用户手册 CPL190 / CPL290

CPL190 290

用户指南

CPL190 / CPL290 –亚纳米级电容式位移传感器

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目录

符合标准和安全注意事项

精英系列符合以下CE标准:

安全性:EN 61010-1:2010

EMC:IEC 61326-1:2013,IEC 61326-2-3:2013

为了保持符合这些标准,必须保持以下操作条件:

  • 所有I / O连接电缆都必须屏蔽且长度不超过三米
  • 交流电源线的额定电压必须至少为250 V和5 A
  • 交流电源必须连接到额定电流小于20A的接地电源插座上
  • 将随附的CE认证电源与1、2和3插槽机箱一起使用。 如果使用备用电源,则必须具有等效的CE认证,并根据IEC60950或61010提供与市电的安全隔离。
  • 传感器不得安装在危险电压超过33VRMS或70VDC的部件上

以任何其他方式使用设备可能会损害其安全性和EMI保护。

探头尖端接触警告

电容式探头的检测区域端面产生的电压高达70 Vrms。 这些是具有极低功率的高频电压,因此不会造成危险。 通常,当触碰探头尖端时,探头会停止运行,并且电压会降低到接近零。 但是在某些情况下,电压可能会引起轻微的刺痛或灼烧感,尤其是与CPL490一起使用的第二代探头。 为了获得最佳性能,探头尖端应保持无油或其他污染物。

由于这些原因,建议不要触摸探头尖端。


在线查看更多技术文档

Lion Precision的网站上有大量技术文档供您选择(技术说明应用指南)。 这些文档详细描述了Lion Precision高性能传感器的操作和使用。

可以在以下位置访问技术库: www.lionprecision.com/technical-library/

其中一些标题包括:


描述

CPL190 / 290电容式传感器是一种精密的非接触式测量设备。 输出电压与探头和目标之间的间隙变化成线性正比关系。 该传感器通常用于测量导电目标,但也可以在适当条件下与非导电目标一起使用。 有关测量非导体的更多信息,请访问技术图书馆,网址为: www.lionprecision.com 或致电寻求帮助。

CPL190 / 290适用于大多数标准探头。


基本操作

输出电压可通过前面板BNC连接器访问,或通过数据采集系统通过机箱背面的高密度连接器访问。 该连接器可以直接连接到National Instruments™数据采集产品。 有关系统DAQ连接器(第19页)的详细信息,请参见本手册的附件部分。

随着探头和目标之间的间隙变化,输出电压也会相应变化。 当探头接近目标时,输出电压将变得更正。

注意:“ Near”和“ Far”校准范围指示灯(红色)表示探头不在其校准范围内,此时不能保证输出准确性,即使电压可能在范围内并且在继续变化。

探头已针对特定模块进行了校准。 对于多通道系统,请确保探头电缆上(连接器附近)上的编号与模块手柄上的编号匹配。

CPL290可为单个探头提供低灵敏度和高灵敏度校准。 使用灵敏度开关选择所需的灵敏度。 产品随附的校准表上提供了校准详细信息。

非接触式传感器通常测量相对于参考位置的变化。


进行基本测量
  1. 将探头连接到驱动器
  2. 将目标设置为参考位置或条件
  3. 将探头安装在目标附近
  4. 调整探头位置,直到“校准范围”指示器位于中心位置
  5. 使用调零调整将输出电压调零(可选)
  6. 随着探头/目标间隙的变化,输出电压也会相应变化

输出电压解释

对于探头/目标间隙的给定变化,输出电压的变化量称为灵敏度。 传感器随附的校准页上列出了传感器的灵敏度。

计算间隙的变化:

间隙变化=电压变化/灵敏度

例如:灵敏度为1 V / 2μm,电压变化为3 V,则间隙变化将为6μm(3 / 0.5)。


前面板控件,指示灯和连接器概述

 

CPL290正面图调零

最初定位探头后,调整模拟输出电压。 通常,将模拟输出电压在范围中心调整为零伏。 外部控制有一个粗调(±10 VDC),内部控制有一个微调(±1 VDC)。 当调零开关处于关闭位置时,调零无效。

灵敏度调换(仅CPL290)

CPL290可为一个探头提供高灵敏度和低灵敏度校准。 有关特定的校准信息,请参阅校准表。 使用此开关选择所需的灵敏度。

调换不同的灵敏度通常将需要重新调整探头位置。

校准量程指示器

绿色LED指示探头处于其校准范围内,并且输出电压准确表示目标位置。 红色LED指示探头超出范围,并且输出电压无效。

校准范围指示器不受调零的影响。 该模块在出厂时已在范围中心校准为零伏,但是,当探头位于校准范围的末端时,可以将输出电压调整为零。 在这种情况下,当输出电压继续显示有效时,探头可能会超出其校准范围。 输出电压可能会继续变化,但不再保证输出的准确性。 在这种情况下,输出电压可能看起来有效,但是“ Calibrated Range Indicator”将变为红色。 只要校准范围指示器为红色,就可以激活由系统DAQ连接器提供的超出范围指示器信号。

模拟输出

为模拟输出电压提供连接器,该电压与探头和被测材料表面之间的距离成比例。 典型的输出电压范围是±10 VDC。 具体范围在随附的校准表上列出。

机箱背面的数据采集(DAQ)连接器上提供的模拟输出是差分的。 有关系统DAQ连接器(第19页)的详细信息,请参见本手册的附件部分。

Ground 接地

可以在此处连接香蕉插头电缆以将目标接地。 在大多数情况下,不需要将目标单独接地。 如果目标未通过另一条路径接地,并且输出显示出过多的电气噪声,则将目标接地可降低输出噪声。 当低噪声运行至关重要时,即使目标通过另一条路径已良好接地,也建议对本系统单独接地。

探头连接器

通过对准连接器上的红点并插入探头连接器来连接探头。

要断开探头的连接,请拉动探头连接器的滚花筒以将其松开。 请勿拉扯电缆。


多通道测量

使用多个传感器检测同一目标时,需要使传感器激励电压同步。 Elite Series机箱自动完成此操作。 另外,偶数和奇数通道号使用反向(180°)激励电压。 这样可以消除因接地不良的目标(例如半导体)而可能发生的偏移和比例误差。 有关与不接地目标一起使用以及反向激励电压的优势的详细信息,请参阅Lion Precision技术说明LT03-0022 电容式传感器和未接地目标,可在 www.lionprecision.com; 点击 技术图书馆.


CPL190 / CPL290规格1
线性度误差 ±0.2%FS或更高,取决于校准
误差带 ±0.3%FS或更高,取决于校准
标准带宽(-3 db) 15 kHz -10%+ 30%
粗调零范围 ±10伏直流
精调零范围 ±1伏直流
符合ANSI / ASME B5.54标准
探头互换性 同一探头型号的典型灵敏度变化:10%
工作温度 4°-50℃下
热稳定性 0.02%FS /°F,0.04%FS /°C
典型振荡器频率

探头电缆<12英尺:1 MHz

探头电缆> 12英尺:500 kHz

输出阻抗
输出最大电压 ±13.5伏直流
输出最大电流 10毫安

 

1这些规范是标准组件和校准的典型规范。 产品定制会影响性能。 请检查产品随附的校准表,以获取系统上的特定详细信息。

在高EMI环境(10 V / m)中,输出噪声可能会升至0.2 VRMS(分辨率为1%),并且直流输出可能发生偏移。


更改CPL190 / 290/ 490带宽设置

更改CPL190 / 290/ 490带宽设置CPL190 / 290/ 490提供一个用于设置带宽的二位DIP开关。

更改带宽时,请更改系统中的所有模块。 带宽是系统范围的设置; 系统中模块上的带宽开关是互连的。

所有带宽开关必须位于同一位置,以实现可预测的结果。

该开关的位置如右图所示。 下表显示了可用带宽及其关联的DIP开关设置。

列出的带宽是近似值。 实际值取决于探头和校准。

 

CPL190 / 290(S2) CPL490(S1) 2 1 说明
15kHz 50kHz OFF OFF 带宽的计算机控制需要此设置(关闭,关闭)
10kHz 15kHz OFF ON
1kHz 10kHz ON OFF
100Hz 1kHz ON ON

 

带宽DIP交换机访问

注意仅按照本手册中的指示更改开关和跳线。 任何其他更改都会影响模块的校准。

带宽DIP交换机访问


精英系列机箱

精英系列机箱

Elite Series机箱向Elite Series模块提供外壳和关键信号。 传感器输出信号可通过后面板高密度连接器获得,该连接器配置为直接连接至National Instruments™数据采集硬件。

特定的Elite Series机箱型号表示可用于插件模块以及其他功能的最大插槽数:

规格 模块插槽数 输入电源 提手 安装法兰

EN191

1 ±15伏直流 没有
EN192 2 ±15伏直流 没有
EN193 3 ±15伏直流 没有
EN196 6

100-VAC 250

50 / 60赫兹

没有
EN198 8

100-VAC 250

50 / 60赫兹

没有

 

电源规格

规格 电源输入 备注
EN191,EN192,EN193

±15 VDC±5%,400mA

最大(订单中包含电源)

为了保持最大分辨率,请使用线性电源或开关频率大于100 kHz的电源,例如Lion Precision电源P014-5040。

要保持CE兼容性,请使用随附的电源或等效的CE兼容型号。

EN196,EN198

100-250 VAC,50/60 Hz,

最大250 VA

 


EN191,EN192,EN193电源连接器
Pin 连系 :
1 Ground 接地
3 - 15 VDC
4 + 15 VDC

 

EN191,EN192,EN193电源连接器

 

 

 

 

 

外部电源

EN191,EN192和EN193系统包括一个外部电源。 电源设备具有一个可直接连接到机箱的连接器。

该电源是具有高频(100kHz)开关的电源。 高开关频率允许检测模块以最大分辨率运行。

直流输出电压

+15 VDC; 2.0安

-15伏直流电; 1.0安

交流输入电压

100-240 VAC,50/60 Hz,

最大1.35 A

外部电源


DAQ连接器引脚排列

所有未列出的引脚都保留供Lion Precision专有使用,不应连接到外部触点。DAQ连接器引脚排列

Pin 输出信号
11 Encoder 编码器
12,12,15,18,53 Digital Ground
29,32,64,67 Analog Ground
23 –模拟输出; 频道8
25 +模拟输出; 频道7
26 –模拟输出; 频道6
28 +模拟输出; 频道5
30 +模拟输出; 频道4
31 –模拟输出; 频道3
33 +模拟输出; 频道2
34 –模拟输出; 频道1
57 +模拟输出; 频道8
58 –模拟输出; 频道7
60 +模拟输出; 频道6
61 –模拟输出; 频道5
63 –模拟输出; 频道4
65 +模拟输出; 频道3
66 –模拟输出; 频道2
68 +模拟输出; 频道1

 


机箱尺寸 :EN191,EN192,EN193
规格 A B C
EN191

3.33"

84.6 mm

2.606"

66.2 mm

3.806"

96.7 mm

EN192

4.73"

120.1 mm

4.006"

101.8 mm

5.206"

132.2 mm

EN193

6.13"

155.7 mm

5.406"

137.3 mm

6.606"

167.8 mm

 

机箱尺寸 :EN191,EN192,EN193


机箱尺寸 :EN196,EN198
规格 A
EN196

10.1"

257 mm

EN198

14.3"

364 mm

 

机箱尺寸 :EN196,EN198


附件:空气轴承C-LVDT:电容式LVDT型接触式传感器

空气轴承C-LVDT将标准的非接触式电容探头的电容式传感器转换为类似于LVDT的高精度接触式位移传感器。 电容式探头安装在C-LVDT主体的顶部,可在此处测量连接在触笔内端的目标的位置。 C-LVDT使用线性空气轴承来使触笔几乎无摩擦地运动,并且多孔碳空气轴承是方形的,以防止触笔旋转。 用于推动触笔的可调气压可提供小于XNUMX克的接触力,并且C-LVDT具有缩回端口,通过施加气压可使触笔缩回。

C-LVDT使用可互换的钻石头。 之所以选择钻石而非红宝石,是因为以下原因:

  • 低摩擦——侧向力可减小运动目标的横向偏斜,并减小反向方向的磁滞。
  • 高度抛光的表面——钻石可以保持高度抛光,从而最大程度地减少了刮擦被测表面的可能性。
  • 磨损少——精度更高,使用寿命更长。

接触力调整 。探头主体末端靠近电缆出口处有一个接触力调整螺丝。 使用1/16英寸的六角扳手顺时针旋转调整以增加接触力,或逆时针旋转以减小接触力。 接触力也是施加到C-LVDT的气压的函数。 为了保持恒定的接触力,必须将供气压力保持恒定。

空气排出

C-LVDT顶部附近机身周围的0.1英寸环槽是排气的地方。 请勿装夹在C-LVDT的环槽上。 为了使C-LVDT正常运行,必须始终保持环槽至少部分畅通。

产品参数

测量范围 0.5毫米,0.020英寸
接触力 0.2 g至100 g
径向刚度 <0.25微米/克
轴承 线性,多孔空气轴承
钻石头

半径:3.175毫米,0.125英寸

安装:4-48AGD螺纹

移动块的重量 4.2 g
空气连接 1/16英寸ID挠性管
耗气量 3-7 lpm,0.10-0.25 cfm
工作气压 420-480 kPa,60-70磅/平方英寸
空气要求 干燥,过滤至小于5μm的粒径

 

机械详图

机械细节CLVDT