MANUAL DO USUÁRIO | CPL590 / CPL592 / EN591

CPL590

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CPL590 / CPL592 / EN591 - Sistemas de Sensores Capacitivos

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ÍNDICE
  • CONSIDERAÇÕES DE APROVAÇÃO E SEGURANÇA
  • DOCUMENTOS TÉCNICOS DE SUPORTE TÉCNICOS ONLINE
    • Contato da ponta da sonda Cuidado
  • EN591 - CPL591 / 592 SENSOR DE DESLOCAMENTO CAPACITIVO DE SUBNANÔMETRO
  • OPERAÇÃO BASICA
  • INTERPRETAÇÃO DA SAÍDA
  • CONTROLES, INDICADORES E CONECTORES DO PAINEL FRONTAL
    • Ajuste Zero
    • Botão de intervalo (apenas CPL592)
    • Indicador de faixa calibrada
    • Saída Analógica - Single Ended
    • Conector da sonda
  • VISÃO GERAL DOS CONTROLES E CONECTORES DO PAINEL TRASEIRO
    • Fonte de alimentação remota e saída diferencial
    • Diferencial de Saída Analógica
    • USB
    • LVDS SPI
    • Configurações de largura de banda
    • Solo
  • EN591 - CPL591 / 592 ESPECIFICAÇÕES 1
  • Desenhos do gabinete EN591
  • ESPECIFICAÇÕES DE POTÊNCIA
  • FONTE DE ENERGIA EXTERNA
  • ANEXO A
    • Instalação do software de demonstração
    • Software de demonstração básico
    • Telas principais de exibição de dados
  • APÊNDICE B
    • SPI - Geral
    • Característica IO digital elétrica
    • Pinagem do conector SPI6
    • Protocolo de Interface SPI
    • Diagramas de tempo
    • Comando de gravação
    • Comando de leitura
    • Fiação de referência do cabo da porta de vídeo

CONSIDERAÇÕES DE APROVAÇÃO E SEGURANÇA

A EN591 é compatível com os seguintes padrões CE:

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

Para manter a conformidade com esses padrões, as seguintes condições operacionais devem ser mantidas:

  • Todos os cabos de conexão de E / S devem ser blindados e ter menos de três metros de comprimento
  • Os cabos de alimentação CA devem ter uma classificação mínima de 250 V e 5 A
  • A energia CA deve ser conectada a uma tomada aterrada com classificação inferior a 20A
  • Use a fonte de alimentação aprovada aprovada pela CE com gabinetes de 1 slot. Se uma fonte de alimentação alternativa for usada, ela deve ter certificação CE equivalente e fornecer isolamento de segurança da rede elétrica, de acordo com a IEC 61010.
  • Os sensores não devem ser conectados a peças que operam com tensões perigosas superiores a 33VRMS ou 70VDC

O uso do equipamento de qualquer outra maneira pode prejudicar sua segurança e proteção contra EMI.

Contato da ponta da sonda Cuidado

As pontas de detecção das pontas de prova capacitivas produzem tensões de até 70 Vrms. Essas são tensões de alta frequência com potência muito baixa, portanto, não representam perigo. Normalmente, quando a ponta da sonda é tocada, a sonda para de funcionar e a tensão é reduzida para quase zero. Mas, em certas circunstâncias, a voltagem pode causar um leve formigamento ou sensação de queimação. Para desempenho máximo, as pontas da sonda devem permanecer livres de óleos ou outros contaminantes.

Por esses motivos, recomenda-se que as pontas da sonda não sejam tocadas.


DOCUMENTOS TÉCNICOS DE SUPORTE TÉCNICOS ONLINE

O site da Lion Precision possui uma grande seleção de documentos técnicos (Notas técnicas e notas de aplicação) na Biblioteca técnica. Esses documentos fornecem descrições detalhadas da operação e uso dos sensores de alto desempenho Lion Precision.

A Biblioteca Técnica pode ser acessada em: https://www.lionprecision.com/technical-library/

Alguns dos títulos incluem:

  • Noções básicas sobre especificações de resolução do sensor e efeitos no desempenho
  • Teoria de Operação do Sensor Capacitivo
  • Fontes de erro: Sonda / ângulo de destino
  • Sensores Capacitivos em Vácuo
  • Fases do Sensor Capacitivo e Alvos não Aterrados
  • Considerações sobre Cabeamento da Sonda Capacitiva
  • Resposta de Freqüência de Fase / Amplitude da Série Elite
  • Medição de altura Z com sensores capacitivos e de corrente de Foucault
  • Medição de espessura com sensores capacitivos
  • Detecção de cola com sensores capacitivos

EN591 - CPL591 / 592 SENSOR DE DESLOCAMENTO CAPACITIVO DE SUBNANÔMETRO

O sensor capacitivo CPL591 / 592 é um dispositivo de medição sem contato e de precisão, com recursos digitais adicionados. A saída pode ser de tensão ou digital, com alterações na proporção linear direta ao deslocamento entre a sonda e o alvo. O sensor é normalmente usado para medir alvos condutores, mas também pode ser usado com alvos não condutores nas condições corretas.

Para obter mais informações sobre a medição de não-condutores, visite a Biblioteca técnica em https://www.lionprecision.com/ ou ligue para obter assistência.


OPERAÇÃO BASICA

A tensão de saída analógica pode ser acessada em dois locais. Saída de extremidade única através do conector BNC do painel frontal ou saída diferencial através do conector DB9 do painel traseiro. À medida que a sonda se aproxima do alvo, a tensão de saída se torna mais negativa / menor e o mesmo se aplica à saída digital.

Os dados digitais são acessados ​​via USB ou através do LVDS SPI através da porta do monitor. Os dados digitais são apresentados por uma contagem digital de 16 bits de 0 a 65535 em escala completa, onde a faixa calibrada é de 3276 a 62259. Um apêndice & Apêndice B fornecerá informações mais detalhadas sobre o software de demonstração e o comando do protocolo digital.

NOTA: As luzes vermelhas “Próximo” e “Distante” indicam que a sonda está fora de sua faixa calibrada e não é garantido que a saída seja precisa, mesmo que a tensão ou as contagens possam continuar mudando.

As sondas são calibradas para módulos específicos. Verifique se o número de série na sonda corresponde ao número nos documentos de calibração.

O CPL592 fornece duas faixas de calibração para uma única sonda. Use o botão de alcance no painel frontal ou protocolo digital para selecionar a sensibilidade desejada. Os detalhes da calibração são fornecidos nos documentos de calibração incluídos.

Sensores sem contato normalmente medem alterações a partir de uma posição de referência.

CPL592

INTERPRETAÇÃO DA SAÍDA

A quantidade de alteração da tensão de saída ou das contagens digitais para uma determinada alteração no intervalo da sonda / alvo é chamada de sensibilidade. A sensibilidade do sensor está listada nos documentos de calibração.

Mudança no cálculo de gap em Voltage:

Alteração de intervalo = Alteração de tensão / sensibilidade

Por exemplo: Com uma sensibilidade de 1 V / 2 µm e uma mudança de tensão de 3 V, a mudança de gap seria de 6 µm (3 / 0.5).

Alteração no cálculo do gap em Counts:

Alteração de intervalo = Alteração / sensibilidade da contagem

Por exemplo: Com uma sensibilidade de 236 contagens / µm e uma mudança de contagem de 1416, a mudança de gap seria de 6 µm (1416/236).


CONTROLES, INDICADORES E CONECTORES DO PAINEL FRONTAL

Ajuste Zero

Ajusta a tensão de saída analógica após a sonda ser posicionada inicialmente. Pressionar o botão zero enquanto estiver próximo do centro da faixa faz com que a tensão de saída analógica na posição atual se ajuste a zero volts. Pressionar o botão zero novamente desativará o ajuste do zero.

Botão de intervalo (apenas CPL592)

O CPL592 fornece duas faixas de calibração para uma única sonda. Consulte os documentos de calibração para obter informações específicas sobre calibração. Pressionar o botão do intervalo alternará entre os intervalos.

NOTA: Os intervalos de comutação geralmente exigem o reposicionamento da sonda.

Indicador de faixa calibrada

Os LEDs verdes indicam que a sonda está na faixa calibrada e a saída é uma representação precisa da posição de destino. Os LEDs vermelhos indicam que a sonda está fora da faixa e a saída não é válida.

Diagrama Frontal CPL592

 

Saída Analógica - Single Ended

Fornece conexão para a tensão de saída analógica, que é proporcional à distância entre a ponta de prova e a superfície do material sendo medido. Uma faixa típica de tensão de saída é ± 10 VCC. As faixas específicas estão listadas nos documentos de calibração que os acompanham.

Conector da sonda

Conecte a sonda alinhando os pontos vermelhos nos conectores e inserindo o conector da sonda. 

CUIDADO: Para desconectar a sonda, puxe o barril serrilhado do conector da sonda para liberá-lo. NÃO PUXE NO CABO.


VISÃO GERAL DOS CONTROLES E CONECTORES DO PAINEL TRASEIRO

Fonte de alimentação remota e saída diferencial

O EN591 é alimentado por +15 VDC, -15 VDC e +5 VDC via conector DB9. Ele também fornece saída de tensão analógica diferencial.

Conexão de pino

Diferencial de Saída Analógica

As saídas não invertidas e invertidas são usadas juntas como uma saída diferencial. A saída diferencial ajuda a eliminar o ruído elétrico induzido nos fios de conexão por fonte de ruído, como computadores, transformadores de potência, etc.

A tensão de saída não invertida se torna mais negativa (em relação ao terra) à medida que a sonda se aproxima do alvo. A tensão de saída invertida se torna mais positiva (em relação ao terra) à medida que a sonda se aproxima do alvo. As saídas não invertidas e invertidas são ± 5 VCC em relação ao terra; a saída diferencial é, portanto, ± 10 VCC.

Os pinos da conexão de saída analógica estão posicionados para permitir o cabo de par trançado para máxima redução de ruído diferencial.

CUIDADO: NÃO conecte as saídas ao terra ou a unidade será danificada.

USB

O EN591 fornece uma interface USB 2.0 de alta velocidade / velocidade máxima para coletar dados digitais do dispositivo para um PC. Documentos da API USB, programa de demonstração e exemplos podem ser baixados da página do produto. O Apêndice A fornece uma visão geral rápida do Programa de Demonstração de Início Rápido em execução no USB.

Mais informações sobre o uso da API USB:

Documento API CPL590 (Clique aqui para ver o PDF)

Mais informações sobre o Programa de demonstração de início rápido:

Manual do software de demonstração CPL590 (Clique aqui para ver o PDF)

LVDS SPI

O LVDS SPI pode ser acessado através da porta do monitor. Para aplicações em circuito fechado ou outras aplicações em tempo real, esse protocolo de comunicação de baixo nível pode ser conectado a um microcontrolador, microprocessador, FPGA, etc. Ele suporta taxa de amostragem de alta velocidade de até 10 MHz (100 ns) e controles básicos do sistema, como alteração de sensibilidade , alteração da largura de banda e ativar / desativar o relógio de excitação para a EN591. O Apêndice B fornece especificações elétricas, diagrama de temporização, comandos SPI e um diagrama de conexão para referência.

NOTA: Os cabos da porta do monitor não são retos.

Configurações de largura de banda

O EN591 fornece uma chave rotativa de quatro posições para definir a largura de banda do sinal. A seguinte imagem e tabela do switch abaixo mostram as larguras de banda disponíveis e suas configurações físicas associadas.

Configurações de largura de banda

Solo

Há um parafuso de aterramento conectado ao gabinete traseiro para aterrar o alvo. Na maioria dos casos, o aterramento separado do alvo não é necessário. Se o alvo não estiver aterrado por outro caminho e a saída exibir ruído elétrico excessivo, o aterramento do alvo poderá reduzir o ruído de saída. Quando a operação com baixo ruído é crítica, o aterramento separado é recomendado, mesmo que o alvo esteja bem aterrado por outro caminho.


EN591 - CPL591 / 592 ESPECIFICAÇÕES1

EN591 - CPL591 / 592 ESPECIFICAÇÕES

1Essas especificações são típicas para componentes e calibrações padrão. As personalizações podem afetar o desempenho. Verifique a folha de calibração enviada com o produto para obter detalhes específicos em seu sistema.
Em ambientes de alta EMI (10 V / m), o ruído de saída pode aumentar para 0.2 VRMS (resolução de 1%) e a saída DC pode mudar.


Desenhos do gabinete EN591

Desenhos do gabinete EN591


ESPECIFICAÇÕES DE POTÊNCIA

ESPECIFICAÇÕES DE POTÊNCIA


FONTE DE ENERGIA EXTERNA

Os sistemas EN591 incluem uma fonte de alimentação externa. A fonte possui um conector que permite a conexão direta ao gabinete.

Esta fonte possui uma fonte de comutação de alta frequência (100kHz). A alta frequência de comutação permite que os módulos sensores operem na resolução máxima.

FONTE DE ENERGIA EXTERNA


ANEXO A

Instalação do software de demonstração

Requerimentos mínimos

  • Janela 7 e ou superior (64 bits)
  • Memória 4 GB
  • 2 GB espaço livre em disco
  • Porta USB (2.0 ou superior)

Procedimento de instalação

O software pode ser baixado na página do produto:

Programa de demonstração do Leão (clique aqui para fazer o download)

Para usar o CPL590 Demo Viewer:

1. Baixe e execute o CPL590ViewerInstall.exe

Procedimento de instalação

2. Leia e concorde com os T&C e clique em Instalar.

3. Siga as instruções dos programas de instalação.

4. Quando a instalação estiver concluída, reinicie o computador.

5. Após reiniciar, execute o programa na área de trabalho ou selecionando Iniciar> Todos os programas> CPL590 Demo Viewer> CPL590 Demo Viewer.exe

O programa CPL590 Demo Viewer está instalado no diretório \ Arquivos de Programas (x86) \ LionPrecision \ CPL590 Viewer \ no seu disco rígido. Se você instalar o software CPL590 Demo Viewer pela segunda vez usando o mesmo subdiretório, a instalação anterior será desinstalada automaticamente primeiro.

Software de demonstração básico

Verificar e conectar o dispositivo

Quando o CPL590 Demo Viewer é iniciado (Iniciar> CPL590 Demo Viewer), ele exibe uma tela inicial e consulta o operador para começar a digitalizar os dispositivos EN591 no barramento USB:

Visualizador CPL590

Se o operador selecionar o 'saída', o programa será fechado.

Se o operador selecionar o 'Escanear', o programa encontrará todos os dispositivos EN591 no barramento USB e exibirá o número de atribuição do dispositivo (gabinete), o nome e os números de série de cada dispositivo / driver encontrado. Se não encontrar o dispositivo EN591, o operador terá a opção de 'Tentar novamente' a conexão.

Tela encontrada de CPL590

Se o dispositivo / driver precisar ser executado, o operador deve ativar o sinalizador 'Executar' marcando a caixa:

Tela encontrada de CPL590

Se o operador selecionar o sinalizador 'OK', a tela inicial será exibida:

Tela com gráfico

O programa abrirá automaticamente uma conexão com o dispositivo EN591 após o fechamento do diálogo de digitalização.

A tela inicial exibirá a tela do osciloscópio e os números de série do (s) dispositivo (s) / driver (s) que foram ativados para serem 'Corrida'na tela Digitalizar.

O menu superior mostra os comandos possíveis (Iniciar, Pausar, Parar, Salvar arquivo, Sobre, Ajuda).

A barra de ferramentas inferior indica o estado da comunicação com os dispositivos (não conectado, conectado, dados em execução, dados em pausa, dados interrompidos). A barra de ferramentas inferior também mostra as estatísticas (valor mínimo, valor máximo, valor pico a pico e valor médio) do buffer de dados recebido do primeiro dispositivo.

A 'Opções','Dados TEDs'e'Ajuste Zero / GanhoOs itens do menu, na barra de ferramentas esquerda, serão desativados até que o (s) dispositivo (s) tenha sido conectado com sucesso.

Iniciar Dados

A transferência de dados (recebimento) de todos os dispositivos selecionados não ocorrerá até que o operador selecione o 'Iniciarbotão Os dados serão recebidos e exibidos na tela Scope View (se a opção Plot Enable estiver marcada). Depois que a transferência de dados começa, o 'pausa','Parar'E'Salvar Arquivo'será ativado.

Iniciar leitura de dados

Pausar dados

Quando o operador seleciona o 'pausa', os dados mostrados no visor do osciloscópio pararão de atualizar, mas os dados continuarão sendo recebidos do dispositivo.

Iniciar leitura de dados

Dados de parada

Quando o operador seleciona o 'Parar', a operação de transferência de dados será interrompida e os dados mostrados no visor do osciloscópio pararão de ser atualizados.

Dados de parada

Salvar Arquivo

Quando o operador seleciona o 'Salvar Arquivo', o programa interromperá a operação de transferência de dados e exibirá uma caixa de diálogo Abrir arquivo para o operador escolher o nome e o diretório do arquivo para salvar um bloco de dados em um arquivo. O formato dos dados do arquivo é CSV (campos separados por vírgula).

Salvar tela de arquivo

Os dados salvos serão os pontos de dados da tela do osciloscópio. Haverá uma coluna para o registro de data e hora (em segundos), o deslocamento (em micrômetros), o índice de amostra e o valor da contagem de dados brutos. O cabeçalho dos dados de deslocamento e dados brutos é o número de série do dispositivo.

Saída de arquivo CSV de dados

Opções

Quando o operador seleciona o item de menu 'Opções', o programa interrompe a transferência de dados e exibe a caixa de diálogo 'Opções':

Tela de opções

Essas opções não serão ativadas até que o operador selecione o item de menu 'Inicial'. Quando isso acontecer, a transferência de dados será retomada com as novas opções.

Taxa de amostragem

Escolha em uma lista suspensa de taxas possíveis nas quais o driver EN591 coletará os dados da sonda a cada segundo. As opções possíveis são 500, 1000, 10000, 15000 e 67000.

Tamanho do bloco de dados

Escolha em uma lista suspensa de possíveis tamanhos de blocos de transferência de dados (em palavras de 16 bits). As opções possíveis são 4096, 8192, 16384, 32768 e 65536.

Sensibilidade

Isso permite que o operador selecione qual sensibilidade (alcance da sonda) que o driver usará ao fazer medições. As duas faixas são programadas no driver no estágio de calibração.

Remover Near Gap

Essa configuração determinará se o programa subtrairá o valor de Gap Próximo de cada valor de deslocamento calculado do buffer de dados.

Dados TEDs

Quando o operador seleciona o 'Dados do Teds'item de menu, o programa recuperará as informações de configuração (TEDs) do driver e as exibirá no'Dados do Teds'caixa de diálogo:

Dados TEDs

Telas principais de exibição de dados

Objetivo

Quando o operador clica no botão 'Objetivo'Na aba próximo à parte superior da tela principal, a tela do osciloscópio é exibida.  Essa exibição mostrará a caixa de seleção Plot Enables para cada driver EN591 ativado para Executar (na caixa de diálogo Scan). Cada gráfico do driver EN591 terá sua própria cor.

Tela de escopo

Essa visualização também possui opções para Exibir dados brutos, ativar o acoplamento CA, executar a escala automática do eixo de deslocamento (Y) e definir a faixa de escala do eixo de deslocamento (se a opção Escala automática estiver desmarcada).

Metro

Quando o operador clica na guia 'Medidor' na parte superior da tela Principal, o Medidor de posição da sonda é exibido.  Essa exibição mostrará a caixa de seleção Plot Enables para cada driver EN591 ativado para Executar (na caixa de diálogo Scan). Cada agulha de bitola de driver EN591 terá sua própria cor.

Leitura do medidor

Essa visualização também possui opções para Executar escala automática e definir o intervalo de escala do eixo manual (se a opção Escala automática estiver desmarcada).


APÊNDICE B

SPI - Geral

A Interface Periférica Serial (SPI) é uma interface de comunicação serial síncrona que normalmente é usada em sistemas incorporados. O dispositivo EN591 foi projetado para ser um padrão de suporte à arquitetura escrava CPOL0 e CPHA0. O dispositivo mestre (Host) gera os quadros para leitura / gravação e tempo. Esse protocolo pode ser o barramento serial SPI de quatro fios padrão, puxando a linha ASSERT para baixo o tempo todo e ignorando o BCLK.

O LVDS (sinalização diferencial de baixa tensão), também conhecido como TIA / EIA-644, é um padrão técnico que especifica características elétricas de um protocolo de comunicação serial diferencial para interface digital de alta velocidade, com baixo consumo de energia e alta imunidade a ruídos para altas taxas de dados .

Característica IO digital elétrica

Cada sinal é transmitido por um par de linha de dados diferencial. O nível elétrico é LVDS. No lado do receptor, cada linha deve terminar com 100 Ohms.

Característica IO digital elétrica

Classificação ESD:

  • IEC 61000-4-2 (ESD) 15kV (ar) 8kV (contato)
  • IEC 61000-4-4 (EFT) 40 A (5/50 ns)
  • IEC 61000-4-5 (iluminação) 2 A (8/20 µs)

 

  • 2Balanço de tensão diferencial de entrada: a diferença de tensão entre os condutores positivo e complementar de uma transmissão diferencial no receptor.
  • 3Tensão no modo comum de entrada: o modo comum do sinal diferencial no receptor.
  • 4Balanço de tensão diferencial de saída: a diferença de tensão entre os condutores positivo e complementar de uma linha de transmissão diferencial no transmissor. VOD = VOH - VOL
  • 5Tensão de desvio de saída: VOS = (VOH + VOL) ​​/ 2

Pinagem do conector SPI6

Pinagem do conector SPI6

Protocolo de Interface SPI

O diagrama a seguir mostra a transferência de uma única palavra de dados de 16 bits. Todas as palavras de dados de um pacote são transferidas serialmente primeiro com o bit mais alto. Os bits de dados da linha MISO e MOSI se deslocam dentro / fora na borda ascendente do CLK. A linha CLK está ativa apenas enquanto os bits de dados são transferidos.

Protocolo de Interface SPI

  • 8Pinagens são pares diferenciais e consistem em invertido e não invertido. O PIN da coluna é organizado como um pino não invertido seguido por uma linha invertida.
  • 7Recomenda-se o relógio serial de buffer, se cabo de 6 metros ou mais. EN591 armazenará em buffer o relógio recebido do host e a saída do escravo de volta para o host. Assim, o host pode registrar o MISO com esse pino para eliminar erros de tempo causados ​​por um longo atraso na propagação do cabo.

Diagramas de tempo

Diagramas de tempo

Comando de gravação 8 9

Comando de gravação é a ação que pode alterar / definir o estado para EN591. Após o envio de um novo conjunto de comandos de gravação, ele será travado na borda de elevação do CS quando a linha de afirmação permanecer baixa.

Comando de Escrita 8 9

Comando de Escrita 8 9

Fiação de referência do cabo da porta de vídeo

Fiação de referência do cabo da porta de vídeo