Távoli lézerhiba-injektálás világjárvány idején | Főkönyv

Ez a rövid bejegyzés néhány lézerállomás-fejlesztést ír le, amelyeket azért hajtottunk végre, hogy kísérleteinket távolról lehessen futtatni.

Beállítási problémák

Lézerhiba-injektáló platformunk egy mikroszkópból áll, amellyel a lézerforrást a vizsgált eszközre fókuszálják. Infravörös kamerával van felszerelve a megcélzott chip belső architektúrájának megfigyelésére és a lézersugár alakjának beállítására. Szerencsére motorizált tárgyasztallal van felszerelve, amely lehetővé teszi a lézersugarat a chipen keresztül az egyedi szoftveralkalmazásunkból. Az általunk kifejlesztett eszközök mindegyike Linux operációs rendszeren fut, így SSH-kapcsolaton keresztül is használhatóak, feltéve, hogy megfelelő internetkapcsolattal rendelkezik. A mikroszkóp kamera élőképével kapcsolatos késleltetési problémákkal szembesültünk, amelyeket az SSH tömörítési opció bekapcsolásával gyorsan megoldottunk (-C), amely alapértelmezés szerint nincs engedélyezve, és nagymértékben csökkenti a szükséges adatfolyam sávszélességet. Mindazonáltal bizonyos elemek akkoriban még in situ beavatkozást igényeltek:

• A kamera fényforrásának vezérlése: egy külön berendezés infravörös fényt biztosít a chip megvilágításához a kamera megjelenítéséhez.
• A kamera mechanikus redőnyének kinyitása vagy zárása: ez a redőny a mikroszkóp része, és a lézer használatakor le kell zárni.
• A mikroszkóp objektív cseréje: 4 különböző optikai objektív van felszerelve egy mechanikus forgó revolverre, és különböző mikroszkóp nagyításokat tesz lehetővé.

Az alábbiakban részletesen bemutatjuk, hogyan szabtuk testre tesztpadunkat a redőny és a fényforrás távoli vezérlésére. Különösen korlátozni akartuk ezen adaptációk költségeit, és a lehető leghamarabb elérhetővé akartuk tenni.

A fényforrás szabályozása

A félvezetők szilícium hordozója félig áttetsző az infravörös fény számára, ezért infravörös kamerával megfigyelhető az áramkörök belső szerkezete. A megfigyelés lehetővé tételéhez az áramkört infravörös fényforrással kell megvilágítani. Lézermikroszkópunkat külön fényforrás-berendezéssel szállítottuk, a Hayashi LA-150CE, amely egy bekapcsológombbal és egy gombbal rendelkezik a fényintenzitás beállításához, az alábbiak szerint. A lézeres tesztelési kampány megkezdésekor általában lekapcsoljuk a fényforrást, mivel az zavarhatja az alkatrészeket, különösen a minták hígítása esetén.

A berendezés hátuljára nézve azt találtuk, hogy egy „távirányítós” kapcsoló és egy külső csatlakozó is rendelkezésre áll. Megértettük, hogy ez a fényforrás távvezérlési lehetőséget kínál néhány elmúlt évezred csatlakozóján keresztül. Kevés dokumentáció található a neten, de egy Hayashi katalógusban azonosítottuk, hogy létezik a LAN vezérlőegység kompatibilis ezzel a fényforrással. Ez a termék azonban megszűnt. Ezenkívül a LAN csatlakozás nem túl kényelmes. Ugyanebben a katalógusban találtuk a fényforrás csatlakozójának specifikációját. Bár nem túl részletes, elég volt kipróbálni.

Távirányító kivezetés a Hayashi termékkatalógusból:

Ez a felület két fő érdekes funkciót kínál:

• Az 1-es és 8-as digitális érintkezők segítségével a lámpa be- és kikapcsolható rövidre zárva vagy sem. A 8-as tű valójában a föld, tehát csak az 1-es tű számít igazán.
• Az analóg 2-es érintkező 0 V (minimális intenzitás) és 5 V (maximális intenzitás) közötti jellel szabályozza a fény intenzitását. Ha a távoli mód engedélyezve van, az előlapi potenciométer kiiktatásra kerül, és a fényintenzitást közvetlenül ez a tű szabályozza.

Úgy döntöttünk, hogy a semmiből építjük a magunkét Hayashi Light távirányító a következő alkatrészek felhasználásával:

• STM32 mikrokontroller a beágyazott alkalmazáskód tárolására,
• FT232 USB-soros átalakító, amely lehetővé teszi a dongle USB-ről történő vezérlését,
• AD5621B digitális-analóg konverter 0–5 V analóg jel generálására a fényintenzitás szabályozására.

A PCB-t felhasználásával terveztük KiCad. Hogy őszinte legyek, ez a kialakítás egy kicsit túlméretezett: a mikrokontroller túl nagy a jelenlegi igényekhez, és az FT232-t eltávolíthatják, mivel az STM32 eszközök már rendelkeznek USB-képességgel, szoftverfejlesztési idő árán. Célunk az volt, hogy gyorsan és piszkossá tegyük, és újra felhasználjuk a már megtervezett kapcsolási rajzainkat.

A szórakozás kedvéért, és mivel úgy gondoljuk, hogy ez egy nagyon ígéretes nyelv, kifejlesztettük a mikrokontroller firmware-ét Rustban.

Végül egy egyszerű műanyag burkolatot terveztünk FreeCAD, és a következővel nyomtatta ki szobrászat.

Váratlanul ennek a projektnek a legnehezebb része a csatlakozó azonosítása volt (hivatkozási szám 5710140 az Amphenoltól a férfi oldalhoz), és meg is kellett vásárolni, mivel elavult, és sok beszállító már nem értékesíti. Az alkatrész beszállító kereső Octopart segíthet.

Az összes kapcsolási rajz és tervfájl elérhető nálunk GitHub tárház.

A fényképezőgép zárjának vezérlése

A mikroszkópban a lézersugár és a kamera ugyanazon az optikai úton osztozik. Amikor a lézer fényképez, a fény egy része visszaverődik a szilíciumról, és eltalálja a fényképezőgépet. Az érzékelő sérülésének elkerülése érdekében, amely hosszú távon halott pixeleket eredményezhet, a kamera előtt egy optikai mechanikus redőny zárható. A redőny kézi vezérlésű, és nem igényel semmilyen erőt a működtetéséhez.

A távirányítás érdekében vásároltunk egy kis léptetőmotort és a TIC T834 léptetőmotor-vezérlő a Polulutól. 3D fogaskerekeket és a mikroszkópra szerelhető testet fejlesztettünk és nyomtattunk, hogy a redőnyt a motorral együtt mozgathassuk.

A TIC T834 áramforrást igényel a motor energiaellátásához, de mivel a motorunk nem vesz fel sok áramot, rövidre zártuk a T834 USB tápegységét, hogy a motort is táplálja. A TIC vezérlők nagyon könnyen beállíthatók és használhatók, jól dokumentáltak, és nagyon kevés időbe telt a motor vezérlése szoftvereszközeinkről. Kifejlesztettünk egy apró vezérlőosztályt Pythonban, amely immár a miénkbe integrálva pystages könyvtár.

A léptetőmotor-vezérlőknek meg kell találniuk a motor aktuális helyzetét, amikor be van kapcsolva. Ez egy inicializálási eljárással történik, ahol a motor addig forog, amíg egy érintkezőkapcsoló közli a vezérlővel, hogy a motor nulla pozícióban van. Egy egyszerű kapcsolót használtunk, amely közvetlenül a T834-hez csatlakozik, amely beépített funkcióval rendelkezik.

Az általunk nyomtatott 3D karosszériarész nem volt túl pontos, és a két fogaskerék első alkalommal nem működött megfelelően. Hő segítségével kissé meghajlíthattuk a műanyag részt, hogy kijavítsuk a fogaskerekek közötti hézagot. Néhány beállítás után tökéletesen tudtuk távolról nyitni és zárni a fényképezőgép zárját!

A mechanikai tervezés elérhető nálunk GitHub tárház.

Záró gondolatok

A fényforrás és a kamerazár vezérlésének integrálása lehetővé tette számos lézeres tesztelési kampány távoli futtatását. A korábbiaknál kényelmesebb is, hiszen a lézer bekapcsolásakor a redőny bezárása és a világítás kikapcsolása ma már automatikusan megtörténhet, míg korábban emberi fizikai beavatkozást igényelt és könnyen feledésbe merült.

Az objektív torony vezérlését illetően már léteznek motoros toronyok, de sajnos ezek meglehetősen drágák, és nehézkes lehet a csere. Egyelőre nem találtunk egyszerű és olcsó megoldást. A torony külső motorral történő elforgatása nehéz, különösen azért, mert van egy rugó, amely a helyén rögzíti a revolverfejet, amikor az objektív a mikroszkóphoz igazodik. Emellett korlátozott a súly, amelyet a motoros színpadhoz adhatunk. Ez jelenleg még nyitott kérdés, de nem akadályozza meg a távoli munkát, csak egy kiválasztott nagyításra korlátozzuk.

Végül, a törött minta cseréjéhez továbbra is hozzá kell férni a laboratóriumhoz. Szerencsére nem fordul elő túl gyakran. Előfordulhat, hogy sok áramkört multiplexelhetünk egyetlen leánylapra, így néhány eszközt elégethetünk, mielőtt fizikai cserére lenne szükség, de nem fejlesztettünk ki ilyen megoldást.

• SEO által támogatott tartalom és PR terjesztés. Erősödjön még ma.
• PlatoAiStream. Web3 adatintelligencia. Felerősített tudás. Hozzáférés itt.
• A jövő pénzverése – Adryenn Ashley. Hozzáférés itt.
• Részvények vásárlása és eladása PRE-IPO társaságokban a PREIPO® segítségével. Hozzáférés itt.
• Forrás: https://www.ledger.com/blog/laser-improvements