Scanner Piezo Treiber für MCS2
Die MCS2-Steuerungssysteme für SMARFLEX-Nanopositionier-Scanner-Systeme sind in Rack- und Tischgehäusen erhältlich. In der Grundausstattung besteht der Scanner-Piezocontroller aus einem 3-Kanal-Hauptcontrollermodul und einer USB- oder Ethernet-Kommunikationsschnittstelle. Andere Konfigurationen bieten zusätzlich analoge und digitale I/O-Module oder EtherCAT®-Schnittstellenoptionen. Mit der Rack-Controller-Variante können Einzelsysteme mit bis zu 18 Kanälen aufgebaut werden. Der Aufbau eines gemischten Systems mit Stick-Slip-Piezo, Scanner-Piezo und elektromagnetisch angetriebenen Positionierer ist ebenfalls möglich.
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MCS2 Scanner Piezo Drivers |
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General |
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Channels |
3 to 18 |
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Move Modes |
Open-Loop / Closed-Loop |
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Interfaces |
USB / Ethernet / EtherCAT® |
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I/O |
Auxillary Analog / Digital Inputs and Outputs |
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Amplifier |
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Output Voltage |
-20 to 100 V |
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Resolution |
20 bit |
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Max. Output Current |
250 mA |
Merkmale und Firmwaremodule
Open-Loop und Closed-Loop Bewegungsmodi
Die Scanner-Piezo-Treiber-Firmware bietet eine Vielzahl von Möglichkeiten, Bewegungen von SMARFLEX-Nanopositionier-Scanner-Systemen mit piezogetriebenen Flexure Gelenken zu steuern.
Point-zu-Point-Bewegungen im Open-Loop- und Closed-Loop-Betrieb sowie das Streaming von Trajektorien im Closed-Loop-Modus sind bereits von anderen SmarAct-Steuerungssystemen bekannt. Darüber hinaus bieten Scanner-System-Steuerungen die Möglichkeit, mehrkanalige Closed-Loop- oder Open-Loop-Bewegungen mit Hilfe eines Arbitrary Waveform Generators zu definieren.
Point-to-Point
Point-zu-Point-Bewegungen im Open-Loop- und Closed-Loop-Betrieb sind die einfachste verfügbare Steuerungsoption. Die Steuerung einer Point-to-point Bewegung erfordert nichts weiter als die Definition von Zielposition, Geschwindigkeit und Beschleunigung vor der Ausführung der Bewegung.
Arbitrary Waveform Generator
Mit nur wenigen Konfigurationsparametern kann eine beliebige Signalform erzeugt werden. Der Arbitrary Waveform Generator unterstützt Funktionen wie Sinus, Sägezahn, Step und viele andere. Der Waveformgenerator kann sowohl zur Erzeugung von Trajektorien im Open-Loop als auch im Closed-Loop verwendet werden und ermöglicht somit die Steuerung von Scanner-Piezo-Systemen mit oder ohne integrierte Sensoren.
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| Der Generator nutzt das volle Potenzial der SMARFLEX Nano-Positionier-Systemen, indem er sehr schnelle und präzise Bewegungen ermöglicht. | Aufgrund der kanalübergreifenden Synchronisation und der Möglichkeit, Amplitude und Frequenz zu modulieren, gibt es viele mögliche Anwendungsfälle. Zum Beispiel können die beiden Kanäle eines X/Y-System so konfiguriert werden, dass sie einen schnellen spiralförmigen Scan mit konstanter linearer Geschwindigkeit (CLV) innerhalb einer Ebene durchführen. Natürlich sind auch Rasterscanmuster wie Line- oder Snake-Scan möglich. |
Trajectory Streaming
Das Streaming von Trajektorien im Closed-Loop-Modus kann dazu verwendet werden, mehrere Kanäle synchron entlang einer benutzerdefinierten Trajektorie zu bewegen. Die Trajektorie wird von einem Host-System bereitgestellt und mit einer Streaming-Rate von bis zu 1kHz an das Steuerungssystem übertragen.
SmarAct Positionierer ID System
Das Scanner-Piezo Treiber Modul unterstützt das SmarAct Positionierer ID System zur automatischen Erkennung und Konfiguration angeschlossener Systeme. Dazu verfügt jeder Scanner über einen ID-Chip, der individuelle Identifikations- und Konfigurationsdaten enthält.
Capture Buffer
Das optionale Capture Buffer-Firmwaremodul ermöglicht die Erfassung von Sensordaten mit einer konfigurierbaren Erfassungsrate. Es kann verwendet werden, wenn das Auslesen von Daten über das reguläre Property Polling nicht schnell genug ist. Die Erfassungsrate reicht bis zur internen Positionsaktualisierungsrate von 50kHz. Die zu erfassenden Daten sind konfigurierbar. Zur Verfügung stehen die Ist- und Sollpositionen eines beliebigen Kanals sowie die analogen Eingänge eines I/O-Moduls. Nach der Erfassung können die Daten zur Analyse oder Anzeige aus der Steuerung ausgelesen werden.
Sensor Power Save Mode
Diese Firmware-Feature ist besonders interessant für Positionierer mit inkrementellen Sensoren, die in Vakuumumgebungen eingesetzt werden. Der Modus ändert die Einschaltdauer der LED des Positionssensors, wenn sich der Positionierer nicht bewegt. Dies reduziert die Wärmeabgabe des Positionssensors und die gesamte Wärmebelastung des Systems erheblich.
System Setup and Tuning mit MCS2 Service Tool
Das MCS2 Service Tool vereint Setup-, Tuning-, Test- und Diagnosefunktionen in einem Tool. Das Tool ist für die Betriebssysteme Windows und Linux verfügbar. Alle notwendigen Konfigurationsschritte können mit diesem Tool durchgeführt werden. Tuning-Funktionen mit grafischer Unterstützung erlauben es dem Anwender, die Control-Loop perfekt an die jeweilige Anwendung anzupassen. Testfunktionen für Closed-Loop und Open-Loop Point-to-Point-Bewegungen und Waveformgenerator-Bewegungen sind verfügbar. Diagnosefunktionen für Sensoren und Aktoren runden den Funktionsumfang ab.
Anwendungsbeispiel: Faserkoppler
Die präzise Ausrichtung optischer Komponenten hat viele Anwendungen, die von etablierten Industrien wie der Halbleiter- und Photonikindustrie bis hin zu neuen Bereichen wie der Quanteninformatik reichen. In dieser Application Note zeigen wir, wie ein System aus drei piezobetriebenen Nano Scannern aus der SMARFLEX-Produktserie von SmarAct verwendet werden kann, um die Kopplung zwischen zwei optischen Singlemode-Fasern zu optimieren. Um eine signifikante Kopplung zu erreichen, müssen sich die Fasermoden innerhalb ihres Modenfelddurchmessers überlappen, der nur wenige Mikrometer groß ist.
Durch Einkopplung von Laserlicht in die linke Faser und Messung des Ausgangs der rechten Faser mit einer Photodiode wird die Übertragung aufgezeichnet. Die Abbildung auf der rechten Seite zeigt die Transmission bei der Durchführung von 120nm-Schritten im Closed-Loop in X- und Y-Richtung. Zur Erzeugung des Abtastmusters kann die Waveformgenerator des MCS2 verwendet werden.
In dieser Anwendung kann der Waveformgenerator des MCS2 für die Erzeugung des Abtastmusters und das Capture-Buffer-Feature für die Erfassung der Daten verwendet werden.