Ingenieur-Büro Kirchen Kippesweg 4, D-97657 Langenleiten Tel.: +49 (0)9701 90716-0 / Fax: +49 (0)9701 90716-1 Internet: www.ibkirchen.de eMail: [email protected] Bedienungs- und Programmieranleitung für den Summenzähler 01/023 ---------------------------------- Inhaltsverzeichnis 1) Einleitung ........................................................................................................................................... 3 2) Schnittstellenbelegungen................................................................................................................. 3 2.1) Spannungsversorgung K1 ............................................................................................................ 4 2.2) Impulseingang K2 .......................................................................................................................... 4 2.3) Parametrierung K3 ......................................................................................................................... 4 3) Bedienelemente und Anzeigeelemente........................................................................................... 5 4) Inbetriebnahme.................................................................................................................................. 5 4.1) Spannungsversorgung .................................................................................................................. 5 4.2) Anschluß der Impulsleitungen...................................................................................................... 5 4.3) Anschluß des USB Adapters ........................................................................................................ 6 4.4) Parametrierung............................................................................................................................... 6 4.5) Parametrierung der Samplefrequenz ........................................................................................... 6 4.6) Parametrierung der Auflösung ..................................................................................................... 7 4.7) Parametrierung des Indeximpulses ............................................................................................. 7 5) Betrieb ................................................................................................................................................ 8 6) Diagnose ............................................................................................................................................ 9 7) Technische Daten............................................................................................................................ 10 Anhang ................................................................................................................................................. 11 A) Befestigungsmaße als Baustein ................................................................................................... 11 A1) Befestigungsmaße Gehäuse ....................................................................................................... 11 B) Signalverläufe ................................................................................................................................. 12 C) Bestellhinweise............................................................................................................................... 12 Notizen.................................................................................................................................................. 13 Bedienungsanleitung zum Summenzähler 01/023 1) erstellt am 30.06.2010 Einleitung Der Summenzähler 01/023 wird in Verbindung mit Winkelcodierern, Linearmaßstäben oder Encodern eingesetzt. Der Summenzähler erfasst dazu A,B und Z-Impulse von dem Impulsgeber und wertet die Flanken (Striche) aus. Hierbei können Signaländerungen der Flanken bis maximal 7,5kHz erfasst werden (s. Anhang B). Über einen Umrechnungsfaktor (Imp/mm oder Imp/Grad) oder die Angabe der Auflösung in Mikrometer kann der Summenzähler auf den Maßstab angepasst werden. Dieser liegt im Bereich von 1..1000 Imp/mm oder bis zu 1µm Auflösung und kann über ein Parametrierungsmenü oder per RS232 parametriert werden. Die Auswertung des Indeximpulses (Z-Impuls) kann ein- oder ausgeschaltet werden, oder einfach nicht verdrahtet werden. Mit Hilfe von 2 Tastern (SET und CHOOSE) kann die Hardware parametriert, ein Diagnosemenü angezeigt oder der Zählerstand zurückgestellt werden. Wegen der 8stelligen Anzeige, werden Impulse intern mit 32bit gezählt, jedoch maximal mit 26bit dargestellt (-9999,99 .. 99999,99 bzw. –9999999 .. 99999999). Bei negativen Positionen wird die 1. Spalte mit einem Minus Vorzeichen versehen. Nur per PC kann die Anzahl der dargestellten Nachkommastellen von 2 auf 0 reduziert werden. Im Auslieferungszustand zeigt der Summenzähler die Positionen mit zwei Nachkommastellen an. 2) Schnittstellenbelegungen Folgende Schnittstellen sind im Summenzähler integriert und von der Gehäuserückseite zugänglich: K3 ©2010 – Ingenieur-Büro Kirchen K2 K1 3 /3 Bedienungsanleitung zum Summenzähler 01/023 2.1) erstellt am 30.06.2010 Spannungsversorgung K1 Als Spannungsversorgung für die Hardware wird eine stabilisierte 5V Gleichspannung benötigt. Diese wird vom mitgelieferten Steckernetzteil produziert. Der Summenzähler darf nur mit diesem oder einem – vom Ingenieur-Büro Kirchen – freigegebenen Netzteil betrieben werden. Ein Anschluß von anderen oder nicht freigegebenen Netzteilen kann zur Zerstörung von Komponenten des Summenzählers führen. Für weitere Informationen zum Steckernetzteil beachten Sie die technischen Daten im Anhang. Pin Nr. Bezeichnung 1 GND 2 +5VDC ACHTUNG: Sobald das Netzteil in einer Steckdose steckt und mit dem Summenzähler verbunden ist nimmt dieser den Betrieb auf. Ein Verpolen der Versorgungsspannung führt zwangsläufig zu Schäden an dem Summenzähler! 2.2) Impulseingang K2 Über die Schnittstelle K2 werden die Geberausgänge an den Summenzähler angeschlossen. Hierbei ist zu beachten, dass der Geber bei unterschiedlicher Spannungsversorgung gegenüber des Summenzählers dennoch das gleiche Massepotenzial besitzen muss! Andernfalls kann der Summenzähler die Impulse nicht richtig auswerten! Ein Vertauschen der Signale A und B hat zur Folge, dass der Summenzähler in die entgegengesetzte Richtung zählt. Pin Nr. Bezeichnung 1 A – Impuls Eingang 2 B – Impuls Eingang 3 Z – Impuls Eingang 4 GND Der Z-Impuls oder auch Indeximpuls ist nicht bei jedem Geber verfügbar und kann daher unbeschaltet bleiben. Beim Auftreten eines Z-Impulses wird der Zähler optional und automatisch auf Null zurückgesetzt. Das Verhalten des Summenzählers beim Erkennen des Indeximpulses kann Parametriert werden (vgl. Kapitel 4.4). Die nachfolgende Grafik skizziert die Eingangsschaltung des Summenzählers: Aufgrund der Diodenentkoppelung kann extern auch eine Open-Collector Schaltung als Impulsgeber / Impulsverstärker betrieben werden. 2.3) Parametrierung K3 Hier wird das mitgelieferte USB Adapterkabel angeschlossen. Es dient in Verbindung mit dem PC Programm der komfortablen Parametrierung des Summenzählers. Eine Bedienungsanleitung zum PC Programm ist dort als Online Hilfe integriert. ©2010 – Ingenieur-Büro Kirchen 4 /4 Bedienungsanleitung zum Summenzähler 01/023 3) erstellt am 30.06.2010 Bedienelemente und Anzeigeelemente Der Summenzähler beinhaltet folgende Bedien- und Anzeigeelemente CHOOSETASTER 4) SETTASTER Inbetriebnahme Für die Inbetriebnahme des Summenzählers müssen nachfolgende Schritte durchgeführt werden. 4.1) Spannungsversorgung Das mitgelieferte Steckernetzteil liefert die Versorgungsspannung für die Hardware. Es wird über die Eingangsbuchse K1 angeschlossen (vergleiche Kapitel 2.1). Hierbei ist unbedingt auf die richtige Polung zu achten. Bei Austausch des Steckernetzteils darf nur ein Original Ersatzteil über das Ingenieur-Büro Kirchen bezogen werden. Nachdem die Spannungsversorgung hergestellt ist, zeigt die Hardware bereits einige Informationen am hintergrundbeleuchteten LCD an. 4.2) Anschluß der Impulsleitungen Über die Schnittstelle K2 werden die Impulsleitungen A, B und bei Bedarf auch Z, sowie das gemeinsame Bezugspotenzial GND angeschlossen (vergleiche Kapitel 2.2). Beim Verdrahten kann sich die auf dem LCD dargestellte Position verändern. Dies stellt jedoch keine Problematik dar. Anschluss eines Gebers an den Versorgungsspannung für beide Geräte: ©2010 – Ingenieur-Büro Kirchen Summenzähler unter Verwendung der gleichen 5 /5 Bedienungsanleitung zum Summenzähler 01/023 erstellt am 30.06.2010 Anschluss eines Gebers an den Summenzähler unter Verwendung von unterschiedlichen Versorgungsspannung für beide Geräte: 4.3) Anschluß des USB Adapters Der mitgelieferte USB-Adapter wird optional an die Schnittstelle K3 angeschlossen. Damit kann bei einer Erstinbetriebnahme der Summenzähler mittels PC Programm parametriert werden. 4.4) Parametrierung Bei der Erstinbetriebnahme muss eine Parametrierung durchgeführt werden. Dadurch wird der Summenzähler auf den externen Geber angepasst. Erst danach können Positionen oder Winkel richtig auf dem LCD ausgegeben werden. Die Parametrierung sollte aufgrund der komfortablen Bedienung hierbei immer über das PC Programm durchgeführt werden. Optional kann die Parametrierung auch direkt über die Hardware erfolgen. Um in den Parametrierungsmodus zu gelangen, müssen im Normalbetrieb beide Taster gleichzeitig betätigt werden. Dadurch wechselt der Summenzähler in den Parametrierungsmodus. 4.5) Parametrierung der Samplefrequenz Direkt nach dem Loslassen beider Taster wird die Samplefrequenz angezeigt, mit welcher der Summenzähler die externen Impulse auswertet. Je höher diese Frequenz vorgegeben wird, desto schneller darf die Impulsfolge des Gebers sein. Ist die Samplefrequenz zu niedrig eingestellt, kann der Summenzähler Impulse und damit Positionen verlieren! Als Faustformel gilt: Die Samplefrequenz sollte mindestens doppelt so groß sein, wie die maximale Impulsfrequenz des Gebers. Ist diese jedoch nicht bekannt, da die Angabe auf dem Geber z.B. als Auflösung in einer Längeneinheit angegeben ist, gilt: Verfahrgeschwindigkeit = 0,5 x Samplefrequenz x Auflösung des Gebers Beispiel: Geberauflösung = 5µm / Samplefrequenz = 10000Hz ©2010 – Ingenieur-Büro Kirchen Verfahrgeschw. = 25mm/s 6 /6 Bedienungsanleitung zum Summenzähler 01/023 erstellt am 30.06.2010 Mit jedem Druck auf den CHOOSE - Taster wird die Samplefrequenz von 100Hz bis 2500Hz durchlaufen und anschließend wieder mit 100Hz begonnen. Eine Sonderform stellt die Anzeige der Samplefrequenz mit einem vorangestellten ‚*’ dar. Findet sich ein solcher Wert auf dem Display, bedeutet dies, dass der Summenzähler mit einer zum Standard abweichenden SampleFrequenz über den PC parametriert wurde. Nur über das PC Programm ist es möglich abweichende Samplefrequenzen zu parametrieren. Ein Druck auf den SET - Taster beendet die Auswahl und wechselt zur nächsten Parametrierung über. 4.6) Parametrierung der Auflösung Mit Hilfe der Auflösung wird der Summenzähler an den Geber angepasst. Hierbei wird der Wert „Impulse pro mm“ eingetragen. Der Wert kann über den CHOOSE - Taster um jeweils 100 Schritte inkrementiert werden. Der Einstellbereich liegt zwischen 1 und 1000 Imp/mm. Ist diese Angabe nicht auf dem Geber vermerkt, sondern nur die Angabe als Auflösung in einer Längeneinheit vermerkt, gilt die nachfolgende Umrechnungsformel: Imp/mm = 1000 / Auflösung [µ µm] Beispiel: Geberauflösung = 5µm Imp/mm = 200 Ergibt sich nach der Umrechnung ein Wert, der nicht ein Vielfaches von 100 ist, kann dieser Wert nur über das PC Programm parametriert werden! Wegen der Bereichsobergrenze von 1000 Imp/mm bedeutet dies im Umkehrschluss, dass die kleinste Geberauflösung bei 1µm liegen darf. Ein Druck auf den SET - Taster beendet die Auswahl und wechselt zur nächsten Parametrierung über. 4.7) Parametrierung des Indeximpulses Mit jedem Druck auf den CHOOSE - Taster kann die Auswertung des Indeximpulses geändert werden. Ein Druck auf den SET - Taster beendet die Parametrierung. Erst jetzt werden geänderte Einstellungen vom Summenzähler intern gespeichert und diese sofort - und fortan auch bei jedem Einschalten - benutzt. Der Summenzähler geht in den Normalbetrieb über, wobei die Anzeige auf dem LCD nun eine Position anzeigt. ©2010 – Ingenieur-Büro Kirchen 7 /7 Bedienungsanleitung zum Summenzähler 01/023 5) erstellt am 30.06.2010 Betrieb Direkt nach dem Einschalten des Summenzählers erfolgt eine interne Initialisierung, welche nach ca. 0,5s abgeschlossen ist. Danach werden verschiedenen Informationen auf dem LCD ausgegeben: Nach einer kurzen Verzögerungszeit von 2s wechselt der Inhalt über zu: Nach weiteren 2s wird in Abhängigkeit eines eingeschalteten Indeximpulses folgende Information angezeigt: Damit der Summenzähler die Referenzposition (Nullposition) erkennt, sollte diese nun angefahren werden. Dort zeigt das LCD dann automatisch die Position 0 an. Wird der Indeximpuls jedoch nicht ausgewertet, kann jede beliebige Position zur Nullposition deklariert werden. Dies geschieht durch Betätigen des SET - Tasters für 3s. Danach schaltet das LCD auf die Position 0 um. Nun kann von dort aus eine positive oder negative Position bzw. Winkel angefahren werden. Die dargestellte Position wird per Standard mit zwei Nachkommastellen und mindestens vier Vorkommastellen angegeben und zeigt die Entfernung zum referenzierten Nullpunkt in Millimeter oder in Grad an. Solange die kalkulierte Verfahrgeschwindigkeit bei Positionsänderungen nicht überschritten wird, verliert der Summenzähler keine Impulse und zeigt die Position richtig an! ACHTUNG: Die Nullposition sollte in regelmäßigen Abständen angefahren werden um evtl. vorhandene Impulsverluste zu erkennen! ©2010 – Ingenieur-Büro Kirchen 8 /8 Bedienungsanleitung zum Summenzähler 01/023 6) erstellt am 30.06.2010 Diagnose Mit Hilfe der Diagnose können neben allen programmierten Parametern weitere Zusatzinformationen angezeigt werden. Um die Diagnose zu aktivieren, muss der CHOOSE Taster für mindestens 3s gedrückt bleiben. Danach wechselt die Anzeige in den Diagnosemodus. Mit jedem weiteren Betätigen des CHOOSE - Tasters wird ein anderer Parameter angezeigt. Die Firmware gibt hierbei Aufschluss über die Versionsnummer der internen Controllersoftware. Die Betriebsdauer wird in Stunden dargestellt und zählt nur die Zeiten, in denen der Summenzähler für mindestens eine Stunde eingeschaltet war. Die Seriennummer ist eine feste vergebene, Controller bezogene Ziffernfolge. Mit jedem weiteren Betätigen des CHOOSE - Tasters wird nun ein eingestellter Parameter angezeigt. Nachdem der letzte Parameter auf dem LCD dargestellt ist, kann der Diagnosemode durch nochmaliges Betätigen des CHOOSE – Tasters beendet werden. ©2010 – Ingenieur-Büro Kirchen 9 /9 Bedienungsanleitung zum Summenzähler 01/023 7) erstellt am 30.06.2010 Technische Daten Ingenieur-Büro Kirchen Kippesweg 4, D-97657 Langenleiten Tel.: +49 (0)9701 90716-0 / Fax: +49 (0)9701 90716-1 Internet: www.ibkirchen.de eMail: [email protected] Technische Daten für den Summenzähler (01/023) Bezeichnung Symbol 0) Gleichspannungsversorgung UB Stromaufnahme IB 4,8 typ 5,0 max 5,5 10 Einheit [V] [mA] 1) 2) UIN_H UB – 0,7 30 [V] 1) UIN_L 0 0,4 [V] 3700 [kHz] H-Eingangspegel für A,B,Z-Impuls L-Eingangspegel für A,B,Z-Impuls min 3) Signalfrequenz fp Signal – Flankensteilheit m 0,13 A-B Signalversatz θA-B 85 zul. Betriebstemperatur TA 0 Anzahl von Speichervorgängen ED Schutzart der Hardware (bei kompletter Schnittstellenbelegung) IP [V/µs] 90 95 [Grad] 85 [°C] 100000 00 20 Anm. 0): Versorgung nur über mitgeliefertes, stabilisiertes Steckernetzteil. Anm. 1): Bei gleichem GND Bezugspotenzial. Anm. 2): Aufgrund einer Diodenentkoppelung darf das H-Potenzial über der max. Betriebsspannung der Hardware liegen. Anm. 2): Signalfrequenz als absolutes Maximum bezieht sich auf eine vollständige Periode. Flanken dürfen sich dann mit max. 14,8kHz ändern. Die detektierte Signalfrequenz ist abh. von der parametrierten Samplerate der Hardware. Änderungen, die dem technischen Fortschritt dienen, bleiben vorbehalten ---------------------------------------------------------------------------------------------------©2010 – Ingenieur-Büro Kirchen 10 /10 Bedienungsanleitung zum Summenzähler 01/023 erstellt am 30.06.2010 Anhang A) Befestigungsmaße A1) als Baustein Befestigungsmaße Gehäuse ©2010 – Ingenieur-Büro Kirchen 11 /11 Bedienungsanleitung zum Summenzähler 01/023 erstellt am 30.06.2010 B) Signalverläufe Die nachfolgende Grafik beschreibt die Form der notwendigen Eingangsimpulse A und B: Beizeichnung H-Zeit th min max 1) [µs] 1) [µs] 1) [µs] 134 L-Zeit tl Einheit 134 Periodendauer tp 268 A/B-Signalversatz 85 95 [Grad] 1) Anm. : Es handelt sich hierbei um das absolute Minimum, das bei maximaler Samplefrequenz von 15kHz gerade noch detektiert werden kann. C) Bestellhinweise Artikelnummer 01023-99 01023-01 04051-05 01009-11 03023-03 03023-01 ©2010 – Ingenieur-Büro Kirchen Bezeichnung Summenzähler als Baustein ohne Gehäuse Summenzähler im Gehäuse Steckernetzteil 5V USB-Adapter Lite PC Software DEMOVERSION PC Software VOLLVERSION 12 /12 Bedienungsanleitung zum Summenzähler 01/023 erstellt am 30.06.2010 NOTIZEN ©2010 – Ingenieur-Büro Kirchen 13 /13 Bedienungsanleitung zum Summenzähler 01/023 erstellt am 30.06.2010 NOTIZEN ©2010 – Ingenieur-Büro Kirchen 14 /14 Bedienungsanleitung zum Summenzähler 01/023 erstellt am 30.06.2010 Haftung / Gewährleistung: Dieses Handbuch wurde mit der gebotenen Sorgfalt erstellt. Jedoch wird keinerlei Haftung oder Gewähr dafür übernommen, dass diese Dokumentation oder die Software mit allen Komponenten fehlerfrei oder für spezielle Zwecke geeignet sind. Für Folgeschäden ist jede juristische Verantwortung oder Haftung ausgeschlossen. 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