數字控制器 - NPS3000 串聯 Nanopositioning 系統的數字控制器從 Queensgate 儀器

AZoNano - 納米技術 - Queensgate 儀器徽標

包括的事宜

簡介

功能

選項

背景

Queensgate NanoControl 面板

快照模式

動態連結圖書館 (DLLs)

軟件命令語言

LabVIEW® 驅動器

界面

RS232 串行接口

平行接口

DSP 端口

模擬接口

自定義界面

低噪聲 (- LN)

低偏差 (- LD)

PID 循環

電子數據頁

線性報酬

旋轉的錯誤報酬

NPS3000 串聯數字控制器的說明

簡介

新的 NPS3000 串聯閉合電路數字控制器是 NanoPositioning 系統的下一代從 SDL Queensgate 的。 特別地設計控制 Queensgate 的毫微米精確度 NanoMechanisms,此全新的產品範圍表示在性能、費用和通用性的一個巨大的技術飛躍。 使用科技目前進步水平數字信號處理技術 NPS3000 串聯結合壓力推進放大器、電容位置測知電路和伺服操縱功能。 對 PID (按比例的集成微分) 反饋術語的使用非常地改進結算時間并且使機械共鳴減到最小的作用。 SDL 開發的高級控制技術 Queensgate 允許 21 位解決方法 (在 100μm 的 0.05nm),超過 30 次更好比以前提供。 虛擬面板軟件實現所有使用參數用戶控制,包括 PID 循環設置。

功能

這個 NPS3000 數字控制器的功能包括:

·         與通用輸入功率用品的立場單獨系統

·         科技目前進步水平數字信號處理器技術,提供複雜的重新可配置的控制參數。

·         1 個, 2 個和 3 個通道系統

·         21 位有效解決方法;

·         7 個數字浮點指令 (更好比在 2 百萬的一部分,相當於在 100 μm 的 0.05 毫微米)。

·         比 0.02% 線性錯誤改善

·         快照模式在您的個人計算機允許噪聲、頻率特性和結算時間圖解地被顯示和通過調整 PID 循環參數優選

·         虛擬面板軟件給這個用戶系統參量完全控制

·         全面命令語言 DLL 允許系統的簡單的綜合化到有特殊用途的環境

·         編譯在 RS232 界面通過序列 (COM) 端口允許從所有個人計算機的控制在 100 個指令每秒

·         DSP 連續端口可用作為標準為高速通信

·         在這個管理員和 NanoMechanism 的 EEPROM 存儲的電子數據頁允許階段和管理員的容易的互換性與工廠默認配置

·         存儲并且收回不同的用戶設置的設備

選項

·         低噪聲偏差選項

·         低偏差選項

·         (- ANA-A) 提供一張模式命令輸入的模擬接口看板卡為所有 3 條管理員通道

·         並行數字式輸入/輸出看板卡 (- 巴拉, - PAR-B 或 - PAR-C) 對一個 PC 的數字式輸入/輸出看板卡的高速通信的

·         主從的接口電纜允許二個 NPS3000 串聯管理員從一個個人計算機界面被控制 (RS232 或並行)。

背景

除輸入和輸出放大器外,新的 NPS3000 串聯數字控制器完全地數字式運轉中。 這導致低成本、高性能和運算的增加的靈活性。 沒有瘤或切換 - 一切在軟件被設置,并且可以通過個人計算機被調整使用被提供的虛擬面板軟件。 对被設置的簡單為更改這個系統的配置上升,其中速度不是重要的,或者,然後序列 COM 端起可以使用。 那裡然後需要更加快速的運算應該指定這個快速平行接口 (NPS-PAR)。 因為他們不引入噪聲、偏差或者非線形性,應該在任何可能的情況下使用數字接口。 在那些情況下這不是可能的然後的地方應該使用這個模擬接口 (NPS-ANA)。 這是轉換您的模擬輸入信號成一個數字式指令的三通道 A/D 交換器董事會。

NPS3000 串聯將控制 piezos 和 NanoSensors® 的其中任一 NanoMechanisms 的 Queensgate 的範圍或者組合。

Queensgate NanoControl 面板

Queensgate NanoControl 面板提供容易進入給 NPS3000 指令集。 管理員的面板的一照片,完全與階段位置和狀態 LEDs 的活顯示的存在安裝直觀平均值和監控管理員。 對 PID 參數的存取是通過滑子棒; 请移動滑子,并且立刻將更新對應的 PID 參數。 其他參數根據功能邏輯上被編組。 更改指令參量是簡單: 請请輸入新的值并且點擊這個鼠標。

Queensgate NanoControl 面板也允許指令參量完整集被保存到盤。 這可以數秒內被檢索和被下載到這個管理員。 沒有限額對的參數集的數量可以存儲到盤。 下面這個的圖像是 NanoControl 面板軟件的 screenshot。

快照模式

快照操作模式允許這個管理員和噪聲數據將記錄的 NanoMechanism 回應以充分的系統循環費率 (一個範例每个 40ìs),一個有限時期。 此數據可能然後被裝載到顯示和分析的主機。 快照模式在任何一個可以被設置生成刺激 3 條通道。 這意味著這種回應不一定必須為到的通道被評定和一樣哪些刺激是應用的,並且允許通道間的作用被分析。

沿著 PID 滑子的 NanoControl 平板顯示快照圖像禁止使它容易調整設置和幾乎發現在動態性能上的變化在實時。 提供屏幕上的游標允許評定直接地由快照圖形做。 快照數據可能對盤也被導出為與其他程序包的使用例如電子表格。

動態連結圖書館 (DLLs)

NPS3000 指令 DLL 提供您的 Windows 程序環境和這個 NPS3000 管理員之間的連結。 它支持整個指令集,允許您通過一系列的易用函數調用控制和監控這個管理員。 DLL 支持這個 RS232 串行接口和 NPS-PAR 平行接口。 您需要執行的所有是叫適當的功能; DLL 照料通信。

軟件命令語言

管理員命令語言是使用的主要獨立的通信接口,雖然有一些較小區別就像指令傳輸的。 在這個主機和管理員之間的所有傳輸 (反之亦然) 是長度 64 位,提供快速通信,解碼和響應時間。 這些包括 16 位指令字 (或回應字), 32 位數據字和 16 位結束字符。 數據字可能根據有關的這個參數包含浮點或整數格式數據。 指令和被評定的位置可以傳輸以浮點或整數格式。 對於浮點調用,提供 IEEE 單一精確度或 TMS320C3X 單一精確度格式選擇。

指令集包括下列官能團:

·         控制回路模式 (请開張/閉合電路; 凍結設備。

·         指令和評定位置

·         PID 控制參數

·         線性化系數

·         校準參數

·         快照設置

·         通用管理員設置

LabVIEW® 驅動器

軟件支持 NPS3000 串聯管理員包括一套 LabView 的虛擬儀器 (vi) 驅動器。 這意味著您能開發您的完全地運作在 LabView 的 『G』圖表編程環境裡的測試應用程序,因此您不必須寫代碼行。 也意味著您有平臺一個更寬的選擇,包括 Windows 3.1 /95/NT、太陽、 Macintosh 和 HP-UX。

界面

NPS3000 管理員支持下列界面:

·         RS232 串行接口

·         平行接口

·         DSP 端口

·         模擬接口

·         自定義界面

RS232 串行接口

·         能使用與在個人計算機的標準序列 (COM) 端口

·         技術支持 1200, 2400, 4800, 9600, 19200 和 38400 波特 (不可以有些個人計算機支持 38400 波特)。

平行接口

·         要求 NPS-PAR 界面適合到這個管理員。 NPS-PAR 連接到個人計算機通過國家儀器 PC-DIO-24 數字式輸入/輸出董事會 (臺式計算機) 或 DAQCard-DIO-24 數字式輸入/輸出看板卡 (筆記本個人計算機) 并且允許 4000 個指令的指令費率每秒。

DSPPort

·         為溝通使用的高速界面在重要資料和從屬管理員之間

·         能也使用作為控制界面為一個獨立管理員

·         用途德洲儀器 TMS320C32 DSP 連續端口

·         允許 4000 個指令的指令費率每秒。

模擬接口

·         要求 NPS-ANA 界面適合到這個管理員

·         為 3 條管理員通道中的每一條提供模式命令輸入

·         模式命令輸入可以合計與數字式命令輸入。

自定義界面

·         允許 4000 個指令的指令費率每秒

·         能由 Queensgate 按客戶需要設計符合您的要求。

低噪聲 (- LN)

·         噪聲級 3 次低於標準

·         不可用對長電纜比 2m

·         相當於在 1Hz 帶寬的 21 位解決方法

低偏差 (- LD)

·         漂移平實在傳感器空白的 70 个 ppm/K

·         3 次比標準降低偏差

PID 循環

管理員使用一個 PID 算法 (按比例,集成和有差別的反饋用語) 提供各種各樣的階段靈活的控制。 這比否則可能的啟用迅速結算時間達到,使減到最小的調整量或敲響和因而允許這個階段是伺服受控的離機械共鳴較近。

電子數據頁

電子數據頁 (EDS)在這個管理員和 NanoMechanisms 的 EEPROM 存儲,允許將被保存的定標數據和動態設置。 NanoMechanism EDS 工廠被編程并且包括下列信息:

·         階段 ID,包括零件號碼、號碼、製造日期和定標日期

·         定標數據,包括傳感器和致動器按比例增減系數線性化系數。

·         動態設置數據包括 PID 參數、準備好的限額和首字母指令位置。 NanoMechanism EDS 有三個動態設置,為緩慢,媒體和快速響應時間 (相同地大,媒體和小的負荷) 被預編程序。

·         NanoMechanism EDS 讀到在接通的管理員,允許階段的互換性在通道和管理員之間的。

·         這個管理員 EDS 為三條通道中的每一條提供存貯對於被描述的同樣信息上面。 因而存儲配置數據是可能的,即使您使用沒有集成 EDS EEPROMS 的結構。 另外,這個管理員 EDS 提供五個用戶定義的動態設置。 您能也指定哪個動態設置 (3 工廠 + 5 用戶) 您希望是這個默認值被設置在接通。 這個管理員 EDS 包括硬件和軟件確定信息和默認值快照設置。

線性報酬

電容傳感器,適當地被驅動,是固有地線性的。 然而邊緣影響和製造錯誤可能提升非線性在這個 0.2% 級別。 第四等級多項線性化功能被運用於位置信息,在使用實踐上前使此到一個微不足道的級別,典型地少於 0.02% 降低。

旋轉的錯誤報酬

這個 NPS3000 管理員有更正這個的設備從事引入的 Abbé 錯誤軸 (遠離 NanoMechanism 的行動被定義的軸)。 旋轉的錯誤校準并且供應以每個階段。 要補償 Abbé 錯誤,這個用戶在儀表輸入軸距離和旋轉的錯誤 (弧度的大小每個儀表) 這個相關軸的。 這些功能可以從這個被提供的軟件被獲取或從 Windows DLL 或 LabVIEW 驅動器叫。

參數

符號

部件

附註

最小數量

典型

最大數量

範圍

288 x 307 x 70

mm

線路電壓

90

-

260

V

線路頻率

45

-

65

Hz

對管理員電纜長度的階段

-

2

10

m

附註 1。

控制界面

RS232

附註 2。

指令格式

單倍精度浮動小數點 (7 個數字)

附註 3。

評定格式

單倍精度浮動小數點 (7 個數字)

附註 3。

按比例增減系數

Ax1, bx1

1

μm

附註 4。

NanoSensor 帶寬

5

KHz

附註 5。

內在噪聲

傳感器

kxm·ndens

100 x 10-9

Hz

附註 6。

HV 放大器輸出搖擺

-20

-

100

V

HV 放大器帶寬

10

KHz

附註 7。

內在 HV 噪聲 (rms)

0.3

MV

HV 放大器當前限額

50

MA

附註 8。

準備時間

25

分鐘

準備偏差

50

Nm

熱量偏差 - LD 選項

200 x 10-6 70 x 10-6

K-1

附註 9。

操作溫度

0

-

40

C

附註 10。

生存溫度

-20

-

70

C

附註 10。

獨立閉合電路通道的編號

1

3

6

附註 11。

1) 低噪聲選項的 2 m 最大數量 (- LN)。

2) 包括作為標準。 其他界面是可用的。

3) 這個數字式解決方法比系統噪聲在許多情況下好。 整數格式也是可用的。 這個格式是可控制的用戶,工廠默認值是 IEEE 標準格式。

4) 工廠默認值, settable 的用戶。

5) ` 讀的位置』指令返回在 5 kHz 帶寬的位置信息。 ` 快照』模式返回在 12.5 kHz 帶寬的位置信息。

6) 這是這個低噪聲選項的噪聲 (- LN)。 標準噪聲是三次更高。 乘此編號以傳感器空白和帶寬的方根的正方形,然後由 10 pF 電容的傳感器空白分開能到達 rms 噪聲在儀表; 即噪聲 = kxm·ndens x G 是這个電容器空白和 d10pF 的 G2 ¸ d10pF 是 10pF 電容的電容器空白。

7) 4 μF 負荷的帶寬。 在更高的負荷的帶寬是 6.1 kHz (6 μF 負荷), 3.7 kHz (10μF 負荷)。 典型的階段電容是 4μF。

8) 100 mA 當前限額對少於一周詳短路保護是可用的。

9) 有 100 與的μm 傳感器空白的例如一個反饋裝置 - LD 選項有 7 nmK1 一個熱量偏差。 注意這是從仅這個管理員的攤繳; 它不包括 NanoMechanism 的熱擴散。

10) 非凝聚。

11)   要得到六條通道二個管理員一起被鏈接。 通道可以是開放或閉合電路 (settable 的用戶)。

來源: Queensgate 儀器。

關於此來源的更多信息请請參觀 Queensgate 儀器

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

Last Update: 13. June 2013 03:53

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