Der All­roun­der unter den Digitalcontrollern

Pie­zo­ba­sier­te Nano­po­si­tio­nier­sys­te­me sind für ihre hohe Prä­zi­si­on bekannt. Das ist jedoch nicht selbst­ver­ständ­lich, denn die Bewe­gungs­ei­gen­schaf­ten der ein­ge­setz­ten Pie­zo­ak­to­ren sind kei­nes­wegs line­ar. Dies muss durch eine geeig­ne­te Ansteue­rung kom­pen­siert werden.

Digi­tal­con­trol­ler sind hier meist das Mit­tel der Wahl, zumal inzwi­schen leis­tungs­fä­hi­ge Gerä­te auf dem Markt sind, die nicht mehr kos­ten als eine ana­lo­ge Steue­rung. Dabei sind sie fast genau­so schnell, bie­ten aber gleich­zei­tig fort­schritt­li­che Regel­al­go­rith­men. Ein Bei­spiel dafür lie­fert Phy­sik Instru­men­te (PI) mit dem neu­en dreik­a­na­li­gen Digi­tal­con­trol­ler E‑727. Der hoch­auf­lö­sen­de AD/­DA-Wand­ler und Pie­zo­ver­stär­ker eig­net sich als ech­ter „Volks-Con­trol­ler“ für alle pie­zo­ak­to­ri­schen Nano­po­si­tio­nier­sys­te­me, unab­hän­gig davon, ob die­se mit kapa­zi­ti­ven, pie­zo­re­sis­ti­ven oder Deh­nungs­sen­so­ren arbeiten.

Ein für den Pie­zo­be­trieb opti­mier­ter PI-Reg­ler mit zwei Notch­fil­tern ermög­licht eine hohe Regel­band­brei­te (25 kHz). Intel­li­gen­te Regel­al­go­rith­men mini­mie­ren die Ein­schwing­zeiten, dadurch las­sen sich Wie­der­hol­ge­nau­ig­kei­ten bis in den Sub-Nano­me­ter-Bereich errei­chen. Wei­te­re High­lights des Digi­tal­con­trol­lers sind eine Mecha­nik- und Elek­tronik­li­nea­ri­sie­rung mit­tels Poly­no­men 4. Ord­nung, ein inte­grier­ter Daten­re­kor­der, ein ID-Chip für eine schnel­le Inbe­trieb­nah­me und Aus­tausch­bar­keit der Sys­tem­kom­po­nen­ten sowie eine unter­la­ger­te, pro­gram­mier­ba­re Drift­kom­pen­sa­ti­on. Als Opti­on gibt es zudem noch eine dyna­mi­sche digi­ta­le Linearisierung.

Die­se DDL-Funk­ti­on senkt Pha­sen­ver­schie­bung und Bahn­feh­ler bei dyna­misch-peri­odi­schen Anwen­dun­gen auf ein nicht wahr­nehm­ba­res Maß. Das ist gera­de für Scan­ning-Anwen­dun­gen wich­tig, bei denen es dar­um geht, eine bestimm­te Posi­ti­on zu iden­ti­fi­zie­ren und prä­zi­se wie­der anzu­fah­ren. Kom­man­diert wird der Pie­zo­con­trol­ler über die digi­ta­len SPI‑, USB- und RS-232-Schnitt­stel­len. Außer­dem gibt es je vier ana­lo­ge Ein- und Aus­gän­ge für Soll­wer­te, Sen­sor­si­gna­le oder exter­ne Ver­stär­ker sowie je vier digi­ta­le Ein- und Aus­gän­ge. Das umfang­rei­che Soft­ware­pa­ket ent­hält u.a. Trei­ber für Lab­VIEW sowie Biblio­the­ken für Win­dows und Linux.