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P111 P153 PICA Shear Scheraktoren Stellwege bis 10 µm Dieses Dokument gilt auch für Sonderprodukte der Produktlinie PICA Shear Scheraktoren. PI Ceramic GmbH, Lindenstraße, 07589 Lederhose, Deutschland Tel. +49 36604 882-0, Fax +49 36604 882-4109, E-Mail info@piceramic.de, www.piceramic.de...
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1 Über dieses Dokument Über dieses Dokument In diesem Kapitel Ziel und Zielgruppe dieses Benutzerhandbuchs ................1 Gültigkeit für Sonderprodukte ....................... 1 Symbole und Kennzeichnungen ..................... 1 Abbildungen ........................... 2 Mitgeltende Dokumente ....................... 3 Handbücher herunterladen ......................3 Ziel und Zielgruppe dieses Benutzerhandbuchs Dieses Benutzerhandbuch enthält die erforderlichen Informationen für die bestimmungsgemäße Verwendung des P-1xx (x steht für die verschiedenen Modelle (S.
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1 Über dieses Dokument VORSICHT Gefährliche Situation Bei Nichtbeachtung drohen leichte Verletzungen oder Sachschäden. Maßnahmen, um die Gefahr zu vermeiden. HINWEIS Gefährliche Situation Bei Nichtbeachtung drohen Sachschäden. Maßnahmen, um die Gefahr zu vermeiden. INFORMATION Informationen zur leichteren Handhabung, Tricks, Tipps, etc. Symbol / Kennzeichnung Bedeutung Allgemeines Gefahrensymbol...
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1 Über dieses Dokument Mitgeltende Dokumente Alle in dieser Dokumentation erwähnten Geräte und Programme von PI sind in separaten Handbüchern beschrieben. Die aktuellen Versionen der Benutzerhandbücher stehen auf unserer Website zum Herunterladen (S. 3) bereit. Produkt Dokument E-413 Piezoverstärker PZ199E User Manual...
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Wechseln Sie über die Links im Browser-Fenster direkt zu den Inhalten für Ihr Produkt, und melden Sie sich dort mit den erhaltenen Zugangsdaten an. Generelles Vorgehen: 1. Öffnen Sie die Website www.pi.de. 2. Wenn der Zugang zu den Handbüchern durch ein Kennwort geschützt ist: a) Klicken Sie auf Login.
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Bei der Montage darf die maximale Scherbelastung laut Datentabelle (S. 45) nicht überschritten werden. Zur Ansteuerung des P-1xx ist eine Elektronik erforderlich, die die benötigten Betriebsspannungen bereitstellt. Die Elektronik ist nicht im Lieferumfang des P-1xx enthalten. Wir empfehlen die Verwendung einer geeigneten Elektronik (S. 14) von PI. P1xx Piezoaktor PZ252D Version: 1.3.0...
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2 Sicherheit Allgemeine Sicherheitshinweise Der P-1xx ist nach dem Stand der Technik und den anerkannten sicherheitstechnischen Regeln gebaut. Bei unsachgemäßer Verwendung des P-1xx können Benutzer gefährdet werden und/oder Schäden am P-1xx entstehen. Benutzen Sie den P-1xx nur bestimmungsgemäß und in technisch einwandfreiem Zustand.
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2 Sicherheit Mechanische Kräfte können den P-1xx beschädigen. Vermeiden Sie Stöße, die auf den P-1xx einwirken. Lassen Sie den P-1xx nicht fallen. Vermeiden Sie Drehmomente und Querkräfte am P-1xx. Verwenden Sie bei der Installation keine metallischen Werkzeuge. ...
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3 Produktbeschreibung Produktbeschreibung In diesem Kapitel Modellübersicht ..........................9 Produktansicht ..........................11 Produktbeschriftung ........................12 Bewegungsrichtungen und Polarität ................... 13 Lieferumfang ..........................14 Geeignete Elektronik ........................14 Funktionsweise eines Scheraktors ....................15 Technische Ausstattung ....................... 15 Modellübersicht Modell Beschreibung P-111.01 PICA Shear X-Piezoaktor, 1 µm Stellweg, 3 mm ×...
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3 Produktbeschreibung Modell Beschreibung P-142.05 PICA Shear XY-Piezoaktor, 5 µm × 5 µm Stellweg, 10 mm × 10 mm Querschnitt P-142.10 PICA Shear XY-Piezoaktor, 10 µm × 10 µm Stellweg, 10 mm × 10 mm Querschnitt P-152.03 PICA Shear XY-Piezoaktor, 3 µm × 3 µm Stellweg, 16 mm × 16 mm Querschnitt P-152.05 PICA Shear XY-Piezoaktor, 5 µm ×...
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3 Produktbeschreibung Versionen für kryogene und UHVUmgebung Modell Beschreibung P-111.01T PICA Shear X-Piezoaktor, 1 µm Stellweg, 3 mm × 3 mm Querschnitt, vakuumkompatibel bis 10 hPa, Betriebstemperatur bis -269 °C P-111.03T PICA Shear X-Piezoaktor, 3 µm Stellweg, 3 mm × 3 mm Querschnitt, vakuumkompatibel bis 10 hPa, Betriebstemperatur bis -269 °C P-121.01T...
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3 Produktbeschreibung Abbildung 2: Kurzschlussklemme INYY-0005: Vorderseite zum Einklemmen der Litzen (links) und Rückseite der Klemme (rechts) Produktbeschriftung Die Produktbeschriftung befindet sich auf einem Aufkleber, der je nach Modell an folgenden Stellen angebracht ist: Modelle mit Anschlusslitzen: An der schwarzen Anschlusslitze des Piezoaktors ...
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3 Produktbeschreibung Bewegungsrichtungen und Polarität Modelle mit Anschlusslitzen Abbildung 3: Modelle mit Anschlusslitzen (exemplarische Draufsicht): Bewegungsrichtungen und Polarität des am unteren Ende eingespannten Scheraktors P-1xx Modell ohne Innenbohrung P-1xx Modell mit Innenbohrung – Anschluss für Masse (schwarze Litze) Spannungsanschluss (rote Litze) Bewegungsrichtungen X, Y und Z beim Anlegen einer positiven Spannung Modelle mit TantalElektroden Abbildung 4:...
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3 Produktbeschreibung Lieferumfang Produktnummer Beschreibung P-1xx Piezoaktor gemäß Bestellung (S. 9) PZ257DK Kurzanleitung für ungehauste Piezoaktoren Zusätzlicher Lieferumfang bei Modellen mit Anschlusslitzen: INYY-0005 Kurzschlussklemme 2,5 mm für die Anschlusslitzen des Piezoaktors (pro Achse eine Kurzschlussklemme) Geeignete Elektronik Für den Betrieb eines P-1xx benötigen Sie eine Elektronik. Die Auswahl des Geräts hängt von der Anwendung ab.
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3 Produktbeschreibung Funktionsweise eines Scheraktors Abbildung 5: P1xx: Prinzip der Scherbewegung. ΔL bezeichnet den Stellweg. Technische Ausstattung PICA Scheraktoren P-1xx sind PICA Scheraktoren für statische und dynamische Anwendungen. Sie bieten eine Ansprechzeit im Mikrosekunden-Bereich und Sub-Nanometer Auflösung. Die PICA Scheraktoren werden aus Piezokeramik-Scheiben in Stapelbauweise gefertigt. Durch die hohe Steifigkeit sind sie ideal für Scanning-Anwendungen, Mikroskopie, Präzisionsmechanik, Schaltanwendungen und den Einsatz in kryogener Umgebung geeignet.
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4 Auspacken Auspacken HINWEIS Zerstörung des Piezoaktors durch Verunreinigungen! Verunreinigungen auf der Oberfläche des P-1xx können während des Betriebs zur Zerstörung des Piezoaktors durch elektrische Überschläge führen. Tragen Sie beim Umgang mit dem Piezoaktor puderfreie Nitril- oder Latexhandschuhe. Vermeiden Sie den Kontakt des Piezoaktors zu leitfähigen Flüssigkeiten (z. B. Fingerschweiß) und leitenden Materialien (z.
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5 Installation Installation In diesem Kapitel Allgemeine Hinweise zur Installation ................... 19 P-1xx befestigen ........................... 22 Last einleiten ..........................23 Anschlusslitzen an Tantal-Elektroden ankleben (nur Modelle P-1xx.xxT) ........24 P-1xx an Elektronik anschließen ....................25 Allgemeine Hinweise zur Installation GEFAHR Gefährliche Spannung und Restladung auf Piezoaktoren! Im Piezoaktor P-1xx können Ladungen durch Temperaturschwankungen und Druckbelastungen entstehen.
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5 Installation HINWEIS Zerstörung des Piezoaktors durch zu hohe Lasten! Zu hohe Lasten können den P-1xx zerstören. Überschreiten Sie nicht die maximale Druckbelastbarkeit von 15 MPa. Vermeiden Sie Zugbelastungen. HINWEIS Zerstörung des Piezoaktors durch mechanische Überlastung! Drehmomente, Biegekräfte und Querkräfte können den Piezoaktor zerstören. ...
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5 Installation HINWEIS Erwärmung des P1xx während des Betriebs! Die während des Betriebs des P-1xx abgegebene Wärme kann Ihre Anwendung beeinträchtigen. Installieren Sie den P-1xx so, dass die Anwendung nicht durch die abgegebene Wärme beeinträchtigt wird. INFORMATION Wenn ein geschirmtes Anschlusskabel an den P-1xx angeschlossen und der Schirm dieses Kabels mit einem Aktorgehäuse verbunden wird, das zusätzlich über einen separaten Schutzleiter geerdet ist, können Brummschleifen auftreten.
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5 Installation Abbildung 8: Vermeiden einer inhomogenen Lasteinleitung (1: Zugspannungen) Abbildung 9: Vollflächiger Kontakt des Piezoaktors Abbildung 10: Mechanische oder thermische Belastungen laden den Piezoaktor elektrisch auf. Montage nur in kurzgeschlossenem Zustand. P1xx befestigen P-1xx Piezoaktoren werden auf Oberflächen aus Metall oder Keramik geklebt. Voraussetzungen ...
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5 Installation Werkzeug und Zubehör Ebene Oberfläche, die trocken, staubfrei und fettfrei ist Geeigneter Klebstoff (z. B. kalthärtender Epoxidharzklebstoff) P1xx befestigen 1. Kleben Sie den Piezoaktor auf die Oberfläche: − Tragen Sie eine möglichst dünne Klebeschicht auf. − Halten Sie bei der Aushärtung den für den Piezoaktor spezifizierten Betriebstemperaturbereich (S.
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5 Installation Anschlusslitzen an TantalElektroden ankleben (nur Modelle P1xx.xxT) Die Modelle P-1xx.xxT verfügen über Tantal-Elektroden, die durch Verkleben mit leitfähigem Klebstoff elektrisch kontaktiert werden. HINWEIS Schäden durch Verlöten von TantalElektroden! Das Verlöten von Tantal-Elektroden ist nicht zulässig, da die Tantal-Elektroden das Lot nicht annehmen und somit keine sichere elektrische Verbindung hergestellt werden kann.
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5 Installation Voraussetzungen Sie haben die allgemeinen Hinweise zur Installation gelesen und verstanden (S. 19). Der P-1xx ist entladen (S. 37). Werkzeug und Zubehör Geeignete Anschlusslitzen, die für die Spannungs- und Stromspezifikationen der anzuschließenden Elektronik (S. 14) geeignet sind und die einschlägigen Normen für die Anwendungsbedingungen erfüllen: −...
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5 Installation Achsen und Kabelzuordnung Modelle mit Anschlusslitzen Abbildung 12: Modelle mit Anschlusslitzen: Achsen- und Kabelzuordnung – Anschluss für Masse (schwarze Litze) Spannungsanschluss (rote Litze) Achsen X, Y und Z Modelle mit TantalElektroden Die Achsen- und Kabelzuordnung der Modelle mit Tantal-Elektroden siehe "Anschlusslitzen an Tantal-Elektroden ankleben (nur Modelle P-1xx.xxT)"...
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5 Installation Voraussetzungen Sie haben die allgemeinen Hinweise zur Installation gelesen und verstanden (S. 19). Wenn der P-1xx nicht kurzgeschlossen ist: Der P-1xx ist entladen (S. 37). Die Elektronik ist ausgeschaltet. Nur P-1xx.xxT: Die Tantal-Elektroden des Piezoaktors sind durch Verkleben mit leitfähigem Klebstoff (S.
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5 Installation 5.5.2 P1xx an Elektronik mit DSubAnschlussbuchse anschließen Abbildung 14: P-1xx PICA Shear Scheraktor (links) auf Anschlusskabel K030B0266 (rechts) PICA Shear P-1xx Scheraktor: Spannungsanschluss (+) mit roter Anschlusslitze Masse (-) mit schwarzer Anschlusslitze K030B0266 Anschlusskabel mit D-Sub 5W1-Stecker Rote Ader des Anschlusskabels: Spannungsanschluss (+) Schwarze Ader des Anschlusskabels: Masse (-) Kabelschirm des Anschlusskabels Voraussetzungen...
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5 Installation 4. Verbinden Sie den Kabelschirm des Anschlusskabels mit dem Aktorgehäuse. Wenn kein Aktorgehäuse vorhanden ist, schneiden Sie den Schirm auf der Aktorseite ab und isolieren ihn. 5. Verbinden Sie den Anschlussstecker des P-1xx mit dem entsprechenden Anschluss der Elektronik.
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6 Inbetriebnahme und Betrieb Inbetriebnahme und Betrieb In diesem Kapitel Allgemeine Hinweise zu Inbetriebnahme und Betrieb ..............31 Strombedarf für Sinusbetrieb berechnen ..................36 P-1xx betreiben ..........................36 P-1xx entladen ..........................37 P-1xx kurzschließen ........................38 Allgemeine Hinweise zu Inbetriebnahme und Betrieb GEFAHR Gefährliche Spannung auf Piezoaktoren während des Betriebs! Während des Betriebs steht der P-1xx unter Spannungen bis 250 V.
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6 Inbetriebnahme und Betrieb VORSICHT Verbrennung durch heiße Oberfläche! Im Betrieb kann sich die Oberfläche des P-1xx und seine Umgebung erhitzen. Das Berühren des P-1xx und der Teile in seiner Umgebung kann zu leichten Verletzungen durch Verbrennung führen. Kühlen Sie den P-1xx, so dass die Temperatur seiner Oberfläche und der Teile in seiner Umgebung 65 °C nicht übersteigt.
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6 Inbetriebnahme und Betrieb HINWEIS Zerstörung des Piezoaktors durch dynamische Kräfte! Während des dynamischen Betriebs können dynamische Kräfte entstehen, die den Piezoaktor mechanisch überlasten. Dynamische Kräfte können bei vorgespannten Piezoaktoren die Vorspannung aufheben. Dynamischer Betrieb bei zu hoher Belastung oder dynamischer Betrieb ohne Vorspannung kann den Piezoaktor zerstören.
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6 Inbetriebnahme und Betrieb HINWEIS Schäden durch Wiederanschließen eines aufgeladenen Piezoaktors! Wenn das Anschlusskabel des Piezoaktors während des Betriebs von der Elektronik abgezogen wird, kann der Piezoaktor aufgeladen bleiben. Beim Wiederanschließen eines aufgeladenen Piezoaktors an die noch laufende Elektronik kann ein mechanischer Impuls entstehen, der den Piezoaktor beschädigt.
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6 Inbetriebnahme und Betrieb HINWEIS Zerstörung des Piezoaktors durch Überhitzen! Überhitzen kann den Piezoaktor zerstören. Passen Sie Betriebsspannung, Betriebsfrequenz und/oder Betriebsdauer so an, dass die maximale Betriebstemperatur des Piezoaktors nicht überschritten wird, siehe "Umgebungsbedingungen und Klassifizierungen" (S. 50) und "Bemessungsdaten" (S. 47). ...
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6 Inbetriebnahme und Betrieb Strombedarf für Sinusbetrieb berechnen Berechnen Sie den Dauerstrombedarf für den Sinusbetrieb mit folgender Formel: Berechnen Sie den Spitzenstrombedarf für den Sinusbetrieb mit folgender Formel: Variable Beschreibung Hinweise Erforderlicher Dauerstrom des Es ist entscheidend, dass das Netzteil Verstärkers (Source / Sink) [A] genügend Strom liefern kann.
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Nur für P-1xx mit Anschlussstecker (S. 25): − Elektronik (S. 14) von PI oder geeigneter Kurzschlussstecker (auf Anfrage erhältlich) An der Elektronik angeschlossenen P1xx entladen Stellen Sie an der Elektronik die Piezospannung auf 0 V ein. P1xx Piezoaktor PZ252D Version: 1.3.0...
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Wenn der P-1xx über einen Anschlussstecker (S. 25) verfügt: Schließen Sie den Spannungsanschluss des P-1xx mindestens für einige Sekunden an die ausgeschaltete Elektronik von PI an, die über einen internen Entladewiderstand verfügt. Alternativ: Schließen Sie an den Spannungsanschluss des P-1xx mindestens für einige Sekunden einen geeigneten Kurzschlussstecker mit eingebautem Entladewiderstand an.
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7 Wartung Wartung In diesem Kapitel Allgemeine Hinweise zur Wartung ....................39 P-1xx reinigen ..........................39 Allgemeine Hinweise zur Wartung Der P-1xx ist wartungsfrei. P1xx reinigen HINWEIS Zerstörung des Piezoaktors durch elektrische Überschläge! Beim Kontakt mit Flüssigkeiten kann der Piezoaktor durch elektrische Überschläge zerstört werden.
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7 Wartung Bei Reinigung im Ultraschallbad: − Reduzieren Sie den Energieeintrag auf das notwendige Minimum. − Verwenden Sie als Reinigungsflüssigkeit nur Isopropanol oder Ethanol. − Halten Sie eine Reinigungsdauer von 5 Minuten ein. Trocknen Sie den P-1xx nach dem Reinigen vollständig in einem Trockenschrank (empfohlene Dauer: 30 Minuten bei 40 °C).
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8 Störungsbehebung Störungsbehebung Störung Mögliche Ursachen Behebung Prüfen Sie die Kabelanschlüsse. Keine oder eingeschränkte Kabel nicht korrekt Bewegung angeschlossen Überschreiten Sie nicht die maximale Zu hohe Last Druckbelastbarkeit von 15 MPa. Vermeiden Sie Zugbelastungen. Wenden Sie sich an unseren Piezoaktor ist wegen Kundendienst (S.
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9 Kundendienst Kundendienst Sie erreichen PI Ceramic telefonisch unter +49 36604 882-0 oder per E-Mail unter folgenden Adressen: Bei allgemeinen Fragen oder Bestellungen: info@piceramic.de Bei technischen Problemen oder Störungen: service@piceramic.de Geben Sie bei Fragen zu Ihrem Produkt folgende Informationen an: −...
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10 Technische Daten Technische Daten In diesem Kapitel Spezifikationen ..........................45 Abmessungen..........................51 10.1 Spezifikationen 10.1.1 Datentabelle Stellweg Grundfläche Länge L Max. Scher Axiale Elektrische Axiale A × B belastung Steifigkeit Kapazität Resonanz frequenz µm N/µm Aktive Achse X P-111.01 3 ×...
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10 Technische Daten Stellweg Grundfläche Länge L Max. Scher Axiale Elektrische Axiale A × B belastung Steifigkeit Kapazität Resonanz frequenz Aktive Achsen XYZ P-123.01 1 × 1 × 1* 5 × 5 1,4 / 1,4 / 2,9 P-123.03 3 × 3 × 3* 5 ×...
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10 Technische Daten Aktive Stellweg Grundfläche Länge L Max. Scher Axiale Elektrische Axiale Achse A × B belastung Steifigkeit Kapazität Resonanz frequenz µm N/µm P-111.01T 3 × 3 2 × 0,25 P-111.03T 3 × 3 6 × 0,25 P-121.01T 5 × 5 2 ×...
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10 Technische Daten Piezoaktor Maximaler Maximale Betriebsfrequenz ohne Maximale Betriebs Last Leistungsaufnahme spannungsbereich ohne Berücksichtigung Berücksichtigung Berücksichtigung thermischer thermischer thermischer Aspekte Aspekte Aspekte P-111.01 –250 V bis 250 V 17,1 kHz 0,69 kHz 0,07 W P-111.03 –250 V bis 250 V 8,4 kHz 0,53 kHz 0,16 W...
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10 Technische Daten Piezoaktor Maximaler Maximale Betriebsfrequenz ohne Maximale Betriebs Last Leistungsaufnahme spannungsbereich ohne Berücksichtigung Berücksichtigung Berücksichtigung thermischer thermischer thermischer Aspekte Aspekte Aspekte P-143.05 –250 V bis 250 V 1,7 kHz 0,16 kHz 3,17 W P-153.03 –250 V bis 250 V 4,1 kHz 0,09 kHz 2,94 W...
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10 Technische Daten 10.1.3 Umgebungsbedingungen und Klassifizierungen Folgende Umgebungsbedingungen und Klassifizierungen sind für den P-1xx zu beachten: Einsatzbereich Nur zur Verwendung in Innenräumen Luftdruck >500 hPa oder <1 hPa Relative Luftfeuchte Höchste relative Luftfeuchte 50 % Dauerbetrieb mit hoher statischer Spannung in feuchter Umgebung führt zu einer erheblichen Verringerung der Lebensdauer des Piezoaktors.
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10 Technische Daten 10.2 Abmessungen Abmessungen in mm Abbildung 15: P-1xx.xx und P-1xx.xxH (mit Innenbohrung): A, B, L, ID siehe Datentabelle. Die Achsen- und Litzenzahl ist vom Typ abhängig. Abbildung 16: P-1xx.xxT: A, B, L siehe Datentabelle. (* <A+2,5 bei Querschnitt 3 × 3) P1xx Piezoaktor PZ252D Version: 1.3.0...
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Instrumente (PI) GmbH & Co. KG kostenfrei die umweltgerechte Entsorgung eines PI-Altgerätes, sofern es nach dem 13. August 2005 in Verkehr gebracht wurde. Falls Sie ein solches Altgerät von PI besitzen, können Sie es versandkostenfrei an folgende Adresse senden: Physik Instrumente (PI) GmbH & Co. KG Auf der Römerstr.
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12 EUKonformitätserklärung EUKonformitätserklärung Für den P-1xx wurde eine EU-Konformitätserklärung gemäß den folgenden europäischen Richtlinien ausgestellt: RoHS-Richtlinie Die zum Nachweis der Konformität zugrunde gelegten Normen sind nachfolgend aufgelistet. RoHS: EN 50581 Wenn ein elektrisches Betriebsmittel für den Einbau in ein anderes elektrisches Betriebsmittel vorgesehen ist: Der Betreiber ist für die normgerechte Einbindung des elektrischen Betriebsmittels in das Gesamtsystem verantwortlich.