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¿Qué es GRANTECAN?
Desde mediados de los años ‘80, el Instituto de Astrofísica
de Canarias (IAC) planeaba la construcción de un
gran telescopio en el Observatorio de El Roque de Los Muchachos (La Palma,
Islas Canarias), lugar donde se encuentra la mayor concentración
de telescopios del hemisferio norte del planeta.
Con este objetivo, el 4 de marzo de 1994, el Gobierno de Canarias crea
la empresa pública Gran Telescopio de Canarias, S.A.
(GRANTECAN), que nace sin ánimo de lucro, con el fin de facilitar
al IAC los medios necesarios para producir el proyecto de un gran
telescopio.
Proyecto GRANTECAN
El diseño inicial de este gran telescopio estaba basado en un espejo
primario monolítico de 8 metros, similar a otros diseños
de la década de los ‘80. Sin embargo y después de demostrarse
la viabilidad del proyecto, se optó por un espejo de 10 m. compuesto
por 36 segmentos hexagonales de 0,9 m. de lado.
La apuesta por este espejo segmentado se justifica en el abaratamiento
de costes, la facilidad de su manejo y transporte hasta el lugar de instalación
y la mayor comodidad para su mantenimiento a la hora de aluminizarlo.
El éxito de este proyecto se fundamentaba en gran parte en la
precisión de los sensores de posición. Estos sensores debían
permitir la perfecta alineación del conjunto de los 36, espejos
con el fin de lograr las características ópticas equiparables
a las de un espejo monolítico de 10 m.
Participación de ImasDé en el proyecto
En 1996, ImasDé Canarias S.A. entra en el proyecto
GRANTECAN
junto con un grupo de empresas públicas, privadas y organismos oficiales,
como son:
-
Compañía Española de Sistemas Aeronáuticos,
S.A. - CESA -
-
Galileo Ingeniería y Servicios, S.A. - GALILEO -
-
Departamento de Ingeniería y Sistemas, Automática e Informática
Industrial de la Universidad Politécnica de Cataluña
-
Grupo de Óptica Aplicada del Departamento de Óptica y Optometría
de la Universidad Politécnica de Cataluña
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El diseño conceptual de partida del espejo primario segmentado
y su sistema de soportes es el utilizado por el proyecto Keck, instalado
en Hawai.
Dentro del proyecto del Gran Telescopio de Canarias, las tareas a desarrollar
por ImasDé Canarias, S.A. son las siguientes:
-
Los sensores de posición en Zerodur®, su preamplificador y los
cables.
-
La etapa electrónica de potencia, la interface al motor y al encoder
dentro del actuador.
-
El nodo o centro de control para un segmento completo junto con el sistema
de comunicación entre todos los nodos y el ordenador principal.
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Fig 1.-
Vista de conjunto:
(1) Nodo de control.
(2) Banco
de pruebas.
(3) Actuador
servocontrolado por el nodo de control. |
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El nodo de control.
La electronica incluida en un nodo de control implementa los siguientes
bloques funcionales:
-
Bloque procesador.
-
Bloque controlador de los actuadores.
-
Bloque de adquisición de datos de los sensores de posición.
-
Bloque de adquisición de datos de los sensores de temperatura.
-
Bloque de comunicación o interfase con el bus de comunicación
al sistema de control central.
Las funciones a realizar por el software del nodo de control son
las siguientes:
-
Posibilidad de implementar cualquiera de las estrategias de control posible:
Control global, control local y control mixto.
-
Funciones de monitorización.
-
Funciones de adquisición de datos con opciones de filtrado digital
y diagnóstico. Ha de conseguirse una velocidad de 100Hz para el
bucle de toma de datos.
-
Funciones de comunicación. Se usa el bus CAN como sistema de intercomunicación
entre los nodos y el centro de control general.
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Fig 2.-
Vista en detalle del sensor:
(1) Sensor
de posición montado en el banco de pruebas.
(2) Cabezal
del actuador que mueve las placas del sensor de posición.
(3) Soporte
de las placas fijas del sensor de posición.
(4) Sistema
láser interferométrico para medidas auxiliares. |
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El sensor de posición.
La función del sensor dentro del sistema de posicionamiento del
espejo primario segmentado es proporcionar una medida absoluta lineal de
la diferencia de altura relativa, entre las aristas adyacentes de dos segmentos.
El sensor debe ser insensible a los posibles desplazamientos de los segmentos
en el plano del espejo, así como a rotaciones de los mismos en su
plano.
Las características a cumplir por el sensor, incluyendo su electrónica,
son las que siguen:
-
Ganancia de medida seleccionable en modo operación y alineado.
La selección del modo de funcionamiento controlable remotamente.
-
Rango de movimiento sin rotura: ± 4 mm
-
Rango de medida: ± 6 µm en modo operación, ±2
mm en modo alineado.
-
Ajuste de offset: ±200 µm. Controlable remotamente.
-
Ruido de lectura: 3 nm r.m.s. con una resolución espectral de 25
Hz.
-
Precisión de medida : < 9.5 nm r.m.s.
-
Deriva térmica < 2.5 nm/K. Repetible en un 10%
-
Error de calibración de deformación gravitatoria axial: 5
nm r.m.s.
-
Sensibilidad a movimientos laterales: <60 nm para desplazamientos laterales
de 0.4 mm.
-
Deriva temporal: < 7 nm r.m.s. en 30 días.
-
Temperatura de operación: entre -10º y +30ºC
-
Velocidad de conversión analógico-digital: 100 Hz.
-
Disipación de potencia en el elemento sensor: <40mW.
-
Peso por sensor: 0.8 Kg.
-
Longitud del cable sensor-caja nodal: >3m
-
El concepto del sensor debe permitir la fácil extracción
de los segmentos.
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Fig 3.-
Vista de banco de pruebas
(1) Sensor
de posición montado en el banco de pruebas.
(2) Cuerpo
del actuador que mueve las placas del sensor de posición.
(3) Banco
de pruebas. |
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El Actuador.
Montado en el interior del cuerpo trasero del actuador o posicionador,
construido por C.E.S.A, va una tarjeta diseñada y fabricada
por ImasDéCanarias, S.A. que integra la alimentación
PWM del motor del actuador, la medida de la corriente instantánea
y la comunicación entre el encoder y el nodo de control. |
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Estado del desarrollo.
Entre los meses de junio 1997 y octubre de 1998, ImasDé
entregó al IAC todos los prototipos de la Fase I y II de
desarrollo, que actualmente están siendo sometidos a pruebas. |
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