디지털 컨트롤러 - Queensgate에서 Nanopositioning 시스템을위한 NPS3000 시리즈 디지털 컨트롤러

: : AZoNanotechnology 기사

AZoNano - 나노기술 - Queensgate 악기 로고

다루는 주제

소개

특징

옵션

배경

Queensgate의 NanoControl 패널

스냅샷 모드

동적 연결 라이브러리 (DLL)

소프트웨어 명령 언어

LabVIEW ® 드라이버

인터페이스

RS232 시리얼 인터페이스

병렬 인터페이스

DSP 포트

아날로그 인터페이스

사용자 인터페이스

저소음 (- 후면)

낮은 드리프트 (- LD)

PID 루프

전자 데이터 시트

선형성 보상

회전 오류 보상

NPS3000 시리즈 디지털 컨트롤러의 사양

소개

새로운 NPS3000 시리즈는 루프 디지털 컨트롤러는 SDL에서 NanoPositioning 시스템의 다음 세대 폐쇄 Queensgate . 제어 설계 Queensgate의 나노미터 정밀도 NanoMechanisms을이 완전히 새로운 제품군은 성능, 비용 및 다재 다능한에서 큰 기술적 도약을 나타냅니다. 예술 디지털 신호 처리 기술의 사용 상태 NPS3000 압전 구동 증폭기, 회로 및 서보 제어 능력을 감지 커패시턴스 위치를 결합 시리즈합니다. (비례 적분 미분) PID 피드백 이용 약관 크게 시간을 정착 향상 및 기계적 공명의 효과를 최소화합니다. SDL에서 개발한 고급 제어 기술 Queensgate은 (100μm에서 0.05nm) 이전에 사용할 수보다 30 배 더 21 비트 해상도를 허용합니다. 가상 전면 패널 소프트웨어 설정 PID 루프를 포함한 모든 운영 매개 변수의 사용자 정의 컨트롤을 용이하게합니다.

특징

특징 NPS3000 디지털 컨트롤러는 다음과 같습니다 :

·          유니버셜 입력 전원 공급 장치와 시스템이 독립형

·          예술 디지털 신호 프로세서 기술의 상태, 정교한 재구성 제어 매개 변수를 제공합니다.

·          1, 2, 3 채널 시스템

·          21 비트 효과 해상도;

·          7 자리 부동 소수점 명령 (2 만 한 부분보다, 100 μm의에서 0.05 nm의에 해당).

·          0.02 %의 선형성 오류보다 더

·          스냅샷 모드 노이즈, 주파수 응답과 정착 시간이 그래픽으로 사용자의 PC에 표시하고 PID 루프 매개 변수를 조정하여 최적화할 수 있습니다

·          가상 전면 패널 소프트웨어는 시스템 매개 변수의 사용자를 완벽하게 제어할 수 있습니다

·          응용 프로그램을 특정 환경에 시스템의 간단한 통합할 수 있도록 포괄적인 명령 언어 DLL

·          RS232 인터페이스에 내장 시리얼 (COM) 포트를 통해 모든 PC에서 컨트롤은 초당 최대 100 명령에 있습니다

·          고속 통신을위한 표준으로 DSP 시리얼 포트를 사용할 수

·          컨트롤러와 NanoMechanism 모두에서 EEPROM에 저장된 전자 데이터 시트 공장 기본 구성 단계와 컨트롤러 쉽게 호환성을 허용

·          다른 사용자 설정에 대한 저장 및 리콜 시설

옵션

·          저소음 드리프트 옵션

·          낮은 드리프트 옵션

·          모든 3 컨트롤러 채널 아날로그 명령 입력을 제공하는 아날로그 인터페이스 카드 (- ANA - A)

·          병렬 디지털 I / O 카드 (- PAR - A, - PAR - B 또는 PAR - C)을 PC에 고속 통신을위한 디지털 I / O 카드에게 기반

·          두 수 있도록 마스터 / 슬레이브 인터페이스 케이블 NPS3000 시리즈 컨트롤러는 하나의 PC 인터페이스 (RS232 또는 병렬)에서 조절할 수 있습니다.

배경

새로운 NPS3000 시리즈 디지털 컨트롤러는 따로 입력 및 출력 증폭기에서 작업을 완전히 디지털됩니다. 낮은 비용, 높은 성능 및이 결과는 작업의 유연성을 증가. 아무 손잡이 또는 스위치는 없습니다 - 모든 소프트웨어에서 설정되며, 제공된 가상 전면 패널 소프트웨어를 사용하여 PC를 통해 조정할 수 있습니다. 간단한 설정 UPS 들어, 속도가 중요하거나, 시스템의 구성을 변경하지 않습니다 어디에 다음 직렬 COM 포트를 사용할 수 있습니다. 빠른 작업이 필요합니다 어디에 다음 빠른 병렬 인터페이스 (NPS - PAR)이 지정되어야합니다. 가능하다면 그들은 소음, 드리프트 또는 비선 형성을 소개하지 않기 때문에 디지털 인터페이스는 사용해야합니다. 이것이 가능하지 않는 경우에는 다음 아날로그 인터페이스 (NPS - ANA)를 사용해야합니다. 이것은 3 채널 디지털 명령으로 아날로그 입력 신호를 변환 A / D 변환기 보드입니다.

NPS3000 시리즈의 통제 Queensgate의 NanoMechanisms 범위, 또는 piezos과 조합 NanoSensors을 ® .

Queensgate의 NanoControl 패널

Queensgate의 NanoControl 패널에 쉽게 접근할 수 있습니다 NPS3000 명령 집합을. 무대 위치 및 상태 LED의 라이브 디스플레이 완료 컨트롤러의 전면 패널의 그림은 설정 및 컨트롤러를 모니터링의 직관적인 수단을 제공합니다. PID 매개 변수에 액세스 슬라이더 막대를 통해이며 단순히 슬라이더와 해당 PID 매개 변수가 즉시 업데이 트됩니다 이동합니다. 다른 매개 변수는 함수에 따라 논리적으로 그룹화됩니다. 그냥 새 값을 입력하고 마우스를 클릭하십시오 : 명령 매개 변수를 변경하면 단순 그 자체입니다.

Queensgate의 NanoControl 패널은 명령 매개 변수의 전체 집합을 디스크에 저장할 수 있습니다. 이것은 검색과 초 만에 컨트롤러에 다운로드할 수 있습니다. 디스크에 저장할 수 있습니다 매개 변수 집합의 개수에는 제한이 없습니다. 아래의 이미지는 NanoControl 패널 소프트웨어의 스크린샷입니다.

스냅샷 모드

작업의 스냅샷 모드는 시간 제한 기간 동안, NanoMechanism 응답 및 소음 데이터가 전체 시스템 순환 속도 (한 샘플마다 40ìs)에있는 컨트롤러에 의해 기록될 수 있습니다. 이 데이터는 표시 및 분석을위한 호스트 컴퓨터에 로드할 수 있습니다. 스냅샷 모드는 3 채널 중 하나에 자극을 생성하도록 설정할 수 있습니다. 이것은 반응은 반드시 동일한 채널에 대한 측정해야하지 않는 것을 의미로 어떤 수있는 자극이 적용, 따라서 간 채널 효과가 특징 수 있습니다됩니다.

NanoControl 패널은 쉽게 설정을 조정하고 거의 실시간으로 동적 성능의 변화를 볼 수 있도록 PID 슬라이더 막대 함께 스냅샷 이미지를 표시합니다. - 화면에서 커서는 측정이 직접 스냅샷 그래프로 만들 수 있도록 제공됩니다. 스냅샷 데이터는 또한 스프레드 시트와 같은 다른 패키지와 함께 사용하기위한 디스크로 내보낼 수 있습니다.

동적 연결 라이브러리 (DLL)

NPS3000 명령 DLL은 윈도우 프로그래밍 환경 사이의 링크를 제공 NPS3000 컨트롤러를. 그것은 당신이 사용하기 쉬운 함수 호출을 통해 일련의 컨트롤러를 제어 및 모니터링 수 있도록 전체 명령 집합을 지원합니다. DLL은 RS232 시리얼 인터페이스와 NPS - PAR 병렬 인터페이스를 모두 지원합니다. 당신이해야 할 일은 적절한 함수를 호출되며 DLL은 통신을 담당.

소프트웨어 명령 언어

명령이 전달되는 방식에 약간의 차이가 있지만 컨트롤러 명령 언어가 사용되는 통신 인터페이스 크게 독립적입니다. 호스트 컴퓨터와 컨트롤러 간의 모든 전송 (그 반대도 마찬가지)는 고속 통신, 디코딩 및 응답 시간을 제공하는 길이 64 비트입니다. 이들은 16 비트 명령 단어 (또는 단어 응답), 32 비트 데이터 단어와 16 비트 터미네이터를 구성. 데이터 단어는 관련 매개 변수에 따라 부동 소수점 또는 정수 형식의 데이터를 포함할 수 있습니다. 명령 및 측정 위치는 두 부동 소수점 또는 정수 형식으로 전송하실 수 있습니다. 부동 소수점 전송, IEEE 단일 정밀도 또는 TMS320C3X 단일 정밀도 형식의 선택이 제공됩니다.

명령 집합은 다음과 기능적 그룹을 포함합니다 :

·          제어 루프 모드 (폐쇄 / 개방 루프, 냉동 시설.

·          명령 및 측정 위치

·          PID 제어 매개 변수

·          Linearisation 계수

·          보정 매개 변수

·          스냅샷 설정

·          일반 컨트롤러 설정

LabVIEW ® 드라이버

에 대한 소프트웨어 지원 NPS3000 시리즈 컨트롤러는 LabView를위한 가상 인 스트 루먼트 (VI) 드라이버 세트가 포함되어 있습니다. 이것은 LabView의 'G'그래픽 프로그래밍 환경에서 완전히 작동 테스트 응용 프로그램을 개발할 수있다는 것을 의미합니다, 당신은 코드 라인을 쓸 필요가 없습니다. 또한 윈도우 3.1/95/NT, 일, Macintosh 및 HP - UX를 포함한 플랫폼의 넓은 선택이있다는 것을 의미합니다.

인터페이스

NPS3000 컨트롤러는 다음과 같은 인터페이스를 지원 :

·          RS232 시리얼 인터페이스

·          병렬 인터페이스

·          DSP 포트

·          아날로그 인터페이스

·          사용자 인터페이스

RS232 시리얼 인터페이스

·          PC에서 표준 시리얼 (COM) 포트와 함께 사용할 수 있습니다

·          지원 1,200, 2,400, 4,800, 9,600, 19,200 및 38,400 보 (38,400 전송이 일부 PC에서 지원되지 않을 수 있습니다.)

병렬 인터페이스

·          컨트롤러에 장착할 수 NPS - PAR 인터페이스를 필요합니다. NPS - PAR 내쇼날 인 스트 루먼트 PC - DIO - 24 디지털 I / O 보드 (데스크탑 PC) 또는 DAQCard - DIO - 24 디지털 I / O 카드 (노트북 PC)을 통해 PC에 인터페이스는 당 최대의 명령 속도로 4000 명령어 수 초.

DSP 포트

·          마스터와 슬레이브 컨트롤러 사이의 통신에 사용되는 고속 인터페이스

·          또한 독립 실행형 컨트롤러 제어 인터페이스로 사용할 수

·          텍사스 인 스트 루먼트 TMS320C32 DSP 직렬 포트를 사용

·          초당 4,000 명령까지 명령 속도를 수 있습니다.

아날로그 인터페이스

·          필요 NPS - ANA 인터페이스 컨트롤러에 장착할 수

·          3 컨트롤러 채널 각각에 대해 아날로그 명령 입력을 제공합니다

·          아날로그 명령 입력은 디지털 명령 입력 요약될 수 있습니다.

사용자 인터페이스

·          초당 4,000 명령까지 명령 속도를 허용

·          에 의해 디자인된 사용자 수 Queensgate 귀하의 요구 사항을 충족합니다.

저소음 (- 후면)

·          표준보다 3 배 낮은 소음 수준

·          케이블과 함께 사용할 수 없습니다 더 이상 2m 이상

·          1Hz 대역폭 21 비트 해상도에 해당

낮은 드리프트 (- LD)

·          센서 간격 70 PPM / K의 드리프트 수준

·          표준보다 3 배 낮은 드리프트

PID 루프

컨트롤러 단계의 다양한 유연한 컨트롤을 제공하기 위해 PID 알고리즘 (비례, 적분 및 미분 의견 용어)를 사용합니다. 이것은 오버 슈트 또는 울리는을 최소화, 달성하는 빠른 정착 시간을 가능하게하기 때문에 무대 서보 가까이 기계적 공진에 별도로 가능보다 제어 수 있도록.

전자 데이터 시트

전자 데이터 시트 (EDS)는 보정 데이터 및 동적 설정을 저장할 수 있도록 컨트롤러와 NanoMechanisms 모두에서 EEPROM에 저장됩니다. NanoMechanism EDS는 공장에서 프로그래밍되어 다음과 같은 정보를 포함 :

·          부품 번호, 일련 번호, 제조 날짜 및 보정 기간을 포함한 무대 ID,

·          센서 및 액추에이터의 규모 요인의 Linearisation 계수를 포함하여 캘리 브레이션 데이터.

·          PID 매개 변수를 준비 제한 및 초기 명령의 위치를 포함하여 동적 설정 데이터입니다. NanoMechanism EDS는 느린, 중간 및 빠른 응답 시간 (equivalently 대형, 중소로드)에 미리 프로그램된 세 역동적인 설정을 가지고 있습니다.

·          NanoMechanism EDS는 채널과 컨트롤러 사이의 단계의 호환성을 수 있도록 스위치에있는 제어기로 읽습니다.

·          컨트롤러 EDS는 세 가지 채널 각각에 대해, 위에서 설명한 동일한 정보에 대한 저장소를 제공합니다. 따라서이 통합 EDS의 EEPROMS이없는 메커니즘을 사용하는 경우에도 구성 데이터를 저장하는 것이 가능합니다. 또한, 컨트롤러 EDS 다섯 사용자 정의 동적 설정을위한 제공합니다. 당신은 또한 동적 설정 (3 공장 + 5 사용자)는 스위치에있는 기본 설정되어야하고자하는 지정할 수 있습니다. 컨트롤러 EDS는 하드웨어 및 소프트웨어 식별 정보와 기본 스냅샷 설정을 포함합니다.

선형성 보상

적절하게 구동 커패시턴스 센서는, 본질적으로 선형 있습니다. 그러나 가장자리 효과와 제조 오류가 0.2 % 수준에서 비 선형으로 상승을 줄 수 있습니다. 무시할 수준, 연습에 일반적으로 이하 0.02 % 이것을 줄이기 위해 사용하기 전에 네번째 주문 다항식의 선형화 기능은 위치 정보에 적용됩니다.

회전 오류 보상

NPS3000 컨트롤러는 축을 (거리 NanoMechanism의 운동의 정의 축에서) 해제 작업에 의해 도입 아베 에러를 해결하기 위해 시설이 있습니다. 회전 오류 보정 및 각 단계와 함께 제공됩니다. 아베 에러를 보상하기 위해, 사용자는 미터 떨어져 축 거리 및 관련 축에 대한 회전 오류 (라디안 당 미터)의 크기를 입력. 이러한 기능은 제공된 소프트웨어에서 액세스하거나 Windows DLL 또는 LabVIEW 드라이버에서 호출할 수 있습니다.

NPS3000 시리즈 디지털 컨트롤러의 사양

매개 변수

상징

단위

노트

최소한의

전형적인

최대의

크기

288 X 307 X 70

mm

라인 전압

90

-

260

V

라인 주파수

45

-

65

Hz에서

컨트롤러 케이블 길이 스테이지

-

2

10

m

1 참고.

제어 인터페이스

RS232

2 참고.

명령 형식

단일 정밀도 부동 포인트 (7 자리)

3 참고.

측정 형식

단일 정밀도 부동 포인트 (7 자리)

3 참고.

스케일 팩터

Ax1, bx1

1

μm의

4 참고.

NanoSensor 대역폭

5

kHz에서

5 주.

고유 잡음

감지기

kxm · ndens

100 × 10 -9

Hz에서 - ½

6 참고.

HV 증폭기 출력 스윙

-20

-

100

V

HV 증폭기 대역폭

10

kHz에서

7 참고.

고유 HV 소음 (RMS)

0.3

MV

HV 증폭기 전류 제한

50

MA

8됩니다.

시간을 따뜻하게

25

드리프트를 따뜻하게

50

NM

열 드리프트 - LD 옵션

200 × 10 -6 70 × 10 -6

K -1

9 있습니다.

작동 온도

0

-

40

C

10 참고.

서바이벌 온도

-20

-

70

C

10 참고.

독립적인 폐쇄 루프 채널 번호

1

3

6

11 참고.

1)       저소음 옵션 (- 후면)에 대한 2m 최대.

2)       표준 포함되어 있습니다. 다른 인터페이스를 사용할 수 있습니다.

3)       디지털 해상도는 대부분의 경우 시스템 소음보다 낫다. 정수 형식도 가능합니다. 형식 사용자 제어이며, 공장 기본값은 IEEE 표준 형식입니다.

4)       공장 기본값, 사용자 설정할.

5)       '읽기 위치'명령은 5 kHz에서 대역폭의 위치 정보를 반환합니다. '스냅샷'모드는 12.5 kHz에서 대역폭의 위치 정보를 반환합니다.

6)       이것은 낮은 노이즈 옵션 (- 에선)의 소음입니다. 표준 소음은 세 배 이상이다. 센서 간격과 대역폭의 제곱근의 제곱으로이 숫자를 곱하면 다음 미터 RMS 잡음에 도착하는 10 PF 용량에 대한 센서 간격으로 나누어, 그 어디 소음 = kxm · ndens X G2 ¸ d10pF입니다 G는 콘덴서 간격이며 d10pF는 10pF 커패시터 용량에 대한 간격입니다.

7)       4 μF 하중에 대한 대역폭. 높은 하중에있는 대역폭은 6.1 kHz에서 (6 μF 부하), 3.7 kHz에서 (10μF로드)입니다. 전형적인 무대 용량이 4μF입니다.

8)       100mA 전류 한도 이하 1 분 짧은 회로 보호 기능을 사용할 수 있습니다.

9)       예를 들어 - LD 옵션 100 μm의의 센서 격차와 포지셔너 7 nmK - 1의 온도 드리프트가 있습니다. 이것은 컨트롤러에서 기여됩니다, 그것은 NanoMechanism의 열 팽창에 포함되지 않습니다.

10)    비 응축.

11)    여섯 채널을 취득하는 방법은 두 컨트롤러는 서로 연결되어 있습니다. 채널 열거나 폐쇄 루프 (사용자 설정할)하실 수 있습니다.

출처 : Queensgate 악기.

이 원본에 대한 자세한 내용은 참조하시기 바랍니다 Queensgate 악기 .

Date Added: Jul 12, 2005

Last Update: 9. October 2011 21:15

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