Design and initial performance of the HARDWARE.astronomy Housekeeping (H.aHk) box
Design and initial performance of the HARDWARE.astronomy Housekeeping (H.aHk) box
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HARDWARE.astronomy Housekeeping (H.aHk) 盒的设计和初始性能
DOI：
10.1117/12.2630261
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发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Rooney, Christopher
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Shaw, Stephen;Vettleson-Trutza, Larry;Ferkinhoff, Carl;Stammer, Adam;Antwi, Nathan;Kovacevich, Aubrey;Franta, Alex;Stacey, Gordon J.;Nikola, Thomas;Rooney, Christopher
大多数毫米/亚毫米天文仪器的一个通常不起眼但关键的部分是低温温度监测和控制。取决于仪器和检测器技术的工作波长，这可以是毫米外差系统的开尔文范围内的稳定温度到许多亚毫米测辐射热计系统的亚微开尔文稳定性下的100 mK温度。在这里，我们描述了一个项目的硬件。天文倡议建立一个低成本的开源温度监测和控制系统。HARDWARE.astronomy Housekeeping Box或H.aHk Box（发音为“hack box”）主要由本科生开发，并采用现有的开源设备（例如Arduino，Raspberry Pi）来降低成本，同时也限制了开发的复杂性。H.aHk Box的特点是机箱内有一台控制计算机和10个扩展插槽，可以插入各种扩展卡。这些卡最初包括AC 4线温度监视器和PID控制卡。未来的工作将开发2线温度监控器，步进电机控制器和大功率电源。该基本系统还将能够通过USB、串行端口和以太网与其他内务系统接口。H.aHk Box的首次部署将用于ZEUS-2亚毫米光栅光谱仪。所有设计、固件、软件和部件清单将在线发布，以便其他项目采用该系统并根据需要创建自定义扩展卡。在这里，我们描述的设计（包括机械，电气，固件和软件组件）和初始性能的H.aHk盒系统与初始AC/DC 4线和PID卡。
An often unglamorous, yet critical, part of most millimeter/submillimeter astronomical instruments is cryogenic temperature monitoring and control. Depending on the operating wavelength of the instrument and detector technology, this could be stable temperatures in the Kelvin range for millimeter heterodyne systems to 100 mK temperatures at sub-micro-Kelvin stability as for many submillimeter bolometer systems. Here we describe a project of the HARDWARE.astronomy initiative to build a low-cost open-source temperature monitoring and control system. The HARDWARE.astronomy Housekeeping Box, or H.aHk Box (pronounced “hack box”) is developed primarily by undergraduates and employs existing open-source devices (e.g Arduino, Raspberry Pi) to reduce costs while also limiting the complexity of the development. The H.aHk Box features a chassis with a control computer and ten expansion slots that can be filled with a variety of expansion cards. These cards include initially an AC 4-wire temperature monitor and PID control cards. Future work will develop 2-wire temperature monitors, stepper motor controller, and high-power supply. The base-system will also be able to interface with other house-keeping systems over USB, serial port and ethernet. The first deployment of the H.aHk Box will be for the ZEUS-2 submillimeter grating spectrometer. All designs, firmware, software and parts list will be published online allowing for other projects to adopt the system and create custom expansion cards as needed. Here we describe the design (including mechanical, electrical, firmware, and software components) and initial performance of the H.aHk Box system with initial AC/DC 4-wire and PID cards.
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