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piezosystemjena d-Drive Bedienungsanleitung
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piezosystemjena d-Drive Bedienungsanleitung

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Inhaltsverzeichnis
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Bedienungsanleitung
®
Digitalsystem d-Drive
instruction manual
®
digital system d-Drive
Bitte lesen Sie sorgfältig die Bedienungsanleitung vor dem Einschalten des Gerätes. Beachten Sie
bitte insbesondere die Sicherheitshinweise!
Read carefully before switching on the power! Please see safety instructions for using piezoelectric
actuators and power supplies!
Geschäftsführer: Dr. Bernt Götz • Telefon 03641/66880 • Fax 03641/668866 • www.piezojena.com
1

Kapitel

Inhaltsverzeichnis

Fehlerbehebung

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Inhaltszusammenfassung für piezosystemjena d-Drive

  • Seite 1 ® Digitalsystem d-Drive instruction manual ® digital system d-Drive Bitte lesen Sie sorgfältig die Bedienungsanleitung vor dem Einschalten des Gerätes. Beachten Sie bitte insbesondere die Sicherheitshinweise! Read carefully before switching on the power! Please see safety instructions for using piezoelectric actuators and power supplies! Geschäftsführer: Dr.
  • Seite 2 Bedienungsanleitung Seite 3 ... 42 (deutsch) instruction manual pages 43 ... 80 (english) Deutsche Version: Letzte Änderung 09.08.2013 von AS English version: last change 2013-08-09 by AS Geschäftsführer: Dr. Bernt Götz • Telefon 03641/66880 • Fax 03641/668866 • www.piezojena.com...

  • Seite 3: Inhaltsverzeichnis

    Installation, Stromanschluss ..................8 Betrieb .......................... 8 Pflege und Wartung ...................... 9 Umgebungsbedingungen ....................9 Kurzanleitung, Funktionskontrolle ................. 9 ® Beschreibung des Digitalsystems d-Drive ..............10 Allgemeines ........................ 10 Systemgehäuse 84TE mit Netzteil ................11 8.2.1 Funktion ........................11 8.2.2 Technische Daten Systemgehäuse mit Netzteil ............

  • Seite 4: Gegenstand

    Gegenstand ® Diese Anleitung beschreibt das Digitalsystem d-Drive von piezosystem jena GmbH. Weiterhin finden Sie Sicherheitshinweise beim Umgang mit Piezoelementen. Problemen wenden sich bitte Hersteller Gerätes: piezosystem jena GmbH, Stockholmer Straße 12, 07747 Jena. Tel: (0 36 41) 66 88-0...

  • Seite 5: Konformitätserklärung

    Konformitätserklärung Geschäftsführer: Dr. Bernt Götz • Telefon 03641/66880 • Fax 03641/668866 • www.piezojena.com...

  • Seite 6: Lieferumfang

    Lieferumfang Bitte prüfen Sie nach Erhalt die Vollständigkeit der Lieferung, bestehend aus:  Digitalsystem d-Drive  Netzkabel  RS232-Kabel  USB-Kabel  Bedienungsanleitung  CD-ROM mit Treiber, Software und Bedienungsanleitung Allgemeine Hinweise zu Piezoaktoren und Spannungsverstärkern  Piezoaktoren von piezosystem jena werden mit Spannungen bis 150V angesteuert.

  • Seite 7: Sicherheitshinweise

    Achtung! Trotz mechanischer Vorspannung können Stoßkräfte (z.B. Fallenlassen oder Anstoßen) zu einer Beschädigung des eingebauten Keramikelementes führen. Bei Beschädigungen des Piezoaktors aufgrund derartiger Einwirkungen können wir keine Garantie übernehmen. Bitte gehen Sie deshalb sehr sorgfältig mit Ihrem Piezoaktor um. Sicherheitshinweise Symbole: ...

  • Seite 8: Installation, Stromanschluss

    6.1 Installation, Stromanschluss GEFAHR  Greifen Sie niemals mit nassen Händen an den Netzstecker. Es besteht die Gefahr eines elektrischen Schlages.  Nicht in Räumen installieren, in denen leicht entzündliche Substanzen gelagert werden. Kommen leicht entzündliche Substanzen mit elektrischen Bauteilen in Kontakt, besteht die Gefahr von Feuer oder einem elektrischen Schlag.

  • Seite 9: Pflege Und Wartung

    6.3 Pflege und Wartung ACHTUNG  Schalten Sie das Gerät immer aus und ziehen Sie den Netzstecker, bevor Sie das äußere Gehäuse reinigen.  Verwenden Sie zum Reinigen ein gut ausgewrungenes Tuch. Verwenden Sie niemals Alkohol, Benzin, Verdünner oder andere leicht entflammbare Substanzen. Ansonsten besteht Feuergefahr oder die Gefahr eines elektrischen Schlages.

  • Seite 10: Beschreibung Des Digitalsystems D-Drive

    Positionieraufgaben. Sie wurde speziell für mehrkanalige Feinpositionieraufgaben entwickelt. Dank ® des schnellen Digitalen Signal Prozessors (DSP) und dem hohen Bedienkomfort setzt d-Drive neue Maßstäbe. Alle Parameter können über PC ferngesteuert und abgefragt bzw. am integrierten Display des Datenaustauschmoduls EDS2 direkt eingegeben und angezeigt werden.

  • Seite 11: Systemgehäuse 84Te Mit Netzteil

    8.2 Systemgehäuse 84TE mit Netzteil 8.2.1 Funktion Es gibt zwei 19 Zoll 84TE-Systemgehäuse mit unterschiedlicher Leistung und unterschiedlicher Gehäusetiefe. Diese beinhalten Weitbereichsnetzteile mit Power Faktor Regelung (PFC), die alle im System benötigten Hoch- und Niederspannungen zur Verfügung stellen. Auf der Rückseite befinden sich Netzeingangsbuchse,...

  • Seite 12: Verstärkermodule Evd50, Evd125, Evd300

    8.3 Verstärkermodule EVD50, EVD125, EVD300 8.3.1 Funktion Der Spannungsverstärker EVDxxx ist für Niedervoltpiezoelemente konzipiert und wird als 19 Zoll Einschubmodul in 10TE (EVD50) bzw. 20TE Breite (EVD125, EVD300) gefertigt. Die Varianten EVD50, EVD125 und EVD300 unterscheiden sich im Ausgangsstrom. Der EVD50 kann 50mA Konstantstrom treiben, die Verstärker EVD125 und EVD300 entsprechend 125mA und 300mA.
  • Seite 13 Im folgenden Blockschaltbild sind die Funktionsgruppen der Verstärkermodule dargestellt: Geschäftsführer: Dr. Bernt Götz • Telefon 03641/66880 • Fax 03641/668866 • www.piezojena.com...
  • Seite 14 Der Sollwert für den Digitalregler setzt sich aus der Addition von analogem Modulationssignal, dem Digitalwert des OFFSET-Potentiometers und dem über den CAN-Bus vorgegebenen Digitalwert zusammen und stellt diesen Wert dem Digitalen Signal Prozessor (DSP) als Führungsgröße zur Verfügung. Die Anstiegsgeschwindigkeit kann wahlweise durch eine einstellbare „slew rate“ Begrenzung oder durch einen Tiefpassfilter 4.

  • Seite 15: Mod/Mon

    Die Reaktionen der Reglerkomponenten sind in folgendem Diagramm dargestellt: Abbildung 2: Übertragungsfunktion Ein besonderes Feature ist ein Kerbfilter (notch filter), der direkt vor die Endstufe geschaltet werden kann. Dieser hat die Eigenschaft, die Hauptresonanzfrequenz des Gesamtsystems stark zu bedämpfen. Das bedeutet im geregelten Zustand, dass Störungen von außen den Regelkreis nicht zum Eigenschwingen bringen können.
  • Seite 16 Monitorausgang Umess[CL] 0 = Positionswert im geregelten Betrieb (default = 0) Usoll 1 = Sollwert Ustell 2 = Reglerausgangsspannung Uerr 3 = Regelabweichung mit Vorzeichen Uerrabs 4 = Betrag der Regelabweichung Uout 5 = Aktorspannung Umess[OL] 6 = Positionswert im ungeregelten Betrieb Tabelle 4: Monitor 0;...

  • Seite 17: Anschlussbelegungen

    6; Umes[OL] Im Gegensatz zum geregelten Betrieb, wo der Nullpunkt der Aktordehnung auf den Positionswert = 0V kalibriert ist, liegt die minimale Dehnung im ungeregelten Betrieb (OL) unter 0V (siehe unten). Damit diese Position und die max. ungeregelte Dehnung im Bereich von 0...+10V dargestellt werden kann, wird der Positionswert halbiert und um +2,5V angehoben.
  • Seite 18 PIEZO: 15pol. SUB-D Stecker Bezeichnung Beschreibung 1,2,11 AGND Analogmasse +15V * Betriebsspannung Messsystem +15V 4,14 Digitalmasse I²C Bus SDA 5Veeprom * Betriebsspannung ID-Chip Vout2 Aktorsteuerspannung 2 +130 ... -20V für nanoX Vout Aktorsteuerspannung -20 ... +130V +MESS Positionssignal -8 ... +8V -15V * Betriebsspannung Messsystem -15V I²C Bus SCL...

  • Seite 19: Technische Daten Evdxxx

    8.3.4 Technische Daten EVDxxx EVD50 EVD125 EVD300 Ausgangsleistung: 7,5W (max. 15W 16W (max. 32W für für nanoX nanoX Aktoren) Aktoren) Ausgangsspannungen: -20V...+130V +130V...-20V für nanoX Aktoren Ausgangsstrom 50mA permanent 125mA permanent 300mA permanent (Konstantstrom): (2x 50mA für (2x 125mA für (2x 150mA für nanoX) nanoX)

  • Seite 20: Interfacemodul Eds1, Eds2

    8.4 Interfacemodul EDS1, EDS2 8.4.1 Funktion Das Datenaustauschmodul stellt zum einen die Kommunikation zwischen den Komponenten der Piezoverstärker und dem Kunden her, zum anderen zeigt es die wichtigsten Statusmeldungen und momentanen Kennwerte des Systems auf einem grafischen TFT-Display an. Einige ausgewählte Parameter können über die Eingabeelemente an der Frontplatte geändert werden.

  • Seite 21: Menüführung Eds2

    8.4.2 Menüführung EDS2 Folgende Menüs sind aufrufbar: Hauptmenü X,Y,Z = Aktorname (X = Kanal 0 (1.Einschub v.l.)) xxx.xxx V op/cl = open loop / closed loop xxx.xxx µm xxx.xxx = bei „op“ Aktorspannung in V xxx.xxx V bei „cl“ Dehnung in μm Setup Setup Sprache...

  • Seite 22: Anschlussbelegungen

    Digitalregler [Kanal] 0...999.00000 0.00000 50.00000 0...999.00000 0...999.00000 0.00020 Zurück Analog I/O [Kanal] Umes[CL] / Usoll / Ustell / Uerr / Uerrabs / Uout / Umes[OL] Monitor Umes/CL ein /aus Modul. Zurück Information [Kanal] PX200CAP Aktor Messsystem CAP Ser.Nr.Akt. 64070 zurück Im Informationsmenü...

  • Seite 23: Technische Daten Edsx

    USB 1.1: Stecker Serie A Bezeichnung Beschreibung Betriebsspannung +5V Daten - Daten + Betriebsspannungsmasse Tabelle 8: Pinbelegung 8.4.4 Technische Daten EDSx EDS1 EDS2 Leistungsaufnahme: max. 0,9W max. 1,2W +5V / max. 180mA +5V / max. 230mA Betriebsspannung/- strom: RS232 Schnittstellen: USB 1.1 CAN-Bus (intern benutzt) RS232 Baudrate:...

  • Seite 24: Anleitung Und Treiberinstallation Für Usb-Interface

    115200 Baud, 8 Bit, keine Parität, 1 Stoppbit, Xon/Xoff-Protokoll Die Befehlseingabe und die Rückmeldungen erfolgen im ASCII-Code, sind also einfach einzugeben bzw. zu lesen. 8.5.2 Anleitung und Treiberinstallation für USB-Interface Grundlage: Zum Betrieb des Gerätes werden zwei Treiber benötigt, ein Treiber stellt die USB-Verbindung zwischen Digitalsystem und PC her, der zweite Treiber ermöglicht dem Anwender den einfachen Zugriff auf das Gerät über eine serielle (COM) Schnittstelle.
  • Seite 25 Den extrahierten Ordner „\psjUSB“ auswählen (z.B. C:\psjUSB). Der Windows-Logo-Test ist für diese Anwendung nicht relevant, bitte Installation fortsetzen drücken. Der USB-Treiber ist installiert. Geschäftsführer: Dr. Bernt Götz • Telefon 03641/66880 • Fax 03641/668866 • www.piezojena.com...
  • Seite 26 Der zweite Treiber wird installiert (COM-Port), gleiches Vorgehen wie oben: Den Ordner „psjUSB“ auswählen. Der Windows-Logo-Test ist für dies Anwendung nicht relevant, Installation fortsetzen. Der COM-Port-Treiber wird nun installiert. Geschäftsführer: Dr. Bernt Götz • Telefon 03641/66880 • Fax 03641/668866 • www.piezojena.com...
  • Seite 27 Um die Steuerung des Digitalsystems über ein Terminalprogramm zu gewährleisten, muss die COM-Schnittstelle bestimmt bzw. festgelegt werden. Im „Gerätemanager“ unter „Anschlüsse“ muss das Digitalsystem d-Drive aufgeführt sein: Ein Rechtsklick auf „piezojena...“ ermöglicht unter „Eigenschaften“ die Einstellung verschiedener Parameter (normalerweise nicht erforderlich).
  • Seite 28 Einrichten des Terminalprogramms (Hyper Terminal): Verbindung benennen (z.B. „dDrive“) Bitte den entsprechenden COM-Port auswählen. Geschäftsführer: Dr. Bernt Götz • Telefon 03641/66880 • Fax 03641/668866 • www.piezojena.com...
  • Seite 29 Die Baudrate ist egal, es wird mit USB1.1 Geschwindigkeit übertragen. Wichtig sind: 8 Datenbits, keine Parität, 1 Stoppbit, Software-Handshake (Xon/Xoff). Für bessere Bedienbarkeit diese Haken setzen.  Fertig Beispiel: Bedienung über das Hyper Terminal: Oben ist der Prompt des Digitalsystems als Bestätigung auf Enter zu sehen. Darunter die Antwort auf den Befehl „stat“.

  • Seite 30: Befehlssatz

    8.5.3 Befehlssatz Globale Befehle: <Befehl> Enter Befehl Beschreibung zeigt alle verfügbaren Befehle an stat zeigt den Status aller Verstärkermodule an dprpon schaltet die zyklische Ausgabe der aktuellen Positionswerte aller Aktoren ein * dprpof schaltet die zyklische Ausgabe der aktuellen Positionswerte aller Aktoren aus schaltet die automatische Ausgabe des Status bei Statusänderung eines der dprson Verstäkerkanäle ein...
  • Seite 31 2= Reglerausgangsspannung 3 = Regelabweichung mit Vorzeichen 4 = Betrag der Regelabweichung 5 = Aktorspannung 6 = Positionswert im ungeregelten Betrieb ungeregelt / geregelt 0 = ungeregelt (open loop / closed loop) 1 = geregelt Proportional Anteil 0...999.0 Integral Anteil 0...999.0 Differential Anteil 0...999.0...
  • Seite 32 trgss Triggererzeugung Wegposition Start > 0,2% des Maximalhubes des Aktors [µm] oder [mrad] < Maximalhub minus 0,2% des Maximalhubes des Aktors [µm] oder [mrad] trgse Triggererzeugung Wegposition Ende > 0,2% des Maximalhubes des Aktors [µm] oder [mrad] < Maximalhub minus 0,2% des Maximalhubes des Aktors [µm] oder [mrad] jedoch größer als „Wegposition Start“...

  • Seite 33: Statusregister

    8.5.4 Statusregister Das Statusregister ist ein 16bit Register, wobei die einzelnen Bits die verschiedenen Einstellungen des Verstäkerkanals bzw. Aktors beschreiben. Abgefragt wird dieses Register mit dem stat Befehl. Die Dezimalsumme der Bits ergibt den Wert des Statusregisters: Binär Beschreibung Dezimal 0 - Aktor nicht angesteckt 1 - Aktor angesteckt 0, 0 –...

  • Seite 34: Funktionsgenerator

    8.6 Funktionsgenerator Jeder Verstärker EVDxxx ist mit einem eigenen programmierbaren Funktionsgenerator ausgestattet, mit dem unter anderem Scanfunktionen realisiert werden können. Die Programmierung erfolgt über o.g. Befehle. Folgende Funktionen sind realisierbar: Funktionstyp Sinus Dreieck Rechteck Rauschen Wobbeln 0 = aus √ √...

  • Seite 35: Ausgeben Von Triggersignalen

    8.7 Ausgeben von Triggersignalen Die Verwendung des Triggersignales ermöglicht es, bei Erreichen oder Überschreiten eines vorgegebenen Wertes ein elektrisches Signal auszugeben. Die Triggerpunkte beziehen sich immer auf den Messwert (Weg). Das Triggersignal ist Low-aktiv, d.h. eine H/L-Flanke zeigt das Erreichen eines Triggerpunktes.

  • Seite 36: Scanfunktion

    trgss untere Triggerposition Dieser Wert gibt die untere Position [µm] bzw. [mrad] an, ab der ein Triggersignal ausgelöst wird. trgse obere Triggerposition Dieser Wert gibt die obere Position [µm] bzw. [mrad] an, bis zu der ein Triggersignal ausgelöst wird. trgsi Triggerintervall Dieser Wert gibt die Intervallgröße [µm] bzw.
  • Seite 37 Anwendung: Die kombinierte Benutzung von Triggererzeugung und Scanfunktion erlaubt die hochgenaue Abrasterung einer Probe. Durch die Verwendung einer Sinusfunktion werden Beschleunigungskräfte (und damit Schwingungen) minimiert, durch die Triggererzeugung können Aktionen in genau definierten Aktorpositionen ausgelöst werden. Abb.: Sinusscan mit Triggerimpulsen auf der steigenden bzw. auf beiden Flanken Abb.: Dreieckscan mit Triggerimpulsen auf der steigenden Flanke Geschäftsführer: Dr.

  • Seite 38: Bedienung

    Bedienung Der Aktor wird über den „PIEZO“-Stecker des EVDxxx angeschlossen. Das OFFSET Potentiometer dient der statischen Einstellung der Ausgangsspannung (OFFSET). Hiermit kann die Ruhelage des Aktors eingestellt werden. An die „ANALOG“-Buchse kann ein externes Modulationssignal im Bereich von 0 bis +10V angelegt werden. Damit sind persönlich generierte Bewegungsfunktionen realisierbar.

  • Seite 39: Reglereinstellung

    bzw. ein Anschlag des Aktors vor. Auch eine zu starke Belastung des Antriebes (hohes Gewicht des Anbaues) führt dazu, dass er seine vorgegebene Position nicht erreicht. Lösen Sie den Aktor von der Peripherie. Sind die LEDs erloschen, lag einer der o.g. Fehler vor. Die Aktorkalibrierung entspricht einer bestimmten Einbaulage.

  • Seite 40: Fehlersuche

    eingestellt. Am Oszilloskop sind folgende Einstellungen vorzunehmen: Speicherbetrieb, Zeitbasis = 0,05s/cm und Eingangsspannung = 1V/cm. Am Verstärker ist durch Druck auf das OFFSET Potentiometer der Regler einzuschalten (closed loop). Die OL/CL-LED leuchtet gelb. Das Bild am Oszilloskop zeigt die Sprungfunktion des Aktorsystems gemessen mit dem integrierten Messsystem.

  • Seite 41: Fehlerregister

    11.1 Fehlerregister Das Fehlerregister ist ein 16bit Register, wobei die einzelnen Bits die verschiedenen Fehler beim Betrieb des d-Drive beschreiben. Wenn ein Fehler auftritt, ändert sich das Fehlerregister und es wird automatisch eine Fehlermeldung über die Schnittstelle zum Computer gesendet: „...

  • Seite 42: Ihre Notizen

    12 Ihre Notizen Geschäftsführer: Dr. Bernt Götz • Telefon 03641/66880 • Fax 03641/668866 • www.piezojena.com...

  • Seite 80: Your Notes

    12 your notes Geschäftsführer: Dr. Bernt Götz • Telefon 03641/66880 • Fax 03641/668866 • www.piezojena.com...

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