THORLABS ELL6(K) 带谐振压电电机的多位置滑块使用手册

THORLABS ELL6(K) 带谐振压电电机的多位置滑块

介绍

ELL6、ELL9 和 ELL12 是具有毫秒切换时间的多位置光学滑块，由 Thorlabs 的 Elliptec™ 压电谐振电机技术实现。 ELL6 双位置滑块和 ELL9 四位置滑块均与 SM1 光学元件兼容，而 ELL12 六位置滑块则用于 SM05 光学元件。 电机的谐振压电设计提供快速响应时间和精确定位，因此在扫描应用中特别有用。 这些压电电机也不像传统电机那样包含磁铁，因此非常适合对电磁干扰敏感的应用。 高速数字信号处理 (DSP) 架构支持多点串行通信协议，一组数字 IO 线允许用户通过切换线高 (5V) 或低 (0V) 来手动控制运动和状态. 滑块可以使用我们的 ER 系列笼式系统杆和 CP33(/M) 笼板进行接杆安装（参见第 3.2 节）。 它们还与 30 mm 笼式系统兼容。 带有单个电机的 ELL6 可以通过 USB 同时控制和供电。 TPS101 5 V 电源也兼容。 由于 ELL9 和 ELL12 上的两个电机需要更大的功率，因此 ELL5K 和 ELL9K 套件中包含一个 12 V 电源。 套件还随附一个手持式控制器，以允许在光学位置之间手动切换。 这些装置也可以通过基于 PC 的软件远程驱动，从 www.thorlabs.com. 软件下载包中包含兼容的 USB 驱动程序。

治理

为了本设备操作员的持续安全和设备本身的保护，操作员应注意本手册中的警告、注意事项和注意事项，以及产品本身的可见性。

• 警告：触电风险
• 存在触电危险时给出。
• 警告
  当用户有受伤的风险时给出。
• 注意：
  在产品可能损坏时给出。
• 备注
  说明说明或附加信息的说明。

一般警告和注意事项

警告

• 如果以制造商未指定的方式使用此设备，则设备提供的保护可能会受损。 特别是，过多的水分可能会影响操作。
• 设备容易受到静电放电的损坏。 处理设备时，必须采取防静电措施并佩戴合适的放电设备。
• 液体溢出，例如 samp应避免使用 le 解决方案。 如果确实发生溢出，请立即使用吸水纸巾清洁。 不要让溢出的液体进入内部机构。
• 如果设备运行时间过长，电机外壳可能会变热。 这不会影响电机操作，但如果接触到裸露的皮肤，可能会引起不适。
• 请勿弯曲 PCB。 对电路板施加超过 500 g 的弯曲负载可能会导致 PCB 变形，从而降低控制器的性能。
• 不要暴露stage 强烈的红外光（例如直射阳光），因为它可能会干扰位置传感器的操作。
• 在使用过程中，请勿将 PCB 直接放在导电材料上，例如光学台面或面包板。

注意：

• 该设备的家庭传感器依赖于 950nm 的 LED，该 LED 可能会从设备中泄漏。 对于对外来光源特别敏感的环境，应考虑到这一点。

装置

环境条件

警告
在以下环境限制之外操作可能会对操作员安全产生不利影响。

• 地点 仅限室内使用
• 最大 海拔 2000 米
• 温度范围 15°C至40℃，
• 最大湿度 80°C 时低于 31% RH（非冷凝）
• 为确保可靠运行，设备不应暴露于腐蚀剂或过多的水分、热量或灰尘中。
• 不要暴露stage 到磁场，因为这可能会影响定位和归位传感器的操作。
• 如果设备存放在低温或高湿度环境中，则在通电前必须使其达到环境条件。
• 该装置不适用于易爆环境。
• 该装置不是为连续运行而设计的。 使用寿命将取决于几个因素，例如负载、归位操作次数、频率搜索次数等。最短使用寿命为 100 公里。

安装

• 警告
  包含此设备的任何系统的安全由执行安装的人员负责。

注意事项

• 尽管模块可以承受高达 8kV 的空气放电，但必须将其视为 ESD 敏感器件。 处理设备时，必须采取防静电措施并佩戴合适的放电设备。
• 处理 s 时tage、注意不要触摸到电机的电线。
• 不要在电机弹簧上弯曲电线，因为这会影响设备的性能。
• 不要让电线接触其他运动部件。
• 带状电缆连接器由塑料制成，不是特别坚固。
• 连接时不要用力。 应避免不必要的或重复的插拔，否则连接器可能会失效。
• 不要移动 stage 用手。 这样做会使电机迷失方向并导致设备发生故障。
• 推荐的安装方向是垂直的，电机位于板的底部，如下图所示。 在这个方向上，光学位置 1 位于右侧。
• 有多种安装滑块的选项。 ELLA1 接杆安装适配器的宽度为 14.0 毫米，可直接固定在滑块 PCB 的背面。 如图 2 所示，然后可以使用适配器将滑块安装到 Ø1/2 英寸的接杆上。 ELLA1 的紧凑尺寸允许滑块一个接一个放置，同时最大限度地减少分隔它们的空间，如下所示。 该适配器还可以与 Thorlabs 的 30 mm 笼式系统组件和/或 SM1 螺纹组件集成，例如透镜套筒。 或者，可以单独使用 30 mm 笼式系统组件来安装滑块。 一个前任amp这一点如图 3 所示，其中一个 CP33 笼板、四个 ER1 杆、一个 Ø1/2" 柱和一个柱支架安装并支撑组装好的滑块。

手术

入门

注意：

• 尽管模块可以承受高达 8kV 的空气放电，但必须将其视为 ESD 敏感器件。 处理设备时，必须采取防静电措施并佩戴合适的放电设备。
• 请勿将滑块暴露在强红外线（例如阳光直射）下，因为它可能会干扰位置传感器的操作。
  通电时，请勿连接或断开连接 USB/PSU 适配器和 S 的带状电缆tag印刷电路板。 进行连接之前，请始终断开电源。
• 不要移动 stage 用手。 这样做会使电机迷失方向并导致设备发生故障。
• 该设备的家庭传感器依赖于 950nm 的 LED，该 LED 可能会从设备中泄漏。 对于对外来光源特别敏感的环境，应考虑到这一点。
• 警告
  如果设备运行时间过长，电机外壳可能会变热。 这不会影响电机操作，但如果接触到裸露的皮肤，可能会引起不适。

1. 执行第 3.2 节中详述的机械安装
2. 打开并启动主机 PC。
3. 将听筒连接到 stage 如果需要。
   注意：
   连接极性不正确很容易损坏设备。 PCB 上连接器的引脚 1 标有箭头（参见图 8 和第 5.2 节），该箭头应与连接电缆中的红线相邻。
4. 连接 stage 连接到 5V 电源并“打开”。 （5 V PSU 随 ELL6K、ELL9K 和 ELL12K 提供）。
   注意：
   在连接 USB 电缆之前启动 PC。 请勿将通电的 ELL 套件连接到未通电和运行的 PC。
5. 使用随附的 USB 数据线，将听筒连接到 PC。
6. 等待安装驱动程序。
7. 首页tage. 归位对于对齐传感器并建立一个基准是必要的，所有未来的移动都是从该基准开始测量的。

控制Stage

在Stage可以通过三种方式进行控制； 通过手机（第 4.2.1 节），通过在 PC 上运行的 Elliptec 软件（第 4.2.2 节），或使用通信协议文档中描述的消息编写自定义应用程序。 还可以通过应用 vol 访问归位和位置切换功能tages 到连接器 J2 上的数字线路。 控制模式在以下章节中描述。
在所有模式下，当装置安装在如图 1 所示的推荐方向时。向前移动 stage 向右和向后向左移动。

手持控制器

注意：
上电时tage 将在设备检查传感器时移动，然后搜索原位。

• ELL6K、ELL9K 和 ELL12K 评估套件还包含一个手持式控制器，它具有两个按钮（标记为 FW 和 BW），可以切换光学位置，如下所述。 该手机还提供与主机 PC 和外部 5V 电源的连接。 这允许 stage 在没有 PC 的情况下使用，通过手机按钮实现控制。
• 当设备通电时，PWR LED (LED1) 呈绿色亮起。 当被驱动的设备处于运动状态时，INM LED (LED2) 呈红色亮起。

使用手持控制器并参考图 1 和图 5：

1. 将接口板连接到滑块单元。
2. 将接口板连接到电源。
   一）ELL6： 具有 5V @ 500mA 的微型 USB 连接就足够了。
   b) ELL9 和 ELL12： 独立的 5V @ ≥1A 电源必须在 USB 连接之前连接。
3. 打开电源并等待 stage 通电并完成归位序列。
4. 要增加滑块位置：
   一）ELL6： 按 FW。
   b) ELL9 & ELL12：按住 JOG，然后按 FW。
5. 要减少滑块位置：
   一）ELL6： 按黑白
   b) ELL9 和 ELL12：按住 JOG 然后按 BW。 笔记。 对于 ELL6，JOG 按钮启动演示循环
6. To Home, the stage（即转到位置 1）按下 BW 按钮。

软件控制

当连接到主​​机 PC 时，stage 可以通过 Elliptec 软件进行远程控制。

1. 从 www.thorlabs.com 的下载部分下载 Elliptec 软件。 双击保存的.exe file 并按照屏幕上的说明。
2. 将手持控制器连接到 stage 单位。
3. 将手持控制器连接到 5V 电源并打开。
4. 将手持控制器连接到 PC 的 USB 端口并等待驱动程序安装。
5. 运行 Elliptec 软件。
6. 在显示的 GUI 面板的左上角，选择设备连接到的 COM 端口（参见图 6，然后单击“连接”。软件将搜索通信总线并枚举设备。
7. 单击“主页”按钮将 s 设为主页tage.
8. GUI 和设备现在可以使用了。 单击位置按钮移动到每个位置，如图 7 所示（滑块右侧的 0 到左侧的 3）。4
9. 查看帮助 file 随软件提供以获取更多信息。

通讯协议

• 自定义移动应用程序可以用 C# 和 C++ 等语言编写。
• 通信总线允许以 9600 波特、8 位数据长度、1 停止位、无奇偶校验的速度进行多点通信。
  协议数据以ASCII HEX格式发送，模块地址和命令为助记符（不发送包长）。 模块是可寻址的（默认地址为“0”），并且可以使用一组命令更改和/或保存地址。 小写命令由用户发送，大写命令由模块回复。
• 有关命令和数据包格式的更多详细信息，请参阅通信协议手册。

连接多个设备

• 当设备首次连接到 PC 时，它被分配了默认地址“0”。 该软件可以运行多个设备，但是在识别多个设备之前，必须为每个设备分配一个唯一的地址。 请参阅下面的简要介绍view; 帮助中包含详细说明 file 随软件提供。
• 将第一个设备连接到 PC USB 端口，然后运行 ​​Elliptec 软件并加载设备。
• 更改第一个设备的地址。
• 将下一个设备连接到第一个设备。
• 更改第二个设备的地址。
• 可以通过连接到每个设备的远程手持设备、Elliptec 软件或使用协议文档中详述的消息编写的第三方应用程序单独控制多个设备。

控制 stage 没有听筒

注意：

• 在正常运行期间，每台电机都有 1 秒的暂停保护，以防止过热。 在移动之间等待 1 秒，不要尝试连续驱动电机。
• 在没有听筒的情况下，stage 通过数字线控制：前向、后向和模式（J2 引脚 7、6 和 5，参见图 8），方法是将相应的线短接到地（引脚 1）。
• 当stage 正在移动，开漏 IN MOTION 数字线（引脚 4）被驱动为低电平（低电平有效）以确认移动。 当移动完成或达到最大超时（2 秒）时，IN MOTION 线变高（无效）。

警告

• 不要超过音量tage 和电流额定值如图 8 所示。不要颠倒极性。
• 连接器 J2 引脚输出

密码	型	功能
1	PWR	Ground 接地
2	输出	ODTX – 开漏传输 3.3 V TTL RS232
3	IN	RX 接收 – 3.3V TTL RS232
4	输出	在运动中，开漏低电平有效最大 5 mA
5	IN	ELL6：JOG/Mode = 正常/测试演示，低电平有效最大值 5 V ELL9 和 ELL12：JOG/Mode，低电平有效最大值 5 V
6	IN	BW 向后，低电平有效最大 5 V
7	IN	FW 正向，低电平有效最大 5 V
8	PWR	ELL6：VCC +5V +/-10% 600 毫安 ELL9 和 ELL12：VCC +5V +/-10% 1200 毫安

• 连接器型号 MOLEX 90814-0808 Farnell 订购代码 1518211
• 配合连接器型号 MOLEX 90327-0308 Farnell 订购代码 673160
• 图 8 连接器 J2 引脚详细信息
• 注意：
• 带状电缆连接器 (J2) 由塑料制成，不是特别坚固。 连接时不要用力。 应避免不必要的或重复的插拔，否则连接器可能会失效。

设备在整个行程范围内的周期性循环

• 注意：
  设备应定期在整个行程范围内移动，从一端到另一端。 这将有助于最大程度地减少轨道上碎屑的堆积，并防止电机在最常用的接触区域上挖槽。 通常，每 10K 次操作应执行一个行程循环。

频率搜索

• 由于负载、构建公差和其他机械差异，特定电机的默认谐振频率可能无法提供最佳性能。
• 可以使用 ELLO 软件中的主 GUI 面板或使用串行通信线路（SEARCHFREQ_MOTORX 消息）执行频率搜索，
• 它提供了一种优化前后移动工作频率的方法。
• 此搜索也可以通过恢复出厂设置手动执行，如第 4.5 节所述。 以下。

恢复出厂设置

在启动（校准）测试期间可以恢复出厂设置，方法如下：

• 使用遥控器

1. 断开 s 的所有电源（USB 和 PSU）tage.
2. 按住 BW 按钮。
3. 启动滑块。
4. 滑块通过从一个位置移动到另一个位置来执行自检。 如果滑块没有移动或完成，请手动将滑块从行程的一端移动到另一端，直到它不再尝试移动。
5. 请注意： 在手动启动期间必须按住 BW 按钮。
6. 松开 BW 按钮。 红色 INM LED（LED 2 参见图 5）应短暂点亮。
7. 现在将执行频率搜索。 为避免电机过热，程序在每次移动后暂停 1 秒。 红色 INM LED 将在每次移动后点亮
8. 按住 BW 按钮直到红色 INM LED 亮起然后熄灭，滑块停止移动。 优化的谐振频率被存储直到请求下一次频率搜索。
9. 关闭滑块。
10. 等待绿色 PWR LED 熄灭。
11. 启动滑块。 设备现在将完成自检。

没有遥控器

1. 将连接器 J6 的引脚 2 连接到 0V。
2. 将 J2 引脚 6 连接到 0V，为滑块上电。
3. 滑块通过从一个位置移动到另一个位置来执行自检。 如果滑块没有移动或完成，则手动将滑块从行程的一端移动到另一端，直到它不再尝试移动。
   备注：J2 引脚 6 需要在手动启动期间短接至 0V。
4. 将 J2 引脚 6 连接到 3.3V。
5. 现在将执行频率搜索。 为避免电机过热，程序在每次移动后暂停 1 秒。
6. 将 J2 引脚 6 连接到 0V。 滑块停止移动并存储优化的共振频率，直到请求下一次频率搜索。
7. 关闭滑块
8. 等待 1 秒，让电源线变为 0V。
9. 启动滑块。 设备现在将完成自检。

设备同时移动

如果多个设备连接到通信总线，则设备的移动可以同步。 这可以通过使用手机或软件来实现。 有关如何使用“ga”消息同步移动的详细信息，请参阅协议文档。 如果使用手机，同步移动是硬连线的，因此如果连接了多个设备，按下 FWD 或 BWD 按钮将移动所有设备。

故障排除和常见问题解答

常见问题解答

• Stage在上电后来回移动
• 如果在给 s 加电之前数字线“bw”被拉低tage，模块将进入校准模式。 断开电源以退出校准模式。 在加电期间保持高达 3.3V 或 5V 轨的线路紧密，或改用串行通信线路。
• Stage不动
• 检查电源线额定值（极性、音量tage 下降或范围，可用电流）或减少电缆长度。
• 检查模块是否处于引导加载程序模式（重新启动模块以退出引导加载程序）消耗在 36V 时必须高于 5mA。
• Stage 没有完成归位命令
• 重启设备。
• 对两个电机执行频率搜索。
• Stage 切换时间增加/最大负载减少
• 检查电源电压tage 在 J2 连接器上提供（参见图 8），增加音量tage 在指定范围内，如果 voltag在系统运行期间，沿电缆的压降低于 5V。 清洁运动表面。 为避免油脂污染，请勿触摸运动部件。
• 温度变化可能会影响 stage 性能。 使用软件执行频率搜索将根据需要补偿频率（频率搜索期间所需电流可达 1.2 A，使用额外的 5V 2A 电源和 USB 连接）。
• 集成商应在每个上电序列中搜索最佳频率（命令“s1”、“s2”参见 ELLx 协议文档）
• 如何恢复出厂（默认）设置
  可以随时恢复出厂设置 - 请参阅第 4.5 节。
• 什么是产品寿命
  产品寿命受运动表面磨损和电机接触的限制，因为运动开始（由于共振建立）和执行（由于摩擦），并以行驶的公里数表示。 使用寿命将取决于几个因素（例如负载、归位操作次数、频率搜索次数等），用户在考虑使用寿命时必须考虑所有这些因素。 对于前ample，归位需要比简单运动更多的行程，频率搜索可能根本不会产生任何运动，但仍会为电机提供充分的能量。
• 该装置不是为连续运行而设计的。 用户应尽可能以小于 40% 的占空比为目标，并且绝不能超过 60% 的占空比超过几秒钟。
• 最短使用寿命为 100 公里。

处理

• 警告
  设备容易受到静电放电的损坏。 处理设备时，必须采取防静电措施并佩戴合适的放电设备。
• 在Stage 和接口板对一般处理都很稳健。 为确保可靠运行，请保持电机接触的塑料轨道表面无油污、污垢和灰尘。 处理 s 时无需戴手套tage、但要避免接触轨道，以免沾上油渍留下指纹。 如需清洁轨道，可用异丙醇或矿物油精（白酒）擦拭。 不要使用丙酮，因为这种溶剂会损坏塑料跑道。
• 说明 关于制作菊花链设备时使用的 Picoflex 电缆
• 多点通信总线提供了连接 s 的选项tage 到最多 16 个 Elliptec 谐振电机产品的混合网络，并使用微处理器等设备控制连接的单元。 当多个单元连接到同一个接口板时，可以使用软件或接口板上的按钮同时控制所有单元。
• 制作用于操作多个设备的电缆时，务必注意正确的引脚方向。 以下过程提供了制作此类电缆的指导。

1. 将所需的零件收集在一起。
   a) 带状电缆 3M 3365/08-100 (Farnell 2064465xxxxx)。
   b) 需要的内螺纹压接连接器 - 型号 MOLEX 90327-0308（Farnell 订购代码 673160）（上述 1 个内螺纹连接器随每个 stage 单位）。
   c) 合适的螺丝刀和剪刀或其他切割工具。
2. 正确定位第一个连接器以与 s 上的连接器匹配tage，然后如图所示布置带状电缆，红色线与引脚 1 对齐（在 pcb 上用小三角形标识）。 如图所示，将连接器滑到带状电缆上。
3. 使用螺丝刀或其他合适的工具，向下推每个引脚的压接以与带状电缆连接。
4. 如果需要其他连接器，则应在此处安装。 将每个连接器滑到电缆上，注意如下所示的方向，然后按照步骤 (3) 中的详细说明进行压接。
5. 安装将与接口板配合的端接连接器，注意将电缆红色线与引脚 1 对齐，如步骤 (2) 中所述。

产品参数

项目编号	ELL6(K)	ELL9(K)	ELL12(K)
两个位置之间的切换时间	卸载 180 至 270 毫秒 100 克负载 <600 毫秒	卸载 450 至 500 毫秒 150 克负载 <700 毫秒	卸载 350 至 400 毫秒 150 克负载 <600 毫秒
旅行用品	31毫米（1.22英寸）	93毫米（3.66英寸）	95毫米（3.74英寸）
光学安装位置	两个 SM1 (1.035″-20) 螺纹	四个 SM1 (1.035″-20) 螺纹	四个 SM05 (0.535″-20) 螺纹
定位重复性 a	<100 微米（典型值 30 微米）
最大负载（垂直安装） b	150克（5.29盎司）
最短寿命 c	100 公里（3.3 万次操作）
额定容量tage	4.5到5.5 V
运动期间的典型电流消耗
待机时的典型电流消耗	38毫安
频率搜索期间的典型电流消耗 d	一个1.2
公共汽车 e	多点 3.3V/5V TTL RS232
速度	9600 波特/秒
数据长度 f	8位
协议数据格式	ASCII 十六进制
模块地址和命令格式	助记符
带状电缆长度（提供）	250 毫米
带状电缆长度（最大）	3米
滑块的尺寸（在终点处）	79.0毫米x 77.7毫米x 14.0毫米（3.11英寸x 3.06英寸x 0.55英寸）	143.5毫米x 77.7毫米x 14.2毫米（5.65英寸x 3.06英寸x 0.56英寸）	143.5毫米x 77.7毫米x 14.2毫米（5.65英寸x 3.06英寸x 0.56英寸）
控制板尺寸	32.0毫米x 65.0毫米x 12.5毫米（1.26英寸x 2.56英寸x 0.49英寸）
重量：仅滑块单元（无电缆或听筒）	44.0克（1.55盎司）	70.0克（2.47盎司）	78.5克（2.77盎司）
重量：接口板	10.3克（0.36盎司）

说明

• a. 低功耗红外光电传感器技术可在每个位置对齐滑块。
• b. 垂直安装，以便左右移动而不是上下移动
• c. 使用寿命是根据光学支架移动的距离来衡量的。 一次操作定义为从一个位置到相邻位置的移动。
• d. 可能需要额外的电源
• e. 在 RX/TX 的多点模式下使用两个 10 kΩ 上拉电阻。
• f. 1 个停止位，无奇偶校验

监管

符合性声明

对于欧洲客户

对于美国客户

本设备已经过测试，符合 FCC 规则第 15 部分对 A 类数字设备的限制。 这些限制旨在提供合理的保护，防止设备在商业环境中运行时产生有害干扰。 本设备会产生、使用并可能辐射射频能量，如果未按照说明手册安装和使用，可能会对无线电通信造成有害干扰。 在住宅区操作此设备可能会造成有害干扰，在这种情况下，用户需要自费消除干扰。
未经公司明确批准的更改或修改可能会使用户操作设备的权限失效。

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• Thorlabs 验证我们是否符合欧共体的 WEEE（废弃电子电气设备）指令和相应的国家法律。 因此，EC 的所有最终用户都可以将 13 年 2005 月 XNUMX 日之后出售的报废附件 I 类电气和电子设备退还给 Thorlabs，而无需支付处理费用。 符合条件的装置标有带叉的带轮垃圾桶标志（见右图），被出售给 EC 内的一家公司或机构，目前归其所有，并且未被拆解或污染。 联系 Thorlabs 获取更多信息。 废物处理是您自己的责任。 报废装置必须返回给 Thorlabs 或交给专门从事废物回收的公司。 请勿将设备丢弃在垃圾桶或公共垃圾处理场。
• www.thorlabs.com

文件/资源

THORLABS ELL6(K) 带谐振压电电机的多位置滑块 [pdf] 使用说明书 ELL6 K, ELL9 K, 带谐振压电电机的多位置滑块, 多位置滑块, 位置滑块, 滑块

参考资料

• Thorlabs, Inc. - 光纤、激光二极管、光学仪器和偏振测量与控制的来源
• Thorlabs, Inc. - 光纤、激光二极管、光学仪器和偏振测量与控制的来源