MANUALE UTENTE | CPL590 / CPL592 / EN591

GUIDA DELL'UTENTE per

CPL590 / CPL592 / EN591 - Sistemi di sensori capacitivi

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SOMMARIO

• OMOLOGAZIONE E CONSIDERAZIONI SULLA SICUREZZA
• DOCUMENTI DI SUPPORTO TECNICO AIUTANTI ONLINE
  • Punta della sonda Contatto Attenzione
• EN591 - SENSORE DI SPOSTAMENTO CAPACITIVO SUB-NANOMETRO CPL591 / 592
• OPERAZIONE BASE
• INTERPRETAZIONE DELL'USCITA
• COMANDI, INDICATORI E CONNETTORI DEL PANNELLO FRONTALE
  • Regolazione dello zero
  • Pulsante Range (solo CPL592)
  • Indicatore di intervallo calibrato
  • Uscita analogica - Single Ended
  • Connettore della sonda
• PANORAMICA DEI COMANDI E DEI CONNETTORI DEL PANNELLO POSTERIORE
  • Alimentazione remota e uscita differenziale
  • Differenziale uscita analogica
  • USB
  • SPI LVDS
  • Impostazioni della larghezza di banda
  • Terra
• SPECIFICHE EN591 - CPL591 / 592 1
• EN591 Disegni della custodia
• SPECIFICHE DI POTENZA
• ALIMENTAZIONE ESTERNA
• APPENDICE A
  • Installazione del software dimostrativo
  • Software demo di base
  • Schermate principali di visualizzazione dei dati
• APPENDICE B
  • SPI - Generale
  • Caratteristica IO digitale elettrica
  • Connettore SPI Pinout6
  • Protocollo di interfaccia SPI
  • Diagrammi di temporizzazione
  • Scrivi comando
  • Leggi il comando
  • Cablaggio riferimento cavo porta display

OMOLOGAZIONE E CONSIDERAZIONI SULLA SICUREZZA

EN591 è conforme alle seguenti norme CE:

• Sicurezza: 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

Per mantenere la conformità a questi standard, è necessario mantenere le seguenti condizioni operative:

• Tutti i cavi di collegamento I / O devono essere schermati e lunghi meno di tre metri
• I cavi di alimentazione CA devono avere una potenza nominale di almeno 250 V e 5 A
• L'alimentazione CA deve essere collegata a una presa di corrente con messa a terra inferiore a 20A
• Utilizzare l'alimentatore approvato CE incluso con custodie da 1 slot. Se viene utilizzato un alimentatore alternativo, deve avere una certificazione CE equivalente e fornire un isolamento di sicurezza dalla rete secondo IEC 61010.
• I sensori non devono essere collegati a parti che funzionano a tensioni pericolose superiori a 33 VRMS o 70 V CC

L'uso dell'attrezzatura in qualsiasi altro modo può comprometterne la sicurezza e le protezioni EMI.

Punta della sonda Contatto Attenzione

Le punte di rilevamento delle sonde capacitive producono tensioni fino a 70 Vrms. Si tratta di tensioni ad alta frequenza con una potenza molto bassa, quindi non rappresentano un pericolo. Normalmente quando si tocca la punta della sonda, la sonda smette di funzionare e la tensione si riduce quasi a zero. Ma in determinate circostanze, la tensione può causare un leggero formicolio o sensazione di bruciore. Per ottenere le massime prestazioni, le punte della sonda devono rimanere prive di oli o altri contaminanti.

Per questi motivi, si consiglia di non toccare le punte della sonda.

DOCUMENTI DI SUPPORTO TECNICO AIUTANTI ONLINE

Il sito Web di Lion Precision ha una vasta selezione di documenti tecnici (note tecniche e note applicative) nella Biblioteca tecnica. Questi documenti forniscono descrizioni dettagliate del funzionamento e dell'uso dei sensori ad alte prestazioni Lion Precision.

È possibile accedere alla Biblioteca tecnica all'indirizzo: https://www.lionprecision.com/technical-library/

Alcuni dei titoli includono:

• Comprensione delle specifiche della risoluzione del sensore ed effetti sulle prestazioni
• Teoria del funzionamento del sensore capacitivo
• Fonti di errore: sonda / angolo target
• Sensori capacitivi nel vuoto
• Fasi del sensore capacitivo e target senza messa a terra
• Considerazioni sul cablaggio della sonda capacitiva
• Risposta in frequenza fase / ampiezza serie Elite
• Misura dell'altezza Z con sensori capacitivi e a correnti parassite
• Misurazione dello spessore con sensori capacitivi
• Rilevamento della colla con sensori capacitivi

EN591 - SENSORE DI SPOSTAMENTO CAPACITIVO SUB-NANOMETRO CPL591 / 592

Il sensore capacitivo CPL591 / 592 è un dispositivo di misurazione di precisione senza contatto con funzionalità digitali aggiunte. L'uscita può essere in tensione o digitale con variazioni nella proporzione lineare diretta rispetto allo spostamento tra la sonda e il target. Il sensore viene normalmente utilizzato per misurare target conduttivi, ma può anche essere utilizzato con target non conduttivi nelle condizioni corrette.

Per ulteriori informazioni sulla misurazione dei non conduttori, visitare la Biblioteca tecnica all'indirizzo https://www.lionprecision.com/ o chiamare l'assistenza.

OPERAZIONE BASE

È possibile accedere alla tensione di uscita analogica da due posizioni. Uscita single-ended tramite connettore BNC sul pannello anteriore o uscita differenziale tramite connettore DB9 sul pannello posteriore. Man mano che la sonda si avvicina al target, la tensione di uscita diventerà più negativa / più piccola e lo stesso vale per l'uscita digitale. È possibile accedere ai dati digitali tramite USB o tramite LVDS SPI tramite la porta del display. I dati digitali sono presentati da un conteggio digitale a 16 bit da 0 a 65535 a fondo scala dove l'intervallo calibrato è compreso tra 3276 e 62259. Appendice A & Appendice B fornirà informazioni più dettagliate sul software demo e sul comando del protocollo digitale. NOTA: la luce rossa "Vicino" e "Lontano" indicano che la sonda è fuori dal suo intervallo calibrato e che l'uscita non è garantita per essere accurata anche se la tensione o i conteggi possono continuare a cambiare. Le sonde sono calibrate su moduli specifici. Assicurarsi che il numero seriale sulla sonda corrisponda al numero sui documenti di calibrazione. Il CPL592 fornisce due intervalli di calibrazione per una singola sonda. Utilizzare il pulsante di intervallo sul pannello frontale o il protocollo digitale per selezionare la sensibilità desiderata. I dettagli di calibrazione sono forniti nei documenti di calibrazione inclusi. I sensori senza contatto misurano normalmente i cambiamenti da una posizione di riferimento.

INTERPRETAZIONE DELL'USCITA

La quantità di variazione della tensione di uscita o dei conteggi digitali per una data variazione nel gap sonda / target è chiamata Sensibilità. La sensibilità del sensore è elencata nei documenti di calibrazione.

Variazione nel calcolo del gap in Tensione:

Gap Change = Variazione / Sensibilità di tensione

Ad esempio: con una sensibilità di 1 V / 2 µm e una variazione di tensione di 3 V, la variazione del gap sarebbe di 6 µm (3 / 0.5).

Variazione nel calcolo del gap in Conti:

Gap Change = Count Count / Sensitivity

Ad esempio: con una sensibilità di 236 conteggi / µm e una variazione del conteggio di 1416, la variazione del gap sarebbe di 6 µm (1416/236).

COMANDI, INDICATORI E CONNETTORI DEL PANNELLO FRONTALE

Regolazione dello zero Regola la tensione di uscita analogica dopo il posizionamento iniziale della sonda. Premendo il pulsante zero mentre si è vicini al centro della gamma, la tensione di uscita analogica nella posizione attuale si regola a zero volt. Premere nuovamente il pulsante zero per disabilitare la regolazione dello zero. Pulsante Range (solo CPL592) Il CPL592 fornisce due intervalli di calibrazione per una singola sonda. Consultare i documenti di calibrazione per informazioni specifiche sulla calibrazione. Premendo il pulsante della gamma si alterneranno le gamme. NOTA: per cambiare gamma è necessario riposizionare la sonda. Indicatore di intervallo calibrato I LED verdi indicano che la sonda è nel suo intervallo calibrato e l'uscita è una rappresentazione accurata della posizione target. I LED rossi indicano che la sonda è fuori portata e l'uscita non è valida.

Uscita analogica - Single Ended

Fornisce il collegamento alla tensione di uscita analogica, che è proporzionale alla distanza tra la sonda e la superficie del materiale da misurare. Un tipico intervallo di tensione di uscita è ± 10 V CC. Gli intervalli specifici sono elencati nei documenti di calibrazione allegati.

Connettore della sonda

Collegare la sonda allineando i punti rossi sui connettori e inserendo il connettore della sonda. 

ATTENZIONE: per scollegare la sonda, tirare la canna zigrinata del connettore della sonda per rilasciarla. NON TIRARE SUL CAVO.

PANORAMICA DEI COMANDI E DEI CONNETTORI DEL PANNELLO POSTERIORE

Alimentazione remota e uscita differenziale

La EN591 è alimentata da +15 VDC, -15 VDC e +5 VDC tramite connettore DB9. Fornisce anche un'uscita di tensione analogica differenziale.

Differenziale uscita analogica

Le uscite non invertite e invertite vengono utilizzate insieme come uscita differenziale. L'uscita differenziale aiuta a eliminare il rumore elettrico indotto nei fili di collegamento da fonti di rumore come computer, trasformatori di potenza, ecc.

La tensione di uscita non invertita diventa più negativa (rispetto alla terra) quando la sonda si avvicina al bersaglio. La tensione di uscita invertita diventa più positiva (rispetto alla terra) quando la sonda si avvicina al bersaglio. Le uscite non invertite e invertite sono ciascuna ± 5 VDC rispetto alla terra; l'uscita differenziale è quindi ± 10 VDC.

I pin di connessione dell'uscita analogica sono posizionati per consentire il cavo a doppino intrecciato per la massima riduzione del rumore differenziale.

ATTENZIONE: NON collegare le uscite a terra o l'unità verrà danneggiata.

USB

EN591 fornisce un'interfaccia USB 2.0 ad alta / completa velocità per raccogliere dati digitali dal dispositivo a un PC. Documenti API USB, programma demo ed esempi possono essere scaricati dalla pagina Web del prodotto. L'Appendice A fornisce una rapida panoramica del programma dimostrativo Quick Start in esecuzione su USB.

Ulteriori informazioni per l'utilizzo dell'API USB:

Documento API CPL590 (Fare clic qui per visualizzare il PDF)

Ulteriori informazioni per il programma dimostrativo Quick Start:

Manuale del software demo CPL590 (Fare clic qui per visualizzare il PDF)

SPI LVDS

SPI LVDS è accessibile tramite la porta di visualizzazione. Per applicazioni a circuito chiuso o altre applicazioni in tempo reale, questo protocollo di comunicazione di basso livello può essere collegato a un microcontrollore, microprocessore, FPGA, ecc. Supporta velocità di campionamento ad alta velocità fino a 10 MHz (100 ns) e controlli di sistema di base come la modifica della sensibilità , modifica della larghezza di banda e abilita / disabilita il clock di eccitazione su EN591. L'Appendice B fornisce le specifiche elettriche, il diagramma di temporizzazione, i comandi SPI e uno schema di collegamento come riferimento.

NOTA: i cavi delle porte del display non sono diretti.

Impostazioni della larghezza di banda

EN591 fornisce un interruttore rotativo a quattro posizioni per l'impostazione della larghezza di banda del segnale. La seguente immagine dello switch e la tabella seguente mostrano le larghezze di banda disponibili e le relative impostazioni dello switch fisico associato.

Terra

C'è una vite di messa a terra attaccata alla custodia posteriore per mettere a terra il bersaglio. Nella maggior parte dei casi, non è necessaria una messa a terra separata dell'obiettivo. Se il bersaglio non è collegato a terra attraverso un altro percorso e l'uscita presenta un rumore elettrico eccessivo, la messa a terra del bersaglio può ridurre il rumore in uscita. Quando il funzionamento a basso rumore è fondamentale, si consiglia una messa a terra separata anche se il bersaglio è ben collegato a terra attraverso un altro percorso.

EN591 - CPL591 / 592 SPECIFICHE TECNICHE¹

¹Queste specifiche sono tipiche per componenti standard e calibrazioni. Le personalizzazioni possono influire sulle prestazioni. Controllare il foglio di calibrazione fornito con il prodotto per dettagli specifici sul sistema.
In ambienti ad alta EMI (10 V / m), il rumore in uscita può salire a 0.2 VRMS (risoluzione dell'1%) e l'uscita CC potrebbe spostarsi.

EN591 Disegni della custodia

SPECIFICHE DI POTENZA

ALIMENTAZIONE ESTERNA

I sistemi EN591 includono un alimentatore esterno. L'alimentazione ha un connettore che consente il collegamento diretto alla custodia.

Questo alimentatore presenta un alimentatore switching ad alta frequenza (100kHz). L'elevata frequenza di commutazione consente ai moduli di rilevamento di funzionare alla massima risoluzione.

APPENDICE A

Installazione del software dimostrativo

Requisiti minimi

• Window 7 e versioni successive (64 bit)
• memoria 4 GB
• 2 GB spazio libero su disco
• Porta USB (2.0 o successiva)

Procedura d'installazione

Il software può essere scaricato sulla pagina Web del prodotto:

Programma Demo Lion (Fare clic qui per scaricare)

Per utilizzare il Visualizzatore demo CPL590:

1. Scarica ed esegui CPL590ViewerInstall.exe

2. Leggi e accetta i T&C, quindi fai clic su Installazione.

3. Seguire le indicazioni dei programmi di installazione.

4. Al termine dell'installazione, riavviare il computer.

5. Dopo il riavvio, eseguire il programma sul desktop o selezionando Start> Tutti i programmi> CPL590 Demo Viewer> CPL590 Demo Viewer.exe

Il programma Visualizzatore demo CPL590 è installato nella directory \ Programmi (x86) \ LionPrecision \ CPL590 Viewer sul disco rigido. Se si installa il software CPL590 Demo Viewer una seconda volta utilizzando la stessa sottodirectory, l'installazione precedente verrà automaticamente disinstallata per prima.

Software demo di base

Scansiona e collega il dispositivo

Quando viene avviato CPL590 Demo Viewer (Start> CPL590 Demo Viewer), verrà visualizzata una schermata iniziale e verrà chiesto all'operatore di iniziare la scansione dei dispositivi EN591 sul bus USB:

Se l'operatore seleziona 'uscita', il programma si chiuderà.

Se l'operatore seleziona 'Scannerizzare', il programma troverà tutti i dispositivi EN591 sul bus USB e visualizzerà il numero di assegnazione del dispositivo (cabinet), il nome e i numeri di serie di ciascun dispositivo / driver trovato. Se non trova il dispositivo EN591, all'operatore verrà data l'opzione "Riprova' la connessione.

Se il dispositivo / driver deve essere eseguito, l'operatore deve abilitare il flag "Esegui" selezionando la casella:

Se l'operatore seleziona il flag 'OK', verrà visualizzata la schermata principale:

Il programma aprirà automaticamente una connessione al dispositivo EN591 dopo la chiusura della finestra di dialogo di scansione.

La schermata principale mostrerà il display dell'oscilloscopio e i numeri di serie del dispositivo / driver che sono stati abilitati per essere "Correre"nella schermata di scansione.

Il menu in alto mostra i possibili comandi (Start, Pause, Stop, Save File, About, Help).

La barra degli strumenti in basso indica lo stato di comunicazione con i dispositivi (Non connesso, Connesso, Dati in esecuzione, Dati in pausa, Dati in arresto). La barra degli strumenti in basso mostra anche le statistiche (valore Min, valore Max, valore picco-picco e valore medio) del buffer di dati ricevuto dal primo dispositivo.

Il 'Opzioni','Dati TED', e 'Zero / Gain AdjusLe voci di menu, sulla barra degli strumenti di sinistra, saranno disabilitate fino a quando il / i dispositivo / i non sarà stato collegato correttamente.

Avvia dati

Il trasferimento (ricezione) dei dati, da tutti i dispositivi selezionati, non avverrà fino a quando l'operatore non selezionaInizia". I dati verranno ricevuti e visualizzati nella schermata Scope View (se l'opzione Abilita stampa è selezionata). Una volta iniziato il trasferimento dei dati, il 'pausa','Fermare' e 'Salva file'sarà abilitato.

Metti in pausa i dati

Quando l'operatore seleziona 'pausa', i dati mostrati sul display dell'oscilloscopio interromperanno l'aggiornamento ma i dati continueranno a essere ricevuti dal dispositivo.

Interrompi dati

Quando l'operatore seleziona 'Fermare', l'operazione di trasferimento dei dati verrà interrotta e i dati mostrati sul display dell'oscilloscopio interromperanno l'aggiornamento.

Salva file

Quando l'operatore seleziona 'Salva file', il programma interromperà l'operazione di trasferimento dei dati e quindi visualizzerà una finestra di dialogo Apri file per consentire all'operatore di scegliere il nome e la directory del file per salvare un blocco di dati in un file. Il formato dei dati del file è CSV (campi separati da una virgola).

I dati salvati saranno i punti dati dal display dell'oscilloscopio. Ci sarà una colonna per il timestamp (in secondi), lo spostamento (in micrometri), l'indice di campionamento e il valore di conteggio dei dati non elaborati. L'intestazione per i dati Displacement e Raw è il numero seriale del dispositivo.

Opzioni

Quando l'operatore seleziona la voce di menu "Opzioni", il programma interrompe il trasferimento dei dati e visualizza la finestra di dialogo Opzioni:

Queste opzioni non saranno attivate finché l'operatore non seleziona la voce di menu 'Home'. Una volta che ciò accade, il trasferimento dei dati riprenderà con le nuove opzioni.

Frequenza di campionamento

Scegliere da un elenco a discesa delle possibili velocità alle quali il driver EN591 campionerà i dati dalla sonda ogni secondo. Le scelte possibili sono 500, 1000, 10000, 15000 e 67000.

Dimensione del blocco dati

Scegliere da un elenco a discesa delle possibili dimensioni dei blocchi di trasferimento dati (in parole a 16 bit). Le possibili scelte sono 4096, 8192, 16384, 32768 e 65536.

Sensibilità

Ciò consente all'operatore di selezionare la sensibilità (intervallo della sonda) che il conducente utilizzerà durante le misurazioni. Le due gamme sono programmate nel driver in fase di calibrazione.

Rimuovi Near Gap

Questa impostazione determinerà se il programma sottrarrà il valore Near Gap da ciascun valore di spostamento calcolato dal buffer dei dati.

Dati TED

Quando l'operatore seleziona 'Dati Teds"voce di menu, il programma recupererà le informazioni di configurazione (TED) dal driver e le visualizzerà nella"Dati Teds'finestra di dialogo:

Schermate principali di visualizzazione dei dati

Ambito

Quando l'operatore fa clic su "Ambito'Scheda nella parte superiore della schermata principale, viene visualizzata la vista oscilloscopio.  Questa vista mostrerà la casella Plot Enables per ciascun driver EN591 abilitato a Run (nella finestra di dialogo Scan). Ogni grafico del driver EN591 avrà il suo colore.

Questa vista ha anche le opzioni per visualizzare i dati non elaborati, abilitare l'accoppiamento CA, eseguire la scala automatica dell'asse di spostamento (Y) e impostare l'intervallo di scala dell'asse di spostamento (se la scala automatica non è selezionata).

Metro

Quando l'operatore fa clic sulla scheda "Misuratore" nella parte superiore della schermata principale, viene visualizzato l'indicatore di posizione della sonda.  Questa vista mostrerà la casella Plot Enables per ciascun driver EN591 abilitato a Run (nella finestra di dialogo Scan). Ogni ago del calibro del driver EN591 avrà il suo colore.

Questa vista ha anche le opzioni per eseguire la scala automatica e per impostare l'intervallo della scala dell'asse manuale (se la scala automatica è deselezionata).

APPENDICE B

SPI - Generale

La Serial Peripheral Interface (SPI) è un'interfaccia di comunicazione seriale sincrona che viene generalmente utilizzata nei sistemi embedded. Il dispositivo EN591 è progettato per essere un supporto di architettura slave standard CPOL0 e CPHA0. Il dispositivo master (Host) genera i frame per lettura / scrittura e temporizzazione. Questo protocollo può essere il bus seriale SPI a quattro fili standard abbassando continuamente la linea ASSERT e ignorando il BCLK.

LVDS (segnalazione differenziale a bassa tensione), noto anche come TIA / EIA-644 è uno standard tecnico che specifica le caratteristiche elettriche di un protocollo di comunicazione seriale differenziale per interfaccia digitale ad alta velocità che è basso consumo energetico e alta immunità al rumore per elevate velocità di trasmissione dei dati .

Caratteristica IO digitale elettrica

Ogni segnale è trasmesso da una coppia di linee di dati differenziali. Il livello elettrico è LVDS. Sul lato ricevitore ogni linea deve essere terminata con 100 Ohm.

Valutazione ESD:

• IEC 61000-4-2 (ESD) 15kV (aria) 8kV (contatto)
• IEC 61000-4-4 (EFT) 40 A (5/50 ns)
• IEC 61000-4-5 (illuminazione) 2 A (8/20 µs)

• ²Oscillazione di tensione differenziale in ingresso: la differenza di tensione tra i conduttori positivo e complementare di una trasmissione differenziale sul ricevitore.
• ³Ingresso tensione modo comune: il modo comune del segnale differenziale sul ricevitore.
• ⁴Oscillazione della tensione differenziale di uscita: la differenza di tensione tra i conduttori positivo e complementare di una linea di trasmissione differenziale sul trasmettitore. VOD = VOH - VOL
• ⁵Tensione offset di uscita: VOS = (VOH + VOL) ​​/ 2

Connettore SPI Pinout6

Protocollo di interfaccia SPI

Il diagramma seguente mostra il trasferimento di una singola parola di dati a 16 bit. Tutte le parole di dati di un pacchetto vengono prima trasferite in serie con il bit più alto. I bit di dati della linea MISO e MOSI si spostano in / out sul fronte di salita di CLK. La linea CLK è attiva solo mentre i bit di dati vengono trasferiti.

• ⁸I piedini sono coppie differenziali e sono costituiti da invertiti e non invertiti. Il PIN della colonna è organizzato come pin non invertito seguito da linea invertita.
• ⁷Si consiglia il clock seriale del buffer se si utilizza un cavo di 6 metri o più. EN591 memorizzerà il buffer del clock in arrivo dall'host e l'output dallo slave all'host. Pertanto, l'host può eseguire il clock in MISO con questo pin per eliminare l'errore di temporizzazione causato da un lungo ritardo di propagazione del cavo.

Diagrammi di temporizzazione

Scrivi comando ⁸ 9

Il comando di scrittura è l'azione che può cambiare / impostare lo stato su EN591. Dopo che un nuovo set di comandi di scrittura è stato inviato, verrà bloccato sul fronte di salita del CS quando la linea di asserzione rimane bassa.

Cablaggio riferimento cavo porta display