MANUAL DE USUARIO | CPL590 / CPL592 / EN591

CPL590

GUÍA DEL USUARIO para

CPL590 / CPL592 / EN591 - Sistemas de sensores capacitivos

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TABLA DE CONTENIDO
  • APROBACIÓN Y CONSIDERACIONES DE SEGURIDAD
  • ÚTILES DOCUMENTOS DE APOYO TÉCNICO EN LÍNEA
    • Punta de la sonda Contacto Precaución
  • EN591 - CPL591 / 592 SENSOR DE DESPLAZAMIENTO CAPACITIVO SUB-NANÓMETRO
  • OPERACIÓN BÁSICA
  • INTERPRETANDO LA SALIDA
  • CONTROLES DEL PANEL FRONTAL, INDICADORES Y CONECTORES
    • Ajuste a cero
    • Botón de rango (solo CPL592)
    • Indicador de rango calibrado
    • Salida analógica: un solo extremo
    • Conector de la sonda
  • DESCRIPCIÓN GENERAL DE LOS CONTROLES Y CONECTORES DEL PANEL TRASERO
    • Fuente de alimentación remota y salida diferencial
    • Diferencial de salida analógica
    • USB
    • LVDS SPI
    • Configuración de ancho de banda
    • Polo a Tierra
  • EN591 - CPL591 / 592 ESPECIFICACIONES1
  • Dibujos del gabinete EN591
  • ESPECIFICACIONES DE POTENCIA
  • FUENTE DE ALIMENTACIÓN EXTERNA
  • APÉNDICE A
    • Instalación de software de demostración
    • Software de demostración básico
    • Pantallas de visualización de datos principales
  • APÉNDICE B
    • SPI - General
    • IO digital eléctrico característico
    • Pinout del conector SPI 6
    • Protocolo de interfaz SPI
    • Diagramas de tiempo
    • Escribir comando
    • Leer comando
    • Puerto de pantalla Cableado de referencia del cable

APROBACIÓN Y CONSIDERACIONES DE SEGURIDAD

El EN591 cumple con los siguientes estándares CE:

  • Seguridad: IEC 61010-1: 2010
  • EMC: IEC 61326-1: 2013, IEC 61326-2-3: 2013, IEC 6100-3-2: 2014, IEC 6100-3-3: 2013  & EN 55011: 2009 + A1: 2010

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 ranura. 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 IEC 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. Para un rendimiento máximo, 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.


ÚTILES DOCUMENTOS DE APOYO TÉCNICO 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: https://www.lionprecision.com/technical-library/

Algunos de los títulos incluyen:

  • Comprender las especificaciones de resolución del sensor y los efectos sobre el rendimiento
  • Teoría de operación del sensor capacitivo
  • Fuentes de error: sonda / ángulo objetivo
  • Sensores Capacitivos en Vacío
  • Fases Sensor Capacitivo y objetivos sin conexión a tierra
  • Consideraciones de cableado de sonda capacitiva
  • Respuesta de frecuencia de fase / amplitud de la serie Elite
  • Medición de altura Z con sensores capacitivos y de corriente parásita
  • Medición de espesor con sensores capacitivos
  • Detección de pegamento con sensores capacitivos

EN591 - CPL591 / 592 SENSOR DE DESPLAZAMIENTO CAPACITIVO SUB-NANÓMETRO

El sensor capacitivo CPL591 / 592 es un dispositivo de medición de precisión sin contacto con características digitales agregadas. La salida puede ser voltaje o digital con cambios en la proporción lineal directa al desplazamiento 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 correctas.

Para obtener más información sobre la medición de no conductores, visite la Biblioteca técnica en https://www.lionprecision.com/ o llame para solicitar asistencia.


OPERACIÓN BÁSICA

Se puede acceder al voltaje de salida analógica desde dos ubicaciones. Salida de un solo extremo a través del conector BNC del panel frontal, o salida diferencial a través del conector DB9 del panel posterior. A medida que la sonda se acerca al objetivo, el voltaje de salida será más negativo / más pequeño y lo mismo se aplica a la salida digital.

Se accede a los datos digitales a través del USB, o mediante LVDS SPI a través del puerto de pantalla. Los datos digitales se presentan mediante un conteo digital de 16 bits de 0 a 65535 a escala completa, donde el rango calibrado es de 3276 a 62259. Apéndice A & Apéndice B proporcionará información más detallada sobre el software de demostración y el comando de protocolo digital.

NOTA: La luz roja "Cerca" y "Lejos" indica que la sonda está fuera de su rango calibrado y que no se garantiza que la salida sea precisa a pesar de que el voltaje o los recuentos pueden continuar cambiando.

Las sondas están calibradas para módulos específicos. Asegúrese de que el número de serie en la sonda coincida con el número en los documentos de calibración.

El CPL592 proporciona dos rangos de calibración para una sola sonda. Use el botón de rango en el panel frontal o el protocolo digital para seleccionar la sensibilidad deseada. Los detalles de calibración se proporcionan en los documentos de calibración incluidos.

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

CPL592

INTERPRETANDO LA SALIDA

La cantidad de cambio de la tensión de salida o los recuentos digitales para un cambio dado en la brecha sonda / objetivo se llama Sensibilidad. La sensibilidad del sensor figura en los documentos de calibración.

Cambio en el cálculo de gap en Voltaje:

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).

Cambio en el cálculo de brecha en conteos:

Cambio de espacio = Cambio de recuento / Sensibilidad

Por ejemplo: con una sensibilidad de 236 recuentos / µm y un cambio de recuento de 1416, el cambio de espacio sería de 6 µm (1416/236).


CONTROLES DEL PANEL FRONTAL, INDICADORES Y CONECTORES

Ajuste a cero

Ajusta el voltaje de salida analógica después de que la sonda se posiciona inicialmente. Al presionar el botón cero mientras está cerca del centro del rango, el voltaje de salida analógica en la posición actual se ajusta a cero voltios. Al presionar el botón cero nuevamente se desactivará el ajuste a cero.

Botón de rango (solo CPL592)

El CPL592 proporciona dos rangos de calibración para una sola sonda. Consulte los documentos de calibración para obtener información específica de calibración. Al presionar el botón de rango se alternará entre rangos.

NOTA: Los rangos de conmutación generalmente requerirán reposicionar la sonda.

Indicador de rango calibrado

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

Diagrama frontal del CPL592

 

Salida analógica: un solo extremo

Proporciona conexión a la tensión de salida analógica, que es proporcional a la distancia entre la sonda y la superficie del material que se mide. Un rango de voltaje de salida típico es ± 10 VCC. Los rangos específicos se enumeran en los documentos de calibración adjuntos.

Conector de la sonda

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

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


DESCRIPCIÓN GENERAL DE LOS CONTROLES Y CONECTORES DEL PANEL TRASERO

Fuente de alimentación remota y salida diferencial

El EN591 se alimenta con +15 VCC, -15 VCC y +5 VCC a través del conector DB9. También proporciona salida de voltaje analógico diferencial.

Conexión de clavija

Diferencial de salida analógica

Las salidas no invertidas e invertidas se usan juntas como salida diferencial. La salida diferencial ayuda a eliminar el ruido eléctrico inducido en los cables de conexión por una fuente de ruido como computadoras, transformadores de potencia, etc.

El voltaje de salida no invertido se vuelve más negativo (relativo a tierra) a medida que la sonda se acerca al objetivo. El voltaje de salida invertido se vuelve más positivo (relativo a tierra) a medida que la sonda se acerca al objetivo. Las salidas no invertidas e invertidas son cada una de ± 5 V CC con respecto a tierra; la salida diferencial es por lo tanto ± 10 VDC.

Los pines de conexión de salida analógica están posicionados para permitir un cable de par trenzado para la máxima reducción de ruido diferencial.

PRECAUCIÓN: NO conecte las salidas a tierra o la unidad se dañará.

USB

El EN591 proporciona una interfaz USB 2.0 de alta / velocidad completa para recopilar datos digitales del dispositivo a una PC. Los documentos de la API USB, el programa de demostración y los ejemplos se pueden descargar desde la página web del producto. El Apéndice A proporciona una descripción general rápida del Programa de demostración de inicio rápido que se ejecuta en USB.

Más información para usar la API USB:

Documento de API CPL590 (Haga clic aquí para ver el PDF)

Más información para el Programa de demostración de inicio rápido:

Manual del software de demostración CPL590 (Haga clic aquí para ver el PDF)

LVDS SPI

Se puede acceder a LVDS SPI a través del puerto de pantalla. Para aplicaciones de circuito cerrado u otras aplicaciones en tiempo real, este protocolo de comunicación de bajo nivel se puede conectar a un microcontrolador, microprocesador, FPGA, etc. Admite una frecuencia de muestreo de alta velocidad de hasta 10MHz (100 ns) y controles básicos del sistema, como el cambio de sensibilidad , cambio de ancho de banda y habilitación / deshabilitación del reloj de excitación para EN591. El Apéndice B proporciona especificaciones eléctricas, diagrama de temporización, comandos SPI y un diagrama de conexión para referencia.

NOTA: Los cables del puerto de la pantalla no son rectos.

Configuración de ancho de banda

El EN591 proporciona un interruptor giratorio de cuatro posiciones para configurar el ancho de banda de la señal. La siguiente imagen del interruptor y la tabla a continuación muestran los anchos de banda disponibles y sus configuraciones físicas de interruptor asociadas.

Configuración de ancho de banda

Polo a Tierra

Hay un tornillo de tierra conectado al gabinete trasero 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 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.


EN591 - CPL591 / 592 TAMAÑOS1

EN591 - ESPECIFICACIONES CPL591 / 592

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.


Dibujos del gabinete EN591

Dibujos del gabinete EN591


ESPECIFICACIONES DE POTENCIA

ESPECIFICACIONES DE POTENCIA


FUENTE DE ALIMENTACIÓN EXTERNA

Los sistemas EN591 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.

FUENTE DE ALIMENTACIÓN EXTERNA


APÉNDICE A

Instalación de software de demostración

Requerimientos mínimos

  • Ventana 7 y superior (64 bits)
  • GB de memoria 4
  • 2 GB de espacio libre en disco
  • Puerto USB (2.0 o superior)

Procedimiento de instalación

El software se puede descargar en la página web del producto:

Programa de demostración de Lion (haga clic aquí para descargar)

Para usar el visor de demostración CPL590:

1. Descargue y ejecute CPL590ViewerInstall.exe

Procedimiento de instalación

2. Lea y acepte los T&C y luego haga clic en Instalar.

3. Siga las instrucciones de los programas de instalación.

4. Cuando se complete la instalación, reinicie la computadora.

5. Después de reiniciar, ejecute el programa en el escritorio o seleccionando Inicio> Todos los programas> CPL590 Demo Viewer> CPL590 Demo Viewer.exe

El programa CPL590 Demo Viewer se instala en el directorio \ Archivos de programa (x86) \ LionPrecision \ CPL590 Viewer \ en su disco duro. Si instala el software CPL590 Demo Viewer por segunda vez utilizando el mismo subdirectorio, la instalación anterior se desinstalará automáticamente primero.

Software de demostración básico

Escanear y conectar dispositivo

Cuando se inicia el Visor de demostración CPL590 (Inicio> Visor de demostración CPL590), se mostrará una pantalla de bienvenida y le pedirá al operador que comience a buscar dispositivos EN591 en el bus USB:

Visor CPL590

Si el operador selecciona el 'Exit', el programa se cerrará.

Si el operador selecciona el 'Escanear', el programa encontrará todos los dispositivos EN591 en el bus USB y mostrará el número de asignación del dispositivo (gabinete), el nombre y los números de serie de cada dispositivo / controlador encontrado. Si no encuentra el dispositivo EN591, el operador tendrá la opción de 'Reintente' la conexión.

Pantalla encontrada de CPL590

Si el dispositivo / controlador se va a ejecutar, el operador debe habilitar el indicador 'Ejecutar' marcando la casilla:

Pantalla encontrada de CPL590

Si el operador selecciona la bandera 'OK', se mostrará la pantalla de inicio:

Pantalla con gráfico

El programa abrirá automáticamente una conexión al dispositivo EN591 después de que se cierre el cuadro de diálogo Escanear.

La pantalla de inicio mostrará la pantalla del osciloscopio y los números de serie de los dispositivos / controladores que fueron habilitados para ser 'Corral'en la pantalla Escanear.

El menú superior muestra los posibles comandos (Inicio, Pausa, Detener, Guardar archivo, Acerca de, Ayuda).

La barra de herramientas inferior indica el estado de comunicación con los dispositivos (no conectado, conectado, datos en ejecución, datos en pausa, datos detenidos). La barra de herramientas inferior también muestra las estadísticas (valor mínimo, valor máximo, valor pico a valor y valor promedio) del búfer de datos recibido del primer dispositivo.

La 'Opciones','Datos TED', y'Ajuste de cero / gananciaLos elementos del menú t ', en la barra de herramientas izquierda, se desactivarán hasta que los dispositivos se hayan conectado correctamente.

Datos de inicio

La transferencia de datos (recepción), de todos los Dispositivos seleccionados, no ocurrirá hasta que el operador seleccione el 'EMPEZAR'botón. Los datos se recibirán y se mostrarán en la pantalla de visualización del alcance (si la opción Habilitar trazado está marcada). Una vez que comienza la transferencia de datos, el 'pausa','Detener'Y'Guardar el archivo'se habilitará.

Iniciar la lectura de datos

Pausar datos

Cuando el operador selecciona el 'pausa', los datos que se muestran en la pantalla del osciloscopio dejarán de actualizarse, pero los datos se seguirán recibiendo del dispositivo.

Iniciar la lectura de datos

Detener datos

Cuando el operador selecciona el 'Detener', la operación de transferencia de datos se detendrá y los datos que se muestran en la pantalla del osciloscopio dejarán de actualizarse.

Detener datos

Guardar el archivo

Cuando el operador selecciona el 'Guardar el archivo', el programa detendrá la operación de transferencia de datos y luego mostrará un cuadro de diálogo Abrir archivo para que el operador elija el nombre del archivo y el directorio para guardar un bloque de datos en un archivo. El formato de los datos del archivo es CSV (campos separados por una coma).

Pantalla Guardar archivo

Los datos guardados serán los puntos de datos de la pantalla del osciloscopio. Habrá una columna para el sello de tiempo (en segundos), el desplazamiento (en micrómetros), el índice de muestra y el valor de recuento de datos sin procesar. El encabezado de los datos de desplazamiento y sin procesar es el número de serie del dispositivo.

Salida de archivo CSV de datos

Opciones

Cuando el operador selecciona el elemento del menú 'Opciones', el programa detendrá la transferencia de datos y mostrará el cuadro de diálogo Opciones:

Pantalla de opciones

Estas opciones no se activarán hasta que el operador seleccione el elemento del menú 'Inicio'. Una vez que esto sucede, la transferencia de datos se reanudará con las nuevas opciones.

Tasa de muestreo

Elija de una lista desplegable de velocidades posibles a las que el controlador EN591 muestreará los datos de la sonda cada segundo. Las opciones posibles son 500, 1000, 10000, 15000 y 67000.

Tamaño del bloque de datos

Elija de una lista desplegable de posibles tamaños de bloque de transferencia de datos (en palabras de 16 bits). Las opciones posibles son 4096, 8192, 16384, 32768 y 65536.

Sensitivity

Esto le permite al operador seleccionar qué sensibilidad (rango de la sonda) usará el conductor al tomar medidas. Los dos rangos se programan en el controlador en la etapa de calibración.

Eliminar Near Gap

Esta configuración determinará si el programa restará el valor de Near Gap de cada valor de desplazamiento calculado del buffer de datos.

Datos TED

Cuando el operador selecciona el 'Datos de Teds', el programa recuperará la información de configuración (TED) del controlador y la mostrará en el'Datos de Teds'diálogo:

Datos TED

Pantallas de visualización de datos principales

Alcance

Cuando el operador hace clic en "Alcance'Pestaña cerca de la parte superior de la pantalla principal, se muestra la Vista del osciloscopio.  Esta vista mostrará la casilla de verificación Habilitar trazado para cada controlador EN591 habilitado para ejecutarse (en el cuadro de diálogo Escanear). Cada gráfico de controlador EN591 tendrá su propio color.

Pantalla de alcance

Esta vista también tiene opciones para mostrar datos sin procesar, habilitar el acoplamiento de CA, realizar la escala automática del eje de desplazamiento (Y) y establecer el rango de escala del eje de desplazamiento (si la escala automática no está marcada).

Metro

Cuando el operador hace clic en la pestaña 'Medidor' cerca de la parte superior de la pantalla principal, se muestra el indicador de posición de la sonda.  Esta vista mostrará la casilla de verificación Habilitar trazado para cada controlador EN591 habilitado para ejecutarse (en el cuadro de diálogo Escanear). Cada aguja de calibre de controlador EN591 tendrá su propio color.

Lectura del medidor

Esta vista también tiene opciones para realizar Auto Scale y para establecer el rango de escala del eje manual (si Auto Scale no está marcado).


APÉNDICE B

SPI - General

La interfaz periférica en serie (SPI) es una interfaz de comunicación en serie síncrona que generalmente se utiliza en sistemas integrados. El dispositivo EN591 está diseñado para ser una arquitectura esclava compatible con los estándares CPOL0 y CPHA0. El dispositivo maestro (Host) genera los marcos para lectura / escritura y sincronización. Este protocolo puede ser el bus serie SPI estándar de cuatro hilos tirando de la línea ASSERT todo el tiempo e ignorando el BCLK.

LVDS (señalización diferencial de bajo voltaje), también conocido como TIA / EIA-644, es un estándar técnico que especifica las características eléctricas de un protocolo de comunicación serial diferencial para interfaz digital de alta velocidad que es bajo consumo de energía y alta inmunidad al ruido para altas velocidades de datos .

IO digital eléctrico característico

Cada señal se transmite por un par de línea de datos diferencial. El nivel eléctrico es LVDS. En el lado del receptor, cada línea debe terminar con 100 ohmios.

IO digital eléctrico característico

Calificación ESD:

  • IEC 61000-4-2 (ESD) 15kV (aire) 8kV (contacto)
  • IEC 61000-4-4 (EFT) 40 A (5/50 ns)
  • IEC 61000-4-5 (iluminación) 2 A (8/20 µs)

 

  • 2Oscilación de voltaje diferencial de entrada: La diferencia de voltaje entre los conductores positivo y complementario de una transmisión diferencial en el receptor.
  • 3Voltaje de modo común de entrada: el modo común de la señal diferencial en el receptor.
  • 4Oscilación de voltaje diferencial de salida: La diferencia de voltaje entre los conductores positivo y complementario de una línea de transmisión diferencial en el transmisor. VOD = VOH - VOL
  • 5Voltaje de salida de compensación: VOS = (VOH + VOL) ​​/ 2

Pinout del conector SPI 6

Pinout del conector SPI 6

Protocolo de interfaz SPI

El siguiente diagrama muestra la transferencia de una sola palabra de datos de 16 bits. Todas las palabras de datos de un paquete se transfieren en serie con el bit más alto primero. Los bits de datos de la línea MISO y MOSI cambian de entrada / salida en el borde ascendente de CLK. La línea CLK está activa solo mientras se transfieren los bits de datos.

Protocolo de interfaz SPI

  • 8Los pinouts son pares diferenciales y consisten en invertidos y no invertidos. El PIN de columna se organiza como un pin no invertido seguido de una línea invertida.
  • 7Se recomienda el reloj serie de la memoria intermedia, si se usa un cable de 6 metros o más. EN591 almacenará en memoria intermedia el reloj entrante del host y la salida del esclavo de regreso al host. Por lo tanto, el host puede cronometrar en MISO con este pin para eliminar el error de temporización causado por un largo retraso de propagación del cable.

Diagramas de tiempo

Diagramas de tiempo

Escribir comando 8 9

El comando de escritura es la acción que puede cambiar / establecer el estado a EN591. Después de que se haya enviado un nuevo conjunto de comandos de escritura, se enganchará en el borde superior de la CS cuando la línea de afirmación se mantenga baja.

Escribir comando 8 9

Escribir comando 8 9

Puerto de pantalla Cableado de referencia del cable

Puerto de pantalla Cableado de referencia del cable