การฉีดความผิดพลาดของเลเซอร์ระยะไกลระหว่างการแพร่ระบาด | บัญชีแยกประเภท

โพสต์สั้นๆ นี้อธิบายถึงการปรับปรุงสถานีเลเซอร์ที่เราทำขึ้นเพื่อให้สามารถทำการทดลองจากระยะไกลได้

ปัญหาการตั้งค่า

แพลตฟอร์มการฉีดข้อบกพร่องด้วยเลเซอร์ของเราทำจากกล้องจุลทรรศน์ที่ใช้เพื่อโฟกัสแหล่งกำเนิดแสงเลเซอร์ไปยังอุปกรณ์ที่กำลังทดสอบ มีการติดตั้งกล้องอินฟราเรดเพื่อสังเกตสถาปัตยกรรมภายในของชิปเป้าหมาย และปรับรูปร่างลำแสงเลเซอร์ โชคดีที่มีการติดตั้งสเตจแบบใช้มอเตอร์ซึ่งช่วยให้ลำแสงเลเซอร์เคลื่อนผ่านชิปจากแอปพลิเคชันซอฟต์แวร์ที่เรากำหนดเองได้ เครื่องมือทั้งหมดที่เราพัฒนาทำงานบนระบบปฏิบัติการ Linux ดังนั้นจึงเป็นไปได้ที่จะใช้ผ่านการเชื่อมต่อ SSH หากคุณมีการเชื่อมต่ออินเทอร์เน็ตที่ดี เราประสบปัญหาความล่าช้าที่เกี่ยวข้องกับภาพสดของกล้องไมโครสโคป ซึ่งเราแก้ไขได้อย่างรวดเร็วด้วยการเปิดใช้ตัวเลือกการบีบอัด SSH (-C) ซึ่งไม่ได้เปิดใช้งานตามค่าเริ่มต้น และลดแบนด์วิดท์การสตรีมที่จำเป็นลงอย่างมาก อย่างไรก็ตาม ณ เวลานั้น องค์ประกอบบางอย่างยังจำเป็นต้องมีการแทรกแซงจากแหล่งกำเนิด:

• การควบคุมแหล่งกำเนิดแสงของกล้อง: อุปกรณ์เฉพาะให้แสงอินฟราเรดเพื่อให้แสงสว่างแก่ชิปสำหรับการสร้างภาพของกล้อง
• การเปิดหรือปิดชัตเตอร์กล้องกล: ชัตเตอร์นี้เป็นส่วนหนึ่งของกล้องจุลทรรศน์และต้องปิดเมื่อใช้เลเซอร์
• การเปลี่ยนวัตถุประสงค์ของกล้องจุลทรรศน์: วัตถุประสงค์ทางแสงที่แตกต่างกัน 4 แบบถูกติดตั้งบนป้อมหมุนเชิงกลและอนุญาตให้มีการขยายของกล้องจุลทรรศน์ที่แตกต่างกัน

ด้านล่างนี้เป็นรายละเอียดวิธีที่เราปรับแต่งแท่นทดสอบของเราเพื่อควบคุมชัตเตอร์และแหล่งกำเนิดแสงจากระยะไกล โดยเฉพาะอย่างยิ่ง เราต้องการจำกัดค่าใช้จ่ายในการดัดแปลงเหล่านั้น และทำให้พร้อมใช้งานโดยเร็วที่สุด

การควบคุมแหล่งกำเนิดแสง

พื้นผิวซิลิกอนของเซมิคอนดักเตอร์เป็นแบบกึ่งโปร่งใสจนถึงแสงอินฟราเรด และด้วยกล้องอินฟราเรด จึงสามารถสังเกตโครงสร้างภายในของวงจรได้ เพื่อให้สังเกตได้ วงจรจะต้องส่องสว่างด้วยแหล่งกำเนิดแสงอินฟราเรด กล้องจุลทรรศน์เลเซอร์ของเราจัดส่งมาพร้อมกับอุปกรณ์แหล่งกำเนิดแสงโดยเฉพาะ ก ฮายาชิ LA-150CEซึ่งมีสวิตช์เปิด/ปิดและปุ่มปรับความเข้มของแสง ดังที่แสดงด้านล่าง เมื่อเริ่มแคมเปญการทดสอบด้วยเลเซอร์ เรามักจะปิดแหล่งกำเนิดแสงเนื่องจากอาจรบกวนส่วนประกอบต่างๆ โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อตัวอย่างถูกทำให้บางลง

เมื่อมองไปที่ด้านหลังของอุปกรณ์ เราพบว่ามีสวิตช์ "รีโมท" และขั้วต่อภายนอกอยู่ เราเข้าใจว่าแหล่งกำเนิดแสงนี้มีความสามารถในการควบคุมระยะไกลผ่านขั้วต่อสหัสวรรษที่ผ่านมา เอกสารประกอบเล็กน้อยสามารถพบได้บนเว็บ แต่เราพบว่าในแค็ตตาล็อก Hayashi มีอยู่ หน่วยควบคุม LAN เข้ากันได้กับแหล่งกำเนิดแสงนี้ อย่างไรก็ตามผลิตภัณฑ์นี้ถูกยกเลิก นอกจากนี้การเชื่อมต่อ LAN ยังไม่ค่อยสะดวกนัก ในแคตตาล็อกเดียวกัน เราพบข้อมูลจำเพาะสำหรับขั้วต่อของแหล่งกำเนิดแสง แม้จะไม่ละเอียดมากนัก แต่ก็พอจะลองดูได้

pinout ควบคุมระยะไกลจากแคตตาล็อกผลิตภัณฑ์ Hayashi:

อินเทอร์เฟซนี้มีคุณสมบัติที่น่าสนใจหลักสองประการ:

• สามารถใช้พินดิจิทัล 1 และ 8 เพื่อเปิดและปิดหลอดไฟโดยลัดวงจรหรือไม่ก็ได้ พิน 8 เป็นกราวด์จริง ๆ ดังนั้นพิน 1 เท่านั้นที่เกี่ยวข้องจริงๆ
• ขาอนาล็อก 2 ควบคุมความเข้มของแสงด้วยสัญญาณตั้งแต่ 0 V (ความเข้มต่ำสุด) ถึง 5 V (ความเข้มสูงสุด) เมื่อเปิดใช้งานโหมดระยะไกล โพเทนชิออมิเตอร์ที่แผงด้านหน้าจะถูกข้ามและความเข้มของแสงจะถูกควบคุมโดยตรงโดยพินนี้

เราตัดสินใจที่จะสร้างจากศูนย์ด้วยตัวเราเอง ฮายาชิ ไลท์ รีโมตคอนโทรล โดยใช้ชิ้นส่วนต่อไปนี้:

• ไมโครคอนโทรลเลอร์ STM32 เพื่อโฮสต์โค้ดแอปพลิเคชันแบบฝังตัว
• ตัวแปลง USB เป็นอนุกรม FT232 เพื่อให้สามารถควบคุมดองเกิลจาก USB ได้
• AD5621B Digital-to-Analog Converter สำหรับการสร้างสัญญาณอนาล็อก 0 ถึง 5V เพื่อควบคุมความเข้มของแสง

เราออกแบบ PCB โดยใช้ KiCad. ตามจริงแล้ว การออกแบบนี้อาจใหญ่เกินไปเล็กน้อย: ไมโครคอนโทรลเลอร์มีขนาดใหญ่เกินไปสำหรับความต้องการในปัจจุบัน และ FT232 อาจถูกลบออกเนื่องจากอุปกรณ์ STM32 มีความสามารถด้าน USB อยู่แล้ว โดยต้องเสียเวลาไปกับการพัฒนาซอฟต์แวร์ เป้าหมายของเราคือการทำให้มันรวดเร็วและสกปรก และนำแผนผังที่เราออกแบบไว้บางส่วนกลับมาใช้ใหม่

เพื่อความสนุกสนาน และเนื่องจากเราเชื่อว่านี่เป็นภาษาที่มีแนวโน้มที่ดี เราจึงพัฒนาเฟิร์มแวร์ไมโครคอนโทรลเลอร์ใน Rust

ในที่สุดเราก็ออกแบบตู้พลาสติกอย่างง่ายโดยใช้ FreeCADและพิมพ์ด้วย ประติมากร.

โดยไม่คาดคิด ส่วนที่ยากที่สุดของโครงการนี้คือการระบุตัวเชื่อมต่อ (อ้างอิง 5710140 จาก Amphenol สำหรับฝ่ายชาย) และซื้อตัวเชื่อมต่อดังกล่าวเนื่องจากล้าสมัยและไม่มีจำหน่ายอีกต่อไปโดยซัพพลายเออร์หลายราย เครื่องมือค้นหาซัพพลายเออร์ชิ้นส่วน ออคโตพาร์ท สามารถช่วย

แผนผังและไฟล์การออกแบบทั้งหมดมีอยู่ในของเรา พื้นที่เก็บข้อมูล GitHub.

การควบคุมชัตเตอร์ของกล้อง

ในกล้องจุลทรรศน์ ลำแสงเลเซอร์และกล้องใช้เส้นทางแสงเดียวกัน เมื่อยิงเลเซอร์ แสงบางส่วนจะสะท้อนโดยซิลิกอนและจะตกกระทบกล้อง เพื่อป้องกันความเสียหายของเซ็นเซอร์ซึ่งอาจส่งผลให้เกิดเดดพิกเซลในระยะยาว คุณสามารถปิดชัตเตอร์เชิงกลแบบออปติคัลด้านหน้ากล้องได้ ชัตเตอร์เป็นแบบแมนนวลและแทบไม่ต้องออกแรงเลย

เพื่อให้การควบคุมระยะไกลเป็นไปได้ เราซื้อสเต็ปเปอร์มอเตอร์ขนาดเล็กและ a TIC T834 Stepper Motor Controller จาก Polulu. เราพัฒนาและพิมพ์เฟือง 3 มิติและตัวกล้องเพื่อติดตั้งบนกล้องจุลทรรศน์ เพื่อเคลื่อนชัตเตอร์ด้วยมอเตอร์

TIC T834 ต้องการแหล่งพลังงานเพื่อจ่ายพลังงานให้กับมอเตอร์ แต่เนื่องจากมอเตอร์ของเราใช้กระแสไฟไม่มากนัก เราจึงลัดวงจรแหล่งจ่ายไฟ USB ของ T834 เพื่อจ่ายพลังงานให้กับมอเตอร์เช่นกัน ตัวควบคุม TIC ติดตั้งและใช้งานได้ง่ายมาก มีการบันทึกไว้อย่างดี และเราใช้เวลาน้อยมากในการควบคุมมอเตอร์จากเครื่องมือซอฟต์แวร์ของเรา เราได้พัฒนาคลาสคอนโทรลเลอร์ขนาดเล็กใน Python ที่ตอนนี้รวมอยู่ในของเราแล้ว พิสเตจ ห้องสมุด.

ตัวควบคุมสเต็ปเปอร์มอเตอร์จำเป็นต้องค้นหาตำแหน่งมอเตอร์ปัจจุบันเมื่อเปิดเครื่อง ซึ่งทำได้โดยใช้ขั้นตอนการเริ่มต้นโดยที่มอเตอร์จะหมุนจนกระทั่งสวิตช์หน้าสัมผัสแจ้งตัวควบคุมว่ามอเตอร์อยู่ที่ตำแหน่งศูนย์ เราใช้สวิตช์ธรรมดาที่เชื่อมต่อโดยตรงกับ T834 ซึ่งมีคุณสมบัตินี้ในตัว

ส่วนของร่างกาย 3 มิติที่เราพิมพ์นั้นไม่แม่นยำมากนัก และเฟืองทั้งสองทำงานไม่ถูกต้องในครั้งแรก การใช้ความร้อนทำให้ชิ้นส่วนพลาสติกงอได้เล็กน้อยเพื่อแก้ไขช่องว่างระหว่างเฟือง หลังจากปรับแต่งเล็กน้อย เราก็สามารถเปิดและปิดชัตเตอร์กล้องจากระยะไกลได้อย่างสมบูรณ์แบบ!

การออกแบบเครื่องกลมีอยู่ในของเรา พื้นที่เก็บข้อมูล GitHub.

ความคิดสุดท้าย

การรวมการควบคุมแหล่งกำเนิดแสงและชัตเตอร์ของกล้องทำให้เราสามารถเรียกใช้แคมเปญการทดสอบเลเซอร์จำนวนมากได้จากระยะไกล นอกจากนี้ยังสะดวกกว่าเมื่อก่อน เนื่องจากตอนนี้การปิดชัตเตอร์และปิดไฟสามารถทำได้โดยอัตโนมัติเมื่อเปิดเลเซอร์ ในขณะที่ก่อนหน้านี้ต้องมีการแทรกแซงทางกายภาพของมนุษย์และอาจถูกลืมได้ง่าย

เกี่ยวกับการควบคุมป้อมปืนเป้าหมาย มีป้อมปืนที่ใช้เครื่องยนต์อยู่แล้ว แต่น่าเสียดายที่พวกมันมีราคาค่อนข้างแพง และมันอาจจะยุ่งยากในการเปลี่ยน ในขณะนี้ เราไม่พบวิธีแก้ปัญหาที่ง่ายและต้นทุนต่ำ การหมุนป้อมปืนด้วยมอเตอร์ภายนอกนั้นทำได้ยาก โดยเฉพาะอย่างยิ่งเนื่องจากมีสปริงที่ล็อคป้อมปืนให้อยู่กับที่เมื่อเป้าหมายอยู่ในแนวเดียวกับกล้องจุลทรรศน์ นอกจากนี้ น้ำหนักที่เราสามารถเพิ่มไปยังแท่นวางแบบใช้มอเตอร์ยังมีจำกัดอีกด้วย นี่ยังคงเป็นปัญหาที่เปิดอยู่ในขณะนี้ แต่ก็ไม่ได้ป้องกันการทำงานจากระยะไกล เราจำกัดเพียงกำลังขยายที่เลือกเท่านั้น

สุดท้าย การเปลี่ยนตัวอย่างเมื่อตัวอย่างเสียยังคงต้องเข้าถึงห้องปฏิบัติการ โชคดีที่มันไม่ได้เกิดขึ้นบ่อยเกินไป ในที่สุด เราอาจรวมวงจรหลายวงจรเข้าด้วยกันบนแผงวงจรลูกเดียว เพื่อให้เราสามารถเบิร์นอุปกรณ์บางชิ้นก่อนที่จะต้องเปลี่ยนใหม่ แต่เราไม่ได้พัฒนาวิธีแก้ปัญหาดังกล่าว

• เนื้อหาที่ขับเคลื่อนด้วย SEO และการเผยแพร่ประชาสัมพันธ์ รับการขยายวันนี้
• เพลโตไอสตรีม. ข้อมูลอัจฉริยะ Web3 ขยายความรู้ เข้าถึงได้ที่นี่.
• การสร้างอนาคตโดย Adryenn Ashley เข้าถึงได้ที่นี่.
• ซื้อและขายหุ้นในบริษัท PRE-IPO ด้วย PREIPO® เข้าถึงได้ที่นี่.
• ที่มา: https://www.ledger.com/blog/laser-improvements