BENUTZERHANDBUCH | CPL190 / CPL290

CPL190 290

BENUTZERHANDBUCH für die

CPL190 / CPL290 - Kapazitiver Verschiebungssensor für Subnanomeeter

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INHALTSVERZEICHNIS

Zulassungen und Sicherheitsaspekte

Die Elite-Serie erfüllt die folgenden CE-Normen:

Sicherheit: EN 61010-1: 2010

EMV: IEC 61326-1: 2013, IEC 61326-2-3: 2013

Um die Einhaltung dieser Standards zu gewährleisten, müssen die folgenden Betriebsbedingungen eingehalten werden:

  • Alle E / A-Verbindungskabel müssen abgeschirmt und kürzer als drei Meter sein
  • Wechselstromkabel müssen für mindestens 250 V und 5 A ausgelegt sein
  • Wechselstrom muss an eine geerdete Steckdose mit einer Nennleistung von weniger als 20 A angeschlossen werden
  • Verwenden Sie das mitgelieferte CE-geprüfte Netzteil für Gehäuse mit 1, 2 und 3 Steckplätzen. Wenn ein alternatives Netzteil verwendet wird, muss es über eine gleichwertige CE-Zertifizierung verfügen und gemäß IEC60950 oder 61010 vom Netz isoliert sein.
  • Sensoren dürfen nicht an Teilen angebracht werden, die mit gefährlichen Spannungen über 33 Veff oder 70 V Gleichstrom betrieben werden

Eine andere Verwendung des Geräts kann die Sicherheit und den Schutz vor elektromagnetischen Störungen beeinträchtigen.

Sondenspitze Kontakt Vorsicht

Die Messspitzen kapazitiver Sonden erzeugen Spannungen bis zu 70 Veff. Dies sind hochfrequente Spannungen mit sehr geringer Leistung, so dass sie keine Gefahr darstellen. Normalerweise funktioniert die Sonde nicht mehr, wenn die Sondenspitze berührt wird, und die Spannung geht gegen Null. Unter bestimmten Umständen kann die Spannung jedoch ein leichtes Kribbeln oder Brennen verursachen, insbesondere bei den Sonden der zweiten Generation, die mit dem CPL490 verwendet werden. Für maximale Leistung sollten die Sondenspitzen frei von Ölen oder anderen Verunreinigungen bleiben.

Aus diesen Gründen wird empfohlen, die Sondenspitzen nicht zu berühren.


Hilfreiche Online-Dokumentation zum technischen Support

Auf der Website von Lion Precision finden Sie eine große Auswahl an technischen Dokumenten (Technische Hinweise und Anwendungshinweise) in der Technischen Bibliothek. Diese Dokumente enthalten detaillierte Beschreibungen des Betriebs und der Verwendung von Lion Precision-Hochleistungssensoren.

Die Technische Bibliothek kann unter folgender Adresse abgerufen werden: www.lionprecision.com/technical-library/

Einige der Titel umfassen:


Produktbeschreibung

Der kapazitive Sensor CPL190 / 290 ist ein berührungsloses Präzisionsmessgerät. Die Ausgangsspannung ändert sich im direkten linearen Verhältnis zu Änderungen im Abstand zwischen der Sonde und dem Target. Der Sensor wird normalerweise zur Messung leitfähiger Ziele verwendet, kann jedoch unter den richtigen Bedingungen auch für nicht leitfähige Ziele verwendet werden. Weitere Informationen zum Messen von Nichtleitern finden Sie in der Technischen Bibliothek unter www.lionprecision.com oder rufen Sie an.

Der CPL190 / 290 funktioniert mit den meisten Standardsonden.


Grundlegende Bedienung

Der Zugriff auf die Ausgangsspannung erfolgt über den BNC-Anschluss an der Vorderseite oder über ein Datenerfassungssystem über den High-Density-Anschluss an der Rückseite des Gehäuses. Dieser Anschluss kann direkt mit Datenerfassungsprodukten von National Instruments ™ verbunden werden. Einzelheiten zum System-DAQ-Anschluss finden Sie im Abschnitt zum Gehäuse dieses Handbuchs (Seite 19).

Wenn sich der Abstand zwischen Sonde und Ziel ändert, ändert sich die Ausgangsspannung entsprechend. Wenn sich die Sonde dem Ziel nähert, wird die Ausgangsspannung positiver.

Hinweis: Die LEDs für den kalibrierten Bereich „Nah“ und „Fern“ (rot) zeigen an, dass sich die Sonde außerhalb des kalibrierten Bereichs befindet und die Genauigkeit der Ausgabe nicht garantiert wird, obwohl sich die Spannung möglicherweise im Bereich befindet und sich weiterhin ändert.

Die Sonden sind auf bestimmte Module kalibriert. Stellen Sie bei Mehrkanalsystemen sicher, dass die Nummer auf dem Sondenkabel (in der Nähe des Anschlusses) mit der Nummer auf dem Modulgriff übereinstimmt.

Der CPL290 bietet Kalibrierungen mit niedriger und hoher Empfindlichkeit für eine einzelne Sonde. Verwenden Sie den Empfindlichkeitsschalter, um die gewünschte Empfindlichkeit auszuwählen. Einzelheiten zur Kalibrierung finden Sie auf den mit dem Produkt gelieferten Kalibrierungsblättern.

Berührungslose Sensoren messen normalerweise Änderungen von einer Referenzposition.


Grundmessung durchführen
  1. Sonde an Modul anschließen
  2. Stellen Sie das Ziel auf eine Referenzposition oder -bedingung ein
  3. Montieren Sie die Sonde in der Nähe des Ziels
  4. Passen Sie die Sondenposition an, bis sich die Anzeige „Kalibrierter Bereich“ in der Mittelposition befindet
  5. Verwenden Sie die Nullpunkteinstellung, um die Ausgangsspannung auf Null zu stellen (optional).
  6. Wenn sich die Sonden- / Ziellücke ändert, ändert sich die Ausgangsspannung entsprechend

Interpretation der Ausgangsspannung

Der Änderungsbetrag der Ausgangsspannung für eine gegebene Änderung der Sonden- / Ziellücke wird als Empfindlichkeit bezeichnet. Die Empfindlichkeit des Sensors ist auf den Kalibrierungsblättern aufgeführt, die mit dem Sensor geliefert wurden.

Änderung der Spaltberechnung:

Gap Change = Spannungsänderung / Empfindlichkeit

Zum Beispiel: Bei einer Empfindlichkeit von 1 V / 2 μm und einer Spannungsänderung von 3 V wäre die Spaltänderung 6 μm (3 / 0.5).


Übersicht über Bedienelemente, Anzeigen und Anschlüsse an der Vorderseite

 

CPL290 FrontdiagrammNullpunkteinstellung

Stellt die analoge Ausgangsspannung ein, nachdem die Sonde anfänglich positioniert wurde. Typischerweise wird die analoge Ausgangsspannung in der Bereichsmitte auf null Volt eingestellt. Es gibt eine Grobeinstellung (± 10 VDC) für den äußeren Regler und eine Feineinstellung (± 1 VDC) für den inneren Regler. Wenn sich der Nullpunktschalter in der Aus-Position befindet, hat der Nullpunktabgleich keine Auswirkung.

Empfindlichkeit (nur CPL290)

Der CPL290 bietet eine hochempfindliche und eine niedrigempfindliche Kalibrierung für eine Sonde. Beziehen Sie sich auf die Kalibrierungsblätter für spezifische Kalibrierungsinformationen. Wählen Sie mit diesem Schalter die gewünschte Empfindlichkeit.

Bei Schaltempfindlichkeiten muss die Sonde normalerweise neu positioniert werden.

Kalibrierte Bereichsanzeige

Grüne LEDs zeigen an, dass sich die Sonde in ihrem kalibrierten Bereich befindet und die Ausgangsspannung eine genaue Darstellung der Zielposition ist. Rote LEDs zeigen an, dass sich die Sonde außerhalb des Bereichs befindet und die Ausgangsspannung ungültig ist.

Die kalibrierte Bereichsanzeige ist von der Nullpunkteinstellung nicht betroffen. Das Modul ist werkseitig auf Null Volt in der Bereichsmitte kalibriert. Es ist jedoch möglich, die Ausgangsspannung auf Null einzustellen, während sich die Sonde am Ende des kalibrierten Bereichs befindet. In dieser Situation kann die Sonde ihren kalibrierten Bereich verlassen, während die Ausgangsspannung weiterhin gültig erscheint. Die Ausgangsspannung kann sich weiterhin ändern, es wird jedoch keine Genauigkeit mehr garantiert. In diesem Zustand scheint die Ausgangsspannung gültig zu sein, aber die Anzeige für den kalibrierten Bereich leuchtet rot. Über den System-DAQ-Anschluss verfügbare Signale für Bereichsüberschreitungen werden immer dann aktiviert, wenn die kalibrierte Bereichsanzeige rot leuchtet.

Analog Output

Ermöglicht den Anschluss an die analoge Ausgangsspannung, die proportional zum Abstand zwischen der Sonde und der Oberfläche des zu messenden Materials ist. Ein typischer Ausgangsspannungsbereich beträgt ± 10 VDC. Die spezifischen Bereiche sind auf den beigefügten Kalibrierungsblättern aufgeführt.

Der analoge Ausgang am DAQ-Anschluss (Data Acquisition) auf der Rückseite des Gehäuses ist ein Differenzial. Einzelheiten zum System-DAQ-Anschluss finden Sie im Abschnitt zum Gehäuse dieses Handbuchs (Seite 19).

Boden

Hier kann ein Bananensteckerkabel zur Erdung des Targets angeschlossen werden. In den meisten Fällen ist keine separate Erdung des Ziels erforderlich. Wenn das Ziel nicht über einen anderen Pfad geerdet ist und der Ausgang ein übermäßiges elektrisches Rauschen aufweist, kann durch das Erden des Ziels das Ausgangsrauschen verringert werden. Wenn ein geräuscharmer Betrieb kritisch ist, wird eine separate Erdung empfohlen, auch wenn das Ziel über einen anderen Pfad gut geerdet ist.

Sondenanschluss

Schließen Sie die Sonde an, indem Sie die roten Punkte an den Anschlüssen ausrichten und den Sondenanschluss einstecken.

Ziehen Sie zum Trennen der Sonde an der gerändelten Hülse des Sondensteckers, um sie freizugeben. NICHT AM KABEL ZIEHEN.


Mehrkanalmessungen

Die Verwendung mehrerer Sensoren am selben Target erfordert, dass die Sensoranregungsspannungen synchronisiert werden. Dies wird von den Gehäusen der Elite-Serie automatisch durchgeführt. Außerdem verwenden gerade und ungerade Kanalnummern invertierte (180 °) Erregerspannungen. Dadurch werden Offset- und Skalierungsfehler vermieden, die ansonsten bei schlecht geerdeten Zielen wie Halbleitern auftreten können. Ausführliche Informationen zur Verwendung mit ungeerdeten Zielen und zum Vorteil invertierter Erregerspannungen finden Sie in Lion Precision TechNote LT03-0022 Kapazitive Sensoren und ungeerdete Ziele, Abrufbar unter www.lionprecision.com; klicke auf Technische Bibliothek.


CPL190 / CPL290-Spezifikationen1
Linearitätsfehler ± 0.2% FS oder besser, abhängig von der Kalibrierung
Fehlerband ± 0.3% FS oder besser, abhängig von der Kalibrierung
Standardbandbreite (-3 db) 15 kHz -10% + 30%
Bereich für Grobnullpunkteinstellung ± 10 VDC
Feinnullpunkt-Einstellbereich ± 1 VDC
Erfüllt den ANSI / ASME B5.54-Standard Ja
Austauschbarkeit der Sonde Typische Empfindlichkeitsschwankung für dasselbe Sondenmodell: 10%
Betriebstemperatur 4 ° -50 ° C
Thermische Stabilität 0.02% FS / ° F, 0.04% FS / ° C.
Typische Oszillatorfrequenz

Sondenkabel <12 Fuß: 1 MHz

Sondenkabel> 12 Fuß: 500 kHz

Ausgangsimpedanz 0 Ω
Max. Ausgangsspannung ± 13.5 VDC
Max. Ausgangsstrom 10 mA

 

1Diese Spezifikationen sind typisch für Standardkomponenten und Kalibrierungen. Anpassungen können die Leistung beeinträchtigen. Überprüfen Sie das mit dem Produkt gelieferte Kalibrierungsblatt auf spezifische Details zu Ihrem System.

In Umgebungen mit hoher EMI (10 V / m) kann das Ausgangsrauschen auf 0.2 VRMS (1% Auflösung) ansteigen und der Gleichstromausgang kann sich verschieben.


Ändern der Bandbreiteneinstellungen für CPL190 / 290/490

Ändern der Bandbreiteneinstellungen für CPL190 / 290/490Der CPL190 / 290/490 bietet einen DIP-Schalter mit zwei Positionen zum Einstellen der Bandbreite.

Ändern Sie beim Ändern der Bandbreite alle Module im System. Die Bandbreite ist eine systemweite Einstellung. Bandbreitenschalter an den Modulen innerhalb eines Systems sind miteinander verbunden.

Alle Bandbreitenschalter müssen sich für vorhersagbare Ergebnisse in derselben Position befinden.

Dieser Schalter befindet sich wie in den Zeichnungen rechts gezeigt. Die folgende Tabelle zeigt die verfügbaren Bandbreiten und die zugehörigen Einstellungen des DIP-Schalters.

Die angegebenen Bandbreiten sind ungefähr. Die tatsächlichen Werte hängen von der Sonde und der Kalibrierung ab.

 

CPL190 / 290 (S2) CPL490 (S1) 2 1 Notes
15 kHz 50 kHz AUS AUS Die Computersteuerung der Bandbreite erfordert diese Einstellung (AUS, AUS)
10 kHz 15 kHz AUS ON
1 kHz 10 kHz ON AUS
100 Hz 1 kHz ON ON

 

Bandbreiten-DIP-Switch-Zugriff

Achten Sie darauf, nur die Schalter und Steckbrücken gemäß den Anweisungen in diesem Handbuch zu wechseln. Alle anderen Änderungen wirken sich auf die Kalibrierung des Moduls aus.

Bandbreiten-DIP-Switch-Zugriff


Elite Series-Gehäuse

Elite Series-Gehäuse

Gehäuse der Elite-Serie liefern Gehäuse und kritische Signale für Module der Elite-Serie. Die Sensorausgangssignale sind über einen High-Density-Anschluss auf der Rückseite verfügbar, der für den direkten Anschluss an die Datenerfassungshardware von National Instruments ™ konfiguriert ist.

Die spezifische Modellnummer des Gehäuses der Elite-Serie gibt die maximale Anzahl der für Steckmodule verfügbaren Steckplätze sowie andere Funktionen an:

Modell Anzahl der Modulsteckplätze Input Power Zinngriff Flansche montieren

EN191

1 ± 15 VDC Nein Ja
EN192 2 ± 15 VDC Nein Ja
EN193 3 ± 15 VDC Nein Ja
EN196 6

100-250 VAC

50 / 60 Hz

Ja Nein
EN198 8

100-250 VAC

50 / 60 Hz

Ja Nein

 

Leistungsspezifikationen

Modell Strom Hinweis
EN191, EN192, EN193

± 15 VDC ± 5%, 400 mA

Maximum (Ein Netzteil ist im Lieferumfang enthalten)

Verwenden Sie zur Aufrechterhaltung der maximalen Auflösung ein lineares Netzteil oder ein Netzteil mit einer Schaltfrequenz von mehr als 100 kHz, z. B. das Lion Precision Power Supply P014-5040.

Verwenden Sie zur Aufrechterhaltung der CE-Konformität das mitgelieferte Netzteil oder ein gleichwertiges CE-konformes Modell.

EN196, EN198

100-250 VAC, 50/60Hz,

Maximal 250 VA

 


EN191, EN192, EN193 Stromanschluss
Pin Sichere
1 Boden
3 -15 VDC
4 +15 V DC

 

EN191, EN192, EN193 Stromanschluss

 

 

 

 

 

Externe Stromversorgung

Die Systeme EN191, EN192 und EN193 verfügen über eine externe Stromversorgung. Das Netzteil verfügt über einen Anschluss, der den direkten Anschluss an das Gehäuse ermöglicht.

Dieses Netzteil verfügt über ein Hochfrequenz-Schaltnetzteil (100 kHz). Durch die hohe Schaltfrequenz können die Sensormodule mit maximaler Auflösung arbeiten.

DC Ausgangsspannung

+15 VDC; 2.0 A.

-15 VDC; 1.0 A.

AC-Eingangsspannung

100-240 VAC, 50/60Hz,

1.35 A max

Externe Stromversorgung


Pinbelegung des DAQ-Anschlusses

Alle nicht aufgeführten Pins sind für die proprietäre Verwendung durch Lion Precision reserviert und sollten nicht an externe Kontakte angeschlossen werden.Pinbelegung des DAQ-Anschlusses

Pin Ausgangssignale
11 Encoder
12, 12, 15, 18, 53 Digitaler Boden
29, 32, 64, 67 Analoge Masse
23 - Analogausgang; Kanal 8
25 + Analogausgang; Kanal 7
26 - Analogausgang; Kanal 6
28 + Analogausgang; Kanal 5
30 + Analogausgang; Kanal 4
31 - Analogausgang; Kanal 3
33 + Analogausgang; Kanal 2
34 - Analogausgang; Kanal 1
57 + Analogausgang; Kanal 8
58 - Analogausgang; Kanal 7
60 + Analogausgang; Kanal 6
61 - Analogausgang; Kanal 5
63 - Analogausgang; Kanal 4
65 + Analogausgang; Kanal 3
66 - Analogausgang; Kanal 2
68 + Analogausgang; Kanal 1

 


Mechanische Spezifikationen: EN191, EN192, EN193
Modell A B C
EN191

3.33 "

84.6 mm

2.606 "

66.2 mm

3.806 "

96.7 mm

EN192

4.73 "

120.1 mm

4.006 "

101.8 mm

5.206 "

132.2 mm

EN193

6.13 "

155.7 mm

5.406 "

137.3 mm

6.606 "

167.8 mm

 

Mechanische Spezifikationen: EN191, EN192, EN193


Mechanische Spezifikationen: EN196, EN198
Modell A
EN196

10.1 "

257 mm

EN198

14.3 "

364 mm

 

Mechanische Spezifikationen: EN196, EN198


ZUBEHÖR: Luftlager C-LVDT: Kapazitiver LVDT-Kontaktsensor

Der luftgelagerte C-LVDT wandelt einen kapazitiven Sensor unter Verwendung einer kapazitiven Standardsonde in einen hochpräzisen Kontaktverschiebungssensor um, der einem LVDT ähnlich ist. Die kapazitive Sonde ist oben am C-LVDT-Gehäuse installiert und misst dort die Position eines Ziels, das am inneren Ende des Stifts angeschlossen ist. Der C-LVDT verwendet ein lineares Luftlager für eine nahezu reibungslose Bewegung des Stifts, und das poröse Carbon-Luftlager ist quadratisch, um eine Drehung des Stifts zu verhindern. Der einstellbare Luftdruck zum Ausfahren des Stifts sorgt für Kontaktkräfte von weniger als einem Gramm, und der C-LVDT verfügt über eine Rückzugsöffnung, durch die durch Anlegen von Luftdruck der Stift zurückgezogen wird.

Der C-LVDT verwendet eine austauschbare Diamantspitze. Diamant wurde aus folgenden Gründen gegenüber Rubin ausgewählt:

  • Geringe Reibung - Seitenkräfte verursachen weniger seitliche Ablenkung von sich bewegenden Zielen und weniger Hysterese bei Richtungsumkehr.
  • Hochglanzpolierte Oberfläche - Diamond akzeptiert und hält eine Hochglanzpolitur, wodurch die Möglichkeit von Kratzern auf der gemessenen Oberfläche minimiert wird.
  • Minimaler Verschleiß - Erhöhte Genauigkeit und längere Lebensdauer.

Einstellung der Kontaktkraft Am Ende des Sondenkörpers in der Nähe des Kabelausgangs befindet sich eine Schraube zur Einstellung der Kontaktkraft. Verwenden Sie einen 1/16 "Inbusschlüssel, um die Einstellung im Uhrzeigersinn zu drehen, um die Kontaktkraft zu erhöhen, oder gegen den Uhrzeigersinn, um sie zu verringern. Die Kontaktkraft ist auch eine Funktion des Luftdrucks, der auf den C-LVDT ausgeübt wird. Um eine konstante Kontaktkraft aufrechtzuerhalten, muss der zugeführte Luftdruck konstant gehalten werden.

Luftaustritt

In dem 0.1-Zoll-Schlitz um den Körper nahe der Oberseite des C-LVDT wird Luft abgesaugt. Klemmen Sie den C-LVDT nicht über diesen Ring. Der Ring muss immer mindestens teilweise frei bleiben, damit der C-LVDT ordnungsgemäß funktioniert.

Leistungsmerkmale

Messbereich 0.5 mm, 0.020 Zoll
Kontaktkraft 0.2 g bis 100 g
Radiale Steifheit <0.25 μm / g
Lager Lineares, poröses Luftlager
Diamantspitze

Radius: 3.175 mm, 0.125 Zoll

Anschluss: 4-48AGD Gewinde

Gewicht der bewegten Masse 4.2 g
Luftanschluss Flexibler Schlauch mit einem Innendurchmesser von 1/16 Zoll
Luftverbrauch 3-7 lpm, 0.10-0.25 cfm
Betriebsluftdruck 420-480 kPa, 60-70 psi
Luftbedarf Trocken, filtriert auf weniger als 5 μm Partikelgröße

 

Mechanisches Detail

Mechanisches Detail CLVDT