vielseitiger frequenzregler zum betrieb von saw-aktuatoren

Der SAW Generator wurde als universeller Frequenzregler zum Betrieb von SAW-Aktuatoren in der Akustofluidik entwickelt. 

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Beschreibung der Lösung

Aufgabenstellung

Verschiedenste SAW-Aktuatoren und akustische Resonatoren sollen mit einer hochfrequenten Wechselspannung einstellbarer Frequenz und Amplitude betrieben werden. Die Resonatoren müssen zunächst charakterisiert werden, um die optimale Anregefrequenz zu bestimmen. Während des Betriebs soll eine kontinuierliche Überwachung stattfinden, sodass man bei Bedarf manuell oder automatisiert nachjustieren kann.

Weiterhin soll die Möglichkeit bestehen, während der Experimente zu bestimmten Zeitpunkten eine Hochgeschwindigkeitskamera auszulösen.

Die Aufgabe gestaltet sich besonders anspruchsvoll, da bisher für diese Zwecke komplexe Aufbauten aus mehreren kostenintensiven Mess- und Ansteuergeräten nötig waren. Deren Bedienung ist zudem sehr aufwändig und erfordert umfangreiche Kenntnisse in der Hochfrequenztechnik.

Mit der zu entwickelnden Lösung verbindet der Kunde daher gleich drei Ziele: Komplexitätsreduktion, Zeitersparnis und Kostenersparnis.

Lösungsansatz

Entwickelt wurde ein integriertes Ansteuergerät, das die für akustofluidische Experimente benötigten Funktionen von Netzwerkanalysator, Frequenzgenerator, Leistungsverstärkung und -messung in einem einzelnen Gerät vereint.

Zur Charakterisierung der angeschlossenen SAW-Aktuatoren und zum Nachführen der Anregefrequenz wurden mehrere automatisierte Scanfunktionen umgesetzt. Über Triggeranschlüsse lassen sich externe Geräte steuern.


Hauptmerkmale

  • Vielseitig einsetzbar für F&E-Aufgaben mit SAW-Aktuatoren
  • Charakterisierung der angeschlossenen Bauelemente
  • Automatisches Bestimmen und Nachführen der optimalen Anregefrequenz
  • Großer Dynamikumfang hinsichtlich Leistung und Frequenz
  • Zweikanalversion zum Erzeugen stehender Wellenfelder
  • Generierung von SAW-Pulsen möglich
  • PC-Software zur komfortablen Bedienung und Überwachung der angeschlossenen SAW-Aktuatoren
  • Erzeugen und Empfangen von Triggersignalen (z.B. für Kameras)

 

Lösungsdetails

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    Die Funktionen des integrierten skalaren Netzwerkanalysators, des Signalgenerators, des Leistungsverstärkers und des Leistungsmessers sind bequem über die Bediensoftware BSG Soft regelbar. Die angeschlossenen SAW-Aktuatoren können automatisiert oder über manuelle Betriebsmodi vom PC aus angesteuert werden.

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    Nach der automatischen oder manuellen Bestimmung der optimalen Anregefrequenz wird der SAW-Aktuator durch Einstellen der gewünschten Ausgangsleistung in Betrieb gesetzt. Die Anregefrequenz wird regelmäßig neu bestimmt und nachgeführt. Eine Drift des Aktuators durch Erwärmung, Alterung oder Beladung wird somit kompensiert.

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    Für die Manipulation von Partikeln oder Zellen in mikrofluidischen Gefäßen (akustische Pinzette) werden stehende Wellen benötigt. Der SAW Generator F20 bietet dazu einen zweiten Signalausgang mit separat einstellbarer Leistung und Phasenlage. Für komplexe Experimentieraufgaben stehen zusätzliche Funktionen zur Verfügung.

  • Ausgangssituation, Stand-der-Technik: Mit einem Netzwerkanalysator wird der SAW-Aktuator zunächst elektrisch charakterisiert, um die optimale Anregefrequenz zu bestimmen. Dies erfordert umfangreiche Kenntnisse in HF-Elektronik (S-Parameter). Anschließend muss das SAW-Bauelement an den Signalgenerator angeschlossen werden.

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    Ausgangssituation, Stand-der-Technik: Ein Signalgenerator und ein Leistungsverstärker regeln den Betrieb des Bauelements auf den mittels Netzwerkanalysator bestimmten Frequenzen. Zur Überwachung ist zusätzlich ein Power Meter erforderlich. Zur Fernsteuerung müssen mehrere Geräte mit einem PC verbunden werden.

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    Die Funktionen des integrierten skalaren Netzwerkanalysators, des Signalgenerators, des Leistungsverstärkers und des Leistungsmessers sind bequem über die Bediensoftware BSG Soft regelbar. Die angeschlossenen SAW-Aktuatoren können automatisiert oder über manuelle Betriebsmodi vom PC aus angesteuert werden.

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    Nach der automatischen oder manuellen Bestimmung der optimalen Anregefrequenz wird der SAW-Aktuator durch Einstellen der gewünschten Ausgangsleistung in Betrieb gesetzt. Die Anregefrequenz wird regelmäßig neu bestimmt und nachgeführt. Eine Drift des Aktuators durch Erwärmung, Alterung oder Beladung wird somit kompensiert.

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    Für die Manipulation von Partikeln oder Zellen in mikrofluidischen Gefäßen (akustische Pinzette) werden stehende Wellen benötigt. Der SAW Generator F20 bietet dazu einen zweiten Signalausgang mit separat einstellbarer Leistung und Phasenlage. Für komplexe Experimentieraufgaben stehen zusätzliche Funktionen zur Verfügung.

  • Ausgangssituation, Stand-der-Technik: Mit einem Netzwerkanalysator wird der SAW-Aktuator zunächst elektrisch charakterisiert, um die optimale Anregefrequenz zu bestimmen. Dies erfordert umfangreiche Kenntnisse in HF-Elektronik (S-Parameter). Anschließend muss das SAW-Bauelement an den Signalgenerator angeschlossen werden.

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    Ausgangssituation, Stand-der-Technik: Ein Signalgenerator und ein Leistungsverstärker regeln den Betrieb des Bauelements auf den mittels Netzwerkanalysator bestimmten Frequenzen. Zur Überwachung ist zusätzlich ein Power Meter erforderlich. Zur Fernsteuerung müssen mehrere Geräte mit einem PC verbunden werden.

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    Die Funktionen des integrierten skalaren Netzwerkanalysators, des Signalgenerators, des Leistungsverstärkers und des Leistungsmessers sind bequem über die Bediensoftware BSG Soft regelbar. Die angeschlossenen SAW-Aktuatoren können automatisiert oder über manuelle Betriebsmodi vom PC aus angesteuert werden.

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