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Kistler 5015A Serie Betriebsanleitung

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Ladungsmeter
Typ 5015A...
ä
5015A_002-121d-03.20

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Verwandte Anleitungen für Kistler 5015A Serie

Inhaltszusammenfassung für Kistler 5015A Serie

  • Seite 1 Betriebs- anleitung Ladungsmeter Typ 5015A... ä 5015A_002-121d-03.20...
  • Seite 3 Fortschritts zu verbessern und zu ändern, ohne Ver- pflichtung, Personen und Organisationen aufgrund solcher Änderungen zu benachrichtigen. © 2010 … 2018 Kistler Gruppe. Die Produkte der Kistler Gruppe sind durch verschiedene gewerbliche Schutz-rechte geschützt. Mehr dazu unter www.kistler.com. Die Kistler...
  • Seite 4 Ladungsmeter Typ 5015A... Inhaltsverzeichnis Einleitung ............................5 Wichtige Hinweise ......................... 7 Zu Ihrer Sicherheit ........................ 7 Auspacken ..........................8 Transport und Lagerung ....................... 8 Netzspannungsumschaltung ....................9 Elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) ................9 Tipps zum Gebrauch des Handbuchs .................. 10 Mitgeliefertes Zubehör ....................... 11 Zubehör (optional) ......................
  • Seite 5 Vorsichtsmassnahmen ......................70 Drift-Ursachen ........................70 Test und Kalibrierung ......................72 7.3.1 Gerätetest ........................... 72 7.3.2 Kalibrierung ........................72 7.3.3 Kistler Kalibrierservice ......................73 Neue Firmware laden ......................73 Sicherung ersetzen ......................74 Eingangs-Operationsverstärker ersetzen ................75 Anhang ............................76 Ladungsverstärker-Übertragungsverhalten................
  • Seite 6 Ladungsmeter Typ 5015A... Index ............................97 Konformitätserklärung ......................... 99 Total Seiten 99 Seite 4 5015A_002-121d-03.20...
  • Seite 7 Einleitung Einleitung Mit der Wahl dieses Qualitätsprodukts von Kistler haben Sie sich für ein Gerät entschieden, das sich durch hohe technische Innovation, Präzision und Langlebigkeit aus- zeichnet. Kistler lehnt soweit gesetzlich zulässig jede Haftung ab, sofern dieser Betriebsanleitung zuwider gehandelt wird oder andere Produkte, als unter Zubehör aufgeführt,...
  • Seite 8 Ladungsmeter Typ 5015A... Kistler bietet eine breite Palette von messtechnischen Pro- dukten:  Quarzkristall-Sensoren für Kraft, Drehmoment, Deh- nung, Druck, Beschleunigung, Schock, Vibration und Körperschall  Piezoresistive Drucksensoren und Transmitter  Messverstärker, Anzeige- und Kalibriergeräte  Elektronische Steuerungs- und Überwachungssysteme sowie anwendungsspezifische Software für die Mess-...
  • Seite 9  nach schweren Transportbeanspruchungen. Ist nach den oben aufgeführten Merkmalen ein gefahrloser Betrieb nicht mehr gewährleistet, dann muss das Gerät umgehend der zuständigen Kistler Verkaufsgesellschaft/ Vertretung zur Reparatur zugesandt werden. Beim Öffnen von Abdeckungen oder Entfernen von Teilen, außer wenn dies von Hand möglich ist, können spannungs- führende Teile freigelegt werden, solange das Gerät...
  • Seite 10 Vertretung. Bitte überprüfen Sie den Lieferumfang, bevor Sie mit der Inbetriebnahme des Geräts beginnen. Sollte ein Teil fehlen, kontaktieren Sie bitte die zuständige Kistler Verkaufsge- sellschaft bzw. Vertretung. Transport und Lagerung Soll das Gerät transportiert oder längere Zeit gelagert...
  • Seite 11 Wichtige Hinweise Netzspannungsumschaltung Vor dem ersten Einschalten ist sicherzustellen, dass die am Gerät eingestellte Betriebsspannung und die Netzspannung übereinstimmen. Die eingestellte Nennspannung ist an der Geräterückseite neben der Gerätesteckdose sichtbar  230 V~ (für Spannungsbereich 180 ... 264 V~)  115 V~ (für Spannungsbereich 90 ... 132 V~) Umstellung der Versorgungsspannung ACHTUNG! ...
  • Seite 12 Folge. Erkundigen Sie sich in diesem Falle bei Ihrer Kistler Verkaufsgesellschaft oder Vertretung über die Ak- tualisierungsmöglichkeiten für Ihre Dokumentationen. Kistler ist stets bemüht, die Bedienung so zu gestalten, dass sich das Gerät weitgehend intuitiv bedienen lässt. Falls sich Fragen ergeben sollten, empfehlen wir Ihnen, Kapitel 5 dieses Handbuchs zu konsultieren.
  • Seite 13 Wichtige Hinweise Mitgeliefertes Zubehör Ladungsmeter Typ 5015A... mit  länderspezifischem Netzkabel  Stecker für Fernsteuereingang 'Remote Control' Artikelnummer: 5.510.305  Selbstklebeschild mit Netzspannungsangaben  Flash-Loader mit aktueller Firmware  Demo-Programm für die Visualisierung des Anzeige- Displays auf einem PC  PC-Software und VI-Driver für LabVIEW für die Geräte- konfiguration und die Messdatenerfassung ...
  • Seite 14 Ladungsmeter Typ 5015A... 2.10 Verwendete Nomenklatur Hier finden Sie Erklärungen zu der in diesem Handbuch verwendeten Nomenklatur und zu den Abkürzungen sowie Erläuterungen zur Bedeutung spezieller Schriftarten. Abkürzung Definition Full Scale = Bereichsendwert GPIB General Purpose Interface Bus (oder IEEE-488- Schnittstelle) Digital Signal Processing (Digitale Signalverarbeitung) M.U.
  • Seite 15 Wichtige Hinweise 2.11 Masseinheiten Masseinheiten dienen zur Bestimmung des Wertes von physikalischen Größen. Ein Einheitensystem ist ein Satz von Regeln, welcher angibt, wie die Masseinheit jeder in Naturwissenschaft und Technik verwendeten Größe wider- spruchsfrei festgelegt wird. Das heute weltweit ange- wandte Einheitensystem ist das Internationale Einheiten- system, auf Französisch Système International d'Unités (SI).
  • Seite 16 Ladungsmeter Typ 5015A... Das Ladungsmeter unterstützt zur Messung mechanischer und elektrischer Größen die folgenden Einheiten: Größe eingestellte SI-Einheit Einheit Kraft 1 kN 9,80710 1 grf 9,80710 1 kp 9,807 N 1 kgf 9,807 N 1 lbf 4,448 N Druck 1 bar 1 kPa 1 MPa 1 psi...
  • Seite 17 Kraftmesselemente einer Messplattform parallel geschaltet werden, um so die Gesamtkraft zu messen. Polarität Gemäß Kistler ist die Polarität so definiert, dass eine Druck- zunahme beim Sensor eine negative Ladung erzeugt. Das Ladungsmeter invertiert das Sensorsignal und generiert in diesem Fall eine positive Ausgangsspannung.
  • Seite 18 Ladungsmeter Typ 5015A... Messbereich Wir empfehlen, bei Beginn einer Messung oder auch bei längeren Betriebspausen den größten Messbereich einzu- stellen. Eine normale Übersteuerung durch zu große Ladungssignale schadet dem Ladungsverstärker nicht. Bei mehr als 10-facher Übersteuerung kann die Ladung eine unzulässig hohe Spannung bewirken.
  • Seite 19 Wichtige Hinweise Messart: DC (Long) x(t) x(t) x(t) Messart: AC (Short, Medium, Hochpassfilter) x(t) x(t) x(t) 5015A_002-121d-03.20 Seite 17...
  • Seite 20 Ladungsmeter Typ 5015A... 2.13 Entsorgungshinweis zu Elektronikgeräten Elektronik-Altgeräte dürfen nicht mit dem Haushalt- Kehricht entsorgt werden. Bitte geben Sie das ausge- diente Gerät zur Entsorgung an die nächstgelegene Elektronik-Entsorgungsstelle zurück oder kontaktieren Sie Ihre Kistler-Verkaufsstelle. Seite 18 5015A_002-121d-03.20...
  • Seite 21 Funktionsbeschreibung Funktionsbeschreibung Das netzbetriebene Ladungsmeter nimmt die vom piezo- elektrischen Sensor abgegebene Ladung auf und wandelt diese in eine proportionale Spannung um. Die Elektronik ermöglicht die einfache, übersichtliche Bedienung des Geräts. So lassen sich Empfindlichkeit, Messbereich, Filter- charakteristiken etc. kontinuierlich in weiten Grenzen am Gerät einstellen.
  • Seite 22 Ladungsmeter Typ 5015A... Blockschema Messverstärker-Baugruppe Bedien-Baugruppe Netzteil-Baugruppe Bild 1: Blockschema des Ladungsmeter Typ 5015A... Im Folgenden sind die einzelnen Funktionsblöcke der Messverstärker-, Bedien- und Netzteilbaugruppe näher be- schrieben. Seite 20 5015A_002-121d-03.20...
  • Seite 23 Funktionsbeschreibung Messverstärker-Baugruppe Ladungseingang 'Charge' Die Eingangsstufe besteht aus einem hochverstärkenden und hochisolierenden Operationsverstärker mit hochisolie- renden Bereichskondensatoren C als Gegenkopplung. Die eingespeiste Ladung wird so in eine proportionale Span- nung umgewandelt. Für die Berechnung des Spannungs- signals genügt in den meisten Fällen die nebenstehende Näherungsformel.
  • Seite 24 Ladungsmeter Typ 5015A... Spannungseingang 'Voltage' (Option) Am Spannungseingang können zum einen direkt Piezo- tron-Sensoren angeschlossen werden. Dazu ist der Piezo- tron-Modus zu aktivieren. Dieser schaltet die 4 mA-Strom- quelle zur Speisung des Piezotron zu. Der Kondensator Ck wandelt gemäß nebenstehender Formel die am Eingang anliegende Spannung in eine Ladung um und führt diese −...
  • Seite 25 Funktionsbeschreibung Messverstärker-Controller Der Messverstärker-Controller steuert und überwacht sämtliche Funktionen von Messverstärker und DSP. Im EEPROM sind u. a. die Identifikation der Baugruppe sowie die Kalibrierdaten nichtflüchtig gespeichert. Zu Kompensa- tionszwecken misst er laufend die Gerätetemperatur. Der Messverstärker-Controller wiederum kommuniziert über den CAN-Bus mit der Bedien-Baugruppe.
  • Seite 26 Ladungsmeter Typ 5015A... Netzteil-Baugruppe Die nominale Netzspannung beträgt 230 V~ bzw. 115 V~ (umschaltbar). Zur Unterdrückung von Netzstörungen dient am Eingang ein Netzfilter. Mit dem Netztransfor- mator werden die Kleinspannungen erzeugt. Daraus werden je zwei voneinander galvanisch getrennte 5 V und ±15 V Speisungen generiert.
  • Seite 27 Installation und Inbetriebnahme Installation und Inbetriebnahme Mit dem Gerät darf nur unter den spezifizierten Betriebs- bedingungen gearbeitet werden (siehe Kapitel 6). Es ist vor übermäßiger Staubeinwirkung sowie mechanischer Bean- spruchung (Schock, Vibration) zu schützen. Hohe Luft- feuchtigkeit, die bei Temperaturänderung zu Kondensation führen kann, ist zu vermeiden.
  • Seite 28 Ladungsmeter Typ 5015A... [Esc] Rücksprung vom Untermenü ins Haupt- menü. Die vorgängig vorgenommenen Einstellungen werden nicht gespeichert Die Steuerung des Ladungsmeters erfolgt über zwei Tasten. Definierbare Funktionstaste (siehe Kapitel 5.6). [Meas] Diese Taste ermöglicht es den Messzyklus manuell zu starten bzw. wieder zu stoppen (siehe auch Kapitel 5.7).
  • Seite 29 Installation und Inbetriebnahme Anschliessen des Geräts Vor dem Anschließen der Kabel ist das Ladungsmeter auszuschalten (Netzschalter auf 0). Um Beschädigungen in der empfindlichen Eingangsstufe zu verhindern, sind Sensor und Kabel vorgängig durch Kurzschließen zu entladen. Zur Entladung verwendet man beispielsweise ein kurzes Drahtstück oder einen Schraubenzieher, mit dem man den Mittelstift des BNC-Steckers mit dem BNC-Steckergehäuse kurzschließt.
  • Seite 30 Ladungsmeter Typ 5015A... EMV und Masseschleifen Piezoelektrische Sensoren sind in der Regel so aufgebaut, dass die eine der Elektroden auf dem Sensorgehäuse liegt. Beim Einbau wird der Sensor meist durch die Metallstruktur geerdet (Sicherheit). Wenn der Sensor nicht isoliert montiert ist, könnte eine so entstandene Erdschleife zu Störungen führen.
  • Seite 31 Installation und Inbetriebnahme Bedienung 4.4.1 Anzeige und Hauptmenü 1. Messbereich (entspricht auch der Skalierung der Balkenanzeige und des Spannungsausgangs) → siehe Kapitel 5.3 2. Automatische Messbereichseinstellung aktivieren → siehe Kapitel 5.3.3 3. Weitere Menüs → siehe Kapitel 5.6, 5.7, 5.14, 5.15, 5.16, 5.17, 5.18, 5.19, 5.21, 5.22 4.
  • Seite 32 Ladungsmeter Typ 5015A... 4.4.2 Menübedienung Nach dem Einschalten des Geräts steht der Cursor immer auf dem Feld Messbereich. Durch Drehen des Bedien- knopfs lassen sich die einzelnen Felder/Symbole anwählen. Durch Drücken des Bedienknopfs können die entspre- chenden Menüfenster geöffnet werden. Falls sich nur die beiden Symbole unten ganz links und ganz rechts anwäh- len lassen, ist die Einstellungssperre eingeschaltet (siehe Kapitel 5.2).
  • Seite 33 Installation und Inbetriebnahme Erste Messungen durchführen Die nachfolgend beschriebene Schritt-für-Schritt-Anleitung soll Ihnen anhand der direkten und indirekten Kraftmes- sung den raschen Einstieg ermöglichen. 4.5.1 Direkte Kraftmessung Bei der direkten Kraftmessung wird, wie das neben- stehende Bild zeigt, im Krafthauptschluss gemessen. Beim Verwenden von Kraftsensoren der Typenreihe 9001A bis 9051A ergibt sich durch den Vorspannbolzen ein Empfind- lichkeitsverlust von ca.
  • Seite 34 Ladungsmeter Typ 5015A...  Das Navigieren in den einzelnen Menüs ist im Kapitel 4.4.2 beschrieben.  Ändern der Bedienersprache z.B. von deutsch auf eng- lisch (siehe Kapitel 5.18). Sensoreingang definieren.  Die Grundeinstellung für den Sensoreingang ist vom Typ Ladung. ...
  • Seite 35 Im nächsten Schritt wird die Sensorempfindlichkeit gemäß Kalibrierblatt oder gemäß Empfindlichkeitsangabe auf der Sensorverpackung eingestellt.  Das Vorzeichen ist fix auf Minus eingestellt. Da piezo- elektrische Sensoren von Kistler standardmäßig für eine Druckzunahme eine negative Ladung erzeugen, ergibt sich am Spannungsausgang des Ladungsmeters eine positive Spannungsänderung.
  • Seite 36 Ladungsmeter Typ 5015A... Mit der grünen Taste [Meas] wird der Messzyklus ge- startet. Dies wird mit der grünen Leuchtdiode ‘Measure‘ Es ist darauf zu achten, dass die Krafteinwirkung innerhalb des Messzyklus erfolgt. Mit erneutem betätigen der Taste [Meas] wird die Messung gestoppt. Measure inaktiv aktiv...
  • Seite 37 Installation und Inbetriebnahme Nachstehend ist das Vorgehen bezüglich Geräteeinstellung und Messung beschrieben. Referenzmesskette konfigurieren  Empfindlichkeit des Referenzsensors mit entsprechen- der Einheit am Ladungsmeter einstellen.  FS-Messbereich einstellen Nebenschlussmesskette konfigurieren  FS-Messbereich der Referenzmesskette einstellen.  Menupunkt für die Empfindlichkeitseinstellung anwählen. ...
  • Seite 38 Weiter gibt es ein Demo-Programm (Windows) für Schu- lungszwecke. Es ermöglicht die Übertragung der Anzeige- daten auf einen PC. Von unserer Internet-Seite www.kistler.com können Sie jederzeit den aktuellsten Software-Release auf Ihren PC herunterladen. Für die Installation wählen Sie auf dem entsprechenden Datenträger beziehungsweise Verzeichnis...
  • Seite 39 Referenz Referenz Nachfolgend sind die Einstellmöglichkeiten und die vom Gerät unterstützten Funktionen beschrieben. Kontrasteinstellung Bei bestimmten Lichtverhältnissen kann es erforderlich sein, den Kontrast der Flüssigkristallanzeige zu justieren. Dazu ist das entsprechende Symbol zu selektieren [Select] und [Enter] zu drücken. Nun kann durch Drehen des Bedien- knopfs der Kontrast verändert werden.
  • Seite 40 Ladungsmeter Typ 5015A... 5.3.1 Schrittweise Bereichseinstellung Schrittweise bedeutet, dass der Bereich in Schritten von z.B. 100.0, 200.0, 500.0, 1 000, 2 000 etc. verändert werden kann. 5.3.2 Variable Bereichseinstellung Variabel bedeutet, dass jeder beliebige Wert eingestellt werden kann, z.B. 100.0, 100.1, 100.2 etc. Um dies zu tun, wählt man das Feld Messbereich an und drückt zweimal [Enter] oder einmal [Enter], wenn die Zahl bereits angewählt (unterstrichen) ist.
  • Seite 41 Referenz Die automatische Messbereichseinstellung wird im Feld Messbereich wie folgt aktiviert: BEREICH FS ► Variabel  Schrittweise Automatisch ►  Nein ◄ Zurück ◄ Zurück Wenn die automatische Messbereichseinstellung aktiviert ist, wird dies in der Anzeige mit dem nebenstehenden Symbol (Auto Range) angezeigt. Die automatische Messbereichseinstellung beeinflusst auch die Skalierung des Spannungsausgangs.
  • Seite 42 Ladungsmeter Typ 5015A... Weiter ist es möglich zwischen metrischen und U.S. Einheiten zu wählen. EMPFINDLICHKEIT ►  pC/lbf pC/psi pC/ft/s2 pC/g (g entspricht 9,81 m/s pC/lbf-ft pC/µε pC/M.U. Eingang ► Einheiten ► Konv. ► ◄ Zurück Die Umschaltung auf Spannung oder Piezotron (mV/M.U.) ist nur möglich, wenn die Option auch bestückt ist.
  • Seite 43 Referenz Skalierung Spannungsausgang Um den Bereich des Spannungsausgangs zu skalieren, ist das entsprechende Feld mit [Select] anzuwählen und [Enter] zu drücken. Der Bereich des Spannungsausgangs lässt sich wie folgt parametrieren: AUSGANG FS ► ± 10 V ± 5 V ± 2.5 V ±...
  • Seite 44 Ladungsmeter Typ 5015A... Steuerung Messzyklus und Messfenster Messzyklus und Messfenster lassen sich einerseits lokal mit den Bedientasten [Meas] und [F] und andererseits über den Fernsteuereingang 'Remote Control' steuern. Im folgenden Menü lässt sich definieren, ob Messzyklus und Messfenster lokal oder ferngesteuert werden. MENÜ...
  • Seite 45 Referenz Tiefpassfilter Mit einem Tiefpassfilter können Störsignale mit höherer Frequenz gedämpft werden. Die Grenzfrequenz lässt sich zwischen 5 Hz und 30 kHz verstellen. Wahlweise steht ein Filter 2. und 5. Ordnung zur Verfügung. Je höher die Ordnung, desto größer ist die Flankensteilheit der Übertra- gungscharakteristik.
  • Seite 46 Ladungsmeter Typ 5015A... 5.10 Hochpassfilter Die Definition des Hochpassfilters wird von den Anwen- dern sehr unterschiedlich gehandhabt. Die Filtercharak- teristik kann mit der unteren Grenzfrequenz bei –3 dB, −10 %, −5 % und –1 % oder auch mit einer Zeitkonstante definiert werden.
  • Seite 47 Referenz 5.11 Balkenanzeige Zusätzlich zur Darstellung des numerischen Messwerts wird dieser als Balken anlog anzeigt. Dabei werden der Maxi- mal- und Minimalwert im Sinne von Schleppmarken eben- falls dargestellt. Die Balkenanzeige lässt sich wie folgt ska- lieren: BALKENANZEIGE ► + FS ...
  • Seite 48 Ladungsmeter Typ 5015A... U.S. Einheiten: MECH. EINHEIT ► (Kraft)  psi (Druck) lbf-in (Drehmoment) lbf-ft (Drehmoment) pC, mV (Ladung, Spannung) M.U. (Allgemein) (Beschleunigung) ft/s (Beschleunigung) µε (Dehnung) Einheit ► Metrisch  U.S. ◄ Zurück ◄ Zurück Hinweis: Während des Messzyklus, ist die Umschaltung der mechanischen Einheit (z.B.
  • Seite 49 Referenz 5.13 Signalauswertung und -Anzeige Mit dem Ladungsmeter können einige Signalauswertungen wie Minimal-, Maximal- und Mittelwert sowie Maximal- minus Minimalwert direkt vorgenommen und angezeigt werden. Weiter können der Momentan-, Minimal-, Maxi- malwert als Differenz zu einem Referenzwert angezeigt werden. Die Messdauer für die Mittelwertbildung ist auf ca. 75 Mi- nuten beschränkt! Legende der in der Anzeige verwendeten Symbole: Xmax...
  • Seite 50 Ladungsmeter Typ 5015A... 5.14 Messwertaufzeichnung und Statistik Im Gerät können bis zu 100 Messwerte aufgezeichnet und gespeichert werden. Die Statistik wird laufend nachgeführt. Messwerte löschen: MENÜ ► Statistik ► ► Löschen?  Nein ◄ Zurück Kenngröße ► Messwerte ► Resultate ► ◄...
  • Seite 51 Referenz Die Resultate der Statistik, wie Anzahl Messwerte (Stich- probenumfang), Mittelwert, Standardabweichung, der kleinste und der größte Messwert, lassen sich wie folgt anzeigen: ∑ MENÜ ► Statistik ► Neu ► Kenngröße ► Messwerte ► Resultate: X ► (X, X n = ... ∑...
  • Seite 52 Ladungsmeter Typ 5015A... Die untenstehende Figur zeigt die Signalauswertung mit einem Messfenster z.B. über zwei Messzyklen. Die Signal- kenngrößen X und X beziehen sich ebenfalls mean auf das Messfenster. M.U. Bereich x(t) mean Measure aktiv inaktiv aktiv inaktiv Fenster offen geschlossen Die Messdauer für die Mittelwertbildung ist auf ca.
  • Seite 53 Referenz Zurücksetzen auf die Grundeinstellungen (Fabrikaus- lieferungszustand): MENÜ ► Einstellungen ► Grundeinstell. ► Ausführen ◄ Zurück Es werden alle gespeicherten Einstellungen und Messdaten gelöscht. 5.17 Demo-Betrieb Für Schulungszwecke kann ein Demo-Betrieb aktiviert werden. Dieser ermöglicht die Übertragung der Anzei- gedaten auf einen PC. Dazu wird das unter Windows lauffähige Demo-Programm benötigt.
  • Seite 54 Ladungsmeter Typ 5015A... 5.19 Anzeige der Geräteinformation Hier kann leicht überprüft werden, welche Hardware-Optio- nen bestückt sind, welche Software-Version geladen ist. Anzeigen der Geräteinformation: MENÜ ► Weitere ► Info ► Kistler Firmware: CPU V1.30 MCC V2.00 DSP V1.22 Optionen: - Spannungseingang - IEEE-488 ◄...
  • Seite 55 Referenz Fehler UNBEKANNTES KDO Unbekannter RS-232C oder IEEE-488 Befehl ALLG. FEHLER Allgemeiner Fehler KARTE FEHLT Mess- oder Kommunikationskarte ist nicht vorhanden DSP UNG. MELD. DSP empfing ungültiges Kommando vom Messverstärker- Controller DATEN AUSSER BER. Daten außerhalb des gültigen Bereichs (DSP) LV UEBERLAST.
  • Seite 56 Ladungsmeter Typ 5015A... Der Protokollaufbau ist in den nachstehenden Syntaxdiagrammen definiert. Die Datenübertragung erfolgt als einfaches ASCII-Protokoll mit  Befehls-Code: 2 Zeichen  Parameter: 1 ... 8 Zeichen  Trennzeichen: , ; : /  Terminator: <cr><lf>, <cr> oder <lf> ...
  • Seite 57 Referenz Zeitkonstante τ des Hochpassfilters einstellen Einstellbefehle n = 0 → DC (Long) n = 1 → Short n = 2 → Medium n = 9 → andere (nur Parameter lesen) Hinweis: τ = 100 s nur bei Bereichen größer 1 000 pC Grenzfrequenz fg des Tiefpassfilters einstellen n = 0 →...
  • Seite 58 Ladungsmeter Typ 5015A... Messwert Momentanwert lesen (siehe Kapitel 5.2) n.nnnE±e bis CPU-Version 1.20 Wert in Format Pico-Coulomb Vorzeichen gemäß Anzeige des Momentanwertes (siehe Kapitel 5.13). n.nnE±e ab CPU-Version 1.21 Wert in mechanischen Einheiten oder pc gemäß Anzeige des Momentanwertes (siehe Kapitel 5.13). Protokollbefehle Terminator für Ausgangszeile definieren n = 0 →...
  • Seite 59 Technische Daten Technische Daten Ladungseingang Steckertyp BNC neg. Messbereich FS ±2 ... 2 200 000 Messfehler  Bereich FS <10 pC <±3  Bereich FS <100 pC <±1  Bereich FS ≥100 pC <±0,5 Drift, Messart 'DC (Long)'  bei 25 °C, max. rel. pC/s <±0,03 Feuchte r.F.
  • Seite 60 Ladungsmeter Typ 5015A... Modus Piezotron  Stromversorgung ±10  Eingangsspannungshub 0 ... 20 Spannungsausgang Steckertyp BNC neg. Ausgangsbereich FS ±10/±5/±2,5/±2 Ausgangsstrom <±2 Ausgangswiderstand Ω ≈10 Measure-Sprung elektr. korrigiert  Measure-Sprung (Long) <±3  Korrekturzeit <15 Nullpunktfehler <±2 Ausgangsstörsignal (0,1 Hz ... 1 MHz), TP-Filter aus Bereich FS: Typ 5015Axxx0...
  • Seite 61 Technische Daten Ausgangsstörsignal (0,1 Hz ... 1 MHz), TP-Filter ≤30 kHz Bereich FS: Typ 5015Axxx0  2,000 ... 9,999 pC <60 ... <20  10,00 ... 99,99 pC <20 ... <7  ... <10 ... <5  0,220 ... 2,200 nC <10 ...
  • Seite 62 Ladungsmeter Typ 5015A... Mittels DSP berechnete Hochpassfilter-Funktionen (1. Ord- nung) Zeitkonstanten Bereich FS Ladung, (Spannung)  ≥2 pC, (mV) 0,01/0,1/1 0,01/0,1/1/10  ≥100 pC, (mV) 0,01/0,1/1/10/100  ≥1 000 pC, (mV) <±20 Toleranz Grenzfrequenzen  –3 dB 16/1,6/0,16/0,016/ 0,0016  −10 % 30/3/0,3/0,03/0,003 50/5/0,5/0,05/0,005 ...
  • Seite 63 Technische Daten Gruppenlaufzeit 1.00E-01 10Hz 30Hz 1.00E-02 100Hz 300Hz 1.00E-03 1kHz 3kHz 1.00E-04 10kHz 30kHz 1.00E-05 1.00E-06 1.0E+00 1.0E+01 1.0E+02 1.0E+03 1.0E+04 1.0E+05 f [Hz] 5015A_002-121d-03.20 Seite 61...
  • Seite 64 Ladungsmeter Typ 5015A... Amplitudengang der Tiefpassfilter 2. Ordnung fg (–3 dB) von 5 Hz bis 1 kHz 110% 100% -3dB 20Hz 50Hz 200Hz 500Hz 10Hz 30Hz 100Hz 300Hz 1kHz 1.E+00 1.E+01 1.E+02 1.E+03 1.E+04 Frequenz in Hz Amplitudengang der Tiefpassfilter 2. Ordnung fg (–3 dB) von 1 kHz bis 30 kHz 110% 100%...
  • Seite 65 Technische Daten Amplitudengang der Tiefpassfilter 5. Ordnung fg (–3 dB) von 5 Hz bis 1 kHz 110% 100% -3dB 20Hz 50Hz 200Hz 500Hz 10Hz 30Hz 100Hz 300Hz 1kHz 1.E+00 1.E+01 1.E+02 1.E+03 1.E+04 Frequenz in Hz Amplitudengang der Tiefpassfilter 5. Ordnung fg (–3 dB) von 1 kHz bis 30 kHz 110% 100%...
  • Seite 66 Ladungsmeter Typ 5015A... Signalauswertung Nachstehend sind die wichtigsten Parameter der Signalaus- wertung definiert. Abtastraten  TP-Filter ein ksps  TP-Filter aus ksps 1 000 Minimale Impulsdauer für die Erfassung von Minimum- und Maximumwert TP-Filter  5 Hz ... 30 Hz µs >2 500 ...
  • Seite 67  Pin 4 (Eingang) Fenster (fern)  Pin 5 (Eingang) Measure (fern)  Pin 6 DGND Remote Control Stecker Kistler Art. Nr. 5.510.305 Eingangspegel  logisch inaktiv 3,5 ... 30  logisch aktiv V (mA) 0 ... 1 (0 ... 4) Verzögerungszeit...
  • Seite 68 Ladungsmeter Typ 5015A... Datenkommunikation Das Ladungsmeter bietet standardmäßig eine RS-232C- Schnittstelle sowie eine optionale IEEE-488-Schnittstelle. 6.8.1 RS-232C-Schnittstelle (galvanisch getrennt) EIA-Standard RS-232C Steckertyp DB-9S (D-Sub) Steckerbelegung  Pin 2  Pin 3  Pin 5 Max. Kabellänge bei  9 600 bps <15 ...
  • Seite 69 Technische Daten 6.8.2 IEEE-488-Schnittstelle (Option) Standard IEEE-488.1-1987 Steckertyp Microribbon Serie 57 (24-polig) Max. Abstand zwischen den Geräten Max. Buslänge Max. Anzahl Geräte Adressierbereich 0 ... 30 Funktion Listener und Talker Interface-Funktionen SH1, AH1, L4, LE0, T6, TE0, SR1, RL2, PP0,DC1, DT1, C0, E1 Multiline Commands DCL, SDC, GET, UNL, UNT, SPE, SPD...
  • Seite 70 Ladungsmeter Typ 5015A... 6.10 Übrige Daten Schutzart IP40, IEC60529 Betriebstemperaturbereich °C 0 ... 50 Lagertemperatur min/max °C –10 / 70 Relative Luftfeuchtigkeit rF 10 ... 80 nicht kondensierend Vibrationsfestigkeit <10 p (20 Hz ... 2 kHz, Dauer 16 min., Zyklus 2 min.) Stossfestigkeit (1 ms) <200 Gehäuseabmessung...
  • Seite 71 Technische Daten Bild 2: Tischgerät Typ 5015A1... (stapelbar) Bild 3: 19"-Rack-Einschub Typ 5015A0... 5015A_002-121d-03.20 Seite 69...
  • Seite 72 Ladungsmeter Typ 5015A... Unterhalt und Diagnose Vorsichtsmassnahmen Bitte beachten Sie die im Kapitel 2.1 beschriebenen Regeln. Drift-Ursachen Die langsame Nullpunktänderung des Ausgangssignals während des Messzyklus in der Messart 'DC (Long)' nennt man Drift. Die maximale Drift ist mit ±0,03 pC/s spezifiziert (siehe Kapitel 6).
  • Seite 73 'DC (Long)' eingestellt ist. Falls das Problem weiter besteht, liegt die Ursache an einem schlechten Isolationswiderstand des Bereichskondensators. Um den Fehler zu beheben, ist das Gerät zur Reparatur an die zuständige Kistler Verkaufs- gesellschaft/Vertretung zu senden. Ursache 2 Hier driftet der Ausgang linear in positiver oder negativer Richtung.
  • Seite 74 Wie bereits oben beschrieben lässt sich das Ladungsmeter mit einer DC-Referenzspannungsquelle und einem Kali- brierkondensator auch kalibrieren. Sehr vorteilhaft kann die Kalibrierung mit dem Kistler Präzisions-Ladungskalibrator Typ 5357B ausgeführt werden. Näheres dazu finden Sie im Datenblatt bzw. in der Bedienungsanleitung dieses Geräts.
  • Seite 75 Standards stehen. Die Rückverfolgbarkeit muss gewährleis- tet sein. Kistler bietet folgende Kalibrierdienstleistungen an: Swiss Calibration Service (SCS) Kistler ist als SCS-Kalibrierstelle (Nummer 049) für die Messgrößen Druck, Kraft, Beschleunigung und elektrische Ladung akkreditiert. Um Rückverfolgbarkeit und ausgewie- sene Messunsicherheiten sicherzustellen, werden Kalibrier- einrichtungen und -verfahren regelmäßig kontrolliert und...
  • Seite 76 Ladungsmeter Typ 5015A... Sicherung ersetzen Elektronikkomponenten könnten durch elektrostatische Entladung zerstört werden. Beim Hantieren mit Elektro- nikbaugruppen sind die einschlägigen ESD-Schutzmass- nahmen zu beachten. Um die Sicherungen 'F1' und 'F2' zu ersetzen, ist wie folgt vorzugehen:  Zuerst das Gerät vom Stromnetz trennen. ...
  • Seite 77 Beim Hantieren mit Elektro- nikbaugruppen sind die einschlägigen ESD-Schutzmass- nahmen zu beachten. Um den Eingangs-Operationsverstärker (Kistler Art. Nr. 5.820.313) zu ersetzen, ist wie folgt vorzugehen:  Zuerst das Gerät vom Stromnetz trennen.  Die beiden Schrauben des 'Charge Amplifier'-Einschubs an der Geräterückseite lösen und Einschub aus dem...
  • Seite 78 Ladungsmeter Typ 5015A... 8. Anhang Ladungsverstärker-Übertragungsverhalten 8.1.1 Hochpassfilter Im Wesentlichen besteht der Ladungsverstärker aus einem hochverstärkenden und hochisolierenden Operationsver- stärker, der mit dem Kondensator C gegengekoppelt ist. Durch die sehr hohe Verstärkung wird U praktisch auf Null geregelt. Der hohe Eingangswiderstand bleibt jedoch er- halten.
  • Seite 79 Anhang Der Frequenzgang berechnet sich wie folgt: ⋅ ω ⋅ ⋅ ω ⋅ ⋅ ω π f ⋅ ω ⋅ ⋅ ω ⋅ ω ⋅ π ϕ ω − arctan( t ⋅ Parallel zum jeweiligen Bereichskondensator C (in unserem Beispiel 100 pF) können Zeitkonstantenwiderstände R zugeschaltet werden.
  • Seite 80 Ladungsmeter Typ 5015A... Die untere Grenzfrequenz errechnet sich zu: π ⋅ Das oben aufgezeigte Verhalten gilt auch für den Spannungseingang 'Voltage/Piezotron'. Für die Berech- nung ist lediglich Q durch den folgenden Ausdruck zu ersetzen (siehe auch Kapitel 3.2): ⋅ 8.1.2 Tiefpassfilter Tiefpassfilter verändern das Frequenzspektrum des Mess- signals.
  • Seite 81 Anhang Insbesondere für die Verarbeitung von steilen Impulssig- nalen ist es wünschenswert, wenn die Durchlaufzeit durch den Filter für alle Frequenzen konstant ist. Um die Signal- verzerrungen möglichst gering zu halten, wurde diesem Aspekt bei der Auslegung des Ladungsmeters Rechnung getragen.
  • Seite 82 Ladungsmeter Typ 5015A... Schnittstellenkabel RS-232C Anschluss mit Nullmodem-Kabel Typ 1200A27 Anschluss mit PC-Link-Kabel Typ 1465A27 und D-Sub- Adapter Typ 1479 Legende: TxD = Transmit data RxD = Receive data DCD = Data carrier detect DTR = Data terminal ready DSR = Data set ready RTS = Request to send CLS = Clear to send = Signal ground...
  • Seite 83 Anhang LabVIEW-Driver Das weit verbreitete Programmpaket LabVIEW von National Instrument, ist eine grafische Programmierumge- bung, mit der auf einfache Weise die verschiedensten Applikationen und automatisierte Messabläufe erstellt werden können. Mit dem nachträglich beschriebenen LabVIEW-Treiber lässt sich das Ladungsmeter Typ 5015A... in dieser Umgebung als virtuelles Instrument (VI) betrei- ben.
  • Seite 84 Ladungsmeter Typ 5015A... Voraussetzung für den Betrieb des LabVIEW–Drivers 5015_V1-33.llb mit:  RS-232C  LabVIEW von National Instruments, Version 6.0.2  Serielle Schnittstelle COM 1 ... 12  IEEE-488 LabVIEW von National Instruments, Version 6.0.2  IEEE-488 PC-Karte, Busstandard ISA oder PCI ...
  • Seite 85 Anhang 1. Menü Im Menü erfolgt die Umschaltung zwischen den verschie- denen VI's. Zusätzlich werden die Softwareversionen des Ladungsmeters angezeigt. 2. Initialisierung Im VI Initialize wird die Sprache gewählt und die Schnitt- stelle definiert. Serial Port und Serial Port Out (Cluster): Enthält den Seriellen Anschluss (COM1...COM12) und die Baudrate.
  • Seite 86 Ladungsmeter Typ 5015A... 3. Settings Im VI Settings werden sämtliche Einstellungen des Typs 5015A... ausgeführt. Die Einstellun- gen können in einem File gespeichert werden Funktionalität  Sensoreingang: Ladung (pC), Spannung (mV), Piezo- tron (mV) nur bei bestücktem Spannungseingang  Einheitensystem Metrisch oder U.S. Allgemein: pC, mV, M.U.
  • Seite 87 Anhang Eingänge: Type (String): Zeigt den Typ des Ladungsverstärkers. 0 = nur Ladungseingang 1 = Ladungs- und Spannungseingang Serial Port (Cluster): Enthält den seriellen Anschluss (COM1...COM12) und die Baudrate. Interface (Boolean): Bestimmt den Typ der Schnittstelle. True = IEEE-488 False = RS-232C GPIB (Cluster): Enthält die IEEE-Adresse des 5015.
  • Seite 88 Ladungsmeter Typ 5015A... 4. Measure (RS-232C) Measure (RS-232C) kann nur mit der Schnittstelle RS-232C ausgeführt werden und enthält folgende Funktio- nen:  Starten der Messung (Measure)  Aktivieren des Messfensters (Window)  Lesen und Anzeige von Einzelmesswerten (Read Value)  Kontinuierliches Lesen von Messwerten (Continuous read) mit Balkenanzeige und Aufzeichnung als Oszillos- kop-Diagram...
  • Seite 89 Anhang Eingänge: Window (Boolean): Schaltet das Messfenster ein und aus. Settings (Cluster): Enthält sämtliche Einstellungen. Serial Port (Cluster): Enthält den seriellen Anschluss (COM1...COM12) und die Baudrate. Language (U16): Bestimmt die Sprache 0 = Deutsch 1 = Englisch Measure (Boolean): Schaltet Measure und Reset. Continous Read (Boolean): Mit Continous Read werden die Messdaten während eines Messzyklus kontinuierlich übertragen mit wählbarer Ab-...
  • Seite 90 Ladungsmeter Typ 5015A... Ausgänge: (String): mean Zeigt den Durchschnittswert nach öffnen und schließen des Messfensters. (String): Zeigt den Maximalwert nach öffnen und schließen des Messfensters. (String): Zeigt den Minimalwert nach öffnen und schließen des Messfensters. Graph (Array): Zeigt nach einem kontinuierlich erfassten Messzyklus alle Messdaten.
  • Seite 91 Anhang Measure (Boolean): Schaltet Measure und Reset. Read Value (Boolean): Liest den momentanen Messwert. Window (Boolean): Schaltet das Messfenster ein und aus. Ausgänge: Value (String) Zeigt den Messwert nach betätigen von Read Value. (String): mean Zeigt den Durchschnittswert nach öffnen und schließen des Messfensters.
  • Seite 92 Ladungsmeter Typ 5015A... Erweiterter Befehlssatz der RS-232C-/IEEE-488-Schnittstellen Der Protokollaufbau ist in den nachstehenden Syntax- diagrammen definiert. Die Datenübertragung erfolgt als einfaches ASCII-Protokoll mit  Befehls-Code: Doppelpunkt gefolgt von 1 ... 3 Ziffern  Parameter: 1 ... 4 Zeichen  Trennzeichen: ...
  • Seite 93 Anhang Mechanische Einheiten der Messwerte Mode = Metrisch: (abhängig vom gewählten Mode) 1 = N 2 = kN 3 = p (ger.) / grf (engl.) 4 = kp (ger.) / kgf (engl.) 5 = bar 6 = kPa 7 = Mpa 8 = M.U.
  • Seite 94 Ladungsmeter Typ 5015A... Mode der mechanischen Einheiten für die 1 = Metrische Einheiten Empfindlichkeit 2 = U.S. Einheiten HP-Filter 1. Grenzfrequenz f (–3 dB) in (Hz) 1; 3; 5; 16; -1 = nicht zuläßig 2. Exponent der Grenzfrequenz 0; -1; -2; -3; -4 3.
  • Seite 95 Anhang :133 Warmstart :200 Lokale Bedienung 0 = frei 1 = sperren :201 Einstellmodus für Messbereich 0 = manuell 1 = automatisch 5015A_002-121d-03.20 Seite 93...
  • Seite 96 Ladungsmeter Typ 5015A... Statuscode-Beschreibung der Rückmeldung (Handshakesignal): Anzahl Parameters Parameter 0 = OK 1 = unbekanntes Kommando 2 = Parameter außerhalb zuläßigem Bereich 3 = Falsche Anzahl Parameter 4 = Überlauf des NVRAM-Bereichs 5 = allgemeiner Fehler 6 = --- 7 = Checksummenfehler 8 = --- 9 = Daten overrun...
  • Seite 97 Anhang Übertragungsmode: ASCII-Format mit Vorzeichen: 6 bytes ("+/-nnnn;") Messwerte werden mit dem Vorzeichen gefolgt von 4 signifikanten Dezimalstellen übertragen. Ein Semikolon (;) dient als Trennzeichen zum nächsten Wert. Es wird kein Dezimalpunkt, Exponent und keine Einheit übertragen. Die übertragenen Werte müssen mit dem eingestellten Bereich multipliziert werden und durch 10 000 dividiert werden.
  • Seite 98 Ladungsmeter Typ 5015A... Bei gegebener Baudrate können noch nachfolgende Ab- tastfrequenzen übertragen werden: Mode ASCII Mode Binär Baudrate (6 bytes/sample) (2 bytes/sample) 9 600 100 Hz 250 Hz 19 200 250 Hz 250 Hz 38 400 250 Hz 500 Hz 57 600 500 Hz 500 Hz...
  • Seite 99 Error! Use the Home tab to apply Überschrift 1 to the text that you want to appear here. Index Funktionsbeschreibung ........ 19 Funktionstastenbelegung ......41 Abdeckkappe ..........26 Abtastrate…………………………………22, 64 AD-Wandler ..........22 Geräteanschluss ........... 26 Aliasing ............22 Geräteeinstellungen sichern/laden ....50 Auto Range Geräteinformation Anzeige .............
  • Seite 100 Ladungsmeter Typ 5015A... Mechanische Einheit einstellen ..........45 Schritt- für Schritt-Anleitung ......31 Meldungen ..........52 Schutzart ............27 Menübedienung .......... 30 Sensoreingang…………………………….32, 39 Messart………………………………..16, 29, 44 Sensorkabel ..........15 Messbereich………………………15, 16, 29, 37 serielle Schnittstelle……………………….23, 64 Messfenster Sicherheit ............. 7 Fernsteuerung ...........
  • Seite 101 Error! Use the Home tab to apply Überschrift 1 to the text that you want to appear here. 10. Konformitätserklärung 5015A_002-121d-03.20 Seite 99...