הזרקת תקלות לייזר מרחוק במהלך מגיפה | פִּנקָס

פוסט קצר זה מתאר כמה שיפורים בתחנת לייזר שעשינו כדי להפעיל את הניסויים שלנו מרחוק.

בעיות התקנה

פלטפורמת הזרקת תקלות הלייזר שלנו עשויה ממיקרוסקופ המשמש למיקוד מקור לייזר עד למכשיר הנבדק. הוא מצויד במצלמת אינפרא אדום כדי לצפות בארכיטקטורה הפנימית של השבב הממוקד, ולהתאים את צורת קרן הלייזר. למרבה המזל, הוא מצויד בבמה ממונעת המאפשרת להעביר את קרן הלייזר על פני השבב מאפליקציית התוכנה המותאמת שלנו. כל הכלים שפיתחנו פועלים על מערכת ההפעלה לינוקס, ולכן ניתן להשתמש בהם דרך חיבור SSH בתנאי שיש לכם חיבור אינטרנט טוב. התמודדנו עם כמה בעיות חביון העוסקות בתמונה חיה של מצלמת המיקרוסקופ, שפתרנו במהירות על ידי הפעלת אפשרות הדחיסה של SSH (-C) שאינה מופעלת כברירת מחדל ומקטינה מאוד את רוחב הפס ההזרמה הנדרש. אף על פי כן, בזמנו כמה אלמנטים עדיין דרשו התערבות באתר:

• שליטה במקור האור של המצלמה: ציוד ייעודי מספק אור אינפרא אדום כדי להאיר את השבב להדמיה של המצלמה.
• פתיחה או סגירה של תריס המצלמה המכני: תריס זה הוא חלק מהמיקרוסקופ ויש לסגור אותו בעת שימוש בלייזר.
• שינוי מטרת המיקרוסקופ: 4 מטרות אופטיות שונות מותקנות על צריח מסתובב מכני ומאפשרות הגדלות שונות של מיקרוסקופ.

להלן מפורט כיצד התאמנו את ספסל הבדיקה שלנו כדי לשלוט מרחוק על התריס ומקור האור. בפרט, רצינו להגביל את עלות ההתאמות הללו, ולהפוך אותן לזמינות בהקדם האפשרי.

שליטה במקור האור

מצע הסיליקון של מוליכים למחצה שקוף למחצה לאור אינפרא אדום, ובאמצעות מצלמת אינפרא אדום ניתן אפוא לצפות במבנה הפנימי של מעגלים. כדי לאפשר את התצפית, המעגל חייב להיות מואר במקור אור אינפרא אדום. מיקרוסקופ הלייזר שלנו נשלח עם ציוד ייעודי למקור אור, א Hayashi LA-150CE, בעל מתג הפעלה וכפתור לכוונון עוצמת האור, כפי שמתואר להלן. כאשר מתחילים מסע בדיקות לייזר, אנו בדרך כלל מכבים את מקור האור מכיוון שהוא עלול להפריע לרכיבים, במיוחד כאשר הדגימות מדוללות.

בהסתכלות על החלק האחורי של הציוד, מצאנו מתג "מרוחק" ומחבר חיצוני זמינים. הבנו שמקור האור הזה מציע יכולת שליטה מרחוק דרך מחבר המילניום שעבר. ניתן למצוא תיעוד קטן ברשת, אך זיהינו בקטלוג של Hayashi שיש א יחידת בקרת LAN תואם מקור אור זה. עם זאת, מוצר זה הופסק. כמו כן, קישוריות LAN אינה נוחה במיוחד. באותו קטלוג מצאנו את המפרט למחבר של מקור האור. למרות שזה לא מאוד מפורט, זה היה מספיק כדי לנסות את זה.

פינאוט שלט רחוק מקטלוג המוצרים של Hayashi:

ממשק זה מספק שתי תכונות מעניינות עיקריות:

• ניתן להשתמש בפינים דיגיטליים 1 ו-8 כדי להדליק ולכבות את המנורה על ידי קיצורם או לא. סיכה 8 היא למעשה הקרקע, כך שרק סיכה 1 היא באמת רלוונטית.
• הפין האנלוגי 2 שולט בעוצמת האור עם אות שנע בין 0 V (עוצמה מינימלית) ל-5 V (עוצמה מרבית). כאשר מצב מרחוק מופעל, הפוטנציומטר של הפאנל הקדמי עוקף ועוצמת האור נשלטת ישירות על ידי סיכה זו.

החלטנו לבנות מאפס בעצמנו שלט רחוק של Hayashi Light באמצעות החלקים הבאים:

• מיקרו-בקר STM32 לארח את קוד היישום המוטבע,
• ממיר FT232 USB לטורי כדי לאפשר שליטה על הדונגל מה-USB,
• ממיר דיגיטלי לאנלוגי AD5621B לייצור אות אנלוגי 0 עד 5V לשליטה בעוצמת האור.

תכננו את ה-PCB באמצעות קיקד. למען האמת, העיצוב הזה עשוי להיות מעט מגודל: המיקרו-בקר גדול מדי לצורך הנוכחי, ויתכן שה-FT232 יוסר מכיוון שלמכשירי STM32 יש כבר יכולות USB, במחיר של זמן פיתוח תוכנה. המטרה שלנו הייתה לעשות את זה מהיר ומלוכלך ולהשתמש מחדש בחלק מהסכמות שכבר תוכננו.

בשביל הכיף, ובגלל שאנחנו מאמינים שזו שפה מאוד מבטיחה, פיתחנו את קושחת המיקרו-בקר ב-Rust.

לבסוף עיצבנו מארז פלסטיק פשוט באמצעות FreeCAD, והדפיס אותו עם sculpteo.

באופן בלתי צפוי, החלק הקשה ביותר בפרויקט זה היה זיהוי המחבר (סימן 5710140 מבית Amphenol לצד הגברי), וגם לרכוש אותו מכיוון שהוא מיושן ואינו נמכר יותר על ידי ספקים רבים. מנוע החיפוש של ספק החלקים אוקטופארט יכול לעזור.

כל הסכמטיקה וקבצי העיצוב זמינים אצלנו מאגר GitHub.

שליטה על תריס המצלמה

במיקרוסקופ, קרן הלייזר והמצלמה חולקות את אותו נתיב אופטי. כאשר הלייזר מצלם, חלק מהאור מוחזר מהסיליקון ויפגע במצלמה. כדי למנוע נזק לחיישן שעלול להיגרם בטווח הארוך בפיקסלים מתים, ניתן לסגור תריס מכני אופטי מול המצלמה. התריס הוא ידני ודורש מעט כוח להפעלתו.

כדי לאפשר שליטה מרחוק, קנינו מנוע צעד קטן וא בקר מנוע צעד TIC T834 מבית Polulu. פיתחנו והדפסנו גלגלי שיניים תלת מימדיים וגוף להרכבה על המיקרוסקופ, על מנת להזיז את התריס עם המנוע.

TIC T834 דורש מקור כוח כדי לספק את האנרגיה למנוע, אך מכיוון שהמנוע שלנו אינו שואב הרבה זרם, קיצרנו את ספק הכוח USB של ה-T834 כדי להפעיל גם את המנוע. בקרי TIC קלים מאוד להגדרה ולשימוש, זה מתועד היטב ולקח לנו מעט מאוד זמן לשלוט במנוע מכלי התוכנה שלנו. פיתחנו כיתת בקר זעירה ב-Python המשולבת כעת ב-Python שלנו pystages סִפְרִיָה.

בקרי מנוע צעד צריכים לגלות את מיקום המנוע הנוכחי כאשר הוא מופעל. זה נעשה עם הליך אתחול שבו המנוע יסתובב עד שמתג מגע אומר לבקר שהמנוע נמצא במצב אפס. השתמשנו במתג פשוט המחובר ישירות ל-T834 שיש לו תכונה זו מובנית.

חלק הגוף התלת מימדי שהדפסנו לא היה מדויק במיוחד ושני ההילוכים לא פעלו כשורה בפעם הראשונה. באמצעות חום יכולנו לכופף מעט את חלק הפלסטיק כדי לתקן את הפער בין גלגלי השיניים. לאחר כמה התאמות, הצלחנו לפתוח ולסגור מרחוק את תריס המצלמה בצורה מושלמת!

עיצוב מכני זמין אצלנו מאגר GitHub.

מחשבות סופיות

שילוב השליטה במקור האור ובתריס המצלמה אפשרו לנו להריץ מרחוק קמפיינים רבים של בדיקות לייזר. זה גם נוח יותר מבעבר, שכן סגירת התריס וכיבוי האור יכולים כעת להיעשות באופן אוטומטי כאשר הלייזר מופעל, בעוד שזה דרש התערבות פיזית אנושית בעבר ויכול היה להישכח בקלות.

לגבי השליטה בצריח היעדים, קיימים כבר צריחים ממונעים, אך למרבה הצער הם די יקרים, וייתכן שיהיה מסובך להחליף. כרגע לא מצאנו שום פתרון פשוט ובעלות נמוכה. קשה לסובב את הצריח עם מנוע חיצוני, במיוחד בגלל שיש קפיץ שנועל את הצריח במקומו כאשר המטרה מיושרת למיקרוסקופ. כמו כן, המשקל שאנו יכולים להוסיף לשלב הממונע מוגבל. זה עדיין נושא פתוח כרגע, אבל זה לא מונע עבודה מרחוק, אנחנו רק מוגבלים להגדלה נבחרת.

לבסוף, החלפת הדגימה כשהיא שבורה עדיין דורשת גישה למעבדה. למרבה המזל, זה לא קורה לעתים קרובות מדי. בסופו של דבר אנו עשויים להרבות מעגלים רבים על לוח בת יחיד, כך שנוכל לצרוב כמה מכשירים לפני שנצטרך החלפה פיזית, ובכל זאת לא פיתחנו פתרון כזה.

• הפצת תוכן ויחסי ציבור מופעל על ידי SEO. קבל הגברה היום.
• PlatoAiStream. Web3 Data Intelligence. הידע מוגבר. גישה כאן.
• הטבעת העתיד עם אדריאן אשלי. גישה כאן.
• קנה ומכירה של מניות בחברות PRE-IPO עם PREIPO®. גישה כאן.
• מקור: https://www.ledger.com/blog/laser-improvements