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Bedienungsanleitung
Digitaler Piezoverstärker
24DV40
instruction manual
digital piezo amplifier
24DV40
Bitte lesen Sie sorgfältig die Bedienungsanleitung vor dem Einschalten des Gerätes. Beachten Sie
bitte insbesondere die Sicherheitshinweise!
Please 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.piezosystem.com
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Summary of Contents for piezosystemjena 24DV40
- Page 1 Bedienungsanleitung Digitaler Piezoverstärker 24DV40 instruction manual digital piezo amplifier 24DV40 Bitte lesen Sie sorgfältig die Bedienungsanleitung vor dem Einschalten des Gerätes. Beachten Sie bitte insbesondere die Sicherheitshinweise! Please 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 ... 20 (deutsch) instruction manual pages 21 ... 38 (english) Deutsche Version: Letzte Änderung 04.09.2018 von TM English version: last change 2018-09-04 by TM Geschäftsführer: Dr. Bernt Götz • Telefon 03641/66880 • Fax 03641/668866 • www.piezosystem.com...
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Page 3: Table Of Contents
Installation, Stromanschluss ..................... 7 Betrieb ..........................7 Pflege und Wartung ......................8 Umgebungsbedingungen ....................8 Kurzanleitung, Funktionskontrolle ..................8 Beschreibung des digitalen Piezoverstärkers 24DV40 ............ 9 Allgemeines ........................9 Anschlüsse ........................9 Funktion ........................... 10 Technische Daten ......................13 Anschlussbelegungen ..................... 14 Kommunikation ....................... -
Page 4: Gegenstand
Gegenstand Diese Anleitung beschreibt die digitalen Piezoverstärker der Serie 24DV40 von piezosystem jena. Weiterhin finden Sie Sicherheitshinweise beim Umgang mit Piezoelementen. Bei Problemen wenden Sie sich bitte an den Hersteller des Gerätes: piezosystem jena, Stockholmer Str. 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: • Spannungsverstärker 24DV40 • Weitbereichsnetzteil 24VDC • USB-Kabel • Bedienungsanleitung Eventuell benötigte Treiber und verfügbare Software finden Sie auf unserer Homepage. Allgemeine Hinweise zu Piezo-Aktoren und Spannungsverstärkern • Piezo-Aktoren von piezosystem jena werden mit Spannungen bis 130 V 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 Piezo-Aktors aufgrund derartiger Einwirkungen können wir keine Garantie übernehmen. Bitte gehen Sie deshalb sehr sorgfältig mit Ihrem Piezo-Aktor 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 Stecker, 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 Digitalen Piezoverstärkers 24Dv40
Beschreibung des digitalen Piezoverstärkers 24DV40 8.1 Allgemeines Der digitale Verstärker 24DV40 wurde zur Ansteuerung der D-Aktuatoren von piezosystem jena konzipiert. Wahlweise können Aktoren mit und ohne integriertes Messsystem betrieben werden. Aktoren mit integriertem Messsystem werden durch den digitalen PID-Regler frei von Drift und Hysterese positioniert. -
Page 10: Funktion
8.3 Funktion Im folgenden Blockschaltbild sind die Funktionsgruppen des Verstärkers dargestellt: Abbildung 1: Funktionsgruppen des Verstärkers Geschäftsführer: Dr. Bernt Götz • Telefon 03641/66880 • Fax 03641/668866 • www.piezosystem.com... - Page 11 Im Betrieb werden zwei Modi unterschieden: der ungeregelte Betrieb und der geregelte Betrieb. Im ungeregelten Betrieb (auch OL für Open Loop abgekürzt) wird der Piezoaktuator mit einer Spannung zwischen -20 und +130 V angesteuert. Die Auslenkung ergibt sich aus der Kennlinie des Piezoelements.
- Page 12 Die Summe dieser drei Terme ergibt die Eigenschaften eines PID-Reglers. Das erzeugte Signal wird als Stellgröße der Endstufe zugeführt, welche den Piezoaktor steuert. y = yp + yi + yd y = Ausgangsspannung des PID-Reglers Im ungeregelten Betrieb (Open Loop) wird der PID-Regler überbrückt, d.h. der Sollwert wird als Stellgröße ausgegeben.
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Page 13: Technische Daten
8.4 Technische Daten 24DV40 Eingangsspannung: 24 V Betriebsspannungsbuchse: Kleinspannungsbuchse mit 2,1mm Stift Eingangsstrom: max. 0,3 A @ 24 V, Ruhestrom: 90 mA Leistungsaufnahme: max. 7,2 W Ausgangsleistung: 6 W (max. 12 W für NanoX® Aktoren) Ausgangsspannungen: -20 V +130 V... -
Page 14: Anschlussbelegungen
8.5 Anschlussbelegungen PIEZO: 15pol. D-Sub Stecker Bezeichnung Beschreibung 1, 2, 11 AGND Analogmasse +15 V* Betriebsspannung Messsystem +15 V 4, 14 Digitalmasse I²C Bus SDA 3,3Veeprom* Betriebsspannung ID-Chip ® Vout2 Steuerspannung Aktor 2 +130 ... -20 V für NanoX Vout Aktorsteuerspannung -20 ... -
Page 15: Kommunikation
8.6 Kommunikation Die Kommunikation mit dem 24DV40 kann über den PC mit Hilfe eines beliebigen Terminalprogramms (z.B. HTerm) hergestellt werden. Notwendig ist ein USB Verbindungskabel zwischen PC und Verstärker. Die Eigenschaften der Verbindung sind wie folgt zu setzen: 115200 Baud, 8 bit, keine Parität, 1 Stoppbit, Flusssteuerung Software (XON/XOFF). -
Page 16: Befehlssatz
8.7 Befehlssatz Befehle mit Werteingabe: <Befehl>,<Wert> Enter Befehl Beschreibung Wertebereich nach dem Einschalten automatisch gesetzt 0= Aktorformatierung deaktiviert fenable Aktorformatierung (Softstart) 1= Aktorformatierung aktiv nach Einschalten aktivieren 0…100 % Initialposition des Aktuators sinit nach dem Einschalten Wertevorgabe: -20...130.000 [V] im open loop Aktorspannung (ol) Modus 0...xxx.xxx [μm] (Maximalhub des... -
Page 17: Statusregister
8.8 Statusregister Das Statusregister ist ein 16bit Register, wobei die einzelnen Bits die verschiedenen Einstellungen des Verstärkers bzw. Aktors beschreiben. Abgefragt wird dieses Register mit dem stat Befehl. Die Summe der Bitwertigkeiten ergibt den Wert des Statusregisters: Wertigkeit Beschreibung Dezimal 0 - Aktor nicht angesteckt 1 - Aktor angesteckt 0, 0 –... -
Page 18: Bedienung
Bedienung Der Aktor wird über den „PIEZO“-Stecker an den Verstärker angeschlossen. Um den Verstärker digital über die USB Schnittstelle zu steuern, verbinden Sie bitte Ihren PC über das mitgelieferte Kabel mit der USB Buchse des Verstärkers und starten Sie ein Terminalprogramm (siehe Kommunikation). -
Page 19: Fehlersuche
den voreingestellten Werten aus. Zuerst schaltet man den geregelten Betrieb mit dem Befehl cl,1 ein. Man verändert schrittweise immer einen Parameter und überprüft das Ergebnis. Hierzu ist gegebenenfalls ein zusätzliches externes Meßsystem zu benutzen. Prinzipiell ist ein Parameter in kleinen Schritten zu ändern und je nach Reaktion des Elementes die Schrittweite zu erhöhen. -
Page 20: Ihre Notizen
12 Ihre Notizen Geschäftsführer: Dr. Bernt Götz • Telefon 03641/66880 • Fax 03641/668866 • www.piezosystem.com... - Page 21 ................... 26 environmental conditions ....................26 instructions for checking the function of the system / quick start ........26 how to operate the digital amplifier 24DV40 ..............27 common introduction ....................... 27 connections ........................27 function ..........................28 technical data ........................
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Page 22: Introduction
This manual describes the digital piezo amplifier series 24DV40 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 Str. -
Page 23: Purchased Part Package
• Please check the completeness of the delivery after receiving the shipment: • piezo amplifier 24DV40 • wide range power supply 24 V • USB cable • instruction manual For optional needed drivers or available Software see our homepage instructions for using piezo electrical elements and power supplies •... -
Page 24: Safety Instructions
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 25: 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 26: 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 27: How To Operate The Digital Amplifier 24Dv40
24DV40 8.1 common introduction The digital amplifier 24DV40 has designed to control the D-actuators from piezosystem jena. it can be used with actuators with or without integrated position sensor. Actuators with integrated position sensor allows positioning without creeping or hysteresis by digital PID loop control. The amplifier is controlled by USB only and reach a resolution of 16-bit. -
Page 28: Function
8.3 function The following sketch shows the function groups of the amplifier: sketch 1: function groups of the amplifier Geschäftsführer: Dr. Bernt Götz • Telefon 03641/66880 • Fax 03641/668866 • www.piezosystem.com... - Page 29 The controller can work in two different modes: The open loop mode (OL) and the closed loop mode (CL). In open loop mode, the piezo actuator is controlled by a voltage between -20 and +130 Volt. The filters “slew rate” and “low pass” can be used. The resulting stroke depends on the characteristic of piezo, it contains creeping and hysteresis.
- Page 30 The PID-specific parameters kp, ki, and kd are stored in the actuator’s ID-chip by default. These parameters will work for most applications. Depending on your special application and load, the mechanical response can be optimized. The following sketch describes the step response of the different terms: sketch 2: transfer function The PID-specific parameters kp, ki, kd and the several filters are stored in the actuator’s ID-chip by default.
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Page 31: Technical Data
8.4 technical data 24DV40 Input voltage: 24 V Power supply connector: low voltage socket with 2.1 mm pin Input current: max. 0.3 A @ 24 V, idle current 90 mA Power consumption: max. 7,2 W Output power: 6 W (max. 12 W for NanoX® actuators) Output voltages: -20 V... -
Page 32: Pinning
8.5 pinning PIEZO: plug 15pin SUB-D designation description 1, 2, 11 AGND analog ground +15 V* operating voltage measurement +15 V 4, 14 digital ground I²C-Bus SDA 3.3Veeprom* operating voltage ID-Chip ® Vout2 actuator voltage 2 +130...-20 V for NanoX Vout actuator voltage -20...+130 V +MEAS... -
Page 33: Communication
8.6 communication The 240DV40 can easily communicate with your PC with the use of a terminal program such as HTerm. A USB connection cable (included) is required to connect to your computer. The properties of the COM port are: 115200 baud, 8 bit, no parity, 1 stop bit, software handshake (XON / XOFF). When the device is powered and connected, it answers after receiving “CR - carriage return”... -
Page 34: Commands
8.7 commands commands with values: <command>,<value> Enter command description value range auto set after switch on fenable reformating the actuator (soft 0= soft start disabled start) after switch on 1= soft start enabled 0…100 % sinit initial actuator position after switch on command value: actuator -20 to +130.000 [V]... -
Page 35: Status Register
8.8 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 the status register, it can be requested by the “stat”- command. value description value decimal... -
Page 36: Handling
The actuator is connected to the 24DV40 using the “PIEZO” plug. To control the amplifier by USB, connect the device USB connector to the PC USB port by the supplied USB cable and start a terminal application on PC (see chapter communication). -
Page 37: Controller Adjustment
10 controller adjustment When any actuator made by piezosystem jena is connected to the 24DV40, amplifier their specific values are read from the actuator’s ID-chip. The Digital Signal Processor (DSP) of the amplifier is set with these values. These parameters were investigated in the piezosystem jena laboratory and ensure safe function of the actuator. -
Page 38: Your Notes
12 your notes Geschäftsführer: Dr. Bernt Götz • Telefon 03641/66880 • Fax 03641/668866 • www.piezosystem.com...
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