Altissima precisione e coordinamento al sistema di studio della morfologia degli specchi ottici per il rilevamento della radiazione Čerenkov

Merate-20131211-01758Automation One, società di Ingegneria e System Integrator, di Cantello (VA), storico partner di Emerson, ha partecipato alla progettazione dell’automazione di un sistema di test per lo studio della morfologia degli specchi, destinati a costituire la più ampia rete mondiale di osservazione delle radiazioni Čerenkov.

La collaborazione con la sezione dell’ Istituto Nazionale di Astrofisica di Merate (MI), ha portato alla realizzazione di un dispositivo che è stato selezionato tra alcune proposte provenienti da istituti di ricerca di altri paesi Europei, rivelandosi il migliore.

Si tratta di un sistema di test, per lo studio della morfologia, da associare agli specchi di convergenza, utilizzati nell’osservazione della radiazione Čerenkov, fenomeno fisico di grande interesse nella fisica delle particelle ad alta energia (Gamma VHE).

L’effetto Čerenkov, consiste nell’emissione di radiazione elettromagnetica da parte di un materiale le cui molecole sono polarizzate da una particella carica in moto che lo attraversa; tale effetto si manifesta solo quando la velocità della particella, nel mezzo attraversato, risulta superiore alla velocità della luce nello stesso mezzo.

Per la teoria della relatività, nessuna particella può viaggiare ad una velocità superiore a quella della luce nel vuoto (299 792,458 km/s).

In un mezzo denso però, la velocità di propagazione della luce risulta più bassa di quella di propagazione nel vuoto, e in un mezzo con indice di rifrazione n sarà c/n.

Può avvenire che una particella superi la velocità di propagazione della luce nel mezzo (pur tuttavia rimanendo al di sotto di c).

Se tale particella è carica elettricamente si verifica l’effetto Čerenkov, ovvero l’emissione di radiazioni Ultraviolette (UV).

Tale effetto si genera sopra le nostre teste continuamente, quando particelle cariche (raggi cosmici) e fotoni di altissima energia (gamma-ray) impattano con l’atmosfera terrestre, generando uno sciame di particelle secondarie ed emettendo radiazioni.

Lo studio di questa radiazione, consente di avere informazioni molto utili sui prodotti degli impatti e sulle sorgenti generatrici dei raggi cosmici e fotoni gamma.

Il Sistema è stato basato su piattaforma PC industriale Windows embedded based, che coordina via Ethernet e protocollo Modbus TCP/IP, i tre servoazionamenti Digitax (ST 1401- 1404 PLUS STD) e servomotori Unimotor fm con encoder assoluto da 3,1 a 9,4 Nm (modelli 075U2C300BAECA075140 e 115U2C300BAECA115190) di Emerson e I/O remotati di altro costruttore.

Il coordinamento delle movimentazioni e gli algoritmi necessari a raggiungere la precisione nei puntamenti, è stato affidato ad un sistema di elaborazione centrale, che mediante un canale Ethernet dedicato invia i comandi verso le opzioni intelligenti degli azionamenti, che si occupano così di eseguire le traiettorie.

L’intera componente software, realizzata su piattaforma PC e sui moduli opzionali integrati nei servoazionamenti Digitax ST è stata completamente sviluppata da Automation One, grazie al proprio sistema “Multi-thread Windows Based “One-Soft MTH” ™.

Prerogativa fondamentale del sistema era quella di poter lavorare in tutte le condizioni meteorologiche e attraverso comandi propagati su rete da postazioni distanti centinaia di metri; è stato quindi realizzato un sistema di automazione a tenuta stagna, auto-adattabile al caldo, al freddo e all’acqua, dotato di consolle operativa remota in grado di lanciare i comandi di puntamento mezzo infrastruttura Ethernet.

Mario Dusi, Titolare nonché Responsabile dello sviluppo Hardware e Software di Automation One, dice: “ Abbiamo scelto i servoazionamenti e servomotori di Emerson, per la loro affidabilità e precisione, nonché per la tecnologia innovativa e le dimensioni compatte, che ci hanno permesso di realizzare un dispositivo che, posso dire con orgoglio, è entrato ufficialmente nella rete di infrastrutture di test, per definire la morfologia degli specchi destinati a generare la più grande rete osservativa mondiale per la radiazione Čerenkov”.