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MCS2用压电扫描驱动器

SMARFLEX纳米定位扫描台的MCS2控制系统提供机架式和桌面式两种外壳选择。在基本配置中,扫描压电控制器由一个3通道主控制器模块和一个USB或以太网通信接口组成。其他配置还可选配模拟和数字I/O模块或EtherCAT®接口选项。使用机架控制器变体可构建最多支持18通道的单一系统。同时,也可构建混合系统,支持粘滑压电、扫描压电及电磁驱动平台的组合。 

 

MCS2 扫描仪压电驱动器

一般

频道

3 至 18

移动模式

开环 / 闭环

接口

USB / 以太网 / EtherCAT®

输入/输出

辅助模拟/数字输入和输出

放大器

输出电压

-20 至 100 伏特

决议

20位

最大输出电流

250 毫安

功能与固件模块

开环和闭环运动模式 

扫描仪压电驱动器固件提供了多种方式来控制SmarFlex纳米定位扫描仪舞台的运动,这些舞台采用压电驱动的机械柔性结构。

点对点运动(开环和闭环操作)以及闭环轨迹流式传输已在其他SmarAct控制系统中广为人知。此外,扫描台控制系统还支持通过任意波形发生器定义多通道闭环或开环运动。

点对点

点对点运动在开环和闭环操作中是最简单的控制选项。执行点对点运动只需在执行运动前定义目标位置、速度和加速度即可。

 

任意波形发生器

任意波形可通过设置少量配置参数生成。任意波形发生器支持正弦波、锯齿波、阶跃波等多种波形功能。该波形发生器可用于生成开环及闭环轨迹,从而实现对带或不带集成传感器的扫描压电舞台的控制。

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该发电机通过实现非常快速且精确的运动,充分利用了SMARFLEX纳米定位扫描仪舞台的全部潜力。   由于跨通道同步以及调节幅度和频率的可能性,存在多种潜在应用场景。例如,X/Y舞台的两个通道可配置为在平面内以恒定线性速度(CLV)执行快速螺旋扫描。当然,像线扫描(Line-Scan)或蛇形扫描(Snake-Scan)这样的光栅扫描模式同样可用。

轨迹流式传输

闭环轨迹流式传输可用于将多个通道同步沿用户定义的轨迹移动。该轨迹由主系统提供,并以最高1kHz的流速传输至控制系统。  

SmarAct 定位器 ID 系统

扫描仪压电驱动器支持SmarAct定位器ID系统,可自动检测并配置连接的舞台。为此,每个扫描仪舞台均配备一个ID芯片,其中包含唯一的识别和配置数据。

捕获缓冲区

可选的捕获缓冲区固件模块允许以可配置的捕获速率捕获控制器数据。当通过常规属性轮询读取数据的速度不够快时,可以使用该模块。捕获速率可达内部位置更新速率的50kHz。可捕获的数据可配置。任何通道的当前位置和目标位置均可获取,此外还可获取I/O模块的辅助模拟输入值。数据捕获完成后,可从控制器中读取用于分析或显示目的。

传感器省电模式

此固件功能对于在真空环境中使用的配备增量式传感器的舞台尤为有用。该模式会在舞台处于空闲状态且未移动时,改变位置传感器LED的占空比。这显著降低了位置传感器的热量散发,以及舞台和定位系统整体的热负荷。

使用MCS2服务工具进行系统设置与调优

MCS2 服务工具集成了设置、调优、测试和诊断功能于一体。该工具支持 Windows 和 Linux 操作系统。所有必要的配置步骤均可通过此工具完成。带图形辅助的调优功能可帮助用户将控制回路完美适配至特定应用场景。该工具提供闭环和开环点对点运动以及波形发生器运动的测试功能。针对传感器和执行器的诊断功能进一步完善了该工具的功能范围。

应用示例:光纤耦合器

 

光学元件的精确对准在众多领域都有广泛应用,涵盖了半导体和光子学等成熟行业,以及量子信息科学等新兴领域。在本应用笔记中,我们将演示如何利用SmarActs SMARFLEX产品系列中的三层压电驱动柔性舞台堆栈,来优化两根单模光纤之间的耦合。为了实现显著的耦合,光纤模式必须在其模式场直径内重叠,而该直径仅为几微米。 

通过将激光光耦合到左侧光纤,同时使用光电二极管测量右侧光纤的输出,即可记录传输情况。右侧的图示显示了在X和Y方向进行120nm闭环步进时的传输情况。为了生成扫描图案,可以使用MCS2的波形发生器功能。 

在此应用中,可以使用MCS2的波形发生器功能生成扫描图案,并使用捕获缓冲区功能捕获数据。