Regolatori di Digital - Regolatori di Digital di Serie NPS3000 per i Sistemi di Nanopositioning dagli Strumenti di Queensgate

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Argomenti Coperti

Introduzione

Funzionalità

Opzioni

Sfondo

Il Comitato di Queensgate NanoControl

Modo di Istantanea

Librerie di collegamento dinamico (DLLs)

Linguaggio di Comando del Software

Driver di LabVIEW®

Interfacce

Interfaccia Seriale RS232

Interfaccia Parallela

Porta di DSP

Interfaccia Analogica

Interfacce Su Ordinazione

A basso rumore (- LN)

Deriva Bassa (- LD)

Ciclo di PID

Scheda di Dati Elettronica

Compensazione di Linearità

Compensazione Rotazionale di Errore

Specifica Per il Regolatore di Digital di Serie NPS3000

Introduzione

I nuovi regolatori digitali del ciclo chiuso di serie NPS3000 sono Next Generation dei sistemi di NanoPositioning da SDL Queensgate. Progettato specificamente per gestire la precisione NanoMechanisms del nanometro di Queensgate, questo completamente intervallo del nuovo prodotto rappresenta un salto tecnologico enorme nella prestazione, nel costo e nella versatilità. Facendo Uso di tecnologia avanzata di elaborazione numerica dei segnali gli amplificatori dell'unità dell'associazione di NPS3000-series, i circuiti di percezione di posizione di capacità e la capacità piezo-elettrici del servocomando. L'Uso dei termini di feedback di PID (differenziale integrale proporzionale) notevolmente migliora i tempi di cassapanca e minimizza l'effetto di risonanza meccanica. Le tecniche di controllo Avanzato sviluppate da SDL Queensgate permettono una risoluzione di 21 bit (0.05nm in 100μm), più di 30 volte meglio precedentemente disponibile. Il software virtuale del pannello frontale facilita il controllo dell'utente di tutti i parametri di esercizio, compreso l'impostazione del ciclo di PID.

Funzionalità

Le Funzionalità del regolatore digitale NPS3000 includono:

·         Sistema solo del Supporto con le offerte universali di alimentazione in ingresso di entrata

·         Tecnologia Avanzata del processore di segnale digitale, fornente i parametri di controllo riconfigurabili specializzati.

·         1, 2 e 3 sistemi del canale

·         un'efficace risoluzione di 21 bit;

·         7 comandi di virgola mobile della cifra (migliore di un parte in 2 milioni, equivalente a 0,05 nanometri nel μm 100).

·         Migliori che 0,02% errori di linearità

·         Il modo di Istantanea concede il disturbo, la risposta in frequenza ed i tempi di cassapanca di essere video graficamente sul vostro PC e di essere ottimizzato regolando i parametri del ciclo di PID

·         Il software Virtuale del pannello frontale permette il controllo totale dell'utente dei parametri di sistema

·         DLL Completo di linguaggio di comando permettendo integrazione semplice del sistema negli ambienti caratteristici dell'applicazione

·         Costruito nell'interfaccia RS232 permette il controllo da tutto il PC via la porta seriale (COM) a fino a 100 comandi al secondo

·         Porta seriale di DSP disponibile come standard per le comunicazioni ad alta velocità

·         Le Schede di Dati Elettroniche memorizzate in EEPROM sia nel regolatore che nel NanoMechanism permettono l'intercambiabilità facile delle fasi e dei regolatori con la configurazione di standard della fabbrica

·         Memorizzi e Richiami la funzione per le impostazioni differenti dell'utente

Opzioni

·         Opzione A basso rumore della deriva

·         Opzione Bassa della deriva

·         Scheda di Interfaccia Analogica (- ANA-A) che fornisce un input di comando analogico per tutti e 3 i canali del regolatore

·         Scheda di INGRESSO/USCITA Parallela di Digital (- PARITÀ-Un, - PAR-B o - PAR-C) per le comunicazioni ad alta velocità ad una scheda di INGRESSO/USCITA Basata su PC di Digital

·         Cavo di interfaccia Master/slave permettendo che due regolatori di NPS3000-series siano gestiti da un'interfaccia del PC (RS232 o Parallela).

Sfondo

I nuovi regolatori digitali di NPS3000-series sono in funzione completamente digitale, oltre agli amplificatori dell'output e dell'input. Ciò provoca i bassi costi, il rendimento elevato e la flessibilità aumentata dell'operazione. Non Ci sono perni o opzioni - tutto è impostato nel software e può essere regolato tramite PC facendo uso del software virtuale del pannello frontale assicurato. Per semplice impostato aumenta, dove la velocità non è importante, o per il cambiamento della configurazione del sistema, quindi la porta seriale di COM può essere usata. Dove l'operazione più veloce poi è richiesta l'interfaccia parallela veloce (NPS-PAR) dovrebbe essere specificata. Le interfacce di Digital dovrebbero essere usate ove possibile, poiché non introducono il disturbo, la deriva o la non linearità. In quei casi dove questa non è possibile poi l'interfaccia analogica (NPS-ANA) dovrebbe essere usata. Ciò è una scheda di moltiplicatore di focale di A/D di tre-Manica che converte il vostro segnale dell'entrata analogica in comando digitale.

La serie NPS3000 gestirà c'è ne dell'intervallo di Queensgate di NanoMechanisms, o le combinazioni di piezos e di NanoSensors®.

Il Comitato di Queensgate NanoControl

Il Comitato di Queensgate NanoControl consente l'accesso facile all'insieme di comando NPS3000. Una maschera del pannello frontale del regolatore, complete con visualizzazione in tensione delle posizioni della fase e dello stato LED, i presente mezzi intuitivi di messa in opera ed il video il regolatore. Access ai parametri di PID è via le barre del cursore; muova semplicemente un cursore ed il parametro corrispondente di PID immediatamente sarà aggiornato. Altri parametri sono raggruppati logicamente secondo la funzione. Il Cambiamento del parametro di comando è semplicità stessa: appena entri nel nuovo valore e clicchi il mouse.

Il Comitato di Queensgate NanoControl egualmente permette che l'insieme completo dei parametri di comando sia salvato al disco. Ciò può essere recuperata e scaricata al regolatore nel giro di pochi secondi. Non c'è limite al numero degli insiemi di parametro che possono essere memorizzati al disco. L'immagine sotto è uno scatto dello schermo del software del Comitato di NanoControl.

Modo di Istantanea

Il modo di funzionamento di istantanea permette le risposte di NanoMechanism ed i dati di disturbo da registrare dal regolatore alla tariffa completa del ciclo del sistema (un campione ogni 40ìs), per un periodo limitato. Questi dati possono poi essere caricati al computer host per visualizzazione e l'analisi. Il modo di istantanea può essere installato per generare uno stimolo su qualunque dei 3 canali. Ciò significa che la risposta necessariamente non deve essere misurata per lo stesso canale di che a cui lo stimolo è applicato e quindi permette che gli effetti di inter Manica siano caratterizzati.

Le immagini di istantanea delle visualizzazioni di Comitato di NanoControl accanto al cursore di PID esclude renderlo facile regolare le impostazioni e vedere il cambiamento nella prestazione dinamica quasi in tempo reale. I cursori Sullo schermo sono forniti per permettere che le misure siano effettuate direttamente dal grafico di istantanea. I dati di Istantanea possono anche essere esportati al disco per uso con altri pacchetti quale un foglio elettronico.

Librerie di collegamento dinamico (DLLs)

Il DLL di comando NPS3000 fornisce il collegamento fra il vostro ambiente di programmazione di Windows ed il regolatore NPS3000. Supporta l'intero insieme di comando, permettendo che controllare e verifichiate il regolatore con una serie di chiamate di funzione di facile impiego. Il DLL supporta sia l'interfaccia seriale RS232 che l'interfaccia parallela di NPS-PAR. Tutto che dobbiate fare è di chiamare le funzioni appropriate; il DLL cattura la cura delle comunicazioni.

Linguaggio di Comando del Software

Il linguaggio di comando del regolatore è in gran parte indipendente dall'interfaccia per la trasmissione dei dati usata, sebbene ci siano alcune differenze secondarie nel modo che i comandi sono trasmessi. Tutte Le trasmissioni fra il computer host ed il regolatore (e vice versa) sono 64 bit di lunghezza, fornente le comunicazioni veloci, decodificano ed i tempi di reazione. Questi comprendono una parola di comando di 16 bit (o parola di risposta), una parola di dati di 32 bit e un terminatore di 16 bit. La parola di dati può contenere i dati di numero intero o di virgola mobile di formato, secondo il parametro responsabile. Il Comando e le posizioni misurate possono essere trasmessi nel formato di numero intero o di virgola mobile. Per i trasferimenti di virgola mobile, una scelta dei formati di unico precisione di IEEE o di unico precisione di TMS320C3X è fornita.

L'insieme di comando comprende i seguenti gruppi funzionali:

·         Modo del ciclo di Controllo (apra/ciclo chiuso; funzione della gelata.

·         Posizioni di misura e di Comando

·         Parametri di controllo di PID

·         Coefficienti di Linearizzazione

·         Parametri di Calibratura

·         Impostazioni di Istantanea

·         Impostazioni Generali del regolatore

Driver di LabVIEW®

Il software support per i regolatori di serie NPS3000 comprende un insieme dei driver Virtuali degli Strumenti (vi) per LabView. Ciò significa che potete sviluppare la vostra applicazione di prova che lavora interamente nell'ambiente di programmazione grafica “del G„ di LabView, in modo da non dovete scrivere una riga di codice. Egualmente significa che avete un'più ampia scelta della piattaforma, compreso Windows 3.1 /95/NT, il Sun, Macintosh e HP UX.

Interfacce

I regolatori NPS3000 supportano le seguenti interfacce:

·         Interfaccia seriale RS232

·         Interfaccia Parallela

·         Porta di DSP

·         Interfaccia Analogica

·         Interfacce Su Ordinazione

Interfaccia Seriale RS232

·         Può essere usato con la porta seriale standard (COM) su un PC

·         Supporti 1200, 2400, 4800, 9600, 19200 e 38400 baud (38400 baud non possono essere supportati su alcuni Pc).

Interfaccia Parallela

·         Richiede l'interfaccia di NPS-PAR di essere inserito nel regolatore. Il NPS-PAR collega ad un PC via Scheda degli Strumenti PC-DIO-24 Digital dell'INGRESSO/USCITA di INGRESSO/USCITA Nazionale della Scheda (Pc da tavolino) o di DAQCard-DIO-24 Digital (Pc del taccuino) e permette le tariffe di comando di fino a 4000 comandi al secondo.

DSPPort

·         Interfaccia Ad Alta Velocità usata per la comunicazione fra i regolatori dello Schiavo e del Supervisore

·         Può anche essere usato come l'interfaccia di controllo per un regolatore autonomo

·         Porta seriale di Texas Instruments TMS320C32 DSP di Usi

·         Permette le tariffe di comando di fino a 4000 comandi al secondo.

Interfaccia Analogica

·         Richiede l'interfaccia di NPS-ANA di essere inserito nel regolatore

·         Fornisce l'input di comando analogico per ciascuno dei 3 canali del regolatore

·         Gli input di comando Analogici possono essere sommati con gli input di comando digitali.

Interfacce Su Ordinazione

·         Permetta le tariffe di comando di fino a 4000 comandi al secondo

·         Può essere progettato da Queensgate per soddisfare le vostre richieste.

A basso rumore (- LN)

·         Il livello acustico 3 volte inferiore allo standard

·         Non disponibile con i cavi più lunghi di 2m

·         Equivalente ad una risoluzione di 21 bit alla larghezza di banda 1Hz

Deriva Bassa (- LD)

·         Vada Alla Deriva a livello di 70 ppm/K nella differenza del sensore

·         3 volte abbassano la deriva che lo standard

Ciclo di PID

I regolatori usano i termini Differenziale di feedback di algoritmo di PID (Proporzionale, Integrale e) per fornire il controllo flessibile di varie fasi. Ciò permette al tempo di sistemazione rapido di essere raggiunto, overshoot di minimizzazione o suonare e così permettere che la fase sia servo controllato più vicino a risonanza meccanica che sia altrimenti possibile.

Scheda di Dati Elettronica

Le Schede di Dati Elettroniche (EDS) sono memorizzate in EEPROM sia nel regolatore che nel NanoMechanisms, permettendo i dati di calibratura e le impostazioni dinamiche da salvare. Il NanoMechanism EDS fabbrica-è programmato e comprende le seguenti informazioni:

·         IDENTIFICAZIONE della Fase, compreso il Numero del pezzo, il Numero di serie, la Data di Lavorazione e la Data di Calibratura

·         Dati di Calibratura, compreso i coefficienti di Linearizzazione di fattori di scala dell'azionatore e del sensore.

·         Dati Dinamici di impostazione compreso i parametri di PID, il limite pronto e la posizione di comando di iniziale. Il NanoMechanism EDS ha tre impostazioni dinamiche, che sono preprogrammate per i caricamenti di tempi di reazione piccolo (equivalente grande, medio e) lenti, medi e veloci.

·         Il NanoMechanism EDS è letto nel regolatore a opzione-su, permettendo l'intercambiabilità delle fasi fra i canali ed i regolatori.

·         Il regolatore EDS fornisce l'archiviazione per le stesse informazioni descritte precedentemente, per ciascuno dei tre canali. Così è possibile memorizzare i dati di configurazione anche se state usando i meccanismi che non hanno EDS EEPROMS integrale. Inoltre, il regolatore EDS provvede a cinque impostazioni dinamiche definite dall'utente. Potete anche specificare quale impostazione dinamica (fabbrica 3 + utente 5) desiderate essere lo standard installato opzione-su. Il regolatore EDS include il hardware e le informazioni dell'identificazione del software e le impostazioni di istantanea di standard.

Compensazione di Linearità

I sensori di Capacità, guidati giustamente, sono inerentemente lineari. Tuttavia gli effetti marginali e gli errori di fabbricazione possono provocare non le linearità ai 0,2% livelli. Una funzione polinomiale della linearizzazione di quarto ordine si applica alle informazioni di posizione prima dell'uso per ridurre questa ad un livello trascurabile, in genere meno di 0,02% in pratica.

Compensazione Rotazionale di Errore

Il regolatore NPS3000 ha la funzione per correggere l'errore di Abbé introdotto eliminando l'asse (a partire dall'asse definito di moto del NanoMechanism). Gli errori rotazionali sono calibrati e forniti con ogni fase. Per compensare l'errore di Abbé, l'utente fornisce fuori la distanza di asse in metri e la grandezza dell'errore rotazionale (radianti per metro) per l'asse pertinente. Queste funzionalità possono essere raggiunte dal software assicurato o essere chiamate dal DLL di Windows o dal driver di LabVIEW.

Parametro

Simbolo

Valore

Unità

Note

Minimo

Tipico

Massimo

Dimensione

288 x 307 x 70

millimetro

Tensione di Linea

90

-

260

V

Riga Frequenza

45

-

65

Hertz

Fase alla lunghezza di catena del regolatore

-

2

10

m.

Nota 1.

Interfaccia di Controllo

RS232

Nota 2.

Formato di Comando

Virgula mobile di Singola precisione (7 cifre)

Nota 3.

Formato di Misura

Virgula mobile di Singola precisione (7 cifre)

Nota 3.

Fattore di scala

Ax1, bx1

1

μm

Nota 4.

Larghezza di banda di NanoSensor

5

Chilociclo

Nota 5.

Disturbo Intrinseco

sensore

kxm·ndens

100 x 10-9

Hertz

Nota 6.

Basculaggio asse verticale dell'output dell'amplificatore di ALTA TENSIONE

-20

-

100

V

Larghezza di banda dell'amplificatore di ALTA TENSIONE

10

Chilociclo

Nota 7.

Disturbo Intrinseco di ALTA TENSIONE (rms)

0,3

SISTEMI MV

Limite della corrente dell'amplificatore di ALTA TENSIONE

50

MA

Nota 8.

Tempo di Riscaldamento

25

Resoconto

Deriva di Riscaldamento

50

Nanometro

Deriva Termica - Opzione di LD

200 x 10-6 70 x 10-6

K-1

Nota 9.

Temperatura di funzionamento

0

-

40

C

Nota 10.

Temperatura di Sopravvivenza

-20

-

70

C

Nota 10.

Numero dei canali indipendenti del ciclo chiuso

1

3

6

Nota 11.

1) un massimo di 2 m. per opzione a basso rumore (- LN).

2) Incluso come Standard. Altre interfacce sono disponibili.

3) La risoluzione digitale è migliore del disturbo del sistema nella maggior parte dei casi. Il formato di Numero Intero è egualmente disponibile. Il formato è utente controllabile, standard della fabbrica è formato standard di IEEE.

4) standard della Fabbrica, Utente settable.

5) il comando Della Posizione Colta del `' restituisce le informazioni di posizione in una larghezza di banda di 5 chilocicli. Il modo dell'Istantanea del `' restituisce le informazioni di posizione in una larghezza di banda di 12,5 chilocicli.

6) Questo è il disturbo per l'opzione a basso rumore (- LN). Il disturbo standard è tre volte più su. Moltiplichi questo numero per il quadrato della differenza del sensore e della root quadrata della larghezza di banda, quindi divida dalla differenza del sensore affinchè la capacità di 10 PF arrivino al disturbo di rms in metri; cioè disturbo = kxm·il ¸ G2 d10pF dei ndens x dove il G è la differenza del condensatore e il d10pF è la differenza del condensatore per una capacità 10pF.

7) La larghezza di banda per un caricamento di 4 μF. La larghezza di banda agli più alti caricamenti è di 6,1 chilocicli (un caricamento) di 6 μF, 3,7 chilocicli (caricamento 10μF). La capacità Tipica della fase è 4μF.

8) il limite corrente di 100 mA è disponibile con la meno di una protezione minuta di cortocircuito.

9) Per esempio un posizionatore con una differenza del sensore di μm 100 con - l'opzione di LD ha una deriva termica di 7 nmK-1. Si Noti che questo è il contributo dal regolatore soltanto; non comprende l'espansione termica del NanoMechanism.

10) Non condensando.

11)   Per ottenere sei canali due regolatori sono collegati insieme. I Canali possono essere ciclo aperto o chiuso (utente settable).

Sorgente: Strumenti di Queensgate.

Per ulteriori informazioni su questa sorgente visualizzi prego gli Strumenti di Queensgate.

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

Last Update: 13. June 2013 04:06

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