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piezosystemjena d-Drive Instruction Manual

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Bedienungsanleitung
®
Digitalsystem d-Drive
instruction manual
®
digital system d-Drive
Bitte lesen Sie sorgfältig die Bedienungsanleitung vor dem Einschalten des Gerätes. Beachten Sie
bitte insbesondere die Sicherheitshinweise!
Read carefully before switching on the power! Please see safety instructions for using piezoelectric
actuators and power supplies!
Geschäftsführer: Dr. Bernt Götz • Telefon 03641/66880 • Fax 03641/668866 • www.piezojena.com
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Summary of Contents for piezosystemjena d-Drive

  • Page 1 ® Digitalsystem d-Drive instruction manual ® digital system d-Drive Bitte lesen Sie sorgfältig die Bedienungsanleitung vor dem Einschalten des Gerätes. Beachten Sie bitte insbesondere die Sicherheitshinweise! Read carefully before switching on the power! Please see safety instructions for using piezoelectric actuators and power supplies! Geschäftsführer: Dr.
  • Page 2 Bedienungsanleitung Seite 3 ... 43 (deutsch) instruction manual pages 44 ... 81 (english) Deutsche Version: Letzte Änderung 13.10.2017 von MK English version: last change 2017-10-13 by MK Geschäftsführer: Dr. Bernt Götz • Telefon 03641/66880 • Fax 03641/668866 • www.piezojena.com...

  • Page 3: Table Of Contents

    Installation, Stromanschluss ..................... 7 Betrieb ..........................7 Pflege und Wartung ......................8 Umgebungsbedingungen ....................8 Kurzanleitung, Funktionskontrolle ..................8 ® Beschreibung des Digitalsystems d-Drive ..............9 Allgemeines ........................9 Systemgehäuse 84TE mit Netzteil .................. 10 8.2.1 Funktion ........................... 10 8.2.2 Technische Daten Systemgehäuse mit Netzteil .............

  • Page 4: Gegenstand

    Gegenstand ® Diese Anleitung beschreibt das Digitalsystem d-Drive von piezosystem jena GmbH. Weiterhin finden Sie Sicherheitshinweise beim Umgang mit Piezoelementen. Problemen wenden sich bitte Hersteller Gerätes: piezosystem jena GmbH, Stockholmer Straße 12, 07747 Jena. Tel: (0 36 41) 66 88-0...

  • Page 5: Lieferumfang

    Lieferumfang Bitte prüfen Sie nach Erhalt die Vollständigkeit der Lieferung, bestehend aus:  Digitalsystem d-Drive  Netzkabel  RS232-Kabel  USB-Kabel  Bedienungsanleitung  CD-ROM mit Treiber, Software und Bedienungsanleitung Allgemeine Hinweise zu Piezo-Aktoren und Spannungsverstärkern  Piezo-Aktoren von piezosystem jena werden mit Spannungen bis 150V angesteuert.

  • Page 6: Sicherheitshinweise

    Achtung! Trotz mechanischer Vorspannung können Stoßkräfte (z.B. Fallenlassen oder Anstoßen) zu einer Beschädigung des eingebauten Keramikelementes führen. Bei Beschädigungen des Piezoaktors aufgrund derartiger Einwirkungen können wir keine Garantie übernehmen. Bitte gehen Sie deshalb sehr sorgfältig mit Ihrem Piezoaktor um. Sicherheitshinweise Symbole: ...

  • Page 7: Installation, Stromanschluss

    6.1 Installation, Stromanschluss GEFAHR  Greifen Sie niemals mit nassen Händen an den Netzstecker. Es besteht die Gefahr eines elektrischen Schlages.  Nicht in Räumen installieren, in denen leicht entzündliche Substanzen gelagert werden. Kommen leicht entzündliche Substanzen mit elektrischen Bauteilen in Kontakt, besteht die Gefahr von Feuer oder einem elektrischen Schlag.

  • Page 8: Pflege Und Wartung

    6.3 Pflege und Wartung ACHTUNG  Schalten Sie das Gerät immer aus und ziehen Sie den Netzstecker, bevor Sie das äußere Gehäuse reinigen.  Verwenden Sie zum Reinigen ein gut ausgewrungenes Tuch. Verwenden Sie niemals Alkohol, Benzin, Verdünner oder andere leicht entflammbare Substanzen. Ansonsten besteht Feuergefahr oder die Gefahr eines elektrischen Schlages.

  • Page 9: Beschreibung Des Digitalsystems D-Drive

    Positionieraufgaben. Sie wurde speziell für mehrkanalige Feinpositionieraufgaben entwickelt. Dank ® des schnellen Digitalen Signal Prozessors (DSP) und dem hohen Bedienkomfort setzt d-Drive neue Maßstäbe. Alle Parameter können über PC ferngesteuert und abgefragt bzw. am integrierten Display des Datenaustauschmoduls EDS2 direkt eingegeben und angezeigt werden.

  • Page 10: Systemgehäuse 84Te Mit Netzteil

    8.2 Systemgehäuse 84TE mit Netzteil 8.2.1 Funktion Es gibt zwei 19 Zoll 84TE-Systemgehäuse mit unterschiedlicher Leistung und unterschiedlicher Gehäusetiefe. Diese beinhalten Weitbereichsnetzteile mit Power Faktor Regelung (PFC), die alle im System benötigten Hoch- und Niederspannungen zur Verfügung stellen. Auf der Rückseite befinden sich Netzeingangsbuchse,...

  • Page 11: Verstärkermodule Evd50, Evd125, Evd300

    8.3 Verstärkermodule EVD50, EVD125, EVD300 8.3.1 Funktion Der Spannungsverstärker EVDxxx ist für Niedervoltpiezoelemente konzipiert und wird als 19 Zoll Einschubmodul in 10TE (EVD50) bzw. 20TE Breite (EVD125, EVD300) gefertigt. Die Varianten EVD50, EVD125 und EVD300 unterscheiden sich im Ausgangsstrom. Der EVD50 kann 50mA Konstantstrom treiben, die Verstärker EVD125 und EVD300 entsprechend 125mA und 300mA.
  • Page 12 Im folgenden Blockschaltbild sind die Funktionsgruppen der Verstärkermodule dargestellt: Geschäftsführer: Dr. Bernt Götz • Telefon 03641/66880 • Fax 03641/668866 • www.piezojena.com...
  • Page 13 Der Sollwert für den Digitalregler setzt sich aus der Addition von analogem Modulationssignal, dem Digitalwert des OFFSET-Potentiometers und dem über den CAN-Bus vorgegebenen Digitalwert zusammen und stellt diesen Wert dem Digitalen Signal Prozessor (DSP) als Führungsgröße zur Verfügung. Die Anstiegsgeschwindigkeit kann wahlweise durch eine einstellbare „slew rate“ Begrenzung oder durch einen Tiefpassfilter 4.
  • Page 14 Die Reaktionen der Reglerkomponenten sind in folgendem Diagramm dargestellt: Abbildung 2: Übertragungsfunktion Ein besonderes Feature ist ein Kerbfilter (notch filter), der direkt vor die Endstufe geschaltet werden kann. Dieser hat die Eigenschaft, die Hauptresonanzfrequenz des Gesamtsystems stark zu bedämpfen. Das bedeutet im geregelten Zustand, dass Störungen von außen den Regelkreis nicht zum Eigenschwingen bringen können.

  • Page 15: Mod / Mon

    8.3.2 MOD / MON Modulationseingang: MOD Die Position des Aktors kann über diesen Eingang analog gesteuert werden. Das Modulationssignal muss im Bereich von 0 bis +10V liegen. Außerdem erfolgt eine Addition der an der SUB-D Buchse anliegenden Spannung mit der vom OFFSET-Potentiometer generierten Offsetspannung und dem digital vorgegebenen Sollwert.
  • Page 16 Uerr = (Umon – 5V) * 2 Uerr = -10V...+10V Umon = 0V...+10V Im ausgeregelten Fall liegen +5V an. Bei maximalem positiven Fehler +10V (bei einem Sollwertsprung Usoll von 0 auf +10V) ist im Zeitpunkt t=0 Umess noch 0V -> Uerr = 10V -> Umon = +10V. Bei maximalem negativen Fehler 0V (bei einem Sollwertsprung Usoll von +10V auf 0V ist im Zeitpunkt t=0 Umess noch 10V ->...

  • Page 17: Anschlussbelegungen

    8.3.3 Anschlussbelegungen ANALOG: 9pol. SUB-D Buchse Bezeichnung Beschreibung MON+ Monitorausgang 0 ... +10V MON- Signalmasse MOD+ Modulationseingang 0 ... +10V MOD- Signalmasse TRG+ Triggerausgang (low-aktiv) TRG- Digitalmasse für Trigger Tabelle 3: Pinbelegung Geschäftsführer: Dr. Bernt Götz • Telefon 03641/66880 • Fax 03641/668866 • www.piezojena.com...
  • Page 18 PIEZO: 15pol. SUB-D Stecker Bezeichnung Beschreibung 1,2,11 AGND Analogmasse +15V * Betriebsspannung Messsystem +15V 4,14 Digitalmasse I²C Bus SDA 5Veeprom * Betriebsspannung ID-Chip Vout2 Aktorsteuerspannung 2 +130 ... -20V für nanoX Vout Aktorsteuerspannung -20 ... +130V +MESS Positionssignal -8 ... +8V -15V * Betriebsspannung Messsystem -15V I²C Bus SCL...

  • Page 19: Technische Daten Evdxxx

    8.3.4 Technische Daten EVDxxx EVD50 EVD125 EVD300 Ausgangsleistung: 7,5W (max. 15W 16W (max. 32W für für nanoX nanoX Aktoren) Aktoren) Ausgangsspannungen: -20V...+130V +130V...-20V für nanoX Aktoren Ausgangsstrom 50mA permanent 125mA permanent 300mA permanent (Konstantstrom): (2x 50mA für (2x 125mA für (2x 150mA für nanoX) nanoX)

  • Page 20: Interfacemodul Eds1, Eds2

    8.4 Interfacemodul EDS1, EDS2 8.4.1 Funktion Das Datenaustauschmodul stellt zum einen die Kommunikation zwischen den Komponenten der Piezoverstärker und dem Kunden her, zum anderen zeigt es die wichtigsten Statusmeldungen und momentanen Kennwerte des Systems auf einem grafischen TFT-Display an. Einige ausgewählte Parameter können über die Eingabeelemente an der Frontplatte geändert werden.

  • Page 21: Menüführung Eds2

    8.4.2 Menüführung EDS2 Folgende Menüs sind aufrufbar: Hauptmenü X,Y,Z = Aktorname (X = Kanal 0 (1.Einschub v.l.)) xxx.xxx V op/cl = open loop / closed loop xxx.xxx µm xxx.xxx = bei „op“ Aktorspannung in V xxx.xxx V bei „cl“ Dehnung in μm Setup Setup Sprache...

  • Page 22: Anschlussbelegungen

    Digitalregler [Kanal] 0...999.00000 0.00000 50.00000 0...999.00000 0...999.00000 0.00020 Zurück Analog I/O [Kanal] Umes[CL] / Usoll / Ustell / Uerr / Uerrabs / Uout / Umes[OL] Monitor Umes/CL ein /aus Modul. Zurück Information [Kanal] PX200CAP Aktor Messsystem CAP Ser.Nr.Akt. 64070 zurück Im Informationsmenü...

  • Page 23: Technische Daten Edsx

    USB 1.1: Stecker Serie A Bezeichnung Beschreibung Betriebsspannung +5V Daten - Daten + Betriebsspannungsmasse Tabelle 8: Pinbelegung 8.4.4 Technische Daten EDSx EDS1 EDS2 Leistungsaufnahme: max. 0,9W max. 1,2W Betriebsspannung/- +5V / max. 180mA +5V / max. 230mA strom: RS232 Schnittstellen: USB 1.1 CAN-Bus (intern benutzt) RS232 Baudrate:...

  • Page 24: Anleitung Und Treiberinstallation Für Usb-Interface

    115200 Baud, 8 Bit, keine Parität, 1 Stoppbit, Xon/Xoff-Protokoll Die Befehlseingabe und die Rückmeldungen erfolgen im ASCII-Code, sind also einfach einzugeben bzw. zu lesen. 8.5.2 Anleitung und Treiberinstallation für USB-Interface Grundlage: Zum Betrieb des Gerätes 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.
  • Page 25 Den extrahierten Ordner „\psjUSB“ auswählen (z.B. C:\psjUSB). Der Windows-Logo-Test ist für diese Anwendung nicht relevant, bitte Installation fortsetzen drücken. Der USB-Treiber ist installiert. Geschäftsführer: Dr. Bernt Götz • Telefon 03641/66880 • Fax 03641/668866 • www.piezojena.com...
  • Page 26 Der zweite Treiber wird installiert (COM-Port), gleiches Vorgehen wie oben: Den Ordner „psjUSB“ auswählen. Der Windows-Logo-Test ist für dies Anwendung nicht relevant, Installation fortsetzen. Der COM-Port-Treiber wird nun installiert. Geschäftsführer: Dr. Bernt Götz • Telefon 03641/66880 • Fax 03641/668866 • www.piezojena.com...
  • Page 27 Um die Steuerung des Digitalsystems über ein Terminalprogramm zu gewährleisten, muss die COM-Schnittstelle bestimmt bzw. festgelegt werden. Im „Gerätemanager“ unter „Anschlüsse“ muss das Digitalsystem d-Drive aufgeführt sein: Ein Rechtsklick auf „piezojena...“ ermöglicht unter „Eigenschaften“ die Einstellung verschiedener Parameter (normalerweise nicht erforderlich).
  • Page 28 Einrichten des Terminalprogramms (Hyper Terminal): Verbindung benennen (z.B. „dDrive“) Bitte den entsprechenden COM-Port auswählen. Geschäftsführer: Dr. Bernt Götz • Telefon 03641/66880 • Fax 03641/668866 • www.piezojena.com...
  • Page 29 Die Baudrate ist egal, es wird mit USB1.1 Geschwindigkeit übertragen. Wichtig sind: 8 Datenbits, keine Parität, 1 Stoppbit, Software-Handshake (Xon/Xoff). Für bessere Bedienbarkeit diese Haken setzen.  Fertig Beispiel: Bedienung über das Hyper Terminal: Oben ist der Prompt des Digitalsystems als Bestätigung auf Enter zu sehen. Darunter die Antwort auf den Befehl „stat“.

  • Page 30: Befehlssatz

    8.5.3 Befehlssatz Globale Befehle: <Befehl> Enter Befehl Beschreibung zeigt alle verfügbaren Befehle an stat zeigt den Status aller Verstärkermodule an dprpon schaltet die zyklische Ausgabe der aktuellen Positionswerte aller Aktoren ein * dprpof schaltet die zyklische Ausgabe der aktuellen Positionswerte aller Aktoren aus schaltet die automatische Ausgabe des Status bei Statusänderung eines der dprson Verstäkerkanäle ein...
  • Page 31 6 = Positionswert im ungeregelten Betrieb ungeregelt / geregelt 0 = ungeregelt (open loop / closed loop) 1 = geregelt Anstiegsgeschwindigkeit 0.0000002...500.0 [V/ms], bezogen auf Modulationsspannung (0...10V) der Sollwertes (slew rate) Skalierungsfaktor für Vorsteuerung (pre 0..1 (0=aus, typisch: 0.75) control factor) errlpf fgrenz für Tiefpass Fehlersignal 1...10000 (typisch: 180) [Hz]...
  • Page 32 3=Sinusscan (zwei Perioden) 4=Dreieckscan (zwei Perioden) Start Scan ohne Parameter: Abfrage Scanstatus 1= startet scan trgss Triggererzeugung Wegposition Start > 0,2% des Maximalhubes des Aktors [µm] oder [mrad] < Maximalhub minus 0,2% des Maximalhubes des Aktors [µm] oder [mrad] trgse Triggererzeugung Wegposition Ende >...
  • Page 33 dieser Frequenz kommt es zu Alias-Effekten, d.h. die ausgegebenen Werte zeigen nicht mehr den realen Signalverlauf. Beispiele einiger Kommandos: Ein Aktor mit 80μm Dehnung im geregelten Betrieb soll mit Rechteckfrequenz eine Sprungfunktion im geregelten Betrieb von 20μm auf 50μm ausführen. Der Aktor steckt am Verstärkerkanal 2 -->...

  • Page 34: Statusregister

    8.5.4 Statusregister Das Statusregister ist ein 16bit Register, wobei die einzelnen Bits die verschiedenen Einstellungen des Verstäkerkanals bzw. Aktors beschreiben. Abgefragt wird dieses Register mit dem stat Befehl. Die Dezimalsumme der Bits ergibt den Wert des Statusregisters: Binär Beschreibung Dezimal 0 - Aktor nicht angesteckt 1 - Aktor angesteckt 0, 0 –...

  • Page 35: Funktionsgenerator

    8.6 Funktionsgenerator Jeder Verstärker EVDxxx ist mit einem eigenen programmierbaren Funktionsgenerator ausgestattet, mit dem unter anderem Scanfunktionen realisiert werden können. Die Programmierung erfolgt über o.g. Befehle. Folgende Funktionen sind realisierbar: Funktionstyp Sinus Dreieck Rechteck Rauschen Wobbeln 0 = aus √ √...

  • Page 36: Ausgeben Von Triggersignalen

    8.7 Ausgeben von Triggersignalen Die Verwendung des Triggersignales ermöglicht es, bei Erreichen oder Überschreiten eines vorgegebenen Wertes ein elektrisches Signal auszugeben. Die Triggerpunkte beziehen sich immer auf den Messwert (Weg). Das Triggersignal ist Low-aktiv, d.h. eine H/L-Flanke zeigt das Erreichen eines Triggerpunktes.
  • Page 37 Abb: trgedge=5 Funktion trgedge,7: es wird bei jeder Bewegungsumkehr ein kurzer Triggerimpuls der Länge n*20µs ausgegeben (Parameter n: trglen). Triggerfunktion „Wandertrigger“ (trgedge,6) Diese Funktion wird mit trgss, trgse, trgsi und trglen parametrisiert. Es wird pro Periode nur ein Trigger ausgegeben, dieser „wandert“ bei jeder Periode um das Triggerintervall (trgsi) weiter. Nach Erreichen des Endwertes (trgse) „wandert“...
  • Page 38 Tiggerung auf den Sollwert: Bei sehr kleinen Triggerabständen (Größenordnung <=1/1000 des Aktorhubes) wird der Einfluss des intern vorliegenden, elektrischen Rauschens des Positionsmesswertes relevant. Es kann zu fehlerhaften Triggerausgaben kommen. Die ist z.B. daran zu erkennen, dass die Anzahl der ausgegebenen Triggerimpulse nicht mit der erwarteten Anzahl übereinstimmt. Eine Lösung für dieses Problem kann die Triggerung auf den Sollwert darstellen.

  • Page 39: Scanfunktion

    Hardware: Die Triggersignale werden über die 9-polige D-Sub Buchse „ANALOG“ ausgegeben. Es werden die Pins 7 und 8 verwendet. Standardbestückung: TTL, Pull-up-Widerstand mit 240 Ohm Abbildung: Belegung der Triggersignale auf der „ANALOG“-Buchse 8.8 Scanfunktion Die Scanfunktion ermöglicht die Ausgabe genau einer Periode des Funktionsgenerators (Sinus oder Dreieck).
  • Page 40 Anwendung: Die kombinierte Benutzung von Triggererzeugung und Scanfunktion erlaubt die hochgenaue Abrasterung einer Probe. Durch die Verwendung einer Sinusfunktion werden Beschleunigungskräfte (und damit Schwingungen) minimiert, durch die Triggererzeugung können Aktionen in genau definierten Aktorpositionen ausgelöst werden. Abb.: Sinusscan mit Triggerimpulsen auf der steigenden bzw. auf beiden Flanken Abb.: Dreieckscan mit Triggerimpulsen auf der steigenden Flanke Geschäftsführer: Dr.

  • Page 41: Datenrecorder

    8.9 Datenrecorder Zur genauen Analyse des Systemverhaltens steht dem Anwender ein zweikanaliger Datenrecorder zur Verfügung. Es wird auf Kanal 1 das Positionssignal aufgezeichnet und auf Kanal 2 die Aktorspannung. Die maximale Aufzeichnungslänge beträgt jeweils 500000 Werte. Diese Länge ist für beide Kanäle gleich, sie wird mit dem Parameter reclen,[0..500000] festgelegt. Für langsame bzw.
  • Page 42 Eine Antwort auf das Kommando m sieht z.B. wie folgt aus: „m,b63a“. Der Wert b63a entspricht 46650 , das entspricht einer Position von 83,89% des geregelten dezimal Hubes.       Position 46650 65535 Beispiel: Es soll ein Sprung (ungeregelt, open loop) aufgezeichnet werden, mit einer Aufzeichnungsdauer von 200ms, mit einem Sampleabstand von 100µs.

  • Page 43: Bedienung

    Bedienung Der Aktor wird über den „PIEZO“-Stecker des EVDxxx angeschlossen. Das OFFSET Potentiometer dient der statischen Einstellung der Ausgangsspannung (OFFSET). Hiermit kann die Ruhelage des Aktors eingestellt werden. An die „ANALOG“-Buchse kann ein externes Modulationssignal im Bereich von 0 bis +10V angelegt werden. Damit sind persönlich generierte Bewegungsfunktionen realisierbar.

  • Page 44: Reglereinstellung

    Die Aktorkalibrierung entspricht einer bestimmten Einbaulage. Die Änderung der Einbaulage ohne neue Kalibrierung kann ebenfalls zu OVL oder UDL führen. Bitte vorab die Einbaulage angeben. 10 Reglereinstellung Sobald ein Piezoaktor von piezosystem jena an den Verstärker EVDxxx angesteckt ist, werden die Aktor-spezifischen Kennwerte aus dem ID-Chip des Aktors ausgelesen.

  • Page 45: Fehlersuche

    Wertes im Menü Digitalregler ändern. Das Überschwingen nach dem Anstieg der Kurve sollte auf <1% des Gesamtsprunges eingestellt werden. Bei diesen Einstellungen kann es zum Aufschwingen des gesamten Systems kommen. Sofort ist die Regelung durch Druck auf das OFFSET Potentiometer des betreffenden Verstärkers auszuschalten und die Werteänderung rückgängig zu machen! Im Zweifelsfall sind die Standardwerte neu zu laden.

  • Page 46: Fehlerregister

    11.1 Fehlerregister Das Fehlerregister ist ein 16bit Register, wobei die einzelnen Bits die verschiedenen Fehler beim Betrieb des d-Drive beschreiben. Wenn ein Fehler auftritt, ändert sich das Fehlerregister und es wird automatisch eine Fehlermeldung über die Schnittstelle zum Computer gesendet: „...

  • Page 47: Ihre Notizen

    12 Ihre Notizen Geschäftsführer: Dr. Bernt Götz • Telefon 03641/66880 • Fax 03641/668866 • www.piezojena.com...
  • Page 48 ................... 53 environmental conditions ....................53 instructions for checking the function of the system / quick start ........53 how to operate the digital system d-Drive® ..............54 common introduction ....................... 54 system housing 84TE with power supply ............... 55 8.2.1...

  • Page 49: Introduction

    1 introduction ® This manual describes the d-Drive piezo digital system from piezosystem jena. You will also find additional information regarding piezoelectric products. Definition: All systems from piezosystem jena, such as electronics, actuators and optical systems, are called “units”. If you have any problems please contact the manufacturer of the system: piezosystem jena, Stockholmer Strasse 12, 07747 Jena.

  • Page 50: Purchased Part Package

    4 purchased part package Please check the completeness of the delivery after receiving the shipment:  ® d-Drive digital system  power cord  RS232 cable  USB cable  instruction manual  CD-ROM with driver, software, and instruction manual 5 instructions for using piezoelectric elements and power supplies ...

  • Page 51: Safety Instructions

    6 safety instructions Icons:  RISK OF ELECTRIC SHOCK! Indicates that a risk of electric shock is present and the associated warning should be observed. CAUTION! REFER TO OPERATOR´S MANUAL – Refer to your operator’s manual for additional information, such as important operating and maintenance instructions. RISK OF ELECTRIC SHOCK! ...

  • Page 52: Installation, Power Supply

    6.1 installation, power supply RISK OF ELECTRIC SHOCK  Do not insert or unplug the power plug with wet hands, as this may result in electrical shock.  Do not install in rooms where inflammable substances are stored. If flammable substances come into contact with electrical parts inside, it could result in fire or electrical shock.

  • Page 53: Maintenance And Inspection

    6.3 maintenance and inspection CAUTION!  Before cleaning the exterior box of the voltage amplifier, turn off the power switch and unplug the power plug. Failure to do so may result in a fire or electrical shock.  Clean the exterior box using a damp cloth that has been firmly wrung-out. Do not use alcohols, benzene, paint thinner, or other inflammable substances.

  • Page 54: How To Operate The Digital System D-Drive

    8 how to operate the digital system d-Drive® 8.1 common introduction The new digital generation of piezo controllers of piezosystem jena, d-Drive®, combines the highest positioning accuracy with a unique handling comfort. This means that a PC can control all features and the main functions can be directly handled by the front panel.

  • Page 55: System Housing 84Te With Power Supply

    8.2 system housing 84TE with power supply 8.2.1 function There are two 19” 84TE system housings with two different built-in wide range power supplies with Power Factor Correction (PFC) that generate all the required high and low voltages. On the back side of the housing there are 2 fuses, the power switch and the line filter. The short housing is prepared to operate a maximum of 6 EVD50 digital piezo amplifiers and a data exchange module with or without display.

  • Page 56: Power Amplifier Evd50, Evd125, Evd300

    CAN-Bus. The best results for resolution and accuracy can only be achieved by setting the digital target values. Because of the very low noise (lower than 0.5mV ), the d-Drive® is particularly suitable for nanopositioning. The position of the actuator and all status messages are shown on the EDS2 display.
  • Page 57 The following sketch shows the function groups of the amplifiers: sketch 1: function groups of the amplifiers Geschäftsführer: Dr. Bernt Götz • Telefon 03641/66880 • Fax 03641/668866 • www.piezojena.com...
  • Page 58 The command for the controller consists of the analog signal applied to the MOD input, the digital value given by the OFFSET potentiometer, and the digital value from the EDS2 via CAN-Bus. The slew rate of the amplifier can be adapted to your system using the "slew rate" limit or the 4th order low pass filter, i.e.

  • Page 59: Mod/Mon

    The following sketch describes the step response of the different terms: sketch 2: transfer function When using a notch filter, the main resonant frequency will be damped by another order of magnitude. While using open loop you can also switch on the notch filter to reduce stimulation of the resonant frequency.
  • Page 60 commands). In function generator mode the modulation input is permanently switched off. monitor output: MON With a special command, many different signals can be shown. The voltage range of 0…+10 V is available at this socket and can be monitored by using an oscilloscope. Pay attention to the inner resistance of the monitor output.

  • Page 61: Pinning

    The default setting is the position value in closed loop. closed loop open loop open loop Upos (0) Upos source Upos fitted (6) Umon Umon +10V +10V actuator displacement actuator displacement actuator displacement open loop closed loop fitted sketch 3: monitor output 8.3.3 pinning ANALOG: SUB-D socket 9pin designation...

  • Page 62: Technical Data Evdxxx

    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.

  • Page 63: Interface Eds1, Eds2

    8.4 interface EDS1, EDS2 8.4.1 function EDS2 The EDS2 data interface enables communication between the user and the piezo drive. It displays status messages, as well as recent values of the system, on a graphic TFT-display. Specific parameters can be adjusted using the controls on the EDS2. As opposed to the EDS2, the EDS1 only offers a serial interface.

  • Page 64: Menus Eds2

    8.4.2 menus EDS2 The following menus are available: main menu xxx.xxx V X,Y,Z = actuator name (X=channel 0 (1. from left)) xxx.xxx µm op/cl = open / closed loop xxx.xxx = at “op” actuator voltage in Volts xxx.xxx V at “cl” displacement in μm Setup Setup language...

  • Page 65: Pinning Edsx

    dig. controller [channel] 0.00000 0 to 999.00000 0 to 999.00000 50.00000 0.00020 0 to 999.00000 back analog i/o [channel] monitor Umess/CL Umes[CL] / Usoll / Ustell / Uerr / Uerrabs / Uout / Umes[OL] modul. on / off back information [channel] actuator name actuator...

  • Page 66: Technical Data Edsx

    8.5 communication & commands 8.5.1 communication via RS232 The d-Drive can easily communicate with your PC with the use of a terminal program (for example “hypertrm.exe” with Windows XP, please refer to your operating system’s manual). A serial connection cable (included) is required to connect to your computer.

  • Page 67: Driver Installation Of Usb Interface

    Please, first install the Bus driver FTDIBUS.inf and then the COM port driver FTDIPORT.inf. The following example shows the installation procedure with Windows XP: Please connect the PC and the d-Drive via the supplied USB cable and then turn on the system. The device is then identified.
  • Page 68 Please select the source. Please select the extracted path “\psjUSB” (e.g. C:\psjUSB). The Windows Logo testing is not relevant for this application, please continue installation. The USB driver is now installed. Geschäftsführer: Dr. Bernt Götz • Telefon 03641/66880 • Fax 03641/668866 • www.piezojena.com...
  • Page 69 The second driver needs to be installed like the first one (COM port). It’s the same procedure as before. Please select the path “\psjUSB” (e.g. C:\psjUSB). The Windows Logo testing is not relevant for this application, please continue installation. Geschäftsführer: Dr. Bernt Götz • Telefon 03641/66880 • Fax 03641/668866 • www.piezojena.com...
  • Page 70 The COM port driver is now installed. The installation is finished. To use the d-Drive via the terminal program please select the COM port. The d-Drive system must be listed in “device manager  ports”. Clicking the right button of your mouse on the device “piezojena…” enables you to change several parameters (not required).
  • Page 71 Connection setup for terminal program (Hyper Terminal): Please select a name for the connection (e.g. dDrive). Please select the corresponding COM port. Geschäftsführer: Dr. Bernt Götz • Telefon 03641/66880 • Fax 03641/668866 • www.piezojena.com...
  • Page 72 The baud rate is not important. The speed is based on USB1.1. Important parameters are: 8 data bits, no parity, 1 stop bit, software handshake (Xon/Xoff). For better handling please set the following “check marks  ready”. Example: operation via hyper terminal: On top you can see the prompt “DSM Vx.xxx”...

  • Page 73: Commands

    8.5.3 commands global commands: <command> Enter command description shows all available commands stat shows the state of all amplifiers dprpon switch on the cyclic output of the active actuator’s position value * dprpof switch off the cyclic output of the active actuator’s position value dprson switch on the automatic output of the status register when status of each module is changed...
  • Page 74 2 = controller output voltage 3 = closed loop deviation incl. sign 4 = absolute closed loop deviation 5 = actuator voltage 6 = position in open loop open loop / closed loop 0 = open loop 1 = closed loop slew rate 0.0000002 to 500.0 [V/ms], attributed to the modulation voltage (0 to 10V)
  • Page 75 1 = sine scan (one period) 2 = triangle scan (one period) 3 = sine scan (two periods) 4 = triangle scan (two periods) start scan without value: request scan state 1 = starts scan trgss trigger generation stroke position start minimum: >0.2% of total stoke to maximum: total stroke minus 0.2% of total stroke [µm] or [mrad]...
  • Page 76 20μm to 50μm. The actuator is plugged into channel 2 (amplifier 3) --> position 3 f.l.. It should stay on 20μm for 50ms and on 50μm for 150ms. The value from measurement system is then sent to the monitor output. commands: - cl,2,1 Enter closed loop amplifier 3 on...

  • Page 77: Status Register

    8.5.4 status register The status register is a 16bit register, in which each bit describes different properties of the amplifier or actuator. The decimal sum of all bits is the value of status register: binary description decimal 0 – actuator not plugged 1 –...

  • Page 78: Output Of Trigger Signals

    The amplitude that has been selected is the peak to peak value. The sweep depth is sweep fixed by 0.1Hz to 10kHz (5 decades). In the [Hz] meantime, frequency increases logarithmically.This case represents the 10000 "sweep" parameter increasing frequency per decade. 1000 Attention: It is not possible to calculate the waveform...
  • Page 79 Example (trgedge=1..3): An actuator with a closed loop stroke of 80 µm is used as follows: rising edge (trgedge,1), start point 10 µm (trgss,10) end point (trgse,30) and interval 5 µm (trgsi,5), i.e. trigger points are at 10, 15, 20, 25, 30 µm. After reaching Position 10 µm (from a lower position; rising edge!) the trigger is set and the next trigger point will be calculated (15 µm), the trigger output will be reset after n*20 µs (trglen,n) and the trigger function is waiting to reach the next trigger position (15 µm) and so on.
  • Page 80 Trigger function „moving trigger“ (trgedge,6) This function is parameterized by trgss, trgse, trgsi und trglen. On each period, only one trigger appears, the trigger point “moves” at every period by its increment (trgsi). After reaching the end position (trgse) the trigger point “moves” backward. …...

  • Page 81: Scan Function

    this is the lowest value where a trigger signal is unit µm or mrad generated trgse upper trigger position this is the highest value where a trigger signal is unit µm or mrad generated trgsi trigger interval this is the distance between the trigger points unit µm or mrad trgedge trigger edge...
  • Page 82 symmetry). The function generator does not need to be activated (gfkt,0). To select a scan, set the scan type to sine (sct,1) or triangle (sct,2). The scan starts with “ss,1”. During a scan, the status can be requested with "ss<CR>". The answer “ss,2”...

  • Page 83: Data Recorder

    sketch 6: triangle scan with trigger impulses at the rising edge 8.9 data recorder For deeper analysis of the system behavior, a two channel data recorder can be used. Channel 1 records the position signal, channel 2 the actuator voltage. The maximum record length is 500000 samples each channel.
  • Page 84 The actuator position is calculated by:      position counts 65535 For the actuator voltage range, -5%..105% is sufficient, where 0% corresponds to a voltage of -20V and 100% corresponds to +130V. Hence, the maximum representable voltage range is given to - 27.5V..+137.5V.

  • Page 85: Handling

    u<CR> Response: u,value<CR> u,0<CR> Response: u,value<CR> u,1<CR> Response: value<CR> u,0,3<CR> Response: u,value<CR> u,value<CR> u,value<CR> u,1,4<CR> Response: value<CR> value<CR> value<CR> value<CR> 9 handling The actuator is connected to the EVDxxx using the “PIEZO” plug. The potentiometer knob is used to adjust a static output voltage or position, depending on the operation mode (Offset). The “ANALOG”...

  • Page 86: Controller Adjustment

    the LEDs still light up, check the connection between the amplifier and actuator. Additionally, a mechanical blocking or overload of the actuator can prevent actuators from reaching their position. If none of the described troubleshooting has worked, turn off the system and contact our support team.

  • Page 87: Troubleshooting

    In these adjustments, the actuator system can begin to oscillate in resonant frequency. Please switch off the closed loop immediately by pressing the OFFSET potentiometer button of the concerned amplifier. Then reset the last values entered! Continuous use at resonance can damage the actuator! Now you can try to increase the slew rate in the slewrate/filter menu, as long as no oscillation or large overswing occurs.

  • Page 88: Error Register

    11.1 error register The error register is a 16bit register. Each bit describes different error. Once error has occurred the error register changes and error message as a decimal number will be issued via interface. „ “ CR LF. ?ERR,channel,error The decimal sum of all bits results the error value: description decimal...

  • Page 89: Your Notes

    12 your notes Geschäftsführer: Dr. Bernt Götz • Telefon 03641/66880 • Fax 03641/668866 • www.piezojena.com...

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