Digitale Controlemechanismen - de Digitale Controlemechanismen van de Reeks NPS3000 voor Systemen Nanopositioning van Instrumenten Queensgate

AZoNano - Nanotechnologie - het Embleem van instrumenten Queensgate

Besproken Onderwerpen

Inleiding

Eigenschappen

Opties

Achtergrond

Het Comité van Queensgate NanoControl

De Wijze van de Momentopname

De Bibliotheken van de dynamisch-verbinding (DLLs)

De Taal van het Bevel van de Software

De Bestuurders van LabVIEW®

Interfaces

RS232 Periodieke Interface

Parallelle Interface

Haven DSP

Analoge Interface

De Interfaces van de Douane

Met geringe geluidssterkte (- LN)

Lage Afwijking (- LD)

PID Lijn

Het Blad van Elektronische Gegevens

De Compensatie van de Lineariteit

De Rotatie Compensatie van de Fout

Specificatie Voor het Digitale Controlemechanisme van de Reeks NPS3000

Inleiding

De nieuwe NPS3000 reeks gesloten lijn digitale controlemechanismen zijn de Volgende Generatie van systemen NanoPositioning van SDL Queensgate. Specifiek Ontworpen aan nanometerprecisie NanoMechanisms van controleQueensgate, vertegenwoordigt dit volledig nieuwe producten gamma een reusachtige technologische sprong in prestaties, kosten en veelzijdigheid. Gebruikend de verwerkingstechnologie van het overzichts digitale signaal combineren de NPS3000-Reeksen piezo aandrijvingsversterkers, het ontdekkende schakelschema van de capacitieve weerstandspositie en servobesturingsvermogen. Het Gebruik van PID (evenredig integraal verschil) koppelt termijnen terug zeer verbetert regelt tijden en minimaliseert het effect van mechanische resonantie. De Geavanceerde die controletechnieken door SDL Queensgate worden staan 21 bit resolutie (0.05nm in 100μm) ontwikkeld toe, meer dan 30 keer dan beter eerder beschikbaar. De virtuele voorpaneelsoftware vergemakkelijkt gebruikerscontrole van alle werkende parameters, met inbegrip van PID lijnopstelling.

Eigenschappen

De Eigenschappen van het digitale controlemechanisme NPS3000 omvatten:

·         Het alleen systeem van de Tribune met de universele levering van de inputmacht

·         De technologie van de het digitale signaalbewerker van het Overzicht, die verfijnde reconfigurable controleparameters verstrekken.

·         1, 2 en 3 kanaalsystemen

·         21 bit efficiënte resolutie;

·         7 cijferfloating-point bevelen (dan beter één deel in 2 miljoen, gelijkwaardig aan 0.05 NM in 100 μm).

·         Dan Beter 0.02% lineariteitfout

·         De wijze van de Momentopname staat lawaai, weergavekarakteristiek toe en regelt tijden die grafisch op uw DIE moeten worden getoond en moeten worden geoptimaliseerd door PID lijnparameters aan te passen

·         De Virtuele voorpaneelsoftware staat de gebruiker volledige controle van systeemparameters toe

·         Uitvoerige beveltaal DLL die eenvoudige integratie van het systeem in toepassing-specifieke milieu's toestaan

·         Gebouwd in interface RS232 staat controle van om het even welke PC via de periodieke haven (van COM) bij maximaal 100 bevelen per seconde toe

·         Periodieke haven DSP beschikbaar als norm voor hoge snelheidsmededelingen

·         De Bladen van Elektronische die Gegevens in EEPROM in zowel het controlemechanisme als NanoMechanism worden opgeslagen staan gemakkelijke uitwisselbaarheid van stadia en controlemechanismen met fabrieks default- configuratie toe

·         Opslag en de faciliteit van het Rappel voor verschillende gebruikersopstellingen

Opties

·         Afwijkingsoptie Met geringe geluidssterkte

·         Lage afwijkingsoptie

·         De Analoge kaart die van de Interface (- Ana-a) een analoog ingevoerd bevel verstrekken voor alle 3 controlemechanismekanalen

·         Parallelle Digitale I/O kaart (- paragraaf, - pari-B of - pari-c) voor hoge snelheidsmededelingen aan een PC gebaseerde Digitale I/O kaart

·         De de interfacekabel die van de Meester/van de Slaaf twee NPS3000-Reeksen controlemechanismen toelaten om van één PC worden gecontroleerd zet om (RS232 of Parallel).

Achtergrond

Nieuwe zijn de NPS3000-Reeksen digitale controlemechanismen volledig digitaal in verrichting, behalve de input en outputversterkers. Dit resulteert in lagere kosten, hogere prestaties en verhoogde flexibiliteit van verrichting. Er zijn geen knoppen of schakelaars - alles wordt geplaatst in software, en kan via een PC worden aangepast gebruikend de virtuele geleverde voorpaneelsoftware. Voor eenvoudige structuren, waar de snelheid niet belangrijk is, of voor het veranderen van de configuratie van het systeem, dan kan de periodieke haven van COM worden gebruikt. Waar de snellere verrichting dan wordt vereist zou de snelle parallelle interface (nps-PARI) moeten worden gespecificeerd. De Digitale interfaces zouden waar mogelijk moeten worden gebruikt, aangezien zij lawaai, afwijking of geen niet lineair zijn introduceren. In die gevallen waar dit niet mogelijk toen is zou de analoge interface (nps-ANA) moeten worden gebruikt. Dit is een drie-kanaal A/D convertorraad die uw analoog inputsignaal in een digitaal bevel omzet.

De reeks NPS3000 zal om het even welk van de waaier van Queensgate van NanoMechanisms, of combinaties van piezos en NanoSensors® controleren.

Het Comité van Queensgate NanoControl

Het Comité van Queensgate NanoControl verleent gemakkelijke toegang tot de NPS3000 bevelreeks. Een beeld van het voorpaneel van het controlemechanisme, voltooit met levende vertoning van de stadiumposities en de status LEDs, stelt een intuïtief middel van vestiging en de controle van het controlemechanisme voor. De Toegang tot PID parameters is via schuifbars; beweeg eenvoudig een schuif en de overeenkomstige PID parameter zal onmiddellijk bijgewerkt worden. Andere parameters worden gegroepeerd logisch gezien volgens functie. Het Veranderen van een bevelparameter is eenvoud zelf: ga enkel de nieuwe waarde in en klik de muis.

Het Comité van Queensgate NanoControl laat ook de volledige reeks bevelparameters toe om aan schijf worden bewaard. Dit kan aan het controlemechanisme in een kwestie van seconden worden teruggewonnen en worden gedownload. Er is geen grens aan het aantal parameterreeksen dat aan schijf kan worden opgeslagen. Het beeld is hieronder het scherm van de software die van het Comité is ontsproten NanoControl.

De Wijze van de Momentopname

De momentopnamewijze van verrichting laat reacties NanoMechanism en lawaaigegevens toe om door het controlemechanisme aan het volledige tarief van de systeemcyclus (één steekproef elke 40ìs), voor een beperkte periode worden geregistreerd. Dit gegeven kan dan aan de server voor vertoning en analyse worden geladen. De momentopnamewijze kan opstelling zijn om een stimulus op om het even wie van de 3 kanalen te produceren. Dit betekent dat de reactie niet noodzakelijk voor het zelfde kanaal moet worden gemeten zoals dat aan die de stimulus, wordt toegepast en daarom inter-kanaalgevolgen om toelaat worden gekenmerkt.

De beelden van de de vertoningenmomentopname van het Comité NanoControl naast de PID schuifbars die het gemakkelijk maken om de montages aan te passen en de verandering in dynamische prestaties bijna in echt te zien - tijd. De curseurs Op Scherm worden verstrekt om metingen toe te laten om direct van de momentopnamegrafiek worden gemaakt. De gegevens van de Momentopname kunnen ook naar schijf voor gebruik met andere pakketten zoals een spreadsheet worden uitgevoerd.

De Bibliotheken van de dynamisch-verbinding (DLLs)

Het NPS3000 bevel DLL voorziet de verbinding tussen uw Vensters programmerend milieu en het controlemechanisme NPS3000. Het steunt de volledige bevelreeks, die u toestaan om het controlemechanisme te beheersen en te controleren door een reeks makkelijk te gebruiken functievraag. DLL steunt zowel de periodieke interface RS232 als de nps-PARI parallelle interface. Allen u moet doen is vraag de aangewezen functies; DLL behandelt de mededelingen.

De Taal van het Bevel van de Software

De taal van het controlemechanismebevel is grotendeels onafhankelijk van de communicatie gebruikte interface, hoewel er sommige minder belangrijke verschillen op de manier zijn de bevelen worden overgebracht. Alle transmissies tussen de server en het controlemechanisme (en vice versa) zijn 64 bits in lengte, op voorwaarde dat de snelle mededelingen, en de reactietijden decoderen. Deze bestaan uit een bevelwoord met 16 bits (of uit reactiewoord), uit een gegevenswoord met 32 bits en uit een begeindiger met 16 bits. Het gegevenswoord kan floating-point of geheelformaatgegevens, afhankelijk van de betrokken parameter bevatten. Het Bevel en de gemeten posities kunnen in of floating-point of geheelformaat worden overgebracht. Voor floating-point overdrachten, wordt een keus van de enig-precisie van IEEE of TMS320C3X enig-precisieformaten verstrekt.

De bevelreeks omvat de volgende functionele groepen:

·         De lijnwijze van de Controle (open/gesloten lijn; vorst faciliteit.

·         De posities van het Bevel en van de maatregel

·         PID controleparameters

·         Linearisation coëfficiënten

·         De parameters van de Kaliberbepaling

·         De montages van de Momentopname

·         Algemene controlemechanismemontages

De Bestuurders van LabVIEW®

De steun van de Software voor de NPS3000 reekscontrolemechanismen omvat een reeks Virtuele bestuurders van Instrumenten (vi) voor LabView. Dit betekent dat u uw testtoepassing kunt ontwikkelen volledig werkend in grafisch de programmeringsmilieu van „G“ van LabView, zodat moet u geen lijn van code schrijven. Het betekent ook dat u een bredere keus van platform, met inbegrip van Vensters 3.1/95/NT, Zon, Macintosh en HP-UX hebt.

Interfaces

De controlemechanismen NPS3000 steunen de volgende interfaces:

·         RS232 periodieke interface

·         Parallelle interface

·         Haven DSP

·         Analoge interface

·         De interfaces van de Douane

RS232 Periodieke Interface

·         Kan met de standaard periodieke haven (van COM) op een PC worden gebruikt

·         Steunt 1200, 2400, 4800, 9600, 19200 en 38400 bauds (38400 bauds kunnen niet op sommige PCs worden gesteund).

Parallelle Interface

·         Vereist dat de nps-PARI interface wordt gepast in het controlemechanisme. Het nps-PARI zet aan een PC via Nationale Instrumenten PC-dio-24 Digitale I/O Raad (DesktopPCs) of Digitale I/O Kaart DAQCard-DIO-24 om (notitieboekjePCs) en staat beveltarieven zelfs 4000 bevelen per seconde toe.

DSPPort

·         De interface van de Hoge snelheid voor het communiceren tussen de controlemechanismen dat van de Meester en van de Slaaf wordt gebruikt

·         Kan ook als controleinterface voor een stand-alone controlemechanisme worden gebruikt

·         De periodieke haven DSP van Texas Instruments TMS320C32 van het Gebruik

·         Staat beveltarieven zelfs 4000 bevelen per seconde toe.

Analoge Interface

·         Vereist de nps-ANA dat interface wordt gepast in het controlemechanisme

·         Verstrekt analoog ingevoerd bevel voor elk van de 3 controlemechanismekanalen

·         De Analoge bevelinput kan met digitale bevelinput worden opgeteld.

De Interfaces van de Douane

·         Sta beveltarieven zelfs 4000 bevelen per seconde toe

·         Kan douane zijn door Queensgate wordt ontworpen aan uw vereisten te voldoen dat.

Met geringe geluidssterkte (- LN)

·         Geluidsniveau 3 keer lager dan standaard

·         Niet beschikbaar met kabels langer dan 2m

·         Equivalent aan 21 bit resolutie bij 1Hz bandbreedte

Lage Afwijking (- LD)

·         Het niveau van de Afwijking van 70 ppm/K in sensorhiaat

·         3 keer lagere afwijking dan standaard

PID Lijn

De controlemechanismen gebruiken een PID algoritme (Evenredig, Integraal en het Verschil koppelt termijnen terug) om flexibele controle van een verscheidenheid van stadia te verstrekken. Dit laat dat snelle regelende tijd toe worden bereikt, schieten het minimaliseren of het bellen van en zo het toestaan van het stadium om servo te zijn dichter gecontroleerd aan mechanische resonantie voorbij dan anders mogelijk zou zijn.

Het Blad van Elektronische Gegevens

De Bladen van Elektronische Gegevens worden (EDS) opgeslagen in EEPROM in zowel het controlemechanisme als NanoMechanisms, toelatend kaliberbepalingsgegevens en dynamische opstellingen om worden opgeslagen. NanoMechanism EDS is fabriek-geprogrammeerd en omvat de volgende informatie:

·         IDENTITEITSKAART van het Stadium, met inbegrip van het Aantal van het Deel, Serienummer, de Datum van de Vervaardiging en de Datum van de Kaliberbepaling

·         De gegevens van de Kaliberbepaling, met inbegrip van sensor en actuator Linearisation van schaalfactoren coëfficiënten.

·         Dynamische opstellingsgegevens met inbegrip van PID parameters, klaar grens en aanvankelijke bevelpositie. NanoMechanism EDS heeft drie dynamische opstellingen, die voor langzame, middelgrote en snelle reactietijden worden voorgeprogrammeerd (equivalently grote, middelgrote en kleine ladingen).

·         NanoMechanism EDS wordt gelezen in het controlemechanisme bij inschakelt, toestaand uitwisselbaarheid van stadia tussen kanalen en controlemechanismen.

·         Het controlemechanisme EDS verstrekt opslag voor de zelfde die informatie, voor elk van de drie kanalen hierboven wordt beschreven. Aldus is het mogelijk om configuratiegegevens op te slaan zelfs als u mechanismen gebruikt die geen integrale EDS EEPROMS hebben. Bovendien voorziet het controlemechanisme EDS vijf user-defined dynamische opstellingen. U kunt ook specificeren welke dynamische opstelling (fabriek 3 + gebruiker 5) u om de default- opstelling wenst te zijn bij schakel in. Het controlemechanisme EDS omvat de hardware en de informatie van de softwareidentificatie en de default- momentopnamemontages.

De Compensatie van de Lineariteit

Geschikt de gedreven sensoren van de Capacitieve Weerstand, zijn inherent lineair. Nochtans kunnen de randgevolgen en de productiefouten niet tot lineariteit op het 0.2% niveau leiden. Een vierde orde uit meerdere namen bestaande linearization functie wordt toegepast op de positieinformatie v3o3or gebruik om dit op een te verwaarlozen niveau te verminderen, typisch minder dan 0.02% in de praktijk.

De Rotatie Compensatie van de Fout

Het controlemechanisme NPS3000 heeft de faciliteit die fout te verbeteren Abbé door te werken van as wordt geïntroduceerd (vanaf de bepaalde as van motie van NanoMechanism). De rotatiefouten zijn gekalibreerd en voorzien van elk stadium. Om de fout te compenseren Abbé, gaat de gebruiker weg de asafstand in meters en de omvang van de rotatiefout (radianten per meter) voor de relevante as in. Deze eigenschappen kunnen van de geleverde software worden betreden of van de bestuurder DLL of LabVIEW van Vensters worden geroepen.

Parameter

Symbool

Waarde

Eenheden

Nota's

Minimum

Typisch

Maximum

Grootte

288 x 307 x 70

mm

Het Voltage van de Lijn

90

-

260

V

De Frequentie van de Lijn

45

-

65

Herz

Stadium aan controlemechanismekabellengte

-

2

10

m

Nota 1.

De interface van de Controle

RS232

Nota 2.

Het formaat van het Bevel

Enig precisie drijvend punt (7 cijfers)

Nota 3.

Het formaat van de Meting

Enig precisie drijvend punt (7 cijfers)

Nota 3.

De factor van de Schaal

Ax1, bx1

1

μm

Nota 4.

De bandbreedte van NanoSensor

5

KHz

Nota 5.

Intrinsiek lawaai

sensor

kxm·ndens

100 x 10-9

Herz

Nota 6.

HV de schommeling van de versterkeroutput

-20

-

100

V

HV versterkerbandbreedte

10

KHz

Nota 7.

Intrinsiek lawaai HV (rms)

0.3

MV

HV versterker huidige grens

50

DOCTORANDUS IN DE LETTEREN

Nota 8.

De tijd van de Opwarming

25

Notulen

De afwijking van de Opwarming

50

NM

Thermische Afwijking - de Optie van LD

200 x 10-6 70 x 10-6

K-1

Nota 9.

Werkende temperatuur

0

-

40

C

Nota 10.

De temperatuur van de Overleving

-20

-

70

C

Nota 10.

Aantal onafhankelijke gesloten lijnkanalen

1

3

6

Nota 11.

1)      2 mmaximum voor optie met geringe geluidssterkte (- LN).

2)      Inbegrepen als Norm. Andere interfaces zijn beschikbaar.

3)      De digitale resolutie is in de meeste gevallen beter dan het systeemlawaai. Het formaat van het Geheel is ook beschikbaar. Het formaat is controleerbare gebruiker, is het fabrieksgebrek het standaardformaat van IEEE.

4)      Het gebrek van de Fabriek, settable Gebruiker.

5)      Het bevelwinst van de ` Gelezen Positie' positieinformatie in een 5 kHzbandbreedte. De wijze van de Momentopname `' keert positieinformatie in een 12.5 kHzbandbreedte terug.

6)      Dit is het lawaai voor de optie met geringe geluidssterkte (- LN). Het standaardlawaai is drie keer hoger. Vermenigvuldig dit aantal met het vierkant van het sensorhiaat en de vierkantswortel van de bandbreedte, dan waterscheiding door het sensorhiaat voor 10 pF capacitieve weerstand om bij het rms lawaai in meters aan te komen; namelijk lawaai = kxm·ndens is x G2 ¸ d10pF waar G het condensatorhiaat en d10pF is het condensatorhiaat voor een 10pF capacitieve weerstand.

7)      De bandbreedte voor lading 4 μF. De bandbreedte bij hogere ladingen is kHz 6.1 (lading 6 μF), kHz 3.7 (lading 10μF). De Typische stadiumcapacitieve weerstand is 4μF.

8)      100 mA is de huidige grens beschikbaar met minder dan één minieme kortsluitingbescherming.

9)      Bijvoorbeeld een instelmechanisme met een sensorhiaat van 100 μm met - de optie van LD heeft een thermische afwijking van 7 nmK-1. Merk op dat dit de bijdrage van het slechts controlemechanisme is; het omvat geen thermische uitbreiding van NanoMechanism.

10)   Niet condenserend.

11)   Om zes kanalen te verkrijgen zijn twee controlemechanismen verbonden. De Kanalen kunnen open of gesloten lijn zijn (settable gebruiker).

Bron: De Instrumenten van Queensgate.

Voor meer informatie over deze bron te bezoeken gelieve Instrumenten Queensgate.

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

Last Update: 13. June 2013 03:56

Ask A Question

Do you have a question you'd like to ask regarding this article?

Leave your feedback
Submit