Controladores Aéreos de Digitaces - Controladores Aéreos de Digitaces de la Serie NPS3000 para los Sistemas de Nanopositioning de los Instrumentos de Queensgate

AZoNano - Nanotecnología - Logotipo de los instrumentos de Queensgate

Temas Revestidos

Introducción

Características

Opciones

Antecedentes

El Panel de Queensgate NanoControl

Modo de la Foto

Bibliotecas de la Dinámico-Conexión (DLLs)

Lengua de Mando del Software

Programas Pilotos de LabVIEW®

Interfaces

Interfaz En Serie RS232

Interfaz Paralela

Acceso de DSP

Interfaz Analogico

Interfaces De Encargo

De poco ruido (- LN)

Desviación Inferior (- LD)

Bucle del PID

Hoja de Datos Electrónicos

Remuneración de las Linearidades

Remuneración Rotatoria del Desvío

Pliego De Condiciones Para el Controlador Aéreo de Digitaces de la Serie NPS3000

Introducción

Los nuevos controladores aéreos digitales del bucle cerrado de la serie NPS3000 son la Generación Siguiente de sistemas de NanoPositioning de SDL Queensgate. Diseñado específicamente controlar la precisión NanoMechanisms del nanómetro de Queensgate, esta gama de productos totalmente nuevos representa un salto tecnológico enorme en funcionamiento, costo y flexibilidad. Usando tecnología de procesamiento de señales digitales avanzada los amplificadores del mecanismo impulsor de la cosechadora de NPS3000-series, el conjunto de circuitos el detectar de posición de la capacitancia y la capacidad piezoeléctricos del servocontrol. El Uso de los términos del feedback del PID (diferencial integral proporcional) mejora grandemente tiempos de settle y disminuye el efecto de la resonancia mecánica. Las técnicas de mando Avanzado desarrolladas por SDL Queensgate permiten la resolución de 21 dígitos binarios (0.05nm en el 100μm), más de 30 veces mejor que previamente disponible. El software virtual del panel de delante facilita el mando del utilizador de todos los parámetros operatorios, incluyendo ajuste del bucle del PID.

Características

Las Características del controlador aéreo digital NPS3000 incluyen:

·         Sistema solo del Soporte con las fuentes universales de la energía de entrada

·         Tecnología Avanzada del procesador de señal digital, proporcionando a parámetros de mando reconfigurables sofisticados.

·         1, 2 y 3 sistemas del canal

·         resolución efectiva de 21 dígitos binarios;

·         7 mandos flotantes del dígito (mejor de un porción en 2 millones, equivalente a 0,05 nanómetros en el μm 100).

·         Mejore que 0,02% desvíos de las linearidades

·         El modo de la Foto da un plazo de ruido, de la reacción de frecuencia y de tiempos de settle para ser visualizado gráficamente en su PC y de ser optimizado ajustando parámetros del bucle del PID

·         El software Virtual del panel de delante permite el pleno control del utilizador de los parámetros de sistema

·         DLL Completo de la lengua de mando permitiendo la integración simple del sistema en ambientes específicos a la aplicación

·         Construido en el interfaz RS232 permite mando de cualquier PC vía el acceso serial (COM) en hasta 100 mandos por segundo

·         Acceso serial de DSP disponible como patrón para las comunicaciones de alta velocidad

·         Las Hojas de Datos Electrónicos salvadas en EEPROM en el controlador aéreo y el NanoMechanism permiten la capacidad de intercambio fácil de escenarios y de controladores aéreos con la configuración de valor por defecto de la fábrica

·         Salve y Revoque el recurso para diversos ajustes del utilizador

Opciones

·         Opción De poco ruido de la desviación

·         Opción Inferior de la desviación

·         Tarjeta de Interfaz Analogico (- ANA-A) que proporciona a una entrada de información de mando analogica para los 3 canales del controlador aéreo

·         Tarjeta de ENTRADA-SALIDA Paralela de Digitaces (- PAR-UNo, - PAR-B o - PAR-C) para las comunicaciones de alta velocidad a una tarjeta de ENTRADA-SALIDA En PC de Digitaces

·         Cable de interfaz Maestro/satélite permitiendo que dos controladores aéreos de NPS3000-series sean controlados a partir de una Interfaz PC (RS232 o Paralelo).

Antecedentes

Los nuevos controladores aéreos digitales de NPS3000-series son en funcionamiento totalmente digital, aparte de los amplificadores de entrada de información y del rendimiento. Esto da lugar a costos más bajos, a un rendimiento más alto y a la adaptabilidad creciente de la operación. No hay perillas o interruptores - todo se fija en software, y se puede ajustar vía una PC usando el software virtual del panel de delante suministrado. Para simple fijado sube, donde no está importante la velocidad, o para cambiar la configuración del sistema, después COM serial vira hacia el lado de babor puede ser utilizada. Donde una operación más rápida entonces se requiere la interfaz paralela rápida (NPS-PAR) debe ser especificada. Los interfaces de Digitaces se deben utilizar donde sea posible, puesto que no introducen ruido, la desviación o la ausencia de linealidad. En esos casos donde no está posible esto entonces el interfaz analogico (NPS-ANA) debe ser utilizado. Éste es un cuadro de transformadores del A/D del tres-canal que convierte su señal de entrada de información analogica en un mando digital.

La serie NPS3000 controlará ninguno del rango de Queensgate de NanoMechanisms, o combinaciones de piezos y de NanoSensors®.

El Panel de Queensgate NanoControl

El Panel de Queensgate NanoControl proporciona a de fácil acceso al conjunto del mando NPS3000. Un retrato del panel de delante del controlador aéreo, completos con la visualización viva de las posiciones y de los LED de estados del escenario, los presentes medios intuitivos de la creación y la supervisión el controlador aéreo. El Acceso a los parámetros del PID está vía barras del deslizador; mueva simple un deslizador y el parámetro correspondiente del PID será puesto al día inmediatamente. Otros parámetros se agrupan lógicamente según la función. El Cambio de un parámetro de mando es la simplicidad sí mismo: apenas incorpore el nuevo valor y haga clic el ratón.

El Panel de Queensgate NanoControl también permite que el conjunto completo de parámetros de mando sea salvado al disco. Esto se puede extraer y descargar al controlador aéreo en cuestión de segundos. No hay límite al número de conjuntos del parámetro que se puedan salvar al disco. La imagen abajo es un tiro de pantalla del software del Panel de NanoControl.

Modo de la Foto

El modo de operación de la foto permite las reacciones de NanoMechanism y los datos del ruido que se registrarán por el controlador aéreo al tipo completo del ciclo del sistema (una muestra cada 40ìs), por un periodo de tiempo limitado. Estos datos se pueden entonces cargar al ordenador huesped para la visualización y el análisis. El modo de la foto se puede fijar para generar un estímulo en de los 3 canales. Esto significa que la reacción no tiene que necesariamente ser medida para el mismo canal que a cuál es aplicado el estímulo, y por lo tanto permite que los efectos entre canales sean caracterizados.

Las imágenes de la foto de las Pantallas de NanoControl junto al deslizador del PID barran la fabricación de él fácil ajustar las configuraciones y casi considerar el cambio en funcionamiento dinámico en tiempo real. Los cursores En Pantalla se proporcionan para permitir que las mediciones sean hechas directamente del gráfico de la foto. Los datos de la Foto se pueden también exportar al disco para el uso con otros conjuntos tales como una hoja de balance.

Bibliotecas de la Dinámico-Conexión (DLLs)

El DLL del mando NPS3000 proporciona a la conexión entre su ambiente de programación de Windows y el controlador aéreo NPS3000. Utiliza el conjunto entero del mando, permitiendo que usted controle y que vigile el controlador aéreo con una serie de visitas de función fáciles de usar. El DLL utiliza la interfaz en serie RS232 y la interfaz paralela de NPS-PAR. Todo lo que usted necesita hacer es llamar las funciones apropiadas; el DLL toma el cuidado de las comunicaciones.

Lengua de Mando del Software

La lengua de mando del controlador aéreo es en gran parte independiente del interfaz de comunicaciones usado, aunque haya algunas diferencias de menor importancia de la manera que se transmiten los mandos. Todas Las transmisiones entre el ordenador huesped y el controlador aéreo (y vice versa) son 64 dígitos binarios de largo, proporcionando a comunicaciones rápidas, decodifican y a tiempos de reacción. Éstos comprenden una palabra de 16 bits del mando (o palabra de la reacción), una palabra de datos de 32 bits y un adaptador de 16 bits. La palabra de datos puede contener datos flotantes o del número entero del formato, dependiendo del parámetro referido. El Mando y las posiciones medidas se pueden transmitir en formato flotante o del número entero. Para las transferencias flotantes, una opción de los formatos de la único-precisión de IEEE o de la único-precisión de TMS320C3X se proporciona.

El conjunto del mando incluye a los grupos funcionales siguientes:

·         Modo del bucle de Mando (ábrase/bucle cerrado; recurso de la helada.

·         Posiciones del Mando y de la dimensión

·         Parámetros de mando del PID

·         Coeficientes de la Linearización

·         Parámetros de Calibración

·         Configuraciones de la Foto

·         Configuraciones Generales del controlador aéreo

Programas Pilotos de LabVIEW®

El software support para los controladores aéreos de la serie NPS3000 incluye un conjunto de los programas pilotos Virtuales de los Instrumentos (vi) para LabView. Esto significa que usted puede desarrollar su aplicación de prueba que trabaja totalmente en el ambiente de programación gráfica del “G” de LabView, así que usted no tiene que escribir una línea del código. También significa que usted tiene una opción más amplia de la plataforma, incluyendo Windows 3.1 /95/NT, Sun, Macintosh y HP UX.

Interfaces

Los controladores aéreos NPS3000 utilizan los interfaces siguientes:

·         Interfaz en serie RS232

·         Interfaz Paralela

·         Acceso de DSP

·         Interfaz Analogico

·         Interfaces De Encargo

Interfaz En Serie RS232

·         Puede ser utilizado con el acceso serial estándar (COM) en una PC

·         Soportes 1200, 2400, 4800, 9600, 19200 y 38400 baudios (38400 baudios no se pueden utilizar en algunas PC).

Interfaz Paralela

·         Requiere el interfaz de NPS-PAR ser ajustado en el controlador aéreo. El NPS-PAR interconecta a una PC vía Tarjeta de los Instrumentos PC-DIO-24 Digitaces de la ENTRADA-SALIDA de ENTRADA-SALIDA Nacional de la Tarjeta (PC de escritorio) o de DAQCard-DIO-24 Digitaces (PC del cuaderno) y permite índices del mando de hasta 4000 mandos por segundo.

DSPPort

·         Interfaz De Alta Velocidad usado para comunicar entre los controladores aéreos del Capitán y del Esclavo

·         Puede también ser utilizado como el interfaz de mando para un controlador aéreo independiente

·         Acceso serial de Texas Instruments TMS320C32 DSP de las Aplicaciones

·         Permite índices del mando de hasta 4000 mandos por segundo.

Interfaz Analogico

·         Requiere el interfaz de NPS-ANA ser ajustado en el controlador aéreo

·         Proporciona a la entrada de información de mando analogica para cada uno de los 3 canales del controlador aéreo

·         Las entradas de información de mando Analogicas se pueden sumar con las entradas de información de mando digitales.

Interfaces De Encargo

·         Permita los índices del mando de hasta 4000 mandos por segundo

·         Puede ser creado para requisitos particulares por Queensgate para cumplir sus requisitos.

De poco ruido (- LN)

·         El nivel De Ruidos 3 veces baja que patrón

·         No disponible con los cables más largos los de 2m

·         Equivalente a la resolución de 21 dígitos binarios en la anchura de banda 1Hz

Desviación Inferior (- LD)

·         Cambie llano de 70 ppm/K en la separación del sensor

·         3 veces bajan la desviación que patrón

Bucle del PID

Los controladores aéreos utilizan términos del feedback del algoritmo del PID (Proporcional, Integral y Diferenciado) para proporcionar al mando flexible de una variedad de escenarios. Esto activa tiempo de corrección rápido de ser logrado, overshoot que disminuye u oscilación y así permitir que del escenario sea servo controlado más cercano a resonancia mecánica que sea de otra manera posible.

Hoja de Datos Electrónicos

Las Hojas de Datos Electrónicos (EDS) se salvan en EEPROM en el controlador aéreo y el NanoMechanisms, permitiendo los datos de la calibración y los ajustes dinámicos que se salvarán. El NanoMechanism EDS fábrica-se programa e incluye la información siguiente:

·         IDENTIFICACIÓN del Escenario, incluyendo Número de parte, Número de serie, Fecha de la Manufactura y Fecha de la Calibración

·         Datos de la Calibración, incluyendo coeficientes de la Linearización de los factores de posicionamiento del sensor y del actuador.

·         Datos Dinámicos del ajuste incluyendo parámetros del PID, límite listo y la posición del mando de la inicial. El NanoMechanism EDS tiene tres ajustes dinámicos, que se preprograman para cargas lentas, medianas y rápidas de los tiempos de reacción las pequeño (equivalente grande, mediano y).

·         El NanoMechanism EDS se lee en el controlador aéreo en interruptor-en, permitiendo la capacidad de intercambio de escenarios entre los canales y los controladores aéreos.

·         El controlador aéreo EDS proporciona al almacenamiento para la misma información descrita arriba, para cada uno de los tres canales. Así es posible salvar datos de configuración incluso si usted está utilizando los mecanismos que no tienen EDS integral EEPROMS. Además, el controlador aéreo EDS preve cinco ajustes dinámicos definidos por el usario. Usted puede también especificar en qué ajuste dinámico (fábrica 3 + el utilizador 5) usted desea ser el valor por defecto fijado interruptor-en. El controlador aéreo EDS incluye la dotación física y la información de la identificación del software y las configuraciones de la foto del valor por defecto.

Remuneración de las Linearidades

Los sensores de la Capacitancia, impulsados apropiadamente, son intrínsecamente lineales. Sin Embargo los efectos de borde y los desvíos de la fabricación pueden dar lugar no a linearidades en los 0,2% niveles. Una función polinomial de la linearización de la cuarta orden se aplica a la información de la posición antes de usar para reducir esto a un nivel insignificante, típicamente menos de 0,02% en la práctica.

Remuneración Rotatoria del Desvío

El controlador aéreo NPS3000 tiene el recurso para corregir el desvío de Abbé introducido trabajando de eje (lejos del eje definido del movimiento del NanoMechanism). Los desvíos rotatorios se calibran y se suministran cada escenario. Para compensar el desvío de Abbé, el utilizador incorpora lejos la distancia del eje en contadores y la magnitud del desvío rotatorio (radianes por el contador) para el eje relevante. Estas características se pueden alcanzar del software suministrado o llamar del DLL de Windows o del programa piloto de LabVIEW.

Parámetro

Símbolo

Valor

Unidades

Notas

Condición Atmosférica Mínima

Típico

Máximo

Talla

288 x 307 x 70

milímetro

Línea Voltaje

90

-

260

V

Línea Frecuencia

45

-

65

Hertz

Escenario a la longitud de cable del controlador aéreo

-

2

10

m

Nota 1.

Interfaz de Mando

RS232

Nota 2.

Formato de Mando

Coma flotante de la Única precisión (7 dígitos)

Nota 3.

Formato de la Medición

Coma flotante de la Única precisión (7 dígitos)

Nota 3.

Factor de posicionamiento

Ax1, bx1

1

μm

Nota 4.

Anchura de banda de NanoSensor

5

Kilociclo

Nota 5.

Ruido Intrínseco

sensor

kxm·ndens

100 x 10-9

Hertz

Nota 6.

Voltaje de entrada alternativo del rendimiento del amplificador del ALTO VOLTAJE

-20

-

100

V

Anchura de banda del amplificador del ALTO VOLTAJE

10

Kilociclo

Nota 7.

Ruido Intrínseco del ALTO VOLTAJE (rms)

0,3

MILIVOLTIO

Límite de la corriente del amplificador del ALTO VOLTAJE

50

MA

Nota 8.

Tiempo de Calentamiento

25

Minutos

Desviación del Calentamiento

50

Nanómetro

Desviación Térmica - Opción del LD

200 x 10-6 70 x 10-6

K-1

Nota 9.

Temperatura Operatoria

0

-

40

C

Nota 10.

Temperatura de la Supervivencia

-20

-

70

C

Nota 10.

Número de canales independientes del bucle cerrado

1

3

6

Nota 11.

1) máximo de 2 m para la opción de poco ruido (- LN).

2) Incluido como Patrón. Otros interfaces están disponibles.

3) La resolución digital es mejor que el ruido del sistema en la mayoría de los casos. El formato del Número Entero está también disponible. El formato es utilizador controlable, valor por defecto de la fábrica es formato estándar de IEEE.

4) valor por defecto de la Fábrica, Utilizador settable.

5) mando De la Posición Leída del ` el' devuelve la información de la posición en una anchura de banda de 5 kilociclos. Modo de la Foto del ` el' devuelve la información de la posición en una anchura de banda de 12,5 kilociclos.

6) Éste es el ruido para la opción de poco ruido (- LN). El ruido estándar es tres veces más arriba. Multiplique este número por el cuadrado de la separación del sensor y de la raíz cuadrada de la anchura de banda, después divida por la separación del sensor para que la capacitancia de 10 PF llegue el ruido del rms en contadores; es decir, ruido = kxm·el ¸ G2 d10pF de los ndens x donde está la separación del condensador y el d10pF G es la separación del condensador para una capacitancia 10pF.

7) La anchura de banda para la carga de 4 μF. La anchura de banda en cargas más altas es 6,1 kilociclos (carga) de 6 μF, 3,7 kilociclos (carga 10μF). La capacitancia Típica del escenario es 4μF.

8) el límite actual de 100 mA está disponible con menos de una protección minuciosa del cortocircuito.

9) Por ejemplo un posicionador con una separación del sensor del μm 100 con - la opción del LD tiene una desviación térmica de 7 nmK-1. Observe que ésta es la contribución del controlador aéreo solamente; no incluye la extensión térmica del NanoMechanism.

10) No condensando.

11)   Para obtener seis canales dos controladores aéreos se conectan juntos. Los Canales pueden ser bucle abierto o cerrado (utilizador settable).

Fuente: Instrumentos de Queensgate.

Para más información sobre esta fuente visite por favor los Instrumentos de Queensgate.

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

Last Update: 13. June 2013 04:26

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