Design of a very low frequency impedance measurement system compliant with the cern resistive magnets quality assurance

Abstract

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[ES] El presente proyecto ha sido realizado dentro del programa para Estudiantes Técnicos del CERN (Centro Europeo para la Investigación Nuclear) en Ginebra. Este programa ofrece la oportunidad a estudiantes de ingeniería de desarrollar su proyecto final de carrera en el CERN trabajando dentro de un grupo durante el periodo de un año. El proyecto ha sido desarrollado en la sección para los imanes resistivos (Normal Conducting Magnets ¿NORMA¿) del CERN. Esta sección es una de las más grandes dentro del CERN debido al enorme volumen de imanes tradicionales que hay instalados en estas instalaciones. El proyecto cubre todo el diseño, contrucción y pruebas de un aparato de medida capaz de obtener un valor de la inductancia de los imanes resistivos utilizando una muy baja frecuencia. El documento comienza describiendo los objetivos principales del proyecto en el primer capítulo, los cuales son: - Estudio de distintos métodos para medir inductancias. - Diseño del dispositivo capaz de medir inductancias a 1 Hz. - Implementación del equipo. - Pruebas y conclusiones. Dentro del segundo capítulo se realiza una introducción sobre el CERN, finalizando el capítulo centrándose en la sección ¿NORMA¿ que ha sido donde se ha realizado completamente el proyecto. En este capítulo se explican algunas de las características básicas de los electroimanes resistivos utilizados en el CERN. En el tercer capítulo de la memoria se hace un análisis de las necesidades de la sección para realizar el proyecto, incluyendo unas especificaciones oficiales a seguir para su desarrollo. Una vez las especificaciones han sido definidas, se realiza un estudio sobre distintos métodos para medir inductancias. Al final del capítulo se concluyen las razones para seleccionar los métodos más robustos y efectivos para las medidas a baja frecuencia. El cuarto capítulo es la continuación lógica del estudio general del proyecto, seleccionando el software necesario para ejecutar los métodos establecidos en el capítulo tercero y el hardware necesario para poder contruir el dispositivo. El quinto capítulo es la explicación detallada de la solución final tomada en el capítulo cuarto. En este capítulo se explican con detalle todos los componentes hardware utilizados y la aplicación software realizada en LabView. En el último capítulo se resumen las pruebas realizadas al equipo final midiendo distintos imanes. El resumen está realizado empezando por los imanes más pequeños y finalizando con los imanes con inductancias mayores. Seguidamente se incluyen las conclusiones finales del proyecto, cuyo resumen es: - Se realizó un estudio de los diferentes métodos para medir inductancias seleccionando los más adecuados para las características especiales de baja frecuencia demandadas y los más robustos contra perturbaciones. - Se ha diseñado un dispositivo que pudiera ejecutar los métodos y procedimientos estudiados previamente y seleccionando el software que será utilizado (LabView) y el Hardware necesario para ejecutar este software, así como el diseño de una PCB que deberá ser incluida en el diseño final. - Se implementa un dispositivo completo con el diseño realizado previamente desarrollando completamente una aplicación software en LabView e incluyendo la PCB diseñada. - Se realizan múltiples pruebas al dispositivo incluyendo en la memoria un resumen de todas ellas. - Se proponen posibles mejoras para futuros dispositivos para poder optimizar algunas prestaciones que podrían ser de gran utilidad. Después de la memoria, el proyecto incluye los planos de la Placa de Circuito Impreso (PCB) realizada, un Pliego de condiciones con el manual técnico del equipo y un manual de usuario y el presupuesto del proyecto. Finalmente, el dispositivo está preparado y ha sido oficialmente includo dentro del proceso de certificación de calidad de todos los imanes dentro de todos los talleres. Debido al alto volumen de necesidad que hay del dispositivo en la actualidad se ha programado la construcción de otro dispositivo justo al final de mi estancia en el CERN.