxiliar (P_AUX) se realiza de forma individual. 7. Dispositivo según la reivindicación 1, en donde la unidad de conexión (10) de la placa principal (P_PRIN) está adaptada para realizar dicha transmisión vía una comunicación por cable. 8. Dispositivo según la reivindicación 1, en donde la unidad de conexión (10) de la placa principal (P_PRIN) está adaptada para realizar dicha transmisión vía una comunicación inalámbrica. 9. Dispositivo según la reivindicación 1, en donde los diferentes comandos incluyen comandos relativos a configuración y/o a calibración. 10. Dispositivo según la reivindicación 1 o 5, en donde la placa principal (P_PRIN) comprende además un sistema de iluminación y/o uno o más pulsadores para verificación del correcto funcionamiento de la placa principal (P_PRIN).

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G06F 17/40 - G01T 1/16

Descriptions:
+ ES-1203911_U DISPOSITIVO DE ADQUISICION DE DATOS PARA DISPOSITIVOS DETECTORES DE DIFERENTES TIPOS Campo de la tecnica El presente modelo de utilidad se refiere en general a dispositivos de adquisicion de datos. En particular, el modelo de utilidad se refiere a un dispositivo para adquisicion de datos de dispositivos detectores de diferentes tipos (por ejemplo, detectores de radiacion de partlculas) , compacto, modular, y extensible. Estado de la tecnica El producto Alibava Classic [1] de la empresa Alibava Systems da a conocer un dispositivo de lectura portatil de datos para usos cientlficos. El dispositivo puede funcionar con diferentes tipos y tamanos de detectores de microtiras. El dispositivo esta disenado para trabajar con una configuration de fuente radioactiva y laser: util para comparar resultados con el mismo detector. Aunque este dispositivo esta disenado para detectores de silicio de microbanda presenta capacidades limitadas para hacer espectroscopia. El documento [2] describe un sistema para lectura de datos multicanal pero unicamente para fotodetectores (no para otros detectores, por ejemplo de silicio) , y limitada como maximo a 64 canales de lectura. Ademas, este sistema se basa en un convertidor analogico digital (ADC) por canal de entrada, independientemente del tipo de fotodetector, por lo que no esta optimizado para ninguno, y solo puede operar un detector a la vez. En el dispositivo propuesto por este modelo de utilidad, los chips de lectura son especlficos para cada tipo de dispositivo detector y lo que es comun es unicamente el sistema de adquisicion, por lo que esta optimizado para obtener un mejor rendimiento. Asimismo, el dispositivo propuesto no esta limitado por el numero de canales de lectura al multiplexar la senal de todos sus canales de entrada en una unica salida. Los sistemas presentados en [3] a [5] estan enfocados a un solo tipo de detector, bien para detectores de silicio [2], bien para cristales centelleadores acoplados a fotomultiplicadores de silicio [4, 5]. Tanto la tarjeta que contiene al detector como la tarjeta de adquisicion de datos son especlficas para cada tipo de detector y no pueden ser intercambiadas ni usadas simultaneamente. El dispositivo propuesto en cambio permite cambiar el detector manteniendo la misma tarjeta de adquisicion de datos. La solicitud de patente WO 2015/081134 A2 describe un sistema y metodo de detectores de radiacion basados en fotomultiplicadores de Silicio (SiPM) para detectar radiacion en un ambiente, incluyendo uno o mas centelleadores. Este documento describe un sistema limitado a operar unicamente SiPMs. Puede operar uno o mas SiPM, pero siempre del mismo tipo. El modelo de utilidad propuesto puede trabajar con diferentes tipos de dispositivos detectores simultaneamente. Otros detectores de radiacion se dan a conocer en los documentos US 8497483 B2, WO 2017/083114 A1, US 9645257 B2 y/o EP 3074790 A2. En cualquier caso, ninguno de los sistemas del estado de la tecnica permite la comunicacion de dispositivos detectores de diversos tipos, simultaneamente, con una unica tarjeta de adquisicion de datos. El presente modelo de utilidad se propone resolver los problemas citados anteriormente. Referencias: [1] Alibava Classic de Alibava Systems. http://www.alibavasystems.com/products-alibava- systems/research-instruments-alibava-systems/alibava-system-classic.html . [2] PhotoniQ Data Acquisition Systems de Vertilon. http://www.vertilon.com/pdf/UM6177.pdf [3] DAQ system for the readout of silicon pixel detectors based on VataGP7 front-end ASIC. V. Stankova, J. Barrio, K. Brzezinski, E. Chesi, V. Cindro, N. Clinthorne, E. Cochran, B. Grosicar, G. Llosa, H. Kagan, K. Honscheid, V. Linhart, M. Mikuz, C. Solaz, A. Studen, P. Weilhammer, D. Zontar, C. Lacasta. 2012 IEEE Nuclear Science symposium and Medical Imaging Conference record (NSS/MIC) , 2012, pages 10-84. [4] Multichannel DAQ system for SiPM matrices. V. Stankova, J. E. Barrio, J. E. Gillam, C. Lacasta, M. Rafecas, C. Solaz, M. Trovato, G. Llosa. 2012 IEEE Nuclear Science symposium and Medical Imaging Conference record (NSS/MIC) , 2012, pages 10691071. [5] Sistema de adquisicion de datos para fotomultiplicadores de silicio. C. Solaz, V. Stankova, J. Barrio, C. Lacasta, M. Trovato, G. Llosa. XXXIV Reunion Bienal de la Real Sociedad Espanola de Fisica, 2013, pages 390-391. Breve description de la invention La presente invencion proporciona un dispositivo de adquisicion de datos para dispositivos detectores de diferentes tipos, que comprende, al igual que los dispositivos/sistemas del 5 estado de la tecnica: una primera placa auxiliar/hija y una placa principal/madre (o tarjeta de adquisicion de datos). La citada primera placa auxiliar comprende un primer dispositivo detector, de un primer tipo; una pluralidad de chips de lectura conectada al primer dispositivo detector para adquirir los datos del mismo proporcionando una unica senal de salida de los datos adquiridos; y una unidad de conexion. La citada placa principal incluye una unidad de control adaptada para procesar datos; y una unidad de conexion, para conexion de la placa principal con un dispositivo de computation remoto (por ejemplo un PC, un portatil, entre otros) para transmitir a este ultimo los datos procesados y recibir de el diferentes comandos, por ejemplo, relativos a configuration y/o a calibration. A diferencia de las propuestas del estado de la tecnica, el dispositivo comprende ademas una segunda placa auxiliar que incluye un segundo dispositivo detector, de un segundo tipo, diferente del primer tipo; una pluralidad de chips de lectura operativamente conectada al segundo dispositivo detector para adquirir dichos datos proporcionando una unica senal de salida de los datos adquiridos, y una unidad de conexion. Segun el dispositivo propuesto, al menos una de las placas auxiliares esta conectada a una placa intermedia, conectada a su vez a la placa principal, en donde la citada placa intermedia, incluye una primera unidad de conexion configurada para recibir la senal unica de salida de los datos adquiridos, de su placa auxiliar correspondiente; una unidad de ajuste configurada para adaptar la senal unica de salida recibida a un protocolo de comunicacion de la placa principal; y una segunda unida de conexion configurada para transmitir la senal adaptada a la placa principal y para recibir de esta ultima diferentes comandos. Asimismo, la placa principal incluye ademas un dispositivo de disparo configurado para detectar cuando las senales unicas de salida de los datos adquiridos estan disponibles, y la unidad de control de la placa principal esta adaptada para procesar las senales recibidas, de la placa intermedia y/o de una placa auxiliar, proporcionandoles ademas una etiqueta temporal y un identificador que permita distinguirlas. En un ejemplo de realization, el primer y segundo dispositivos detectores comprenden un sensor de condiciones ambientales (por ejemplo un sensor de temperatura y/o humedad) , un generador de pulsos electricos o voltajes, y/o ejes motorizados programables, o cualquier objeto capaz de generar datos o reaccionar a los comandos enviados por la placa principal/madre. En otro ejemplo de realization, el primer y segundo dispositivos detectores comprenden unos detectores de radiation de partlculas que producen una senal electrica al interaccionar con partlculas ionizantes. Preferiblemente, los citados detectores de radiacion de partlculas comprenden detectores de tecnologla de silicio, por ejemplo de micro-pistas, de plxeles o fotomultiplicadores, diodos de silicio, fotodiodos de avalancha, etc. En un ejemplo de realizacion, la placa principal comprende ademas una unidad de entrada y una unidad de salida para sincronizacion con otras placas principales. Asimismo, la placa principal incluye una pluralidad de unidades de conexion, de manera que la reception de las senales de la placa intermedia y/o de una placa auxiliar se realiza de forma individual. La placa principal puede incluir ademas un sistema de iluminacion, por ejemplo unos LEDs, y/o uno o mas pulsadores para verification del correcto funcionamiento de la placa. La conexion de la placa principal con el citado dispositivo de computation se puede realizar bien via una comunicacion por cable o via una comunicacion inalambrica. Preferiblemente se utiliza una conexion bajo el estandar de comunicacion Ethernet. El dispositivo de computacion implementa o ejecuta un software de control, o programa informatico, que centraliza la configuration de la placa principal, la gestion de comandos y de datos as! como la sincronizacion de varias tarjetas principales por medio de un interfaz grafico. Pueden existir varias placas intermediadas en el dispositivo de la invention, una por cada placa auxiliar. El dispositivo propuesto por lo tanto es un dispositivo compacto, modular, escalable y multicanal que permite la lectura de los datos generados, simultaneamente, en diferentes tipos de dispositivos detectores con un unico sistema de adquisicion, con lo que no se limita el uso a ningun tipo de dispositivo detector y se simplifican los procesos de medida. El dispositivo propuesto es particularmente relevante para detectores de radiacion siendo capaz de controlar una gran cantidad de canales. En un ejemplo de realizacion, se pueden controlar hasta 8192 por placa principal, asumiendo que existen 4 bits para identificar los chips de lectura (es decir hasta 16 chips de lectura) con 128 canales en cada chip por 4 entradas en la tarjeta principal. De cualquier modo, debido a que el dispositivo propuesto permite la conexion en serie de diferentes placas principales controladas por un unico software de control, el numero de canales que pueden ser controlados por el dispositivo propuesto es practicamente ilimitado. Breve description de las figuras Las anteriores y otras ventajas y caracterlsticas se comprenderan mas plenamente a partir de la siguiente descripcion detallada de un ejemplo de realization con referencia a los dibujos adjuntos, que deben tomarse a tltulo ilustrativo y no limitativo, en los que: Las Figs. 1A, 1B y 1C muestran esquematicamente una placa auxiliar, una placa intermedia y una placa principal, respectivamente, que forman parte del dispositivo propuesto, segun un ejemplo de realizacion. La Fig. 2 muestra esquematicamente la conexion de la placa principal con las placas auxiliares mediante las placas intermedias, segun un ejemplo de realizacion. La Fig. 3 muestra esquematicamente la conexion de varias placas principales en serie. La Figs. 4A y 4B muestran los espectros de Ba-133 obtenidos simultaneamente con dos tipos diferentes de dispositivos detectores utilizando el dispositivo propuesto; Fig. 4A cristal centelleador y Fig. 4B detector de plxeles de silicio. Descripcion detallada de unos ejemplos de realizacion El dispositivo propuesto de adquisicion de datos para dispositivos detectores de diferentes tipos (es decir con diferentes caracterlsticas, funcionamiento, etc.) , preferiblemente unos detectores de radiation de partlculas, por ejemplo de micro-pistas, de plxeles o fotomultiplicadores en substrato de silicio, entre otros, consta principalmente de tres partes diferenciadas: una o mas placas auxiliares, o placas hijas, P_AUX, una placa principal, o placa madre, P_PRIN y una o mas placas intermedias P_INT. La Fig. 1A muestra un ejemplo de realizacion de una placa auxiliar P_AUX. Tal como puede observarse, la placa auxiliar P_AUX comprende un soporte que alberga un dispositivo detector 1, o simplemente detector, de un determinado tipo y del cual se van a adquirir los datos, unos chips de lectura 2 especlficos que permiten, mediante una conexion con el citado detector, adquirir los datos del mismo. El numero de chips de lectura 2, y por tanto el de canales de transmision de datos, es facilmente escalable y se puede llegar a operar un numero muy elevado (una placa auxiliar puede incluir mas de 100 chips de lectura 2). Los chips de lectura 2 pueden conectarse en serie de forma que aceptan una llnea de comandos comun 3 y multiplexan la senal de todos sus canales de entrada, junto con la information que reciben de los chips conectados en cadena, en una unica salida 4. De esta forma solo hay que acondicionar una unica senal de entrada en el dispositivo para un tren de datos correspondiente a un numero variable de chips de lectura 2 que dependera de la implementation del chip. La placa auxiliar P_AUX se conecta con el mundo exterior mediante una unidad de conexion 5. La Fig. 1B muestra un ejemplo de realization de una placa intermedia P_INT. La conexion de la placa intermedia P_INT con una placa auxiliar P_AUX se realiza a traves de una primera unidad de conexion 6. La placa intermedia P_INT incluye tambien una unidad de ajuste 7 encargada de adaptar la senal recibida de la placa auxiliar P_AUX a un protocolo de comunicacion de la placa principal P_PRIN y una segunda unidad de conexion 8 para el envlo de la senal adaptada a la placa principal P_PRIN. La segunda unidad de conexion 8 se utiliza tambien para recibir diferentes comandos, por ejemplo de calibration, configuration, etc. de la placa principal P_PRIN. La Fig. 1C muestra un ejemplo de realizacion de la placa principal P_PRIN. Gracias a que la placa (s) intermedia (s) P_INT unifica (n) las entradas entre la placa (s) auxiliar (es) P_AUX y la placa principal P_PRIN, esta ultima puede operar diferentes tipos de detectores 1, simultaneamente. Tal como puede observarse en la Fig. 1c, la placa principal P_PRIN incluye una serie de unidades de conexion 9, individuales, para la conexion de la placa bien con la placa (s) intermedia (s) P_INT (en el caso que placa auxiliar P_AUX y placa principal P_PRIN no operen bajo el mismo protocolo) bien con la placa (s) auxiliar (es) P_AUX (en el caso que estas operen bajo el mismo protocolo que la placa principal P_PRIN) ; un dispositivo de disparo 13 para detectar cuando la senal unica 4 esta disponible; una unidad de control 14 para procesar las senales recibidas por la placa principal P_INT proporcionandoles ademas una etiqueta temporal y un identificador que permita distinguirlas. La unidad de control 14 se encarga del control de todo el dispositivo propuesto y se comunica, a traves de 10, con un dispositivo de computation remoto tal como un ordenador, un portatil, o similar, preferiblemente via Ethernet ya sea mediante una conexion por cable o inalambrica. Por ejemplo, la unidad de control 14 puede comprender una FPGA o matriz de puertas programables que genera las secuencias de adquisicion de los datos, la gestion de los paquetes de datos y la citada comunicacion con el dispositivo de computacion remoto. La unidad de control 14 se encarga tambien de la alimentation propia de la placa principal 5 P_PRIN asl como de la placa (s) auxiliar (es) P_AUX. La unidad de control 14 obtiene los voltajes necesarios para la alimentacion de sus componentes a partir de un unico voltaje de alimentacion (preferiblemente 6V). La conexion esta asimismo protegida y acondicionada antes de pasar a unos reguladores de voltaje, no ilustrados por simplicidad de la figura, que proporcionan la alimentacion a las diferentes secciones de la placa principal P_PRIN. Los voltajes de la parte analogica y digital de la placa son diferentes. Se utilizan 'Low dropout regulators' (LDO) y adaptadores DC-DC para obtener los diferentes niveles de voltaje requeridos por los distintos componentes. Los LDO proporcionan estabilidad en caso de usar cables de alimentacion largos, y reducen el ruido asociado al uso de interruptores. Segun el ejemplo de realization de la Fig. 1C, la placa principal P_PRIN incluye tambien una unidad de entrada 11 y una unidad de salida 12 para sincronizacion con otras placas principales P_PRIN. El dispositivo de computation remoto implementa o ejecuta un software de control, o programa informatico, que controla a la placa principal P_PRIN. Este software de control dispone de una interfaz grafica que permite el control del programa de adquisicion, monitorizacion on-line de los datos y almacenamiento en el dispositivo de computacion. Preferiblemente, el software de control esta basado en C++, orientado a objetos. El programa empieza, finaliza y pausa la adquisicion de datos y salva los datos cuando el fichero llega a un tamano definido por el usuario o tras un tiempo determinado, en el fichero especificado por el usuario. Tambien almacena y permite cargar o modificar diferentes configuraciones de los chips de lectura o ASICs, define el modo de adquisicion, el umbral, y los parametros de la adquisicion. Ademas permite poner el dispositivo propuesto en modo test y seleccionar el canal correspondiente. El programa proporciona information visual del estado de la adquisicion (velocidad de adquisicion, numero de eventos) y de los datos: ruido, pedestales, posiciones de interaction en el detector, espectros energeticos, etc. Con referencia ahora a la Fig. 2, en la misma se muestra un ejemplo de realizacion del dispositivo propuesto. Segun este ejemplo de realizacion la placa principal P_PRIN esta dispuesta para operar y configurar a mas de una placa auxiliar P_AUX en serie, en este caso particular para operar cuatro placas auxiliares P_AUX1, P_AUX2, P_AUX3, P_AUX4, pudiendo cada una incluir un detector 1 de un determinado tipo. Debe notarse que aunque en el ejemplo de realizacion de esta figura se ha incluido una placa intermedia P_INT para cada placa auxiliar P_AUX esto no es limitativo puesto que en otros ejemplos de realization, en este caso no ilustrados, y particularmente cuando la placa principal P_PRIN utiliza un mismo protocolo de comunicacion que una placa auxiliar P_AUX la conexion de ambas placas puede establecerse directamente sin utilization de la citada placa intermedia P_INT. En la Fig. 3 se muestra un ejemplo de realization de la conexion de varias placas principales P_PRIN1, P_PRIN2, P_PRIN3...PPRINN conectadas en serie con lo que el dispositivo es facilmente escalable. En este caso, los diferentes tipos de detectores se podrlan agrupar en las diferentes placas principales segun sus caracterlsticas o disposition dentro del montaje experimental para un funcionamiento mas optimo del dispositivo. Las Figs. 4A y 4B muestran los espectros energeticos obtenidos de una fuente de Ba-133 colocada entre dos tipos de detectores diferentes: el primero un cristal centelleador acoplado a un fotomultiplicador de silicio dispuesto en una placa auxiliar P_AUX y el segundo un detector de plxeles de silicio dispuesto en otra placa auxiliar P_AUX. Las medidas se realizaron simultaneamente con estos dos tipos de detectores diferentes por el dispositivo propuesto. La Fig. 4B muestra el espectro medido por el detector de plxeles de silicio y la Fig. 4A muestra el espectro medido por el detector de cristal centelleador. El eje horizontal muestra la energla medida, en cuentas del ADC en la placa principal P_PRIN, mientras que el eje de vertical muestra el numero de veces que se mide una determinada energla. El codo a 300 ADC en la Fig. 4B se corresponde con el que se observa a 1000 ADC en la Fig. 4A, mientras que el pico a 100 ADC en la Fig. 4B se corresponde con el que se aprecia a aproximadamente 150 ADC en la Fig. 4A, lo que da una idea de los diferentes rangos de senales en los dos detectores que el dispositivo propuesto puede tratar simultaneamente. Debe destacarse que el dispositivo propuesto ademas de ser util para adquirir datos de diferentes detectores de radiation tambien puede utilizarse para la adquisicion de datos de otros tipos de dispositivos detectores o sensores, por ejemplo sensores de condiciones ambientales (temperatura, humedad, etc.) , de pulsos electricos o voltajes, y/o ejes motorizados programables, entre otros. Un experto en la materia podrla introducir cambios y modificaciones en los ejemplos de realization descritos anteriormente, sin apartarse del alcance de la invention, segun queda definido en las reivindicaciones adjuntas.

Publications:
ES1203911 (26/01/2018) - U Solicitud de modelo de utilidad
ES1203911 (19/04/2018) - Y Modelo de utilidad

Events:
On the date 29/12/2017 Registro Instancia de Solicitud took place
On the date 29/12/2017 Admisión a trámite took place
On the date 29/12/2017 1001U_Comunicación Admisión a Trámite took place
On the date 19/01/2018 Continuación del Procedimiento y Publicación Solicitud took place
On the date 19/01/2018 1110U_Notificación Continuación del Procedimiento y Publicación Solicitud took place
On the date 26/01/2018 Publicación Solicitud took place
On the date 26/01/2018 Publicación Folleto Publicación took place
On the date 13/04/2018 Concesión took place
On the date 13/04/2018 1201U_Notificación Concesión took place
On the date 19/04/2018 Publicación Concesión Modelo Utilidad took place

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