Для управления СВЧ приемным комплексом радиотелескопа сети «Квазар-КВО» используется цифровая система управления третьего поколения – G-3 (Generation-3).

G-3 представляет комплекс аппаратных средств, предназначенных для подключения устройств СВЧ приемного комплекса телескопа к контуру управления центрального компьютера радиотелескопа с помощью общей шины обмена данными.

Для интерфейса с центральным компьютером используется один из его COM-портов (RS-232). В качестве внутреннего интерфейса в G-3 используется интерфейс RS-485. Этот интерфейс обладает повышенной помехозащищенностью, позволяет передавать данные на большое расстояние и допускает подключение к общей шине нескольких устройств.

Для преобразования интерфейсов RS-232 – RS-485 служит трансивер. Он содержит преобразователи, которые преобразуют сигналы шины по схеме RS-232 – TTL – RS-485, а также элементы индикации, которые позволяют контролировать наличие потока принимаемой и передаваемой информации, наличие питающих напряжений трансивера и блока включения. Преобразователь TTL – RS-485 имеет гальваническую развязку, предназначенную для защиты компьютера от разности потенциалов, возникающей на конце длинной линии связи.

Блок включения, установленный в надзеркальной кабине, выполняет несколько функций: осуществляет гальваническую развязку шины данных (аналогично трансиверу) с помощью плат входного повторителя и выходного повторителя; разветвляет шину данных для всех устройств, установленных в надзеркальной кабине и осуществляет управление включением приемников.

Управление включением приемников осуществляет плата управления блока включения, основным элементом которой является программируемый микроконтроллер Atmega8535. Он распознает команды центрального компьютера радиотелескопа и осуществляет те действия, которые подразумевают эти команды - включает, выключает и сбрасывает блоки связи и выдает информацию о собственном состоянии.

Формат всех команд и информационных сообщений, передаваемых по шине обмена данными, определяется протоколом обмена информацией между центральным компьютером радиотелескопа и G-3.

Блок связи предназначен для управления приемником.

Для включения питания приемника в блоке связи имеется устройство включения, которое представляет собой электронное реле. Управление этим реле осуществляется как от блока включения, так и от платы управления блоком связи. Управляющие сигналы обрабатываются по схеме ИЛИ. Это необходимо для организации блокировки питания приемника.

Блокировка питания приемника — это дублирование сигнала включения питания от блока включения сигналом от платы управления блоком связи. Таким образом, если блокировка питания включена, то приемник можно выключить только если подать сигнал выключения приемника на блок включения и на сам приемник. Это позволяет предотвратить несанкционированное выключение приемника.

Управление приемником осуществляет плата управления блоком связи, основным элементом которой является программируемый микроконтроллер Atmega8535. Он распознает команды центрального компьютера радиотелескопа и осуществляет те действия, которые подразумевают эти команды — формирует импульсы управления узлами приемника и осуществляет сбор информации о состоянии узлов приемника и параметрах их работы. В качестве параметров работы узлов приемника выступают температуры первой и второй ступени охлаждения микроохладителя и температура распределительной коробки (соответствует температуре помещения, в котором установлен приемник). Для преобразования сопротивления датчиков температуры в напряжения используется плата интерфейса датчиков 2. Измерение ее выходных напряжений производится встроенным в микроконтроллер АЦП.

Дистрибьютор нижний предназначен для разветвления шины данных для подключения к ней всех устройств в компрессорной кабине и осуществления гальванической развязки.

Монитор температуры — это прибор для измерения температуры в местах установки на радиотелескопе радиоастрономической аппаратуры.

Плата управления микрокриогенной системой (МКС) предназначена для управления МКС. Она установлена в панели управления МКС. Аналогично платам управления блока включения и блока связи она преобразует команды компьютера в управляющие импульсы и собирает информацию о состоянии узлов МКС и параметрах их работы — температурах корпуса и нагнетателя компрессорной установке, высоких давлениях на входе микроохладителей и низком давлении на выходе микроохладителей.

Отличительной особенностью работы платы управления МКС является то, что благодаря конструкции панели управления МКС можно считывать фактическое состояние узлов МКС. Это используется для реализации «интеллектуального» управления.

Все команды управления МКС условно делятся на две группы: опасные и безопасные. Безопасные команды могут быть выполнены в любой момент. Опасные команды нельзя выполнять при определенном состоянии системы. Например, команда включения компрессора является опасной т.к. она может быть выполнена только при условии если хотя бы один микроохладитель включен. Команда выключения компрессора опасной не является, поскольку выключить компрессор можно в любой момент.

При подаче опасной команды микроконтроллер платы управления МКС считывает состояние системы на момент прихода команды и выполняет проверку всех необходимых условий. Если условия выполняются, то команда выполняется, если же какое-либо условие не выполняется, то микроконтроллер выдает сообщение об ошибке в управлении.

Кроме того, после выполнения любой из команд микроконтроллер выполняет считывание фактического состояния системы и сличает его с таким состоянием системы, которое было бы если бы команда была выполнена верно. Если эти состояния совпадают, то отправляется отчет об успешном выполнении команды, а если не совпадают — об ошибке в процессе выполнения.

Возможности.

Система управления G-3 в сочетании с пакетом программного обеспечения ЦКР предоставляет ряд возможностей для наблюдателей и разработчиков аппаратуры приемного комплекса:

• Возможность внесения команд управления приемником в управляющий файл наблюдения. Например: автоматическое включение сигнала калибровки, которое можно организовать с временными характеристиками, недоступными для управления вручную — с частотой примерно раз в минуту и быстрее.
• Возможность добавления новых устройств. Количество устройств подключенных к общей шине обмена данными определяется протоколом обмена и равно 127. Таким образом для разработчиков аппаратуры устанавливаемой на радиотелескопе есть возможность подключить ее к системе G-3 и используя шину обмена данными включить аппаратуру в контур управления ЦКР.
• Система управления G-3 является последним звеном системы централизованного управления радиотелескопами из общего центра управления по волоконно-оптическим линиям связи, созданием которой совместно занимаются несколько лабораторий ИПА РАН.