1 Über dieses Dokument Über dieses Dokument In diesem Kapitel Ziel und Zielgruppe dieses Benutzerhandbuchs ................1 Gültigkeit für Sonderprodukte ....................... 1 Symbole und Kennzeichnungen ..................... 1 Abbildungen ........................... 2 Mitgeltende Dokumente ....................... 2 Handbücher herunterladen ......................3 Ziel und Zielgruppe dieses Benutzerhandbuchs Dieses Benutzerhandbuch enthält die erforderlichen Informationen für die bestimmungsgemäße Verwendung des P-88x/P-08x (x steht für die verschiedenen Modelle (S.
Abbildungen können abweichen und stellen keine zugesicherten Eigenschaften dar. Mitgeltende Dokumente Alle in dieser Dokumentation erwähnten Geräte und Programme von PI sind in separaten Handbüchern beschrieben. Die aktuellen Versionen der Benutzerhandbücher stehen auf unserer Website zum Herunterladen (S. 3) bereit.
Wenn ein Handbuch fehlt oder Probleme beim Herunterladen auftreten: Wenden Sie sich an unseren Kundendienst (S. 45). Handbücher herunterladen 1. Öffnen Sie die Website www.pi.de. 2. Suchen Sie auf der Website nach der Produktnummer (z. B. P-882) oder der Produktfamilie (z. B. PICMA® Stack).
Zur Ansteuerung des P-88x/P-08x ist eine Elektronik erforderlich, die die benötigten Betriebsspannungen bereitstellt. Die Elektronik ist nicht im Lieferumfang des P-88x/P-08x enthalten. Wir empfehlen die Verwendung einer geeigneten Elektronik (S. 12) von PI. Allgemeine Sicherheitshinweise Der P-88x/P-08x ist nach dem Stand der Technik und den anerkannten sicherheitstechnischen Regeln gebaut.
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2 Sicherheit Im Piezoaktor P-88x/P-08x können Ladungen durch Temperaturschwankungen und Druckbelastungen entstehen. Nach dem Trennen von der Elektronik kann der Piezoaktor für einige Stunden aufgeladen bleiben. Das Berühren spannungsführender Teile des P-88x/P-08x kann zu leichten Verletzungen durch Stromschlag führen. Berühren Sie den Piezoaktor nur, wenn er entladen (S. 39) ist. ...
2 Sicherheit Organisatorische Maßnahmen Benutzerhandbuch Halten Sie dieses Benutzerhandbuch ständig am P-88x/P-08x verfügbar. Die aktuellen Versionen der Benutzerhandbücher stehen auf unserer Website zum Herunterladen (S. 3) bereit. Fügen Sie alle vom Hersteller bereitgestellten Informationen, z. B. Ergänzungen und Technical Notes, zum Benutzerhandbuch hinzu.
3 Produktbeschreibung Produktbeschreibung In diesem Kapitel Modellübersicht ..........................9 Produktansicht ..........................11 Produktbeschriftung ........................11 Lieferumfang ..........................12 Geeignete Elektronik ........................12 Optionales Zubehör ........................13 Technische Ausstattung ....................... 13 Modellübersicht PICMA® Stack Multilayer-Piezoaktoren Modell Beschreibung P-882.11 PICMA® Piezoaktor, 6,5 µm Stellweg, 3 mm × 2 mm × 9 mm, Anschlusslitzen PICMA®...
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3 Produktbesch Modell Beschreibung P-887.91 PICMA® Piezoaktor, 32 µm Stellweg, 7 mm × 7 mm × 36 mm, Anschlusslitzen PICMA® Piezoaktor, 11 µm Stellweg, 10 mm × 10 mm × 13,5 mm, P-888.31 Anschlusslitzen P-888.51 PICMA® Piezoaktor, 15 µm Stellweg, 10 mm × 10 mm × 18 mm, Anschlusslitzen P-888.91 PICMA®...
3 Produktbeschreibung Produktansicht Die Abbildung ist exemplarisch und kann von Ihrem Modell abweichen. Abbildung 1: Exemplarische Produktansicht: P-88x (A) und P-080 (B) Keramikendfläche (passive PZT-Keramik) Markierung für Pluspol Kontaktierungsstreifen Schrumpfschlauch (Zugentlastung der Anschlusslitzen) Schwarze Litze: Anschluss für Masse (-) Rote Litze: Spannungsanschluss (+) Die Pfeile in der Abbildung kennzeichnen die Ausdehnungsrichtung des Piezoaktors beim Anlegen einer positiven Spannung.
3 Produktbesch Beschriftung Beschreibung P-885.51 Produktnummer (Beispiel), die Stellen nach dem Punkt kennzeichnen das Modell Bei Sonderprodukten besteht die Produktnummer aus einer neunstelligen Zahl (ohne Kennzeichnung des Modells). 16CEP0653128979 Chargennummer (Beispiel), individuell für jeden P-88x/P-08x Herstellerlogo 1 Stueck Menge Country of origin: Germany Herkunftsland WWW.PICERAMIC.COM Herstelleradresse (Website)
3 Produktbeschreibung Optionales Zubehör Produktnummer Beschreibung P-890.10 Kabel für Piezospannung, LEMO-Stecker/offenes Ende, 1 m P-890.20 Kabel für Piezospannung, LEMO-Stecker/offenes Ende, 5 m Das Kabel P-890.xx dient zum Anschluss des P-88x/P-08x an einen Niedervolt-Piezoverstärker. Das Kabel wird aktorseitig angelötet. Stecker: LEMO FFS.00.250.CTCE24, koaxial Kabel: RG 178 (Teflon) ...
4 Auspacken Auspacken HINWEIS Zerstörung des Piezoaktors durch Verunreinigungen! Verunreinigungen auf der Oberfläche des P-88x/P-08x können während des Betriebs zur Zerstörung des Piezoaktors durch elektrische Überschläge führen. Tragen Sie beim Umgang mit dem Piezoaktor puderfreie Nitril- oder Latexhandschuhe. Vermeiden Sie den Kontakt des Piezoaktors zu leitfähigen Flüssigkeiten (z. B. Fingerschweiß) und leitenden Materialien (z.
5 Installation Installation In diesem Kapitel Allgemeine Hinweise zur Installation ................... 17 Anschlusslitzen an Piezoaktor anlöten (nur Modelle ohne Litzen) ..........22 P-88x/P-08x befestigen ........................ 26 Vorspannung aufbringen ......................26 Last einleiten ..........................27 P-88x/P-08x an Elektronik anschließen ..................28 Allgemeine Hinweise zur Installation VORSICHT Gefährliche Spannung und Restladung auf Piezoaktoren!
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5 Installatio HINWEIS Zerstörung des Piezoaktors durch zu schnelles Entladen! Wenn der Piezoaktor nicht an der Elektronik angeschlossen ist, muss er kurzgeschlossen sein, um ein Aufladen des Piezoaktors bei Temperaturschwankungen und Druckbelastungen zu vermeiden. Ungeeignetes Kurzschließen führt durch zu schnelles Entladen zu einer abrupten Kontraktion des Piezoaktors.
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5 Installation HINWEIS Zerstörung des Piezoaktors durch mechanische Überlastung! Drehmomente und Querkräfte können den Piezoaktor zerstören. Vermeiden Sie Drehmomente und Querkräfte am Piezoaktor. Stellen Sie sicher, dass der Lastschwerpunkt des bewegten Systems auf der Bewegungsachse des Piezoaktors sitzt. ...
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5 Installatio Vermeidung von Montagefehlern Piezoaktoren dürfen nur axial belastet werden. Darüber hinaus sollten Piezoaktoren zur Vermeidung von Zugspannungen mechanisch vorgespannt (S. 26) werden. Die nachfolgenden Abbildungen sollen Ihnen helfen, Montagefehler zu vermeiden. Abbildung 2: Vermeiden von Querkräften und Momenten Abbildung 3: Vermeiden von Drehmomenten Abbildung 4:...
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5 Installation Abbildung 6: Vollflächiger Kontakt des Piezoaktors Abbildung 7: Richtiges Dimensionieren der Endstücke bei punktförmigem Kontakt (1: Zugspannungen) Abbildung 8: Mechanische oder thermische Belastungen laden den Piezoaktor elektrisch auf. Montage nur in kurzgeschlossenem Zustand. P-88x/P-08x Piezoaktor PZ259D Version: 1.1.0...
5 Installatio Anschlusslitzen an Piezoaktor anlöten (nur Modelle ohne Litzen) Dieser Abschnitt beschreibt das Anlöten von Anschlusslitzen an die Modelle ohne Anschlusslitzen. Sofern es Ihre Anwendung erlaubt, empfehlen wir die Verwendung von Modellen, die bereits über Anschlusslitzen verfügen. HINWEIS Zerstörung des Piezoaktors durch falsches Löten! Lange und wiederholte Lötvorgänge können zur Ablegierung der Termination-Schicht führen, die den Kontakt zwischen den Innenelektroden und den Kontaktierungsstreifen des Piezoaktors herstellt.
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5 Installation Abbildung 10: Sonderelektroden für hohe Ströme (Beispielansicht der Kontaktierungsstreifen) Die positive Elektrode ist durch ein Pluszeichen oder einen Punkt neben der Elektrode gekennzeichnet. Verwenden Sie für den Spannungsanschluss (+) eine rote Litze. Verwenden Sie für Masse (-) eine schwarze Litze. Kontaktierung der Elektroden In Abhängigkeit von ihrer Bauart werden die Elektroden über spezielle Lötpunkte oder Lotstreifen kontaktiert.
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5 Installatio Kontaktierung von Sonderelektroden Die Elektroden bestimmter Sonderprodukte sind in der Mitte mit einem Lotstreifen ausgestattet, an den Anschlusslitzen angelötet werden können. Abbildung 12: Beispielansicht einer Sonderelektrode (Ausschnitt) mit an Lotstreifen angelöteter Anschlusslitze Lotstreifen Kontaktierungsstreifen Termination-Schicht Keramik Anschlusslitze Zugentlastung der Anschlusslitzen Abbildung 13: Schrumpfschlauch (siehe Pfeil) als Zugentlastung der Anschlusslitzen (Beispiel: P-885) Voraussetzungen ...
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5 Installation Geeignetes Flussmittel gemäß einer der folgenden Normen: DIN EN 29454, Teil 1, Kategorie 1.1.3 oder 1.2.3 − − ANSI J-STD-004, Flussmitteltyp ROL0 Geeignete Kabelwerkzeuge Anschlusslitzen an Piezoaktor anlöten (nur Modelle ohne Litzen) 1. Bereiten Sie die Litze entsprechend den nachfolgenden Abbildungen vor: Verdrillen Verzinnen Kürzen auf 2 mm...
5 Installatio P-88x/P-08x befestigen P-88x/P-08x Piezoaktoren werden auf Oberflächen aus Metall oder Keramik geklebt. Voraussetzungen Sie haben die allgemeinen Hinweise zur Installation gelesen und verstanden (S. 17). Der P-88x/P-08x ist entladen (S. 39) und kurzgeschlossen (S. 40). Sie haben die Benutzerinformationen des Herstellers des Klebstoffs gelesen und verstanden.
5 Installation − Bei hochdynamischen Anwendungen: Die Resonanzfrequenz der Vorspannfeder liegt über der Resonanzfrequenz (S. 47) des Piezoaktors. Vorspannung aufbringen Bringen Sie die Vorspannung achsennah im Kernquerschnitt des Piezoaktors auf. Last einleiten Die mechanische Ankopplung des P-88x/P-08x an eine Last kann je nach Anwendung auf verschiedene Arten erfolgen: Einkleben des Piezoaktors (S.
5 Installatio P-88x/P-08x an Elektronik anschließen Der Piezoaktor P-88x/P-08x wird je nach Elektronik an eine LEMO-Buchse, eine Klemme oder an Lötstifte angeschlossen. Dieser Abschnitt beschreibt, wie der Piezoaktor P-88x/P-08x mit dem Koaxialkabel P-890.xx an eine Elektronik mit LEMO-Koaxialbuchse angeschlossen wird. ...
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5 Installation Modelle ohne Anschlusslitzen: Sie haben eine rote Anschlusslitze an die positive Elektrode (+) und eine schwarze Anschlusslitze an die negative Elektrode (-) des P-88x/P-08x angelötet (S. 22). Werkzeug und Zubehör Koaxialkabel P-890.xx (S. 13), LEMO auf offenes Ende (separat bestellbar) ...
6 Inbetriebnahme und Betrieb Inbetriebnahme und Betrieb In diesem Kapitel Allgemeine Hinweise zu Inbetriebnahme und Betrieb ..............31 Betriebsparameter ermitteln ....................... 35 P-88x/P-08x betreiben ......................... 39 P-88x/P-08x entladen ........................39 P-88x/P-08x kurzschließen ......................40 Allgemeine Hinweise zu Inbetriebnahme und Betrieb VORSICHT Gefährliche Spannung auf Piezoaktoren während des Betriebs! Während des Betriebs steht der Piezoaktor unter Spannungen bis 120 V (Modelle P-88x) bzw.
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6 Inbetriebnahme VORSICHT Verbrennung durch heiße Oberfläche! Im Betrieb kann sich die Oberfläche des P-88x/P-08x und seine Umgebung erhitzen. Das Berühren des P-88x/P-08x und der Teile in seiner Umgebung kann zu leichten Verletzungen durch Verbrennung führen. Kühlen Sie den P-88x/P-08x, so dass die Temperatur seiner Oberfläche und der Teile in seiner Umgebung 65 °C nicht übersteigt.
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6 Inbetriebnahme und Betrieb HINWEIS Zerstörung des Piezoaktors durch zu hohe Betriebsfrequenz! Eine zu hohe Betriebsfrequenz kann zu einer thermischen und mechanischen Überlastung führen, die den Piezoaktor zerstört. Wählen Sie die Betriebsfrequenz so, dass die folgenden Bedingungen erfüllt sind: −...
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6 Inbetriebnahme HINWEIS Verringerte Lebensdauer durch dauerhaft hohe Spannung und hohe Luftfeuchtigkeit! Das dauerhafte Anlegen einer hohen statischen Spannung an Piezoaktoren führt zu einer erheblichen Verringerung der Lebensdauer der Piezokeramik. Dies gilt insbesondere für den Betrieb in feuchter Umgebung. Wenn der P-88x/P-08x nicht benutzt wird, die Elektronik aber zur Gewährleistung der Temperaturstabilität eingeschaltet bleibt: Stellen Sie an der Elektronik die Piezospannung auf 0 V ein.
6 Inbetriebnahme und Betrieb HINWEIS Zerstörung des Piezoaktors durch zu schnelles Abkühlen oder Erwärmen! Zu schnelles Abkühlen oder Erwärmen führt zu einer thermomechanischen Belastung, die den Piezoaktor zerstören kann. Lassen Sie den Piezoaktor langsam abkühlen oder erwärmen. HINWEIS Unkontrollierte Schwingungen! Schwingungen können den P-88x/P-08x irreparabel beschädigen.
6 Inbetriebnahme Maximale Druck-/Zugbelastbarkeit (S. 51): Die Masse der zu bewegenden Last, die Vorspannung und die Betriebsfrequenz des Piezoaktors müssen so gewählt werden, dass die im Betrieb auftretenden dynamischen Kräfte die maximale Druck-/ Zugbelastbarkeit des Piezoaktors nicht überschreiten. Siehe "Im dynamischen Betrieb auftretende Kräfte berechnen"...
6 Inbetriebnahme und Betrieb 1. Ermitteln Sie die Masse m Ihres Piezoaktors. 2. Ermitteln Sie die zusätzliche Last M. 3. Berechnen Sie die effektive Masse m des unbelasteten Piezoaktors und m ' des belasteten Piezoaktors mit den Formeln in der Abbildung oben. 6.2.3 Maximale Betriebsfrequenz des belasteten Piezoaktors berechnen INFORMATION...
6 Inbetriebnahme 6.2.4 Im dynamischen Betrieb auftretende Kräfte berechnen Berechnen Sie die dynamischen Kräfte, die bei Sinusbetrieb mit der Frequenz f auf den einseitig eingespannten Piezoaktor wirken, mit folgender Formel: = dynamische Kraft [N] ' = effektive Masse m (ca.
Betriebsspannungsbereich (S. 50) des Aktors ausreichend isoliert sind Nur für P-88x/P-08x mit Anschlussstecker (S. 28): − Elektronik (S. 12) von PI An der Elektronik angeschlossenen P-88x/P-08x entladen Stellen Sie an der Elektronik die Piezospannung auf 0 V ein. P-88x/P-08x Piezoaktor PZ259D Version: 1.1.0...
Entladewiderstand von 10 kΩ kurz. Wenn der P-88x/P-08x über einen Anschlussstecker verfügt: Schließen Sie den Spannungsanschluss des P-88x/P-08x mindestens für einige Sekunden an die ausgeschaltete Elektronik von PI an, die über einen internen Entladewiderstand verfügt. P-88x/P-08x kurzschließen Der P-88x/P-08x muss vor der Demontage (z. B. vor Reinigung und Transport des P-88x/P-08x) sowie bei Umbauten entladen (S.
7 Wartung Wartung In diesem Kapitel Allgemeine Hinweise zur Wartung ....................41 P-88x/P-08x reinigen ........................41 Allgemeine Hinweise zur Wartung Der P-88x/P-08x ist wartungsfrei. P-88x/P-08x reinigen HINWEIS Zerstörung des Piezoaktors durch elektrische Überschläge! Beim Kontakt mit Flüssigkeiten kann der Piezoaktor durch elektrische Überschläge zerstört werden.
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7 Wartung Bei Reinigung im Ultraschallbad: Reduzieren Sie den Energieeintrag auf das notwendige Minimum. − − Verwenden Sie als Reinigungsflüssigkeit nur Isopropanol oder Ethanol. Halten Sie eine Reinigungsdauer von 5 Minuten ein. − Trocknen Sie den P-88x/P-08x nach dem Reinigen vollständig in einem Trockenschrank (empfohlene Dauer: 30 Minuten bei 40 °C).
8 Störungsbehebung Störungsbehebung Störung Mögliche Ursachen Behebung Keine oder Kabel nicht korrekt Prüfen Sie die Kabelanschlüsse. eingeschränkte angeschlossen Bewegung Zu hohe Last Überschreiten Sie nicht die maximale Druck-/ Zugbelastbarkeit (S. 51). Piezoaktor ist wegen Wenden Sie sich an unseren Überhitzung oder Verpolung Kundendienst (S.
9 Kundendienst Kundendienst Sie erreichen PI Ceramic telefonisch unter +49 36604 882-0 oder per E-Mail unter folgenden Adressen: Bei allgemeinen Fragen oder Bestellungen: info@piceramic.de Bei technischen Problemen oder Störungen: service@piceramic.de Geben Sie bei Fragen zu Ihrem Produkt folgende Informationen an: −...
10 Technische Daten Technische Daten In diesem Kapitel Spezifikationen ..........................47 Abmessungen..........................53 Änderungen vorbehalten. Die aktuellen Produktspezifikationen finden Sie auf der Seite des Produkts unter www.pi.de (https://www.pi.de). 10.1 Spezifikationen 10.1.1 Datentabelle PICMA® Stack Multilayer-Piezoaktoren P-882.11 P-882.31 P-882.51 P-883.11 P-883.31 P-883.51...
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10 Technische Da P-885.51 P-885.91 P-887.31 P-887.51 P-887.91 P-888.31 P-888.51 P-888.91 Einheit Abmessungen A × B × L 5 × 5 × 18 5 × 5 × 36 7 × 7 × 7 × 7 × 18 7 × 7 × 36 10 × 10 × 10 ×...
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10 Technische Daten PICMA® Stack Multilayer-Ringaktoren mit Innenbohrung P-080.311 P-080.341 P-080.391 Einheit Abmessungen OD × ID × L 8 × 4,5 × 8,5 8 × 4,5 × 16 8 × 4,5 × 36 Nominalstellweg 5,5 ±20 % 11 ±20 % 25 ±10 % µm Blockierkraft...
10 Technische Daten 10.1.2 Bemessungsdaten P-88x/P-08x Piezoaktoren sind für die Betriebsgrößen in der nachfolgenden Tabelle ausgelegt. Zusatzinformationen zur Bemessungsdatentabelle Maximale Betriebsfrequenz ohne Last und ohne Berücksichtigung thermischer Aspekte, Spalte A: Die Werte gelten für einseitig eingespannte Piezoaktoren und sind wie folgt berechnet: Ein Drittel der Resonanzfrequenz des unbelasteten Piezoaktors (beidseitig freier Betrieb) geteilt durch zwei.
10 Technische Daten Piezoaktor* Maximaler Maximale Betriebsfrequenz ohne Maximale Betriebs- Last Leistungsaufnahme spannungsbereich ohne Berücksichtigung Berücksichtigung Berücksichtigung thermischer thermischer thermischer Aspekte Aspekte Aspekte P-887.3x -20 V bis 120 V 15 kHz 60 Hz 3,5 W P-887.5x -20 V bis 120 V 11,7 kHz 55 Hz 4,5 W...
Kundendienst (S. 45). Beachten Sie die Hinweise zur Lebensdauer, die wie folgt eingesehen werden können: − Abschnitt "Allgemeine Hinweise zu Inbetriebnahme und Betrieb" (S. 31) − Internetseite von PI Ceramic (www.piceramic.de/piezo- technologie/picma.html) Betriebstemperatur -40 °C bis 150 °C Lagertemperatur -40 °C bis 80 °C...
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10 Technische Daten Abbildung 18: P-080: Abmessungen Modell P-080.311: L = 8,5 mm; Modell P-080.341: L = 16 mm; Modell P-080.391: L = 36 mm Version: 1.1.0 PZ259D P-88x/P-08x Piezoaktor...
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10 Technische Daten Abbildung 19: P-088: Abmessungen Modell P-088.721: L = 16 mm; Modell P-088.741: L = 36 mm; Modell P-088.781: L = 77 mm P-88x/P-08x Piezoaktor PZ259D Version: 1.1.0...
Um der Produktverantwortung als Hersteller gerecht zu werden, übernimmt die PI Ceramic GmbH kostenfrei die umweltgerechte Entsorgung eines PI-Produkts, sofern es nach dem 13. August 2005 in Verkehr gebracht wurde. Falls Sie ein zu entsorgendes Produkt von PI Ceramic besitzen, können Sie es versandkostenfrei an folgende Adresse senden: PI Ceramic GmbH Lindenstraße...
12 EU-Konformitätserklärung EU-Konformitätserklärung Für den P-88x/P-08x wurde eine EU-Konformitätserklärung gemäß den folgenden europäischen Richtlinien ausgestellt: RoHS-Richtlinie Die zum Nachweis der Konformität zugrunde gelegten Normen sind nachfolgend aufgelistet. RoHS: EN 50581 oder EN IEC 63000 Wenn ein elektrisches Betriebsmittel für den Einbau in ein anderes elektrisches Betriebsmittel vorgesehen ist: Der Betreiber ist für die normgerechte Einbindung des elektrischen Betriebsmittels in das Gesamtsystem verantwortlich.