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COSMIX, Compter les muons avec les Valises II et III

Cet article décrit le contenu des Valises II ou III, seconde version du prototype de COSMIX destiné à circuler dans les établissements.

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Si vous êtes en possession de la Valise I suivez ce lien :

Le Matériel

Evolution du prototype

L’implantation des différents éléments de cette seconde génération de prototypes a sensiblement évolué par rapport au premier prototype (Valise I)

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  • L’ensemble de l’électronique de mise en forme des signaux et de production des signaux numériques pour le comptage ont été regroupés dans un unique boitier métallique situé proche de la poignée de la mallette. Cet élément comporte les deux fiches BNC permettant d’accéder aux signaux analogiques.
  • La carte Arduino est désormais logée dans le boitier noir dans le coin supérieur gauche de la mallette. L’Arduino Uno du premier prototype a été remplacée par une MEGA dont les capacités supérieures en terme de mémoire permettent de proposer un code prenant en compte GPS et capteur de pression et écriture sur carte SD. L’alimentation de l’ensemble se fait par le port USB accessible dans l’ouverture de la façade inférieure du boîtier. Cette ouverture permet aussi d’accéder au logement de la carte SD.
  • Les microswitchs inclus sur la platine de l’afficheur LCD ont été remplacé par un boîtier de commande indépendant pour des raisons de robustesse.
  • L’écran LCD 16x2 a été remplacé par un écran 20x4 permettant d’afficher de manière simultanée une information plus complète.

Discriminateur

Le comptage se fait à partir de signaux logiques produits par deux discriminateurs (un par voie) dont leur seuil a été réglé à 400mV (attention c’est 100mV pour la valise I), c’est à dire que chaque discriminateur génère un signal logique (TTL, tension carrée à +5V) à partir du moment où le signal analogique franchit le seuil de 400mV. Si les deux signaux logiques sont en coïncidente temporelle, un troisième signal logique est produit.

Module de comptage

L’acquisition des trois signaux logiques sortant du discriminateur se fait à l’aide d’une carte Arduino à laquelle est associé un afficheur LCD. Une sauvegarde des données peut aussi être effectuée sur une carte SD.

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Attention,

  • L’alimentation de l’ensemble du dispositif se fait par l’intermédiaire du connecteur USB de la carte Arduino (celui-ci) doit impérativement être branché.
  • Il est cependant possible si l’on ne veut avoir accès qu’aux signaux analogiques de sortie du détecteur d’alimenter directement le module de mise en forme des signaux par le connecteur USB situé sur le côté du boitier

La mise en œuvre du protocole expérimental de base est décrite dans le film suivant (à télécharger et à lire avec VLC) : Mise en œuvre de COSMIX.

Deux modes de comptage

Le dispositif permet de configurer deux modes de comptage, l’un à durée illimitée ("dit infini"), l’autre à durée finie programmée à l’avance.

Configuration et pilotage de l’acquisition

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La configuration et le pilotage de l’acquisition se fait par l’intermédiaire des 5 boutons de commande présents sur le boîtier en haut au centre de la mallette.

L’appui sur le bouton Sélection permet de passer du menu Acquisition au menu Configuration.

Le rôle de chacun des 4 boutons de direction change avec le menu sélectionné.

Sélectionner le mode de comptage

Le mode de comptage à l’allumage est le mode infini. La sélection du menu mode de comptage se fait en appuyant sur le bouton Sélection. Lorsque le menu Configuration est actif, la couleur du fond de l’afficheur est cyan. Et la ligne supérieure de celui-ci doit afficher Mod :.

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La configuration, se fait à l’aide des boutons et pour changer de valeur, à l’aide des boutons et si le mode Durée est sélectionné pour accéder au réglage de la durée.

Sur la ligne inférieure de l’afficheur, le signe indique soit le paramètre modifié par une pression sur et , le mode ou la décade de durée. Remarque : la durée est définie en minutes (de 1 à 9999).

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Acquisition des comptages

Lorsque le menu Acquisition est actif, la ligne supérieure de l’afficheur indique, le mode de comptage (∞ ou D pour durée) ainsi que le nom des voies de comptage (C1 pour la voie 1, C2 pour la voie 2 de C1∩C2 pour la coïncidence). La ligne inférieure donne la valeur des compteurs. Par exemple à l’allumage, le mode par défaut est ∞ et le comptage démarre automatiquement, l’affichage est alors

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Le début de comptage ou l’arrêt manuel de celui-ci se fait en appuyant sut le bouton /Départ/Fin. Le bouton /Fin/RAZ sert à la remise à zéro des compteurs.

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Comptage à durée infinie (mode par défaut à l’allumage)

Dans ce mode, le comptage démarre lorsque le bouton /Départ/Fin est pressé, l’acquisition se fait jusqu’à que le bouton /Départ/Fin soit enfoncé de nouveau.

Comptage à durée finie

Dans ce mode, le comptage démarre lorsque le bouton /Départ/Fin est pressé, l’acquisition se fait pendant la durée définie dans le menu Sélection.

Attention, lancer une nouvelle acquisition ne remet pas les compteurs à zéro. Ceux-ci doivent être initialisés en appuyant sur la touche /Fin/RAZ.

Au départ de l’acquisition la couleur de l’afficheur passe au vert, elle passe au violet quand l’acquisition est terminée.

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Quelques résultats caractéristiques

Barreaux séparés

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Le taux de comptage observé est d’environ 0.9Hz ( 55 coups/minute) pour chaque voie. Le taux de coïncidences est aux alentours de 2%.











Barreaux superposés

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Le taux de comptage observé est d’environ 0.9Hz ( 55 coups/minute) pour chaque voie. Le taux de coïncidences est aux alentours de 40%.











Sauvegarde des comptages

Enregistrer les données sur carte SD

Lorsque une carte SD est introduite dans le logement prévu à cet effet, les données vont pouvoir être sauvegardées automatiquement dans le fichier nommé COSMIX.TXT. Le format de sauvegarde est de type CSV (Coma Separated Variables). Ce fichier est directement lisibles par un tableur. Il peut aussi être lu par un programme afin d’exploiter les données au delà du simple comptage (études statistiques par exemple).

A chaque nouvelle acquisition (démarrage par bouton Droite),

  • une ligne ’----==== Nouvelle Acquisition ====---’ est ajoutée au fichier
  • une seconde ligne donnant le mode d’acquisition et éventuellement la durée de l’acquisition est ajoutée, cette ligne se termine par la définition de l’heure locale (UTC+2).

Suivent alors les données sous le format

Année,mois,jour,heure,minutes,secondes.centiemes,(nombre de satellites GPS utilisés),millisecondes depuis l’allumage du dispositif,latitude,longitude,altitudeGPS,température,pression,trigger1,trigger2,trigger1&2,compteur1,compteur2,coïncidence

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