ユーザーマニュアル| CPL590 / CPL592 / EN591

CPL590

のユーザーズガイド

CPL590 / CPL592 / EN591 –静電容量センサーシステム

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目次
  • 承認と安全に関する考慮事項
  • オンラインで役立つ技術サポート文書
    • プローブチップの接触に関する注意
  • EN591 – CPL591 / 592サブナノメートル静電容量式変位センサー
  • 基本操作
  • 出力の解釈
  • フロントパネルのコントロール、インジケーター、コネクター
    • ゼロ調整
    • 範囲ボタン(CPL592のみ)
    • 較正範囲インジケータ
    • アナログ出力–シングルエンド
    • プローブコネクタ
  • 背面パネルのコントロールとコネクターの概要
    • リモート電源と差動出力
    • アナログ出力差動
    • USB
    • LVDS SPI
    • 帯域幅の設​​定
    • グラウンド
  • EN591 – CPL591 / 592仕様1
  • EN591エンクロージャ図面
  • 電力仕様
  • 外部電源
  • 付録A
    • デモソフトウェアのインストール
    • デモソフトウェアベーシック
    • 主なデータ表示画面
  • 付録B
    • SPI –一般
    • 電気デジタルIO特性
    • SPIコネクタのピン配列6
    • SPIインターフェイスプロトコル
    • タイミング図
    • 書き込みコマンド
    • 読み取りコマンド
    • ディスプレイポートケーブルの参照配線

承認と安全に関する考慮事項

EN591は次のCE規格に準拠しています:

  • 安全性: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

これらの標準への準拠を維持するには、次の動作条件を維持する必要があります。

  • すべてのI / O接続ケーブルはシールドされ、長さがXNUMXメートル未満でなければなりません
  • AC電源ケーブルの定格は、最低250 Vおよび5 Aでなければなりません
  • AC電源は、定格20A未満の接地された主電源コンセントに接続する必要があります
  • 付属のCE承認の電源装置と1スロットエンクロージャを使用します。 代替電源を使用する場合は、同等のCE認証を取得し、IEC 61010に従って主電源から安全に絶縁する必要があります。
  • センサーは、33VRMSまたは70VDCを超える危険電圧で動作する部品に取り付けないでください。

他の方法で装置を使用すると、その安全性とEMI保護が損なわれる場合があります。

プローブチップの接触に関する注意

容量性プローブの検出チップは、70Vrmsもの高電圧を生成します。 これらは非常に低電力の高周波電圧であるため、危険はありません。 通常、プローブの先端に触れると、プローブは機能を停止し、電圧はほぼゼロに低下します。 しかし、特定の状況下では、電圧がわずかなうずきや灼熱感を引き起こす可能性があります。 最高のパフォーマンスを得るには、プローブチップにオイルやその他の汚染物質がないようにする必要があります。

これらの理由により、プローブの先端に触れないことをお勧めします。


オンラインで役立つ技術サポート文書

Lion PrecisionのWebサイトには、テクニカルライブラリに多数の技術文書(TechNotesおよびApplication Notes)があります。 これらのドキュメントには、Lion Precision高性能センサーの操作と使用に関する詳細な説明が記載されています。

テクニカルライブラリには、https://www.lionprecision.com/technical-library/からアクセスできます。

タイトルには次のものがあります。

  • センサー解像度の仕様とパフォーマンスへの影響について
  • 静電容量センサーの動作理論
  • エラーソース:プローブ/ターゲット角度
  • 静電容量センサーの真空対応
  • 測定対象が非接地時の測定への影響と対策
  • 静電容量センサーケーブルのアプリケーション耐性
  • エリートシリーズの位相/振幅周波数応答
  • 静電容量および渦電流センサーによるZ高さ測定
  • 静電容量センサーによる厚さ測定
  • 静電容量センサーによる接着剤の検知

EN591 – CPL591 / 592サブナノメートル静電容量式変位センサー

CPL591 / 592静電容量センサーは、デジタル機能が追加された高精度の非接触測定デバイスです。 出力は電圧またはデジタルで、プローブとターゲットの間の変位に正比例して変化します。 センサーは通常、導電性ターゲットの測定に使用されますが、適切な条件下で非導電性ターゲットを使用することもできます。

非導体の測定の詳細については、https://www.lionprecision.com/のテクニカルライブラリにアクセスするか、サポートを依頼してください。


基本操作

アナログ出力電圧には、9つの場所からアクセスできます。 フロントパネルのBNCコネクタを介したシングルエンド出力、またはリアパネルのDBXNUMXコネクタを介した差動出力。 プローブがターゲットに近づくと、出力電圧はより負/小さくなり、同じことがデジタル出力にも当てはまります。

デジタルデータには、USB経由で、またはLVDS SPI経由でディスプレイポート経由でアクセスします。 デジタルデータは、16〜0フルスケールの65535ビットデジタルカウントで表示されます。キャリブレーションされた範囲は3276〜62259です。 付録A & 付録B デモソフトウェアとデジタルプロトコルコマンドに関する詳細情報を提供します。

注:「近」および「遠」の赤色ライトは、プローブがその校正済み範囲外にあり、電圧またはカウントが変化し続けても、出力が正確であることが保証されていないことを示します。

プローブは特定のモジュールに合わせて調整されます。 プローブのシリアル番号がキャリブレーションドキュメントの番号と一致していることを確認してください。

CPL592は、XNUMXつのプローブに対してXNUMXつの校正範囲を提供します。 フロントパネルのレンジボタンまたはデジタルプロトコルを使用して、目的の感度を選択します。 校正の詳細は、付属の校正ドキュメントに記載されています。

非接触センサーは通常、基準位置からの変化を測定します。

CPL592

出力の解釈

プローブ/ターゲットギャップの特定の変化に対する出力電圧またはデジタルカウントの変化量は、感度と呼ばれます。 センサーの感度は、校正ドキュメントに記載されています。

電圧のギャップ計算の変更:

ギャップ変化=電圧変化/感度

例:感度が1 V / 2 µm、電圧変化が3 Vの場合、ギャップ変化は6 µm(3 / 0.5)になります。

カウントのギャップ計算の変更:

ギャップ変更=カウント変更/感度

例:感度が236カウント/ µmでカウントの変化が1416の場合、ギャップの変化は6 µm(1416/236)になります。


フロントパネルのコントロール、インジケーター、コネクター

ゼロ調整

プローブを最初に配置した後、アナログ出力電圧を調整します。 範囲の中心に近い状態でゼロボタンを押すと、現在の位置のアナログ出力電圧がゼロボルトに調整されます。 ゼロボタンをもう一度押すと、ゼロ調整が無効になります。

範囲ボタン(CPL592のみ)

CPL592は、XNUMXつのプローブに対してXNUMXつの校正範囲を提供します。 特定の校正情報については、校正ドキュメントを参照してください。 範囲ボタンを押すと、範囲が切り替わります。

注:通常、範囲を切り替えるには、プローブを再配置する必要があります。

較正範囲インジケータ

緑のLEDは、プローブがその校正済み範囲内にあり、出力がターゲット位置の正確な表現であることを示します。 赤いLEDは、プローブが範囲外であり、出力が無効であることを示します。

CPL592正面図

 

アナログ出力–シングルエンド

プローブと測定対象の材料の表面との間の距離に比例するアナログ出力電圧への接続を提供します。 標準的な出力電圧範囲は±10VDCです。 特定の範囲は、付属の校正ドキュメントに記載されています。

プローブコネクタ

コネクタの赤い点を合わせてプローブコネクタを挿入し、プローブを接続します。 

注意:プローブを取り外すには、プローブコネクタの刻み付きバレルを引いて外します。 ケーブルを引っ張らないでください。


背面パネルのコントロールとコネクターの概要

リモート電源と差動出力

EN591は、DB15コネクタを介して+15 VDC、-5 VDC、および+ 9VDCから電力を供給されます。 また、差動アナログ電圧出力を提供します。

ピン接続

アナログ出力差動

非反転出力と反転出力は、差動出力として一緒に使用されます。 差動出力は、コンピュータ、電源トランスなどのノイズ源によって接続線に誘導される電気ノイズを除去するのに役立ちます。

プローブがターゲットに近づくにつれて、非反転出力電圧は(グランドに対して)より負になります。 プローブがターゲットに近づくと、反転出力電圧は(グランドに対して)より正になります。 非反転出力と反転出力は、それぞれグラウンドに対して±5 VDCです。 したがって、差動出力は±10 VDCです。

アナログ出力接続ピンは、ツイストペアケーブルが最大の差動ノイズ低減を可能にするように配置されています。

注意:出力をアースに接続しないでください。ユニットが損傷します。

USB

EN591は、デバイスからPCにデジタルデータを収集するための高速/フルスピードUSB 2.0インターフェイスを提供します。 USB APIドキュメント、デモプログラム、およびサンプルは、製品のWebページからダウンロードできます。 付録Aは、USBで実行されるクイックスタートデモプログラムの概要を示しています。

USB APIの使用に関する詳細情報:

CPL590 APIドキュメント(PDFを表示するには、ここをクリックしてください)

クイックスタートデモプログラムの詳細:

CPL590デモソフトウェアマニュアル(PDFを表示するには、ここをクリックしてください)

LVDS SPI

LVDS SPIには、ディスプレイポートからアクセスできます。 閉ループアプリケーションまたは他のリアルタイムアプリケーションの場合、この低レベルの通信プロトコルは、マイクロコントローラー、マイクロプロセッサー、FPGAなどに接続できます。最大10MHz(100 ns)の高速サンプリングレートと、感度の変更などの基本的なシステム制御をサポートします。 、帯域幅の変更、EN591への励起クロックの有効化/無効化。 付録Bは、電気的仕様、タイミング図、SPIコマンド、および参照用の接続図を提供します。

注:ディスプレイポートケーブルはまっすぐではありません。

帯域幅の設​​定

EN591は、信号帯域幅を設定するためのXNUMXポジションロータリースイッチを備えています。 次のスイッチイメージと以下の表は、使用可能な帯域幅とそれに関連する物理スイッチ設定を示しています。

帯域幅の設​​定

グラウンド

背面の筐体には、ターゲットを接地するための接地ネジが付いています。 ほとんどの場合、ターゲットを個別に接地する必要はありません。 ターゲットが別の経路で接地されておらず、出力に過剰な電気ノイズが発生する場合、ターゲットを接地すると出力ノイズが減少することがあります。 低ノイズ動作が重要な場合は、ターゲットが別の経路を介して十分に接地されている場合でも、個別に接地することをお勧めします。


EN591 – CPL591 / 592 仕様1

EN591-CPL591 / 592仕様

1これらの仕様は、標準のコンポーネントおよびキャリブレーションの標準です。 カスタマイズはパフォーマンスに影響を与える可能性があります。 システムの特定の詳細については、製品に付属のキャリブレーションシートを確認してください。
高EMI環境(10 V / m)では、出力ノイズが0.2 VRMS(1%分解能)に上昇し、DC出力がシフトする場合があります。


EN591エンクロージャ図面

EN591エンクロージャ図面


電力仕様

電力仕様


外部電源

EN591システムには外部電源が含まれています。 電源には、エンクロージャへの直接接続を可能にするコネクタがあります。

この電源は、高周波(100kHz)スイッチング電源を備えています。 高いスイッチング周波数により、センシングモジュールは最大解像度で動作できます。

外部電源


付録A

デモソフトウェアのインストール

最低要件

  • ウィンドウ7以上(64ビット)
  • 4 GBのメモリ
  • 2 GBの空きディスク容量
  • USBポート(2.0以上)

インストール手順

ソフトウェアは製品のWebページからダウンロードできます。

ライオンデモプログラム(ダウンロードするにはここをクリック)

CPL590デモビューアーを使用するには:

1. CPL590ViewerInstall.exeをダウンロードして実行します。

インストール手順

2. T&Cを読んで同意し、クリックします インストール.

3. インストールプログラムの指示に従ってください。

4. インストールが完了したら、コンピューターを再起動します。

5. 再起動後、デスクトップでプログラムを実行するか、または スタート>すべてのプログラム> CPL590デモビューア> CPL590デモビューア.exe

CPL590 Demo Viewerプログラムは、ハードディスクの\ Program Files(x86)\ LionPrecision \ CPL590 Viewer \ディレクトリにインストールされます。 同じサブディレクトリを使用してCPL590デモビューアソフトウェアをXNUMX度目にインストールすると、以前のインストールは自動的に最初にアンインストールされます。

デモソフトウェアベーシック

デバイスのスキャンと接続

CPL590デモビューアを起動すると([スタート]> [CPL590デモビューア])、スプラッシュ画面が表示され、USBバス上のEN591デバイスのスキャンを開始するようにオペレータに問い合わせます。

CPL590ビューア

オペレーターが「出口'ボタンをクリックすると、プログラムが終了します。

オペレーターが「スキャン'ボタンをクリックすると、プログラムはUSBバス上のすべてのEN591デバイスを検出し、検出された各デバイス/ドライバーのデバイス(キャビネット)割り当て番号、名前、およびシリアル番号を表示します。 EN591デバイスが見つからない場合、オペレーターには 'リトライ'接続。

CPL590の見つかった画面

デバイス/ドライバーを実行する場合、オペレーターはボックスをチェックして「実行」フラグを有効にする必要があります。

CPL590の見つかった画面

オペレーターが「OK」フラグを選択すると、ホーム画面が表示されます。

グラフ付き画面

プログラムは、スキャンダイアログを閉じた後、EN591デバイスへの接続を自動的に開きます。

ホーム画面には、オシロスコープのディスプレイと、有効にできるように設定されたデバイス/ドライバーのシリアル番号が表示されます。ラン'スキャン画面で。

上部のメニューには、使用可能なコマンド(開始、一時停止、停止、ファイルの保存、バージョン情報、ヘルプ)が表示されます。

下部のツールバーは、デバイスとの通信状態を示します(未接続、接続済み、データ実行中、データ一時停止、データ停止)。 下部のツールバーには、最初のデバイスから受信したデータバッファーの統計(最小値、最大値、ピークツーピーク値、平均値)も表示されます。

'オプション'、'TEDsデータ'、'ゼロ/ゲインアジュー左側のツールバーのメニュー項目は、デバイスが正常に接続されるまで無効になります。

開始データ

選択したすべてのデバイスからのデータ転送(受信)は、オペレーターが「開始'ボタン。 データが受信され、Scope View Screenに表示されます(Plot Enableがチェックされている場合)。 データ転送が始まると、「ポーズ'、'停止'と'ファイルを保存'ボタンが有効になります。

データ読み取りを開始します

データを一時停止

オペレーターが「ポーズ'ボタンをクリックすると、オシロスコープのディスプレイに表示されるデータは更新を停止しますが、データはデバイスから引き続き受信されます。

データ読み取りを開始します

データを停止

オペレーターが「停止'ボタンをクリックすると、データ転送操作が停止し、オシロスコープのディスプレイに表示されているデータの更新が停止します。

データを停止

ファイルを保存

オペレーターが「ファイルを保存'ボタンをクリックすると、プログラムはデータ転送操作を停止し、オペレーターがファイル名とディレクトリを選択してデータブロックをファイルに保存するための[ファイルを開く]ダイアログを表示します。 ファイルデータのフォーマットはCSV(カンマで区切られたフィールド)です。

ファイル保存画面

保存されるデータは、オシロスコープディスプレイのデータポイントです。 タイムスタンプ(秒単位)、変位(マイクロメートル単位)、サンプルインデックス、およびRawデータカウント値の列があります。 変位と生データのヘッダーは、デバイスのシリアル番号です。

データCSVファイル出力

オプション

オペレーターが「オプション」メニュー項目を選択すると、プログラムはデータ転送を停止し、「オプション」ダイアログを表示します。

オプション画面

これらのオプションは、オペレーターが「ホーム」メニュー項目を選択するまでアクティブになりません。 これが発生すると、データ転送が新しいオプションで再開されます。

サンプリング・レート

EN591ドライバーが毎秒プローブからデータをサンプリングする可能なレートのドロップダウンリストから選択します。 可能な選択肢は、500、1000、10000、15000、および67000です。

データブロックサイズ

可能なデータ転送ブロックサイズ(16ビットワード単位)のドロップダウンリストから選択します。 可能な選択肢は、4096、8192、16384、32768、および65536です。

感度

これにより、オペレーターは測定を行うときにドライバーが使用する感度(プローブ範囲)を選択できます。 XNUMXつの範囲は、校正段階でドライバーにプログラムされます。

ニアギャップを削除

この設定は、プログラムがデータバッファーから計算された各変位値からニアギャップ値を差し引くかどうかを決定します。

TEDsデータ

オペレーターが「Tedsデータ'メニュー項目を選択すると、プログラムはドライバーから構成(TED)情報を取得し、それを'Tedsデータ'ダイアログ:

TEDsデータ

主なデータ表示画面

範囲

オペレーターが「範囲'メイン画面の上部近くにあるタブ、オシロスコープビューが表示されます。  このビューには、[スキャン]ダイアログで[実行]が有効になっている各EN591ドライバーの[プロットの有効化]チェックボックスが表示されます。 各EN591ドライバーグラフプロットは独自の色を持ちます。

スコープ画面

このビューには、生データの表示、ACカップリングの有効化、変位(Y)軸の自動スケールの実行、および変位軸のスケール範囲の設定(自動スケールがオフの場合)のオプションもあります。

メーター

オペレーターがメイン画面の上部近くにある「メーター」タブをクリックすると、プローブ位置ゲージが表示されます。  このビューには、[スキャン]ダイアログで[実行]が有効になっている各EN591ドライバーの[プロットの有効化]チェックボックスが表示されます。 各EN591ドライバーゲージの針には独自の色があります。

メーターレディング

このビューには、自動スケールを実行するオプションと手動軸のスケール範囲を設定するオプションもあります(自動スケールがオフの場合)。


付録B

SPI –一般

シリアルペリフェラルインターフェイス(SPI)は、組み込みシステムで一般的に使用される同期シリアル通信インターフェイスです。 EN591デバイスは、標準CPOL0およびCPHA0をサポートするスレーブアーキテクチャとして設計されています。 マスターデバイス(ホスト)は、読み取り/書き込みおよびタイミング用のフレームを生成します。 このプロトコルは、ASSERTラインを常にLowにし、BCLKを無視することにより、標準のXNUMX線式SPIシリアルバスにすることができます。

LVDS(低電圧差動信号)、TIA / EIA-644とも呼ばれる技術標準であり、高速デジタルインターフェイス用の差動シリアル通信プロトコルの電気的特性を規定し、低消費電力と高データレートでの高いノイズ耐性を実現。

電気デジタルIO特性

各信号は、差動データラインペアによって送信されます。 電気レベルはLVDSです。 レシーバー側では、各ラインを100オームで終端する必要があります。

電気デジタルIO特性

ESD定格:

  • IEC 61000-4-2(ESD)15kV(空気)8kV(接触)
  • IEC 61000-4-4(EFT)40 A(5/50 ns)
  • IEC 61000-4-5(照明)2 A(8/20 µs)

 

  • 2入力差動電圧スイング:レシーバーの差動伝送の正導体と相補導体間の電圧差。
  • 3入力コモンモード電圧:レシーバーの差動信号のコモンモード。
  • 4出力差動電圧振幅:トランスミッターでの差動伝送ラインの正と相補の導体間の電圧差。 VOD = VOH – VOL
  • 5出力オフセット電圧:VOS =(VOH + VOL)/ 2

SPIコネクタのピン配列6

SPIコネクタのピン配列6

SPIインターフェイスプロトコル

次の図は、単一の16ビットデータワードの転送を示しています。 パケットのすべてのデータワードは、最上位ビットを最初にしてシリアルに転送されます。 MISOおよびMOSIラインのデータビットは、CLKの立ち上がりエッジでシフトイン/シフトアウトします。 CLKラインは、データビットが転送されている間のみアクティブです。

SPIインターフェイスプロトコル

  • 8ピン配列は差動ペアであり、反転および非反転で構成されます。 列PINは、非反転ピンとそれに続く反転線で構成されています。
  • 76メートル以上のケーブルを使用する場合は、バッファシリアルクロックをお勧めします。 EN591は、ホストからの着信クロックをバッファリングし、スレーブからホストに出力を戻します。 したがって、ホストはこのピンを使用してMISOでクロックを供給し、長いケーブル伝搬遅延によって引き起こされるタイミングエラーを排除できます。

タイミング図

タイミング図

書き込みコマンド 8 9

書き込みコマンドは、状態をEN591に変更/設定できるアクションです。 新しい一連の書き込みコマンドが送信された後、アサートラインがローに留まると、CSの立ち上がりエッジでラッチされます。

書き込みコマンド8

書き込みコマンド8

ディスプレイポートケーブルの参照配線

ディスプレイポートケーブルの参照配線