Elenco delle figure
1.1 Effetto piezoelettrico diretto ed inverso . . . 2
1.2 Dipoli elettrici nei domini di Weiss . . . 4
1.3 Struttura generale di un interferometro di Michelson . . . 13
1.4 Risposta teorica dell’interferometro di Michelson . . . 16
2.1 Inchworm motor dell’azienda canadese EXFO; si distinguono: lo statore (1), il cristallo motive (2), il cristallo locking (3), l’asta mobile centrale (4) . . . 18
2.2 Squiggle motor dell’azienda statunitense New Scale Technologies . . . 19
2.3 Esempio di passo tipico di piezomotori a tre gruppi di cristalli . . . . 21
2.4 Le Piezo LEGSTMche costituiscono il motore . . . . 24
2.5 Principali modi di movimento delle Piezo LEGSTM: riposo (a), piega-mento a sinistra (b), espansione (c), piegapiega-mento a destra(d) . . . 24
2.6 Il rombo dentro il quale l’estremit`a del leg pu`o muoversi arbitraria-mente; nei vertici si individuano le quattro posizioni base: riposo (a), piegamento a sinistra (b), espansione (c), piegamento a destra(d) . . 25
2.7 Esempi di traiettorie relative alle varie tipologie di forma d’onda applicate . . . 26
2.8 Illustrazione schematica del principio di movimento . . . 28
2.9 Sfasamento tipico tra i segnali di pilotaggio . . . 30
2.10 Esploso del ‘demo-kit’ . . . 31
2.11 Il ‘demo-kit’ assemblato . . . 31
3.1 Forme d’onda trapezoidali con sfasamento standard . . . 33
3.2 Forme d’onda omega: in blu WAVE 1, in rosso WAVE 2 . . . 34
3.3 Forme d’onda sinusoidali con sfasamento standard . . . 35
3.4 Studio della traiettoria del leg in funzione dello sfasamento . . . 36
3.5 Direzione di marcia del rod . . . 39
3.6 Scomposizione in settori del periodo dell’onda trapezoidale . . . 39
Elenco delle figure
3.7 Sfasamento tra WAVE 1 (WAVE 2) e WAVE 3 (WAVE 4) . . . 42
3.8 Sfasamento α tra WAVE 1 (WAVE 3) e WAVE 2 (WAVE 4) . . . 44
3.9 Onde trapezoidali con sfasamento α generico . . . 46
3.10 Schema logico del sistema realizzato . . . 52
3.11 Schema logico della parte software . . . 53
3.12 Schema logico della parte elettronica . . . 68
3.13 Schema logico dell’alimentatore . . . 68
3.14 Schema elettrico dell’alimentatore . . . 69
3.15 L’alimentatore costruito . . . 70
3.16 Schema elettrico del driver del piezomotore . . . 71
3.17 Circuito stampato del driver del piezomotore . . . 72
3.18 Il segnale in ingresso (sopra) e in uscita (sotto) dall’amplificatore visualizzati sull’oscilloscopio . . . 74
3.19 Schema elettrico del convertitore corrente - tensione . . . 77
3.20 Curva di sensibilit`a normalizzata del fotodiodo BPW34 . . . 78
3.21 Visione d’insieme dell’interferometro realizzato . . . 80
3.22 Effetto di un fascio laser non collimato . . . 82
3.23 Effetto delle due superfici di separazione del beam splitter . . . 82
3.24 Effetto di pi`u fasci laser incidenti sul rivelatore . . . 83
3.25 Sezione del profilato in alluminio usato per la struttura . . . 84
3.26 Sezione del supporto del laser . . . 85
3.27 Laser montato sul braccio tramite la staffa . . . 85
3.28 Rivelatore montato sul braccio dell’interferometro . . . 86
3.29 Beam splitter posizionato al centro dell’interferometro . . . 86
3.30 Lo specchio mobile fissato al rod del piezomotore . . . 87
4.1 Risposta interferometrica generica . . . 89
4.2 Tipico grafico riassuntivo della misura . . . 90
4.3 Andamento del periodo della risposta dell’interferometro al variare dello sfasamento α . . . 95
4.4 Andamento della risoluzione del piezomotore al variare dello sfasamen-to α . . . 95
4.5 Test sullo sfasamento per α = 90◦; 56,25◦; 22,5◦ . . . 97
4.6 Approssimazione in eccesso proposta per il calcolo del passo minimo del piezomotore . . . 98
Elenco delle figure
4.7 Andamento del periodo dell’onda in uscita dall’interferometro al variare
del parametro ‘delta’ . . . 99
4.8 Andamento della risoluzione del piezomotore al variare del parametro ‘delta’ . . . 99
4.9 Andamento della differenza di periodo tra l’onda misurata rispetto al caso di delta = 1 al variare dello parametro ‘delta’ . . . 100
4.10 Test sulla risoluzione per delta = 1, 50, 100 . . . 101
4.11 Prova di uniformit`a di spostamento in entrambi i sensi di marcia . . . 102
4.12 Ambiguit`a che si potrebbe presentare nella prova di cambio di direzione nel caso il numero di LSB per senso di marcia fosse uguale o superiore a met`a periodo di onda . . . 103
4.13 Analisi del mantenimento della posizione individuata come target . . 104
4.14 Particolare della prova sul mantenimento della posizione individuata come target . . . 104
4.15 Approssimazione in eccesso proposta per il calcolo dell’oscillazione attorno al target . . . 105
4.16 Particolare della prova sulla ripetibilit`a dello spostamento . . . 107
A.1 Domini di Weiss rappresentati come piccoli magneti a barra . . . 109
A.2 Differenza tra muro di Bloch e muro di N´eel . . . 110
A.3 Esempio di muro di Bloch in un magnete a barra . . . 111
B.1 Modello generale di B. Auld . . . 120
B.2 Modello di solido non piezoelettrico secondo B. Auld . . . 123
B.3 Modello di solido piezoelettrico secondo B. Auld . . . 126
D.1 Onde trapezoidali con sfasamento α generico . . . 136
E.1 Studio sullo sfasamento: α = 90◦ . . . 190
E.2 Studio sullo sfasamento: α = 78,75◦ . . . 191
E.3 Studio sullo sfasamento: α = 67,5◦ . . . 192
E.4 Studio sullo sfasamento: α = 56,25◦ . . . 193
E.5 Studio sullo sfasamento: α = 45◦ . . . 194
E.6 Studio sullo sfasamento: α = 33,75◦ . . . 195
E.7 Studio sullo sfasamento: α = 22,5◦ . . . 196
E.8 Studio sulla risoluzione: delta = 1 LSB . . . 198
E.9 Studio sulla risoluzione: delta = 10 LSB . . . 199
Elenco delle figure
E.10 Studio sulla risoluzione: delta = 20 LSB . . . 200
E.11 Studio sulla risoluzione: delta = 50 LSB . . . 201
E.12 Studio sulla risoluzione: delta = 100 LSB . . . 202
E.13 Prova di uniformit`a di spostamento in entrambi i sensi di marcia . . . 204
E.14 Prova di mantenimento della posizione . . . 206
E.15 Prova di ripetitibilit`a dello spostamento (particolare) . . . 208
E.16 Prova di ripetitibilit`a dello spostamento (altro particolare) . . . 209
F.1 Datasheet del fotodiodo BPW34 della Vishay . . . 211
F.2 Datasheet del modulo DLP della FTDI . . . 212
F.3 Datasheet del modulo laser . . . 213
F.4 Datasheet del piezomotore . . . 214
F.5 Datasheet dell’amplificatore LM1876 della National Semiconductor . 215 F.6 Datasheet del convertitore MAX541 della Maxim . . . 216
F.7 Datasheet del riferimento MAX6225 della Maxim . . . 217
F.8 Datasheet del microcontrollore . . . 218
F.9 Datasheet del modulo ft245 della FTDI . . . 219
F.10 Caratteristiche meccaniche del piezomotore . . . 220
F.11 Standard ANSI/IEEE 176-1987 . . . 221
F.12 Protocollo FTD2xx della FTDI . . . 222
F.13 Paper PI sul nanoposizionamento . . . 223
F.14 United States Patent 4019073 . . . 224
F.15 United States Patent 4210837 . . . 225
