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0 0.5 A Caterina e Loretta

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Desidero ringraziare il prof. P. Civera e l'ing. D. Demarchi per la disponibilità e l'amicizia dimostrate nel corso della tesi, nonché per i preziosi consigli forniti in molte occasioni.

Un saluto speciale a tutti gli amici del laboratorio VLSI per l'aiuto offerto di fronte ai problemi che si sono presentati e per la loro compagnia durante le giornate di lavoro.

Un ringraziamento particolare va al tecnico F. Albanese per le preziose consulenze, spesso al limite dell'impossibile.

Per ultimi, ma non meno importanti, desidero ringraziare i miei genitori per l'aiuto ed il conforto che mi hanno assicurato sopprattutto nei momenti difficili e Loretta per la sua infinita pazienza.

Il micromanipolatore è uno strumento di precisione per l'analisi di circuiti e componenti elettronici di dimensioni ridotte ( chip o wafer). Agendo sul microscopio e sulle manopole di spostamento è possibile fare qualunque tipo di rilevamento e posizionamento visivo.

La presente tesi si prefigge come obiettivo lo sviluppo e la realizzazione di un controllo X Y atto a discriminare in modo automatico il movimento del micromanipolatore.

Affinché ci sia movimento è necessario avere un attuatore che sostituisca l'azione manuale. Oltre che avere una buona coppia di torsione l'attuatore deve essere molto preciso; quindi la scelta è caduta su di un motore elettrico di tipo passo passo. La risoluzione del motore vale 1.8$~^\circ$ al passo e questo permette di avere una notevole sensibilità di movimento.

Per gestire tutte le operazioni che si effettuano durante il controllo del movimento è necessario utilizzare un microcontrollore. Tale elemento deve essere in grado di gestire i passi di entrambi i motori e di comunicare con l'utente che sta utilizzando il sistema. Il microcontrollore utilizzato è il Motorola 68HC11.

L'interfaccia con l'utente è effettuata tramite un joystick che comunica al microcontrollore il movimento da effettuare.

Per poter far funzionare il motore passo passo sono richieste una sequenza di forme d'onda agli ingressi (gestite dal microcontrollore) ed una potenza che il microcontrollore non è in grado di fornire. Si rende così necessaria l'introduzione di un driver di potenza. Tale driver ha il compito di fornire l'alimentazione sufficiente al motore per poter funzionare. Il driver utilizzato è del tipo L6219 SGS THOMSON ed è in grado di pilotare un motore passo passo a due fasi in modo bipolare.

Tra il microcontrollore ed il driver si è inserito un circuito logico in grado di semplificare il sistema di pilotaggio dei motori. Questo perché il microcontrollore ha una memoria molto limitata, per contenere il codice di programmazione, e le funzioni per gestire le sequenze delle forme d'onda agli ingressi dei motori occupano un'area troppo grande (se sommate alle funzioni di interfaccia e di temporizzazione). La realizzazione del circuito logico è avvenuta utilizzando un componente a logica programmabile denominato GAL 16V8.

Per la realizzazione pratica del sistema di movimento si è utilizzata una staffa metallica sulla quale si sono inseriti i due motori passo passo. Tale staffa è stata collegata allo stadio di movimento orizzontale del micromanipolatore. Due cinghie elastiche di opportuna dimensione sono state utilizzate per trasmettere il movimento dai motori alle manopole.

Per quel che riguarda la precisione ottenuta, si è riscontrata sperimentalmente una risoluzione inferiore ai dieci micron.




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Marco Delaurenti
1999-06-25