Laservikojen etäinjektio pandemian aikana | Ledger

Tämä lyhyt viesti kuvaa joitain laseraseman parannuksia, joita teimme voidaksemme suorittaa kokeita etänä.

Asennusongelmia

Laservika-injektioalustamme on valmistettu mikroskoopista, jolla laserlähde kohdistetaan testattavaan laitteeseen. Se on varustettu infrapunakameralla, joka tarkkailee kohdistetun sirun sisäistä arkkitehtuuria ja säätää lasersäteen muotoa. Onneksi se on varustettu moottoroidulla alustalla, joka mahdollistaa lasersäteen siirtämisen sirun poikki mukautetusta ohjelmistosovelluksestamme. Kaikki kehittämämme työkalut toimivat Linux-käyttöjärjestelmässä, joten niitä on mahdollista käyttää SSH-yhteyden kautta, mikäli sinulla on hyvä Internet-yhteys. Kohtasimme joitain latenssiongelmia koskien mikroskoopin kameran live-kuvaa, jotka ratkaisimme nopeasti ottamalla käyttöön SSH-pakkausvaihtoehdon (-C), joka ei ole oletusarvoisesti käytössä ja vähentää huomattavasti vaadittua suoratoiston kaistanleveyttä. Jotkin elementit vaativat kuitenkin tuolloin vielä in situ -toimia:

• Kameran valonlähteen hallinta: erillinen laite tarjoaa infrapunavaloa sirun valaisemiseksi kameran visualisointia varten.
• Mekaanisen kameran sulkimen avaaminen tai sulkeminen: tämä suljin on osa mikroskooppia ja se on suljettava laseria käytettäessä.
• Mikroskoopin objektiivin vaihtaminen: 4 erilaista optista objektiivia on asennettu mekaaniseen pyörivään torniin ja mahdollistavat erilaiset mikroskoopin suurennokset.

Alla kerrotaan yksityiskohtaisesti, kuinka räätälöimme testipenkkimme sulkimen ja valonlähteen etäohjaukseen. Halusimme erityisesti rajoittaa näiden mukautusten kustannuksia ja saattaa ne saataville mahdollisimman pian.

Valonlähteen hallinta

Puolijohteiden piisubstraatti on puoliläpinäkyvä infrapunavalolle ja infrapunakameralla on siksi mahdollista tarkkailla piirien sisäistä rakennetta. Havainnoinnin mahdollistamiseksi piiri tulee valaista infrapunavalonlähteellä. Lasermikroskooppimme toimitettiin erityisellä valonlähdelaitteella, a Hayashi LA-150CE, jossa on virtakytkin ja nuppi valon voimakkuuden säätämiseksi alla olevan kuvan mukaisesti. Kun lasertestauskampanja käynnistetään, sammutamme yleensä valonlähteen, koska se voi häiritä komponentteja, etenkin näytteiden ohentamisen yhteydessä.

Laitteen takaosaa tarkasteltaessa havaitsimme, että käytettävissä oli "kaukosäädin" ja ulkoinen liitin. Ymmärsimme, että tämä valonlähde tarjoaa kauko-ohjauksen jonkin menneen vuosituhannen liittimen kautta. Verkosta löytyy vähän dokumentaatiota, mutta havaitsimme Hayashi-luettelossa, että siellä on a LAN-ohjausyksikkö yhteensopiva tämän valonlähteen kanssa. Tämä tuote on kuitenkin lopetettu. Myös LAN-yhteys ei ole kovin kätevää. Samasta luettelosta löysimme valonlähteen liittimen tekniset tiedot. Vaikka se ei ole kovin yksityiskohtainen, riitti tämän kokeilemiseen.

Kaukosäätimen pinout Hayashin tuoteluettelosta:

Tämä käyttöliittymä tarjoaa kaksi mielenkiintoista pääominaisuutta:

• Digitaalisia nastoja 1 ja 8 voidaan käyttää lampun sytyttämiseen ja sammuttamiseen oikosulkemalla ne. Pin 8 on itse asiassa maa, joten vain nasta 1 on todella merkityksellinen.
• Analoginen nasta 2 ohjaa valon voimakkuutta signaalilla, joka vaihtelee välillä 0 V (minimiteho) - 5 V (maksimivoimakkuus). Kun etätila on käytössä, etupaneelin potentiometri ohitetaan ja valon voimakkuutta ohjataan suoraan tällä nastalla.

Päätimme rakentaa tyhjästä omamme Hayashi Light kaukosäädin käyttämällä seuraavia osia:

• STM32-mikro-ohjain sulautetun sovelluskoodin isännöimiseksi,
• FT232 USB-sarjamuunnin mahdollistaa donglen ohjaamisen USB:stä,
• AD5621B digitaali-analogimuunnin 0–5 V:n analogisen signaalin tuottamiseen valon voimakkuuden säätämiseksi.

Suunnittelimme piirilevyn käyttämällä kicad. Rehellisesti sanottuna tämä malli voi olla hieman ylimitoitettu: mikro-ohjain on liian suuri nykyiseen tarpeeseen, ja FT232 voidaan poistaa, koska STM32-laitteilla on jo USB-ominaisuudet, ohjelmistokehitysajan kustannuksella. Tavoitteenamme oli tehdä siitä nopea ja likainen ja käyttää uudelleen joitain jo suunnittelemistamme kaavioista.

Huvillisuuden vuoksi ja koska uskomme tämän olevan erittäin lupaava kieli, kehitimme mikro-ohjaimen laiteohjelmiston Rustissa.

Lopulta suunnittelimme yksinkertaisen muovikotelon FreeCADja tulostin sen kanssa kuvanveistoa.

Yllättäen tämän projektin vaikein osa oli liittimen tunnistaminen (urospuolisen puolen viitenumero 5710140 Amphenolilta) ja myös sen ostaminen, koska se on vanhentunut eikä moni toimittaja enää myy sitä. Osatoimittajan hakukone Octopart voi auttaa.

Kaikki kaaviot ja suunnittelutiedostot ovat saatavilla sivuiltamme GitHub-arkisto.

Kameran sulkimen ohjaus

Mikroskoopissa lasersäde ja kamera jakavat saman optisen polun. Kun laser kuvaa, osa valosta heijastuu piistä ja osuu kameraan. Jotta estetään anturivauriot, jotka voivat johtaa pitkällä aikavälillä kuolleisiin pikseleihin, kameran edessä oleva optinen mekaaninen suljin voidaan sulkea. Suljin on manuaalinen ja vaatii vain vähän tai ei ollenkaan voimaa.

Kauko-ohjauksen mahdollistamiseksi ostimme pienen askelmoottorin ja a Polulun TIC T834 askelmoottoriohjain. Kehitimme ja tulostimme mikroskooppiin asennettavat 3D-vaihteet ja rungon, jotta suljin liikutetaan moottorin kanssa.

TIC T834 vaatii virtalähteen tuottamaan energiaa moottorille, mutta koska moottorimme ei kuluta paljon virtaa, oikosuljemme T834:n USB-virtalähteen myös moottorin virran saamiseksi. TIC-ohjaimet on erittäin helppo asentaa ja käyttää, se on hyvin dokumentoitu, ja moottorin ohjaamiseen ohjelmistotyökaluillamme meni hyvin vähän aikaa. Kehitimme pienen ohjainluokan Pythonissa, joka on nyt integroitu meidän omiin pystageja kirjasto.

Askelmoottoriohjainten on selvitettävä moottorin nykyinen asento, kun se on päällä. Tämä tehdään alustusmenettelyllä, jossa moottori pyörii, kunnes kosketinkytkin kertoo ohjaimelle, että moottori on nolla-asennossa. Käytimme yksinkertaista kytkintä, joka oli kytketty suoraan T834:ään, jossa tämä ominaisuus on sisäänrakennettu.

Tulostamamme 3D-runko-osa ei ollut kovin tarkka ja kaksi vaihdetta eivät toimineet oikein ensimmäisellä kerralla. Lämmöllä saimme muoviosaa hieman taivuttaa vaihteiden välisen raon korjaamiseksi. Muutaman säädön jälkeen pystyimme avaamaan ja sulkemaan kameran sulkimen etänä täydellisesti!

Mekaaninen suunnittelu löytyy meiltä GitHub-arkisto.

Lopullinen ajatuksia

Valonlähteen ja kameran sulkimen ohjauksen integrointi antoi meille mahdollisuuden suorittaa monia lasertestauskampanjoita etänä. Se on myös aiempaa kätevämpää, sillä luukun sulkeminen ja valon sammuttaminen voidaan nyt tehdä automaattisesti, kun laser kytketään päälle, kun taas se edellytti ihmisen fyysistä väliintuloa ja unohtui helposti.

Objektiivitornin ohjauksen osalta moottoroituja torneja on jo olemassa, mutta valitettavasti ne ovat melko kalliita ja niiden vaihtaminen voi olla hankalaa. Toistaiseksi emme löytäneet mitään yksinkertaista ja edullista ratkaisua. Tornin pyörittäminen ulkoisella moottorilla on vaikeaa, etenkin koska siinä on jousi, joka lukitsee tornin paikalleen, kun objektiivi on kohdistettu mikroskooppiin. Myös paino, jota voimme lisätä moottoroituun vaiheeseen, on rajoitettu. Tämä on toistaiseksi vielä avoin asia, mutta se ei estä etätyöskentelyä, rajoitamme vain valittuun suurennukseen.

Lopuksi näytteen vaihtaminen, kun se on rikki, vaatii edelleen pääsyn laboratorioon. Onneksi sitä ei tapahdu liian usein. Saatamme lopulta multipleksoida useita piirejä yhdelle tytärlevylle, jotta voimme polttaa muutaman laitteen ennen kuin tarvitsemme fyysistä vaihtoa, mutta emme kehittäneet tällaista ratkaisua.

• SEO-pohjainen sisällön ja PR-jakelu. Vahvista jo tänään.
• PlatoAiStream. Web3 Data Intelligence. Tietoa laajennettu. Pääsy tästä.
• Tulevaisuuden lyöminen Adryenn Ashley. Pääsy tästä.
• Osta ja myy osakkeita PRE-IPO-yhtiöissä PREIPO®:lla. Pääsy tästä.
• Lähde: https://www.ledger.com/blog/laser-improvements