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Bedienungsanleitung Digitaler Piezoverstärker

1. Abbildung 8 Sinusscan mit Triggerimpulsen auf der steigenden bzw auf beiden Flanken CH1 5 000V DIV DC CH2 5 000V DIVDC TB A 20 ms TR CH2 DC PT 25 Abbildung 9 Dreieckscan mit Triggerimpulsen auf der steigenden Flanke Gesch ftsf hrer Dr Bernt G tz e Telefon 03641 66880 Fax 03641 668866 www piezosystem com 28 D piezosystemjena unglaublich pr zise 9 Bedienung Der Aktor wird ber den PIEZO Stecker an den Verst rker angeschlossen Der digitale Drehgeber OFFSET 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 pers nlich generierte Bewegungsfunktionen realisierbar Zur Vermeidung von Sch den am Piezoelement wird empfohlen vor dem Ein bzw Ausschalten des Ger tes die Modulationsspannung abzuschalten Um den Verst rker digital ber die RS232 zu steuern verbinden Sie bitte Ihren PC ber das mitgelieferte serielle Kabel mit der D Sub Buchse des Verstarkers und starten Sie das Terminalprogramm s Kommunikation Nach dem Einschalten f hrt der Verst rker ca 3 Sekunden lang einen Selbsttest durch Dies wird durch Blinken der UDL und OVL LED angezeigt W hrend dieser Zeit bergibt de
2. Terminal C Windows Rucktaste sendet Spo C Ent C Sno Lehen So Emulation m Einstellungen f r den ASCII Empfang Autom Erkenn zl Teminalicantiquratiar I Beim Empfang Zeilenvorschub am Zeilenende anh ngen Telnetterminalkennung ANSI Eingangssiaten im 7 Bit ASCH Format empfangen Jk berlange Zeilen im Terminalfenster umbrechen Zeilen im Bildlaufpuffer 500 T Akustisches Signal beim Verbinden oder Trennen Abbrechen bersetzung der Eingangsdaten ASCIH Konfiguration Abbildung 5 Terminal Einstellungen Gesch ftsf hrer Dr Bernt G tz Telefon 03641 66880 Fax 03641 668866 www piezosystem com d 18 Wess D piezosystemjena unglaublich pr zise Wird nun der Verst rker eingeschalten wird im Terminalfenster die Versionsnummer der Firmware AP Vx xx ausgegeben Damit ist die Kommunikation hergestellt Die Befehlseingabe und die R ckmeldungen erfolgen im ASCII Code sind also einfach einzugeben bzw zu lesen 8 4 2 Befehlssatz Globale Befehle lt Befehl gt Enter Befehl Beschreibung dprpon schaltet die zyklische Ausgabe der aktuellen Position des Aktors ein dprpof schaltet die zyklische Ausgabe der aktuellen Position des Aktors aus schaltet die automatische Ausgabe des Status bei Status nderung des dprson 2 Verst rkers ein schaltet die automatische Ausgabe des Status bei Status nderung des dprsof g Verst rkers aus
3. e Nun kann die Position mit dem Drehknopf eingestellt werden e Leuchten die LED UDL oder OVL auf liegt ein Fehler vor In diesem Fall lesen Sie bitte den Absatz Fehlersuche Schalten Sie das Ger t bitte aus Die Funktionskontrolle ist hiermit abgeschlossen e Sollten w hrend der Funktionskontrolle Unstimmigkeiten auftreten lesen Sie bitte den Absatz Fehlersuche Gesch ftsf hrer Dr Bernt G tz Telefon 03641 66880 Fax 03641 668866 www piezosystem com G GA er Bi Tie D piezosystemjena unglaublich pr zise 8 Beschreibung des digitalen Piezoverstarkers der Serie 30DVxxx 8 1 Allgemeines Die Serie 30DVxxx besteht aus Verst rkern mit 50mA Ausgangsstrom 30DV50 und mit 300mA Ausgangsstrom 30DV300 Diese digitale Verst rkerserie wurde speziell f r die hohen Anforderungen einer OEM Applikation konzipiert Sie zeichnet sich durch Robustheit und Zuverl ssigkeit aus ist variabel montierbar und kann mit einer Versorgungsspannung von bis zu 30V DC universell eingesetzt werden Verf gbar ist der 30DVxxx sowohl mit Anschraublaschen als auch in einer 19 Einschub Geh useausf hrung Wahlweise k nnen Aktoren mit und ohne integriertem Messsystem betrieben werden Aktoren mit integriertem Messsystem werden durch den digitalen PID Regler drift und hysteresefrei positioniert Der Verst rker bietet die M glichkeit das Piezoelement manuell mittels digitalem Drehgeber ber analoge Steuerspannungen 0 10V oder RS2
4. Tic D plezosystemyjena unglaublich prdzise Example scan sine 100 amplitude 0 offset frequency 0 2Hz gfsin 0 2 lt CR gt gasin 100 lt CR gt gosin O lt CR gt scan type sct 1 start scan ss 1 Ch1 DC coupling 5 0E1 V div 1 0E0 div 2500 points Sample mode sketch 5 output voltage of a sine scan open loop Application The combined use of trigger generation and scan function permits a highly exact scan of a probe Acceleration forces and with it oscillations are minimized by using a sine function and actions can be initiated by the trigger generation at exactly defined actuator positions CH1 5 000V DIV DC CH2 5 000V DIV DC TBA 50 ms TR CH2 DC PT 25 CH1 5 000V DIV DC CH2 5 000V DIV DC_TBA 50 ms TR CH2 DC PT 25 sketch 6 sine scan with trigger impulses at rising both edges CH1 5 000V DIV DC CH2 5 000V DIV DC TBA 20 ms TR CH2 DC PT 25 CH II sketch 7 triangle scan with trigger impulses at the rising edge Gesch ftsf hrer Dr Bernt G tz e Telefon 03641 66880 Fax 03641 668866 www piezosystem com S 58 Kom D piezosystemjena unglaublich pr zise 9 handling The actuator is connected to the 30DVxxx using the PIEZO plug The encoder knob is used to adjust a static output voltage or position depending on th
5. control deviation previous sample kd differential time constant yd output of d term Be careful when using the d term because stochastic errors like noise cause extreme reactions The addition of these 3 terms generates a PID controller The output of the controller is the set value for the power amplifier to drive the piezo actuator y yp yi yd y output of PID controller In open loop mode the PID controller is bridged and the command input controls the amplifier Using a subsequent steep notch filter the main resonant frequency will be damped by another order of magnitude While using open loop you can also switch on the notch filter to reduce the stimulation of the resonant frequency The PID specific parameters kp ki and kd are stored in the actuator s ID chip by default These parameters will work for most applications Depending on your special application and load the mechanical response can be optimized in d Gesch ftsf hrer Dr Bernt G tz Telefon 03641 66880 Fax 03641 668866 e www piezosystem com e ka S Tie D plezosystemyjena unglaublich prdzise The following sketch describes the step response of the different terms jump response of loop controllers open loop sketch 2 transfer function When using a notch filter the main resonant frequency will be damped by another order of magnitude While using open loop you can also switch on the notch filter t
6. Tabelle 5 globale Befehle Befehle ohne Werteingabe Abfragen lt Befehl gt Enter Befehl Beschreibung S zeigt alle verf gbaren Befehle an stat zeigt den Inhalt des Statusregisters an siehe Seite 23 mess Positionswertabfrage um bzw mrad ktemp Temperaturabfrage Verst rker C rohm Betriebszeit des Aktors seit Auslieferung min rgver gibt die Versionsnummer des Digitalreglers aus Tabelle 6 Abfragen Befehle mit Werteingabe lt Befehl gt lt Wert gt Enter Befehl Beschreibung Wertebereich fan schaltet L fter ein aus 0 ausgeschaltet 1 eingeschaltet setf schaltet das Ausgabeformat f r den 0 drei Nachkommastellen Messwert mess um 1 wissenschaftliches Format setg schaltet das Ausgabeformat f r alle 0 f nf Nachkommastellen Gleitkommazahlen au er mess um 1 wissenschaftliches Format fenable Aktorformatierung Softstar nach 0 Aktorformatierung deaktiviert dem Einschalten aktivieren 1 Aktorformatierung aktiv foreak Abbruch der Aktorformatierung S set Wertevorgabe Aktorspannung 20 130 000 V ol 0 xxx xxx um Maximalhub des Aktors Dehnung cl siehe Datenblatt Aktor sr Anstiegsgeschwindigkeit 0 0000002 500 0 V ms bezogen auf der Sollwertes slew rate Modulationsspannung 0 10V STE Gesch ftsf hrer Dr Bernt Gotz Telefon 03641 66880 Fax 03641 668866 e www piezosystem com Bi err ja d 19 Tie
7. el CERT J Wirksamkeit durch regelm ige Audits durch den TUV gepr ft und xAm nachgewiesen wird NTE Ze Diese Bedienungsanleitung enth lt wichtige Informationen f r den Betrieb und Umgang mit Piezoaktoren Bitte nehmen Sie sich die Zeit diese Informationen zu lesen Piezopositioniersysteme sind mechanische System von h chster Pr zision Durch den richtigen Umgang stellen Sie sicher dass das System die geforderte Pr zision auch ber lange Zeit einh lt 3 Konformit tserkl rung Die CE Konformit tserkl rung f r dieses Ger t ist im Internet unter www piezosystem de einsehbar Gesch ftsf hrer Dr Bernt G tz Telefon 03641 66880 Fax 03641 668866 www piezosystem com S ka E CERT Tic D piezosystemjena unglaublich pr zise 4 Lieferumfang Bitte pr fen Sie nach Erhalt die Vollst ndigkeit der Lieferung bestehend aus Spannungsverst rker 30DVxxx Weitbereichsnetzteil 24VDC RS232 Kabel USB Kabel Bedienungsanleitung CD ROM mit Treiber Software und Bedienungsanleitung 5 Allgemeine Hinweise zu Piezoaktoren und Spannungsverst rkern e Piezoaktoren von piezosystem jena werden mit Spannungen bis 150V angesteuert Beachten Sie bitte die Sicherheitsvorschriften beim Umgang mit diesen Spannungen e Nach dem Transport von Piezoaktoren sollten sich diese vor dem Einschalten ca 2h der Raumtemperatur anpassen k nnen e Piezoaktoren sind sto und schlagempfindlich Bruchgefahr Vermeiden Sie auch bei
8. 61 EE 62 VOU NOTES ee ee ea nen ae oes 63 Gesch ftsf hrer Dr Bernt G tz e Telefon 03641 66880 Fax 03641 668866 www piezosystem com i add P qE 35 Tic D plezosystemyjena unglaublich prdzise 1 introduction This manual describes the digital piezo amplifier series 30DVxxx from piezosystem jena You will also find additional information regarding piezoelectric products Definition All systems from piezosystem jena such as electronics actuators and optical systems are called units If you have any problems please contact the manufacturer of the system piezosystem jena Stockholmer Str 12 07747 Jena Phone 49 36 41 66 88 0 2 certification of piezosystem jena are Le AS The company piezosystem jena GmbH has worked according to a DIN MORNE S EN ISO 9001 certified quality management system since 1999 Its ch CERT s effectiveness is verified and proven by periodic audits by the TUV Nore This instruction manual includes important information for using piezo actuators Please take the time to read this information Piezo positioning systems are mechanical systems that offer the highest precision Correct handling guarantees that this precision will be maintained over a long period of time 3 declaration of conformity The CE Declaration of Conformity is available on our website www piezosystem com Gesch ftsf hrer Dr Bernt Gotz Telefon 03641 66880 Fax 03641 668866 e www piezos
9. Befehlssatz Dieser kann eventuell St rungen oder eine Sollwert Offset verursachen Aktor bewegt sich nicht trotz analoger Modulation ber den MOD Eingang Schalten Sie den analogen Modulationseingang ein mit dem Befehl modon 1 siehe 8 4 2 Befehlssatz ber die Schnittstelle ausgegebene Werte entsprechen nicht dem realen Signalverlauf Es treten eventuell Alias Effekte auf wenn die Ausleserate geringer ist als die halbe Arbeitsfrequenz Untertastung treten Alias Effekte auf Diese wirken sich nur auf seriellen Daten aus nicht aber auf das reale System Gesch ftsf hrer Dr Bernt G tz Telefon 03641 66880 Fax 03641 668866 e www piezosystem com e 32 Tabelle 11 Fehler STE A cerT_ Bi Tie D piezosystemjena unglaublich pr zise 11 1 Fehlerregister Das Fehlerregister ist ein 16bit Register wobei die einzelnen Bits die verschiedenen Fehler beim Betrieb des 30DVxxx beschreiben Wenn ein Fehler auftritt ndert sich das Fehlerregister und es wird automatisch eine Fehlermeldung ber die Schnittstelle zum Computer gesendet ERR Kanal error CR LF Die Dezimalsumme der Bits ergibt den error Wert Bit Beschreibung Dezimal 0 IC Fehler 0 kein Fehler 0 1 PBC Fehler 1 a OU CE 2 Temperatur 0 kein Fehler 0 1 Temp au erhalb des Bereiches 4 3 OVL 0 kein Fehler 0 1 bersteuerung in CL 8 4 UDL 0 kein Fehler 0 1 Untersteuerung in CL 16 5 15
10. D Sub socket Offset voltage 20V 130V via encoder Safety functions short circuit proof temperature fuse Display LED green yellow green in operation open loop yellow closed loop OVL yellow overload UDL yellow underload Interface RS232 Interface connector 9pin D Sub socket Cooling Fan temperature controlled Dimensions W H D 130 x 86 x 230 mm Weight 3 8 lbs 4 Ibs 46 table 1 technical data Gesch ftsf hrer Dr Bernt G tz Telefon 03641 66880 Fax 03641 668866 www piezosystem com G GA CERT_ Bi Tie D plezosystemjena unglaublich prdzise 8 3 2 MOD MON modulation input MOD The motion of the actuator can be remotely controlled using this input The control signal must range between OV and 10V There is an internal addition of the MOD signal the adjusted encoder OFFSET and the present digital value To prevent external signals from influencing any parameter please switch off the analog modulation input when it s not used modon x 0 see 8 4 2 In function generator mode the modulation input is permanently switched off monitor output MON With a special command many different signals can be shown The voltage range between 0 and 10 V is available at this socket and can be monitored by using an oscilloscope Pay attention to the inner resistance of the monitor output command description value
11. Sie den Aktor von der Peripherie Sind die LED s erloschen lag einer der og Fehler vor Die Aktorkalibrierung entspricht einer bestimmten Einbaulage Die nderung der Einbaulage ohne neue Kalibrierung kann ebenfalls zu OVL oder UDL f hren Bitte vorab die Einbaulage angeben GER ER Gesch ftsf hrer Dr Bernt G tz e Telefon 03641 66880 Fax 03641 668866 www piezosystem com 29 D p ezosystemjena unglaublich pr zise 10 Reglereinstellung Sobald ein Piezoaktor von piezosystem jena an den Verst rker 30DVxxx angesteckt ist werden die Aktor spezifischen Kennwerte aus dem ID Chip des Aktors ausgelesen Der Digitale Signal Prozessor DSP des Verst rkers wird mit diesen Parametern automatisch eingestellt Diese Kennwerte wurden im piezosystem jena Labor ermittelt und gew hrleisten eine sichere Funktion des Piezoelementes F r Piezoaktoren ohne integriertes Messsystem gibt es keine kp ki und kd Reglerwerte da ein geregelter Betrieb in dieser Konfiguration nicht m glich ist Die closed loop Funktion ist automatisch ausgeschaltet Um die Reglereigenschaften eines Aktors auf die spezielle Applikation anzupassen geht man von den voreingestellten Werten aus Zuerst schaltet man den geregelten Betrieb durch Druck auf den digitalen Drehgeber OFFSET bzw mit dem Befehl cI 1 ein Man ver ndert schrittweise immer einen Parameter und berpr ft das Ergebnis mit dem Oszilloskop an der Monitorbuchse Dabei ist mit
12. Sub Buchse Pin Bezeichnung Beschreibung 1 MON Monitorausgang 0 10V 2 MON Signalmasse 4 MOD Modulationseingang 0 10V 5 MOD Signalmasse 7 TRG Triggerausgang low aktiv 8 TRG Digitalmasse f r Trigger Tabelle 3 Pinbelegung PIEZO 15pol D Sub Stecker Pin Bezeichnung Beschreibung 1 2 11 AGND Analogmasse 3 15V Betriebsspannung Messsystem 15V 4 14 GND Digitalmasse 5 SDA PC Bus SDA 6 5Veeprom Betriebsspannung ID Chip 7 Vout2 Aktorsteuerspannung 2 130 20V f r nanoXrm 8 Vout Aktorsteuerspannung 20 130V 9 MESS Positionssignal 8 8V 10 15V Betriebsspannung Messsystem 15V 12 SCL PC Bus SCL 13 DETECT Aktordetektor 15 Piezomasse Aktormasse Tabelle 4 Pinbelegung nicht f r externen Gebrauch ber den 15pol D Sub Stecker wird der Aktor angeschlossen Es gehen gleichzeitig die Steuerspannung zum Piezoaktor das vom integrierten Messsystem generierte Positionssignal zum digitalen Regler und die im ID Chip des Aktors gespeicherten spezifischen Kennwerte seriell zum Steuerprozessor Wichtig ist dass die Verriegelungsschrauben der D Sub Griffschale an der Frontplatte angeschraubt sind Sowohl die gef hrlichen Spannungen als auch die brigen Versorgungsspannungen werden nur bei angestecktem Aktorstecker freigeschalten Bei abgezogenem Steckverbinder werden die gef hrlichen Spannungen durch ein Sicherheitsrelais
13. Tabelle 7 Befehle Note Der Controller des 30DVxxx sendet zyklisch alle 500ms einen aktuellen Messwert an den Schnittstellenpuffer Dieser kann ber die serielle Schnittstelle ausgelesen werden Ein h ufigeres Abfragen dieses Wertes ndert die Aktualisierungsrate nicht Bei Bewegungen des Aktors ber dieser Frequenz kommt es zu Alias Effekten d h die ausgegebenen Werte zeigen nicht mehr den realen Signalverlauf Beispiel Ein Aktor mit 80um Dehnung im geregelten Betrieb soll mit Rechteckfrequenz eine Sprungfunktion im geregelten Betrieb von 20um auf 50um ausf hren Dabei soll er 50ms auf 20um und 150ms auf 50um verharren Die Reaktion des Messsystems soll am Monitorausgang sichtbar gemacht werden Befehle cl 1 Enter gfkt 3 Enter gfrec 5 Enter garec 37 5 Enter gorec 25 Enter gsrec 25 Enter monsrc 0 Enter Gesch ftsf hrer Dr Bernt G tz e Telefon 03641 66880 Fax 03641 668866 www piezosystem com Regelung einschalten Frequenzgenerator auf Rechteck Rechteckfrequenz 1 50ms 150ms 5Hz Rechteckamplitude 50um 20um 80um 100 37 5 Rechteckamplitudenoffset 20um 80um 100 25 Symmetrie des Rechteckes 50ms 50ms 150ms 100 25 Monitorbuchse auf Positionswert setzen GER ER 21 D p ezosystemjena unglaublich pr zise 8 4 3 Statusregister Das Statusregister ist ein 16bit Register wobei die einzelnen Bits die verschiedenen Einstellungen des
14. ab der ein Triggersignal ausgel st wird um bzw mrad trgse obere Triggerposition Dieser Wert gibt die obere Position an bis zu der ein Triggersignal ausgel st wird um bzw mrad trgsi Triggerintervall Dieser Wert gibt die Intervallgr e an in der ab dem unteren Wegwert ein Triggersignal ausgel st wird um bzw mrad trgedge Triggerflanke Dieser Wert gibt an in welcher Richtung eine Triggerschwelle passiert werden muss um ein Triggersignal auszul sen 0 aus 1 steigend 2 fallend 3 beide Flanken 4 steigende Halbwelle 5 fallende Halbwelle 6 Wandertrigger trglen Triggerl nge n 20us n 1 255 Dieser Wert bestimmt die zeitliche L nge des Triggersignales Tabelle 10 Parameter Triggerung Hardware Die Triggersignale werden ber die 9 polige D Sub Buchse ANALOG ausgegeben Es werden die Pins 7 und 8 verwendet Standardbest ckung TTL Pull up Widerstand mit 240 Ohm ANALOG eu SEKR Abbildung 6 Belegung der Triggersignale auf der ANALOG Buchse awer Gesch ftsf hrer Dr Bernt G tz Telefon 03641 66880 e Fax 03641 668866 www piezosystem com bl S 26 CERT Tie D piezosystemjena unglaublich pr zise 8 7 Scanfunktion Die Scanfunktion erm glicht die Ausgabe genau einer Periode des Funktionsgenerators Sinus oder Dreieck Dazu m ssen zun chst die relevanten Funktionsparameter eingestellt we
15. dem Befehl monsrc 6 der Monitorausgang auf Positionswert im ungeregelten Betrieb zu stellen Prinzipiell ist ein Parameter in kleinen Schritten zu ndern und je nach Reaktion des Elementes die Schrittweite zu erh hen Kommt es zum Aufschwingen dann bitte sofort die Regelung durch Druck auf den Drehgeber ausschalten und die Werte nderung r ckg ngig machen Zuerst berpr ft man die Funktion des Kerbfilters Der Kerbfilter ist werkseitig ausgestellt Hat die momentane Applikation ein anderes Gewicht oder sind spezielle Anbauten vorhanden ndert sich die Resonanzfrequenz des Gesamtsystems gr ere Masse niedrigere Resonanzfrequenz Die Werte des Kerbfilters sind ber die Befehle notchon notchf und notchb ver nderbar Die Wobbelfunktion des internen Funktionsgenerators kann zur Ermittlung der Hauptresonanz genutzt werden Dazu stellt man mit den Befehlen gaswe goswe und gtswe die Amplitude des Wobbelgenerators auf 5 die Offset auf 0 und die Wobbelzeit auf 1 1 s Dekade Den Piezoverst rker stellt man durch Druck auf den Drehgeber auf ungeregelt OL CL LED am Verst rker leuchtet gr n Mit Hilfe des mitgelieferten MOD MON Kabels Stecker MON verbindet man das Oszilloskop mit der ANALOG Buchse des Verst rkers Am Oszilloskop sind folgende Einstellungen vorzunehmen Speicherbetrieb Zeitbasis 0 5s cm und Eingangsspannung 0 1V cm Jetzt schaltet man mit dem Befehl gfkt 5 den Wobbelgenerator ein Das Bild am Oszilloskop ze
16. eingebauten Piezoaktoren derartige Einwirkungen Durch den piezoelektrischen Effekt k nnen bei Sto oder Schlageinwirkungen Spannungen erzeugt werden die zu berschl gen f hren k nnen e Piezoaktoren sind mit hohen Druckkr ften belastbar Ohne Vorspannung d rfen sie nicht auf Zug belastet werden Beachten Sie dass bei Sto einwirkungen z B Herunterfallen und bei hochdynamischen Anwendungen Beschleunigungen des Keramikmaterials und somit auch Zugkr fte auftreten Piezoaktoren mit mechanischer Vorspannung k nnen im Rahmen der Vorspannung auf Zug belastet werden e Bei Ansteuerung der Aktoren mit einer Spannung im oberen Stellbereich kann bei Abschaltung der Steuerspannung allein durch die noch erfolgende Bewegung der Keramik eine betr chtliche elektrische Gegenspannung erzeugt werden die zu berschl gen f hren kann e Durch strukturbedingte Verlustprozesse innerhalb der Keramik kommt es zu einer Erw rmung beim dynamischen Betrieb Bei ungen genden K hlungsma nahmen kann es zu Ausf llen kommen Eine Erw rmung ber der Curietemperatur bliche Werte ca 140 C 250 C l sst den piezoelektrischen Effekt verschwinden e Piezoaktoren k nnen elektrisch als Kondensatoren angesehen werden Die Entladungszeiten liegen im Bereich von Stunden bis Tagen Deshalb k nnen auch nach Trennung der Piezoaktoren von der Spannungsversorgung hohe Spannungen anliegen Bleibt der Aktor mit der Elektronik verbunden so wird er innerhalb einer Se
17. fn ne Tabelle 12 Fehlerregister Das Ger t wird vor der Auslieferung kalibriert Die Aktoren mit integriertem Messsystem sind kalibriert und besitzen zus tzlich einen ID Chip in dem alle aktorspezifischen Werte abgespeichert sind Diese werden beim Einschalten an den jeweiligen Verst rker bergeben plug amp play Zur Durchf hrung hochgenauer Verstellungen im sub um Bereich ist es sinnvoll das Ger t ca 2 Stunden vor der Messung in Betrieb zu nehmen Erst nach dieser Zeit haben sich stabile Temperaturverh ltnisse eingestellt Die h chste Aufl sung und Genauigkeit ist mit der digitalen Sollwertvorgabe erreichbar Aus diesem Grund sollte der analoge Modulationseingang deaktiviert werden wenn dieser nicht benutzt wird Vorteilhaft f r pr zise Positionieraufgaben wirkt sich eine konstante Umgebungstemperatur aus Bedenken Sie dass Temperatur nderungen von AT 5K bei Stahl mit einer L nge von 20cm eine L ngen nderung von ca 13um hervorrufen In unserer Piezofibel sind die grundlegenden Eigenschaften von Piezoaktoren ausf hrlich beschrieben Zus tzliche Informationen finden Sie in unserem Hauptkatalog F r weitere Informationen stehen wir Ihnen gern zur Verf gung Das Ger tekonzept erlaubt dem Kunden individuelle Anpassungen des Systems bez glich der technischen Eckwerte wie z B Regelparameter Um M glichkeiten f r Ihr spezielles Problem zu finden kontaktieren Sie bitte unseren technischen Service S
18. gewartet werden k nnen Das ffnen oder Entfernen der Abdeckungen k nnte einen elektrischen Schlag verursachen oder zu anderen gef hrlichen Situationen f hren Reparaturarbeiten d rfen nur von qualifiziertem technischen Personal durchgef hrt werden Achten Sie darauf dass kein Wasser oder entflammbare Fl ssigkeiten ins Innere des Ger tes gelangen Kommen elektrische Bauteile mit diesen Substanzen in Kontakt besteht Feuergefahr und die Gefahr eines elektrischen Schlages ACHTUNG A Falls Sie Rauchentwicklung starke Hitze oder einen ungew hnlichen Geruch am Ger t feststellen schalten Sie es bitte sofort aus und ziehen Sie den Netzstecker Nehmen Sie mit unseren technischen Service Kontakt auf Swa Gesch ftsf hrer Dr Bernt G tz Telefon 03641 66880 Fax 03641 668866 www piezosystem com E pi CERT TIC D p ezosystemjena unglaublich pr zise 6 3 Pflege und Wartung ACHTUNG A e Schalten Sie das Ger t immer aus und ziehen Sie den Stecker bevor Sie das u ere Geh use reinigen e Verwenden Sie zum Reinigen ein gut ausgewrungenes Tuch Verwenden Sie niemals Alkohol Benzin Verd nner oder andere leicht entflammbare Substanzen Ansonsten besteht Feuergefahr oder die Gefahr eines elektrischen Schlages 6 4 Umgebungsbedingungen Das Ger t ist unter folgenden Umgebungsbedingungen einsetzbar Verwendung nur in Innenr umen bei einer H he bis zu 2000 m Temperaturbereich 5 35 C relative Luftfeuchte
19. green With the MOD MON cable MON plug you can connect the oscilloscope to the ANALOG socket of the amplifier The following adjustments on the oscilloscope are required store function time base 0 5 sec div and input voltage 0 1V div The display shows the response of the actuator measured by the integrated measurement system Before the measured curve swings out there is a position where the amplitude is O Volts This is the adjusted notch frequency At the resonant frequency the measured curve goes very high At this point you have to adjust the notch frequency to the resonant frequency to linearize the curve Using the notch filter might increase noise The correct ki value is determined as follows In the function generator menu set rectangle to 1 Hz amplitude to about 50 and offset to 25 Please set the monitoring output to Umes CL in the analog i o menu The following adjustments on the oscilloscope are required store function time base 0 05sec div and input voltage 1V div Set the amplifier to closed loop OL CL LED lights yellow The oscilloscope display shows the step response of the actuator measured by the integrated measurement system If the slew rate is too low please increase the ki value in the digital controller menu The over swing after the rise time should be smaller than 1 of the total step In these adjustments the actuator system can begin to oscillate in resonant frequency Please switch off the cl
20. guarantee Please only use original parts from piezosystem jena Please contact piezosystem jena or your local representative if there are any problems with your actuator or power supply Caution Shock forces may damage the built in ceramic elements Please avoid such forces and handle the units with care otherwise the guarantee will be lost Two Gesch ftsf hrer Dr Bernt G tz Telefon 03641 66880 Fax 03641 668866 e www piezosystem com Bi err ja I 37 TIC D p ezosystemjena 6 unglaublich pr zise safety instructions Icons A RISK OF ELECTRIC SHOCK Indicates that a risk of electric shock is present and the associated warning should be observed CAUTION REFER TO OPERATOR S MANUAL Refer to your operator s manual for additional information such as important operating and maintenance instructions RISK OF ELECTRIC SHOCK A Do not open the units There are no user serviceable parts inside and opening or removing covers may expose you to dangerous shock hazards or other risks Refer all servicing to qualified service personnel Do not spill any liquids into the cabinet or use the units near water CAUTION A Allow adequate ventilation around the units so that heat can properly dissipate Do not block ventilated openings or place the units near a radiator oven or other heat sources Do not put anything on top of the units except those that are designed for that purpose e g actuators Only wor
21. monsrc lt value gt monitor output 0 position value in closed loop default 0 1 reference input 2 PID command voltage 3 closed loop deviation incl sign 4 closed loop deviation absolute 5 actuator voltage 6 position value in open loop table 2 monitor 0 position voltage in closed loop it means an actuator with 80 um in closed loop generates 0 10V 8 um V or 0 125 V um 1 the reference input sum of the analog signal applied to the MOD input the digital value by the encoder OFFSET and the digital value from the EDS2 via CAN Bus 2 output of the controller set value for the power amplifier 3 closed loop control deviation including sign the value can be positive or negative Uerr Ucom Umes Ucom 0 10V Umes 0 10V Uerr 10V 410V To generate an output of 0 10V the control deviation is divided by 2 and 5 V is added To calculate the control deviation back from the measured monitor voltage take the following formula Uerr Umon 5V 2 Uer 10V 10V Umon 0 10V If the controller is properly adjusted the value is 5 V Two Gesch ftsf hrer Dr Bernt G tz Telefon 03641 66880 Fax 03641 668866 e www piezosystem com Bi err ja Ir 47 Tic D p ezosystemjena unglaublich pr zise 4 absolute closed loop control deviation Uerr Ucom Umes Uerr 0 10V 5 the actuator voltage 20V 130V converts to 0 10V to calculate
22. register is a 16bit register in which each bit describes different properties of the amplifier or actuator The decimal sum of all bits is the value of the status register bit binary description decimal 0 2 0 actuator not plugged 0 1 actuator plugged 1 2 1 2 2 0 0 actuator without measuring system 0 0 1 strain gauge measuring system 2 gt 1 0 capacitive measuring system 4 3 EN ses 4 EN 0 closed loop system 0 1 open loop system 16 5 en 6 2 0 piezo voltage not enabled 0 1 piezo voltage enabled 64 7 27 0 open loop 0 1 closed loop 128 8 2 ae 11 10 9 2 2 2 0 0 0 generator off 0 0 0 1 sine on 512 0 1 0 triangle on 1024 0 1 1 rectangle on 1536 1 0 0 noise on 2048 1 0 1 sweep on 2560 12 27 0 notch filter off 0 1 notch filter on 4096 13 ou 0 low pass filter off 0 1 low pass filter on 8192 14 24 O 15 2 5 0 fan off 0 1 fanon 32768 8 5 function generator table 8 status register The 30DVxxx amplifier contains its own function generator which is capable of performing multiple functions The function generator can be programmed by using the commands mentioned above The following functions can be executed function type Sine Triangle Rectangle Noise Sweep 0 off 1 2 3 4 5 amplitude 0 to 100 y V y V y offset 0 to 100 V V
23. removing covers may expose you to dangerous shock hazards or other risks Refer all servicing to qualified service personnel e Do not spill inflammable substances inside the voltage amplifier If these items come into contact with an electrical component inside the voltage amplifier this may result in a fire or electrical shock CAUTION A e Ifthe voltage amplifier emits smoke high heat or unusual smells immediately turn off the power switch and unplug the power plug from the outlet Then contact our technical service Two Gesch ftsf hrer Dr Bernt G tz Telefon 03641 66880 Fax 03641 668866 e www piezosystem com Bi err ja Ir 39 TIC D p ezosystemjena unglaublich pr zise 6 3 maintenance and inspection CAUTION A Before cleaning the exterior box of the voltage amplifier turn off the power switch and unplug the power plug Failure to do so may result in a fire or electrical shock Clean the exterior box using a damp cloth that has been firmly wrung out Do not use alcohols benzene paint thinner or other inflammable substances If flammable substances come into contact with an electrical component inside the voltage amplifier this may result in a fire or electrical shock 6 4 environmental conditions The amplifier can be used indoors only at an altitude of up to 2000 m at a temperature between 5 35 C at a relative humidity between 5 95 non condensing The recommended environmental condition
24. the applied analog modulation signal on the MOD input Please switch on the analog modulation input by using command modon 1 see 8 4 2 commands interface output values do not correspond to the applied signal value Aliasing If the signal read out sequence is lower than half of the working frequency only the serial data is affected The real motion values are not affected table 11 errors Tue Gesch ftsf hrer Dr Bernt G tz Telefon 03641 66880 Fax 03641 668866 www piezosystem com S 3 CERT tte 61 Tic D p ezosystemjena unglaublich pr zise 11 1 error register The error register is a 16bit register Each bit describes different error Once error has occurred the error register changes and error message as a decimal number will be issued via interface ERR error CR LF The decimal sum of all bits results the error value bit description decimal 0 12C error 0 no error 0 1 BC error 1 On 2 temperature 0 no error 0 1 temperature out of range 4 3 OVL 0 no error 0 1 overload in CL 8 4 UDL 0 no error 0 1 underload in CL 16 5 15 fee ne table 13 error register For high precision positioning in nm resolution you must warm up the amplifier 2 hours before use A constant temperature is beneficial Consider that a variation of 5 Kelvin results in elongation by 13um in steel with a length of 200mm The best r
25. von der Quelle getrennt vy m Gesch ftsf hrer Dr Bernt G tz e Telefon 03641 66880 Fax 03641 668866 www piezosystem com 17 D p ezosystemjena unglaublich pr zise 8 4 Kommunikation und Befehlssatz 8 4 1 Kommunikation Die Kommunikation mit dem 30DVxxx kann ber den PC mit Hilfe eines beliebigen Terminalprogramms z B Hyperterminal hypertrm exe hergestellt werden Notwendig ist ein serielles Verbindungskabel 1 1 mitgeliefert zwischen der COM Schnittstelle des PC und der 9pol D Sub Buchse des Verst rkers Die Eigenschaften der Verbindung sind wie folgt 115200 Baud 8 bit keine Paritat 1 Stoppbit Flusssteuerung Software XON XOFF Eigenschaften von COM1 21x Anschlusseinstellungen Bits pro Sekunde ET Datenbits Paritat Kie SY Stoppbits Flusssteuerung Kon Z Xoff Standard wiederherstellen bernehmen Abbrechen Abbildung 4 Terminal Einstellungen In den Eigenschaften der Verbindung sollte noch das H kchen bei Eingegebene Zeichen lokal ausgeben im Men ASCII Konfiguration vorgenommen werden Eigenschaften von asdlasdiasdl EE Einstellungen f r den ASCII Versand I Gesendete Zeilen enden mit Zeilenvorschub Jk Eingegebene Zeichen lokal ausgeben lokales Echo Zellenverzigenng DO Milisekunden Zeichenverzogerung bh Millisekunden ax Verbinden mit Einstellungen Belegung der Funktions Pfeil und Strg Tasten f r
26. 2 The best results for resolution and accuracy can only be achieved by setting the digital target values The high performance of the 30DVxxx with 20bit effective resolution guarantees the customer high speed positioning with the highest accuracy available It includes rise time optimization and an active oscillation damping for every special application The 30DVxxx comes with an auto calibration routine and automatic sensor identification ASI All values of the actuating system like capacitance measurement system resonant frequency and motion are automatically stored in the amplifier An automatic amplifier optimization occurs after actuator identification All this makes our system configuration very easy and saves our customers a lot of time A unique feature of the 30DVxxx is that it can be used in combination with strain gauge or Capacitive feedback sensors without additional modification The DSP digital signal processor runs at 64 MHz and at a sampling rate of only 20 usec We have also implemented adjustable features such as slew rate notch filter and pass filters A built in function generator offers sine triangular and square functions as well as noise and sweep All operating elements are usable from the front side The PC interface on the back side allows wiring in switch cabinets Extension cables for great distances are available 8 2 user elements connections 8 2 1 front panel P connector Underload ANALOC analo
27. 32 zu steuern Durch die digitale Sollwertvorgabe sind h chste Aufl sung und Genauigkeiten erzielbar Aufgrund der hohen Ausgangsleistung mit 20bit Aufl sung garantiert er in Bezug auf Geschwindigkeit Anstiegszeit Einschwingoptimierung und Genauigkeit hervorragende Parameter in der Positionierung Der digitale Piezoverst rker 30DVxxx erm glicht die getrennte Austauschbarkeit von Aktor und Steuerelektronik Alle relevanten Daten sind eigenst ndig auf einem ID Chip im Aktorstecker gespeichert und werden beim Einschalten an den Verst rker bergeben Eine Vielzahl hilfreicher Features ist implementiert So ist standardm ig ein Kerbfilter Notch und Tiefpassfilter sowie eine Anstiegsbegrenzung des Eingangssignals Slew Rate frei programmierbar Der integrierte Funktionsgenerator erm glicht Sinus Rechteck und Dreieck Signalsteuerung Zur Frequenzanalyse kann die Rausch bzw Wobbelfunktion genutzt werden Alle Bedienelemente sind von der Frontseite erreichbar Das PC Interface auf der R ckseite erlaubt eine Kabelf hrung in Schaltschr nken Verl ngerungskabel f r einen Aktoreinsatz auch in gr erer Entfernung vom Verst rker sind bei piezosystem jena erh ltlich 8 2 Bedienelemente 8 2 1 Frontseite Anschluss Analog steuerung Regler Underload Regler Overload Anschluss Piezoaktor i Open Loop Closed Loop Offset Ein A Vorgabe ege Schalter Fehler Anzei
28. 3641 66880 Fax 03641 668866 e www piezosystem com Bi err ja Ir 31 TIC Ir prezosystem ena unglaublich prdzise 11 Fehlersuche Bei Nicht oder Fehlfunktion des Ger tes trotz scheinbar intakter Anzeigen kontrollieren Sie bitte die Kabel auf Besch digung oder Kurzschl sse Starke Zugbelastungen an den Steckern k nnen zu Unterbrechungen f hren Fehler M gliche Abhilfe UDL OVL LED s blinken berpr fen Sie ob der Aktor richtig angesteckt und die Verriegelungsschrauben des D Sub Steckers angezogen sind Kontrollieren Sie bitte die Kabel auf Besch digung oder Kurzschl sse UDL OVL LED s im geregelten Betrieb closed loop leuchten auf berpr fen Sie die mechanische Ankopplung des Aktors an die Peripherie Es liegt m glicherweise eine mechanische Blockierung bzw ein Anschlag des Aktors vor Auch eine zu starke Belastung des Antriebes f hrt dazu dass er seine vorgegebene Position nicht erreicht L sen Sie den Aktor von der Peripherie Sind die LED s erloschen lag einer der o g Fehler vor Hinweis Einbaulage H ngenden Aufbauten bzw Aktoren upside down k nnen ebenfalls Probleme verursachen Aktor schwingt bei closed loop in Resonanzfrequenz Reglereinstellungen berpr fen ki reduzieren kd reduzieren zur ckgelesene Messwerte differieren um festen Betrag von digitaler Sollwertvorgabe Schalten Sie den analogen Modulationseingang ab mit dem Befehl modon 0 siehe 8 4 2
29. 5 95 nicht kondensierend Die empfohlenen Einsatzbedingungen sind Verwendung nur in Innenr umen bei einer H he bis zu 2000 m Temperaturbereich 20 22 C relative Luftfeuchte 5 80 nicht kondensierend 7 Kurzanleitung Funktionskontrolle Bitte berpr fen Sie die Lieferung auf Vollst ndigkeit siehe Packliste und auf Unversehrtheit aller angegebenen Lieferpositionen Es folgt eine Sichtpr fung von Aktor und Verst rker Kopf und Deckplatte des Aktors wenn vorhanden m ssen parallel zueinander stehen keine Kratzer auf Grund und Deckplatte Bitte informieren Sie piezosystem jena sofort bei Besch digungen des Systems Bitte lassen Sie sich Transportsch den vom Lieferanten Paketdienst o best tigen Netzschalter ist ausgeschaltet vorhandene Betriebsspannung ist mit der am Ger t angegebenen identisch Schlie en Sie die Stromversorgung an Schlie en Sie das Piezoelement an den 15 pol D Sub Stecker PIEZO an Schalten Sie das Ger t mit Hilfe des Netzschalters an der Frontplatte in den ON Betrieb Es erfolgt ein kurzer Selbsttest e Zuerst blinken die gelben Leuchtdioden OVL und UDL Die gr ne OL CL LED leuchtet permanent Steckt ein Aktor an dem 15pol D Sub Stecker erl schen die gelben Leuchtdioden nach ca 3 Sek und der Verst rker ist funktionsbereit e Schalten Sie die Regelung durch Druck auf den digitaler Drehgeber OFFSET ein Die Leuchtdiode OL CL leuchtet gelb
30. D plezosystemyjena unglaublich prdzise Bedienungsanleitung Digitaler Piezoverstarker Serie 30DVxxx instruction manual digital piezo amplifier series 30DVxxx Bitte lesen Sie sorgfaltig die Bedienungsanleitung vor dem Einschalten des Gerates Beachten Sie bitte insbesondere die Sicherheitshinweise Please read carefully before switching on the power Please see safety instructions for using piezoelectric actuators and power supplies zosystemjena ANALOG al Ts N Le e 4 PIEZO POWER ON oF CE Gesch ftsf hrer Dr Bernt G tz Telefon 03641 66880 Fax 03641 668866 www piezosystem com D plezosystemyjena unglaublich prdzise Bedienungsanleitung Seite 3 34 deutsch instruction manual pages 35 63 english Deutsche Version Letzte nderung 03 07 2015 von AS English version last change 2015 07 03 by AS Gesch ftsf hrer Dr Bernt G tz Telefon 03641 66880 Fax 03641 668866 www piezosystem com S me H CERT ciir Tic D piezosystemjena unglaublich pr zise Inhaltsverzeichnis 1 MHS TNS ANG EE 4 2 Zertifizierung von piezosystem jena ENEE 4 3 Konformit tserkl rung aussage sense 4 4 IEN 5 5 Allgemeine Hinweise zu Piezoaktoren und Spannungsverst rkenn uunnzseenssseennsneennnnn 5 6 SICMEIMENSMMWSISS egene eet 6 6 1 Installation Giromanschluss een een enennnenen nennen a a aaa ii sense sense 7 6 2 GE 7 6 3 Pflege und Warnung nenn ee ae 8 6 4 ene lte
31. D prezosystenyena unglaublich prdzise modon Modulationseingang ein ausschalten 0 ausgeschaltet 1 eingeschaltet monsrc Monitorausgang 0 Positionswert im geregelten Betrieb notchon Kerbfilter ein ausschalten 0 default 1 Sollwert 2 Reglerausgangsspannung 3 Regelabweichung mit Vorzeichen 4 Betrag der Regelabweichung 5 Aktorspannung 6 Positionswert im ungeregelten Betrieb cl ungeregelt geregelt 0 ungeregelt open loop closed loop 1 geregelt kp Proportional Anteil 0 999 0 ki Integral Anteil 0 999 0 kd Differential Anteil 0 999 0 sstd stellt Standardwerte des Reglers wieder her 0 ausgeschaltet 1 eingeschaltet notchf Kerbfilter Kerbfrequenz 0 20000 Hz notchb Kerbfilter Bandbreite 3dB 0 20000 max 2 notch_fr Hz Ipon Tiefpassfilter ein ausschalten 0 ausgeschaltet 1 eingeschaltet Ipf Tiefpass Schnittfrequenz 1 20000 Hz gfkt interner Frequenzgenerator 0 ausgeschaltet siehe auch Tabelle 9 1 Sinus 2 Dreieck 3 Rechteck 4 Rauschen 5 Wobbeln gasin Gen Amplitude Sinus 0 100 gosin Gen Offset Sinus 0 100 gfsin Gen Frequenz Sinus 0 1 9999 9 Hz gatri Gen Amplitude Dreieck 0 100 gotri Gen Offset Dreieck 0 100 gftri Gen Frequenz Dreieck 0 1 9999 9 Hz gstri Gen Symmetrie Dreieck 0 1 99 9 default 50 0 gar
32. DE Me le a ee 8 7 Kurzanleitung Funktionskontrolle 2444044n4annnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnannn 8 8 Beschreibung des digitalen Piezoverst rkers der Serie 20 Vxvxn 9 8 1 PGEDEIRE eebe 9 8 2 Ge EE VIAN EE 9 8 2 1 Frontseite ee keine 9 8 2 2 EE 10 8 3 EM 11 8 3 1 Technische Daten EE 14 8 3 2 MOD MON een 15 8 3 3 Anschlussbelegungen en 17 8 4 Kommunikation und Befehlssatz on nalen 18 8 4 1 Kommunikaatio BE 18 8 4 2 PES iina eaa Eaa E thes A E AE aE EERO RAEES EE A Ra RERA 19 8 4 3 Statusregister nenne energie 22 8 5 Le Hiel deiten 23 8 6 Ausgabe von Triggersianalen EE 24 8 7 EHS 27 9 Bedienung EE 29 10 Reglereinstellung zu een 30 11 Eelere eege ae Ee 32 11 1 FehlerregiStEr nee ee ae ee a lee 33 12 Ihre eut EE 34 Gesch ftsf hrer Dr Bernt G tz e Telefon 03641 66880 Fax 03641 668866 www piezosystem com S m E qE 3 Tic D plezosystemyjena unglaublich prdzise 1 Gegenstand Diese Anleitung beschreibt die digitalen Piezoverst rker der Serie 30DVxxx von piezosystem jena Weiterhin finden Sie Sicherheitshinweise beim Umgang mit Piezoelementen Bei Problemen wenden Sie sich bitte an den Hersteller des Ger tes piezosystem jena Stockholmer Str 12 07747 Jena Tel 0 36 41 66 88 0 2 Zertifizierung von piezosystem jena mL gS NT ON Die Firma piezosystem jena GmbH arbeitet seit 1999 nach einem nach HS Fi KIT Tee WM DIN EN ISO 9001 zertifizierten Qualit tsmanagementsystem dessen
33. V V V frequency y y y 0 1 to 9999 9Hz sweep time y 0 4 to 800sec dec duty cycle 0 1 to 99 9 y Gesch ftsf hrer Dr Bernt G tz e Telefon 03641 66880 Fax 03641 668866 www piezosystem com table 9 functions and their parameters B 53 Ir prezosystem ena unglaublich prdzise The amplitude that has been fsweep selected is the peak to peak value Hz N The sweep depth is fixed by 1Hz 10000 to 10kHz 4 decades In the meantime the frequency 1000 7 increases logarithmically This 100 case represents the sweep parameter of the increasing 10 4 frequency per decade 4 Sg 1Tsw 2Tsw 3Tsw 4Tsw t sweep s The symmetry of a signal Ampl triangle function Ampl rectangle function describes in the case of the Pi N triangular function the ratio of 100 100 i ai rise time t to time period T Based on this a variation can be introduced between a fast increase and a slow decrease as well as a slow increase an i f and a fast decrease of the itt S T t el i T t function By using the lg 20 rectangular function the duty 2B 90 50 cycle of high signal in relation to time of a period is described j l Erst 17 T T Caution Do not activate the trigger function in sweep mode trgedge 0 8 6 Output of trigger signals Using trigger signals allows us to get an elect
34. Veeprom operating voltage ID Chip 7 Vout2 actuator voltage 2 130 20V for nanoXtm 8 Vout actuator voltage 20 130V 9 MESS position signal 8 8V 10 15V operating voltage measurement 15V 12 SCL IC Bus SCL 13 DETECT actuator detection 15 Piezomasse actuator ground Not for external use table 4 pinning The actuator is connected to this plug The actuator voltage goes to the piezo the position signal from the measurement system goes to the DSP and the integrated actuator information is stored on an ID chip which goes to the main controller It is important that the locking screws are screwed into the front panel 8 4 communication amp commands 8 4 1 communication via RS232 The 30DVxxx can easily communicate with your PC with the use of a terminal program such as hypertrm exe please refer to the manual of your operating system A serial connection cable included is required to connect to your computer The properties of the COM port are 115200 baud 8 bit no parity 1 stop bit software handshake XON XOFF Eigenschaften von COM1 xl Anschlusseinstellungen Bits pro Sekunde s0 Datenbits Bbo H Paritat kie o Stoppbits bh H Flusssteuerung EEA Standard wiederherstellen Abbrechen bernehmer Swa Gesch ftsf hrer Dr Bernt G tz Telefon 03641 66880 Fax 03641 668866 www piezosystem com Bi err ja SC 9001 2008 49 TIC D p ezosystemjena un
35. Verst rkers bzw Aktors beschreiben Abgefragt wird dieses Register mit dem stat Befehl Die Dezimalsumme der Bits ergibt den Wert des Statusregisters Bit Bin r Beschreibung Dezimal 0 S 0 Aktor nicht angesteckt 0 1 Aktor angesteckt 1 2 1 2 2 0 0 Aktor ohne Messsystem 0 0 1 Dehnmessstreifen 2 1 0 kapazitives Messsystem 4 3 BO IT 4 2 0 geregeltes System 0 1 ungeregeltes System 16 5 a Ser ee 6 2 0 Aktorsteuerspannung nicht freigegeben 0 1 Aktorsteuerspannung freigegeben 64 7 2 0 Regelung aus 0 1 Regelung ein 128 8 ee 11 10 9 2 2 2 0 0 0 Generator aus 0 0 0 1 Sinus ein 512 0 1 0 Dreieck ein 1024 0 1 1 Rechteck ein 1536 1 0 0 Rauschen ein 2048 1 0 1 Wobbeln ein 2560 12 aN 0 Kerbfilter aus 0 1 Kerbfilter ein 4096 13 27 0 Tiefpassfilter aus 0 1 Tiefpassfilter ein 8192 14 2 4 me 15 lad 0 Ventilator aus 0 1 Ventilator ein 32768 Tabelle 8 Statusregister Gs d Gesch ftsf hrer Dr Bernt G tz Telefon 03641 66880 Fax 03641 668866 www piezosystem com e ka S 22 30 0001 2008 Tie piezosystemjena T unglaublich pr zise 8 5 Funktionsgenerator Der Verst rker 30DVxxx ist mit einem eigenen programmierbaren Funktionsgenerator ausgestattet mit dem unter anderem Scanfunktionen realisiert werden k nnen Die Programmierung erfolgt ber og Befehle Folgend
36. derartiger Einwirkungen k nnen wir keine Garantie bernehmen Bitte gehen Sie deshalb sehr sorgf ltig mit Ihrem Piezoaktor um 6 Sicherheitshinweise Symbole A GEFAHR Dieses Symbol weist auf die Gefahr von Elektrounfallen hin Damit verbundene Warnhinweise sind unbedingt zu beachten ACHTUNG Dieses Symbol weist auf zu beachtende Anweisungen in der Bedienungsanleitung hin die zusatzliche Hinweise zur Bedienung und Warnung enthalten GEFAHR A e ffnen Sie das Ger t in keinem Fall Im Inneren des Ger tes befinden sich keine Teile die vom Benutzer selbst gewartet werden k nnen Das ffnen oder Entfernen der Abdeckungen k nnte einen elektrischen Schlag verursachen oder zu anderen gef hrlichen Situationen f hren Reparaturarbeiten d rfen nur von qualifizierten technischen Personal durchgef hrt werden e Vermeiden Sie das Eindringen von Fl ssigkeiten in die Ger te Diese k nnen zu einem elektrischen Schlag Brand oder Fehlfunktionen des Ger tes f hren ACHTUNG e Achten Sie auf ausreichende Bel ftung der Steuerelektronik L ftungsschlitze d rfen nicht blockiert werden Die Ger te sollten nicht in unmittelbarer N he von W rmequellen z B Heizung Ofen usw aufgestellt werden e Betreiben Sie die Ger te von piezosystem jena nur in sauberer und trockener Umgebung Nur daf r speziell vorgesehene Ger te und Piezoelemente d rfen unter abweichenden Umgebungsbedingungen betrieben werden e piezosystem jena bernim
37. e closed loop mode is impossible in this configuration Closed loop is automatically switched off To adapt the controller properties to your special application please start with the default values At first please switch on the closed loop mode by pressing the encoder knob OFFSET or by the command cI 1 via RS232 Change one parameter step by step and check the result with the oscilloscope on the ANALOG 9pin SUB D socket of the amplifier You must install a monitoring output to position value in open loop with the command monsrc 6 In general change the parameters in small steps and depending on the actuator s reaction slightly increase the step width If the system begins to oscillate switch off the closed loop immediately by pressing the encoder knob then reset the last values entered First of all check the function of the notch filter This has been factory adjusted so that the main resonant frequency is suppressed in an actuator with standard mass loading If your application has a different mass the resonant frequency changes higher mass lower frequency The notch parameters are adjustable with the commands notchon notchf and notchb The sweep function of the internal function generator can be used to determine the resonant frequency Use function generator in the choose menu of the actuator Set the amplitude to 5 the offset to 0 and the sweep time to 1 1sec decade Set the amplifier to open loop OL CL LED lights
38. e Funktionen sind realisierbar Funktionstyp 0 aus Sinus Dreieck Rechteck Rauschen Wobbeln 1 2 3 4 5 Amplitude 0 100 y y y y y Offset 0 100 V V d d d Frequenz 0 1 9999 9Hz y y y z Wobbelzeit 0 4 800s Dek y Symmetrie 0 1 99 9 y y Die eingegebene Amplitude ist die Spitze Spitze Amplitude Die Wobbeltiefe ist fest auf 1Hz 10kHz 4 Dekaden eingestellt Dabei erh ht sich die Frequenz logarithmisch In diesem Fall repr sentiert der Parameter Wobbelzeit die Frequenzerh hung pro Dekade Tabelle 9 Parameter Funktionsgenerator f sweep Hz 10000 1000 100 10 i 2TIsw 3Tsw 4Tsw 1Tsw t sweep s Achtung W hrend des Wobbelns d rfen keine Triggersignale ausgegeben werden trgedge 0 Die Symmetrie eines Signals Ampl beschreibt im Fall der Dreieck DN funktion das Verh ltnis von 100 Anstiegszeit t zu Periodenzeit T Damit kann zwischen schnellem Anstieg mit langsamen Abfall und langsamen Anstieg mit schnellem Abfall variiert 0 Dreieckfunktion Rechteckfunktion Ampl 100 1 f werden Im Fall der Rechteck funktion wird das Tastverh ltnis von High Zeit zu Periodenzeit beschrieben PA t Gesch ftsf hrer Dr Bernt G tz e Telefon 03641 66880 Fax 03641 668866 www piezosystem com l e T ft zB 90 0 en P T i 50 TA m 23 D plezosystemyj
39. e operation mode Offset The ANALOG plug offers analog interface to control the amplifier using a voltage between 0 and 10 V So arbitrary and scan functions are possible Please remove any analog input voltage from the amplifier before you turn the system on or off to avoid damage To control the amplifier via RS232 please connect the computer and the amplifier with the provided serial cable Then start the terminal program see chapter communication After power on the LED s UDL and OVL blink The amplifier makes its power on self test for 2 seconds During this procedure all necessary parameters are transferred from the actuators ID chip to the amplifier When the UDL and OVL LEDs stop blinking the amplifier has initialized successfully Amplifiers without an attached actuator cannot complete this sequence When the system starts up and no external voltage is applied to the MOD input the actuator is in the most negative position pos 1 of its deviation pos 1 to pos 4 see sketch 2 By pressing the knob in the operation mode changes to closed loop and the OL CL LED changes to yellow When closed loop is turned on the actuator moves to the start position of the closed loop range pos 2 Turning the encoder to the right will increase the deviation until it reaches its maximum position pos 3 This range will vary depending on your type of actuator pos 1 open loop pos 4 ee I Oum c
40. ec Gen Amplitude Rechteck 0 100 gorec Gen Offset Rechteck 0 100 gfrec Gen Frequenz Rechteck 0 1 9999 9 Hz gsrec Gen Symmetrie Rechteck 0 1 99 9 default 50 0 ganoi Gen Amplitude Rauschen 0 100 gonoi Gen Offset Rauschen 0 100 gaswe Gen Amplitude Wobbeln 0 100 goswe Gen Offset Wobbeln 0 100 gtswe Gen Wobbelzeit 0 4 800 s sct Scan Typ 0 Scanfunktion aus 1 Sinusscan 2 Dreieckscan Gesch ftsf hrer Dr Bernt G tz Telefon 03641 66880 Fax 03641 668866 www piezosystem com if 20 D piezosystemjena unglaublich pr zise SS trgss Start Scan Triggererzeugung Wegposition Start ohne Parameter Abfrage Scanstatus 1 startet scan gt 0 2 des Maximalhubes des Aktors um oder mrad bis lt Maximalhub minus 0 2 des Maximalhubes des Aktors um oder mrad trgse Triggererzeugung Wegposition Ende gt 0 2 des Maximalhubes des Aktors um oder mrad bis lt Maximalhub minus 0 2 des Maximal hubes des Aktors um oder mrad jedoch gr er als Wegposition Start trgsi Triggererzeugung Wegintervalle Triggerintervalle in um oder mrad gr er 0 05 des Wegbereiches CL trglen Lange der Triggerimpulse n 20us n 1 255 trgedge Triggererzeugung Flanke 0 Triggererzeugung aus 1 Trigger nur auf steigender Flanke 2 Trigger nur auf fallender Flanke 3 Trigger auf beiden Flanken
41. ellungen vorzunehmen Speicherbetrieb Zeitbasis 0 05s cm und Eingangsspannung 1V cm Am Verst rker ist durch Druck auf den Drehgeber der Regler einzuschalten closed loop Die OL CL LED leuchtet gelb Mit dem Befehl gfkt 3 schaltet man den Rechteckgenerator ein Das Bild am Oszilloskop zeigt die Sprungfunktion des Aktorsystems gemessen mit dem integrierten Messsystem Ist die Anstiegsgeschwindigkeit zu gering kann man dies durch Erh hung des ki Wertes mit dem Befehl ki lt Wert gt ndern Kommt es zur Schwingneigung kann dies durch Erh hung des kd Wertes erreicht werden Das Uberschwingen nach dem Anstieg der Kurve sollte auf lt 1 des Gesamtsprunges eingestellt werden Bei diesen Einstellungen kann es zum Aufschwingen des gesamten Systems kommen Sofort ist die Regelung durch Druck auf den digitalen Drehgeber auszuschalten und die Werte nderung r ckg ngig zu machen Im Zweifelsfall sind die Standardwerte neu zu laden L ngerer Betrieb in Resonanz kann den Aktor zerst ren Jetzt kann man versuchen die Anstiegsgeschwindigkeit des Sollwertes mit dem Befehl sr lt Wert gt zu erh hen solange kein Aufschwingen bzw gr eres Uberschwingen auftritt Mit dem Filtertyp Tiefpass Befehle ipon ipf kann die Einschwingkurve beruhigt werden lpf erniedrigen Einschwingen ruhiger Jedoch vergr ert eine niedrige Tiefpassfrequenz die Zeitverz gerung zwischen Soll und Positionswert Two Gesch ftsf hrer Dr Bernt G tz Telefon 0
42. ena unglaublich prdzise 8 6 Ausgabe von Triggersignalen Die Verwendung des Triggersignales erm glicht es bei Erreichen oder berschreiten 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 Der Bereich in dem Triggerpunkte generiert werden wird mit trgss untere Position und trgse obere Position bestimmt Der Abstand der Triggerpunkte wird mit trgsi Intervall bestimmt Es ist m glich den Trigger auf eine steigende trgedge 1 eine fallende trgedge 2 oder beide Flanken trgedge 3 zu setzen mit trgedge O wird der Trigger deaktiviert Die Ma einheit f r trgss trgse trgsi ist die aktorspezifische Einheit im geregelten Betrieb z B um oder mrad die L nge Dauer der Triggerimpulse ist als ganzzahliges Vielfaches von 20us Standard 1 20us einstellbar Es muss darauf geachtet werden dass sich Triggerimpulse nicht berschneiden dazu ist ggf die Dauer der Impulse auf Minimum trglen 1 zu setzen und die Verfahrgeschwindigkeit des Aktors zu verringern Weiterhin muss sichergestellt werden dass der von trgss und trgse eingegrenzte Bereich vollst ndig durchlaufen wird zuz glich 0 2 des Gesamthubes andernfalls werden keine Triggerpunkte generiert da kein Flankenwechsel erkannt wird Achtung W hrend der Betriebsart Wobbeln sweep keine Ausgabe von Trig
43. er aus der Addition von Modulation Offset und digitaler Vorgabe entsteht wird 1 1 ausgegeben 2 Die Reglerausgangsspannung Steuerspannung f r die Endstufe wird 1 1 ausgegeben 3 Die Regelabweichung mit Vorzeichen d h der Vergleich zwischen Soll und Positionswert kann positiv bzw negativ sein Uerr Usoll Umess Usoll OV 10V Umes 0V 10V Uer 10V 10V Da nur Spannungen im Bereich von 0 10V ausgegeben werden k nnen wird die Regelabweichung halbiert und um 5V angehoben Die Regelabweichung kann wie folgt aus der gemessenen Monitorspannung r ckgerechnet werden Uerr Umon 5V 2 Uerr 10V 10V Umon 0V 10V Vy m Gesch ftsf hrer Dr Bernt G tz e Telefon 03641 66880 Fax 03641 668866 www piezosystem com 15 D p ezosystemjena 16 unglaublich pr zise Im ausgeregelten Fall liegen 5V an Bei maximalem positiven Fehler 10V bei einem Sollwertsprung Usoll von 0 auf 10V ist im Zeitpunkt t 0 Umess noch OV gt Uerr 10V gt Umon 10V Bei maximalem negativen Fehler OV bei einem Sollwertsprung Usoll von 10V auf OV ist im Zeitpunkt t 0 Umess noch 10V gt Uerr 10V gt Umon OV Der Betrag der Regelabweichung ist interessant f r Kunden die zeitgenau wissen wollen wann eine bestimmte Schwelle der Regelabweichung unterschritten ist 10V ist entweder der maximale positive oder der maximale negative Fehler Bei OV ist die Regelabweichung D Hier wird die di
44. esults for resolution and accuracy can only be achieved by setting the digital target values Therefore please switch off the analog modulation input when it s not used The equipment customization makes adaptations according to customer preferences that are possible in terms of the technical threshold values e g the main voltage or the output voltage Please contact our technical service department in order to find out the possibilities for your specific application Special adaptations must be paid for by the customer Ka d Gesch ftsf hrer Dr Bernt G tz Telefon 03641 66880 Fax 03641 668866 www piezosystem com S ka S 62 10 9001 2008 Tie D p ezosystemjena unglaublich pr zise 12 your notes Gesch ftsf hrer Dr Bernt G tz Telefon 03641 66880 Fax 03641 668866 e www piezosystem com el er 63
45. g I O Overload connector actuator Open Loop Closed Loop power switch Error on off indicator E Gesch ftsf hrer Dr Bernt G tz Telefon 03641 66880 D piezosystemjena unglaublich pr zise 8 2 2 back panel piezojena name 30DV50 nominal voltage DC 10 30V nominal current max 3A serial number Main supply voltage VIN V Tetetarerere e 6 00 6 6 6 6 6 3 42 SN E 20437 Gesch ftsf hrer Dr Bernt G tz e Telefon 03641 66880 Fax 03641 668866 www piezosystem com fan temperature controlled RS232 interface e prezosystem ena unglaublich prdzise duc qi sosueg Joyenyy UONISOg Joyeiauasy uoljoun4 WY LY R JOWUOW OJ uoneinpoy The following sketch shows the function groups of the amplifier 8 3 function rey weg uonisod INCAH le lonuog DOTVNV al Joyenyoy OZAld q ze dsa sng IdS 4q 94 ow 13S440 oneudia IYSIANSHN Iw ene NWO JOSS8901q4 ae LIONO 99A t O AR 290A H aue q yorg 43 na ge awe IS CERT Raine Tic sketch 1 function groups of the amplifiers Gesch ftsf hrer Dr Bernt G tz e Telefon 03641 66880 Fax 03641 668866 www piezosystem com D plezosystemyjena 44 unglaublich prdzise The command for the controller consists of
46. ge D piezosystemjena unglaublich pr zise 8 2 2 R ckseite piezojena name 30DV50 nominal voltage DC 10 30V nominal current max 3A serial number Versorgungs spannung VIN 8 d 10 SN E 20437 Gesch ftsf hrer Dr Bernt G tz e Telefon 03641 66880 Fax 03641 668866 www piezosystem com L fter Temperatur gesteuert RS232 Schnittstelle OP PP PP er OO Bl MORE diyo ql 4osues piezosystemjena unglaublich pr zise Im folgenden Blockschaltbild sind die Funktionsgruppen des Verst rkers dargestellt 8 3 Funktion Joyenyy Vos Joyesauesy uojoun4 7 9 Hass uon so fe Wq 91 t9 7T i 9 ca OJ uoyeinpoyy mon ova 104U09 SOIWNV QI Joen OZAld 19 4q ze dsa sng IdS E w ya 94 sn H To Ou Eug SE 7 IUSIANSAYN N 135440 u N JOSS80014 a jan tao bono IN AG0LT 2 SA N NO 20A H sueld yg 11 nay RO STNI A al CERT Ir Tic Abbildung 1 Funktionsgruppen des Verstarkers Gesch ftsf hrer Dr Bernt G tz e Telefon 03641 66880 Fax 03641 668866 www piezosystem com D plezosystemyjena unglaublich prdzise Der Sollwert f r den Digitalregler setzt sich aus der Addition von analogem Modulationssignal dem Digitalwert des Drehgebers OFFSET und dem ber RS232 Schnittstelle vorgegebenen Digitalwert zusammen und stellt diesen Wert dem Digitalen Si
47. gedge 7 es wird bei jeder Bewegungsumkehr ein kurzer Triggerimpuls der Lange n 20us ausgegeben Parameter n trglen Triggerfunktion Wandertrigger trgedge 6 Diese Funktion wird mit trgss trgse trgsi und trglen parametrisiert Es wird pro Periode nur ein Trigger ausgegeben dieser wandert bei jeder Periode um das Triggerintervall trgsi weiter Nach Erreichen des Endwertes trgse wandert er wieder zur ck trgse n trgsi trgse Endpunkt Trigger bei trgss n trgsi n 2 Trigger bei trgss n trgsi n 1 trgse Endpunkt Startpunkt trgss Funktionsprinzip der Flankenerkennung Die Flankenerkennung funktioniert wie folgt Bei steigender Flanke wird immer der h chste Messwert Weg gemerkt Sinkt der Messwert um mehr als 0 2 des Weges unter den gemerkten Weg so wird eine fallende Flanke erkannt Danach wird immer der kleinste Messwert Weg gespeichert Steigt jetzt der Messwert um mehr als 0 2 des Weges ber den gespeicherten kleinsten Weg so wird wieder eine steigende Flanke erkannt Dieses Funktionsprinzip bedingt dass der von trgss und trgse begrenzte Bereich immer ber seine Grenzen hinaus durchfahren wird mindestens um 0 2 des Weges ET Gesch ftsf hrer Dr Bernt G tz Telefon 03641 66880 Fax 03641 668866 www piezosystem com amp 2 25 D plezosystemyjena unglaublich prdzise trgss untere Triggerposition Dieser Wert gibt die untere Position an
48. gersignale einstellen trgedge 0 Beispiel trgedge 1 3 Ein Aktor hat einen geregelten Hub von 80um Flanke steigend trgedge 1 trgss 10 um trgse 30 um trgsi 5 um das hei t die Triggerpunkte liegen bei 10 15 20 25 30um Nach Erreichen der Position trgss Messwert gt 10um wird der Triggerimpuls gesetzt und der n chste Triggerpunkt berechnet 15um der Trigger wird nach n 20us ausgeschalten und es wird auf das Erreichen der Position 15um gewartet Nach Erreichen dieser Position wird der Trigger wieder gesetzt und erneut die n chste Position berechnet 20um Nach Erreichen von 30um wird der n chste Triggerpunkt auf 10um gesetzt der Trigger wird erst ausgel st wenn die Position 10um von unten d h aus einer Position 101m 0 2 von 80um angefahren wird Erweiterte Triggerfunktionen trgedge 4 5 7 Die Funktion trgedge 4 gibt einen Trigger bei jeder Bewegungsumkehr aus bei trgedge 5 ist die Ausgabe gegen ber trgedge 4 invertiert Es werden keine Parameter ben tigt f T T ji 1 Abb trgedge 4 Gesch ftsf hrer Dr Bernt G tz Telefon 03641 66880 Fax 03641 668866 www piezosystem com G TS E 24 SEH Tie D piezosystemjena unglaublich pr zise Abb trgedge 5 Funktion tr
49. glaublich pr zise 8 4 2 commands global commands lt command gt Enter command description dprpon switch on the cyclic output of the current actuator position value dprpof switch off the cyclic output of the current actuator position value dprson switch on the automatic output of the status register when status of amplifier is changed dprsof switch off the automatic output of the status register when status of amplifier is changed commands without values lt command gt Enter table 5 commands command description Ss shows all available commands stat request content of status register See status register mess position value request um or mrad ktemp amplifier temperature value degree Celsius rohm operation time of actuator since shipping minutes rgver version number of loop controller request commands with values lt command gt lt value gt Enter table 6 commands without values command description value fan switches the fan on off 0 off 1 on setf set the output format of measurement O three decimal places value mess 1 scientific format setg set the output format of all floating 0 three decimal places point values except mess 1 scientific format fenable enables the actuator soft start 0 soft start disabled 1 soft start enabled fbreak aborts the actuator soft start set command value actuat
50. gnal Prozessor DSP als F hrungsgr e zur Verf gung Die Anstiegsgeschwindigkeit kann wahlweise durch eine einstellbare Slew Rate Begrenzung oder durch einen Tiefpassfilter 4 Ordnung auf das jeweilige Gesamtsystem optimal angepasst werden d h Frequenzen die das System in der Resonanz anregen k nnten werden schon vor der eigentlichen Regelung unterdr ckt Der Regler errechnet die Regelabweichung err zwischen Sollwert und dem Positionswert des Wegmesssystems err soll mes soll Sollwert mes Positionswert des Messsystems Der Proportional Anteil P Term verst rkt den Fehlerwert frequenzunabhangig und steuert damit das Stellglied so lange bis sich der Positionswert dem vorgegebenen Sollwert angleicht yp kp err kp einstellbare Proportionalverst rkung yp Ausgangsspannung des P Anteiles Typisch f r das Verhalten eines reinen P Reglers ist dass er Positions nderungen nicht vollst ndig ausregelt und somit eine bleibende Regelabweichung hinterl sst die zur proportionalen Steuerung des Stellgliedes gebraucht wird Durch berlagerung eines Integral Anteiles wird diese Regelabweichung beseitigt Die charakteristische Kenngr e des I Anteiles ist die Nachstellzeit ki Das ist die Zeit die der I Anteil bei einer sprunghaften Anderung der Regelabweichung ben tigt um das Stellglied in die vorgegebene Position zu bringen Die Eingabe gro er Werte von ki ergeben kleine Nachstellzeiten und damit k rzere Regel
51. hat acceleration of the ceramic material e g caused by fall down discharging or high dynamic application will occur After excitation of the actuators by a voltage in the upper control range the ceramic will move and generate an opposite high voltage after disconnection Heating of the ceramic material will occur during dynamic operation and is caused by structure conditional loss processes This may cause failure if the temperature exceeds specified values cited below With increasing temperature up to the Curie temperature Tc usual values approx 140 C 250 C the piezoelectric effect disappears We recommend working in temperatures up to Tc 2 normally up to 80 C Piezoelectric actuators such as stacks or other devices work electrically as a capacitor These elements are able to store electrical energy over a long period of time up to some days and the stored energy may be dangerous If the actuator remains connected to the drive electronics it will be unloaded within a second after shutdown and quickly reaches harmless voltage values Piezo actuators can only generate voltages by warming or cooling caused by the longitudinal change The discharge potential should not be ignored due to the inner capacitance This effect is insignificant at usual room temperature Piezo actuators from piezosystem jena are adjusted and glued Any opening of the unit will cause misalignment or possible malfunction and will result in the loss of the
52. igt die Ubertragungsfunktion des Aktorsystems gemessen mit dem integrierten Messsystem Bevor die H llkurve ausklingt gibt es eine Stelle an der die Amplitude bis auf OV zusammenbricht und wieder ansteigt Das ist die Kerbfrequenz notch frequency Bei der Resonanzfrequenz berh ht die H llkurve stark Jetzt muss die passende Frequenz mit notchf lt Wert gt eingestellt werden bis die Kerbe an der Stelle ist wo die Uberh hung war Angestrebt wird dass die H llkurve ber das untere Frequenzband linear verl uft an der Resonanzstelle Kerbfrequenz einen Einschnitt hat danach wieder ann hernd die Ausgangsamplitude erreicht bis sie am Ende gegen Null geht Der Bereich um den Einschnitt des Kerbfilters kann mit dem Wert f r die Bandbreite des Kerbfilters Befehl notchb lt Wert gt linearisiert werden Nach Abschluss dieser Prozedur ist der Funktionsgenerator mit dem Befehl gfkt 0 abzuschalten Den richtigen ki Wert ermittelt man wie folgt Man stellt den internen Funktionsgenerator auf Rechteck mit dem Befehl gfrec 1 auf 1Hz mit garec 50 die Amplitude auf 50 oder entsprechend der sp teren Applikation und mit gorec 25 die Offset auf 25 Der Monitorausgang wird mit dem Befehl monsrc 0 auf Positionswert im geregelten Betrieb eingestellt Gesch ftsf hrer Dr Bernt G tz Telefon 03641 66880 Fax 03641 668866 www piezosystem com e ka 30 ZE Tic D piezosystemjena unglaublich pr zise Am Oszilloskop sind folgende Einst
53. ill switch off after about 3 seconds Switch on closed loop by pressing on the encoder knob The OL CL LED will shine yellow Turn the knob to the left until the minimum position 0 um is reached and switch off the closed loop Now you can set the position with the OFFSET encoder knob If the UDL OVL LED lights up there is an error In this case please read the chapter on troubleshooting Please switch off the device The function check is complete ETNIA Gesch ftsf hrer Dr Bernt G tz Telefon 03641 66880 Fax 03641 668866 www piezosystem com e CERT_ Bi Tie D piezosystemjena unglaublich pr zise 8 how to operate the digital amplifier series 30DVxxx 8 1 common introduction Our line of digital piezo amplifiers d Drive from piezosystem jena has now been expanded with the addition of the OEM amplifier series 30DVxxx including 30DV50 with 50mA output current and 30DV300 with 300mA output current These amplifiers are designed for use as a single unit in industrial settings It is compact robust and mountable in different manners and is highly reliable The 30DVxxx was designed for universal use with a wide main supply voltage from 10V to 30V DC The casing is available in a screw slot version or for mounting in a 19 rack mount casing Piezo actuators can be controlled in three different ways either by using the encoder knob on the front panel by analog signal ranging from O to 10V or by PC Interface RS23
54. ion des Aktors kann ber diesen Eingang analog gesteuert werden Das Modulationssignal muss im Bereich von 0 bis 10V liegen Au erdem erfolgt eine Addition der an der SUB D Buchse anliegenden Spannung mit der vom digitalen Drehgeber OFFSET generierten Offsetspannung und dem digital vorgegebenen Sollwert Bei Nichtbenutzung des analogen Modulationseingangs sollte dieser abgeschaltet werden modon x 0 siehe 8 4 2 Befehlssatz Externe St rungen und Einstreuungen k nnen somit vermieden werden Im Modus Funktionsgenerator ist der Modulationseingang permanent abgeschaltet Monitorausgang MON An diesem Ausgang k nnen ber ein Steuerkommando mit entsprechendem Parameter eine Vielzahl von Systemsignalen im Spannungsbereich von 0 10V ausgegeben und z B ber ein Oszilloskop kontrolliert werden Das ist besonders bei dynamischer Ansteuerung empfehlenswert Bitte beachten Sie den Innenwiderstand des Monitorausgangs MON Monitorausgang 0 Positionswert im geregelten Betrieb default 0 1 Sollwert 2 Reglerausgangsspannung 3 Regelabweichung mit Vorzeichen 4 Betrag der Regelabweichung 5 Aktorspannung 6 Positionswert im ungeregelten Betrieb Tabelle 2 Monitor 0 Der Positionswert des Messsystems im geregelten Betrieb h ngt vom jeweiligen Aktor ab d h ein Aktor mit einem kalibrierten geregelten Hub von 80um erzeugt an diesem Ausgang eine Spannung von 0 10V 8um V bzw 0 125V um 1 Der Sollwert d
55. k with the units in a clean and dry environment Only specially prepared units e g actuators can work under other conditions Please only use original parts from piezosystem jena piezosystem jena does not give any warranty for damages or malfunction caused by additional parts not supplied by piezosystem jena Additional cables or connectors will change the calibration and other specified data This can change the specified properties of the units and cause them to malfunction Piezo elements are sensitive systems capable of the highest positioning accuracy They will demonstrate their excellent properties only if they are handled correctly Please mount them properly at the special mounting points Immediately unplug your unit from the wall outlet and refer servicing to qualified service personnel under the following conditions 38 when the cords or plugs are damaged if liquid has been spilled or objects have fallen into the unit if the unit has been exposed to rain or water if the unit has been dropped or the housing is damaged ETNEA Gesch ftsf hrer Dr Bernt G tz Telefon 03641 66880 Fax 03641 668866 www piezosystem com e CERT_ S Tie D piezosystemjena unglaublich pr zise 6 1 installation power supply RISK OF ELECTRICSHOCK AA e Do not insert or unplug the power plug with wet hands as this may result in electrical shock e Do not install in rooms where inflammable substances are stored If flammable
56. kunde nach dem Abschalten auf ungef hrliche Spannungswerte entladen e Piezoaktoren k nnen durch Erw rmung oder Abk hlung und der damit verbundenen L ngen nderung eine Spannung an den Anschl ssen erzeugen Bedingt durch die Eigenkapazit t ist das Entladungspotential nicht zu vernachl ssigen Bei blicher Raumtemperatur ist dieser Effekt unbedeutend e Piezoaktoren von piezosystem jena sind justiert und verklebt Ein ffnen der Stellelemente f hrt zur Dejustage Eine Besch digung des inneren Aufbaus ist dabei nicht auszuschlie en Dieses kann zur Funktionsunf higkeit f hren Ger te von piezosystem jena d rfen deshalb nicht ge ffnet werden Ein ffnen f hrt zum Garantieverlust e Verwenden Sie nur mitgelieferte Kabel und Verl ngerungen So k nnen Ger teausf lle durch eventuell falsche Verbindungen verhindert werden e Bei Problemen wenden Sie sich bitte an piezosystem jena oder an den jeweiligen H ndler Die f r die jeweiligen L nder verantwortlichen Repr sentanten finden Sie auf unserer Webseite http www piezosystem de im Bereich Unternehmen Two Gesch ftsf hrer Dr Bernt G tz Telefon 03641 66880 Fax 03641 668866 www piezosystem com E CERT TIC D p ezosystemjena unglaublich pr zise Achtung Trotz mechanischer Vorspannung k nnen Sto kr fte z B Fallenlassen oder Ansto en zu einer Besch digung des eingebauten Keramikelementes f hren Bei Besch digungen des Piezoaktors aufgrund
57. losed loop max pos 2 pos 3 sketch 8 open loop closed loop The yellow OVL LED shows an overload the yellow UDL LED shows an underload Please try to avoid this When an external analog voltage is applied try to decrease or remove it If the LED s still light up check the connection between the amplifier and the actuator Additionally a mechanical blocking or overload of the actuator can prevent actuators from reaching their position If none of the described troubleshooting has worked turn off the system and contact our support team Please do not continue working after your actuator has been damaged The values of calibration are valid only for a specified assembly configuration Any change in the assembly configuration can cause the modes OVL or UDL Please provide us with your assembly configuration in advance 7 Gesch ftsf hrer Dr Bernt G tz Telefon 03641 66880 Fax 03641 668866 e www piezosystem com Bi err ja I 59 Tic D p ezosystemjena unglaublich pr zise 10 controller adjustment When any actuator made by piezosystem jena is connected to the 30DVxxx amplifier their specific values are read from the actuator s ID chip The Digital Signal Processor DSP of the amplifier is set with these values These parameters were investigated in the piezosystem jena laboratory and ensure safe function of the actuator There are no kp ki and kd values for actuators without a measurement system because th
58. mt keine Garantie bei Fehlfunktionen durch fremdes Zubeh r Besonders geregelte Systeme sind nur in dem von piezosystem jena ausgelieferten Zustand voll funktionst chtig Das Verwenden zus tzlicher Kabel oder abweichender Stecker ver ndert die Kalibrierung und andere spezifizierte Daten Dieses kann bis zur Fehlfunktion der Ger te f hren e Piezoelemente sind empfindliche Pr zisionsger te von gro em Wert Bitte behandeln Sie die Ger te dementsprechend Achten Sie auf einen mechanisch saubere Befestigung der Piezoelemente ausschlie lich an den daf r vorgesehenen Befestigungsstellen Unter den nachfolgend aufgef hrten Umst nden m ssen die Ger te sofort vom Netz getrennt werden e besch digte Kabel z B Netzkabel e Fl ssigkeiten sind in das Ger t gelangt e das Ger t war Regen ausgesetzt oder ist mit Wasser in Ber hrung gekommen e das Ger t funktioniert bei Bedienung entsprechend der Bedienungsanleitung nicht ordnungsgem Gesch ftsf hrer Dr Bernt G tz Telefon 03641 66880 Fax 03641 668866 www piezosystem com e ka S Tie 6 1 D piezosystemjena unglaublich pr zise Installation Stromanschluss GEFAHR A Greifen Sie niemals mit nassen Handen an den Netzstecker Es besteht die Gefahr eines elektrischen Schlages Nicht in R umen installieren in denen leicht entz ndliche Substanzen gelagert werden Kommen leicht entz ndliche Substanzen mit elektrischen Bauteilen in Kontakt besteht die Gefahr vo
59. n Feuer oder einem elektrischen Schlag Nehmen Sie keine Ver nderungen am Netzkabel vor Stellen Sie keine schweren Gegenst nde auf das Netzkabel und verlegen Sie es so dass es nicht berm ig gespannt oder geknickt ist Das Netzkabel k nnte sonst besch digt werden und es besteht die Gefahr eines elektrischen Schlages bzw Brandgefahr Ziehen Sie niemals am Kabel um den Netzstecker zu ziehen Dadurch k nnte das Netzkabel besch digt werden und es besteht die Gefahr eines elektrischen Schlages oder Brandgefahr ACHTUNG A Verwenden Sie nur das mitgelieferte Zubeh r Stecken Sie die Netzkabel ausschlie lich in Schutzleitersteckdosen Stellen Sie das Ger t niemals an einem Platz auf an dem das Netzkabel besch digt oder zur Stolperfalle werden kann Stellen Sie niemals Ger te auf das Netzkabel Stellen Sie das Ger t so auf dass die L ftungsschlitze nicht blockiert werden und eine ausreichende Bel ftung der Steuerelektronik gew hrleistet wird Stecken Sie den Netzstecker vollst ndig in die Schutzleitersteckdose damit es sich nicht versehentlich l sen kann Halten Sie den Netzstecker immer frei zug nglich damit er im Notfall gezogen werden kann Stellen Sie das System so auf dass der Schalter ohne Probleme bet tigt werden kann Der Netzstecker ist die Trennstelle vom Versorgungsnetz 6 2 Betrieb Gefahr A ffnen Sie das Ger t in keinem Fall Im Inneren des Ger tes befinden sich keine Teile die vom Benutzer selbst
60. ng edge 2 trigger generation falling edge 3 trigger generation at both edges table 7 commands with values Note The controller cyclically transfers the newly measured value to the signal buffer of the interface every 500 milliseconds This value can then be read out via the interface Subsequent increasing of the query sequence for this value does not increase the refreshing rate If the piezoelectric actuator moves with higher frequencies aliasing occurs In this case the displayed values no longer correspond with the actual motion value Example An actuator with 80um displacement in closed loop should take a swing in rectangle mode from 20um to 50um It should stay 50ms on 20um and 150ms on 50um The reaction of the measurement system is connected to the monitor output commands cl 1 Enter switch on closed loop gfkt 3 Enter generator function rectangle gfrec 5 Enter frequency rectangle 1 50ms 150ms 5Hz garec 37 5 Enter amplitude rectangle 50um 20um 80um 100 37 5 gorec 25 Enter offset rectangle 20um 80um 100 25 gsrec 25 Enter symmetry rectangle 50ms 50ms 150ms 100 25 monsrc 0 Enter set monitor source to position value in closed loop kin d Gesch ftsf hrer Dr Bernt G tz Telefon 03641 66880 e Fax 03641 668866 www piezosystem com e TNE 2 52 10 9001 2008 Tie 8 4 3 status register D piezosystemjena unglaublich pr zise The status
61. ngsaufnahme max 30W max 55W Ausganggsleistung 7 5W max 15W f r nanoX max 45W Aktoren Ausgangsspannungen 20V 130V 130V 20V f r nanoX Aktoren Ausgangsstrom Konstantstrom 50mA permanent 2x 50mA f r nanox Aktoren 300mA permanent 2x 150mA f r nanox Aktoren Ausgangsspannungsrauschen lt 0 3mMVams 500Hz Aktor Messsystemstecker PIEZO 15pol D Sub Stecker Monitorausgang 0 10V Signalquelle programmierbar Ausgangsimpedanz 1kQ Modulationseingang 0 10V abschaltbar Eingangsimpedanz 25kQ Triggerausgang low aktiv 5V OV mit pull up Drainwiderstand 2400 MOD MON Buchse ANALOG 9pol D Sub Buchse Offsetspannung 20V 130V ber digitalen Drehgeber berlastungsschutz kurzschlussfest Temperatursicherung Anzeigen LED gr n gelb gr n betriebsbereit open loop gelb closed loop OVL gelb Overload UDL gelb Underload Schnittstelle RS232 RS232 Buchse 9pol D Sub Buchse K hlung L fter temperaturgesteuert Masse BxHxT 130 x 86 x 230 mm Gewicht 1 6kg 1 8kg Gesch ftsf hrer Dr Bernt G tz 14 Telefon 03641 66880 Fax 03641 668866 e www piezosystem com e Tabelle 1 Technische Daten ETNIA ric CERT Bi D piezosystemjena unglaublich pr zise 8 3 2 MOD MON Modulationseingang MOD Die Posit
62. o reduce stimulation of the resonant frequency Using the notch filter might increase noise The PID specific parameters kp ki and kd are stored in the actuator s ID chip by default These parameters will work for most applications Depending on your special application and load the mechanical response can be optimized ET Gesch ftsf hrer Dr Bernt G tz Telefon 03641 66880 Fax 03641 668866 www piezosystem com S NES 45 D p ezosystemjena unglaublich pr zise 8 3 1 technical data 30DV50 30DV300 Input voltage 10 30 VDC Power supply connector low voltage socket with 2 1mm pin Input current max 2 5A 10V max 5 5A 10V max 1 0A 30V max 2 5A 30V Power consumption max 30W max 55W Output power 7 5W max 15W for nanoX max 45W actuators Output voltages 20V 130V 130V 20V for nanoX actuators Output current constant 50mA permanently 300mA permanently current 2x 50mA for nanox 2x 150mA for nanox actuators actuators Output noise lt 0 3MVams 500Hz Actuator measurement connector PIEZO 15pin D Sub plug Monitor output 0 10V programmable signal source Monitor output impedance 1kO Modulation input 0 10V disconnectable Modulation input impedance 25kQ Trigger output low active 5V OV with pull up drain resistor 2400 MOD MON connector ANALOG 9pin
63. or voltage ol 20 to 130 000 V displacement cl 0 to xxx xxx um maximum actuator displacement see datasheet sr slew rate 0 0000002 to 500 0 V ms attributed to the modulation voltage 0 to 10V modon modulation input 0 off MOD plug 1 on 50 Gesch ftsf hrer Dr Bernt G tz Telefon 03641 66880 Fax 03641 668866 www piezosystem com e my CERT a Tic D p ezosystemjena unglaublich pr zise monsrc monitor output 0 position in closed loop 0 default 1 command value 2 controller output voltage 3 closed loop deviation incl sign 4 absolute closed loop deviation 5 actuator voltage 6 position in open loop cl open loop closed loop 0 open loop 1 closed loop kp proportional term 0 to 999 0 ki integral term 0 to 999 0 kd differential term 0 to 999 0 sstd set default values ln notchon notch filter 0 off 1 on notchf notch filter frequency 0 to 20000 Hz notchb bandwidth 3dB 0 to 20000 max 2 notch_fr Hz Ipon low pass filter 0 off 1 on Ipf low pass cut frequency 1 to 20000 Hz gfkt internal function generator 0 off see table 12 1 sine 2 triangle 3 rectangle 4 noise 5 sweep gasin generator amplitude sine 0 to 100 gosin amplitude offset sine 0 to 100 gfsin generator frequency sine 0 1 to 9999 9 Hz gatri generator amplitude triangle 0 to 100 gotri amplit
64. osed loop immediately by pressing the encoder knob OFFSET Then reset the last values entered Continuous use at resonance can damage the actuator Now you can try to increase the slew rate in slew rate filter menu as long as no oscillation or large over swing occurs Gesch ftsf hrer Dr Bernt G tz Telefon 03641 66880 Fax 03641 668866 www piezosystem com e ka S 60 30 we 2008 Tic 11 troubleshooting D plezosystemjena unglaublich prdzise Please check all cables and connections first if the system is not working properly error possible solution UDL OVL LED blinks Check the connection between actuator and amplifier Check the actuator cable for damage UDL OVL LED light up in closed loop mode The actuator is not able to reach the commanded position Check the modulation input and offset Check your actuator for mechanical blocking Check whether your actuators move properly in open loop mode actuator oscillates in resonant frequency in closed loop Check the PID controller adjustments reduce the ki value Reduce the kd value Check whether the function generator is still working read back parameters always deviate at the same level from the digital target value Please switch off the analog modulation input when it s not used Command modon O see 8 4 2 commands External signals can cause an interference or a command value offset actuator does not move in spite of
65. ponenten sind in folgendem Diagramm dargestellt Abbildung 2 bertragungsfunktion 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 d mpfen Das bedeutet im geregelten Zustand dass St rungen von au en den Regelkreis nicht zum Eigenschwingen bringen k nnen Im ungeregelten Betrieb wird die Frequenz ausgeblendet die den Aktor zum Schwingen anregen k nnte Die Kerbfrequenz und die Bandbreite k nnen frei eingestellt werden Bei Verwendung des Kerbfilters kann ein erh htes Positionsrauschen auftreten Die reglerspezifischen Kennwerte kp ki kd sowie die Anstiegsgeschwindigkeit und die Kerbfiltereigenschaften sind im ID Chip des Aktors standardm ig voreingestellt Diese sind aber meist keine optimalen Einstellungen da sich mit dem kundenspezifischen Anbau und zus tzlich aufgebrachten Massen die Charakteristik des Aktors ndert Ewa Gesch ftsf hrer Dr Bernt G tz Telefon 03641 66880 Fax 03641 668866 www piezosystem com Bi err ja VW E 13 Tic prezosystem ena unglaublich prdzise D 8 3 1 Technische Daten 30DV50 30DV300 Eingangsspannung 10 30 VDC Betriebsspannungsbuchse Kleinspannungsbuchse mit 2 1mm Stift Eingangsstrom max 2 5A 10V max 1 0A 30V max 5 5A 10V max 2 5A 30V Leistu
66. r angeschlossene Aktor seine im ID Chip gespeicherten Kennwerte DSP Parameter an den Controller Ist kein Aktor angeschlossen blinken die LED s weiterhin Bei Nichtbet tigen des digitalen Drehgebers OFFSET befindet sich der Aktor unterhalb des Regelbereiches am negativsten Punkt Pos 1 des Gesamtstellbereiches Pos 1 bis Pos 4 s Abbildung 3 Wird anschlie end in den geregelten Betriebsmodus durch Druck auf den digitalen Drehgeber Offset umgeschaltet bewegt sich der Aktor auf die Nullposition des Regelbereiches Pos 2 Wird nun der Sollwert mittels Drehgeber Modulationssignal oder mit dem set Befehl ber RS232 auf Maximalposition gestellt so wird der maximale geregelte Weg Pos 3 zur ckgelegt Dieser Weg ist von der Spezifikation des Aktors abh ngig und kann je nach Aktortyp variieren Pos 1 ungeregelt Pos 4 Oum geregelt max Pos 2 Pos 3 Abbildung 10 ungeregelt geregelt Die gelbe OVL LED zeigt bersteuerung overload die gelbe UDL LED Untersteuerung underload an Diesen Fall bitte vermeiden und das Ger t sofort ausschalten wenn die Anzeige durch Reduzierung des Steuersignals nicht erlischt berpr fen Sie in jedem Fall die mechanische Ankopplung des Aktors an die Peripherie Es liegt m glicherweise eine mechanische Blockierung bzw ein Anschlag des Aktors vor Auch eine zu starke Belastung des Antriebes hohes Gewicht des Anbaues f hrt dazu dass er seine vorgegebene Position nicht erreicht L sen
67. rden Frequenz Amplitude Offset ggf Symmetrie Der Funktionsgenerator braucht jedoch nicht aktiviert zu werden gfkt 0 Um einen Scan auszuw hlen wird der Scantyp auf Sinus sct 1 oder Dreieck sct 2 gesetzt Der Scan wird mit ss 1 gestartet W hrend eines Scans kann der Status abgefragt werden mit ss lt CR gt Die Antwort ss 2 bedeutet der Scan l uft noch ss 0 bedeutet der Scan ist abgeschlossen Ein laufender Scan kann mit ss O lt CR gt abgebrochen werden Beispiel Sinusscan mit 100 Amplitude 0 Offset f 0 2Hz gfsin 0 2 lt CR gt gasin 100 lt CR gt gosin O lt CR gt Scan Typ sct 1 Start Scan ss 1 Ch1 DC coupling 5 0E1 V div 1 0E0 div 2500 points Sample mode Abbildung 7 Ausgangsspannung eines Sinusscan open loop cota e S vane Gesch ftsf hrer Dr Bernt G tz e Telefon 03641 66880 Fax 03641 668866 www piezosystem com 27 D p ezosystemjena unglaublich pr zise Anwendung Die kombinierte Benutzung von Triggererzeugung und Scanfunktion erlaubt die hochgenaue Abrasterung einer Probe Durch die Verwendung einer Sinusfunktion werden Beschleunigungskr fte und damit Schwingungen minimiert durch die Triggererzeugung k nnen Aktionen in genau definierten Aktorpositionen ausgel st werden CH1 5 000V DIV DC CH2 5 000V DIV DC TB A 50 ms TR CH2 DC PT 25 CH1 5 000V DIV DC CH2 5 000V DIVDC TBA 50 ms TR CH2 DC PT 25
68. rekt gemessene Aktorsteuerspannung Ausgang Endstufe ausgegeben Diese ist im Gegensatz zur Reglerausgangsspannung im Punkt 2 Eingang Endstufe von der Dynamik der Endstufe und der Kapazit t des Aktors abh ngig 20V 130V entsprechen OV 410V Monitorspannung Die Aktorspannung kann wie folgt aus der gemessenen Monitorspannung r ckgerechnet werden Uaktor Umon 15 20V Im Gegensatz zum geregelten Betrieb wo der Nullpunkt der Aktordehnung auf den Positionswert OV kalibriert ist liegt die minimale Dehnung im ungeregelten Betrieb OL unter OV 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 Der ungeregelte Positionswert kann wie folgt aus der gemessenen Monitorspannung r ckgerechnet werden Umes OL Umon 2 5V 2 geregelt ungeregelt ungeregelt Upos 0 Upos Original Upos scaliert 6 Umon H Umon IDN 10V Aktorhub geregelt Aktorhub ungeregelt Aktorhub scaliert ov oV CG Abbildung 3 Skalierung Umes Werksseitig ist der Monitorausgang auf den Positionswert des Messsystems im geregelten Betrieb eingestellt Pkt 0 Swe Gesch ftsf hrer Dr Bernt G tz Telefon 03641 66880 Fax 03641 668866 www piezosystem com e CERT_ S Tie D piezosystemjena unglaublich pr zise 8 3 3 Anschlussbelegungen ANALOG 9pol D
69. rgsi After reaching the end position trgse the trigger point moves backward Ewa Gesch ftsf hrer Dr Bernt G tz Telefon 03641 66880 Fax 03641 668866 www piezosystem com cerry S 55 Tic D plezosystemyjena unglaublich prdzise trgse end point ANNAN trigger at trgss n trgsi n 2 trigger at trgss n trgsi n 1 start point trgss AW trgse n trgsi The recognition of edges works as follows During the rising edge the highest measurement value position will be stored If there is a decrease in the measurement value of more than 0 2 of total stroke under the stored value a falling edge will be recognized During the falling edge the lowest measurement value position will be stored If there is an increase in the measurement value of more than 0 2 of total stroke over the stored value a rising edge will be recognized This principle depends on whether or not trgss and trgse are bordered by a working area that crosses at least 0 2 of total stroke out of the borders trgss lower trigger position this is the lowest value where a trigger signal is unit um or mrad generated trgse upper trigger position this is the highest value where a trigger signal is unit um or mrad generated trgsi trigger interval this is the distance between the trigger points unit um or mrad trgedge trigger edge 0 trigger disabled this value depends on
70. rical signal when a position is reached or crossed The trigger points refer to the measured value stroke or tilt The trigger is low active i e a high low edge shows that you have reached a trigger point The active stroke tilt range for trigger generation is given by trgss start lower position and trgse end upper position The interval between the trigger points is given by trgsi It is possible to get trigger signals at the rising edge trgedge 1 the falling edge trgedge 2 or both edges trgedge 3 To disable the trigger generation set trgedge 0 The measurement unit for trgss trgse trgsi is the actuator specific unit e g um or mrad the length of a trigger signal can be set to multiples of 20us standard is 1 20us Take care that is there no overlap between two trigger impulses In this case you must minimize the length of the impulses trglen 1 or decrease the movement speed of the actuator Furthermore you must be sure that the trigger range between trgss and trgse passes through plus 0 2 of the total stroke otherwise no trigger will be generated because no change between rising and falling edge will be detected Caution Do not activate the trigger function in sweep mode ETNIA Gesch ftsf hrer Dr Bernt G tz Telefon 03641 66880 Fax 03641 668866 www piezosystem com e CERT_ S 54 SE Tie D piezosystemjena unglaublich pr zise Example trgedge 1 3 An actuator
71. s 40 indoors only at an altitude of up to 2000 m at a temperature between 20 22 C at a relative humidity between 5 80 non condensing instructions for checking the function of the system quick start When you open the package please check to make sure all the necessary parts are included see packing list and nothing is damaged Check the electronics and the actuator for any visible damage The top and bottom plates of the actuator if it does not have another shape should be parallel each to each other and not have any scratches If there is any damage to the system please contact our local representative immediately If the packaging material is damaged please confirm this with the shipping company Ensure that the main voltage supplied in your country is the same as the one installed in the system Check the voltage label on the backside of the power supply The power switch should be in the off position Connect the power supply Connect the piezo actuator by using the D SUB 15pin connector Be sure the cables are connected properly to the electronics Turn the system on by using the POWER switch on the Front panel The green READY LED indicates that the power supply is working It is followed by a short self test The yellow LED s OVL and UDL will blink The green OL CL LED shines permanently If there is an actuator plugged into the D SUB 15pin and the amplifiers are working the LED s w
72. substances come into contact with electrical parts inside it could result in fire or electrical shock e Do not damage or modify the power cord Also do not place heavy objects on the power cord or pull on or excessively bend it as this could cause electrical damage and result in a fire or electrical shock e Always grasp the plug portion when unplugging the power cord Pulling on the power cord may expose or snap the core wire or otherwise damage the power cord If the cord is damaged this could cause an electricity leak and result in a fire or electrical shock CAUTION A e Do not use accessories other than the ones provided e g power cord Only plug the power cord into grounded power equipment and sockets e Do not place heavy objects on any cables e g power cords sensor cables actuator cables optical cables e Do not block ventilated openings or place the units near a radiator oven or other heat sources e Plug in the power cord completely so that it cannot loosen inadvertently e Leave sufficient space around the power plug so that it can be unplugged easily If objects are placed around the power plug you will be unable to unplug it in an emergency e Install the system so that the on off switch is easily accessible at all times e The power plug is the cut off point to the main power supply 6 2 operation RISK OF ELECTRIC SHOCK A e Do not open the units There are no user serviceable parts inside and opening or
73. the actuator voltage back from the measured monitor voltage take the following formula Uactuator Umon 15 20V 6 The position voltage in open loop OL is greater than in closed loop The monitor voltage would be smaller than OV and greater than 10V The value gets adjusted To calculate the open loop position voltage back from the measured monitor voltage use the following formula Umes OL Umon 2 5V 2 The default setting is the position value in closed loop see No 0 closed loop open loop open loop Upos 0 ar source Upos fitted 6 Umon F Umon IN 10V actuator displacement actuator displacement actuator displacement open loop closed loop fitted ON ov sketch 3 monitor output 8 3 3 pinning ANALOG socket 9pin D Sub pin designation description 1 MON monitor output 0 10V 2 MON signal ground 4 MOD modulation input 0 10V 5 MOD signal ground 7 TRG trigger output low active 8 TRG digital ground trigger table 3 pinning in d Gesch ftsf hrer Dr Bernt G tz Telefon 03641 66880 e Fax 03641 668866 e www piezosystem com e ka S 48 SEH Tie PIEZO plug 15pin SUB D piezosystemjena T unglaublich pr zise pin designation description 1 2 11 AGND analog ground 3 15V operating voltage measurement 15V 4 14 GND digital ground 5 SDA C Bus SDA 6 5
74. the analog signal applied to the MOD input the digital value given by the encoder OFFSET and the digital value from the RS232 interface The slew rate of the amplifier can be adapted to your system using the slew rate limiter or the 4th order low pass filter i e frequencies which might stimulate resonances can be suppressed before they interfere with the closed loop The slew rate of this set value is adjustable The PID controller calculates the difference err between this input com and the value from the measurement system mes err com mes com command mes position signal The proportional term kp amplifies the control deviation without reducing frequency and drives the controller until the difference between the sensed motion and the command yp kp err kp adjustable gain yp output of p term The P controller can t eliminate the error completely because it needs a deviation to drive To minimize the permanent offset of the P term an integral action I term is required Ts is the time constant governing the time it takes for the output to get a certain value For a step input it is the time taken for the output to equal the input yi yi ki err Ts Ts 1 sample frequency 50 kHz 1 ki time constant yi output of i term In general the differential term combats oscillation it adds damping and increases the reaction speed of the PI controller yd kd 1 Ts err err n 1 err n 1
75. ude offset triangle 0 to 100 gftri generator frequency triangle 0 1 to 9999 9 Hz gstri symmetry of triangle 0 1 to 99 9 default 50 garec generator amplitude rect 0 to 100 gorec amplitude offset rectangle 0 to 100 gfrec generator frequency rectangle 0 1 to 9999 9 Hz gsrec symmetry of rectangle 0 1 to 99 9 default 50 ganoi generator amplitude noise 0 to 100 gonoi amplitude offset noise 0 to 100 gaswe generator amplitude sweep 0 to 100 goswe amplitude offset sweep 0 to 100 gtswe generator sweep time 0 4 to 800 sec decade sct scan type 0 scan function off 1 sine scan 2 triangle scan ss start scan without value request scan state 1 starts scan Gesch ftsf hrer Dr Bernt G tz e Telefon 03641 66880 Fax 03641 668866 www piezosystem com TER 51 D p ezosystemjena unglaublich pr zise trgss trigger generation stroke position start minimum gt 0 2 of total stoke to maximum total stroke minus 0 2 of total stroke um or mrad trgse trigger generation stroke position end minimum gt 0 2 of total stoke to maximum total stroke minus 0 2 of total stroke um or mrad always keep trgse gt trgss trgsi trigger generation position intervals gt 0 05 of total stroke in closed loop um or mrad trglen duration of trigger impulses n 20us n 1 255 trgedge trigger generation edge 0 trigger generation off 1 trigger generation at risi
76. wa Gesch ftsf hrer Dr Bernt G tz Telefon 03641 66880 Fax 03641 668866 www piezosystem com Bi err ja I 33 Tic D piezosystemjena unglaublich pr zise 12 Ihre Notizen Gesch ftsf hrer Dr Bernt G tz e Telefon 03641 66880 Fax 03641 668866 www piezosystem com 34 D piezosystemjena unglaublich pr zise table of contents PPM MN u eege T E 36 certification of Plez sysiem jena u nennen 36 declaration of conformity en ne 36 purchased part package ee ee ee 37 instructions for using piezo electrical elements and power supplies 37 safety INSIUGHONS na ae 38 installation TE VT EE 39 operatio a ee 39 maintenance and e Te 40 environmental conditions 2er 40 instructions for checking the function of the system quick start 40 how to operate the digital amplifier series 3ODVXXxX ssssssssssssssssnessrnesrrssrnesrnnerrnrerrnsrrrssnne 41 EOMMORINIOAUENON are een 41 user elements Connections AEN 41 tront panel seele 41 Back Panels ee 42 TUPAC TON ee eine 43 technical data IERSDPREMSRRINBEEENFPREELPELN EPEERRAPEPENEFLFRBEBERTELPERERELISPRERNULEEEFPRTELELRETEERRREPINERERIBEBEILERPRERER 46 MODIMON een ee eee 47 leie le eere ee eer ere ee ee ee a er eee eee 48 communication amp ale le nee ee eee ee ere eee ee 49 COMMUNICATION via AS 282 ee 49 C mMMANdS E 50 GE 53 function generator ee ee ee 53 EE ae ee nee ee 54 Stan Tunelion en u ae 57 Handling eebe 59 controller ag reg 60 troubleshooting een
77. which direction the trigger 1 trigger at rising edge point must be reached for trigger generation 2 trigger at falling edge 3 trigger at both edges trglen trigger length this values depends on the duration of a trigger n 20us n 1 255 impulse table 10 commands for trigger generation Gesch ftsf hrer Dr Bernt Gotz Telefon 03641 66880 Fax 03641 668866 www piezosystem com S ka E 56 150 9001 2008 Tie D p ezosystemjena unglaublich pr zise Hardware The output for trigger signals is the 9 pin D Sub connector ANALOG The pin 7 trigger out and pin 8 ground are used ANALOG 5V TI sketch 4 internal circuit 8 7 scan function The scan allows the output of exactly one period of the function generator sine or triangle This will require that the relevant functional parameters be set frequency amplitude offset or symmetry The function generator does not need to be activated gfkt 0 To select a scan set the scan type to sine sct 1 or triangle sct 2 The scan starts with ss 1 During a scan the status can be requested with ss lt CR gt The answer ss 2 means the scan is still running ss 0 indicates the scan is complete A running scan can be aborted by setting the status to zero ss 0 lt CR gt Sng 2 Gesch ftsf hrer Dr Bernt Gotz Telefon 03641 66880 Fax 03641 668866 e www piezosystem com Bi err ja 190 9001 2008 57
78. with a closed loop stroke of 80um is used as follows rising edge trgedge 1 start point 10um trgss 10 end point trgse 30 and interval 5um trgsi 5 i e trigger points are at 10 15 20 25 30um After reaching position 10um from a lower position rising edge the trigger is set and the next trigger point will be calculated 15um the trigger output will be reset after n 20us trglen n and the trigger function is waiting to reach the next trigger position 15um and so on After reaching the 30um position the next Trigger position is set to 10um the trigger impulse will be generated when the 10um position is reached from a lower position than 10um rising edge Extended trigger functions trgedge 4 5 7 The function trgedge 4 triggers at any change of moving direction with trgedge 5 the output is inverted to trgdge 4 No parameters will needed Abb trgedge 4 T Abb trgedge 5 Function trgedge 7 at any change of moving direction a trigger with length n 20us appears parameter n trglen Trigger function moving trigger trgedge 6 This function is parameterized by trgss trgse trgsi und trglen On each period only one trigger appears the trigger point moves at every period by its increment t
79. ystem com S ka E 36 Tic D piezosystemjena unglaublich pr zise 4 purchased part package Please check the completeness of the delivery after receiving the shipment piezo amplifier 30DVxxx wide range power supply 24 V DC RS232 cable USB cable instruction manual CD ROM with driver software and instruction manual instructions for using piezo electrical elements and power supplies Piezoelectric actuators from piezosystem jena are controlled by voltages up to 150 V These values can be quite hazardous Therefore read the installation instructions carefully and ensure that only authorized personnel handle the power supply After transportation piezoelectric actuators should be allowed to adapt to room temperature for approximately 2 hours before being switched on Piezoelectric actuators are made from ceramic materials with and without metallic casings The piezo ceramic is a relatively brittle material This should be noted when handling piezoelectrical actuators All piezo elements are sensitive to bending or shock forces Due to the piezoelectric effect piezo actuators can generate electrical charges by changing the mechanical load or the temperature or by actions such as the ones described above Piezoelectric actuators are able to work under high compressive forces Only actuators with a pre load can be used under tensile loads these tensile forces must be less than the pre load given in the data sheet Please note t
80. zeiten yi yi ki err Ts Ts 1 Samplefrequenz 50kHz 1 ki Nachstellzeit yi Ausgangsspannung des l Anteiles Um die Reaktionsgeschwindigkeit eines Pl Reglers zu erh hen kann ein D Regler zugeschaltet werden Der Differential Anteil D Term erzeugt ein Signal das der Anderungsgeschwindigkeit des Fehlerwertes proportional ist d h die Reaktionsst rke richtet sich nach der Geschwindigkeit der Regelabweichung In der Praxis wirkt sich der D Anteil als Verminderung der h herfrequenten Schwinganteile auf der Einschwingkurve aus yd kd 1 Ts err err n 1 err n 1 Fehlerwert vorheriges Sample kd 1 Ts 1 Vorhaltezeit kd einstellbarer Faktor yd Ausgangsspannung des D Anteiles Beim Einsatz eines D Anteiles besteht jedoch die Gefahr dass kleine durch stochastische St rungen z B Rauschen bedingte Anderungen der Regelabweichung eine zu starke Reaktion der Stellgr e hervorrufen Die Summe dieser drei Terme ergibt die Eigenschaften eines PID Reglers Das erzeugte Signal wird als Stellgr e der Endstufe zugef hrt welche den Piezoaktor steuert y yp yi yd y Ausgangsspannung des PID Reglers Im ungeregelten Betrieb open loop wird der PID Regler berbr ckt d h der Sollwert wird als Stellgr e ausgegeben Gesch ftsf hrer Dr Bernt G tz Telefon 03641 66880 Fax 03641 668866 www piezosystem com e ka S 12 Tie D piezosystemjena unglaublich pr zise Die Reaktionen der Reglerkom

Bedienungsanleitung Digitaler Piezoverstärker

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