Digitalregler - Digitalregler der Serien-NPS3000 für Nanopositioning-Anlagen von Queensgate-Instrumenten

AZoNano - Nanotechnologie - Queensgate-Instrumente Zeichen

Themen Umfaßt

Einleitung

Merkmale

Optionen

Hintergrund

Das Panel Queensgate NanoControl

Schnappschuß Modus

Dynamisch-Link Bibliotheken (DLLs)

Software Kommandosprache

LabVIEW®-Treiber

Schnittstellen

Serielle Schnittstelle RS232

Parallelschnittstelle

DSP-Anschluss

Analoge Schnittstelle

Kundenspezifische Schnittstellen

Lärmarm (- LN)

Niedriger Antrieb (- LD)

PID-Regelkreis

Elektronisches Leistungsblatt

Linearitäten Ausgleich

RotationsFehler-Ausgleich

Bedingung Für Digitalregler der Serien-NPS3000

Einleitung

Die neuen Digitalregler der Endlosschleife der Serie NPS3000 sind die Nächste Generation von NanoPositioning-Anlagen von SDL Queensgate. Speziell Konstruiert, Queensgates nmpräzision NanoMechanisms zu steuern, stellt diese vollständig neue Produktpalette einen enormen technologischen Sprung in der Leistung, in den Kosten und in der Vielseitigkeit dar. Unter Verwendung der hochmodernen Technologie der digitalen Signalverarbeitung die piezo Antriebsverstärker NPS3000-series Mähdreschers, der KapazitanzLageerkennungsschaltkreis und die Servosteuerungsfähigkeit. Gebrauch von Feed-backausdrücken PID (proportionales integrales Differenzial) verbessert erheblich Bankzeiten und setzt den Effekt der mechanischen Resonanz herab. Die Hoch entwickelten Steuerungstechniken, die durch SDL Queensgate entwickelt werden, erlauben die Auflösung mit 21 Bits (0.05nm in 100μm), mehr als 30mal besser als vorher erhältlich. Die virtuelle Frontabdeckungssoftware ermöglicht Benutzerregelung aller Betriebsparameter, einschließlich PID-Regelkreisinstallation.

Merkmale

Merkmale des Digitalreglers NPS3000 umfassen:

·         Alleinanlage des Stands mit Universaleingangsleistungsstromversorgungen

·         Hochmoderne Technologie des digitalen Signalprozessors, hoch entwickelte reconfigurable Steuerparameter bereitstellend.

·         1, 2 und 3 Kanalanlagen

·         effektive Auflösung von 21 Bit;

·         7 Digitgleitkommabefehle (besser als ein Teil in 2 Million, gleichwertig mit 0,05 nm in μm 100).

·         Verbessern Sie als 0,02% Linearitätsfehler

·         Schnappschussmodus gewährt Geräusche, Frequenzgang und Bankzeiten, auf Ihrem PC grafisch angezeigt zu werden und optimiert zu werden, indem er PID-Regelkreisparameter einstellt

·         Virtuelle Frontabdeckungssoftware erlaubt die Benutzervolle kontrolle des Systemparameters

·         Umfassendes Kommandosprache DLL, einfache Integration der Anlage in anwendungsspezifische Umgebungen erlaubend

·         Aufgebaut in der Schnittstelle RS232 erlaubt Regelung von jedem möglichem PC über den Serien Anschluss (COM) an bis 100 Befehlen pro Sekunde

·         Serielle Schnittstelle DSP erhältlich als Standard für Hochgeschwindigkeitsnachrichtenübermittlung

·         Die Elektronischen Leistungsblätter, die in EEPROM im Controller und im NanoMechanism gespeichert werden, erlauben einfache Austauschbarkeit von Stufen und von Controllern mit Fabrikzahlungseinstellungskonfiguration

·         Speichern Sie und Erinnern An Sie Teildienst für verschiedene Benutzerinstallationen

Optionen

·         Lärmarme Antrieboption

·         Niedrige Antrieboption

·         Karte der Analogen Schnittstelle (- ANA-A) einen analogen Befehlsinput für alle 3 Controller-Kanäle bereitstellend

·         Parallele Digital EIN-/AUSGABE Karte (- PARA, - PAR-B oder - PAR-C) für Hochgeschwindigkeitsnachrichtenübermittlung zu einem PC basierte Digital EIN-/AUSGABE Karte

·         Master/Slaveschnittstellenkabel erlaubend, dass zwei NPS3000-series Controller von einer PC-Schnittstelle gesteuert werden (RS232 oder Ähnlichkeit).

Hintergrund

Die neuen NPS3000-series Digitalregler sind, abgesehen von dem Input und den Ausgangsverstärkern vollständig digitales in Kraft. Dieses ergibt geringere Kosten, höhere Leistung und erhöhte Flexibilität der Operation. Es gibt keine Knöpfe oder Schalter - alles wird in Software eingestellt, und kann über einen PC unter Verwendung der virtuellen gelieferten worden Frontabdeckungssoftware eingestellt werden. Für einfaches eingestellt ups, wo Drehzahl nicht wichtig ist, oder für das Ändern der Konfiguration der Anlage, dann schließen Serien-COM kann verwendet werden an den Port an. Wo schnellere Operation dann gefordert wird, sollte die schnelle Parallelschnittstelle (NPS-PAR) festgelegt werden. Digital-Schnittstellen sollten wo möglich verwendet werden, da sie nicht Geräusche, Antrieb oder Nichtlinearität vorstellen. In jenen Fällen, in denen diese nicht dann möglich ist, sollte die analoge Schnittstelle (NPS-ANA) verwendet werden. Dieses ist eine Dreikanal A-/Dumformerbehörde, die Ihr Analogeingabesignal in einen digitalen Befehl konvertiert.

Die Serie NPS3000 steuert irgendwelche von Queensgates Reichweite NanoMechanisms oder Kombinationen von piezos und von NanoSensors®.

Das Panel Queensgate NanoControl

Das Panel Queensgate NanoControl bietet einfachen Zugang zum Set des Befehls NPS3000. Eine Abbildung der Frontabdeckung des Controllers, ein komplett mit Livebildschirmanzeige der Stufenstellungen und des Status LED, den Geschenken intuitive Mittelwerte der Aufstellung und Überwachung der Controller. Zugriff zu PID-Parametern ist über Schiebergericht; verschieben Sie einfach einen Schieber und der entsprechende PID-Parameter wird sofort aktualisiert. Andere Parameter werden logisch entsprechend Funktion gruppiert. Einen Befehlsparameter Zu Ändern ist Einfachheit selbst: einfach tragen Sie den Neuwert ein und klicken Sie die Maus.

Das Panel Queensgate NanoControl erlaubt auch, dass der ganze Satz von Befehlsparametern zur Platte gerettet wird. Dieses kann zum Controller in Sekundenschnelle zurückgeholt werden und ferngeladen werden. Es gibt keine Grenze zur Anzahl von Parametersets, die zur Platte gespeichert werden können. Das folgende Bild ist ein Bildschirmkies der NanoControl-Panelsoftware.

Schnappschuß Modus

Die Schnappschussbetriebsart erlaubt durch den Controller aufgezeichnet zu werden NanoMechanism-Antworten und Geräuschdaten, mit der vollen Anlagenschleifenkinetik (eine Probe jedes 40ìs), während eines begrenzten Zeitabschnitts. Diese Daten können zum Host-Computer für Bildschirmanzeige und Analyse dann belastet werden. Der Schnappschussmodus kann montiert werden, um einen Auslöseimpuls auf irgendeinem der 3 Kanäle zu erzeugen. Dies heißt, dass die Antwort nicht notwendigerweise für den gleichen Kanal wie gemessen werden muss, den zu, welchem der Auslöseimpuls angewandt ist und deshalb erlaubt, dass Interkanal Effekte gekennzeichnet werden.

Die NanoControl-Anzeigetafel-Schnappschussbilder neben dem PID-Schieber verjährt die Herstellung er einfach, die Einstellungen einzustellen und die Änderung in der dynamischen Leistung in der Istzeit fast zu sehen. Bildschirmcursors werden zur Verfügung gestellt, um zu erlauben, dass Maße direkt vom Schnappschussdiagramm gemacht werden. Schnappschussdaten können in Platte für Gebrauch mit anderen Paketen wie einer Kalkulationstabelle auch exportiert werden.

Dynamisch-Link Bibliotheken (DLLs)

Das Befehl NPS3000 DLL liefert das Link zwischen Ihrer Windows-Programmierumgebung und dem Controller NPS3000. Es unterstützt das gesamte Befehlsset und erlaubt Ihnen, den Controller durch eine Reihe bedienungsfreundliche Funktionsaufrufe zu steuern und zu überwachen. Das DLL unterstützt die serielle Schnittstelle RS232 und die NPS-PAR Parallelschnittstelle. Alles, das Sie tun müssen, ist, die passenden Funktionen zu rufen; das DLL kümmert sich um der Nachrichtenübermittlung.

Software Kommandosprache

Die Controller-Kommandosprache ist von der verwendeten Kommunikationsschnittstelle in großem Maße unabhängig, obgleich es einige geringe Unterschiede auf die Art gibt, welche die Befehle übertragen werden. Alle Übertragungen zwischen dem Host-Computer und dem Controller (und vice versa) sind 64 Bits in der Länge und stellen schnelle Nachrichtenübermittlung bereit, decodieren und Antwortzeiten. Diese enthalten ein 16-Bit-Befehlswort (oder Wartewort), ein 32-Bit-Datenwort und ein 16-Bit-Abschlussprogramm. Das Datenwort kann die Gleitkomma- oder Formatdaten enthalten der ganzen Zahl, abhängig von dem betroffenen Parameter. Befehl und gemessene Stellungen können im Gleitkomma- oder der ganzen Zahl Format übertragen werden entweder. Für Gleitkommaübertragungen wird eine Wahl von IEEE-einzelpräzision oder TMS320C3X-einzelpräzision Formaten zur Verfügung gestellt.

Das Befehlsset umfaßt die folgenden Funktionsgruppen:

·         Regelkreismodus (öffnen Sie sich,/Endlosschleife; Frostteildienst.

·         Befehls- und Maßnahmestellungen

·         PID-Steuerparameter

·         Linearisationskoeffizienten

·         Kalibrierungsparameter

·         Schnappschusseinstellungen

·         Allgemeine Controller-Einstellungen

LabVIEW®-Treiber

Software Support für die Controller der Serie NPS3000 umfaßt ein Set Virtuelle Treiber der Instrumente (vi) für LabView. Dies heißt, dass Sie Ihre Prüfungsanwendung entwickeln können, die völlig in LabViews grafischer Programmierumgebung „G“ arbeitet, also müssen Sie eine Code-Zeile nicht schreiben. Es bedeutet auch, dass Sie eine breitere Wahl der Plattform, einschließlich Windows 3.1 /95/NT, Sun, Macintosh und HP UX haben.

Schnittstellen

Die Controller NPS3000 unterstützen die folgenden Schnittstellen:

·         Serielle Schnittstelle RS232

·         Parallelschnittstelle

·         DSP-Anschluss

·         Analoge Schnittstelle

·         Kundenspezifische Schnittstellen

Serielle Schnittstelle RS232

·         Kann mit dem Standardserien Anschluss (COM) auf einem PC verwendet werden

·         Halterungen 1200, 2400, 4800, 9600, 19200 und 38400 Baud (38400 Baud möglicherweise nicht wird auf einigen PC unterstützt).

Parallelschnittstelle

·         Benötigt die NPS-PAR Schnittstelle, in den Controller gepasst zu werden. Das NPS-PAR schließt zu einem PC über Nationale Instrumente PC-DIO-24 Digital EIN-/AUSGABE Behörde (Tischplattenpc) oder DAQCard-DIO-24 Digital EIN-/AUSGABE Karte (Notizbuch PC) an und erlaubt Befehlskinetik von bis 4000 Befehlen pro Sekunde.

DSPPort

·         Hochgeschwindigkeitsschnittstelle verwendet für das In Verbindung stehen zwischen Haupt- und Sklavencontrollern

·         Kann als die Antriebssteuerung für einen unabhängigen Controller auch verwendet werden

·         Serielle Schnittstelle Gebrauchs-Texas Instrumentss TMS320C32 DSP

·         Erlaubt Befehlskinetik von bis 4000 Befehlen pro Sekunde.

Analoge Schnittstelle

·         Benötigt NPS-ANA Schnittstelle, in den Controller gepasst zu werden

·         Stellt analogen Befehlsinput für jeden der 3 Controller-Kanäle zur Verfügung

·         Analoge Befehlsinput können mit digitalen Befehlsinput summiert werden.

Kundenspezifische Schnittstellen

·         Erlauben Sie Befehlskinetik von bis 4000 Befehlen pro Sekunde

·         Kann durch Queensgate kundenspezifisch angefertigt werden, um Ihre Bedingungen zu erfüllen.

Lärmarm (- LN)

·         Geräuschpegel 3mal senken als Standard

·         Nicht erhältlich mit den Kabeln länger als 2m

·         Äquivalent zur Auflösung mit 21 Bits an der Bandweite 1Hz

Niedriger Antrieb (- LD)

·         Treiben Sie gerade von 70 ppm/K im Fühlerabstand

·         3mal senken Antrieb als Standard

PID-Regelkreis

Die Controller verwenden Differenzialen Feed-backausdrücke PID-Algorithmus (Proportionales, Integrales und) um flexible Regelung einer Vielzahl der Stufen zur Verfügung zu stellen. Dieses aktiviert schnelle Erholungszeit erzielt zu werden, Minderungsovershoot oder Klingeln und der Stufe näher an mechanischer Resonanz, als Servoesteuertes sein folglich lassen andernfalls möglich seien Sie.

Elektronisches Leistungsblatt

Elektronische Leistungsblätter (EDS) werden in EEPROM im Controller und im NanoMechanisms gespeichert und erlauben die gesichert zu werden Kalibrierungsdaten und dynamische Installationen. Das NanoMechanism EDS wird Fabrik-programmiert und die folgenden Informationen umfaßt:

·         Stufe IDENTIFIKATION, einschließlich Teilnummer, Seriennummer, Fertigungs-Dattel und Kalibrierungs-Dattel

·         Kalibrierungsdaten, einschließlich Fühler- und StellzylinderNormierungsfaktoren Linearisationskoeffizienten.

·         Dynamische Installationsdaten einschließlich PID-Parameter, betriebsbereite Grenze und Initialenbefehlsstellung. Das NanoMechanism EDS hat drei dynamische Installationen, die für die langsamen, mittleren und schnellen kleinen Belastungen vorprogrammiert werden der Antwortzeiten (gleichwertig großes, mittleres und).

·         Das NanoMechanism EDS wird in den Controller an Schalter-auf gelesen und erlaubt Austauschbarkeit von Stufen zwischen Kanälen und Controllern.

·         Der Controller EDS stellt Speicherung zu der gleichen Information zur Verfügung, die oben, für jeden der drei Kanäle beschrieben wird. So ist es möglich, Konfigurationsdaten zu speichern, selbst wenn Sie Vorrichtungen verwenden, die nicht integralen EDS EEPROMS haben. Darüber hinaus stellt der Controller EDS für fünf benutzerbestimmte dynamische Installationen zur Verfügung. An Sie können auch festlegen, welcher dynamischen Installation (Fabrik 3 + Benutzer 5) Sie die Zahlungseinstellung sein möchten, die Schalter-auf montiert wird. Der Controller EDS enthält die Kleinteile und die Software-Kennzeicheninformationen und die Zahlungseinstellungsschnappschusseinstellungen.

Linearitäten Ausgleich

Die Kapazitanzfühler, passend getrieben, sind in sich selbst linear. Jedoch können Randeffekte und Herstellungsfehler Linearitäten auf dem 0,2% Niveau nicht verursachen. Eine polynomische Linearisationsfunktion der vierten Ordnung wird an der Positionsangabe vor Gebrauch angewendet, um dieses auf einer geringfügigen Stufe in der Praxis zu verringern, gewöhnlich weniger als 0,02%.

RotationsFehler-Ausgleich

Der Controller NPS3000 hat den Teildienst, zum von Abbé-Fehler zu korrigieren, der durch das Arbeiten weg vom Schwerpunkt eingeführt wird (weg von dem definierten Schwerpunkt des Antrages des NanoMechanism). Die Rotationsfehler werden mit jeder Stufe kalibriert und geliefert. Um den Abbé-Fehler zu kompensieren, trägt der Benutzer den weg Schwerpunktsabstand in den Metern und die Größe des Rotationsfehlers (Einheitswinkel pro Meter) für den relevanten Schwerpunkt ein. Diese Merkmale können von der gelieferten Software erreicht werden oder vom Windows DLL oder vom LabVIEW-Treiber gerufen werden.

Parameter

Symbol

Wert

Geräte

Anmerkungen

Minimum

Typisch

Maximum

Größe

288 x 307 x 70

mm

Netzspannung

90

-

260

V

Zeilenfrequenz

45

-

65

Hz

Stufe zur Controller-Kabellänge

-

2

10

m

Anmerkung 1.

Antriebssteuerung

RS232

Anmerkung 2.

Befehlsformat

Gleitkomma der Einfachen Genauigkeit (7 Digits)

Anmerkung 3.

Maßformat

Gleitkomma der Einfachen Genauigkeit (7 Digits)

Anmerkung 3.

Normierungsfaktor

Ax1, bx1

1

μm

Anmerkung 4.

NanoSensor-Bandweite

5

KHz

Anmerkung 5.

Tatsächliche Geräusche

Fühler

kxm·ndens

100 x 10-9

Hz

Anmerkung 6.

HOCHSPG-Verstärkerausgabeschwingen

-20

-

100

V

HOCHSPG-Verstärkerbandweite

10

KHz

Anmerkung 7.

Tatsächliche HOCHSPG-Geräusche (Effektivwert)

0,3

MILLIVOLT

HOCHSPG-Verstärkerstrombegrenzung

50

MA

Anmerkung 8.

Anheizzeit

25

Protokoll

Aufwärmenantrieb

50

Nm

Thermischer Antrieb - LD-Option

200 x 10-6 70 x 10-6

K-1

Anmerkung 9.

Betriebstemperatur

0

-

40

C

Anmerkung 10.

Überlebenstemperatur

-20

-

70

C

Anmerkung 10.

Zahl von unabhängigen Kanälen der Endlosschleife

1

3

6

Anmerkung 11.

1) 2 m-Maximum für lärmarme Option (- LN).

2) Umfaßt als Standard. Andere Schnittstellen sind erhältlich.

3) ist die digitale Auflösung besser als die Anlagengeräusche in den meisten Fällen. Format der Ganzen Zahl ist auch erhältlich. Das Format ist der kontrollierbare Benutzer, Fabrikzahlungseinstellung ist Standardformat IEEE.

4) Fabrikzahlungseinstellung, Benutzer settable.

5) bringt Befehl der ` Ablesestelle' Positionsangabe in einer 5 kHz-Bandweite zurück. Modus des ` Schnappschusses' bringt Positionsangabe in einer 12,5 kHz-Bandweite zurück.

6) ist Dieses die Geräusche für die lärmarme Option (- LN). Die Standardgeräusche sind dreimal höher. Multiplizieren Sie diese Zahl mit dem Quadrat des Fühlerabstandes und der Quadratwurzel der Bandweite, dann teilen Sie sich durch den Fühlerabstand, damit 10 PF die Kapazitanz zu den Effektivwert-Geräuschen in den Metern kommt; das heißt, Geräusche = kxm·ndens x G2 ¸ d10pF, in dem G der Kondensatorabstand und das d10pF ist, ist der Kondensatorabstand für eine Kapazitanz 10pF.

7) die Bandweite für 4 μF Belastung. Die Bandweite an den höheren Belastungen ist 6,1 kHz (6 μF Belastung), 3,7 kHz (Belastung 10μF). Typische Stufenkapazitanz ist 4μF.

8) 100 MA ist die Strombegrenzung mit weniger als einer winzigen Kurzschlusssicherung erhältlich.

9) Zum Beispiel ein Stellwerk mit einem Fühlerabstand von μm 100 mit - LD-Option hat einen thermischen Antrieb von 7 nmK-1. Beachten Sie, dass dieses der Beitrag nur vom Controller ist; es umfaßt nicht thermische Reihenentwicklung des NanoMechanism.

10) Nicht kondensierend.

11)   Um sechs Kanäle zu erhalten werden zwei Controller zusammen verbunden. Kanäle können offene oder Endlosschleife (der Benutzer settable) sein.

Quelle: Queensgate-Instrumente.

Zu mehr Information über diese Quelle besuchen Sie bitte Queensgate-Instrumente.

Date Added: Jul 12, 2005 | Updated: Jun 11, 2013

Last Update: 13. June 2013 04:02

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