Medidor de corriente aislado para acelerador de partículas

Abstract

In a particle accelerator it is important to know accurately the electric current generated during its operation, both to monitor the experiments and to ensure the safety of people and devices. Due to the high voltage required for its operation, it is necessary to use an isolated current meter capable of detecting currents in the order of nanoamperes to milliamperes. In this work, a study of a commercial current meter is carried out to evaluate its performance and find its shortcomings and possible improvements, with the aim of carrying out a redesign of the system, from the firmware to the design and assembly of the printed circuit board, to make it suitable for the measurement of currents in particle accelerators. The current meter redesign incorporates an ESP32 microcontroller, which is ideal for this project thanks to its wireless capabilities, as well as robust connectors to ensure system integrity, lithium battery charger, OLED display and LEDs to indicate operating modes, as well as a USB-C connector for programming and communication.

En un acelerador de partículas es importante conocer con exactitud la corriente que se genera durante su operación, tanto para monitorizar los experimentos como para garantizar la seguridad de las personas y los instrumentos. Debido al elevado voltaje requerido para su funcionamiento, es necesario contar con un medidor de corriente aislado capaz de detectar corrientes del orden de nanoamperios a miliamperios. En este trabajo se realiza el estudio de un medidor de corriente comercial, para evaluar su funcionamiento y hallar sus carencias y posibles mejoras, con el objetivo de llevar a cabo un rediseño del sistema, desde el firmware hasta el diseño y ensamblaje de la placa de circuito impreso, que lo haga adecuado para la medición de corrientes en aceleradores de partículas. El rediseño del medidor de corriente incorpora un microcontrolador ESP32, ideal para este proyecto por sus capacidades inalámbricas, así como conectores robustos para asegurar la integridad del sistema, cargador para batería de litio, pantalla OLED y LEDs para indicar los modos de operación, así como un conector USB-C para programación y comunicación.