사용 설명서 | CPL590 / CPL592 / EN591

CPL590

사용자 가이드

CPL590 / CPL592 / EN591 – 정전 용량 센서 시스템

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목차
  • 승인 및 안전 고려 사항
  • 도움이되는 기술 지원 문서 온라인
    • 프로브 팁 접촉주의
  • EN591 – CPL591 / 592 서브 나노 미터 용량 변위 센서
  • 기본 기능
  • 출력 해석
  • 전면 패널 컨트롤, 표시기 및 커넥터
    • 영점 조정
    • 범위 버튼 (CPL592 만 해당)
    • 교정 범위 표시기
    • 아날로그 출력 – 단일 종단
    • 프로브 커넥터
  • 후면 패널 컨트롤 및 커넥터 개요
    • 원격 전원 공급 장치 및 차동 출력
    • 아날로그 출력 차동
    • USB
    • LVDS SPI
    • 대역폭 설정
    • 바닥
  • EN591 – CPL591 / 592 사양 1
  • EN591 인클로저 도면
  • 전원 사양
  • 외부 전원 공급 장치
  • 부록
    • 데모 소프트웨어 설치
    • 데모 소프트웨어 기본
    • 메인 데이터 디스플레이 화면
  • 부록 B
    • SPI – 일반
    • 전기 디지털 IO 특성
    • SPI 커넥터 핀아웃
    • SPI 인터페이스 프로토콜
    • 타이밍 다이어그램
    • 쓰기 명령
    • 읽기 명령
    • 디스플레이 포트 케이블 참조 배선

승인 및 안전 고려 사항

EN591은 다음 CE 표준을 준수합니다:

  • 안전 : 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

이러한 표준을 준수하려면 다음 작동 조건을 유지해야합니다.

  • 모든 I / O 연결 케이블은 차폐되고 길이가 XNUMX 미터 미만이어야합니다.
  • AC 전원 케이블은 최소 250V 및 5A의 정격이어야합니다
  • AC 전원은 20A 미만의 접지 된 주 전원 콘센트에 연결해야합니다
  • 1 슬롯 인클로저에 포함 된 CE 승인 전원 공급 장치를 사용하십시오. 대체 전원 공급 장치를 사용하는 경우 동등한 CE 인증을 획득하고 IEC 61010에 따라 주 전원으로부터 안전 절연을 제공해야합니다.
  • 33VRMS 또는 70VDC를 초과하는 위험한 전압에서 작동하는 부품에는 센서를 부착하지 않아야합니다.

다른 방식으로 장비를 사용하면 안전 및 EMI 보호가 손상 될 수 있습니다.

프로브 팁 접촉주의

용량 성 프로브의 감지 팁은 70Vrms의 높은 전압을 생성합니다. 이들은 전력이 매우 낮은 고주파 전압이므로 위험하지 않습니다. 일반적으로 프로브 팁을 터치하면 프로브가 작동을 멈추고 전압이 거의 XNUMX으로 감소합니다. 그러나 특정 상황에서 전압은 약간의 따끔 거림이나 타는듯한 느낌을 유발할 수 있습니다. 최대 성능을 위해 프로브 팁은 오일이나 기타 오염 물질이 없어야합니다.

이러한 이유로 프로브 팁을 만지지 않는 것이 좋습니다.


도움이되는 기술 지원 문서 온라인

Lion Precision 웹 사이트에는 기술 라이브러리에 다양한 기술 문서 (TechNotes 및 Application Notes)가 있습니다. 이 문서는 Lion Precision 고성능 센서의 작동 및 사용에 대한 자세한 설명을 제공합니다.

기술 라이브러리는 https://www.lionprecision.com/technical-library/에서 액세스 할 수 있습니다.

제목 중 일부는 다음과 같습니다.

  • 센서 해상도 사양 및 성능에 대한 영향 이해
  • 용량 성 센서 작동 이론
  • 오류 소스 : 프로브 / 타겟 각도
  • 진공에서의 정전용량 센서
  • 정전용량 센서 위상 및 접지되지 않은 대상
  • 정전용량 센서 프로브의 케이블 고려 사항
  • 엘리트 시리즈 위상 / 진폭 주파수 응답
  • 용량 성 및 와전류 센서를 사용한 Z- 높이 측정
  • 정전 식 센서를 사용한 두께 측정
  • 용량 성 센서를 이용한 접착제 감지

EN591 – CPL591 / 592 서브 나노 미터 용량 변위 센서

CPL591 / 592 용량 성 센서는 디지털 기능이 추가 된 정밀 비접촉식 측정 장치입니다. 출력은 프로브와 대상 사이의 변위에 대한 직접적인 선형 비율의 변화로 전압 또는 디지털 일 수 있습니다. 센서는 일반적으로 전도성 대상을 측정하는 데 사용되지만 올바른 조건에서 비전 도성 대상과 함께 사용할 수도 있습니다.

비전 도체 측정에 대한 자세한 내용은 기술 라이브러리 (https://www.lionprecision.com/)를 방문하거나 도움을 요청하십시오.


기본 기능

아날로그 출력 전압은 두 위치에서 액세스 할 수 있습니다. 전면 패널 BNC 커넥터를 통한 단일 종단 출력 또는 후면 패널 DB9 커넥터를 통한 차동 출력. 프로브가 대상에 접근함에 따라 출력 전압은보다 음 / 작게되고 디지털 출력에도 동일하게 적용됩니다.

디지털 데이터는 USB를 통해 또는 디스플레이 포트를 통해 LVDS SPI를 통해 액세스됩니다. 디지털 데이터는 교정 범위가 16 ~ 0 인 풀 스케일 65535 ~ 3276의 62259 비트 디지털 카운트로 표시됩니다. 부록 A & 부록 B 데모 소프트웨어 및 디지털 프로토콜 명령에 대한 자세한 정보를 제공합니다.

참고 : "Near"및 "Far"빨간색 표시등은 프로브가 교정 된 범위를 벗어 났으며 전압 또는 카운트가 계속 변하더라도 출력이 정확하지 않을 수 있음을 나타냅니다.

프로브는 특정 모듈로 교정됩니다. 프로브의 일련 번호가 교정 문서의 번호와 일치하는지 확인하십시오.

CPL592는 단일 프로브에 대해 두 가지 교정 범위를 제공합니다. 전면 패널 또는 디지털 프로토콜의 범위 단추를 사용하여 원하는 감도를 선택하십시오. 교정 세부 사항은 포함 된 교정 문서에 제공됩니다.

비접촉 센서는 일반적으로 기준 위치에서의 변화를 측정합니다.

CPL592

출력 해석

프로브 / 대상 간격의 주어진 변화에 대한 출력 전압 또는 디지털 카운트의 변화량을 민감도라고합니다. 센서의 감도는 교정 문서에 나와 있습니다.

전압의 갭 계산 변화 :

갭 변화 = 전압 변화 / 감도

예 : 감도가 1V ​​/ 2µm이고 전압 변화가 3V이면 갭 변화는 6µm (3 / 0.5)가됩니다.

카운트의 갭 계산 변경 :

갭 변경 = 카운트 변경 / 감도

예 : 감도가 236 카운트 / µm이고 카운트 변경이 1416 인 경우 갭 변경은 6µm (1416/236)입니다.


전면 패널 컨트롤, 표시기 및 커넥터

영점 조정

프로브를 처음 배치 한 후 아날로그 출력 전압을 조정합니다. 레인지 중심에 가까이있는 동안 XNUMX 버튼을 누르면 현재 위치의 아날로그 출력 전압이 XNUMX 볼트로 조정됩니다. 영점 버튼을 다시 누르면 영점 조정이 비활성화됩니다.

범위 버튼 (CPL592 만 해당)

CPL592는 단일 프로브에 대해 두 가지 교정 범위를 제공합니다. 특정 보정 정보는 보정 문서를 참조하십시오. 범위 버튼을 누르면 범위가 번갈아 나타납니다.

참고 : 스위칭 범위는 일반적으로 프로브 위치를 변경해야합니다.

교정 범위 표시기

녹색 LED는 프로브가 교정 된 범위에 있고 출력이 목표 위치를 정확하게 나타냄을 나타냅니다. 빨간색 LED는 프로브가 범위를 벗어 났으며 출력이 유효하지 않음을 나타냅니다.

CPL592 전면 다이어그램

 

아날로그 출력 – 단일 종단

프로브와 측정되는 재료 표면 사이의 거리에 비례하는 아날로그 출력 전압에 대한 연결을 제공합니다. 일반적인 출력 전압 범위는 ± 10VDC입니다. 특정 범위는 함께 제공되는 교정 문서에 나열되어 있습니다.

프로브 커넥터

커넥터의 빨간색 점을 정렬하고 프로브 커넥터를 삽입하여 프로브를 연결하십시오. 

주의 : 프로브를 분리하려면 프로브 커넥터의 널링 배럴을 당겨 해제하십시오. 케이블을 풀지 마십시오.


후면 패널 컨트롤 및 커넥터 개요

원격 전원 공급 장치 및 차동 출력

EN591은 DB15 커넥터를 통해 + 15VDC, -5VDC 및 + 9VDC로 전원이 공급됩니다. 또한 차동 아날로그 전압 출력을 제공합니다.

핀 연결

아날로그 출력 차동

비 반전 및 반전 출력은 차동 출력으로 함께 사용됩니다. 차동 출력은 컴퓨터, 전력 변압기 등과 같은 노이즈 소스에 의해 연결 와이어에 유도 된 전기적 노이즈를 제거합니다.

비 반전 출력 전압은 프로브가 타겟에 가까워 질수록 접지에 비해 음의 값이됩니다. 반전 된 출력 전압은 프로브가 대상에 가까워 질수록 접지에 상대적으로 양의 값이됩니다. 비 반전 및 반전 출력은 각각 접지에 대해 ± 5VDC입니다. 따라서 차동 출력은 ± 10VDC입니다.

아날로그 출력 연결 핀은 최대 차동 노이즈 감소를 위해 연선 케이블을 사용할 수 있도록 배치되어 있습니다.

주의 : 출력을 접지에 연결하지 마십시오. 그렇지 않으면 장치가 손상됩니다.

USB

EN591은 고속 / 전속 USB 2.0 인터페이스를 제공하여 장치에서 PC로 디지털 데이터를 수집합니다. USB API 문서, 데모 프로그램 및 예제는 제품 웹 페이지에서 다운로드 할 수 있습니다. 부록 A는 USB에서 실행되는 빠른 시작 데모 프로그램에 대한 간략한 개요를 제공합니다.

USB API 사용에 대한 추가 정보 :

CPL590 API 문서 (PDF를 보려면 여기를 클릭하십시오)

빠른 시작 데모 프로그램에 대한 추가 정보 :

CPL590 데모 소프트웨어 매뉴얼 (PDF를 보려면 여기를 클릭하십시오)

LVDS SPI

LVDS SPI는 디스플레이 포트를 통해 액세스 할 수 있습니다. 폐쇄 루프 애플리케이션 또는 기타 실시간 애플리케이션의 경우이 저수준 통신 프로토콜을 마이크로 컨트롤러, 마이크로 프로세서, FPGA 등에 연결할 수 있습니다. 최대 10MHz (100ns)의 고속 샘플링 속도와 감도 변경과 같은 기본 시스템 제어를 지원합니다. , 대역폭 변경 및 EN591에 대한 여자 클록 활성화 / 비활성화. 부록 B는 전기 사양, 타이밍 다이어그램, SPI 명령 및 참조 용 연결 다이어그램을 제공합니다.

참고 : 디스플레이 포트 케이블은 직선이 아닙니다.

대역폭 설정

EN591은 신호 대역폭 설정을위한 XNUMX 위치 로터리 스위치를 제공합니다. 아래의 스위치 이미지와 표는 사용 가능한 대역폭과 관련 물리적 스위치 설정을 보여줍니다.

대역폭 설정

바닥

대상을 접지하기 위해 후면 인클로저에 접지 나사가 부착되어 있습니다. 대부분의 경우 타겟을 별도로 접지 할 필요는 없습니다. 대상이 다른 경로를 통해 접지되지 않고 출력에 과도한 전기적 노이즈가 나타나는 경우 대상을 접지하면 출력 노이즈가 줄어들 수 있습니다. 저소음 작동이 중요한 경우 대상이 다른 경로를 통해 올바르게 접지되어 있어도 별도의 접지가 권장됩니다.


EN591 – CPL591 / 592 사양1

EN591-CPL591 / 592 사양

1이 사양은 표준 구성 요소 및 교정에 일반적입니다. 사용자 지정은 성능에 영향을 줄 수 있습니다. 시스템과 관련된 자세한 내용은 제품과 함께 제공된 보정 시트를 확인하십시오.
높은 EMI 환경 (10V / m)에서 출력 노이즈는 0.2VRMS (1 % 해상도)로 상승하고 DC 출력이 이동할 수 있습니다.


EN591 인클로저 도면

EN591 인클로저 도면


전원 사양

전원 사양


외부 전원 공급 장치

EN591 시스템에는 외부 전원 공급 장치가 포함되어 있습니다. 전원 공급 장치에는 인클로저에 직접 연결할 수있는 커넥터가 있습니다.

이 공급 장치에는 고주파 (100kHz) 스위칭 공급 장치가 있습니다. 높은 스위칭 주파수는 센싱 모듈이 최대 해상도로 작동 할 수 있도록합니다.

외부 전원 공급 장치


부록

데모 소프트웨어 설치

최소 요건

  • Window 7 이상 (64 비트)
  • 4 GB 메모리
  • 2 GB 디스크 여유 공간
  • USB 포트 (2.0 이상)

설치 절차

소프트웨어는 제품 웹 페이지에서 다운로드 할 수 있습니다.

라이온 데모 프로그램 (다운로드하려면 여기를 클릭하십시오)

CPL590 데모 뷰어를 사용하려면

1. CPL590ViewerInstall.exe 다운로드 및 실행

설치 절차

2. T & C를 읽고 동의 한 다음 설치.

3. 설치 프로그램의 지시 사항을 따르십시오.

4. 설치가 완료되면 컴퓨터를 다시 시작하십시오.

5. 다시 시작한 후 바탕 화면에서 프로그램을 실행하거나 시작> 모든 프로그램> CPL590 데모 뷰어> CPL590 데모 뷰어 .exe

CPL590 데모 뷰어 프로그램은 하드 디스크의 \ Program Files (x86) \ LionPrecision \ CPL590 Viewer \ 디렉토리에 설치됩니다. 동일한 서브 디렉토리를 사용하여 CPL590 데모 뷰어 소프트웨어를 두 번 설치하면 이전 설치가 먼저 자동으로 설치 제거됩니다.

데모 소프트웨어 기본

장치 스캔 및 연결

CPL590 데모 뷰어가 시작되면 (시작> CPL590 데모 뷰어) 시작 화면이 표시되고 운영자에게 USB 버스에서 EN591 장치 검색을 시작하도록 쿼리합니다.

CPL590 뷰어

운영자가 '출구'버튼을 누르면 프로그램이 종료됩니다.

운영자가 '주사'버튼을 누르면 프로그램이 USB 버스에서 모든 EN591 장치를 찾고 장치 (캐비닛) 할당 번호, 이름 및 찾은 각 장치 / 드라이버의 일련 번호를 표시합니다. EN591 장치를 찾지 못하면 운영자에게 '재시도연결.

CPL590의 발견 화면

장치 / 드라이버를 실행하려면 작업자는 다음 상자를 선택하여 '실행'플래그를 활성화해야합니다.

CPL590의 발견 화면

운영자가 'OK'플래그를 선택하면 홈 화면이 표시됩니다.

그래프가있는 화면

스캔 대화 상자가 닫히면 프로그램이 자동으로 EN591 장치에 대한 연결을 엽니 다.

홈 화면에 오실로스코프 디스플레이와 장치 / 드라이버의 일련 번호가 '달리기스캔 화면에

상단 메뉴에는 가능한 명령 (시작, 일시 정지, 중지, 파일 저장, 정보, 도움말)이 표시됩니다.

하단 도구 모음은 장치와의 통신 상태 (연결되지 않음, 연결됨, 데이터 실행 중, 데이터 일시 중지됨, 데이터 중지됨)를 나타냅니다. 하단 도구 모음에는 첫 번째 장치에서받은 데이터 버퍼의 통계 (최소값, 최대 값, 피크-피크 값 및 평균값)도 표시됩니다.

'옵션''TED 데이터','제로 / 게인 조정왼쪽 툴바의 t '메뉴 항목은 장치가 성공적으로 연결될 때까지 비활성화됩니다.

데이터 시작

선택한 모든 장치에서 데이터 전송 (수신)은 운영자가 '스타트'버튼을 클릭하십시오. 데이터가 수신되어 스코프보기 화면에 표시됩니다 (플롯 활성화가 선택된 경우). 데이터 전송이 시작되면 '중지''중지'와'파일을 저장'버튼이 활성화됩니다.

데이터 읽기 시작

데이터 일시 중지

운영자가 '중지'버튼을 누르면 오실로스코프 디스플레이에 표시되는 데이터 업데이트가 중지되지만 데이터는 장치에서 계속 수신됩니다.

데이터 읽기 시작

데이터 중지

운영자가 '중지'버튼을 누르면 데이터 전송 작업이 중단되고 오실로스코프 디스플레이에 표시된 데이터의 업데이트가 중지됩니다.

데이터 중지

파일을 저장

운영자가 '파일을 저장'버튼을 누르면 프로그램이 데이터 전송 작업을 중지 한 다음 파일 열기 대화 상자를 표시하여 운영자가 파일 이름과 디렉토리를 선택하여 데이터 블록을 파일에 저장할 수 있습니다. 파일 데이터의 형식은 CSV (쉼표로 구분 된 필드)입니다.

파일 저장 화면

저장된 데이터는 오실로스코프 디스플레이의 데이터 포인트입니다. 타임 스탬프 (초), 변위 (마이크로 미터), 샘플 인덱스 및 원시 데이터 수 값에 대한 열이 있습니다. Displacement and Raw 데이터의 헤더는 장치의 일련 번호입니다.

데이터 CSV 파일 출력

옵션

작업자가 '옵션'메뉴 항목을 선택하면 프로그램이 데이터 전송을 중단하고 옵션 대화 상자를 표시합니다.

옵션 화면

이 옵션은 작업자가 '홈'메뉴 항목을 선택할 때까지 활성화되지 않습니다. 이런 일이 발생하면 새로운 옵션으로 데이터 전송이 재개됩니다.

샘플링 속도

EN591 드라이버가 매초 프로브에서 데이터를 샘플링 할 수있는 가능한 속도의 드롭 다운 목록에서 선택하십시오. 가능한 선택 사항은 500, 1000, 10000, 15000 및 67000입니다.

데이터 블록 크기

가능한 데이터 전송 블록 크기 (16 비트 단어) 드롭 다운 목록에서 선택하십시오. 가능한 선택 사항은 4096, 8192, 16384, 32768 및 65536입니다.

감도

이를 통해 운전자는 측정시 운전자가 사용할 감도 (프로브 범위)를 선택할 수 있습니다. 두 단계는 교정 단계에서 드라이버에 프로그래밍됩니다.

니어 갭 제거

이 설정은 프로그램이 데이터 버퍼에서 계산 된 각 변위 값에서 Near Gap 값을 뺄지 결정합니다.

TED 데이터

운영자가 '테드 데이터'메뉴 항목에서 프로그램은 드라이버에서 구성 (TED) 정보를 검색하여'테드 데이터'대화 상자 :

TED 데이터

메인 데이터 디스플레이 화면

범위

운영자가 '범위'메인 화면 상단 근처에있는 오실로스코프보기가 표시됩니다.  이보기에는 Scan 대화 상자에서 실행이 활성화 된 각 EN591 드라이버에 대한 Plot Enables 확인란이 표시됩니다. 각 EN591 드라이버 그래프 플롯에는 고유 한 색상이 있습니다.

스코프 화면

이보기에는 원시 데이터 표시, AC 커플 링 사용, 변위 (Y) 축의 자동 스케일 수행 및 변위 축 스케일 범위 (자동 스케일이 선택되어 있지 않은 경우)를 설정하는 옵션도 있습니다.

미터

작업자가 메인 화면 상단 근처의 '미터'탭을 클릭하면 프로브 위치 게이지가 표시됩니다.  이보기에는 Scan 대화 상자에서 실행이 활성화 된 각 EN591 드라이버에 대한 Plot Enables 확인란이 표시됩니다. 각 EN591 드라이버 게이지 바늘은 고유 한 색상을 갖습니다.

미터 독서

이보기에는 자동 스케일 수행 및 수동 축 스케일 범위를 설정하는 옵션도 있습니다 (자동 스케일이 선택 해제 된 경우).


부록 B

SPI – 일반

SPI (Serial Peripheral Interface)는 일반적으로 임베디드 시스템에서 사용되는 동기식 직렬 통신 인터페이스입니다. EN591 장치는 표준 CPOL0 및 CPHA0을 지원하는 슬레이브 아키텍처로 설계되었습니다. 마스터 장치 (호스트)는 읽기 / 쓰기 및 타이밍을위한 프레임을 생성합니다. 이 프로토콜은 ASSERT 라인을 항상 낮게 당기고 BCLK를 무시함으로써 표준 XNUMX 선 SPI 직렬 버스가 될 수 있습니다.

TIA / EIA-644라고도하는 LVDS (저전압 차동 신호)는 고속 데이터 전송을위한 고속 디지털 인터페이스를위한 차동 직렬 통신 프로토콜의 전기적 특성을 지정하는 기술 표준으로, 높은 데이터 속도에 대해 낮은 전력 소비와 높은 노이즈 내성을 제공합니다. .

전기 디지털 IO 특성

각 신호는 차동 데이터 라인 쌍으로 전송됩니다. 전기 수준은 LVDS입니다. 수신기 측에서 각 라인은 100 Ohm으로 끝나야합니다.

전기 디지털 IO 특성

ESD 등급 :

  • IEC 61000-4-2 (ESD) 15kV (공기) 8kV (접촉)
  • IEC 61000-4-4 (EFT) 40A (5 / 50ns)
  • IEC 61000-4-5 (조명) 2A (8 / 20µs)

 

  • 2입력 차동 전압 스윙 (Input Differential Voltage Swing) : 수신기에서 차동 전송의 양 및 도체 간의 전압 차이.
  • 3입력 공통 모드 전압 : 수신기에서 차동 신호의 공통 모드.
  • 4출력 차동 전압 스윙 : 송신기에서 차동 전송 라인의 양극과 상보 도체 사이의 전압 차이. VOD = VOH – VOL
  • 5출력 오프셋 전압 : VOS = (VOH + VOL) ​​/ 2

SPI 커넥터 핀아웃

SPI 커넥터 핀아웃

SPI 인터페이스 프로토콜

다음 다이어그램은 하나의 단일 16 비트 데이터 워드의 전송을 보여줍니다. 패킷의 모든 데이터 워드는 가장 높은 비트부터 직렬로 전송됩니다. MISO 및 MOSI 라인의 데이터 비트는 CLK의 상승 에지에서 인 / 아웃 이동합니다. CLK 라인은 데이터 비트가 전송되는 동안에 만 활성화됩니다.

SPI 인터페이스 프로토콜

  • 8핀아웃은 차동 쌍이며 반전 및 비 반전으로 구성됩니다. 열 PIN은 반전되지 않은 핀으로 구성되고 반전 된 선으로 구성됩니다.
  • 76 미터 이상의 케이블을 사용하는 경우 버퍼 직렬 시계를 사용하는 것이 좋습니다. EN591은 호스트로부터 들어오는 클럭을 버퍼링하고 슬레이브에서 호스트로 출력합니다. 따라서 호스트는이 핀으로 MISO에서 클럭킹 할 수있어 긴 케이블 전파 지연으로 인한 타이밍 오류를 제거 할 수 있습니다.

타이밍 다이어그램

타이밍 다이어그램

쓰기 명령 8 9

쓰기 명령은 상태를 EN591로 변경 / 설정할 수있는 동작입니다. 새로운 쓰기 명령 세트가 전송 된 후에는 어설트 라인이 낮게 유지 될 때 CS의 상승 에지에 고정됩니다.

쓰기 명령 8 9

쓰기 명령 8 9

디스플레이 포트 케이블 참조 배선

디스플레이 포트 케이블 참조 배선