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Piezo • Nano • Positioning
Aktive Optik / Strahlsteueurung Piezoelektrische Kippspiegel PI Katalog: Piezokippspiegel, Piezopusher, Aktive Optik, Bildstabilisierung, Strahlstabilisierung, Laserstabilisierung, Astronomie, Teleskop,
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PI Katalog: Piezokippspiegel, Piezopusher, Aktive Optik, Bildstabilisierung, Strahlstabilisierung, Laserstabilisierung, Astronomie, Teleskop,
Inhaltsverzeichnis Aktive Optik / Kippspiegel Inhaltsverzeichnis
3-2
Überblick Typische Applikationen von Aktiven Optiken
3-3
PI-Systemlösungen
3-3
Gründe die für PI sprechen
3-4
Aktive Optiken von PI in astronomischen Teleskopen
3-4
Systemerfahrung
3-6
Modellübersicht Aktive Optik / Piezokippspiegel
3-7
Piezokippspiegel / Scanner: Grundlagen Einachskippsysteme / Scanner
3-8
Mehrachsenkippsysteme / Scanner
3-8
Dynamisches Verhalten
3-9
Phasenschieber und Einachsen-Kippspiegel S-303 Hochdynamische, Sub-Nanometer-genaue Piezo-Phasenschieber
3-10
S-224, S-226 Hochdynamische Piezokippspiegel / Scanner
3-12
1 – 3 Achsen (Tripod) Phasenschieber / Piezokippsysteme mit Apertur S-310 - S-316 Hochdynamische Piezokippsysteme / Linearaktoren mit freiem Durchgang
3-14
3-Achsen (Tripod) Piezokippsysteme (ohne Apertur) S-325 Hochdynamische Dreiachs-Piezokippsysteme / Linearaktoren
3-16
2-Achsen (orthogonal) Piezokippsysteme S-334 Hochdynamische Piezokippspiegel mit zwei orthogonalen Achsen und 3° Kippbereich
3-18
S-330 Hochdynamische Piezokippsysteme mit zwei orthogonalen Achsen
3-20
S-340 Hochdynamische Piezokippsysteme mit zwei orthogonalen Achsen
3-22
Hinweise (Technische Daten)
3-24
Mikroskopobjektiv-Scanner / Nanofokussiersysteme s. Seite 2-12 ff.
3-2
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Piezo • Nano • Positioning
Aktive Optik Kippspiegel, Spiegelscanner, Strahlsteuerung PI-Systemlösungen Standard-, OEM- und kunden-
spezifische Designs Ein-, Zwei- und Drei-Achsen-
PI bietet ein großes Spektrum hochdynamischer Kippspiegel an.
Dynamische Fehlerkorrektur
Die Systeme ermöglichen einen optischen Ablenkbereich bis zu 100 mrad, extrem schnelles Ansprechverhalten (ms bis µs) sowie Auflösungen bis in den Nanoradianbereich. Sie sind sowohl für den dynamischen Betrieb, wie z.B. Tracking, Scanning, Drift- und Vibrationselimination als auch für statische Positionierung von Optiken oder Proben geeignet. Typische Applikationen von Aktiven Optiken
Massenspeichertest und Fer-
tigung, (CD-, DVD-Mastering)
Laserstrahl-Steuerung,
-Justage, -Schalter Interferometrie, Fabry-PerotFilter
z.B. von Polygon-Scannern Optische Weglängenstabilisierung Vibrationseliminierung (Lasersysteme, Bildverarbeitung) Bildstabilisierung (astronomische Teleskope, Bildverarbeitung) Auflösungserhöhung von CCDSensoren (Pixelmultiplikation, Dithering) Laserstrahl-Stabilisierung (Resonatoren, optische Aufbauten) Laserstrahl-Scanning (Lithographie, optische Aufbauten) Laserstrahl-Steuerung und -Tracking (Telekommunikation, Satelliten etc.) Zieleinrichtungen (Defense-Systeme)
systeme mit Auflösungen bis in den Nanoradian-Bereich Ansprechzeiten im Mikrosekunden-Bereich Geregelter Betrieb für höchste Linearität und Wiederholbarkeit Optionale integrierte kapazitive Positionssensoren für extrem hohe Genauigkeit und Auflösung Optimierte Mechanik, Regelalgorithmen und Software für höhere Bandbreite Leistungsfähige Controller und Verstärker (digital, analog, modular, OEM, . . .) Patentierte FeedforwardTechniken für schnelleres Einschwingen Dynamische Digitale Linearisierung zur Trackingfehlerunterdrückung FEM-computerberechnete, reibungsfreie Flexure-Führungen für höhere Führungsgenauigkeit Invar-, Titan-, Stahl- und Aluminiumversionen für optimierte thermische Stabilität Standard-Plattformen für Optiken bis 100 mm Durchmesser Kundenspezifische Entwicklungen für Optiken bis 300 mm Durchmesser (astronomische Teleskope)
Piezo-Aktoren Piezoaktoren Piezo-Nanopositioniersysteme Aktive Optik / Piezo-Strahlsteuerung Piezokippspiegel Tutorium: NanoNanoposipositionieren tionieren mit Piezos mit Piezos Kapazitive Sensoren
Piezo-Elektronik Piezoelektronik Hexapod Hexapoden / / Mikropositionierung Piezo-Motoren Faserpositionierung
Faserpositionierung Motorsteuerungen Piezomotoren / Motorsteuerungen Stelltische Index
Prinzipaufbau einer aktiven Optik mit drei Aktoren und vier Sensoren.
3-3
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PI Katalog: Piezokippspiegel, Piezopusher, Aktive Optik, Bildstabilisierung, Strahlstabilisierung, Laserstabilisierung, Astronomie, Teleskop,
Gründe die für PI sprechen Moderne Ausrüstung für Test,
Simulation und Produktion Eigene Controllerentwicklung Spezielle Nanometrologie-
FEM-Analyse einer Spiegelplattform zeigt Deformationen im Nanometerbereich (durch Schwerkraft bedingt).
PI beschäftigt die erfahrensten
Eigene Piezokeramikentwick-
Entwicklungs- und Fertigungsteams für Nanopositioniersysteme Vielzahl von Standard- und Sondersystemen verfügbar
lung und -fertigung garantiert höheres Qualitätsniveau Einziger Hersteller von Piezoantrieben mit vollkeramischer Isolation
Labors mit sechsfacher Isolation (2 x seismisch, 2 x thermisch, akustisch und aerodynamisch) für aussagekräftige Messungen mit Sub-Nanometer-Genauigkeit Eigene Entwicklung und Fertigung hochauflösender kapazitiver Sensoren (SubNanometergenau) Patentierte vibrationseliminierende FeedforwardControltechniken für höhere Dynamik ISO-9001 zertifiziert seit 1994
Aktive Optiken von PI in astronomischen Teleskopen
Die Observatorien Keck I und Keck II und die NASA Infrared Telescope Facility (IRTF) (Silberdom) auf Mauna Kea, Hawaii. Photo: K. Spanner.
In den letzten 15 Jahren hat PI verschiedene aktive Spiegel zur Bildstabilisierung in astronomischen Teleskopen entwickelt. Die Auflösung in erdgebundenen Teleskopen wird u. a. durch atmosphärische Turbulenzen und Vibrationen begrenzt. Piezogetriebene Sekundärspiegel können durch aktives „Gegenhalten“ die effektive Auflösung eines Teleskopes um bis zu 1000% verbessern, besonders bei Langzeitaufnahmen schwacher Lichtquellen.
geleitet werden und dort Vibrationen anregen. PI hat deshalb Spiegelsysteme mit integrierter aktiver Momentenkompensation entwickelt, die solche unerwünschten Vibrationen verhindern und damit einen deutlich besseren Stabilisierungseffekt erzielen als unkompensierte Systeme.
Momentenkompensation Durch die Massenträgheit großer Spiegel und die hohen Beschleunigungen, die zur Bildkorrektur benötigt werden, können erhebliche Kräfte in die Teleskopstruktur ein3-4
Pferdekopfnebel. Photo: B. Lula.
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Piezo • Nano • Positioning
Aktive Optiken von PI in astronomischen Teleskopen Piezo-Aktoren Piezoaktoren Piezo-Nanopositioniersysteme Aktive Optik / Piezo-Strahlsteuerung Piezokippspiegel Tutorium: NanoNanoposipositionieren tionieren mit Piezos mit Piezos Kapazitive Sensoren
Piezo-Elektronik Piezoelektronik Blick in das 8,2 m Subaru Infrarot-Teleskop auf Hawaii. Von http://SubaruTelescope.org/ index.html, mit freundlicher Genehmigung von NAOJ.
Aktiver Kippspiegel für das Subaru Teleskop (Mauna Kea, Hawaii). Spiegeldurchmesser: 150 mm Kippbereich: ±600 µrad Resonanzfrequenz: 610 Hz
Aktiver Kippspiegel für Subaru Teleskop, Rückansicht.
Hexapod Hexapoden / / Mikropositionierung Piezo-Motoren Faserpositionierung
Faserpositionierung Motorsteuerungen Piezomotoren / Motorsteuerungenen Stelltische Index
Aktiver Spiegel für das United Kingdom InfraRed Teleskop (UKIRT) auf Mauna Kea, Hawaii, mit Hexapod 6-D-Justiersystem (weitere Informationen über Hexapodsysteme siehe Kapitel „Hexapod / Mikropositionierung“). Spiegeldurchmesser: 314 mm Kippbereich: ±500 µrad Resonanzfrequenz: 280 Hz
Aktiver Sekundärspiegel für NASA Infrared Teleskop Facility (IRTF) auf Mauna Kea, Hawaii, mit Hexapod 6-D-Justiersystem (weitere Informationen über Hexapodsysteme siehe Kapitel „Hexapod / Mikropositionierung“). Spiegeldurchmesser: 244 mm Kippbereich: ±250 µrad Resonanzfrequenz: 490 Hz
Aktiver Sekundär-Kippspiegel für das 2,2 m ESO (European Southern Observatory) Teleskop in La Silla, Chile. Spiegeldurchmesser: 100 mm Kippbereich: ±400 µrad Resonanzfrequenz: 900 Hz
Teleskopstruktur mit aktivem Sekundärspiegel (aus „Progress Report on DISCO: A Project for Image Stabilization at the 2.2 m Telescope,“ F. Maaswinkel, S. D’Odorico und G. Huster, ESO, F. Bortoletto, Istituto di Astronomia, University of Padova, Italy)
Aktives Spiegelsystem für das Keck Outrigger Teleskop in Hawaii. Die Systeme werden von einem Hochleistungs-Digitalcontroller mit einem faseroptischen Interface (nicht gezeigt) gesteuert. Spiegeldurchmesser: 250 mm Kippbereich: ±150 µrad Auflösung: Nanoradian-Bereich Positionsmessung: kapazitiv
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Aktive Optik / Kippspiegel Systemerfahrung PI bietet weltweit die größte Auswahl hochauflösender Piezoaktoren, Nanopositioniersysteme und hochdynamischer Kippsysteme für industrielle und wissenschaftliche Anwendungen an. Die hier aufgeführten Produkte sind beispielhaft
für Entwicklungen, die PI in den letzten Jahren durchgeführt hat. Die abgebildeten Systeme wurden für kundenspezifische Applikationen hergestellt und sind nicht im Standardprogramm enthalten; viele Sonderentwicklungen kön-
Kundenspezifisches Kippspiegelsystem mit Controller für das Subaru Teleskop.
Kundenspezifisches schnelles Kippspiegelsystem.
Kundenspezifisches Zweiachskippspiegelsystem.
Kundenspezifisches Optikfokussierund Justiersystem. Durchgang: 75 mm, Positionsmessung mit 3 kapazitiven Sensoren.
Kundenspezifisches Zweiachskippspiegelsystem (100 mm Durchmesser).
Zweiachskippspiegel mit manueller Vorjustageeinrichtung.
Zweiachskippspiegelsystem für astronomische Teleskope, mit digitalem Regler, Fiberlink und digitalem Übertragungssystem für die kapazitiven Sensorsignale.
Kundenspezifisches Zweiachskippspiegelsystem mit Controller für astronomische Teleskope.
Kundenspezifisches Kippspiegelsystem mit kapazitiven Sensoren zur Positionsregelung.
Kundenspezifisches Kippspiegelsystem mit kapazitiven Sensoren zur Positionsregelung.
? ? ????? ? ? ??
?
?
Ihr kundenspezifisches System!*
* Sprechen Sie mit einem PI-Applikationsingenieur 3-6
nen auf Grund von Geheimhaltungsvereinbarungen nicht gezeigt werden.
Kundenspezifischer schneller Einachskippspiegel.
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Piezo • Nano • Positioning
Modellübersicht Aktive Optik / Piezokippspiegel Einachsen-Kippspiegel *Modell
Beschreibung
Achsen- Kippwinkel / opt. anzahl Ablenkwinkel [mrad]
Spiegelgröße
Linearstell- Sensor weg [µm]
Seite
S-224
mit Spiegel, kompakt, sehr schnell
1
2,2 / 4,4
–
–
3-12
S-226
mit Spiegel, kompakt, sehr schnell, mit Sensor.
1
2,0 / 4,0
–
DMS
3-12
1 – 3 Achsen (Tripod) Phasenschieber / Piezokippsysteme mit Apertur *Modell
Beschreibung
Achsen- Kippwinkel / opt. anzahl Ablenkwinkel [mrad]
Spiegelgröße
Linearstell- Sensor weg [µm]
Seite
S-303
extrem genau, 25 kHz Resonanzfrequenz 1
–
3
– / kapazitiv 3-10
S-310
Apertur, Linearaktor.
1
–
6
–
3-14
S-311
Apertur, Kipp- und Linearaktor.
3
0,6 / 1,2
6
–
3-14
S-314
Apertur, Linearaktor.
1
–
12
–
3-14
S-315
Apertur, Linearaktor.
3
1,2 / 2,4
12
–
3-14
S-316
Apertur, geregelt, Kipp- und Linearaktor. 3
1,2 / 2,4
12
DMS
3-14
P-528
Hub / Kipptisch. 66 x 66 mm Apertur.
2/4
200
kapazitiv
2-38
3
3-Achsen (Tripod) Piezokippsysteme (ohne Apertur) *Modell
Beschreibung
Achsen- Kippwinkel / opt. anzahl Ablenkwinkel [mrad]
S-325
3-Achsen, Kipp- und Linearbewegung.
3
Spiegelgröße
5 / 10
Linearstell- Sensor weg [µm]
Seite
30
3-16
DMS
2-Achsen (orthogonal) Piezokippsysteme *Modell
Beschreibung
Achsen- Kippwinkel / opt. anzahl Ablenkwinkel [mrad]
S-334
Größter Stellbereich: 100 mrad optisch. Mit Spiegel, sehr kompakt.
2
S-330
Orthogonales 2-Achsenkippsystem, für Optiken bis 2“ Durchmesser.
S-340
Orthogonales 2-Achsenkippsystem, für Optiken bis 4“ Durchmesser.
Spiegelgröße
Linearstell- Sensor weg [µm]
Seite
50 / 100
–
DMS
3-18
2
2/4
–
DMS
3-20
2
2/4
–
LVDT
3-22
Mikroskopobjektiv-Scanner / Nanofokussiersysteme *Modell
Beschreibung
Achsen- Kippwinkel / opt. anzahl Ablenkwinkel [mrad]
P-725
PIFOC®. Großer Stellweg, kompakt, sehr genau.
1
P-721
PIFOC®. Kompakt, sehr genau.
1
Spiegelgröße
Linearstell- Sensor weg [µm]
Seite
–
100 bis 450
kapazitiv
2-16
–
100
kapazitiv
2-14
Kippspiegel für große Optiken (z.B. astronomische Teleskope) s. S. 3-5 *Sonderabmessungen, -sensoren, -konstruktionen auf Anfrage. Weitere Sonderkippsysteme: S. 3-6
3-7
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Piezokippspiegel / Scanner: Grundlagen Einachskippsysteme / Scanner
Abb. 1: Prinzip eines EingelenkPiezokippsystems.
Einachskippsysteme (X) sind in zwei Ausführungen verfügbar: I. Eingelenkkippsystem mit einem Piezoaktor Beispiele: S-224 und S-226, S. 3-12. Die Plattform wird von einem Festkörpergelenk geführt und von einem Piezoaktor angetrie-
ben (s. Abb. 1). Das Festkörpergelenk bildet den Drehpunkt und stellt gleichzeitig die Vorspannung zur Verfügung. Vorteile der Eingelenkbauform sind einfache Konstruktion, geringe Kosten und Baugröße. Für Anwendungen, die hohe Winkelstabilität in einem breiten Temperaturbereich erfordern, wird ein differenzieller Piezoantrieb empfohlen. II. Kippsystem mit differenziellem Piezoantrieb Diese Konstruktion basiert auf zwei Piezoaktoren, die im Druck-/Zug-Betrieb die Plattform antreiben (s. Abb. 2). Dazu werden beide Aktoren elektrisch in einer Brücke betrieben, die mit einer festen
Spannung versorgt ist und mit einer variablen Spannung gesteuert wird. Im Gehäuse sind reibungsfreie Festkörpergelenke integriert, die die Führung übernehmen. Die differenzielle Bauform ermöglicht höchste Winkelstabilität in einem breiten Temperaturbereich, weil Temperaturänderungen nur eine lineare Verschiebung der Plattform bewirken können. Bei positionsgeregelten Ausführungen ermöglicht die differenzielle Auswertung zweier Sensoren eine verbesserte Linearität und Auflösung.
Verschiedene Ein- und Mehrachsenbauformen sind möglich.
Abb. 2: Prinzip eines Kippsystems mit differenziellem Piezoantrieb.
Mehrachsenkippsysteme / Scanner PI bietet zwei Standardbauformen an, beides Parallelkinematik-Konstruktionen. Diese Bauform hat gegenüber seriellen Systemen verschiedene Vorteile: Nur eine bewegte Plattform mit gemeinsamem Drehpunkt, höhere Dynamik sowie geringere Baugröße. Außerdem erreichen die Systeme eine höhere Linearität als durch Hintereinanderschalten von zwei Einachssystemen – z.B. Galvoscannern – realisierbar ist. I. Kippsystem mit DreibeinPiezoantrieb (Tripod) Beispiele: S-315 und S-316, S. 3-14, S-325 S. 3-16. Die Plattform wird von drei in 120°-Abständen angeordneten Piezoaktoren angetrieben. Die Steuerung ist komplizierter als bei II, weil die Auslenkung jedes Piezoaktors sowohl die Achsen X als auch Y beeinflusst. Durch Koordinaten3-8
transformation kann die Bewegung auf die einzelnen Aktoren aufgeteilt werden (s. Abb. 3). Der Antrieb mit drei unabhängigen Piezoaktoren hat einen Vorteil gegenüber dem differenziellen Antrieb: Zusätzlich zur Kippung kann die Plattform auch linear bewegt werden, was z.B. zur Korrektur optischer Laufzeitunterschiede (Phasenschieber) wichtig ist. Der mögliche zentrale Durchgang ist ideal für Durchlichtanwendungen. Wie beim differenziellen Antrieb, haben Temperaturschwankungen bei der Dreibeinkonstruktion keinen Einfluss auf die Winkelstabilität. II. Kippsystem mit differenziellem Piezoantrieb Beispiele: S-330, S-340, S-334, S. 3-20, 3-22 und 3-18.
Die Plattform wird von zwei Paaren in 90° Abständen angeordneter Piezoaktoren angetrieben. Jedes Paar arbeitet im Druck- / Zug-Betrieb. Dazu werden die Aktoren elektrisch in einer Brücke betrieben, die mit einer festen Spannung versorgt ist und mit zwei variablen Spannungen gesteuert wird. Weil die Kippachsen X und Y orthogonal ausgerichtet sind, ist keine Koordinatentransformation notwendig. Die differenzielle Bauform bietet wie die Dreibeinkonstruktion eine optimale Winkelstabilität in einem breiten Temperaturbereich. Bei positionsgeregelten Ausführungen ermöglicht die differenzielle Auswertung von je zwei Sensoren pro Achse eine verbesserte Linearität und Auflösung.
Abb. 3: Dreibein-Piezoantrieb: A, B, C ist die lineare Auslenkung der entsprechenden Aktoren.
z
= 2A - (B+C) 2a = (B-C) / b = (A+B+C) / 3
Beispiel: S-315 Kippsystem (s. S. 3-14). Ø = 13,9 mm a = 10,4 mm b = 12,0 mm A, B, C 0 bis 12 µm
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Piezo • Nano • Positioning
Dynamisches Verhalten Die maximale Arbeitsfrequenz eines Piezokippsystems hängt stark von seiner mechanischen Resonanzfrequenz ab. Auch den Eigenschaften des Verstärkers, Reglers und Sensors kommt eine hohe Bedeutung zu. Um die effektive Resonanzfrequenz des Systems aus Plattform und Spiegel abzuschätzen, muss zuerst das Trägheitsmoment des Spiegelsubstrats berechnet werden. Trägheitsmoment eines rotationssymmetrischen Spiegels:
Trägheitsmoment eines rechteckigen Spiegels:
mit: m = Spiegelmasse [g] IM = Trägheitsmoment des Spiegels [g · mm2] L = Länge des Spiegels orthogonal zur Kippachse [mm]
Mit der Resonanzfrequenz der Plattform (s. technische Daten) und dem Trägheitsmoment des Spiegelsubstrats ergibt sich die Systemresonanzfrequenz entsprechend folgender Gleichung: Resonanzfrequenz eines Piezokippsystems mit Spiegel
Piezo-Aktoren Piezoaktoren Piezo-Nanopositioniersysteme Aktive Optik / Piezo-Strahlsteuerung Piezokippspiegel Tutorium: Nanopositionieren mit Piezos Kapazitive Sensoren
Piezoelektronik
mit: f’ = Resonanzfrequenz der Plattform mit Spiegel [Hz] f0 = Resonanzfrequenz der Plattform ohne Spiegel [Hz] I0 = Trägheitsmoment der Plattform (siehe technische Daten) [g · mm2]
Hexapoden / Mikropositionierung Faserpositionierung
Motorsteuerungen Piezomotoren / Stelltische Index
IM = Trägheitsmoment des Spiegels [g · mm2] Weitere Informationen zum statischen und dynamischen Verhalten von Piezoaktoren finden Sie im Kapitel „Tutorium: NanoPositionieren mit Piezos“, S. 4-25.
H = Spiegeldicke [mm] T = Abstand Drehpunkt Plattformoberfläche (s. technische Daten der einzelnen Modelle) [mm] R = Spiegelradius [mm]
3-9
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S-303 Hochdynamische, Sub-Nanometer-genaue Piezo-Phasenschieber Funktionsprinzip / Lebensdauer
S-303 Piezo-Phasenschieber mit Sensor (links) und ohne Sensor. DIP-Schalter zum Größenvergleich.
25 kHz Resonanzfrequenz für höchste Dynamik Geregelte Version mit kapazitivem Sensor für Sub-Nano
meter-Genauigkeit und Stabilität Bis zu 3 µm Linearstellweg Ungeregelte Versionen mit Apertur Invar-Option Geringe Abmessungen: 30 mm Durchmesser x 10 mm
Die Piezo-Phasenschieber der Serie S-303 sind hochdynamische und präzise Scanner/ Nanopositioniersysteme, die Bewegungen mit Subnanometer-Auflösung und Sub-ms Ansprechzeit ermöglichen. Sie basieren auf einem DreibeinPiezoantrieb und wurden für den industriellen Dauerbetrieb ausgelegt, bei dem mehr als 1.000.000.000 Zyklen ohne Leistungseinbußen erreicht werden müssen. Durch die hohe Resonanzfrequenz von 25 kHz können Scan- oder Trackingbewegungen extrem schnell durchgeführt werden. Bei den Versionen ohne Sensor ermöglicht der freie Durchgang auch Durchlichtanwendungen. Anwendungsbeispiele
3-10
Interferometrie
Lasertuning
Anpassung optischer Pfadlängen
Strahlstabilisierung
Laserphysik
S-303.0L: Betrieb im offenen Regelkreis
S-303 Systeme sind mit PICMA® Hochleistungs-Piezoaktoren ausgerüstet. Die vollkeramisch isolierten Piezoaktoren übertreffen die Lebensdauer und Leistungsfähigkeit konventioneller Piezokeramiken in dynamischen und statischen Anwendungen deutlich. Der Dreibein-Antrieb ermöglicht eine hohe Winkelstabilität in einem breiten Temperaturbereich. Da Aktoren und Sensoren reibungs-, wartungs- und verschleißfrei sind, besitzen die Systeme eine sehr hohe Zuverlässigkeit.
Bestellinformationen S-303.0L Piezo-Phasenschieber, 3 µm, ohne Sensor S-303.CD Piezo-Phasenschieber, 2 µm, kapazitiver Sensor S-303.0Li Piezo-Phasenschieber, 3 µm, ohne Sensor, Invar S-303.CDi Piezo-Phasenschieber, 2 µm, kapazitiver Sensor, Invar
Hinweise Hochauflösende Verstärker und Regelelektroniken in digitaler und analoger Technik siehe Kapitel „Piezoelektronik“, S. 6-8 ff.
Im offenen Regelkreis verhält sich die Auslenkung ungefähr proportional zur Piezospannung (s. S. 4-16 zum Verhalten spannungsgesteuerter Piezos). Die S-303.0L Versionen sind daher für hochauflösende Anwendungen geeignet, bei denen die absolute Plattformposition von untergeordneter Bedeutung ist (z.B. Tracking) oder durch einen externen Sensor ermittelt wird. S-303.CD: Höchste Genauigkeit durch Direktmetrologie mit Kapazitivsensoren In interferometrischen Anwendungen wird oft eine Positionsgenauigkeit und Stabilität im Nanometerbereich gefordert. Die S-303.CDx Versionen sind mit absolut messenden, kontaktlosen Kapazitivsensoren ausgerüstet. Sie erfassen die Bewegung direkt und ermöglichen eine höhere Wiederholbarkeit, Phasentreue und Bandbreite als indirekt messende Sensoren.
S-303 Systeme ermöglichen Auflösungen im Sub-Nanometer-Bereich, wie die obige Messung eines 250 Pikometer Schrittes zeigt (gesteuert mit E-509.C1A Servocontroller und E-503 Verstärker). Die Messung wurde mit einem hochempfindlichen externen kapazitiven Sensor mit einer Auflösungsgrenze von ±0,02 nm durchgeführt.
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Piezo • Nano • Positioning
Piezoaktoren Piezo-Nanopositioniersysteme Aktive Optik / Piezokippspiegel Tutorium: Nanopositionieren mit Piezos Kapazitive Sensoren
Piezoelektronik Hexapoden / Mikropositionierung Faserpositionierung
Motorsteuerungen Piezomotoren / Stelltische Index
S-303.CDx Abmessungen in mm.
S-303.0Lx Abmessungen in mm.
Technische Daten Modell
S-303.CDx
S-303.0Lx
Einheit
Hinweise auf s. S. 3-24
Aktive Achse
Z
Z
Stellweg (ungeregelt) bei -20 bis +120 V
3
3
µm ±20%
A2
Stellweg (geregelt)
2
-
µm
A5 C1
Integrierter Positionssensor
kapazitiv
-
* Auflösung (geregelt / ungeregelt)
0,03 / 0,03
0,03 / -
nm
** Linearität (geregelt) (typ.)
0,03
-
%
0,7
-
nm
C3
N/µm ±20%
D1
Wiederholbarkeit (typ.) Steifigkeit
B
*
Max. Druck- / Zugbelastbarkeit
0,5
0,5
N
D4
Elektrische Kapazität
0,9
0,9
µF ±20%
F1
*** Dynamischer Stromkoeffizient (DSK)
50
50
µA/(Hz x µm)
F2
Resonanzfrequenz (unbelastet)
25
25
kHz ±20%
G2
Betriebstemperaturbereich
- 20 bis 80
- 20 bis 80
°C
H2
Spannungsanschluss
D
VL
J1
Sensoranschluss
D
-
J2
Masse
100
30
Gehäusematerial
Al (optional Invar)
Al (optional Invar)
Empfohlene Verstärker / Controller (Erklärungen auf S. 3-26)
F, M
C, G
g ±5% L
Die Auflösung von PIPiezo-Nanopositioniersystemen ist nicht durch Reibung begrenzt. Angabe als Positionsrauschen mit E-503 Verstärker bzw. E-710 Controller
** Mit Digitalcontroller; typische Linearität mit Analogcontroller ca. 1 nm *** Dynamischer Stromkoeffizient in µA pro Hertz und µm. Beispiel: Sinusbetrieb mit 1 µm und 10 Hz erfordert ungefähr 0,5 mA Strom.
3-11
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S-224 · S-226 Hochdynamische Piezokippspiegel / Scanner steuerter Piezos). Der S-224 ist daher ideal für hochauflösende Anwendungen geeignet, bei denen die absolute Winkelposition von untergeordneter Bedeutung ist (z.B. Tracking) oder durch einen externen Sensor (z.B. CCD) ermittelt wird.
S-224 Kippspiegel
Die Version mit Positionssensoren ermöglicht darüber hinaus den positionsgeregelten Betrieb mit hoher Linearität und Wiederholbarkeit. Funktionsprinzip / Lebensdauer
Sub-µrad Auflösung Sub-ms Ansprechzeit Optischer Ablenkwinkel bis 4,4 mrad Optionaler Positionssensor BK7-Spiegel inklusive Reibungsfreie und hochgenaue Festkörperführung
Die S-224 und S-226 MiniaturKippspiegel / Scanner sind hochdynamische und präzise Einachsensysteme, die Auflösungen im Sub-µrad Bereich und Ansprechzeiten im SubMillisekundenbereich bieten. Beide Versionen werden mit einem Glasspiegel Ø 15 x 4 mm BK7 ausgeliefert und können durch Klemmung am Fußstück montiert werden.
Betrieb im offenen u. geschlossenen Regelkreis Das Modell S-224.00 ist für den Betrieb im offenen Regelkreis vorgesehen. Die Version S-226.00 kann auch im geschlossenen Regelkreis betrieben werden. Im offenen Regelkreis verhält sich der Kippwinkel ungefähr proportional zur Piezospannung (s. S. 4-16 zum Verhalten spannungsge-
Anwendungsbeispiele
3-12
Laserstrahlsteuerung, Laserscanning
Schnelle optische Schalter
Korrektur von Polygonspiegelfehlern
Laserstrahlstabilisierung
S-224, S-226 Abmessungen in mm
Die Kippsysteme sind mit einem PICMA® HochleistungsPiezoaktor ausgerüstet, der in ein reibungsfreies Führungssystem mit einem FEM-optimierten Festkörpergelenk integriert ist. Die vollkeramisch isolierten Piezoaktoren übertreffen die Lebensdauer und Leistungsfähigkeit konventioneller Piezokeramiken in dynamischen und statischen Anwendungen deutlich. Bei der Version S-226.00 sorgt ein integrierter DMS-Sensor für hohe Linearität und Wiederholbarkeit im positionsgeregelten Betrieb. Da Aktoren, Führungen und Sensoren rei-
Bestellinformation S-224.00 Hochdynamischer Piezokippspiegel, 4,4 mrad optischer Ablenkwinkel, BK7-Spiegel, 15 x 4 mm S-226.00 Hochdynamischer Piezokippspiegel, 4 mrad optischer Ablenkwinkel, DMS-Sensor, BK7-Spiegel, 15 x 4 mm Sonderausführungen auf Anfrage!
bungs-, wartungs- und verschleißfrei sind, besitzen diese Systeme eine sehr hohe Zuverlässigkeit. Hinweise Hochauflösende Verstärker und Regelelektroniken in digitaler und analoger Technik siehe Kapitel „Piezoelektronik“, S. 6-8 ff.
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Piezo • Nano • Positioning
Piezo-Aktoren Piezoaktoren Piezo-Nanopositioniersysteme Aktive Optik / Piezo-Strahlsteuerung Piezokippspiegel Tutorium: Nanopositionieren mit Piezos Kapazitive Sensoren
Piezoelektronik Hexapoden / Mikropositionierung Faserpositionierung
Motorsteuerungen Piezomotoren / Stelltische Index
Technische Daten Modell
S-224.00
S-226.00
Einheit
Erklärungen s. S. 3-24
Aktive Achsen
X
X
Kippwinkel (ungeregelt) bei 0 bis 100 V
2,2*
2,2*
mrad ±20%
A2
Kippwinkel (geregelt)
-
2,0*
mrad
A3
Integrierter Positionssensor
-
DMS
** Auflösung geregelt / ungeregelt
- / 0,05
0,1 / 0,05
µrad
Linearität (geregelt) (typ.)
-
0,2
%
B C1
Wiederholbarkeit, voller Stellweg (typ.)
-
±3
µrad
C3
Elektrische Kapazität
1,5
1,5
µF ±20%
F1
*** Dynamischer Stromkoeffizient (DSK)
0,1
0,1
µA/(Hz x µrad)
F2
Resonanzfrequenz (unbelastet)
9,0
9,0
kHz ±20%
G2
Resonanzfrequenz m. Ø 15 x 4 mm Glasspiegel (enthalten)
7,5
7,5
kHz ±20%
G3
Resonanzfrequenz m. Ø 15 x 4 mm Kupferspiegel
5,7
5,7
kHz ±20%
G3
Abstand Drehpunkt – Plattformoberfläche (T)
4
4
mm
Trägheitsmoment der Plattform
215
215
g · mm2 °C
Betriebstemperaturbereich
-20 bis 80
-20 bis 80
Spannungsanschluss
LEMO FFA.00.250
LEMO FFA.00.250
Sensoranschluss
-
LEMO FFA.0S.304
Masse ohne Kabel
98
98
Material (Gehäuse / Plattform)
N-S / N-S
N-S / N-S
Empfohlene Verstärker / Controller (Erklärungen s. S. 3-26)
G, C
H, D
H2
g ±5% L
* Mechanischer Winkel, die optische Strahlablenkung ist doppelt so groß. ** Die Auflösung von PIPiezoscannern ist nicht durch Reibung begrenzt. Angabe als Positionsrauschen mit E-503 Verstärker. *** Dynamischer Stromkoeffizient in µA pro Hertz und µrad. Beispiel: Sinusbetrieb mit 100 µrad bei 10 Hz erfordert ungefähr 0,1 mA Strom.
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S-310 – S-316 Hochdynamische Piezokippsysteme / Linearaktoren mit freiem Durchgang Position von untergeordneter Bedeutung ist (z.B. Tracking) oder durch einen externen Sensor (z.B. CCD) ermittelt wird. Der S-316.10 verfügt über integrierte hochauflösende DMS-Positionssensoren und ermöglicht absolute Positionierungen mit hoher Linearität und Wiederholbarkeit. Funktionsprinzip / Lebensdauer
S-310.10, S-316.10
10 mm freier Durchgang Dreibein-Piezoantrieb Optischer Ablenkwinkel bis 2,4 mrad Linearstellwege bis 12 µm Positionsgeregelte Versionen Für Optiken, Spiegel oder andere Komponenten Reibungsfreie und hochgenaue Festkörperführungen
S-310 bis S-316 sind hochdynamische und präzise Linearaktoren und Scanner, die Subµrad Auflösung und Sub-ms Ansprechzeit ermöglichen. Sie basieren auf einem Parallelkinematik Dreibein-Piezoantrieb (Details s. S. 3-8) und erlauben mechanische Kippwinkel bis 1,2 mrad, was einer optischen Strahlablenkung Anwendungsbeispiele
3-14
Bildstabilisierung
Schnelle optische Schalter
Interferometrie
Optische Filter
Lasertuning
Laserstrahlstabilisierung
Laserstrahlsteuerung, Laserscanning
von 2,4 mrad entspricht. Der Linearhub von bis zu 12 µm ist ideal für die Laufzeitanpassung optischer Signale. Die Systeme sind für Spiegel und Optiken bis 25 mm Durchmesser ausgelegt und arbeiten in jeder Orientierung. Durch den freien Durchgang sind sie auch hervorragend für Durchlichtanwendungen (z.B. optische Filter) geeignet. Betrieb im offenen und geschlossenen Regelkreis Im offenen Regelkreis verhält sich der Stellweg ungefähr proportional zur Piezospannung (s. S. 4-16 zum Verhalten spannungsgesteuerter Piezos). Die Modelle S-310 bis S-315 sind daher ideal für hochauflösende Anwendungen geeignet, bei denen die absolute
Die Kippsysteme sind mit PICMA® Hochleistungs-Piezoaktoren ausgerüstet, die in ein reibungsfreies Führungssystem mit FEM-optimierten Festkörpergelenken integriert sind. Die vollkeramisch isolierten Piezoaktoren übertreffen die Lebensdauer und Leistungsfähigkeit konventioneller Piezokeramiken in dynamischen und statischen Anwendungen deutlich. Der Dreibein-Antrieb ermöglicht optimale Winkelstabilität in einem breiten Temperaturbereich. Da Aktoren, Sensoren und Führungen reibungs-, wartungs- und verschleißfrei sind, besitzen die Systeme eine sehr hohe Zuverlässigkeit. Fünf Versionen stehen zur Auswahl:
S-315 Kabelkonfiguration
S-316 Kabelkonfiguration
Bestellinformation S-310.10 Piezolinearaktor mit freiem Durchgang, 6 µm S-311.10 Dreiachsen-Piezokippsystem mit freiem Durchgang, 600 µrad, 6 µm S-314.10 Piezolinearaktor mit freiem Durchgang, 12 µm S-315.10 Dreiachsen-Piezokippsystem mit freiem Durchgang, 1,2 mrad, 12 µm S-316.10 Dreiachsen-Piezokippsystem mit freiem Durchgang, 1,2 mrad, 12 µm, DMS-Sensoren Sonderausführungen auf Anfrage!
S-310.10, S-314.10 Ungeregelte Linearaktoren; alle drei Piezoantriebe sind auf mechanisch gleiches Verhalten selektiert und elektrisch parallel geschaltet. Sie ermöglichen die lineare Positionierung der Ringplattform, wobei nur ein Steuerkanal benötigt wird. S-311.10, S-315.10 Ungeregelte Linear- und Kippsysteme; alle drei Piezoantriebe können individuell (oder parallel) mit einem Dreikanalverstärker gesteuert werden. Linear- und Kippbewegungen sind möglich.
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Piezo • Nano • Positioning
S-316.10 Piezo-Aktoren Piezoaktoren
Geregelte Linear- und Kippsysteme; alle drei Piezoantriebe sind mit Positionssensoren ausgerüstet und können individuell (oder parallel) mit einem Dreikanalverstärker / Servocontroller positionsgeregelt betrieben werden. Linear- und Kippbewegungen sind möglich. Die hochauflösenden Positionssensoren ermöglichen Sub-µrad Auflösung und Wiederholbarkeit.
Piezo-Nanopositioniersysteme Aktive Optik / Piezo-Strahlsteuerung Piezokippspiegel Tutorium: Nanopositionieren mit Piezos Kapazitive Sensoren
Piezoelektronik Hexapoden / Mikropositionierung
Hinweise Faserpositionierung
Hochauflösende Verstärker und Regelelektroniken in digitaler und analoger Technik siehe Kapitel „Piezoelektronik“, S. 6-8 ff.
Motorsteuerungen S-310 – S-316 Abmessungen in mm
Index
Technische Daten Modell
Piezomotoren / Stelltische
S-310.10
S-314.10
S-311.10
S-315.10
S-316.10
Aktive Achsen
Z
Z
Z, X, Y
Z, X, Y
Z, X, Y
* Kippwinkel (ungeregelt) bei 0 bis 100 V
-
-
600
1200
1200
Einheit
Erklärungen s. S. 3-24
µrad ±20%
* Kippwinkel (geregelt)
-
-
-
-
1200
µrad
A3
Stellweg (ungeregelt) bei 0 bis 100 V
6
12
6
12
12
µm ±20%
A5
Stellweg (geregelt)
-
-
-
-
12
µm
A6
Integrierter Positionssensor
-
-
-
-
3 x DMS
*** Winkelauflösung (geregelt / ungeregelt) - / -
-/-
- / 0,02
- / 0,05
0,1 / 0,05
µrad
C1
*** Linearauflösung (geregelt / ungeregelt)
- / 0,1
- / 0,2
- / 0,1
- / 0,2
0,4 / 0,2
nm
C1
Steifigkeit (Z)
20
10
20
10
10
N/µm ±20%
D1 F1
B
Elektrische Kapazität
0,7
1,4
3 x 0,23
3 x 0,45
3 x 0,45
µF ±20%
** Dynamischer StromKoeffizient (DSK)
15
15
3x5
3x5
3x5
µA/(Hz x µm) F2
Resonanzfrequenz (unbelastet)
9,5
5,5
9,5
5,5
5,5
kHz ±20%
G2
Resonanzfrequenz m. Ø 15 x 4 mm Glasspiegel
6,5
4,4
6,5
4,1
4,1
kHz ±20%
G3
Resonanzfrequenz m. Ø 20 x 4 mm Glasspiegel
6,1
4,2
6,1
3,4
3,4
kHz ±20%
G3
Abstand Drehpunkt – Plattformoberfläche (T)
-
-
5
5
5
mm
Trägheitsmoment der Plattform
-
-
150
150
150
g · mm2
-20 bis 80
-20 bis 80
°C
Betriebstemperaturbereich
-20 bis 80 -20 bis 80
-20 bis 80
Spannungsanschluss
1 x LEMO, 1 x LEMO, 2 m Kabel 2 m Kabel
3 x LEMO, 3 x LEMO, 3 x LEMO, 2 m Kabel 2 m Kabel 2 m Kabel
J1
Sensoranschluss
-
-
-
-
3 x LEMO, 2 m Kabel
J2
Masse ohne Kabel
45
55
45
55
55
Material (Gehäuse / Plattform)
N-S / N-S N-S / N-S
N-S / N-S
N-S / N-S
N-S / N-S
Empfohlene Verstärker / Controller (Erklärungen auf S. 3-26)
G, C
G, C
G, C
H, D
G, C
H2
g ±5% L
* Mechanischer Winkel, die optische Strahlablenkung ist doppelt so groß. Für maximale Kippwinkel müssen alle drei Piezotranslatoren mit 50 V vorgespannt sein. Durch den ParallelkinematikAufbau sind der lineare Stellbereich und die Kippwinkel voneinander abhängig. Die angegebenen Werte sind Maxima für reine Linear- bzw. Kippbewegungen (siehe Gleichungen auf Seite 3-9). ** Dynamischer Stromkoeffizient in µA pro Hertz und µm (je Aktor). Z.B. gilt für S-314.10: der Sinusbetrieb mit 10 µm und 10 Hz erfordert ungefähr 1,5 mA Strom. *** Die Auflösung von PIPiezoscannern ist nicht durch Reibung begrenzt. Angabe als Positionsrauschen mit E-503 Verstärker.
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S-325 Hochdynamische Dreiachs-Piezokippsysteme / Linearaktoren Die reibungsfreien Piezoantriebe und Festkörperführungen ermöglichen Linearauflösungen im Sub-nm Bereich und Winkelauflösungen im Sub-µrad Bereich. Die Systeme sind für Spiegel und Optiken bis 25 mm Durchmesser ausgelegt und arbeiten in jeder Orientierung. Betrieb im offenen u. geschlossenen Regelkreis
S-325.30L
Optischer Ablenkwinkel bis 10 mrad Linearstellwege bis 30 µm Dreibein-Piezoantrieb Kompaktes Design Positionsgeregelte Versionen Für Optiken bis 25 mm (1“) Durchmesser Reibungsfreie und hochgenaue Festkörperführungen
Die Kippsysteme / Aktoren der Serie S-325 ermöglichen hochdynamische und präzise Bewegungen der Plattform in zwei Kippachsen sowie hochauflösende Linearbewegungen mit Sub-ms Ansprechzeit. Sie basieren auf einem Parallelkinematik-Dreibein-Piezoantrieb (Details s. S. 3-8) und wurden speziell für industrielle Anwendungen optimiert, bei denen mehr als 1.000.000.000 Zyklen
ohne Leistungseinbußen erreicht werden müssen. Hohe Auflösung, Stabilität und Dynamik S-325 Systeme bieten einen mechanischen Kippbereich bis 5 mrad, was einer optischen Strahlablenkung von 10 mrad entspricht. Der Linearhub von 30 µm ist ideal für die Laufzeitanpassung optischer Signale.
Im offenen Regelkreis verhält sich der Kippwinkel ungefähr proportional zur Piezospannung (s. S. 4-16 zum Verhalten spannungsgesteuerter Piezos). Der S-325.30L ist daher ideal für hochauflösende Anwendungen geeignet, bei denen die absolute Winkelposition von untergeordneter Bedeutung ist (z.B. Tracking) oder durch einen externen Sensor (z.B. CCD) ermittelt wird. Das Modell S-325.3SL verfügt über integrierte hochauflösende DMSPositionssensoren und ermöglicht absolute Positionierungen mit hoher Linearität und Wiederholbarkeit.
3-16
Bildstabilisierung
Laserstrahlstabilisierung
Schnelle optische Schalter
Aktive & adaptive Optik
Laserstrahlsteuerung, Laserscanning
Lasertuning
S-325.3SL Hochdynamisches DreiachsenPiezokippsystem, 5 mrad, 30 µm, DMS-Sensoren S-325.30L Hochdynamisches DreiachsenPiezokippsystem, 5 mrad, 30 µm
Die vollkeramisch isolierten Piezoaktoren übertreffen die Lebensdauer und Leistungsfähigkeit konventioneller Piezokeramiken in dynamischen und statischen Anwendungen deutlich. Der Dreibein-Antrieb ermöglicht optimale Winkelstabilität in einem breiten Temperaturbereich. Alle drei Piezoaktoren können individuell oder parallel mit einer Dreikanalelektronik betrieben werden. Kipp- und Linearbewegungen sind möglich. Da Aktoren, Sensoren und Führungen reibungs-, wartungs- und verschleißfrei sind, besitzen S-325 Systeme eine sehr hohe Zuverlässigkeit.
Funktionsprinzip / Lebensdauer Die Kippsysteme sind mit drei PICMA® Hochleistungs-Piezoaktoren ausgerüstet, die in ein reibungsfreies Führungssystem mit FEM-optimierten Festkörpergelenken integriert sind.
Anwendungsbeispiele
Bestellinformation
S-325 Kabelkonfiguration (S-325.30L: oben; S-325.3SL: unten)
Hinweise Hochauflösende Verstärker und Regelelektroniken in digitaler und analoger Technik siehe Kapitel „Piezoelektronik“, S. 6-8 ff.
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Piezo • Nano • Positioning
Piezo-Aktoren Piezoaktoren Piezo-Nanopositioniersysteme Aktive Optik / Piezo-Strahlsteuerung Piezokippspiegel Tutorium: NanoNanoposipositionieren tionieren mit Piezos mit Piezos Kapazitive Sensoren
Piezo-Elektronik Piezoelektronik Hexapod Hexapoden / / Mikropositionierung Piezo-Motoren Faserpositionierung
Faserpositionierung Motorsteuerungen Piezomotoren / Motorsteuerungenen Stelltische Index
S-325 Abmessungen in mm
Technische Daten Modell
S-325.30L
S-325.3SL
Aktive Achsen
X, Y, Z
X, Y , Z
* Kippwinkel (ungeregelt) bei 0 bis 100 V
5**
5**
Einheit
Erklärungen s. S. 3-24
mrad ± 20%
* Kippwinkel (geregelt)
-
4**
mrad
A3
* Stellweg (ungeregelt) bei 0 bis 100 V
30
30
µm ± 20%
A5
* Stellweg (geregelt) bei 0 bis 100 V
-
30
µm
A6
Integrierter Positionssensor
-
3 x DMS
*** Winkelauflösung (geregelt / ungeregelt)
B
- / 0,05
0,1 / 0,05
µrad
C1
*** Linearauflösung (geregelt / ungeregelt)
- / 0,5
1,0 / 0,5
nm
C1
Elektrische Kapazität
3 x 3,0
3 x 3,0
µF ±20%
F1
Resonanzfrequenz (unbelastet)
2
2
kHz ±20%
G2
Resonanzfrequenz mit 25 x 8 mm Glasspiegel
1
1
kHz ±20%
G3
Abstand Drehpunkt – Plattformoberfl. (T)
6 ±0,5
6 ±0,5
mm
Trägheitsmoment der Plattform
515
515
g · mm2
Betriebstemperaturbereich
-20 bis 80
-20 bis 80
°C
Masse (ohne Kabel)
65
65
g ±5%
Gehäusematerial
Al
Al
Empfohlene Verstärker / Controller (Erklärungen auf S. 3-26)
G, C
H, D
H2 L
* Für maximale Kippwinkel müssen alle drei Piezotranslatoren mit 50 V vorgespannt sein. Durch den Parallelkinematik-Aufbau sind der lineare Stellbereich und die Kippwinkel voneinander abhängig. Die angegebenen Werte sind Maxima für reine Linear- bzw. Kippbewegungen (siehe Gleichungen auf Seite 3-8). ** Mechanischer Winkel, die optische Strahlablenkung ist doppelt so groß. *** Die Auflösung von PIPiezoscannern ist nicht durch Reibung begrenzt. Angabe als Positionsrauschen mit E-503 Verstärker. Anschlüsse: Spannung: 3 x LEMO FFA.00.250 Sensor: 3 x LEMO FFA.0S.304 2 m Kabel
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S-334 Hochdynamische Piezokippspiegel mit zwei orthogonalen Achsen und 3° Kippbereich hohe Resonanzfrequenz von 1,0 kHz inklusive Spiegel. Sub-Mikroradian Auflösung und hohe Stabilität Neben dem großen Stellweg und der hohen Dynamik ermöglicht der S-334 Auflösungen im Sub-µrad Bereich. Durch integrierte, differenzielle DMS-Positionssensoren werden absolute Positionierungen mit hoher Linearität – typisch besser als ±0,25% über den vollen Stellbereich – und hervorragender Wiederholbarkeit erreicht. S-334.2SL
Bestellinformation S-334.2SL Hochdynamischer XY Piezokippspiegel, 100 mrad optischer Ablenkwinkel, DMSSensoren, BK7-Spiegel, Ø 10 x 2 mm
Da Aktoren, Führung und Sensoren reibungs-, wartungsund verschleißfrei sind, besitzen S-334 Kippsysteme eine sehr hohe Zuverlässigkeit. Hinweise Der S-334 wird mit einem Ø 10 x 2 mm Spiegel ausgeliefert (Ebenheit /5, > 98% Reflektivität von 500 nm bis 2 µm).
Funktionsprinzip / Lebensdauer
Optischer Ablenkwinkel bis 100 mrad (ca. 6°) Gemeinsamer Drehpunkt beider Achsen 1 kHz Resonanzfrequenz Positionsgeregelt für hohe Genauigkeit Für Spiegel bis 12,5 mm (0,5“) Durchmesser Reibungsfreie und hochgenaue Festkörperführungen
Die neuen S-334 Kippsysteme / Scanner bieten einen Rekordstellbereich für piezogetriebene hochdynamische Kippspiegel. Der kompakte ParallelkinematikAufbau, bei dem zwei orthogonale Achsen um einen gemeinsamen Punkt drehen, hat verschiedene Vorteile gegenüber anderen dynamischen Scansystemen (z.B. Galvoscannern),
die aus mehreren Einzelachsen aufgebaut sind. Hohe Dynamik bei großem Stellbereich Ein neuartiges Antriebsdesign ermöglicht trotz des außergewöhnlich großen mechanischen Kippbereiches von 50 mrad (entspricht 100 mrad optischer Strahlablenkung) eine
Anwendungsbeispiele
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Laserstrahlsteuerung, Laserscanning
Bildstabilisierung
Laserstrahlstabilisierung
Schnelle optische Schalter
Aktive & adaptive Optik
Interlacing, Dithering
Scanning Mikroskopie
S-334 Abmessungen in mm
S-334 Systeme sind mit vier PICMA® Hochleistungs-Piezoaktoren ausgerüstet, die in 90° Abständen angeordnet sind. Diese Konstruktion, bei der je zwei Aktoren eine Achse differenziell im Druck- / Zug-Betrieb steuern, ermöglicht die höchste Winkelstabilität in einem breiten Temperaturbereich. Die vollkeramisch isolierten Piezoaktoren sind in ein reibungsfreies Führungssystem mit FEM-optimierten Festkörpergelenken integriert. Sie übertreffen die Lebensdauer und Leistungsfähigkeit konventioneller Piezokeramiken in dynamischen und statischen Anwendungen deutlich.
Sonderbeschichtungen und Spiegel bis 12,5 mm Durchmesser sind auf Anfrage erhältlich. Passende Controller s. S. 6-8 ff.
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Piezo • Nano • Positioning
Piezo-Aktoren Piezoaktoren Piezo-Nanopositioniersysteme Aktive Optik / Piezo-Strahlsteuerung Piezokippspiegel Tutorium: Nanopositionieren mit Piezos Kapazitive Sensoren
Piezoelektronik S-334.2SL Kabelkonfiguration
Hexapoden / Mikropositionierung
Technische Daten Faserpositionierung Modell
S-334.2SL
Einheit
Erklärungen s. S. 3-24 Motorsteuerungen
Aktive Achsen
X, Y
* Kippwinkel (ungeregelt) bei 0 bis 100 V
50
mrad ±20%
A2
* Kippwinkel (geregelt)
50
mrad
A3
Integrierter Positionssensor
4 x DMS
** Auflösung (geregelt / ungeregelt)
< 5 / 0,5
µrad
Linearität (geregelt) (typ.)
±0,25
%
Elektrische Kapazität
3,0 / Achse
µF ±20%
C1
kHz ±20%
G2
Resonanzfrequenz mit Ø 12,5 x 2 mm Glasspiegel
0,8
kHz ±20%
G3
Abstand Drehpunkt – Plattformoberfl. (T) (Spiegelunterseite)
2 ±0,5
mm
Betriebstemperaturbereich
-20 bis 80
°C
Spannungsanschluss
3 x LEMO FFA.00.250, 2 m
Sensoranschluss
2 x LEMO FFA.0S.304, 2 m 65
Standardspiegel
Durchm.: 10 mm, Dicke: 2 mm, BK7, /5, R > 98% ( = 500 nm bis 2 µm)
Gehäusematerial
Titan
Empfohlene Verstärker / Controller (Erklärungen auf S. 3-26)
H#, D
Index
F1
Resonanzfrequenz mit Ø 10 x 2 mm Glasspiegel (inkl.) 1,0
Masse (ohne Kabel)
Piezomotoren / Stelltische
B
H2
g ±5%
L
* Mechanischer Winkel, die optische Strahlablenkung ist doppelt so groß. ** Die Auflösung von PI-Piezoscannern ist nicht durch Reibung begrenzt. Angabe als Positionsrauschen mit E-503 Verstärker. # mit (1 x E-505.00S + 2 x E-505.00) oder 1 x E-503.00S
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S-330 Hochdynamische Piezokippsysteme mit zwei orthogonalen Achsen 2 mrad, was einer optischen Strahlablenkung von 4 mrad entspricht. Betrieb im offenen u. geschlossenen Regelkreis
S-330.2SL Kippsystem
Sub-µrad Auflösung Optischer Ablenkwinkel bis 4 mrad Gemeinsamer Drehpunkt beider Achsen Für Spiegel bis 50 mm Ø Positionsgeregelte Versionen Differenzieller Aufbau für hervorragende Temperaturstabilität Reibungsfreie und hochgenaue Festkörperführungen
S-330 Kippsysteme / Scanner erlauben hochdynamische und präzise Kippbewegungen der Deckplattform in zwei orthogoAnwendungsbeispiele
3-20
Bildstabilisierung
Laserstrahlstabilisierung
Schnelle optische Schalter
Aktive & adaptive Optik
Laserstrahlsteuerung, Laserscanning
Interlacing, Dithering
Korrektur von Polygonspiegelfehlern
Im offenen Regelkreis verhält sich der Kippwinkel ungefähr proportional zur Piezospannung (s. S. 4-16 zum Verhalten spannungsgesteuerter Piezos). Der S-330.30 ist daher ideal für hochauflösende Anwendungen geeignet, bei denen die absolute Winkelposition von untergeordneter Bedeutung ist (z.B. Tracking) oder durch einen externen Sensor (z.B. CCD) ermittelt wird. Das Modell S-330.2SL ist mit differenziell ausgewerteten hochauflösenden DMS-Positionssensoren ausgerüstet und ermöglicht absolute Positionierungen mit hoher Linearität und Wiederholbarkeit.
Bestellinformation S-330.2SL Hochdynamisches X, Y Piezokippsystem, 2 mrad, DMS-Sensoren S-330.30 Hochdynamisches X, Y Piezokippsystem, 2 mrad Sonderausführungen auf Anfrage!
Funktionsprinzip / Lebensdauer S-330 Systeme sind mit vier PICMA® Hochleistungs-Piezoaktoren ausgerüstet, die in 90° Abständen angeordnet sind. Diese Konstruktion, bei der je zwei Aktoren eine Achse differenziell im Druck- / Zug-Betrieb steuern, ermöglicht die höchste Winkelstabilität in einem breiten Temperaturbereich. Die vollkeramisch isolierten Piezoaktoren sind in ein reibungsfreies Führungssystem mit FEM-optimierten Festkörper-
nalen Achsen mit einem gemeinsamen Drehpunkt (Parallelkinematik). Die Systeme sind für Spiegel bis 50 mm Durchmesser ausgelegt und ermöglichen durch den differenziellen Antrieb eine hervorragende Winkelstabilität in einem breiten Temperaturbereich. Die Invar-Deckplattform ermöglicht die optimale Anpassung an Zerodur-Glasspiegel. Versionen für den Betrieb im offenen u. geschlossenen Regelkreis stehen zur Auswahl. Beide verfügen über Sub-µrad Auflösung und einen mechanischen Stellbereich von
S-330 Abmessungen in mm. Kabellänge 2 m.
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Piezo • Nano • Positioning
gelenken integriert. Sie übertreffen die Lebensdauer und Leistungsfähigkeit konventioneller Piezokeramiken in dynamischen und statischen Anwendungen deutlich. Da Aktoren, Führungen und Sensoren reibungs-, wartungsund verschleißfrei sind, besitzen S-330 Systeme eine sehr hohe Zuverlässigkeit.
Piezo-Aktoren Piezoaktoren Piezo-Nanopositioniersysteme Aktive Optik / Piezo-Strahlsteuerung Piezokippspiegel Tutorium: Nanopositionieren mit Piezos
S-330 Kabelkonfiguration
Kapazitive Sensoren
Piezoelektronik
Hinweise
Hexapoden / Mikropositionierung
Hochauflösende Verstärker und Regelelektroniken in digitaler und analoger Technik siehe Kapitel „Piezoelektronik“, S. 6-8 ff.
Faserpositionierung
Motorsteuerungen S-330 Schaltbild
Piezomotoren / Stelltische
Technische Daten Modell
S-330.30
S-330.2SL
Einheit
Erklärungen s. S. 3-24
Aktive Achsen
X, Y
X, Y
* Kippwinkel (ungeregelt) bei 0 bis 100 V
2
2
mrad ±20%
A2
* Kippwinkel (geregelt)
-
2
mrad
A3
Integrierter Positionssensor
-
4 x DMS
** Auflösung geregelt / ungeregelt
- / 0,05
0,1 / 0,05
µrad
Linearität (geregelt) (typ.)
-
±0,2
%
Wiederholbarkeit, voller Stellweg (typ.)
-
±2
µrad
C3
Elektrische Kapazität
3,0 / Achse
3,0 / Achse
µF ±20%
F1
*** Dynamischer Stromkoeffizient (DSK)
0,22 / Achse
0,22 / Achse
µA/(Hz x µrad)
F2
Resonanzfrequenz (f0) ohne Spiegel
3,3
3,3
kHz ±20%
G2 G3
Index
B
Resonanzfrequenz m. Ø 25 x 8 mm Glasspiegel
2,4
2,4
kHz ±20%
Abstand Drehpunkt – Plattformoberfläche (T)
6
6
mm
Trägheitsmoment der Plattform
1530
1530
g · mm2
Betriebstemperaturbereich
-20 bis 80
-20 bis 80
°C
Spannungsanschluss
3 x VL
3 x VL
Sensoranschluss
-
2xL
Masse ohne Kabel
200
200
Material (Gehäuse / Plattform)
N-S / I
N-S / I
Empfohlene Verstärker / Controller (Erklärungen auf S. 3-26)
G#, C
H#, D
C1
H2
g ±5% L
* Mechanischer Winkel, die optische Strahlablenkung ist doppelt so groß. Spezialversion mit 5 mrad auf Anfrage. ** Die Auflösung von PIPiezoscannern ist nicht durch Reibung begrenzt. Angabe als Positionsrauschen mit E-503 Verstärker. *** Dynamischer Stromkoeffizient in µA pro Hertz und µrad. Beispiel: Sinusbetrieb mit 100 µrad bei 10 Hz erfordert ungefähr 0,22 mA Strom. # mit (1 x E-505.00S + 2 x E-505.00) oder 1 x E-503.00S
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S-340 Hochdynamische Piezokippsysteme mit zwei orthogonalen Achsen Plattform
Empfohlener Model Spiegel
Aluminium Aluminium
S-340.Ax
Invar
Zerodur
S-340.ix
Titan
BK7 Glas
Stahl
Optischer Ablenkwinkel bis 4 mrad Gemeinsamer Drehpunkt beider Achsen Für Spiegel bis 100 mm Ø Sub-µrad Auflösung Positionsgeregelte Versionen Differenzieller Aufbau für hervorragende Temperaturstabilität Reibungsfreie und hochgenaue Festkörperführungen
S-340 Kippsysteme / Scanner erlauben hochdynamische und präzise Kippbewegungen der Deckplattform in zwei orthogonalen Achsen mit einem ge-
Anwendungsbeispiele
3-22
Bildstabilisierung
Laserstrahlstabilisierung
Schnelle optische Schalter
Aktive & adaptive Optik
Laserstrahlsteuerung, Laserscanning
Korrektur von Polygonspiegelfehlern
meinsamen Drehpunkt (Parallelkinematik). Die Systeme sind für Spiegel bis 100 mm Durchmesser ausgelegt und ermöglichen durch den differenziellen Antrieb eine hervorragende Winkelstabilität in einem breiten Temperaturbereich. Um die optimale thermische Anpassung an verschiedene Spiegelmaterialien zu gewährleisten, stehen mehrere Deckplattformen zur Auswahl (s. Bestellinformation). Versionen für den Betrieb im offenen und geschlossenen Regelkreis werden angeboten. Alle Versionen verfügen über Sub-µrad Auflösung und einen mechanischen Stellbereich von 2 mrad (entspricht 4 mrad optischer Strahlablenkung).
S-340.A0 XY Piezokippsystem, 2 mrad, Aluminium-Deckplatte
S-340.Tx S-340.Sx
Betrieb im offenen und geschlossenen Regelkreis
S-340.AL Kippsystem
Bestellinformation
Im offenen Regelkreis verhält sich der Kippwinkel ungefähr proportional zur Piezospannung (s. S. 4-16 zum Verhalten spannungsgesteuerter Piezos). Die S-340.x0 Versionen sind daher ideal für hochauflösende Anwendungen geeignet, bei denen die absolute Winkelposition von untergeordneter Bedeutung ist (z.B. Tracking) oder durch einen externen Sensor (z.B. CCD) ermittelt wird. Die S-340.xL Ausführungen sind mit zwei Paar LVDT (Linear Variable Differential Transformer) Positionssensoren ausgerüstet und ermöglichen absolute Positionierungen mit hoher Linearität und Wiederholbarkeit.
S-340.i0 XY Piezokippsystem, 2 mrad, Invar-Deckplatte S-340.S0 XY Piezokippsystem, 2 mrad, Stahl-Deckplatte S-340.T0 XY Piezokippsystem, 2 mrad, Titan-Deckplatte S-340.AL XY Piezokippsystem, 2 mrad, Aluminium-Deckplatte, LVDTSensoren S-340.iL XY Piezokippsystem, 2 mrad, Invar-Deckplatte, LVDT-Sensoren S-340.SL XY Piezokippsystem, 2 mrad, Stahl-Deckplatte, LVDT-Sensoren S-340.TL XY Piezokippsystem, 2 mrad, Titan-Deckplatte, LVDT-Sensoren Sonderausführungen auf Anfrage!
S-340 Abmessungen in mm. Kabellänge 1 m.
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Piezo • Nano • Positioning
Funktionsprinzip / Lebensdauer
Hinweise
S-340 Systeme sind mit vier PICMA® Hochleistungs-Piezoaktoren ausgerüstet, die in 90° Abständen angeordnet sind. Diese Konstruktion, bei der je zwei Aktoren eine Achse differenziell im Druck- / Zug-Betrieb steuern, ermöglicht die höchste Winkelstabilität in einem breiten Temperaturbereich. Die vollkeramisch isolierten Piezoaktoren sind in ein reibungsfreies Führungssystem mit FEM-optimierten Festkörpergelenken integriert. Sie übertreffen die Lebensdauer und Leistungsfähigkeit konventioneller Piezokeramiken in dynamischen und statischen Anwendungen deutlich.
Hochauflösende Verstärker und Regelelektroniken in digitaler und analoger Technik siehe Kapitel „Piezoelektronik“, Seite 6-8 ff.
Da Aktoren, Führungen und Sensoren reibungs-, wartungsund verschleißfrei sind, besitzen S-340 Kippsysteme eine sehr hohe Zuverlässigkeit.
Piezo-Aktoren Piezoaktoren Piezo-Nanopositioniersysteme Aktive Optik / Piezo-Strahlsteuerung Piezokippspiegel Tutorium: Nanopositionieren mit Piezos Kapazitive Sensoren
Piezoelektronik Hexapoden / Mikropositionierung Faserpositionierung
Motorsteuerungen Piezomotoren / Stelltische Index
S-340 Schaltbild
Technische Daten Modell
S-340.A0
S-340.AL
Aktive Achsen
X, Y
X, Y
Einheit
Erklärungen s. S. 3-24
* Kippwinkel (ungeregelt) bei 0 bis 100 V
2
2
mrad ±20%
A2
* Kippwinkel (geregelt)
-
2
mrad
A3 C1
Integrierter Positionssensor
-
4 x LVDT
*** Auflösung (geregelt / ungeregelt)
- / 0,1
0,5 / 0,1
µrad
B
Linearität (geregelt) (typ.)
-
±0,1
%
Wiederholbarkeit, voller Stellweg (typ.)
-
±1
µrad
C3
Elektrische Kapazität
6,0 / Achse
6,0 / Achse
µF ±20%
F1
*** Dynamischer Stromkoeffizient (DSK)
0,45 / Achse
0,45 / Achse
µA/(Hz x µrad)
F2
**** Resonanzfrequenz (unbelastet)
1,4
1,4
kHz ±20%
G2
**** Resonanzfrequenz m. Ø 50 x 15 mm Glasspiegel
0,9
0,9
kHz ±20%
G3
**** Resonanzfrequenz m. Ø 75 x 22 mm Glasspiegel
0,4
0,4
kHz ±20%
G3
Abstand Drehpunkt – Plattformoberfläche (T)
7,5
7,5
mm
**** Trägheitsmoment der Plattform
18000
18000
g · mm2 °C
Betriebstemperaturbereich
-20 bis 80
-20 bis 80
Spannungsanschluss
3 x VL
3 x VL
Sensoranschluss
-
2xL
Masse ohne Kabel
335
335
g ±5%
Material (Gehäuse / Plattform)
Al / abhängig v. Version
Al / abhängig v. Version
L
Empfohlene Verstärker / Controller (Erklärungen auf S. 3-26)
G#, C
H#, E
H2 J1 J2 0
* Mechanischer Winkel, die optische Strahlablenkung ist doppelt so groß. ** Die Auflösung von PI-Piezoscannern ist nicht durch Reibung begrenzt. Angabe als Positionsrauschen mit E-503 Verstärker. *** Dynamischer Stromkoeffizient in µA pro Hertz und µrad. Beispiel: Sinusbetrieb mit 100 µrad bei 10 Hz erfordert ungefähr 0,45 mA Strom. **** Wert für AluminiumPlattform. Andere Plattformen mit niedrigerer Resonanzfrequenz wegen höherem Massenträgheitsmoment: Titan: +60%; Invar: +200%; Stahl: +190% (Massenträgheitsmoment). #
mit (1 x E-505.00S + 2 x E-505.00) oder 1 x E-503.00S
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Hinweise (Technische Daten) A2 Kippwinkel bei 0 bis 100 V
B Integrierter Positionssensor
F1 Kapazität
Typischer Kippwinkel im offenen Regelkreis bei 0 bis 100 V Betriebsspannung. Max. Betriebsspannungsbereich -20 bis +120 V (nur kurzzeitig). Bei differenziell getriebenen Kippsystemen wird die Nullposition bei 50 V Steuerspannung erreicht, der maximale negative Winkel bei 0 V und der maximale positive Winkel bei 100 V.
Absolut messende LVDT-Sensoren und DMS-Sensoren werden eingesetzt, um die Positionsinformation an den Regler zurückzumelden (s. a. S. 4-19 im Kapitel „Tutorium: NanoPositionieren mit Piezos“).
Die Kapazitätswerte in den technischen Daten sind Kleinsignalwerte (gemessen bei 1 V, 1000 Hz, 20 °C, lastfrei; Großsignalwerte bei Raumtemperatur liegen 30 - 50% höher). Die Kapazität von Piezokeramik ändert sich mit der Aussteueramplitude, Temperatur und Last bis zu 200% des unbelasteten Kleinsignalwertes bei Raumtemperatur. Weitere Informationen zum elektrischen Leistungsbedarf sind in den Aussteuerkurven der einzelnen Verstärker im Kapitel „Piezoelektronik“ enthalten.
A3 Kippwinkel (geregelt) Kippwinkel im geschlossenen Regelkreis. Bei differenziell getriebenen Kippsystemen erfolgt die Auslenkung symmetrisch um die Nullage. PI-LVPZTVerstärker verfügen über einen Ausgangsspannungsbereich von -20 bis 120 V, um genügend Regelreserve für Lastschwankungen etc. zu bieten. A5 Linearstellweg bei 0 bis 100 V Typischer Stellweg im offenen Regelkreis bei 0 bis 100 V Betriebsspannung. Max. Betriebsspannungsbereich -20 bis +120 V (nur kurzzeitig; siehe auch S. 4-38 im Kapitel „Tutorium: Nano-Positionieren mit Piezos“). A6 Linearstellweg (geregelt) Typischer Stellweg im geschlossenen Regelkreis. PILVPZT-Verstärker verfügen über einen Ausgangsspannungsbereich von -20 bis 120 V, um genügend Regelreserve für Lastschwankungen etc. zu bieten.
3-24
C1 Auflösung (geregelt / ungeregelt) Die Auflösung von Piezokippsystemen ist praktisch unbegrenzt, weil sie nicht durch Haft- oder Gleitreibung limitiert wird. Statt dessen wird das Positionsrauschen spezifiziert. Die Werte sind typische Messergebnisse (RMS, 1), gemessen mit dem E-503 Verstärkermodul im E-500/501 System. C3 Wiederholbarkeit voller Stellbereich (typ.) Typische Werte im geschlossenen Regelkreis. Die Wiederholbarkeit ist vom tatsächlich verstellten Weg abhängig. Bei kleinen Stellwegen ist die Wiederholbarkeit bedeutend besser. D1 Steifigkeit Statische Großsignalsteifigkeit der Piezokeramik bei Raumtemperatur mit 0 V Betriebsspannung. Die Kleinsignalsteifigkeit und dynamische Steifigkeit können sich, bedingt durch die Kombination verschiedener Materialien im Stellsystem und durch Effekte, die durch die aktive Natur des Piezomaterials hervorgerufen werden, deutlich unterscheiden (s. a. S. 4-21 im Kapitel „Tutorium: Nano-Positionieren mit Piezos“).
F2 Dynamischer Stromkoeffizient (DSK) Durchschnittlicher elektrischer Strom (vom Verstärker), der benötigt wird, um einen Piezoaktor pro Einheit Frequenz [Hz] und Auslenkung [µrad] zu betreiben (Sinusbetrieb, offener Regelkreis; bis 50% mehr im geschlossenen Regelkreis). Beispiel: Um herauszufinden, ob ein gewählter Verstärker ein Piezokippsystem bei 50 Hz mit 300 µrad Hub betreiben kann, muss der DSK mit 50 und 300 multipliziert werden. Wenn das Resultat kleiner oder gleich dem Dauerstrom des gewählten Verstärkers ist, eignet sich dieser für die Anwendung (s. a. S. 4-29 ff. im Kapitel „Tutorium: Nano-Positionieren mit Piezos“.
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Piezo • Nano • Positioning
G2 Resonanzfrequenz (ohne Last) (f0) Erste Kipp-Resonanzfrequenz der aktiven Achse ohne Zusatzmasse (Spiegel). G3 Resonanzfrequenz (ohne Last) Beispiel wie ein eine Last (Spiegel) auf der Plattform die Dynamik verändert (berechnete Werte). Mehr zum dynamischen Verhalten s. S. 3-9.
J1 Spannungsanschluss Standardstecker für die Betriebsspannung sind LEMOStecker. VL (Voltage Low): LEMO FFS.00.250, männlich. Kabel: Koaxialkabel RG 178, Teflonisolation, 1 m. Verlängerungskabel und Adapter finden Sie im Abschnitt „Zubehör“ am Ende des Kapitels „Piezoelektronik“ auf S. 6-55 ff.
H2 Betriebstemperaturbereich Die Leistungsspezifikationen gelten für den Raumtemperaturbereich 22 °C ± 5 °C. Positionsgeregelte Systeme werden für optimale Genauigkeit in diesem Bereich abgeglichen, Spezifikationen für andere Temperaturbereiche sind auf Anfrage erhältlich. Ein Neuabgleich ist empfehlenswert, wenn der Betrieb bei einer deutlich höheren oder tieferen Temperatur stattfinden soll.
Piezoaktoren Piezo-Nanopositioniersysteme Aktive Optik / Piezokippspiegel Tutorium: Nanopositionieren mit Piezos Kapazitive Sensoren
Piezoelektronik Hexapoden / Mikropositionierung
J2 Sensoranschluss Standardstecker für die Positionssensoren sind LEMOStecker. L: LEMO FFA.0S.304, weiblich. Kabel: Koaxialkabel, PUR-Isolation, 1 m. Verlängerungskabel und Adapter finden Sie im Abschnitt „Zubehör“ am Ende des Kapitels „Piezoelektronik“ auf S. 6-55 ff.
Faserpositionierung
Motorsteuerungen Piezomotoren / Stelltische Index
L Material (Gehäuse / Plattform) Al: Aluminium N-S: unmagnetisierbarer Edelstahl S: ferromagnetischer Stahl I: Invar Geringe Anteile anderer Materialien können intern verwendet werden.
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Referenzliste: Empfohlene Verstärker / Controller Die Liste bezieht sich auf die Empfehlungen in den technischen Daten und ist nur als allgemeine Richtlinie aufzufassen. Für die meisten Piezoaktoren und Nanopositioniersysteme stehen mehrere Verstärker / Controller-Kombinationen zur Verfügung. Die richtige Wahl hängt von den Anforderungen der individuellen Anwendung ab. Für Anwendungen mit geringer Dynamik ist es nicht notwendig, einen Hochleistungsverstärker einzusetzen; in vielen OEMEinsätzen werden kompakte Karten den modularen 19“Geräten vorgezogen. Bitte sprechen Sie mit einem PI-Vertriebsingenieur. Eine Modellübersicht aller Piezoelektroniken finden Sie auf S. 6-8 ff. A – Systeme ohne Sensor Anwendungen mit geringer Dynamik: E-660.00* (Tischgerät) oder E-660.OE* (OEM-Modul) B – Systeme ohne Sensor a) Anwendungen mit geringer Dynamik: E-463 (DreikanalTischverstärker) b) Quasi-statische Anwendungen: E-461.00* (Tischgerät) oder E-461.OE* (OEM-Modul) C – Systeme ohne Sensor E-663 Dreikanal-Tischverstärker oder E-610.00* OEM-Verstärkermodul. D – Systeme mit DMS E-665.SR* Verstärker / Controller (Tischgerät) oder E-610.S0* OEM-Verstärker /Controllermodul oder E-621.SR OEMVerstärker/Controllermodul, RS-232.
modul oder E-621.LR OEMVerstärker/Controllermodul, RS-232. F – Systeme mit kap. Sensor E-665.CR Verstärker/Controller (Tischgerät) oder E-610.C0* OEM-Verstärker /Controllermodul oder E-661.CP. G – Systeme ohne Sensor a) Anwendungen mit geringer bis mittlerer Dynamik: E-500 / E-501 Chassis + E-503 (Dreikanalverstärkermodul), optional: E-515 / E-516 Schnittstellen- / Displaymodul. Alternativ: E-663 (Dreikanaltischverstärker). b) Anwendungen mit hoher Dynamik: E-500 / E-501 Chassis + E-505* (Einkanalverstärkermodul), optional: E-515 / E-516 Schnittstellen-/ Displaymodul. H – Systeme mit Sensor a) Anwendungen mit geringer bis mittlerer Dynamik: E-500 / E-501 Chassis + E-503 (Dreikanalverstärkermodul) + E-509.xy Controller (x: Sensortyp; y: Achsenanzahl, s. E-509 Beschreibung S. 6-22), optional: E-515 / E-516 Schnittstellen- / Displaymodul, S. 6-28 / 6-26. b) Anwendungen mit hoher Dynamik: E-500 Chassis + E-505* (Einkanalverstärkermodul) + E-509.xy Controller (x: Sensortyp; y: Achsenanzahl, s. E-509 Beschreibung S. 6-22), optional: E-515/E-516 Schnittstellen-/ Displaymodul, S. 6-28 / 6-26. I – Systeme ohne Sensor
E – Systeme mit LVDT E-665.LR* Verstärker / Controller (Tischgerät) oder E-610.L0* OEM-Verstärker /Controller3-26
a) Anwendungen mit geringer bis mittlerer Dynamik: E-500 / E-501 Chassis + E-507* (Einkanalver-
stärkermodul), optional: E-515 / E-516 Schnittstellen-/ Displaymodul, S. 6-28 / 6-26. b) Anwendungen mit hoher Dynamik: E-420 (OEM-Verstärkermodul) oder E-470 (Einkanalverstärker, 19“) oder E-472 (Zweikanalverstärker, 19“). J – Systeme mit Sensor a) Anwendungen mit geringer bis mittlerer Dynamik: E-500 / E-501 Chassis E-507* (Einkanalverstärkermodul) + E-509.xy (x: Sensortyp; y: Achsenanzahl, s. E-509 Beschreibung S. 6-22), optional: E-515 / E-516 Schnittstellen- / Displaymodul, S. 6-28 / 6-26. b) Anwendungen mit hoher Dynamik: E-471 + E-509.x1 (x: Sensortyp, s. E-509 Beschreibung S. 6-22), optional: E-515 / E-516 Schnittstellen-/ Displaymodul, S. 6-28 / 6-26. K E-710.3CD Digitalcontroller. Sub-D Spezialstecker für Betriebsspannung u. Sensoren. L E-710.4CL Digitalcontroller. LEMO-Stecker für Betriebsspannung u. Sensoren. Alternativ: E-501.10 / E-612.C0. M E-750 Digitalcontroller. Sub-D Spezialstecker für Betriebsspannung u. Sensoren. N E-664 NanoCube®-Controller. Alternativ: E-760 NanoCube®Controllerkarte. * Die Anzahl der benötigten Module hängt von der Anzahl der Achsen (Kanäle) ab, die betrieben werden sollen.
Seitenverweise aller hier genannten Geräte: E-420
6-48
E-461
6-44
E-463
6-40
E-470
6-48
E-471
6-48
E-472
6-48
E-480
6-50
E-500
6-18
E-501
6-18
E-501.10
6-38
E-503
6-24
E-505
6-25
E-507
6-23
E-509
6-22
E-515
6-28
E-516
6-26
E-516
6-27
E-610
6-34
E-612
6-38
E-621
6-36
E-660
6-45
E-661
6-38
E-663
6-41
E-664
6-32
E-665
6-30
E-710
6-14
E-750
6-12
E-760
6-33
E-831
6-42
Piezo • Nano • Positioning
Alle Wege führen zu PI PI Karlsruhe
Stammsitz DEUTSCHLAND Physik Instrumente (PI) GmbH & Co. KG Auf der Römerstraße 1 76228 Karlsruhe Tel. +49 721 4846-0 Fax +49 721 4846-100
[email protected] · http://www.pi.ws
PI Ceramic GmbH Lindenstraße 07589 Lederhose Tel. +49 36604 882-0 Fax +49 36604 882-25
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Niederlassungen USA Richtung Frankfurt
AutobahnDreieck Karlsruhe
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www.piceramic.com
Hermsdorfer Kreuz
Richtung Frankfurt
25
PI-Japan Co., Ltd. Hanahara Dai-ni-Building #703 4-11-27 Nishinakajima, Yodogawa-ku, Osaka-shi Osaka 532-0011 Tel. +81 6 63045605 Fax +81 6 63045606
[email protected] www.pi-japan.jp
CHINA
GROSSBRITANNIEN
Physik Instrumente (PI Shanghai) Co., Ltd. Building No. 7-306, Longdong Avenue 3000 201203 Shanghai Tel. +86 21 68790008 Fax +86 21 68790098
[email protected] www.pi-shanghai.cn
Lambda Photometrics Ltd. Lambda House Batford Mill Harpenden, Hertfordshire AL5 5BZ Tel. +44 1582 764334 Fax +44 1582 712084
[email protected] www.lambdaphoto.co.uk
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Polytec PI S.A. 32 rue Delizy F-93694 Pantin Cedex Tel. +33 1 48103930 Fax +33 1 48100803
[email protected] www.polytec-pi.fr
Physik Instrumente (PI) S.r.l. Via G. Marconi, 28 I-20091 Bresso (MI) Tel. +39 02 66501101 Fax +39 02 66501456
[email protected] http://www.pionline.it
Richtung Dresden
26 Richtung Stuttgart
Änderungen vorbehalten
Richtung Berlin
PI-Japan Co., Ltd. 2-38-5 Akebono-cho Tachikawa-shi Tokyo 190-0012 Tel. +81 42 5267300 Fax +81 42 5267301
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