MANUAL DE USUARIO | CPL190 / CPL290

CPL190 290

GUÍA DEL USUARIO para

CPL190 / CPL290 - Sensor de desplazamiento capacitivo sub-nanométrico

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TABLA DE CONTENIDO

Aprobaciones y consideraciones de seguridad

La serie Elite cumple con los siguientes estándares CE:

Seguridad: EN 61010-1: 2010

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

Para mantener el cumplimiento de estas normas, se deben mantener las siguientes condiciones de operación:

  • Todos los cables de conexión de E / S deben estar apantallados y tener menos de tres metros de longitud
  • Los cables de alimentación de CA deben estar clasificados como mínimo a 250 V y 5 A
  • La alimentación de CA debe conectarse a una toma de corriente con conexión a tierra de menos de 20 A
  • Utilice la fuente de alimentación aprobada CE incluida con gabinetes de 1, 2 y 3 ranuras. Si se utiliza una fuente de alimentación alternativa, debe tener una certificación CE equivalente y proporcionar aislamiento de seguridad de la red eléctrica de acuerdo con IEC60950 o 61010.
  • Los sensores no se deben conectar a piezas que operen a voltajes peligrosos que excedan los 33VRMS o 70VDC

Uso del equipo de cualquier otra manera puede afectar el rendimiento y los circuitos EMI del equipo.

Punta de la sonda Contacto Precaución

Las puntas de detección de las sondas capacitivas producen voltajes de hasta 70 Vrms. Estos son voltajes de alta frecuencia con muy baja potencia, por lo que no representan ningún peligro. Normalmente cuando se toca la punta de la sonda, la sonda deja de funcionar y el voltaje se reduce a casi cero. Pero bajo ciertas circunstancias, el voltaje puede causar un ligero hormigueo o sensación de ardor, especialmente con las sondas de segunda generación utilizadas con el CPL490. Para obtener el máximo rendimiento, las puntas de las sondas deben permanecer libres de aceites u otros contaminantes.

Por estas razones, se recomienda no tocar las puntas de las sondas.


Documento de soporte técnico útil en línea

El sitio web de Lion Precision tiene una gran selección de documentos técnicos (Notas técnicas y Notas de Aplicación) en la Biblioteca Técnica. Estos documentos proporcionan descripciones detalladas del funcionamiento y uso de los sensores de alto rendimiento Lion Precision.

Se puede acceder a la Biblioteca Técnica en: www.lionprecision.com/technical-library/

Algunos de los títulos incluyen:


Descripción

El sensor capacitivo CPL190 / 290 es un dispositivo de medición de precisión sin contacto. El voltaje de salida cambia en proporción lineal directa a los cambios en el espacio entre la sonda y el objetivo. El sensor se usa normalmente para medir objetivos conductores, pero también se puede usar con objetivos no conductores en las condiciones adecuadas. Para obtener más información sobre la medición de no conductores, visite la Biblioteca técnica en www.lionprecision.com o llame para asistencia.

El CPL190 / 290 funciona con la mayoría de las sondas estándar.


Operación básica

Se accede al voltaje de salida a través del conector BNC del panel frontal, o mediante un sistema de adquisición de datos a través del conector de alta densidad en la parte posterior del gabinete. Este conector puede conectarse directamente a los productos de adquisición de datos de National Instruments ™. Consulte la sección del gabinete de este manual para obtener información específica sobre el conector DAQ del sistema (página 19).

A medida que cambia el espacio entre la sonda y el objetivo, el voltaje de salida cambiará en consecuencia. A medida que la sonda se acerca al objetivo, el voltaje de salida será más positivo.

Nota: Las luces de "Calibrado" y "Lejano" del rango calibrado (rojo) indican que la sonda está fuera de su rango calibrado y no se garantiza que la salida sea precisa aunque el voltaje esté dentro del rango y continúe cambiando.

Las sondas están calibradas para módulos específicos. Con sistemas de canales múltiples, asegúrese de que el número en el cable de la sonda (cerca del conector) coincida con el número en el mango del módulo.

El CPL290 proporciona calibraciones de baja y alta sensibilidad para una sola sonda. Use el interruptor de sensibilidad para seleccionar la sensibilidad deseada. Los detalles de calibración se proporcionan en las hojas de calibración enviadas con el producto.

Los sensores sin contacto normalmente miden los cambios desde una posición de referencia.


Hacer una medida básica
  1. Conecte la sonda al módulo
  2. Establecer el objetivo en una posición o condición de referencia
  3. Monte la sonda cerca del objetivo
  4. Ajuste la posición de la sonda hasta que el indicador "Rango calibrado" esté en la posición central
  5. Use los ajustes de cero para ajustar el voltaje de salida a cero (opcional)
  6. A medida que cambia la brecha sonda / objetivo, el voltaje de salida cambiará en consecuencia

Interpretando el voltaje de salida

La cantidad de cambio de la tensión de salida para un cambio dado en la brecha sonda / objetivo se llama Sensibilidad. La sensibilidad del sensor aparece en las hojas de calibración que llegaron con el sensor.

Cambio en el cálculo de brecha:

Gap Change = Cambio de voltaje / Sensibilidad

Por ejemplo: con una sensibilidad de 1 V / 2 μm y un cambio de voltaje de 3 V, el cambio de separación sería de 6 μm (3 / 0.5).


Descripción general de los controles, indicadores y conectores del panel frontal

 

Diagrama frontal del CPL290Ajuste a cero

Ajusta el voltaje de salida analógica después de que la sonda se posiciona inicialmente. Típicamente, el voltaje de salida analógica se ajusta a cero voltios en el centro del rango. Hay un ajuste grueso (± 10 VCC), el control externo, y un ajuste fino (± 1 VCC), el control interno. Cuando el interruptor de cero está en la posición de apagado, el ajuste de cero no tiene ningún efecto.

Sensibilidad (solo CPL290)

El CPL290 proporciona una calibración de alta sensibilidad y baja sensibilidad para una sonda. Consulte las hojas de calibración para obtener información específica de calibración. Seleccione la sensibilidad deseada con este interruptor.

Las sensibilidades de conmutación generalmente requerirán reposicionar la sonda.

Indicador de rango calibrado

Los LED verdes indican que la sonda está en su rango calibrado y el voltaje de salida es una representación precisa de la posición objetivo. Los LED rojos indican que la sonda está fuera de rango y que el voltaje de salida no es válido.

El indicador de rango calibrado no se ve afectado por el ajuste a cero. El módulo está calibrado de fábrica a cero voltios en el centro del rango, sin embargo, es posible ajustar el voltaje de salida a cero mientras la sonda está posicionada hacia el final del rango calibrado. En esta situación, la sonda puede salir de su rango calibrado mientras el voltaje de salida continúa siendo válido. El voltaje de salida puede continuar cambiando, pero ya no se garantiza que la salida sea precisa. En esta condición, el voltaje de salida puede parecer válido, pero el indicador de rango calibrado será rojo. Las señales indicadoras de fuera de rango disponibles a través del conector DAQ del sistema se activan cada vez que el indicador de rango calibrado está en rojo.

Salida analógica

Proporciona conexión a la tensión de salida analógica, que es proporcional a la distancia entre la sonda y la superficie del material que se está midiendo. Un rango de voltaje de salida típico es ± 10 VDC. Los rangos específicos se enumeran en las hojas de calibración adjuntas.

La salida analógica proporcionada en el conector de adquisición de datos (DAQ) en la parte posterior del gabinete es diferencial. Consulte la sección del gabinete de este manual para obtener información específica sobre el conector DAQ del sistema (página 19).

Polo a Tierra

Aquí se puede conectar un cable de enchufe tipo banana para conectar a tierra el objetivo. En la mayoría de los casos, no es necesaria una conexión a tierra separada del objetivo. Si el objetivo no está conectado a tierra a través de otra ruta, y la salida presenta un ruido eléctrico excesivo, la conexión a tierra del objetivo puede reducir el ruido de salida. Cuando la operación de bajo nivel de ruido es crítica, se recomienda una conexión a tierra por separado, incluso si el objetivo está bien conectado a tierra a través de otra ruta.

Conector de la sonda

Conecte la sonda alineando los puntos rojos en los conectores e insertando el conector de la sonda.

Para desconectar la sonda, tire del cilindro moleteado del conector de la sonda para liberarlo. NO TIRE DEL CABLE.


Mediciones de canales múltiples

El uso de múltiples sensores en el mismo objetivo requiere que los voltajes de excitación del sensor estén sincronizados. Esto se hace automáticamente por los gabinetes de la serie Elite. Además, los números de canal pares e impares usan voltajes de excitación invertidos (180 °). Esto elimina los errores de desplazamiento y escala que de otro modo podrían ocurrir con objetivos mal conectados a tierra, como los semiconductores. Para obtener detalles sobre el uso con objetivos sin conexión a tierra y la ventaja de los voltajes de excitación invertidos, consulte Lion Precision TechNote LT03-0022 Sensores capacitivos y objetivos sin conexión a tierra, disponible en www.lionprecision.com; haga clic en Biblioteca Técnica.


CPL190 / CPL290 Especificaciones1
Error de Linealidad ± 0.2% FS o mejor, dependiendo de la calibración
Banda de Error ± 0.3% FS o mejor, dependiendo de la calibración
Ancho de banda estándar (-3 db) 15 kHz -10% + 30%
Rango de ajuste de cero grueso 10 ± VCC
Rango de ajuste fino a cero 1 ± VCC
Cumple con el estándar ANSI / ASME B5.54
Intercambiabilidad de sonda Variación de sensibilidad típica para el mismo modelo de sonda: 10%
Temperatura de Funcionamiento 4 ° -50 ° C
Estabilidad térmica 0.02% FS / ° F, 0.04% FS / ° C
Frecuencia de oscilador típica

Cable de sonda <12 pies: 1 MHz

Cable de sonda> 12 pies: 500 kHz

Impedancia de salida 0 Ω
Voltaje Máximo de Salida 13.5 ± VCC
Corriente máxima de salida 10 mA

 

1Estas especificaciones son típicas para componentes estándar y calibraciones. Las personalizaciones pueden afectar el rendimiento. Consulte la hoja de calibración enviada con el producto para obtener detalles específicos sobre su sistema.

En entornos de alta EMI (10 V / m), el ruido de salida puede aumentar a 0.2 VRMS (resolución del 1%) y la salida de CC puede cambiar.


Cambio de la configuración de ancho de banda de CPL190 / 290/490

Cambio de la configuración de ancho de banda de CPL190 / 290/490El CPL190 / 290/490 proporciona un interruptor DIP de dos posiciones para configurar el ancho de banda.

Al cambiar el ancho de banda, cambie todos los módulos en el sistema. El ancho de banda es una configuración de todo el sistema; los interruptores de ancho de banda en los módulos dentro de un sistema están interconectados.

Todos los conmutadores de ancho de banda deben estar en la misma posición para obtener resultados predecibles.

Este interruptor está ubicado como se muestra en los dibujos a la derecha. La siguiente tabla muestra los anchos de banda disponibles y sus configuraciones de interruptor dip asociadas.

Los anchos de banda listados son aproximados. Los valores reales dependen de la sonda y la calibración.

 

CPL190 / 290 (S2) CPL490 (S1) 2 1 Notas
15 kHz 50 kHz OFF OFF El control por computadora del ancho de banda requiere esta configuración (OFF, OFF)
10 kHz 15 kHz OFF ON
1 kHz 10 kHz ON OFF
100 Hz 1 kHz ON ON

 

Acceso al interruptor DIP de ancho de banda

Tenga cuidado de cambiar solo los interruptores y puentes como se indica en este manual. Cualquier otro cambio afectará la calibración del módulo.

Acceso al interruptor DIP de ancho de banda


Cajas de la serie Elite

Cajas de la serie Elite

Los gabinetes de la serie Elite proporcionan alojamiento y señales críticas a los módulos de la serie Elite. Las señales de salida del sensor están disponibles a través de un conector de alta densidad del panel posterior que está configurado para la conexión directa al hardware de adquisición de datos de National Instruments ™.

El número específico de modelo de gabinete de la serie Elite indica el número máximo de ranuras disponibles para módulos enchufables, así como otras características:

Modelo Número de ranuras de módulo Entrada de energía Manija de hojalata Bridas de montaje

EN191

1 15 ± VCC No
EN192 2 15 ± VCC No
EN193 3 15 ± VCC No
EN196 6

100 250-VAC

50 / 60 Hz

No
EN198 8

100 250-VAC

50 / 60 Hz

No

 

Especificaciones de la energía

Modelo Entrada de energía Nota:
EN191, EN192, EN193

± 15 VDC ± 5%, 400 mA

Máximo (se incluye una fuente de alimentación con los pedidos)

Para mantener la resolución máxima, utilice una fuente de alimentación lineal o una fuente de alimentación con una frecuencia de conmutación superior a 100 kHz, como la fuente de alimentación Lion Precision P014-5040.

Para mantener el cumplimiento de CE, use la fuente de alimentación incluida o un modelo equivalente que cumpla con CE.

EN196, EN198

100-250 VCA, 50/60 Hz,

250 VA máximo

 


EN191, EN192, EN193 Conector de alimentación
Pino Deep Conical
1 Polo a Tierra
3 -15 VCC
4 + 15 VDC

 

EN191, EN192, EN193 Conector de alimentación

 

 

 

 

 

Fuente de alimentación externa

Los sistemas EN191, EN192 y EN193 incluyen una fuente de alimentación externa. El suministro tiene un conector que permite la conexión directa al gabinete.

Esta fuente presenta una fuente de conmutación de alta frecuencia (100kHz). La alta frecuencia de conmutación permite que los módulos de detección funcionen a la máxima resolución.

DC Voltaje de salida

+15 VDC; 2.0 A

-15 VDC; 1.0 A

Voltaje de entrada de CA

100-240 VCA, 50/60 Hz,

1.35 A max

Fuente de alimentación externa


Pin de conector DAQ

Todos los pines no listados están reservados para uso exclusivo de Lion Precision y no deben conectarse a contactos externos.Pin de conector DAQ

Pino Señales de salida
11 codificador
12, 12, 15, 18, 53 Tierra digital
29, 32, 64, 67 Tierra análoga
23 - Salida analógica; Canal 8
25 + Salida analógica Canal 7
26 - Salida analógica; Canal 6
28 + Salida analógica Canal 5
30 + Salida analógica Canal 4
31 - Salida analógica; Canal 3
33 + Salida analógica Canal 2
34 - Salida analógica; Canal 1
57 + Salida analógica Canal 8
58 - Salida analógica; Canal 7
60 + Salida analógica Canal 6
61 - Salida analógica; Canal 5
63 - Salida analógica; Canal 4
65 + Salida analógica Canal 3
66 - Salida analógica; Canal 2
68 + Salida analógica Canal 1

 


Especificaciones mecánicas: EN191, EN192, EN193
Modelo 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

 

Especificaciones mecánicas: EN191, EN192, EN193


Especificaciones mecánicas: EN196, EN198
Modelo A
EN196

10.1 "

257 mm

EN198

14.3 "

364 mm

 

Especificaciones mecánicas: EN196, EN198


ACCESORIOS: Air-Bearing C-LVDT: Sensor de contacto capacitivo tipo LVDT

El Air-Bearing C-LVDT convierte un sensor capacitivo usando una sonda capacitiva estándar en un sensor de desplazamiento de contacto de alta precisión similar a un LVDT. La sonda capacitiva se instala en la parte superior del cuerpo del C-LVDT, donde mide la ubicación de un objetivo conectado en el extremo interior del lápiz. El C-LVDT utiliza un cojinete de aire lineal para un movimiento del lápiz óptico casi sin fricción, y el cojinete de aire de carbono poroso es cuadrado para evitar la rotación del lápiz. La presión de aire ajustable para extender el lápiz proporciona fuerzas de contacto de menos de un gramo, y el C-LVDT presenta un puerto de retracción a través del cual la aplicación de presión de aire retraerá el lápiz.

El C-LVDT utiliza una punta de diamante intercambiable. El diamante ha sido seleccionado sobre el rubí por las siguientes razones:

  • Baja fricción: las fuerzas laterales provocan menos desviación lateral de los objetivos en movimiento y menos histéresis en la inversión de dirección.
  • Superficie altamente pulida: el diamante acepta y mantiene un alto brillo, lo que minimiza la posibilidad de rayar la superficie medida.
  • Mínimo desgaste: mayor precisión y mayor vida útil.

Ajuste de la fuerza de contacto Hay un tornillo de ajuste de la fuerza de contacto ubicado en el extremo del cuerpo de la sonda cerca de la salida del cable. Utilice una llave hexagonal de 1/16 ″ para girar el ajuste en el sentido de las agujas del reloj para aumentar la fuerza de contacto o en el sentido contrario a las agujas del reloj para disminuirlo. La fuerza de contacto también es función de la presión de aire aplicada al C-LVDT. Para mantener una fuerza de contacto constante, la presión de aire suministrada debe mantenerse constante.

Escape de aire

La ranura de 0.1 ″ alrededor del cuerpo cerca de la parte superior del C-LVDT es donde sale el aire. No sujete el C-LVDT sobre este anillo. El anillo debe permanecer al menos parcialmente despejado en todo momento para que el C-LVDT funcione correctamente.

ESPECIFICACIONES DE PRODUCTO

Gama de la medida 0.5 mm, 0.020 pulgadas
Fuerza de contacto 0.2 ga 100 g
Rigidez radial <0.25 μm / g
Cojinete Cojinete de aire poroso lineal
Punta de diamante

Radio: 3.175 mm, 0.125 pulgadas

Montaje: Hilo 4-48AGD

Peso de la masa en movimiento 4.2 g
Conexión de aire Tubo flexible de 1/16 de pulgada de diámetro interno
Consumo de aire 3-7 lpm, 0.10-0.25 cfm
Presión de aire de funcionamiento 420-480 kPa, 60-70 psi
Requisito de aire Seco, filtrado a menos de 5 μm de tamaño de partícula

 

Detalles Mecánicos

Detalle mecánico CLVDT