piezosystemjena d-Drive pro Instruction Manual Download Page 38

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Geschäftsführer: Dr. Bernt Götz • Telefon 03641/66880 • Fax 03641/668866 • www.piezosystem.de

Reglerarchitektur*

PID frei programmierbar

OL/CL-LED*

grün = betriebsbereit / open loop

gelb = closed loop

gelb blinkend = Overload / Underload

Besonderheiten*

Anstiegsbegrenzung, Kerbfilter, Tiefpass, Trigger-I/O,
ASI, ASC, integrierter Funktionsgenerator,
Übertemperaturschutz, Kurzschlussschutz

Schnittstellen

Typen

RS232, USB, Ethernet

(optional CAN, RS485, RS422)

Auflösung

24bit

Baudrate

115200baud

Gehäuse

Maße (BxHxT)

450 x 105 x 380 (mm)³

Einheiten

84TE 2HE

Gewicht

5Kg

Besonderheiten

aktive Kühlung, temperaturgeregelt

alternative Befestigung

Montagewinkel für Industriegehäuse

Legende: * = pro Kanal

Tabelle 12: Technische Daten

Anschlussbelegungen

ANALOG: 9pol. SUB-D Buchse

Pin

Bezeichnung

Beschreibung

MON+

Monitorausgang 0...+10V

MON-

Signalmasse

MOD+

Modulationseingang 0...+10V

MOD-

Signalmasse

TRG_OUT

Triggerausgang

DGND

Digitalmasse für Trigger

TRG_IN*

Triggereingang

Legende: * = optional

Tabelle 13: Pinbelegung Analog

Summary of Contents for d-Drive pro

Page 1: ...shinweise Die aktuelle Bedienungsanleitung finden Sie auf unserer Webseite http www piezosystem de piezo_nanopositionierung downloads technische_informationen bedienungsanleitungen Read carefully before switching on the power Please see safety instructions for using piezoelectric actuators and power supplies The current version of the instruction manual you can find on our website http www piezosy...

Page 2: ...Telefon 03641 66880 Fax 03641 668866 www piezosystem de 2 Bedienungsanleitung Seite 3 41 deutsch instruction manual pages 42 79 english Deutsche Version Letzte Änderung 20 04 2017 von CB English version last change 2017 04 20 by CB ...

Page 3: ...3 Digitaler Regler 12 8 2 4 MOD MON 13 9 Kommunikation 16 9 1 Kommunikation über RS232 16 9 2 Kommunikation über USB Interface 16 9 3 Kommunikation über Ethernet 16 9 4 Firmware Update 17 10 Befehlssatz 17 10 1 Befehlssatz im Standby Betrieb 17 10 2 Befehlssatz im ON Betrieb 19 10 3 Funktionsgenerator 23 10 3 1 Wobbel Generator 24 10 3 2 Arbitrary Generator 25 10 3 3 Vektor Generator 27 10 4 Ausga...

Page 4: ...n Sie sich bitte an den Hersteller des Gerätes piezosystem jena GmbH Stockholmer Straße 12 07747 Jena Tel 0 36 41 66 88 0 2 Zertifizierung von piezosystem jena GmbH Die Firma piezosystem jena GmbH arbeitet seit 1999 nach einem nach DIN EN ISO 9001 zertifizierten Qualitätsmanagementsystem dessen Wirksamkeit durch regelmäßige Audits durch den TÜV geprüft und nachgewiesen wird 3 Konformitätserklärung...

Page 5: ...rte ca 140 C 250 C lässt den piezoelektrischen Effekt verschwinden Piezoaktoren können elektrisch als Kondensatoren angesehen werden Die Entladungszeiten liegen im Bereich von Stunden bis Tagen Deshalb können auch nach Trennung der Piezoaktoren von der Spannungsversorgung hohe Spannungen anliegen Bleibt der Aktor mit der Elektronik verbunden so wird er innerhalb einer Sekunde nach dem Abschalten a...

Page 6: ...telbarer Nähe von Wärmequellen z B Heizung Ofen usw aufgestellt werden Betreiben Sie die Geräte von piezosystem jena nur in sauberer und trockener Umgebung Nur dafür speziell vorgesehene Geräte und Piezoelemente dürfen unter abweichenden Umgebungsbedingungen betrieben werden piezosystem jena übernimmt keine Garantie bei Fehlfunktionen durch fremdes Zubehör Besonders geregelte Systeme sind nur in d...

Page 7: ...len Sie niemals Geräte auf das Netzkabel Stellen Sie das Gerät so auf dass die Lüftungsschlitze nicht blockiert werden und eine ausreichende Belüftung der Steuerelektronik gewährleistet wird Stecken Sie den Netzstecker vollständig in die Schutzleitersteckdose damit es sich nicht versehentlich lösen kann Halten Sie den Netzstecker immer frei zugänglich damit er im Notfall gezogen werden kann Stelle...

Page 8: ...llel zueinander stehen keine Kratzer auf Grund und Deckplatte Bitte informieren Sie piezosystem jena sofort bei Beschädigungen des Systems Bitte lassen Sie sich Transportschäden vom Lieferanten Paketdienst o ä bestätigen Netzschalter ist ausgeschaltet vorhandene Betriebsspannung ist mit der am Gerät angegebenen identisch Schließen Sie die Stromversorgung an Schließen Sie das Piezoelement an den 15...

Page 9: ...tem jena wahlweise in verschiedenen Systemen einzusetzen Eine Vielzahl weiterer hilfreicher Features ist implementiert So sind standardmäßig ein Notch Filter und Tiefpassfilter sowie eine Anstiegsbegrenzung slew rate des Eingangssignals frei programmierbar Ein integrierter Funktionsgenerator ermöglicht Sinus Rechteck und Dreieck Signalsteuerung sowie eine Rausch und Wobbelfunktion zur Frequenzanal...

Page 10: ...anoX Aktoren und dem nanoX Ausgang inverser Betrieb für nanoX Aktoren Die Aktorausgangsspannung wird an der Frontplatte über Sicherheitsrelais an den 15pol DSUB Stecker ausgegeben Für nanoX Aktoren stehen 2x 60mA Ladestrom zur Verfügung für nicht nanoX Aktoren 120mA Optional kann ein Kanal 2x 150mA 300mA liefern Die beiden anderen Kanäle können dann je 120mA liefern Zu beachten ist dass in dieser ...

Page 11: ...CEO Dr Bernt Götz phone 493641 66880 fax 493641 668866 www piezosystem com 11 8 2 2 Blockschaltbild Im folgenden Blockschaltbild sind die Funktionsgruppen des d Drivepro zusammengefasst ...

Page 12: ...ntsteht ein PI Regler Gegenüber dem P Regler wird die bleibende Regelabweichung beseitigt Die charakteristische Kenngröße des I Anteiles ist die Nachstellzeit ki Das ist die Zeit die der I Anteil bei einer sprunghaften Änderung der Regelabweichung benötigt um das Stellglied in die vorgegebene Position zu bringen Die Eingabe großer Werte von ki ergeben kleine Nachstellzeiten und damit kürzere Regel...

Page 13: ...hwindigkeit und die Kerbfiltereigenschaften sind im ID Chip des Aktors standardmäßig voreingestellt Diese sind aber meist keine optimalen Einstellungen da sich mit dem kundenspezifischen Anbau und zusätzlich aufgebrachter Masse die dynamische Charakteristik des Aktors ändert 8 2 4 MOD MON Modulationseingang MOD Die Position des Aktors kann über diesen Eingang analog gesteuert werden Das Modulation...

Page 14: ...rgabe entsteht wird 1 1 ausgegeben 2 Ustell Die Reglerausgangsspannung Steuerspannung für die Endstufe wird 1 1 ausgegeben 3 Uerr Die Regelabweichung mit Vorzeichen d h der Vergleich zwischen Soll und Positionswert kann positiv bzw negativ sein Uerr Usoll Upos Usoll 0V 10V Upos 0V 10V Uerr 10V 10V Da nur Spannungen im Bereich von 0 10V ausgegeben werden können wird die Regelabweichung halbiert und...

Page 15: ...ausgangsspannung im Punkt 2 von der Dynamik der Endstufe und der Aktorkapazität abhängig 20V 130V entsprechen 0 10V Monitorspannung Die Aktorspannung kann wie folgt aus der gemessenen Monitorspannung rückgerechnet werden Uaktor Umon 15 20V Aktorhub geregelt 10V 0V geregelt Upos 0 Umon ungeregelt Upos Original Umon 10V 0V Aktorhub ungeregelt Aktorhub scaliert ungeregelt Upos scaliert 6 Abbildung 4 ...

Page 16: ...erätes werden zwei Treiber benötigt ein Treiber stellt die USB Verbindung zwischen Digitalsystem und PC her der zweite Treiber ermöglicht dem Anwender den einfachen Zugriff auf das Gerät über eine serielle COM Schnittstelle Hilfe bei der Installation der Treiber gibt das Dokument Installation USB d DrivePro pdf Dieses finden Sie auf unserer Webseite http www piezosystem de piezo_nanopositionierung...

Page 17: ...bestehen aus dem Befehl und einem eventuellen Wert getrennt durch Komma und abgeschlossen durch Enter Den aktuell eingestellten Wert kann man durch Eingabe des Befehls gefolgt von Enter auslesen Verstärkerkanal bezogene Befehle beziehen sich auf die Parameter der einzelnen Verstärkerkanäle 1 bis 3 Sie bestehen aus dem Befehl dem Kanal einem Wert Die Trennung erfolgt durch Komma und der Abschluss d...

Page 18: ... s dhcp schaltet DHCP ein aus 0 aus default 0 1 ein l s hostname nur in Verbindung mit DHCP aktiv max 32 Zeichen l s datetime Datum und Uhrzeit setzen DE TT MM JJJJ hh mm ss US MM DD YYYY hh mm ss l s date Datum setzen DE TT MM JJJJ US MM DD YYYY l s time Uhrzeit setzen DE hh mm ss US hh mm ss l s s_prompt Prompt anzeigen bei leerem Kommando Enter s_prompt RS232 USB TCP 0 aus 1 ein l s s_okmsg Kom...

Page 19: ...llernummer 1 Main Controller 2 NT Controller 4 FP Controller 8 Display Controller 16 COM Controller 32 DSP l vdate Versionsdatum Firmware der eingebauten Controller vdate Controllernummer siehe version l serno Seriennummer des Gerät abfragen l Tabelle 2 Globale Befehle Standby 10 2 Befehlssatz im ON Betrieb Verstärkerkanal bezogene Befehle Befehl Verstärkerkanal Wert Enter Verstärkerkanal 0 2 v l ...

Page 20: ...Eingabe ohne Kanalnummer siehe umess l mod Abfrage der Spannung am Modulationseingang V l mod3 Abfrage aller drei Spannungen an den Modulationseingängen Eingabe ohne Kanalnummer siehe mod l sr Anstiegsgeschwindigkeit des Sollwertes slew rate 0 0000002 500 0 V ms bezogen auf Modulationsspannung 0 10V l s modon schaltet den Modulationseingang ein aus 0 ausgeschaltet 1 eingeschaltet l s monsrc Signal...

Page 21: ...2831 2π rad l s gctri Gen Dreieck Zyklenanzahl 0 232 2 default 0 dauerhaft l s garec Gen Rechteck Amplitude 0 100 l s gorec Gen Rechteck Offset 0 100 l s gfrec Gen Rechteck Frequenz 0 1 10000 Hz l s gsrec Gen Rechteck Symmetrie 0 1 99 9 default 50 0 l s grrec Gen Rechteck Startwinkel 0 2π rad l s gcrec Gen Rechteck Zyklenanzahl 0 232 2 default 0 dauerhaft l s ganoi Gen Rauschen Amplitude 0 100 l s...

Page 22: ...valle CL Hub 0 05 des Wegbereiches CL l s trglen Länge der Triggerimpulse n 20µs n 1 255 l s trgedge Triggerflanke 0 Triggererzeugung aus 1 Trigger nur auf steigender Flanke 2 Trigger nur auf fallender Flanke 3 Trigger auf beiden Flanken 4 bei Bewegungsumkehr 5 wie 4 invertiert 7 wie 4 mit Impulslänge trglen l s recstart Datenrecorder starten s recstop Datenrecorder stoppen s recast Datenrecorder ...

Page 23: ... Monitorbuchse auf Positionswert im CL setzen 10 3 Funktionsgenerator Jeder Verstärkerkanal ist mit einem eigenen programmierbaren Funktionsgenerator ausgestattet mit dem unter anderem Scannfunktionen realisiert werden können Die zu dem Funktionsgenerator gehörenden Parameter werden im ID Chip des Aktorsteckers nichtflüchtig gespeichert und werden mit Aktivierung der jeweiligen Funktion ausgewählt...

Page 24: ...erator Kanal 1 ausschalten gaswe 0 1 1 Amplitude goswe 0 1 1 Offset gsswe 0 300 300Hz Startfrequenz geswe 0 400 400Hz Endfrequenz gtswe 0 5 5s Wobbeldauer gcswe 0 1 1 Zyklus gmswe 0 320 320Hz Startmarker gnswe 0 380 380Hz Endmarker grun 0 1 Generator Kanal 1 starten Abbildung 6 Wobbel Funktion Folgende Parameter wurden eingestellt grun 0 Funktionsgenerator Kanal 1 ausschalten gaswe 0 1 1 Amplitude...

Page 25: ...ügung durch 1 2 oder 3 teilbar In diesem Bereich können beliebige Funktionen Sollwert Samples abgelegt werden Die drei Verstärkerkanäle können unabhängig voneinander auf den Speicherbereich zugreifen lesen Ein Sample repräsentiert den Sollwert in zum jeweiligen Zeitpunkt und ist genau 20µs lang Der Parameter gtarb Wert ist ein Multiplikator für die Samplezeit Der Dateiname und die Endung sind vari...

Page 26: ...gcarb 0 0 dauerhafte Ausgabe goarb 0 0 Offset Index 0 0 gtarb 0 0 1 20µs gtarb 1 50000 Sa s gsarb 1 0 Start Index 0 gearb 1 24999 Ende Index 24999 gcarb 1 0 dauerhafte Ausgabe goarb 1 8333 Offset Index 8333 120 gtarb 1 0 50000 Sa s gsarb 2 0 Start Index 0 gearb 2 24999 Ende Index 24999 gcarb 2 0 dauerhafte Ausgabe goarb 2 16666 Offset Index 16666 240 gtarb 2 0 50000 Sa s grun 1 1 1 Startet alle dr...

Page 27: ...tor Generator wird der Befehl gvecload Kanal Pfad dateiname benutzt Der Ladevorgang wird durch die zyklische Ausgabe percent xx angezeigt Ein anschließend ausgegebenes OK signalisiert das Ende des Ladevorgangs Vor dem Start des Generators müssen folgende Parameter eingestellt werden grun 0 0 0 schaltet die Funktionsgeneratoren aus gvecload Kanal Pfad dateiname lädt Datei in den internen Puffer gfk...

Page 28: ...ergestellt werden dass der von trgss und trgse eingegrenzte Bereich vollständig durchlaufen wird zuzüglich 0 2 des Gesamthubes andernfalls werden keine Triggerpunkte generiert da kein Flankenwechsel erkannt wird Achtung Während der Betriebsart Wobbeln muss die Ausgabe von Triggersignalen deaktiviert werden trgedge 0 Beispiel trgedge 1 3 Ein Aktor hat einen geregelten Hub von 80µm Flanke steigend t...

Page 29: ...bei jeder Bewegungsumkehr ein kurzer Triggerimpuls der Länge n 20µs ausgegeben Parameter n trglen Abbildung 10 trgedge 4 Abbildung 11 trgedge 5 10 4 2 Flankenerkennung Das Prinzip der Flankenerkennung funktioniert wie folgt Bei steigender Flanke wird immer der höchste Messwert Weg gemerkt Sinkt der Messwert um mehr als 0 2 des Weges unter den gemerkten Weg so wird eine fallende Flanke erkannt Dana...

Page 30: ...signal ausgelöst wird 0 2 des Maximalhubes des Aktors bis 99 8 des Maximalhubes des Aktors jedoch größer als trgss trgsi Triggerintervall Dieser Wert gibt die Intervallgröße an in der ab dem unteren Wegwert ein Triggersignal ausgelöst wird Triggerintervalle CL Hub größer 0 05 des Wegbereiches CL trglen Triggerlänge Dieser Wert bestimmt die zeitliche Länge des Triggersignales n 20µs n 1 255 trgedge...

Page 31: ... Kanal2 15 ipananoX Kanal2 16 ipa Kanal3 17 ipananoX Kanal3 18 stell Kanal1 19 stell Kanal2 20 stell Kanal3 22 soll Kanal1 23 soll Kanal2 24 soll Kanal3 26 Setwert Kanal1 27 Setwert Kanal2 28 Setwert Kanal3 30 Fehlerwert Kanal1 31 Fehlerwert Kanal2 32 Fehlerwert Kanal3 34 Monitorspannung Kanal1 35 Monitorspannung Kanal2 36 Monitorspannung Kanal3 Tabelle 6 Datenrecorder Nach Auswahl der Datenquelle...

Page 32: ...drei Verstäkerkanäle bzw Aktoren beschreiben Abgefragt wird dieses Register mit dem Befehl status Bit Beschreibung wahr 1 0 Datum gesetzt 1 Zeit gesetzt 2 Aktor 1 angesteckt 3 Aktor 1 hat ein Messsystem 4 Aktor 1 ist ein nanoX Aktor 5 Aktor 1 ist im closed loop CL 6 Aktor 1 Arbitrary Datei ist geladen 7 Aktor 1 Generator läuft 8 Aktor 1 Datenrecorder läuft 9 Aktor 1 Softstart läuft 10 Aktor 2 ange...

Page 33: ...or dem Ein bzw Ausschalten des Gerätes das Modulationssignal abzutrennen oder den Modulationseingang abzuschalten modon Kanal 0 Nach dem Einschalten zeigt die rote Status LED die Initialisierungssequenz der Funktionsgruppen des Gerätes an Während dieser Zeit übergeben alle Verstärker ihre gespeicherten Kennwerte DSP Parameter und die aus dem ID Chip des angeschlossenen Aktors gelesenen Aktorkennwe...

Page 34: ...nal 5 auf Position im ungeregelten Betrieb zu stellen Prinzipiell ist ein Parameter in kleinen Schritten zu ändern und je nach Reaktion des Elementes die Schrittweite zu erhöhen Kommt es zum Aufschwingen dann bitte sofort die Regelung durch Druck auf die OL CL Taste des betreffenden Kanals ausschalten und die Werteänderung rückgängig machen Zuerst überprüft man die Funktion des Kerbfilters Der Ker...

Page 35: ...Netzhauptschalter eingeschaltet dieser befindet sich an der Rückseite des Gerätes Zwischen Netzbuchse und Netzschalter befinden sich 2 Sicherungen die überprüft werden sollten Im Falle eines Defekts bitte nur Sicherungen gleichen Wertes und Typs einsetzen UDL OVL LEDs blinken Überprüfen Sie ob der Aktor richtig angesteckt und die Verriegelungsschrauben des SUB D Steckers angezogen sind Kontrollier...

Page 36: ...tisch 0 Tabelle 10 Fehlerregister 15 2 Kommandofehlerregister Das Kommandofehlerregister ist ein 16bit Register wobei die einzelnen Bits die verschiedenen Fehler bei der Befehlseingabe beschreiben Wenn ein Fehler auftritt ändert sich das Register und es wird automatisch eine Fehlermeldung über die Schnittstelle zum Computer gesendet Bit Beschreibung 0 Kommando zu lang 1 Parameter zu lang 2 zu viel...

Page 37: ...by aktive Kühlung Auto Power On Betriebstemperatur max 35 C 98F 308K zul Luftfeuchtigkeit max 90 RH nicht kondensierend Kanäle Anzahl Kanäle 3 Ausgangsspannung 20 130V 130V 20V für nanoXTM Aktoren Ausgangsstrom Konstantstrom 120mA 2x 60mA für nanoXTM Aktoren optional ein Kanal 300mA Ausgangsspannungsrauschen 0 15mVRMS Aktoranschluss 15pol SUB D Stecker Positionssensoren DMS kapazitiv kundenspezifi...

Page 38: ...USB Ethernet optional CAN RS485 RS422 Auflösung 24bit Baudrate 115200baud Gehäuse Maße BxHxT 450 x 105 x 380 mm Einheiten 84TE 2HE Gewicht 5Kg Besonderheiten aktive Kühlung temperaturgeregelt alternative Befestigung Montagewinkel für Industriegehäuse Legende pro Kanal Tabelle 12 Technische Daten 17 Anschlussbelegungen ANALOG 9pol SUB D Buchse Pin Bezeichnung Beschreibung 1 MON Monitorausgang 0 10V...

Page 39: ...annung zum Piezoaktor das vom integrierten Messsystem generierte Positionssignal zum digitalen Regler und die im ID Chip des Aktors gespeicherten spezifischen Kennwerte seriell zum DSP Wichtig ist dass die Verriegelungsschrauben der SUB D Griffschale an der Frontplatte angeschraubt sind Sowohl die gefährlichen Spannungen als auch die übrigen Versorgungsspannungen werden nur bei angestecktem Aktors...

Page 40: ...keit ist mit der digitalen Sollwertvorgabe erreichbar Aus diesem Grund sollte der analoge Modulationseingang deaktiviert werden wenn dieser nicht benutzt wird Vorteilhaft für präzise Positionieraufgaben wirkt sich eine konstante Umgebungstemperatur aus Bedenken Sie dass Temperaturänderungen von ΔT 5K bei Stahl mit einer Länge von 20cm eine Längenänderung von ca 13μm hervorrufen In unserer Piezofib...

Page 41: ...CEO Dr Bernt Götz phone 493641 66880 fax 493641 668866 www piezosystem com 41 19 Ihre Notizen ...

Page 42: ...8 2 1 operator controls 49 8 2 2 block diagram 50 8 2 3 digital controller 51 8 2 4 MOD MON 52 9 communication 54 9 1 communication via RS232 54 9 2 communication via USB interface 55 9 3 communication via Ethernet 55 9 4 firmware update 56 10 commands 56 10 1 commands in Standby mode 56 10 2 commands in ON mode 58 10 3 function generator 62 10 3 1 sweep generator 63 10 3 2 arbitrary generator 64 ...

Page 43: ...led units If you have any problems please contact the manufacturer of the system piezosystem jena GmbH Stockholmer Strasse 12 07747 Jena Phone 49 36 41 66 88 0 2 certification of piezosystem jena The company piezosystem jena GmbH has worked according to a DIN EN ISO 9001 certified quality management system since 1999 Its effectiveness is verified and proven by periodic audits by the TÜV 3 declarat...

Page 44: ... ceramic will move and generate an opposite high voltage after disconnection Heating of the ceramic material will occur during dynamic operation and is caused by structure conditional loss processes This may cause failure if the temperature exceeds the specified values cited below With increasing temperature up to the Curie temperature TC usual values approx 140 C to 250 C the piezoelectric effect...

Page 45: ... those that are designed for that purpose e g actuators Only work with the units in a clean and dry environment Only specially prepared units e g actuators can work under other conditions Please only use original parts from piezosystem jena piezosystem jena does not give any warranty for damages or malfunction caused by additional parts not supplied by piezosystem jena Additional cables or connect...

Page 46: ... sockets Do not place heavy objects on any cables e g power cords sensor cables actuator cables optical cables Do not block ventilated openings or place the units near a radiator oven or other heat sources Plug in the power cord completely so that it cannot loosen inadvertently Leave sufficient space around the power plug so that it can be unplugged easily If objects are placed around the power pl...

Page 47: ...ncluded see packing list and nothing is damaged Check the electronics and the actuator for any visible damage The top and bottom plates of the actuator if it does not have another shape should be parallel each to each other and not contain any scratches If there is any damage to the system please contact our local representative immediately If the packaging material is damaged please confirm this ...

Page 48: ...oller Therefore it is possible to use a calibrated actuator from piezosystem jena with different systems We also implemented helpfully features such as slew rate notch filter and low pass filter A built in function generator offers sine triangular and square functions as well as noise and sweep New features on the d Drivepro include the freely programmable arbitrary and vector generator For this a...

Page 49: ...d the nanoX output inverse operation for nanoX actuators The actuator output voltage comes through a relais secured 15pin DSUB connector on the front panel For nanoX actuators there are 2x 60mA charging currents for non nanoX actuators 120mA Optionally a channel can supply 2x 150mA 300mA Then the other two channels can supply 120 mA Please pay attention that in this configuration the total current...

Page 50: ...Geschäftsführer Dr Bernt Götz Telefon 03641 66880 Fax 03641 668866 www piezosystem de 50 8 2 2 block diagram The following sketch shows the function groups of the d Drivepro ...

Page 51: ...p adjustable gain yp output of p term The P controller can t eliminate the error completely because it needs a deviation to drive To minimize the permanent offset of the P term an integral action I term is required ki is the time constant governing the time it takes for the output to get to a certain value For a step input it is the time taken for the output to equal the input yi 1 ki err Ts Ts 1 ...

Page 52: ...ecial application and load the mechanical response can be optimized 8 2 4 MOD MON modulation input MOD The motion of the actuator can be remotely controlled using this input The control signal must be in the range of 0 to 10V There is an internal addition of the MOD signal and the present digital set value To prevent external signals from influencing any parameter please switch off the analog modu...

Page 53: ...controller set value for the power amplifier 3 Uerr closed loop control deviation including sign the value can be positive or negative Uerr Uset Upos Uset 0 to 10V Upos 0 to 10V Uerr 10V to 10V To generate an output of 0 to 10 V the control deviation is divided by 2 and added by 5 V To calculate the control deviation back from the measured monitor voltage take the following formula Uerr Umon 5V 2 ...

Page 54: ...s to 0V to 10V monitor voltage 8 Upa2 The directly measured actuator current output output nanoX end stage see point 6 9 Ipa2 The directly measured actuator current output output nanoX end stage see point 7 The default setting is the position value in closed loop 0 9 communication 9 1 communication via RS232 The d Drivepro can easily communicate with your PC with the use of a terminal program for ...

Page 55: ...9 3 communication via Ethernet To use TCP IP different parameters have to be adjusted The adjustment can be done in standby or during operation A RS232 or USB connection with the host computer The connection setup is described in the sections 9 1 and 9 2 The following parameters are all preset default IP address 192 168 010 050 Sub Mask 255 255 255 000 Port 9000 Gateway 000 000 000 000 To build co...

Page 56: ...d out by entering the command and the channel separated by comma followed by enter 10 1 commands in Standby mode To set the device from the turn off mode all LEDs on the front panel are turned off in standby mode please plug in the power supply and turn on the power switch which is situated on the back panel The device is booting up as long as the status LED lights orange If the LED goes off then ...

Page 57: ...nt OK RS232 USB TCP s_okmsg RS232 USB TCP 0 off 1 on r w s_status automatical output of status RS232 USB TCP s_status RS232 USB TCP 0 off 1 on r w s_error automatical output of error RS232 USB TCP s_error RS232 USB TCP 0 off 1 on r w s_cmderr automatical output of command error RS232 USB TCP s_cmderr RS232 USB TCP 0 off 1 on r w s_usb USB prompt max 8 characters default USB r w s_rs2 RS232 promt m...

Page 58: ...ersion r serno request on serial number of the device r table 2 global commands in Standby 10 2 commands in ON mode channel depended commands command channel value Enter channel 0 to 2 from left to right command channel Enter without a value reads out the current value command describtion value read write rgver displays the version number of loop controller number r fenable enables the actuator so...

Page 59: ...see mod r sr slew rate 0 0000002 to 500 0 V ms related to the modulation voltage 0 to 10V r w modon switch on off the modulation input MOD plug 0 off 1 on r w monsrc switch different signal sources to MON 0 default 0 position in closed loop 1 reference input 2 PID command voltage 3 closed loop deviation including sign 4 absolute closed loop deviation 5 position in open loop 6 actuator voltage 7 ac...

Page 60: ...angle 0 to 2π rad r w gcrec Gen rectangle number of cycles 0 to 232 2 default 0 permanent r w ganoi generator amplitude noise 0 to 100 r w gonoi amplitude offset noise 0 to 100 r w gaswe generator amplitude sweep 0 to 100 r w goswe amplitude offset sweep 0 to 100 r w gsswe Gen sweeping starting frequency 1 0 gsswe 10 0kHz r w geswe Gen sweeping end frequency 1 0 gsswe geswe 10 0kHz r w gtswe Gen s...

Page 61: ...5 r w trgedge trigger generation edge 0 trigger off 1 trigger at rising edge 2 trigger at falling edge 3 trigger at both edges 4 reversal motion 5 inverted as 4 7 length of impulse as 4 trglen r w recstart start data recorder w recstop stop data recorder w recast Autostart data recorder starts with the next set command 0 off default 0 1 on r w recsrc3 data recorder data source recsrc source1 sourc...

Page 62: ...osed loop 10 3 function generator Each amplifier channel in the system contains its own function generator that is able to perform multiple functions The function generator can be programmed by using the commands detailed above The following functions can be executed function type 0 off Sine 1 Triangle 2 Rectangle 3 Noise 4 Sweep 5 amplitude 0 to 100 offset 0 to 100 frequency 0 1 to 10000Hz sweep ...

Page 63: ...gsswe channel value 1 to 10000Hz start frequency geswe channel value 1 gsswe geswe 10000Hz gtswe channel value 1 to 1000s gcswe channel value 0 to 232 2 0 permanent gmswe channel value1 to 10000Hz start marker L H gnswe channel value 1 to 10000Hz end marker H L The next image shows an example for a wobble function Image 6 wobble function The following parameters were adjusted grun 0 switch off fun...

Page 64: ...be saved set value The three channels can read out the storage region independent of one another One sample represents the set value in at the respective time and is exactly 20µs long The parameter gtarb value is a multiplier for the sample time The file name and the ending are variable For loading of the file in the arbitrary generator the command garbload wav_gen file name is used The loading pr...

Page 65: ...nt export goarb 0 0 offset index 0 0 gtarb 0 0 1 20µs gtarb 1 50000 Sa s gsarb 1 0 start index 0 gearb 1 24999 end index 24999 gcarb 1 0 permanent output goarb 1 8333 offset index 8333 120 gtarb 1 0 50000 Sa s gsarb 2 0 start index 0 gearb 2 24999 end index 24999 gcarb 2 0 permanent export goarb 2 16666 offset index 16666 240 gtarb 2 0 50000 Sa s grun 1 1 1 starts synchronously all three generator...

Page 66: ...gvecload channel path file name is used The loading process is displayed by the cyclic output percent xx The process is finished by pressing OK Before starting the generator the following parameters have to be adjusted grun 0 0 0 switch off the function generator gvecload channel path file name load the file in an internal buffer gfkt channel 7 switch on the vector generator of the particular chan...

Page 67: ...rgss and trgse passes through plus 0 2 of the total stroke otherwise no trigger will be generated because no change between the rising and falling edges will be detected Caution Do not activate trigger function in sweep mode Example trgedge 1 to 3 An actuator with a closed loop stroke of 80 microns is used as follows rising edge trgedge channel 1 start point 10 microns trgss channel 10 end point t...

Page 68: ...ition this is the lowest value where a trigger signal is generated minimum 0 2 of total stoke to maximum total stroke minus 0 2 of total stroke micron or mrad trgse upper trigger position this is the highest value where a trigger signal is generated minimum 0 2 of total stoke to maximum total stroke minus 0 2 of total stroke micron or mrad always keep trgse trgss trgsi trigger interval this is the...

Page 69: ...nel1 13 ipananoX channel1 14 ipa channel2 15 ipananoX channel2 16 ipa channel3 17 ipananoX channel3 18 stell channel1 19 stell channel2 20 stell channel3 22 soll channel1 23 soll channel2 24 soll channel3 26 set value channel1 27 set value channel2 28 set value channel3 30 error value channel1 31 error value channel2 32 error value channel3 34 monitor voltage channel1 35 monitor voltage channel2 3...

Page 70: ...three amplifiers or actuators The command for reading the register is status bit description true 1 0 date is set 1 time is set 2 actuator 1 is connected 3 actuator 1 has a measurement system 4 actuator 1 is a nanoX actuator 5 actuator 1 is closed loop CL 6 actuator 1 arbitrary file is loaded 7 actuator 1 generator runs 8 actuator 1 data recorder runs 9 actuator 1 softstart runs 10 actuator 2 is c...

Page 71: ...cific values DSP parameter and the specific actuator values read out from the ID chip of the connected actuator to the main controller The amplifier channels without a connected actuator will continue to blink The actuator is below the control range on the negative point of the whole travel range position on the left see image 3 Pressing the OL CL button the device is now in closed loop mode the a...

Page 72: ...tem will change bigger mass lower resonant frequency The sweep function of the internal function generator can be used to determine the resonant frequency Please read 10 3 1 sweep generator Set the amplitude to 5 the offset to 0 and the sweep time to 1 1 sec decade Set the amplifier to open loop OL CL LED lights green With the MOD MON cable MON plug you can connect the oscilloscope to the ANALOG s...

Page 73: ...n actuator and amplifier Check the actuator cable for damage OL CL LED is blinking in closed loop mode The actuator is not able to reach the commanded position Check the modulation input and offset Check your actuator for mechanical blocking Check whether your actuators move properly in open loop mode actuator oscillates in resonant frequency in closed loop Check the PID controller adjustments red...

Page 74: ...d 5 actuator 3 is in underload 6 7 not used static 0 table 10 error register 15 2 command error register The command error register is a 16bit register where each single bit describes a different error If an error occurs the register change and an automatic error message will send to the computer bit Description 0 command to long 1 parameter to long 2 to many parameters 3 command not found 4 false...

Page 75: ...andby active cooling auto power on operating temperature max 35 C 98F operating humidity max 90 RH non condensing Channels channels 3 output voltage 20 to 130V 130V to 20V for nanoX TM actuators output current continuous 120mA 2x 60mA nanoX TM actuators optional one channel 300mA output noise 0 15mVRMS actuator measurement connector DSUB plug 15pin possible position sensors strain gage capacitive ...

Page 76: ...emperature protection short circuit proved Interface types RS232 USB Ethernet optional CAN RS485 RS422 resolution 24bit baud rate 115200baud Housing dimensions W H D mm 450 105 380 units 84TE 2HE Weight kg 5 specifics active cooling alternative mounting assembly bracket table 12 technical data 17 pinning ANALOG SUB D socket 9pin pin designation description 1 MON monitor output 0 to 10V 2 MON signa...

Page 77: ...ion 15 Piezomasse actuator ground Not for external use table 14 pinning PIEZO The actuator is connected to this plug The actuator voltage goes to the piezo the position signal from the measurement system goes to the DSP and the integrated actuator information is stored on an ID chip which goes to the main controller It is important that the locking screws are screwed into the front panel RS232 SUB...

Page 78: ...ure is beneficial Consider that a variation of 5 Kelvin results in an elongation of 13 micron in steel with a length of 200 mm The best results for resolution and accuracy can only be achieved by setting the digital target values Therefore please switch off the analog modulation input when it s not being used Equipment customization makes adaptations according customer preferences which are possib...

Page 79: ...CEO Dr Bernt Götz phone 493641 66880 fax 493641 668866 www piezosystem com 79 19 your notes ...

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