piezosystemjena NV100/D NET Instruction Manual
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piezosystemjena NV100/D NET Instruction Manual

Digital piezo amplifier
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Bedienungsanleitung
Digitaler Piezoverstärker
NV100/D_NET
instruction manual
digital piezo amplifier
NV100/D_NET
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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  • Page 1 Bedienungsanleitung Digitaler Piezoverstärker NV100/D_NET instruction manual digital piezo amplifier NV100/D_NET 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 09.12.2021 von CB English version: last change 2021-12-09 by CB Geschäftsführer: Dr. Bernt Götz • Telefon 03641/66880 • Fax 03641/668866 • www.piezosystem.com...

  • Page 3: Table Of Contents

    Inhaltsverzeichnis Gegenstand ........................4 Zertifizierung von piezosystem jena ................. 4 Konformitätserklärung ....................... 4 Lieferumfang ........................5 Allgemeine Hinweise zu Piezo-Aktoren und Spannungsverstärkern ....... 5 Sicherheitshinweise ......................6 Installation, Stromanschluss ..................... 7 Betrieb ..........................7 Pflege und Wartung ......................8 Umgebungsbedingungen ....................8 Kurzanleitung, Funktionskontrolle ..................

  • Page 4: Gegenstand

    Gegenstand Diese Anleitung beschreibt die digitalen Piezoverstärker der Serie NV100/D_NET 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 Zertifizierung von piezosystem jena Die Firma piezosystem jena GmbH arbeitet seit 1999 nach einem nach DIN EN ISO 9001 zertifizierten Qualitätsmanagementsystem, dessen Wirksamkeit durch regelmäßige Audits durch...

  • Page 5: Lieferumfang

    Lieferumfang Bitte prüfen Sie nach Erhalt die Vollständigkeit der Lieferung, bestehend aus: • Spannungsverstärker NV100/D_NET • Weitbereichsnetzteil 24V • 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. Beachten Sie bitte die Sicherheitsvorschriften beim Umgang mit diesen Spannungen.

  • 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 Nv100/D_Net

    Beschreibung des digitalen Piezoverstärkers NV100/D_NET 8.1 Allgemeines Der digitale Verstärker NV100/D_NET 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: des Verstärkers Abbildung 1: Funktionsgruppen 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.

  • Page 13: Technische Daten

    8.4 Technische Daten NV100/D_NET Eingangsspannung: 24 V Betriebsspannungsbuchse: Kleinspannungsbuchse mit 2,1mm Stift Eingangsstrom: max. 0,3 A @ 24 V, Ruhestrom: 90 mA Leistungsaufnahme: max. 8 W ® Ausgangsleistung: 6,5 W (max. 12 W für NanoX Aktoren) Ausgangsspannungen: -20 V ... +130 V Ausgangsstrom: 100 mA (maximal) ®...

  • 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 3,3 V Betriebsspannung ID-Chip eeprom ® Vout2 Steuerspannung für NanoX Aktor +130 V ... -20 V Vout Steuerspannung Aktor -20 ...

  • Page 15: Kommunikation

    8.6 Kommunikation 8.6.1 USB-Kommunikation Die Kommunikation mit dem NV100/D_NET 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: Ethernet-Konfiguration

    Beispiel: Putty (Bitte IP-Adresse anpassen) Die IP-Adresse wird dynamisch über DHCP vergeben oder kann statisch über die Konfiguration eingestellt werden. Zum Finden der Geräte im Netz fragen sie ihren Administrator oder verwenden Sie unser Tool „IP-Search“. Bei Problemen mit der Firewall wenden sie sich an ihren Administrator. Nach der Suche kann die IP-Adresse mit „Copy“...
  • Page 17 In der ersten Zeile ist die MAC-Adresse des Gerätes zu lesen. Am Ende steht das Konfigurationsmenu. Über „Server“ kann die IP-Adresse statisch vergeben werden. Über „Channel 1“ kann der Standardport (23) geändert werden. Geschäftsführer: Dr. Bernt Götz • Telefon 03641/66880 • Fax 03641/668866 • www.piezosystem.com...
  • Page 18 Mit der IP-Adresse kann die Einstellung auch in jedem Browser geändert werden. ACHTUNG: Im Auslieferzustand wird die IP-Adresse über DHCP bezogen. In Netzen ohne DHCP- Server ist kein Zugriff ohne vorherige Änderung auf eine statische IP möglich. Bitte fragen Sie ihren Netzwerkadministrator.

  • Page 19: Befehlssatz

    8.7 Befehlssatz Befehle mit Werteingabe: <Befehl>,<Wert> Enter nach dem Befehl Beschreibung Wertebereich Einschalten automatisch gesetzt 0= Aktorformatierung deaktiviert Aktorformatierung (Softstart) fenable 1= Aktorformatierung aktiv nach Einschalten aktivieren 0…100 % sinit Initialposition des Aktuators nach dem Einschalten Wertevorgabe: -20 ... 130.000 [V] im open loop Aktorspannung (ol) Modus 0 ...

  • Page 20: 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 21: 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). Nach dem Einschalten führt der Verstärker ca.
  • Page 22 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 23: Fehlersuche

    11 Fehlersuche Bei Nicht- oder Fehlfunktion des Gerätes trotz scheinbar intakter Anzeigen kontrollieren Sie bitte die Kabel auf Beschädigung oder Kurzschlüsse. Starke Zugbelastungen an den Steckern können zu Unterbrechungen führen. Fehler Mögliche Abhilfe LED leuchtet rot Überprüfen Sie die elektrische Verbindung zwischen Aktor und Controller, schalten Sie die Betriebsspannung aus und wieder ein.

  • Page 24: Ihre Notizen

    12 Ihre Notizen Geschäftsführer: Dr. Bernt Götz • Telefon 03641/66880 • Fax 03641/668866 • www.piezosystem.com...
  • Page 25 table of contents introduction ........................26 certification of piezosystem jena ..................26 declaration of conformity ....................26 purchased part package ....................27 instructions for using piezo electrical elements and power supplies ......27 safety instructions ......................28 installation, power supply ....................29 operation..........................

  • Page 26: Introduction

    introduction This manual describes the digital piezo amplifier series NV100/D_NET 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 27: Purchased Part Package

    purchased part package • Please check the completeness of the delivery after receiving the shipment: • piezo amplifier NV100/D_NET • 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 28: 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 29: 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 30: 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 31: How To Operate The Digital Amplifier Nv100/D_Net

    how to operate the digital amplifier NV100/D_NET 8.1 common introduction The digital amplifier NV100/D_NET 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.

  • Page 32: 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 33 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 34 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.

  • Page 35: Technical Data

    8.4 technical data NV100/D_NET 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. 8 W Output power: 6.5 W (max. 12 W for NanoX® actuators) Output voltages: -20 V ...

  • Page 36: 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 3.3 V operating voltage ID-Chip eeprom ® Vout2 for NanoX actuator voltage 2 +130 ... -20 V Vout actuator voltage -20 ...

  • Page 37: Communication

    8.6 communication 8.6.1 USB-communication The NV100/D_NET 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).

  • Page 38: Ethernet-Configuration

    example: Putty (Please change the ip-address) The ip-address is dynamic over DHCP or can set static over the configuration. To get the ip- address of the device ask you network administrator or use our tool „IP-Search“. At problems with the firewall ask your network administrator. After the search of the IP-address you can copy it to clipboard with the „Copy“-button.
  • Page 39 With „Server“ you can set the IP-address to static. With „Channel 1“ you can change the default port (23). Geschäftsführer: Dr. Bernt Götz • Telefon 03641/66880 • Fax 03641/668866 • www.piezosystem.com...
  • Page 40 With the ip address you can change the network settings in every browser. CAUTION: In delivery condition the IP address is get over DHCP. In nets without DHCP server there is no access possible without change to a static ip. Please ask your network administrator. Geschäftsführer: Dr.

  • Page 41: 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 42: 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 43: Handling

    handling The actuator is connected to the NV100/D_NET 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). After switch on, the device runs a self test procedure, while the indicator LED is lightning red.

  • Page 44: Controller Adjustment

    10 controller adjustment When any actuator made by piezosystem jena is connected to the NV100/D_NET, 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 45: Troubleshooting

    11 troubleshooting Please check all cables and connections first if the system is not working properly. error possible solution LED lights red Check the connection between actuator and amplifier. Check the actuator cable for damage. LED blinks red NanoX is not possible on this device. actuator oscillates in Check the PID-controller adjustments, reduce the ki-value, resonant frequency in...

  • Page 46: Your Notes

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

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