Opis przedmiotu zamówienia CZĘŚĆ 2

Transkrypt

1 Opis przedmiotu zamówienia CZĘŚĆ 2 Poz. Kriostat do badania właściwości materiałów nadprzewodnikowych wraz z układem automatyki kontrolno-pomiarowej 1. Projekt koncepcyjny wykonania Kriostatu do badania właściwości materiałów nadprzewodnikowych wraz z układem automatyki kontrolnopomiarowej 1. Ogólny opis przedmiotu zamówienia Przedmiotem zamówienia jest opracowanie projektu koncepcyjnego wraz z dokumentacją techniczną zautomatyzowanego kriostatu do badania właściwości materiałów nadprzewodnikowych służących do oceny taśm nadprzewodnikowych HTS 2G (High Temperature Superconductor), w którym będzie możliwość wyznaczania charakterystyki R=f(T) w zakresie temperatur od 77K-324K oraz rejestracja przebiegów U=f(t), I=f(t) w zakresie zmian nastaw napięcia 0-8V, lub prądu 0-400A w temperaturze ciekłego azotu dla zaprogramowanych wartości prądu i napięcia. Opracowanie powinno zawierać rysunki techniczne konstrukcji mechanicznej, schematy elektryczne i sygnałowe obwodów zasilania, sterowania oraz pomiarowego, wraz ze wstępnym wykazem elementów według wymagań przedstawionych w punktach 2 4. Ponadto projekt powinien zawierać opis działania opracowanego projektu. W skład stanowiska badawczego będą wchodzić następujące podzespoły, posiadane przez Zamawiającego: 1) Monitor temperatury model 218S firmy Lake Shore Cryotronics, Inc. 2) Czujnik kriogeniczny CernoxTMRTD model CX AA-4L-Q QL w obudowie AA, z kalibracją 4L (4K- 324K). 3) Komputer z oprogramowaniem LabVIEW Professional Dev. System. 4) Karta pomiarowa NI USB-6343, X Series Multifunction DAQ (32 AI, 48 DIO, 4 AO), 500 ks/s single-channel sampling rate. 5) Złącze NI GPIB-USB-HS+, with NI Software for Windows. 6) Złącze Type X2 double-shielded GPIB cable, 2 meter. 7) Zasilacz N8731A DC Power Supply 8V, 400A, 3200W; GPIB, firmy Keysight Technologies Inc. 8) DSS Dewar ze stali nierdzewnej polerowanej z luźną pokrywą i uchwytem do przenoszenia. Poj. 6 litrów, wymiary wew. Ø 185 x 270 mm. Konstrukcja mechaniczna kriostatu do badania właściwości materiałów nadprzewodnikowych powinna umożliwiać montaż wyżej wymienionych komponentów w specjalnie wyznaczonych do tego miejscach, w sposób pozwalający na prawidłową pracę całego systemu. Projekt koncepcyjny powinien obejmować współpracę wszystkich wyżej wymienionych komponentów. Urządzenie będące przedmiotem zamówienia jest urządzeniem prototypowym przeznaczonych do celów badawczych, do doraźnego użytku w laboratorium badawczym dlatego nie jest Ilość 1 komplet

2 wymagane oznakowanie CE (deklarację zgodności CE) dla sprzętu zgodnego z wymogami określonymi w ustawie z dnia 30 sierpnia 2002 roku o systemie oceny zgodności (Dz. U. z 2002 r., nr 166, poz z p. zm.). 2. Wymagania dotyczące konstrukcji mechanicznej 1) Ze względu na wykorzystanie w stanowisku badawczym substancji (ciekły azot) zagrażających życiu bądź zdrowiu obsługi i osób postronnych oraz sprzętu sterującopomiarowego należy spełnić wymienione poniżej wytyczne dotyczące konstrukcji mechanicznej. Ponadto, ze względu na pracę przy niskich temperaturach, konstrukcja kriostatu powinna spełniać rygorystyczne wymogi, również szczegółowo omówione w punkcie 2. 2) Stanowisko badawcze powinno składać się z konstrukcji wsporczej zbudowanej z profili konstrukcyjnych skręcanych (nie spawanych), tolerancje profili DIN EN Profile konstrukcyjne muszą być wykonane z materiału stop 6063 gatunek T66 wyżarzanych cieplnie (F25) o powierzchni matowanej i anodowanej naturalnie o grubości warstwy 12 µm, która będzie minimalizowała efekty korozji w niekorzystnych warunkach jej pracy. Konstrukcja mechaniczna powinna być zamontowana na nóżkach do bezstopniowego ustawienia wysokości oraz ruchomo ułożyskowaną podstawą stopki, aby nierówności powierzchni mogły być wyrównywane, tak by umożliwić stabilne usadowienie kriostatu oraz jego wypoziomowanie. 3) Konstrukcja mechaniczna kriostatu powinna mieć wydzieloną część na aparaturę automatyki kontrolno-pomiarowej, tak by opary ciekłego azotu nie powodowały niewłaściwej pracy bądź uszkodzenia tej aparatury. Obydwie te części powinny być oddzielone płytą aluminiową malowaną proszkowo. Do zbiornika kriostatu właściwego powinien być zapewniony dostęp w takim zakresie by możliwe było swobodne nalewanie ciekłego azotu. Zbiornik kriostatu będzie stanowić dewar DSS 6000 o pojemność minimum 6 litrów, średnicy wewnętrznej minimum 185 mm oraz wysokości wewnętrznej minimum 270 mm. 4) Do wszystkich urządzeń kontrolno-pomiarowych oraz rozdzielnicy zasilającej stanowisko badawcze powinien być swobodny dostęp, umożliwiający ręczną ingerencję operatora, bez konieczności przesuwania stanowiska bądź odkręcania osłon ochronnych. Wszystkie przewody zasilające oraz kontrolno-pomiarowe powinny być prowadzone w specjalnych kanałach sygnałowych, uniemożliwiających mechaniczne ich uszkodzenie. 5) Część konstrukcji mechanicznej, zawierająca badane próbki taśm HTS oraz czujnik kriogeniczny powinna być opuszczana/podnoszona do/z zbiornika kriostatu automatyczne, za pomocą napędu elektrycznego sterowanego z kontrolera ruchu wyposażonego w wejścia wyłączników krańcowych oraz wejścia sterujące. Całość części pomiarowej powinna być zamontowana na prowadnicy liniowej modułu liniowego umożliwiającego pozycjonowanie z dokładnością co

3 najmniej 0,1 mm wyposażonego w czujniki krańcowe. Część ruchoma systemu powinna być tak zamontowana, aby opary ciekłego azotu i zamarzająca para wodna, nie powodowały jej błędnego działania. Wszystkie przewody pomiarowe oraz przewody zasilające badaną próbkę, doprowadzone do części ruchomej powinny być umieszczone w zapewniających cichą pracę, prowadnikach przewodów wyposażonych w separatory przewodów. 6) Ruchoma część pomiarowa powinna zawierać dwie płyty bazowe, do których przyłączone będą kriogeniczne przepusty prądowe, kriogeniczne wyprowadzenia napięciowe oraz uchwyty z badanymi próbkami. Górna płyta bazowa wykonana z anodowanego aluminium powinna zawierać izolowane kriogeniczne przepusty prądowe. Dolna płyta bazowa, mająca niewielką zmianę objętości w niskich temperaturach, powinna być wykonana z kompozytu epoksydowo-szklanego i powinna zawierać bloki mocujące uchwyty próbek taśm HTS. Konstrukcja dolnej płyty bazowej powinna umożliwiać zamontowanie jednocześnie dwóch uchwytów próbek taśm HTS, jedna do badań zależności prądowych i napięciowych w czasie, a druga do badań rezystancji w zależności od temperatury. Próbki te powinny być umieszczone jedna pod drugą w odległościach umożliwiających swobodne ich umieszczenie w zbiorniku kriostatu z ciekłym azotem. Połączenie górnej i dolnej płyty bazowej powinno być stabilne o odpowiedniej wytrzymałości mechanicznej, umożliwiającej mechaniczne zamocowanie wymiennych uchwytów badanych próbek. 7) W ramach stanowiska badawczego należy wykonać projekt uchwytu próbek taśmy nadprzewodnikowej HTS 2G umożliwiający badanie taśm o szerokościach 2, 3, 4, 6, 12 mm oraz umożliwiający zasilanie przez doprowadzenia prądowe i pomiar napięcia na taśmie HTS przez wyprowadzenia napięciowe rozmieszczone w odległości 100 mm, w celu wyznaczenia charakterystyki R=f(T). Uchwyt powinien być wykonany z kompozytu epoksydowo-szklanego oraz wyposażony w blok miedziany, do którego zamocowane będą badane taśmy HTS. Taśma HTS powinna być odizolowana od bloku miedzianego taśmą poliimidową z klejem silikonowym o odporności dielektrycznej minimum 5 kv. W dolnej płycie bazowej wykonanej z kompozytu epoksydowo-szklanego powinny znajdować się bloki miedziane stanowiące doprowadzenia prądowe, wyprowadzenia napięciowe oraz blok miedziany wyposażony w otwór umożliwiający umieszenie czujnika kriogenicznego w kształcie walca i wymiarach: średnica Ø = 3.1 mm, wysokość h = 11 mm. Do końcówek taśmy HTS poprzez odpowiednie doprowadzenia powinno być doprowadzone napięcie zasilające badaną próbkę, sterowane z programu komputerowego. Uchwyt z badaną próbką taśmy HTS powinien być przymocowany do dolnej płyty bazowej za pomocą połączenia śrubowego umożliwiającego wymianę uchwytu. Śruby mocujące powinny być zabezpieczone przed wypadaniem z uchwytu 8) W ramach stanowiska badawczego należy wykonać projekt uchwytu próbek taśmy nadprzewodnikowej HTS 2G

4 umożliwiający badanie taśm o szerokościach 2, 3, 4, 6, 12 mm. Uchwyt powinien umożliwiać pomiar napięcia na taśmie HTS przez wyprowadzenia napięciowe rozmieszczone w odległości 100 mm, umożliwiające rejestrację przebiegów U=f(t), I=f(t) w zakresie nastaw napięcia 0-8 V oraz prądu A w temperaturze ciekłego azotu dla zaprogramowanych wartości prądu i napięcia. Uchwyty te powinny być wykonane z kompozytu epoksydowo-szklanego ze złączami miedzianymi zapewniającymi podłączenie wysoko-prądowych przewodów zasilających (na prąd do 400 A) oraz wyprowadzeń napięciowych. Doprowadzenia prądowe powinny umożliwić pracę w niskich temperaturach. Uchwyty z badaną próbką taśmy HTS powinny być przymocowywane do uchwytów na dolnej płycie bazowej za pomocą połączenia śrubowego umożliwiającego szybką wymianę uchwytu bez konieczności demontażu połączenia śrubowego, a jedynie przez poluzowanie tego połączenia. 9) Po wyciągnięciu próbek taśm HTS z kriostatu, uchwyty próbek powinny być ogrzewane za pomocą systemu automatycznego ogrzewania nadmuchowego, w celu zapobiegnięcia skraplania się pary wodnej do zbiornika kriostatu oraz umożliwienie wykonania charakterystyki R=f(T) do temperatury 324K. 3. Wymagania dotyczące układu zasilania 1) Przy badaniu charakterystyk R=f(T) próbki taśm HTS powinny być zasilane z zasilacza małej mocy sterowanego z programu komputerowego w sposób automatyczny. Natomiast przy badaniu charakterystyk U=f(t), I=f(t) próbki taśm HTS powinny być zasilane z regulowanego zasilacza dużej mocy N8731A, o regulowanych parametrach w zakresie 0-8 V oraz A, sterowanego z programu komputerowego przez GPIB. 2) Stanowisko kriostatu do badania właściwości materiałów nadprzewodnikowych wraz z układem automatyki kontrolnopomiarowej powinno być zasilane z rozdzielnicy, zamontowanej w dostępnym miejscu stanowiska. Rozdzielnica powinna być wyposażona w odpowiednio dobrane zabezpieczenia nadprądowe oraz upływowe obwodu zasilania komputera, monitorów temperatury, zasilacza, obwodów napędu podnoszenia/opuszczenia badanych próbek taśm HTS oraz innych obwodów. Obwody zasilająco-sterujące powinny być wyposażone w ręczny wyłącznik bezpieczeństwa odcinający zasilanie w razie zaistnienia zagrożenia tzw. wyłącznik bezpieczeństwa. 4. Wymagania dotyczące układu pomiarowego 1) Układ pomiarowy będzie wyposażony w monitor temperatury model 218S firmy Lake Shore Cryotronics, Inc. Pomiary temperatury będą wykonywane czujnikiem kriogenicznym model CX-1070-AA-4L-Q QL. Pomiary parametrów elektrycznych będą wykonywane za pomocą karty kontrolnopomiarowej NI USB Cały system powinien być połączony i zsynchronizowany za pomocą złączy GPIB/USB

5 2. oraz wyjść/wejść cyfrowych i wejść analogowych. Pomiar i sterowanie wykonywane jest z komputera za pomocą specjalnego programu komputerowego opracowanego w środowisku LabVIEW Professional Dev. System. 2) Układ pomiarowy do wyznaczania charakterystyk U=f(t), I=f(t) powinien być wyposażony w odpowiedni bocznik pomiarowy. Sygnały z bocznika pomiarowego będą mierzone poprzez kartę kontrolno-pomiarową. 3) Układ pomiarowy do wyznaczania charakterystyk R=f(T), powinien umożliwiać pomiar napięcia na taśmie HTS i prądu taśmy (przez pomiar napięcia na boczniku pomiarowym) za pomocy karty kontrolno-pomiarowej. 4) Układ pomiarowy powinien zawierać zabezpieczenia nadprądowe, zabezpieczenia różnicowoprądowe oraz system ochrony karty pomiarowej zapobiegający uszkodzeniu wejść karty. Wykonanie Kriostatu do badania właściwości materiałów nadprzewodnikowych wraz z układem automatyki kontrolno-pomiarowej według projektu z poz Ogólny opis przedmiotu zamówienia Przedmiotem zamówienia jest wykonanie zautomatyzowanego kriostatu do badania właściwości materiałów nadprzewodnikowych według wytycznych przedstawionego w pozycji 1. zamówienia oraz projektu koncepcyjnego powstałego w wyniku realizacji pozycji 1. zamówienia, wraz z wykonaniem programu kontrolno pomiarowego oraz po 10 uchwytów próbek taśmy nadprzewodnikowej HTS 2G według specyfikacji zawartej w punkcie 2 podpunkty 7 oraz 8 pozycji 1. zamówienia. 2. Wymagania dotyczące programu kontrolno pomiarowego 1) Program kontrolno-pomiarowy powinien być napisany w środowisku LabVIEW Professional Dev. System. Zamawiający dostarcza komputer PC z zainstalowanym oprogramowaniem LabVIEW Professional Dev. System. Wykonawca opracuje program i skonfiguruje urządzenia opisane w poz.1 punkt 1 po zainstalowaniu tych urządzeń przez Zamawiającego w dniu i miejscu instalacji. Zadaniem programu jest wykonanie w sposób automatyczny charakterystyki R=f(T) taśmy nadprzewodnikowej oraz rejestracja charakterystyk taśm nadprzewodnikowych HTS: U=f(t), I=f(t) dla zadanych przez operatora parametrów pracy zasilacza N8731A. 2) Cały proces sterowania i pomiarów powinien być obsługiwany z interfejsu użytkownika zawierającego następujące zakładki funkcjonalne: a. zakładka pomiaru charakterystyki R=f(T) menu głównego sterowania z automatyczną nastawą wszystkich możliwych parametrów napięciowych i prądowych oraz kroku pomiarowego, jak również sterowania układu grzewczego, b. zakładka pomiaru U=f(t), I=f(t) i sterowania zasilaczem N8731A umożliwiająca sterowanie oraz dokonywanie pomiarów dla zadanych parametrów. 3) Po wykonaniu pomiarów program powinien umożliwiać Ilość 1 zestaw

6 generację raportu zawierającego: a. informacje o dacie wykonania pomiaru, nazwy instytucji zlecającej wykonanie pomiaru, osób wykonujących pomiar, b. informacje o typie badanych próbek oraz wszelkich uwag dotyczących pomiaru lub wyników, c. stabelaryzowane wyniki pomiarowe, d. wyznaczone charakterystyki statyczne R = f(t). 4) Raport powinien być zapisywany w formacie.xls przy wyznaczaniu ch-ki R=f(T) oraz w formacie.tdms przy rejestracji przebiegów U=f(t) oraz I=f(t). 3. Wymagania dotyczące dokumentacji 1) Powykonawcza dokumentacja techniczna kriostatu do badania właściwości materiałów nadprzewodnikowych wraz z układem automatyki kontrolno-pomiarowej stanowiącego przedmiot zamówienia powinna być opracowana w języku polskim w zakresie niezbędnym do jego bezpiecznej i poprawnej obsługi, a ponadto musi zawierać: a. szczegółowy wykaz elementów wchodzących w skład oferowanego wyposażenia wraz z ich konfiguracją w systemie, b. schematy elektryczne systemu, c. rysunki techniczne konstrukcji mechanicznej, d. wymagania dotyczące warunków zasilania systemu - moc przyłącza sieciowego, e. instrukcje obsługi kriostatu do badania właściwości materiałów nadprzewodnikowych wraz z układem automatyki kontrolno-pomiarowej napisaną w języku polskim. 4. Wymagania dotyczące uruchomienia Wykonawca po dostarczeniu kriostatu do badania właściwości materiałów nadprzewodnikowych wraz z układem automatyki kontrolno-pomiarowej przeprowadzi sprawdzenie jego działania na miejscu instalacji, wraz z urządzeniami zainstalowanymi przez Zamawiającego (wymienionymi w poz.1 punkt 1) łącznie z funkcjonowaniem oprogramowania.