حقن اعطال الليزر عن بعد اثناء الجائحة | موازنة

يصف هذا المنشور القصير بعض تحسينات محطة الليزر التي أجريناها حتى نتمكن من إجراء تجاربنا عن بُعد.

مشاكل الإعداد

منصة الحقن بالليزر الخاصة بنا مصنوعة من مجهر يستخدم لتركيز مصدر الليزر وصولاً إلى جهاز قيد الاختبار. مزود بكاميرا الأشعة تحت الحمراء لمراقبة البنية الداخلية للشريحة المستهدفة ، وضبط شكل شعاع الليزر. لحسن الحظ ، فهي مجهزة بمرحلة آلية تسمح بتحريك شعاع الليزر عبر الشريحة من تطبيقنا البرمجي المخصص. تعمل جميع الأدوات التي طورناها على نظام التشغيل Linux ، وبالتالي من الممكن استخدامها من خلال اتصال SSH ، بشرط أن يكون لديك اتصال جيد بالإنترنت. لقد واجهنا بعض مشكلات زمن الوصول في التعامل مع الصورة الحية لكاميرا المجهر ، والتي تم حلها بسرعة عن طريق تشغيل خيار ضغط SSH (-C) الذي لا يتم تمكينه افتراضيًا ويقلل بشكل كبير عرض النطاق الترددي المطلوب. ومع ذلك ، في ذلك الوقت ، كانت بعض العناصر لا تزال تتطلب التدخل في الموقع:

• التحكم في مصدر ضوء الكاميرا: جهاز مخصص يوفر ضوء الأشعة تحت الحمراء لإضاءة الشريحة لتصور الكاميرا.
• فتح أو إغلاق مصراع الكاميرا الميكانيكي: هذا المصراع جزء من المجهر ويجب إغلاقه عند استخدام الليزر.
• تغيير هدف المجهر: يتم تثبيت 4 أهداف بصرية مختلفة على برج دوار ميكانيكي وتسمح بتكبير مجهر مختلف.

فيما يلي بالتفصيل كيف قمنا بتخصيص طاولة الاختبار الخاصة بنا للتحكم عن بعد في الغالق ومصدر الضوء. على وجه الخصوص ، أردنا الحد من تكلفة تلك التعديلات ، وإتاحتها في أقرب وقت ممكن.

التحكم في مصدر الضوء

الركيزة السيليكونية لأشباه الموصلات شبه شفافة لضوء الأشعة تحت الحمراء ، وباستخدام كاميرا الأشعة تحت الحمراء ، يمكن بالتالي مراقبة البنية الداخلية للدوائر. لجعل الملاحظة ممكنة ، يجب أن تضيء الدائرة بمصدر ضوء الأشعة تحت الحمراء. تم شحن مجهر الليزر الخاص بنا مع جهاز مصدر ضوء مخصص ، أ هاياشي LA-150CE، الذي يحتوي على مفتاح طاقة ومقبض لضبط شدة الضوء ، كما هو موضح أدناه. عندما تبدأ حملة اختبار الليزر ، فإننا عادةً ما نوقف تشغيل مصدر الضوء لأنه قد يتداخل مع المكونات ، خاصةً عندما تكون العينات ضعيفة.

بالنظر إلى الجزء الخلفي من الجهاز ، وجدنا مفتاحًا "بعيدًا" وموصلًا خارجيًا متاحين. لقد فهمنا أن مصدر الضوء هذا يوفر إمكانية التحكم عن بعد من خلال بعض موصل الألفية الماضية. يمكن العثور على القليل من الوثائق على الويب ، لكننا حددنا في كتالوج Hayashi وجود ملف وحدة تحكم LAN متوافق مع مصدر الضوء هذا. ومع ذلك ، تم إيقاف هذا المنتج. أيضًا ، اتصال LAN ليس ملائمًا للغاية. في نفس الكتالوج ، وجدنا مواصفات موصل مصدر الضوء. على الرغم من أنها ليست مفصلة للغاية ، إلا أنها كانت كافية لتجربة ذلك.

pinout للتحكم عن بعد من كتالوج منتجات Hayashi:

توفر هذه الواجهة ميزتين رئيسيتين مثيرتين للاهتمام:

• يمكن استخدام المسامير الرقمية 1 و 8 لتشغيل وإيقاف المصباح عن طريق تقصيرها أم لا. الدبوس 8 هو في الواقع الأرض ، لذا فإن الدبوس 1 فقط هو المناسب حقًا.
• يتحكم الدبوس 2 التناظري في شدة الضوء بإشارة تتراوح من 0 فولت (الحد الأدنى من الشدة) إلى 5 فولت (أقصى شدة). عند تمكين الوضع البعيد ، يتم تجاوز مقياس جهد اللوحة الأمامية ويتم التحكم في شدة الضوء مباشرة بواسطة هذا الدبوس.

قررنا أن نبني من الصفر منطقتنا جهاز تحكم عن بعد بضوء هاياشي باستخدام الأجزاء التالية:

• متحكم STM32 لاستضافة كود التطبيق المضمن ،
• محول FT232 USB إلى مسلسل للسماح بالتحكم في الدونجل من USB ،
• محول AD5621B من رقمي إلى تناظري لتوليد الإشارات التناظرية من 0 إلى 5 فولت للتحكم في شدة الضوء.

قمنا بتصميم ثنائي الفينيل متعدد الكلور باستخدام KiCad. لكي نكون صادقين ، قد يكون هذا التصميم كبيرًا بعض الشيء: وحدة التحكم الدقيقة كبيرة جدًا بالنسبة للحاجة الحالية ، وقد تتم إزالة FT232 نظرًا لأن أجهزة STM32 لديها بالفعل إمكانات USB ، على حساب وقت تطوير البرامج. كان هدفنا هو جعلها سريعة وقذرة وإعادة استخدام بعض المخططات المصممة بالفعل.

من أجل المتعة ، ولأننا نعتقد أن هذه لغة واعدة جدًا ، قمنا بتطوير البرنامج الثابت للمتحكم الدقيق في Rust.

لقد صممنا أخيرًا حاوية بلاستيكية بسيطة باستخدام FreeCADوطباعته باستخدام سكلبتيو.

بشكل غير متوقع ، كان أصعب جزء في هذا المشروع هو تحديد الموصل (المرجع 5710140 من Amphenol للجانب الذكوري) ، وشرائه أيضًا لأنه قديم ولم يعد يباع من قبل العديد من الموردين. محرك البحث عن مورد القطعة أوكتوبارت يمكن أن تساعد.

جميع المخططات والتصميمات متوفرة على موقعنا مستودع جيثب.

السيطرة على مصراع الكاميرا

في المجهر ، يشترك شعاع الليزر والكاميرا في نفس المسار البصري. عندما يتم إطلاق الليزر ، ينعكس جزء من الضوء بواسطة السيليكون وسيصطدم بالكاميرا. لمنع تلف المستشعر الذي يمكن أن ينتج عنه على المدى الطويل في وحدات البكسل الميتة ، يمكن إغلاق مصراع ميكانيكي بصري أمام الكاميرا. المصراع يدوي ويتطلب القليل من القوة أو لا يتطلب أي قوة ليتم تشغيله.

لجعل التحكم عن بعد ممكنًا ، قمنا بشراء محرك متدرج صغير و a TIC T834 Stepper Motor Controller من Polulu. قمنا بتطوير وطباعة تروس ثلاثية الأبعاد وجسم ليتم تثبيته على المجهر ، من أجل تحريك المصراع مع المحرك.

يتطلب TIC T834 مصدر طاقة لتوفير الطاقة للمحرك ، ولكن نظرًا لأن محركنا لا يجذب الكثير من التيار ، فقد اختصرنا مصدر طاقة USB في T834 لتشغيل المحرك أيضًا. من السهل جدًا إعداد أدوات التحكم TIC واستخدامها ، وهي موثقة جيدًا ولم يستغرق الأمر وقتًا طويلاً للتحكم في المحرك من أدوات البرامج الخاصة بنا. لقد طورنا فئة وحدة تحكم صغيرة في Python مدمجة الآن في بيستيجيس مكتبة.

تحتاج أجهزة التحكم في السائر إلى معرفة الوضع الحالي للمحرك عند تشغيله. يتم ذلك من خلال إجراء التهيئة حيث يدور المحرك حتى يخبر مفتاح الاتصال وحدة التحكم أن المحرك في وضع الصفر. استخدمنا مفتاحًا بسيطًا متصلًا مباشرة بجهاز T834 والذي يحتوي على هذه الميزة مضمنة.

لم يكن جزء الجسم ثلاثي الأبعاد الذي قمنا بطباعته دقيقًا للغاية ولم يكن الترسان يعملان بشكل صحيح في المرة الأولى. باستخدام الحرارة ، يمكننا ثني الجزء البلاستيكي قليلاً لتصحيح الفجوة بين التروس. بعد بعض التعديلات ، تمكنا من فتح وإغلاق مصراع الكاميرا عن بعد بشكل مثالي!

التصميم الميكانيكي متاح على موقعنا مستودع جيثب.

الأفكار النهائية

سمح لنا دمج التحكم في مصدر الضوء ومصراع الكاميرا بإجراء العديد من حملات اختبار الليزر عن بُعد. كما أنه أكثر ملاءمة من ذي قبل ، حيث يمكن الآن إغلاق المصراع وإيقاف تشغيل الضوء تلقائيًا عند تشغيل الليزر ، بينما كان يتطلب تدخلًا بدنيًا بشريًا من قبل ويمكن نسيانه بسهولة.

فيما يتعلق بالتحكم في برج الأهداف ، توجد بالفعل أبراج آلية ، لكنها للأسف باهظة الثمن ، وقد يكون من الصعب استبدالها. في الوقت الحالي ، لم نجد أي حل بسيط ومنخفض التكلفة. يعد تدوير البرج بمحرك خارجي أمرًا صعبًا ، خاصةً لأن هناك زنبركًا يثبت البرج في مكانه عندما يتم محاذاة الهدف مع المجهر. أيضًا ، الوزن الذي يمكننا إضافته إلى المرحلة الآلية محدود. لا تزال هذه مشكلة مفتوحة في الوقت الحالي ، لكنها لا تمنع العمل عن بُعد ، فنحن مقيدون فقط بالتكبير المحدد.

أخيرًا ، لا يزال استبدال العينة عند كسرها يتطلب الوصول إلى المختبر. لحسن الحظ ، لا يحدث ذلك كثيرًا. قد نضاعف في النهاية العديد من الدوائر على لوحة ابنة واحدة ، حتى نتمكن من حرق بعض الأجهزة قبل الحاجة إلى الاستبدال المادي ، ومع ذلك لم نطور مثل هذا الحل.

• محتوى مدعوم من تحسين محركات البحث وتوزيع العلاقات العامة. تضخيم اليوم.
• أفلاطونايستريم. ذكاء بيانات Web3. تضخيم المعرفة. الوصول هنا.
• سك المستقبل مع أدرين أشلي. الوصول هنا.
• شراء وبيع الأسهم في شركات ما قبل الاكتتاب مع PREIPO®. الوصول هنا.
• المصدر https://www.ledger.com/blog/laser-improvements