Microprocessor based hardware-software complex for investigating the magnetic surfaces of torsatron URAGAN-2M
This paper describes the microprocessor hardware and software complex designed to control the fluorescent rod scanning in the poloidal cross section of vacuum toroidal chamber in order to study the structure of magnetic surfacesin the torsatron "URAGAN-2M."
Збережено в:
| Дата: | 2012 |
|---|---|
| Автори: | , , , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | English |
| Опубліковано: |
Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України
2012
|
| Назва видання: | Вопросы атомной науки и техники |
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/109189 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Microprocessor based hardware-software complex for investigating the magnetic surfaces of torsatron URAGAN-2M / S.P. Gubarev, G.G. Lesnyakov, G.P. Opaleva, A.N. Shapoval, V.S. Taran, M.I. Zolototrubova // Вопросы атомной науки и техники. — 2012. — № 6. — С. 255-257. — Бібліогр.: 10 назв. — англ. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-109189 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-1091892016-11-22T03:02:18Z Microprocessor based hardware-software complex for investigating the magnetic surfaces of torsatron URAGAN-2M Gubarev, S.P. Lesnyakov, G.G. Opaleva, G.P. Shapoval, A.N. Taran, V.S. Zolototrubova, M.I. Диагностика плазмы This paper describes the microprocessor hardware and software complex designed to control the fluorescent rod scanning in the poloidal cross section of vacuum toroidal chamber in order to study the structure of magnetic surfacesin the torsatron "URAGAN-2M." Описывается разработанный в Институте физики плазмы ННЦ ХФТИ аппаратно-программный комплекс, предназначенный для управления люминесцентным стержнем при сканировании в полоидальном сечении вакуумной тороидальной камеры с целью изучения структуры магнитных поверхностей в торсатроне Ураган-2М. Аппаратная часть комплекса построена на базе микроконтроллера PIC18F2620 Microchip Technology Inc. Контроллер обеспечивает выбор режимов сканирования камеры, прием и преобразование аналоговых сигналов от датчиков положения флуоресцентного стержня, управление двигателями привода стержня в соответствии с запрограммированным алгоритмом для каждого из выбранных режимов сканирования. Программное обеспечение создано и отлажено в среде разработки MPLAB IDE на специализированном языке C18, предназначенном для программирования микроконтроллеров 18-й серии Microchip Technology Inc. Описується розроблений в Інституті фізики плазми ННЦ ХФТІ апаратно-програмний мікропроцесорний комплекс, призначений для управління люмінесцентним стрижнем при скануванні в полоідальному перетині вакуумної тороїдальної камери з метою вивчення структури магнітних поверхонь у торсатроні Ураган-2М. Апаратна частина комплексу побудована на базі мікроконтролера PIC18F2620 Microchip Technology Inc. Контролер забезпечує вибір режимів сканування камери, прийом і перетворення аналогових сигналів від датчиків положення флуоресцентного стрижня, управління двигунами приводу стрижня згідно із запрограмованим алгоритмом для кожного з обраних режимів сканування. Програмне забезпечення створено та налагоджено в середовищі розробки MPLAB IDE спеціалізованою мовою C18, призначеною для програмування мікроконтролерів 18-ї серії Microchip Technology Inc. 2012 Article Microprocessor based hardware-software complex for investigating the magnetic surfaces of torsatron URAGAN-2M / S.P. Gubarev, G.G. Lesnyakov, G.P. Opaleva, A.N. Shapoval, V.S. Taran, M.I. Zolototrubova // Вопросы атомной науки и техники. — 2012. — № 6. — С. 255-257. — Бібліогр.: 10 назв. — англ. 1562-6016 PACS: 52.55.Hc; 52.55.-s; 07.05.-t; 02.70.-c; 07.05.Pb; 52.70.Ds; 52.20.Dq; 06.60.Sx; 06.30.Bp; 07.05.Pj http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/109189 en Вопросы атомной науки и техники Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
English |
| topic |
Диагностика плазмы Диагностика плазмы |
| spellingShingle |
Диагностика плазмы Диагностика плазмы Gubarev, S.P. Lesnyakov, G.G. Opaleva, G.P. Shapoval, A.N. Taran, V.S. Zolototrubova, M.I. Microprocessor based hardware-software complex for investigating the magnetic surfaces of torsatron URAGAN-2M Вопросы атомной науки и техники |
| description |
This paper describes the microprocessor hardware and software complex designed to control the fluorescent rod scanning in the poloidal cross section of vacuum toroidal chamber in order to study the structure of magnetic surfacesin the torsatron "URAGAN-2M." |
| format |
Article |
| author |
Gubarev, S.P. Lesnyakov, G.G. Opaleva, G.P. Shapoval, A.N. Taran, V.S. Zolototrubova, M.I. |
| author_facet |
Gubarev, S.P. Lesnyakov, G.G. Opaleva, G.P. Shapoval, A.N. Taran, V.S. Zolototrubova, M.I. |
| author_sort |
Gubarev, S.P. |
| title |
Microprocessor based hardware-software complex for investigating the magnetic surfaces of torsatron URAGAN-2M |
| title_short |
Microprocessor based hardware-software complex for investigating the magnetic surfaces of torsatron URAGAN-2M |
| title_full |
Microprocessor based hardware-software complex for investigating the magnetic surfaces of torsatron URAGAN-2M |
| title_fullStr |
Microprocessor based hardware-software complex for investigating the magnetic surfaces of torsatron URAGAN-2M |
| title_full_unstemmed |
Microprocessor based hardware-software complex for investigating the magnetic surfaces of torsatron URAGAN-2M |
| title_sort |
microprocessor based hardware-software complex for investigating the magnetic surfaces of torsatron uragan-2m |
| publisher |
Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України |
| publishDate |
2012 |
| topic_facet |
Диагностика плазмы |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/109189 |
| citation_txt |
Microprocessor based hardware-software complex for investigating the magnetic surfaces of torsatron URAGAN-2M / S.P. Gubarev, G.G. Lesnyakov, G.P. Opaleva, A.N. Shapoval, V.S. Taran, M.I. Zolototrubova // Вопросы атомной науки и техники. — 2012. — № 6. — С. 255-257. — Бібліогр.: 10 назв. — англ. |
| series |
Вопросы атомной науки и техники |
| work_keys_str_mv |
AT gubarevsp microprocessorbasedhardwaresoftwarecomplexforinvestigatingthemagneticsurfacesoftorsatronuragan2m AT lesnyakovgg microprocessorbasedhardwaresoftwarecomplexforinvestigatingthemagneticsurfacesoftorsatronuragan2m AT opalevagp microprocessorbasedhardwaresoftwarecomplexforinvestigatingthemagneticsurfacesoftorsatronuragan2m AT shapovalan microprocessorbasedhardwaresoftwarecomplexforinvestigatingthemagneticsurfacesoftorsatronuragan2m AT taranvs microprocessorbasedhardwaresoftwarecomplexforinvestigatingthemagneticsurfacesoftorsatronuragan2m AT zolototrubovami microprocessorbasedhardwaresoftwarecomplexforinvestigatingthemagneticsurfacesoftorsatronuragan2m |
| first_indexed |
2025-07-07T22:41:05Z |
| last_indexed |
2025-07-07T22:41:05Z |
| _version_ |
1837029724428173312 |
| fulltext |
ISSN 1562-6016. ВАНТ. 2012. №6(82) 255
MICROPROCESSOR BASED HARDWARE-SOFTWARE COMPLEX
FOR INVESTIGATING THE MAGNETIC SURFACES OF TORSATRON
URAGAN-2M
S.P. Gubarev, G.G. Lesnyakov, G.P. Opaleva, A.N. Shapoval, V.S.Taran, M.I. Zolototrubova
Institute of Plasma Physics NSC “Kharkov Institute of Physics and Technology”, Kharkov, Ukraine
This paper describes the microprocessor hardware and software complex designed to control the fluorescent rod
scanning in the poloidal cross section of vacuum toroidal chamber in order to study the structure of magnetic
surfacesin the torsatron "URAGAN-2M."
PACS: 52.55.Hc; 52.55.-s; 07.05.-t; 02.70.-c; 07.05.Pb; 52.70.Ds; 52.20.Dq; 06.60.Sx; 06.30.Bp; 07.05.Pj
INTRODUCTION
One of the methods of studying the structure of
closed magnetic surfaces in stellarators / torsatrons is a
method of scanning fluorescent rod [1-6]. This method
has been used to study the torsatron with additional
toroidal magnetic field of torsatron URAGAN-2M [4-7].
The experimental session in 2008 of the automation
of this method was developed on hardware-software
complex described in the article [7]. The hardware of
the complex has been implemented on a personal
computer and a special module L-783 by L-card.
Software of the complex was written in the language
Borland C++ Builder 6. To solve the problem of
creation the stellarator-mirror magnetic system by
switching off one toroidal coil in the torsatron
URAGAN-2M described in [8, 9] it was need to
conduct a new series of experiments to measure the
magnetic surfaces. To perform this work a new safe,
protected from the noise, portable device based on
microcontroller, which completely replaced the personal
computer and an expensive unit L-783 was created. The
new complex has been successfully applied in a series
of experiments in 2012.
This paper describes a new hardware-software
control complex of the rod scanning motion in the
chamber (Fig. 1) and presents some results of
measuring (Fig. 2, Fig. 3) of the magnetic surfaces in
the torsatron URAGAN-2M.
Fig. 1. Fluorescent rod in the URAGAN-2M chamber
Fig. 2. The structure of the closed magnetic surfaces in
the “Uragan-2M”: mode Kϕ=0.295; Bo=0.1 Т;
<B⊥/Bo>≈1.8% (the current in the solenoids corrective
vertical magnetic field Icorr≈175 A); the average radius
of the last magnetic surface a ≈16.6 cm displacement
of the magnetic axis from the geometrical axis of the
torus Δaxis≈-4.7 cm (the axis is located on the inner half
of the torus). Two separate bright dots in the figure
indicate the position of reference light-emitting diodes.
Lateral reference LED is located on the inner half of the
torus in the equatorial plane
Fig. 3. Example of defining the last closed magnetic
surface measurements on the hurricane-2M torsatron:
mode Kϕ=0.295; Bo=0.1 Т; <B⊥/Bo>≈1.5%
(Icorr≈100 A); average radius a ≈17.3 см; Δaxis≈-5.9
Newly developed control-measuring complex consists
of 2 parts-hardware and software. The hardware is
implemented on the basis of the complex integral
256 ISSN 1562-6016. ВАНТ. 2012. №6(82)
Fig. 4.Structural block scheme
PIC18F2620 microcontroller manufactured by
Microchip Technology Inc., which is a market leader in
the class of 8-bit microcontrollers with RISK
architecture. Block scheme of the complex is shown in
Fig. 4. PIC18F2620 is an integrated circuit that
combines high performance 8-bit microprocessor, the
various memory modules, timer modules, internal and
external clocking, analog and digital input-output ports,
communication ports, interrupting and comparing
modules, PWM modules, diagnostics and power
management, energy consumption, etc.[4-7].
Device includes microcontroller, a communication
device with the object, the control device, LCD display
and developed software, which is loaded into the
electronic memory of the microcontroller.
The controller provides the choice of scanning
chamber modes, receiving and converting analog
signals from the sensors of the fluorescent rod,
controlling motor signals of the rod according to the
programmed algorithm for each of the selected scanning
modes.
The results of measurements, the state of nodes,
mode indication are shown on the LCD display.
All software modules are created in the environment
of development MPLAB IDE in a specialized language
C18, designed for the programming microcontrollers of
the 18-th series. The program provides the opportunity
to choose one of 3 modes of scanning chamber in
torsatron URAGAN-2M. (Fig. 5).During performing
each mode the end of the rod is moving along different
trajectories and scans various regions of the chamber.
The trajectories of the rod movement for each mode
are given by X and Y coordinates sets, every set is
written in nonvolatile memory EEPROM of
microcontroller PIC18F2620.
Fig. 5. Selection of scanning mode
For the safety of the experiment in the program there
is a possibility to stop the rod movement by pressing the
button, further action can either continue performance
of the previous mode or exit to main menu (Fig. 6) .
Fig. 6. Selection of next action
CONCLUSIONS
This paper presents a low-cost and compact solution
for the automated measurement of the magnetic surfaces
in the stellarator URAGAN-2M. This measuring system
would greatly facilitate the experiment in real time, as
well as improve the reliability and validity of the
measurement of the magnetic surfaces
ISSN 1562-6016. ВАНТ. 2012. №6(82) 257
REFERENCES
1. H. Hailer, J. Massig, F. Schuler et al. // Contributed
Papers of 14 EPS Conf. on Contr. Fusion and Plasma
Phys., Madrid.1987, v.11 D, part. I, p. 423-426.
2. V.E. Bykov, V.S. Voitsenya, E.D. Volkov, et al.
Study of the modified Uragan-3M torsatron magnetic
configuration. // Vopr. Atomn. Nauki i Tekhn., Ser.
“Termoyad. Sintez”. 1990, №3, p.12 – 31(in Russian).
3. G.G. Lesnyakov, E.D. Volkov, A.V. Georgievskij, et
al. // Nuclear Fusion. 1992, v. 32, p. 2157-2176.
4. G.G. Lesnyakov, D.P. Pogozhev, Yu.K. Kuznetsov et
al. // Contributed Papers of 23rd EPS Conf. on Contr.
Fusion and Plasma Phys., Kiev, 1996, v. 20C, part. II
(b025), p. 547-550.
5. A.A. Beletskii, V.L. Berezhnyj, P.Ya. Burchenko, et
al. // Problems of Atomic Science and Technology.
2008, № 6 (58). Series «Plasma Physics» (14), p. 13-15.
6. V. I. Tereshin, A. A. Beletskii, V. L. Berezhnyj,
et al. // 35th EPS Conference on Plasma Phys.
Hersonissos, 9-13 June 2008. ECA, v. 32, p-1.061
(2008).
7. S.P. Gubarev, E.B. Ermakov, G.G. Lesnyakov et al. //
Problems of Atomic Science and Technology. Series
«Plasma Physics» (15), 2009, № 1 (59), p. 177-179.
8. V.E. Moiseenko, K. Noack, O. Ågren "Stellarator-
mirror based fusion driven fission reactor" // J Fusion
Energy. 2010, 29, p. 65–69.
9. V.G. Kotenko, V.E. Moiseenko. Influence of the
value of a single magnetic field ripple on the torsatron
magnetic surfaces // VANT. “Termoyad. Sintez”. 2011,
№ 3, p. 74-80 (in Russian).
10. http://microchip.com.
Article received 10.10.12
АППАРАТНО-ПРОГРАММНЫЙ МИКРОПРОЦЕССОРНЫЙ КОМПЛЕКС ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ
МАГНИТНЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ В ТОРСАТРОНЕ УРАГАН-2М
С.П. Губарев, Г.Г. Лесняков, Г.П. Опалева, А.Н. Шаповал, В.С. Таран, М.И. Золототрубова
Описывается разработанный в Институте физики плазмы ННЦ ХФТИ аппаратно-программный
комплекс, предназначенный для управления люминесцентным стержнем при сканировании в полоидальном
сечении вакуумной тороидальной камеры с целью изучения структуры магнитных поверхностей в
торсатроне Ураган-2М. Аппаратная часть комплекса построена на базе микроконтроллера PIC18F2620
Microchip Technology Inc. Контроллер обеспечивает выбор режимов сканирования камеры, прием и
преобразование аналоговых сигналов от датчиков положения флуоресцентного стержня, управление
двигателями привода стержня в соответствии с запрограммированным алгоритмом для каждого из
выбранных режимов сканирования. Программное обеспечение создано и отлажено в среде разработки
MPLAB IDE на специализированном языке C18, предназначенном для программирования
микроконтроллеров 18-й серии Microchip Technology Inc.
АПАРАТНО-ПРОГРАМНИЙ МІКРОПРОЦЕСОРНИЙ КОМПЛЕКС ДЛЯ ДОСЛІДЖЕННЯ
МАГНІТНИХ ПОВЕРХОНЬ В ТОРСАТРОНІ УРАГАН-2М
С.П. Губарєв, Г.Г. Лєсняков, Г.П. Опалєва, А.Н. Шаповал, В.С. Таран, М.І. Золототрубова
Описується розроблений в Інституті фізики плазми ННЦ ХФТІ апаратно-програмний мікропроцесорний
комплекс, призначений для управління люмінесцентним стрижнем при скануванні в полоідальному перетині
вакуумної тороїдальної камери з метою вивчення структури магнітних поверхонь у торсатроні Ураган-2М.
Апаратна частина комплексу побудована на базі мікроконтролера PIC18F2620 Microchip Technology Inc.
Контролер забезпечує вибір режимів сканування камери, прийом і перетворення аналогових сигналів від
датчиків положення флуоресцентного стрижня, управління двигунами приводу стрижня згідно із
запрограмованим алгоритмом для кожного з обраних режимів сканування. Програмне забезпечення
створено та налагоджено в середовищі розробки MPLAB IDE спеціалізованою мовою C18, призначеною для
програмування мікроконтролерів 18-ї серії Microchip Technology Inc.
|