รู้ไหมว่าเบื้องหลังการทำงานของ เครื่องกำเนิดแสงสยาม มีการประสานงานที่ซับซ้อนระหว่างอุปกรณ์ต่างๆหลายระบบ เช่น ปืนอิเล็กตรอน, ระบบคลื่นความถี่วิทยุ, ระบบแหล่งจ่ายกำลังแม่เหล็กพัลส์, และ ระบบวัดตำแหน่งลำอิเล็กตรอน ทุกอย่างต้องทำงานอย่างแม่นยำ ตามจังหวะที่กำหนด ไม่เช่นนั้นลำอิเล็กตรอนที่ผลิตออกมาอาจไม่สามารถนำมาใช้ประโยชน์ได้! แล้วใครล่ะที่ช่วยให้ทุกอย่างเดินไปตามจังหวะที่ถูกต้อง?

คำตอบคือ "ระบบจับเวลา Timing system" ที่เปรียบเสมือนกับผู้กำกับวงดนตรีออเครสต้า ระบบจับเวลามีหน้าที่ส่งสัญญาณควบคุมไปยังอุปกรณ์ต่างๆปลายทาง ซึ่งอุปกรณ์แต่ละตัวอาจต้องการสัญญาณที่มีรูปแบบแตกต่างกัน เช่น สัญญาณ TTL ที่อิงตามคุณสมบัติทางไฟฟ้าของ Transistor-Transistor Logic, LVTTL (Low-voltage TTL) หรือแม้แต่สัญญาณแสง (optical signal) โดยบางครั้งอุปกรณ์ที่ต้องควบคุมอยู่ไกลจากระบบ Timing มาก ๆ โดยเฉพาะ แหล่งจ่ายกำลังของแม่เหล็กพัลส์ ซึ่งถ้าส่งสัญญาณควบคุมแบบไฟฟ้าไป อาจเกิดปัญหาเนื่องจากสัญญาณรบกวนจากคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า

 

ดังนั้น ทางออกที่ดีที่สุดก็คือการใช้ สัญญาณแสงผ่านใยแก้วนำแสง เพราะมันเร็ว แรง และไม่ถูกรบกวน! เมื่อสัญญาณแสงเดินทางไปถึงอุปกรณ์ปลายทาง มันจะถูกแปลงกลับเป็น สัญญาณ TTL เพื่อไปกระตุ้นให้แหล่งจ่ายกำลังแม่เหล็กพัลส์ทำงาน

อุปกรณ์แปลงสัญญาณ: นวัตกรรมที่ช่วยประหยัดงบประมาณ
ในระบบจับเวลาและระบบควบคุมอื่น ๆ ของ เครื่องกำเนิดแสงสยาม ต้องมีการแปลงสัญญาณอยู่ตลอดเวลา ซึ่งเดิมทีอุปกรณ์แปลงสัญญาณเหล่านี้ต้องนำเข้าจากต่างประเทศ ซึ่งราคาสูงมาก ดังนั้น ทีมวิศวกรของฝ่ายปฏิบัติการของเครื่องกำเนิดแสงสยาม 1 เลยตัดสินใจ ออกแบบและสร้างอุปกรณ์แปลงสัญญาณขึ้นมาเอง!
อุปกรณ์แปลงสัญญาณนี้ประกอบด้วย 3 ส่วนหลัก ได้แก่

1. ภาคแปลงสัญญาณอินพุต (Input Signal Converter) – รับสัญญาณจากแหล่งต่าง ๆ เช่น สัญญาณแสง, TTL, LVTTL ที่มีความถี่ตั้งแต่ DC ถึง 120 MHz แล้วแปลงให้เป็นสัญญาณแบบ LVTTL เพื่อส่งต่อให้บอร์ด FPGA
2. บอร์ด FPGA – สมองของระบบ! ทำหน้าที่ประมวลผลสัญญาณตามโปรแกรมที่กำหนด
3. ภาคแปลงสัญญาณเอาต์พุต (Output Signal Converter) ที่รับสัญญาณ LVTTL จาก FPGA แล้วแปลงออกมาเป็น สัญญาณแสง, TTL และ LVTTL เพื่อส่งต่อให้ระบบอื่น ๆตามความต้องการ

อุปกรณ์นี้ถูกออกแบบให้ ติดตั้งได้สะดวก ซึ่งนอกจากจะช่วยให้การควบคุมเวลาของอุปกรณ์ มีประสิทธิภาพขึ้นแล้ว ยังช่วยลดต้นทุนของสถาบันได้มหาศาล!

บทความโดย

วิเวก ภาชีรักษ์ เจ้าหน้าที่ปฏิบัติการเครื่องเร่งอนุภาค (วิศวกรไฟฟ้า)