piezosystemjena d-Drive pro Instruction Manual
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piezosystemjena d-Drive pro Instruction Manual

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Digitalsystem d-Drive
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digital system d-Drive
Bitte lesen Sie sorgfältig die Bedienungsanleitung vor dem Einschalten des Gerätes. Beachten Sie
bitte insbesondere die Sicherheitshinweise!
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.piezosystem.com/piezo_actuator_nanopositioning/downloads_publications/technical_information/user_manuals/
CEO: Dr. Bernt Götz • phone +493641/66880 • fax +493641/668866 • www.piezosystem.com
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  • Page 1 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! 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.piezosystem.com/piezo_actuator_nanopositioning/downloads_publications/technical_information/user_manuals/...
  • Page 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 Geschäftsführer: Dr. Bernt Götz • Telefon 03641/66880 • Fax 03641/668866 • www.piezosystem.de...

  • Page 3: Table Of Contents

    Inhaltsverzeichnis Gegenstand ........................4 Zertifizierung von piezosystem jena GmbH ..............4 Konformitätserklärung ....................... 4 Lieferumfang ........................4 Allgemeine Hinweise zu Piezoaktoren und Spannungsverstärkern ........ 5 Sicherheitshinweise ......................6 Installation, Stromanschluss ..................... 7 Betrieb ..........................7 Pflege und Wartung ......................8 Umgebungsbedingungen ....................

  • 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 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...

  • Page 5: Allgemeine Hinweise Zu Piezoaktoren Und Spannungsverstärkern

    Allgemeine Hinweise zu Piezoaktoren und Spannungsverstärkern  Piezoaktoren von piezosystem jena werden mit Spannungen bis 150V angesteuert. Beachten Sie bitte die Sicherheitsvorschriften beim Umgang mit diesen Spannungen.  Nach dem Transport von Piezoaktoren sollten sich diese vor dem Einschalten ca. 2h der Raumtemperatur anpassen können.

  • Page 6: Sicherheitshinweise

    Sicherheitshinweise Symbole:  GEFAHR! Dieses Symbol weist auf die Gefahr von Elektrounfällen hin. Damit verbundene Warnhinweise sind unbedingt zu beachten. ACHTUNG! Dieses Symbol weist auf zu beachtende Anweisungen in der Bedienungsanleitung hin, die zusätzliche Hinweise zur Bedienung und Warnung enthalten. GEFAHR ...

  • Page 7: Installation, Stromanschluss

    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

    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

     Schalten Sie das Gerät in den Standby-Modus, indem Sie die „POWER“-Taste länger als 1s gedrückt halten.  Sollte das Gerät über längere Zeit (länger als 1 Tag) nicht betrieben werden, ist der Netzschalter an der Rückseite des Gerätes auszuschalten. ...

  • Page 10: Beschreibung Der Funktionsgruppen

    Beschreibung der Funktionsgruppen Das d-Drive besteht aus folgenden Funktionsgruppen: Für die Verarbeitung von analogen Signalen, wie dem Messsystem oder dem Modulationseingang stehen 18bit (optional 20bit) AD-Wandler zur Verfügung. Durch die schnelle Verarbeitung der digitalen Signale mittels FPGA (Field Programmable Gate Array) kann ein Oversampling von 24bit mit einer Samplingrate von 50kSa erreicht werden.

  • Page 11: Blockschaltbild

    8.2.2 Blockschaltbild Im folgenden Blockschaltbild sind die Funktionsgruppen des d-Drive zusammengefasst: CEO: Dr. Bernt Götz • phone +493641/66880 • fax +493641/668866 • www.piezosystem.com...

  • Page 12: Digitaler Regler

    8.2.3 Digitaler Regler Der Sollwert für den Digitalregler setzt sich aus der Addition von analogem Modulationssignal und dem über den Befehlssatz 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 13: Mod/Mon

    Im ungeregelten Betrieb (OL) wird der PID-Regler überbrückt, d.h. der Sollwert wird als Stellgröße ausgegeben. Die Reaktionen der beschriebenen Reglerkomponenten sind in folgendem Diagramm dargestellt: Abbildung 3: Übertragungsfunktion Ein besonderes Feature ist ein Kerbfilter (notch filter), der direkt vor die Endstufe geschaltet werden kann.
  • Page 14 Befehl Parameter int. Variable monsrc 0 = Positionswert im geregelten Betrieb Upos[CL] 1 = Sollwert Usoll 2 = Reglerausgangsspannung Ustell 3 = Regelabweichung mit Vorzeichen Uerr 4 = Betrag der Regelabweichung Uerrabs 5 = Positionswert im ungeregelten Betrieb Upos[OL] 6 = Aktorspannung Upa1 7 = Aktorstrom Ipa1...
  • Page 15 5; Upos[OL] Im Gegensatz zum geregelten Betrieb, wo der Nullpunkt des Aktorhubes auf den Positionswert = 0V kalibriert ist, liegt die minimale Dehnung im ungeregelten Betrieb (OL) unter 0V (siehe unten). Damit diese Position und der max. ungeregelte Hub im Bereich von 0...+10V dargestellt werden kann, wird der Positionswert halbiert und um +2,5V angehoben.

  • Page 16: Kommunikation

    Kommunikation Kommunikation über RS232 Die Kommunikation mit dem d-Drive kann über den PC mit Hilfe eines beliebigen Terminalprogramms hergestellt werden. Notwendig ist ein serielles Verbindungskabel 1:1 (mitgeliefert) zwischen der COM Schnittstelle des PC und dem DSUB-Eingang des Gerätes. Die Eigenschaften der Verbindung sind wie folgt einzustellen: 115200 Baud, 8 Bit, keine Parität, 1 Stoppbit, keine Flusssteuerung Die Befehlseingabe und die Rückmeldungen erfolgen im ASCII-Code, sind also einfach...

  • Page 17: Firmware-Update

    Um die Kommunikation zum Kundennetzwerk herzustellen, müssen eventuell diese Parameter geändert werden. Ein Weg wäre den DHCP einzuschalten. Dazu muss aber gewährleistet sein, dass das angeschlossene Netzwerk einen aktiven DHCP-Server besitzt. Falls kein Server aktiv ist bzw. ein PC direkt über Ethernet angeschlossen ist, sind die Parameter über u.g.
  • Page 18 0 – aus schaltet das Gerät ein/aus (Standby) onoff 1 – ein (aus=Standby) cinit globales Reset nach Reset ist Gerät im Standby error Fehler abfragen Fehlerregister 8bit Kommandofehlerregister 16bit cerror Kommandofehler abfragen Zahlenformat siehe ssedh Statusregister 32bit zeigt den Status aller status Verstärkermodule an Zahlenformat siehe ssedh...

  • Page 19: Befehlssatz Im On-Betrieb

    0 – Integer Status/Fehler in Hexadezimalform ssedh 1 – Hex (config=32) 0 – aus schaltet das zyklische Senden der (default: 0) calsend 1 – ein Zeit jede Minute ein/aus (config=1) 0 – aus Zeit abfragen nach Power-On (default: 0) calreq 1 –...
  • Page 20 Wertevorgabe in %: Aktorspannung (ol) 0…100% [V] Dehnung (cl) 0…100% [µm, mrad] min. Aktorhub…max. Aktorhub [µm, mrad] Abfrage der Aktorposition Abfrage der Aktorposition aller pos3 Eingabe ohne Kanalnummer drei Kanäle siehe pos Abfrage der Aktorspannung Abfrage der Aktorspannung upa3 Eingabe ohne Kanalnummer aller drei Kanäle siehe upa Abfrage des Messwertes...
  • Page 21 notchf Kerbfilter Kerbfrequenz 0...10000 [Hz] notchb Bandbreite (-3dB) 0...10000 (max. 2 * notch_fr) [Hz] Ipon schaltet den Tiefpassfilter 0 = ausgeschaltet ein / aus 1 = eingeschaltet Tiefpass Grenzfrequenz 1...10000 [Hz] gfkt interner Frequenzgenerator 0 = ausgeschaltet (siehe Tabelle 4: S.23) 1 = Sinus 2 = Dreieck 3 = Rechteck...
  • Page 22 1…2 gtarb Gen. Arbitrary Ausgabeteiler 0…(gearb - gsarb) goarb Gen. Arbitrary Offset gvecload Gen. Vektor Datei laden gvecload,Kanal,Pfad\Dateiname 0…2 gcvec Gen. Vektor Zyklenanzahl default=0 (dauerhaft) grun Generatoren einzeln bzw. grun,Kanal1,Kanal2,Kanal3 synchron starten / stoppen Kanalx 0 = Stop 1 = Start garun schaltet AutoRun der garun,Kanal,Wert...

  • Page 23: Funktionsgenerator

    Beispiele einiger Kommandos: Ein Aktor mit einer Dehnung von 80µm im geregelten Betrieb soll mit einer Rechteckfrequenz von 5Hz eine Sprungfunktion im geregelten Betrieb von 20μm auf 50μm ausführen. Der Aktor steckt am Verstärkerkanal 3. Dabei soll er 50ms auf 20μm und 150ms auf 50μm verharren. Die Reaktion des Messsystems soll am Monitorausgang sichtbar gemacht werden.

  • Page 24: Wobbel-Generator

    10.3.1 Wobbel-Generator Der Generator arbeitet als Sinusgenerator logarithmisch im Bereich von 1Hz bis 10kHz. Die Wobbelzeit ist einstellbar zwischen 1 und 1000s. Für die Synchronisation sind Marker einstellbar. Diese Marker werden am Triggerausgang der „Analog“-Buchse als L/H-Pegel ausgegeben. Ein Beispiel für eine Wobbelfunktion zeigt die nächste Abbildung: Folgende Parameter wurden eingestellt: grun,0 Funktionsgenerator Kanal 1 ausschalten...

  • Page 25: Arbitrary-Generator

    10.3.2 Arbitrary-Generator Der Arbitrary-Generator wird aus einer Datei gespeist, die auf der internen SD-Card abgespeichert sein muss. Es gibt nur eine aktive Datei, die aber auch von allen drei Kanälen des d-Drive benutzt werden kann. Wenn die drei Kanäle unterschiedliche Funktionen ausgeben sollen, muss die Datei diese unterschiedlichen Funktionen enthalten.
  • Page 26 Abbildung 8: Index 0...25000 im Arbitrary-Speicher (1 Periode) Im Folgenden wird erklärt, wie die Initialisierung der drei unabhängigen Generatoren bei Nutzung eines gemeinsamen Speicherbereichs geschieht: grun,0,0,0 Stoppt alle drei Generatoren gsarb,0,0 Start Index 0 gearb,0,24999 Ende Index 24999 gcarb,0,0 dauerhafte Ausgabe goarb,0,0 Offset Index 0 = 0°...

  • Page 27: Vektor-Generator

    10.3.3 Vektor-Generator Der Vektor-Generator besitzt drei interne Puffer, die jeweils einem Kanal fest zugeordnet sind. Sie enthalten die Zielpunkte der auszugebenden Kurve (in 0…100%) und die zugehörige Verfahrzeit in Sekunden. Die kleinste Zeiteinheit beträgt 0.00002s und Vielfache davon. Die Wertepaare stehen in einer Textdatei.

  • Page 28: Ausgabe Von Triggersignalen

    10.4 Ausgabe 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 Positionswert (Weg). Das Triggersignal ist Low-aktiv, d.h. eine H/L-Flanke zeigt das Erreichen eines Triggerpunktes an. Der Bereich, in dem Triggerpunkte generiert werden, wird mit trgss (untere Position) und trgse (obere Position) bestimmt.

  • Page 29: Erweiterte Triggerfunktionen

    Abb.: Dreieckscan mit Triggerimpulsen auf der steigenden Flanke 10.4.1 Erweiterte Triggerfunktionen trgedge = 4 / 5 / 7: trgedge,Kanal,4: gibt einen Trigger bei jeder Bewegungsumkehr aus trgedge,Kanal,5: die Ausgabe ist gegenüber trgedge,Kanal,4 invertiert. Es werden keine Parameter benötigt. trgedge,Kanal,7: es wird bei jeder Bewegungsumkehr ein kurzer Triggerimpuls der Länge n*20µs ausgegeben (Parameter n: trglen).
  • Page 30 Dieses Funktionsprinzip bedingt, dass der von trgss und trgse begrenzte Bereich immer über seine Grenzen hinaus durchfahren wird (mindestens um +/- 0,2% des Weges). Befehl Beschreibung Wertebereich trgss untere Triggerposition >0,2% des Maximalhubes des Aktors bis Dieser Wert gibt die untere Position an, <99,8% des Maximalhubes des Aktors ab der ein Triggersignal ausgelöst wird.

  • Page 31: Datenrecorder

    10.5 Datenrecorder Der Datenrecorder ist ein 3-Kanal-Aufzeichnungsgerät, das zyklisch aller 20µs drei ausgewählte Werte in einen Datenpuffer schreibt. Diese drei Kanäle laufen synchron. Es können max. 500000 Werte je Kanal aufgenommen werden, das entspricht einer Aufzeichnungszeit von 10s bei 50kS/s. Jeder Kanal des Datenrecorders kann mit einer Datenquelle (siehe unten) verknüpft werden.

  • Page 32: Statusregister

    jederzeit mit recstop abgebrochen werden. Die aktuelle Schreibposition ist mit recwridx3 für alle drei Aufzeichnungskanäle simultan auslesbar. Nun zum Auslesevorgang: Vor dem Lesen sind die Lesezeiger zu setzen: recrdidx,idx_1,idx_2,idx_3 (0...reclen-1), nicht benutzte Kanäle werden mit 0 indiziert. Der Leseindex kann beliebig innerhalb des Puffers gesetzt werden.

  • Page 33: Konfigurationsregister

    Konfigurationsregister Das Konfigurationsregister ist ein 16bit Register, wobei die einzelnen Bits die verschiedenen Einstellungen des Gerätes beschreiben. Abgefragt wird dieses Register mit dem Befehl config: Beschreibung Gerät sendet Datum und Uhrzeit jede Minute Gerät benötigt Zeiteingabe nach Reset Zeitformat: 0 = DE, 1 = US Zahlenformat: 0 = Gleitkomma, 1 = wissenschaftlich Auto Power ON Status- und Fehlerausgabe in Hex-Format...

  • Page 34: Reglereinstellung

    Eine blinkende OL/CL-LED zeigt Übersteuerung (overload) bzw. Untersteuerung (underload) an. Diesen Fall bitte vermeiden und das Gerät sofort ausschalten, wenn die LED durch Reduzierung des Steuersignals nicht permanent rot leuchtet. Überprüfen Sie in jedem Fall die mechanische Ankopplung des Aktors an die Peripherie. Es liegt möglicherweise eine mechanische Blockierung bzw.

  • Page 35: Fehlersuche

    vorzunehmen: Speicherbetrieb, Zeitbasis = 0,05s/cm und Eingangsspannung = 1V/cm. Am Verstärker ist durch Druck auf die OL/CL-Taste der Regler einzuschalten (closed loop). Die OL/CL- LED leuchtet gelb. Das Bild am Oszilloskop zeigt die Sprungfunktion des Aktorsystems gemessen mit dem integrierten Messsystem. Ist die Anstiegsgeschwindigkeit zu gering, kann man dies durch Erhöhung des ki-Wertes ändern.

  • Page 36: Fehlerregister

    15.1 Fehlerregister Das Fehlerregister ist ein 8bit 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: „error “...

  • Page 37: Technische Daten Gesamtsystem

    Technische Daten Gesamtsystem Gesamtgerät Eingangsspannung 90 - 240 VAC / 50 - 60 Hz typ. 2,4A @ 120V Eingangsstrom typ. 1,2A @ 230V Leistungsaufnahme max. 175W (Volllast) Standby-Strom <1mA grün blinkend = Standby Power On - LED grün = ON orange = beschäftigt Status-LED grün = ok.

  • Page 38: Anschlussbelegungen

    Reglerarchitektur* PID frei programmierbar grün = betriebsbereit / open loop OL/CL-LED* gelb = closed loop gelb blinkend = Overload / Underload Anstiegsbegrenzung, Kerbfilter, Tiefpass, Trigger-I/O, Besonderheiten* ASI, ASC, integrierter Funktionsgenerator, Übertemperaturschutz, Kurzschlussschutz Schnittstellen RS232, USB, Ethernet Typen (optional CAN, RS485, RS422) Auflösung 24bit Baudrate...
  • Page 39 PIEZO: 15pol. SUB-D Stecker Bezeichnung Beschreibung 1,2,11 AGND Analogmasse +15V * +Betriebsspannung Messsystem 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 I²C Bus SCL DETECT Aktordetektor Piezomasse...

  • Page 40: Wichtige Informationen

    Wichtige Informationen Das Gerät wird vor der Auslieferung kalibriert. Die Aktoren mit integriertem Messsystem sind kalibriert und besitzen zusätzlich einen ID-Chip, in dem alle aktorspezifischen Werte abgespeichert sind. Diese werden beim Einschalten an den jeweiligen Verstärker übergeben (plug & play). Zur Durchführung hochgenauer Verstellungen im sub-μm Bereich ist es sinnvoll, das Gerät ca.

  • Page 41: Ihre Notizen

    Ihre Notizen CEO: Dr. Bernt Götz • phone +493641/66880 • fax +493641/668866 • www.piezosystem.com...
  • Page 42 Table of contents introduction ........................43 certification of piezosystem jena ..................43 declaration of conformity ....................43 purchased part package ....................43 instructions for using piezoelectric elements and power supplies ......... 44 safety instructions ......................45 6.1. installation, power supply ....................46 6.2.

  • Page 43: Introduction

    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”. have problems please contact manufacturer system:...

  • Page 44: Instructions For Using Piezoelectric Elements And Power Supplies

    5. instructions for using piezoelectric elements and power supplies  Piezoelectric actuators from piezosystem jena are controlled by voltages of up to 150 V. These values can be quite hazardous. Therefore, read the installation instructions carefully and ensure that only authorized personnel handle the power supply. ...

  • Page 45: 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 46: 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 47: 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. Please do not use alcohols, benzene, paint thinner or other inflammable substances.

  • Page 48: How To Operate The Digital System D-Drive

     On a channel, where an actuator is connected, the yellow light diode „OL/CL“ flashes. After three seconds the light diode flashes permanent in green and the amplifier is operational.  If an actuator with a measurement system is connected, you can switch on the closed- loop operation by pressing the „OL/CL“...

  • Page 49: Function Groups

    8.2. function groups The d-Drive consists of the following function groups: For the processing of analog signals as the measurement system or modulation input, 18 bit (optional 20 bit) AD converter is provided. Due to the quick processing of the digital signals with FPGA (Field Programmable Gate Array), an oversampling of 24 bit with a sampling rate of 50 kSa can be reached.

  • Page 50: Block Diagram

    8.2.2. block diagram The following sketch shows the function groups of the d-Drive Geschäftsführer: Dr. Bernt Götz • Telefon 03641/66880 • Fax 03641/668866 • www.piezosystem.de...

  • Page 51: Digital Controller

    8.2.3. digital controller The command for the controller consists of the analog signal applied to the MOD input and the digital value via commands. 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. frequencies which might stimulate resonances can be suppressed before they interfere with the closed loop.

  • Page 52: Mod/Mon

    The following sketch describes the step response of the different terms: sketch 3: 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 53 command Parameter internal variable monsrc 0 = position in closed loop Upos[CL] 1 = reference input Uset 2 = PID command voltage Uact 3 = closed loop deviation including sign Uerr 4 = absolute closed loop deviation Uerrabs 5 = position in open loop Upos[OL] 6 = actuator voltage Upa1...

  • Page 54: Communication

    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 4: monitor output 7; Ipa1 The directly measured actuator current output (output stage1).

  • Page 55: Communication Via Usb Interface

    115200 baud, 8 bit, no parity, 1 stop bit, no handshake All commands and responses of the system are encoded in ASCII-code, enabling easy reading and writing. 9.2. communication via USB interface Two drivers are necessary to use the device. The first is responsible for the USB connection between PC and digital amplifier unit, the second is responsible for communication by the RS232 (COM) interface.

  • Page 56: Firmware Update

    9.4. firmware update piezosystem jena develops its devices further and also addresses individual customer wishes. There are some firmware updates from time to time, which you can download from our website. First you should download and install the ServiceTool. After the START, the connection to the occurs over an interface.
  • Page 57 000.000.000.000 to 255.255.255.255 submask sub mask (necessary for network) (default: 255.255.255.000) 0…9999 port address (necessary for (default: 9000) port network) 000.000.000.000 to 255.255.255.255 gateway address (necessary for gwaddr network) (default: 000.000.000.000) 0 – off (default: 0) dhcp switch DHCP on/off 1 –...

  • Page 58: Commands In On-Mode

    dprp,parameter,value 0 – off value: (default: 0) 1 – on switch on/off the cyclic output of 0 – channel 1 parameter: dprp the current position of one or all 1 – channel 2 actuators 2 – channel 3 3 – all 3 channels 50…999 cyclic output of the current position mtime...
  • Page 59 upa3 actuator voltage request of all three input without channel number channels see upa value request mess OL = actuator voltage CL = position value [micron, mrad] value request of all three channels mess3 input without channel number (see mess) see mess value request in % mess%...
  • Page 60 gfkt internal function generator 0 = off 1 = sine 2 = triangle 3 = rectangle 4 = noise 5 = sweep 6 = arbitrary 7 = vektor gasin generator amplitude sine 0 to 100 [%] gosin amplitude offset sine 0 to 100 [%] gfsin generator frequency sine...
  • Page 61 garun Switching on/off the AutoRun of the garun,channel,value generators 0 = switch off 1 = switch on trgss trigger generation stroke position minimum: >0.2% of total stoke to start maximum: total stroke minus 0.2% of total stroke [micron] or [mrad] trgse trigger generation stroke position minimum: >0.2% of total stoke to...

  • Page 62: Function Generator

    Example of command use An actuator with 80μm displacement in closed loop should have a swing of 5Hz in rectangle mode from 20μm to 50μm. The actuator is plugged into channel 2 (amplifier 3) --> right position. It should stay on 20μm for 50ms and on 50μm for 150ms. The value from measurement system is then sent to the monitor output.

  • Page 63: Sweep Generator

    10.3.1. sweep generator The generator works as sinus generator logarithmic in the range of 1Hz to 10kHz. The wobble time is adjustable between 1 and 1000s. The synchronization markers are adjustable. These markers are exported on the trigger output by analog connectors as L/H signals. The wobble generator has the following adjustable parameters: grun,0,0,0 switch off the function generator...

  • Page 64: Arbitrary Generator

    10.3.2. arbitrary generator The arbitrary generator is loaded from a file, which must be saved on an internal SD-card. There is an active file, which can be used of all three channels of the d-Drive . If all three channels should output direct functions, then the file has to contain them.
  • Page 65 Image 8: Index 0 to 25000 in the arbitrary storage (1 period) The initialization of the three independent generators works with the use of the common storage: grun,0,0,0 stops all three generators gsarb,0,0 start index 0 gearb,0,24999 end index 24999 gcarb,0,0 permanent export goarb,0,0...

  • Page 66: Vector Generator

    10.3.3. vector generator The vector generator has three internal buffers, which are permanently assigned to one channel. They consist of the target points of the exported curve (in 0 to 100%) and the corresponding operating time in seconds. The smallest time unit is 0.00002s and its multiple. The pair of values are in text file.

  • Page 67: Output Of Trigger Signals

    10.4. output of trigger signals Trigger signals allow us to get an electrical signal when a position is reached or crossed. The trigger points refer to the measured value (stroke or tilt). The trigger is low-active, i.e. a high/low edge shows that you have reached a trigger point. The active stroke/tilt-range for trigger generation is given by “trgss”...

  • Page 68: Edge Detecting

    sketch 11: trgedge = 5 10.4.2. edge detecting The recognition of edges works as follows: During the rising edge, the highest measurement value (position) will be stored. If there is a decrease in the measurement value of more than 0.2% (of total stroke) under the stored value, a falling edge will be recognized.

  • Page 69: Data Recorder

    10.5. data recorder The data recorder is a 3-channel recording device, which writes cyclical selected values in a data buffer every 20µs. These three channels run synchronously. Maximal 500000 values can be recorded per channel. This corresponds to a recording time of 10s at 50kS/s. Each channel of the data recorder can be connected with a data source (see below).

  • Page 70: Status Register

    recorded. Alternatively the recording can be canceled with recstop. The current writing position is readable simultaneously for all three recording channels with recwridx3. Read-out procedure: Before reading, read pointer are set: recrdidx,idx_1,idx_2,idx_3 (0 to reclen-1), channels not used are indicated with 0. The reading index can be set arbitrarily in the buffer. The output occurs with the command recrd, which has different modi: recrd,channel return incrementally three samples of the selected channel recrd,channel,number output of the selected number of samples (multiple of 3 rounded up)

  • Page 71: Configuration Register

    12. configuration register The configuration register is a 16bit register. The single bits describe the different settings of the device. Read out the register with the command config: Description device sends date and time every minute device needs time input after reset time format: 0 = GE, 1 = US number format: 0 = floating point, 1 = scientific auto Power ON...

  • Page 72: Controller Adjustment

    continue working after your actuator has been damaged. The values of calibration are valid only for a specified assembly configuration. Any change in the assembly configuration can cause the modes OVL or UDL. Please provide us with your assembly configuration in advance. 14.

  • Page 73: Troubleshooting

    With the filter type lpass the settling curve can be settle down (reducing tpass = swinging settle down). However a lower low pass frequency increases the time delay between set and position value. 15. troubleshooting Please check all cables and connections first if the system is not working properly. error possible solution no reaction at switch on...

  • Page 74: Error Register

    15.1. error register The error register is an 8bit register. Each bit describes different error. Once error has occurred the error register changes and error message will be issued via interface. “error “ CR LF. ,value Description actuator 1 is in overload actuator 1 is in underload actuator 2 is in overload actuator 2 is in underload...

  • Page 75: Technical Data D-Drive

    16. technical data d-Drive main device Operating voltage 90 to 240 VAC / 50 to 60 Hz typ. 2,4A @ 115V Input current typ. 1,2A @ 230V Power consumption max. 175W (full load) Standby current <1mA green blinking = Standby Power On - LED green = ON orange = busy...

  • Page 76: Pinning

    MOD/MON/TRG connector * DSUB receptacle 9pin controller architecture* PID free programmable green = ready for use / open loop OL/CL-LED* yellow = closed loop yellow blinking = overload / underload slew rate, notch filter, low pass, trigger-I/O, ASI, ASC, features* integrated function generator, over temperature protection, short circuit proved Interface...
  • Page 77 PIEZO: SUB-D plug 15pin designation description 1,2,11 AGND analog ground +15V * operating voltage measurement +15V 4,14 digital ground I²C-Bus SDA 5Veeprom * operating voltage ID-Chip Vout2 actuator voltage 2 +130 to -20V for nanoX Vout actuator voltage -20 to +130V +MESS position signal -8 to +8V -15V *...

  • Page 78: Important Information

    18. important information The device is calibrated at the factory. The actuators with an integrated measurement system are calibrated and have an ID chip, which store all actuator specifications. These will be transfer to the amplifier, when powered on. For high precision positioning with nm-resolution, you must warm up the amplifier 2 hours before use.

  • Page 79: Your Notes

    19. your notes CEO: Dr. Bernt Götz • phone +493641/66880 • fax +493641/668866 • www.piezosystem.com...

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