Mehr Präzision. Kapazitive Sensoren für Weg, Abstand & Position

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1 Mehr Präzision. capancdt Kapazitive en für Weg, Abstand & Position

2 2 Messprinzip kapazitive Wegmessung - Verschleißfreie und berührunglose Messung - Tri-Elektrode und Aktiver Schutzring - Die en üben keine störenden Kräfte auf das Messobjekt aus - Unabhängig von Leitfähigkeits- Schwankungen elektrisch leitender Messobjekte Messprinzip Das Prinzip der kapazitiven Wegmessung mit dem System capancdt (capacitive Non- Contact Displacement Transducer) basiert auf der Wirkungsweise des idealen Plattenkondensators. Die beiden Plattenelektroden werden durch den und das gegenüberliegende Messobjekt gebildet. Durchfließt ein Wechselstrom mit konstanter Amplitude den kondensator, so ist die Amplitude der Wechselspannung am dem Abstand der Kondensatorelektroden proportional. Die Wechselspannung wird demoduliert und z.b. als Analogsignal ausgegeben. Das System capancdt wertet den Blindwiderstand Xc des Plattenkondensators aus, der sich streng proportional mit dem Abstand ändert: X c = 1 j w C Kapazität C = e r e 0 Fläche A Abstand d Da sich während einer Messung die Faktoren j w ε r ε 0 A nicht ändern, können sie durch eine Konstante ersetzt werden. Konstante K= 1 jωε r ε 0 A Gehäuse Messprinzip Demnach ist der Blindwiderstand X C nur noch vom Abstand abhängig. X c = Konstante Abstand Dieser theoretische Zusammenhang wird durch den Aufbau der en als Schutzringkondensatoren in der Praxis nahezu ideal verwirklicht. Schutzring Kondensator Feldlinien Messfleck

3 3 Einsatz von kapazitiven en Kapazitive en werden immer dann verwendet, wenn eine sehr hohe Genauigkeit gefordert wird. Das kapazitive Messprinzip zählt zu den präzisesten Messverfahren in der berührungslosen Wegmessung. Das Messprinzip fordert eine saubere Umgebung, da sich eine Änderung des Dielektrikums ε r auf das Messergebnis auswirkt. Die en messen gegen alle elektrisch leitfähigen Werkstoffe. Triaxialer Aufbau für hochgenaue Messungen Herkömmlicher kapazitiver Wegsensor Messelektrode Erdung Inhomogenes Messfeld Messelektrode Schutzringelektrode MICRO-EPSILON capancdt Schutzfeld Erdung Homogenes Messfeld Einsatz im Vakuum und Reinraum en und kabel haben sich im Reinraum und unter Vakuum bewährt. Verantwortlich dafür ist die extrem niedrige Ausgasung. capancdt en, die bis in den UHV-Bereich geeignet sind, werden auf Anfrage geliefert. Einzigartiger aufbau Einzigartig bei capancdt en ist der vollständig triaxiale aufbau, bei dem an der vorderen kante neben der Messelektrode sich auch die Schutzringelektrode und die Erdung befinden. Daher können capancdt en völlig bündig auch in leitfähige Matierialien verbaut werden. Zudem dürfen sich bei mehrkanaligen Messungen die en gegenseitig berühren. Eine Störung des Messfeldes wird durch den triaxialen aufbau zuverlässig vermieden. Aktive Triaxialkabel Kapazitive Messsysteme von Micro-Epsilon arbeiten mit einem einzigartigen aktiven und rauscharmen Kabel in Verbindung mit einem aktiven Schutzring-Kondensator. Durch die doppelte Schirmung des Feldes wird ein besonders hochwertiges Signal ermöglicht. Das System verfügt über eine praktisch perfekte elektrische Schirmdichtigkeit, die eine präzise Messung sicherstellt. Zudem ermöglicht die Schutzringelektrode ein geschütztes, völlig homogenes Messfeld für außerordentlich hohe Stabilität und störungsfreie, genaue Messungen. Schneller tausch ohne Kalibrierung Das von Micro-Epsilon speziell entwickelte kapazitive Messverfahren erlaubt einen einfachen tausch in nur wenigen Sekunden. Der einfache Wechsel von en mit unterschiedlichen Messbereichen sowie der Austausch verschiedener capancdt-controllern untereinander ist ohne Kalibrierung problemlos durchzuführen. Üblicherweise dauert ein tausch nicht mehr als 5 Sekunden, während herkömmliche Systeme hierbei einer aufwendigen Kalibrierung und Linearisierung unterzogen werden müssen. Schneller tausch in nur 5 Sekunden! Der Austausch verschiedener Controller und en der Reihe capancdt erfolgt dabei ohne aufwendige Kalibrierung! Berührungslose Messobjekt-Erdung In zahlreichen Anwendungen stellt sich die Erdung des Messobjekts als sehr schwierig oder sogar als unmöglich dar. Anders als bei herkömmlichen Systemen muss das Messobjekt bei Synchronisierung von zwei capancdt- Geräten nicht unbedingt geerdet werden. Die maximale Signalgüte wird jedoch nur bei geerdeten Messobjekten erreicht. Bei Anwendungen mit DT6019 müssen alle Messobjekte geerdet werden. Controller Controller sync. Keine Messobjekt-Erdung erforderlich mit synchronisierten capancdt-en Die Prinzipskizze zeigt zwei synchronisierte capancdt-en, die gegen eine Walze messen. Da die en über die einzigartige Synchronisiertechnik von Micro-Epsilon verbunden sind, ist eine Erdung des Messobjekts in den meisten Fällen überflüssig. Linearisierung und Kalibrierung capancdt Systeme sind ab Werk auf elektrisch leitende Messobjekte kalibriert (Ausgang 0-10 Volt). Die nominelle Ausgangskennlinie kann vom Anwender bei speziellen Messobjektwerkstoffen oder schwierigen Einbaubedingungen über das Potentiometer Nullpunkt optimiert werden. Für Isolatoren als Messobjekt ist eine 3-Punkt Linearisierung notwendig. Der Abgleich erfolgt über 3 Abstandspunkte (1=Nullpunkt, 2=Messbereichsmitte, 3=Messbereichsende), die als Vergleichsnormal vorgegeben werden. 10 V 3 Ausgang /2 1/1 Messbereich Diese Kalibrierung kann bei den Modellen capancdt 6300/6310 und 6500 vorgenommen werden. Messobjekt

4 4 Zylindrische en mit Buchse Ø6f7 3 Ø6f7 Ø8f7 Ø6f7 Ø5.7 Ø10f Steckerseite Steckerseite Steckerseite Steckerseite Steckerseite Typ CS005 CS02 CS05 CSE05 CS08 Artikel-Nummer Messbereich 0,05 mm 0,2 mm 0,5 mm 0,5 mm 0,8 mm Linearität 1) ±0,2 % d.m. ±0,2 % d.m. ±0,05 d.m. ±0,05 d.m. ±0,05 d.m. Auflösung 1) (statisch, 2Hz) 0,0375 nm 0,15 nm 0,375 nm 0,375 nm 0,6 nm Auflösung 1) (dynamisch, 8,5kHz) 1 nm 4 nm 10 nm 10 nm 16 nm Temperaturstabilität Nullpunkt 4) 60 nm/ C 60 nm/ C 60 nm/ C 60 nm/ C 60 nm/ C Temperaturstabilität Empfindlichkeit -10 ppm/ C -10 ppm/ C -10 ppm/ C -10 ppm/ C -10 ppm/ C Temperaturbereich Betrieb C C C C C Temperaturbereich Lagerung C C C C C Zulässige Luftfeuchtigkeit 2) 0 95% r.h. 0 95% r.h. 0 95% r.h. 0 95% r.h. 0 95% r.h. Abmessungen Ø6 12 mm Ø6 12 mm Ø8 12 mm Ø6 12 mm Ø10 15 mm Aktive Messfläche Ø1,3 mm Ø2,3 mm Ø3,9 mm Ø3,9 mm Ø4,9 mm Schirmelektrodenbreite 0,8 mm 1 mm 1,4 mm 0,8 mm 1,6 mm Mindestdurchmesser Messobjekt Ø3 mm Ø5 mm Ø7 mm Ø6 mm Ø9 mm Gewicht 2 g 2 g 4 g 2 g 7 g Material (Gehäuse) NiFe 3) (magn.) NiFe (magn.) NiFe (magn.) NiFe (magn.) NiFe (magn.) Anschlussart Buchse Typ C Buchse Typ C Buchse Typ C Buchse Typ C Buchse Typ C Befestigungsart Radialklemmung Radialklemmung Radialklemmung Radialklemmung Radialklemmung en geeignet für Controller capancdt 1) gültig bei Betrieb mit Controller DT6530 2) nicht kondensierend 3) Version aus Titan erhältlich 4) Bei Befestigung des s in der Mitte des Klemmbereiches / Montage zylindrische en Alle en können sowohl freistehend als auch bündig installiert werden. Die Befestigung erfolgt durch Klemmung oder mit einer Spannzange. Montage mit Madenschraube (Kunststoff) Montage mit Spannzange Stecker Typ C Stecker Typ C/90 Ø6 Ø5,4 16 8,6 13,7 17,5 Ø4 Ø6 Ø5,4 8 13,1 16,9

5 Zylindrische en mit Buchse 5 Ø10f7 Ø10f7 Ø8f7 Ø7.7 Ø20h7 Ø14h7 Ø Steckerseite Steckerseite Steckerseite Steckerseite Steckerseite Typ CS1 CS1HP CSE1 CS2 CSE2 Artikel-Nummer Messbereich 1 mm 1 mm 1 mm 2 mm 2 mm Linearität 1) ±0,05 d.m. ±0,05 % d.m. ±0,05 % d.m. ±0,05 % d.m. ±0,05 % d.m. Auflösung 1) (statisch, 2Hz) 0,75 nm 0,75 nm 0,75 nm 1,5 nm 1,5 nm Auflösung 1) (dynamisch, 8,5kHz) 20 nm 20 nm 20 nm 40 nm 40 nm Temperaturstabilität Nullpunkt 4) 170 nm/ C 60 nm/ C 60 nm/ C 170 nm/ C 170 nm/ C Temperaturstabilität Empfindlichkeit -32 ppm/ C -10 ppm/ C -10 ppm/ C -32 ppm/ C -32 ppm/ C Temperaturbereich Betrieb C C C C C Temperaturbereich Lagerung C C C C C Zulässige Luftfeuchtigkeit 2) 0 95% r.h. 0 95% r.h. 0 95% r.h. 0 95% r.h. 0 95% r.h. Abmessungen Ø10 21 mm Ø10 20 mm Ø8 12 mm Ø20 24 mm Ø14 22 mm Aktive Messfläche Ø5,7 Ø5,7 mm Ø5,7 mm Ø7,9 mm Ø8,0 mm Schirmelektrodenbreite 1,5 mm 1,5 mm 0,9 mm 4,4 mm 2,7 mm Mindestdurchmesser Messobjekt Ø9 mm Ø9 mm Ø8 mm Ø17 mm Ø14 mm Gewicht 8 g 8 g 3,5 g 50 g 20 g Material (Gehäuse) ) (nicht-magn.) NiFe (magn.) NiFe (magn.) ) (nicht-magn.) (nicht-magn.) Anschlussart Buchse Typ B Buchse Typ B Buchse Typ C Buchse Typ B Buchse Typ B Befestigungsart Radialklemmung Radialklemmung Radialklemmung Radialklemmung Radialklemmung en geeignet für Controller capancdt 1) gültig bei Betrieb mit Controller DT6530 2) nicht kondensierend 3) Version aus Titan erhältlich 4) Bei Befestigung des s in der Mitte des Klemmbereiches / Stecker Typ B Stecker Typ B/90 25 spezifikationen Die en sind als Schutzring-Kondensatoren aufgebaut. Sie werden mit einem Triaxialkabel an die Signalaufbereitungselektronik angeschlossen. Das kabel wird über hochwertige Stecker mit dem verbunden. Alle Standardsensoren sind innerhalb einer maximalen Abweichung von 0,3 % ohne Nachkalibrierung zu verwenden. Individuell abgestimmte Sondersensoren werden auf Anfrage gefertigt Ø7 Ø9,5 Ø7 Ø10 20,5 30,5 Messbereichserweiterung/-verkürzung Die capancdt Controller (außer Serie DT6019) können optional so konfiguriert werden, dass die Standardmessbereiche der en auf die Hälfte reduziert bzw. um den Faktor 2 erweitert werden. Die Verkürzung bringt eine Erhöhung der Genauigkeit mit sich, die Messbereichserweiterung eine verringerte Genauigkeit.

6 6 Zylindrische en mit Buchse Ø30h7 Ø40h7 Ø60h Ø20h7 Steckerseite Ø20h7 Steckerseite Ø20h7 Steckerseite Typ CS3 CS5 CS10 Artikel-Nummer Messbereich 3 mm 5 mm 10 mm Linearität 1) ±0,05 % d.m. ±0,05 % d.m. ±0,05 % d.m. Auflösung 1) (statisch, 2Hz) 2,25 nm 3,75 nm 7,5 nm Auflösung 1) (dynamisch, 8,5kHz) 60 nm 100 nm 200 nm Temperaturstabilität Nullpunkt 4) 170 nm/ C 170 nm/ C 170 nm/ C Temperaturstabilität Empfindlichkeit -32 ppm/ C -32 ppm/ C -32 ppm/ C Temperaturbereich Betrieb C C C Temperaturbereich Lagerung C C C Zulässige Luftfeuchtigkeit 2) 0 95% r.h. 0 95% r.h. 0 95% r.h. Abmessungen Ø30 24 mm Ø40 24 mm Ø60 24 mm Aktive Messfläche Ø9,8 mm Ø12,6 mm Ø17,8 mm Schirmelektrodenbreite 8 mm 11,6 mm 19 mm Mindestdurchmesser Messobjekt Ø27 mm Ø37 mm Ø57 mm Gewicht 70 g 95 g 180 g Material (Gehäuse) (nicht-magn.) ) (nicht-magn.) ) (nicht-magn.) Anschlussart Buchse Typ B Buchse Typ B Buchse Typ B Befestigungsart Radialklemmung Radialklemmung Radialklemmung en geeignet für Controller capancdt 1) gültig bei Betrieb mit Controller DT6530 2) nicht kondensierend 3) Version aus Titan erhältlich 4) Bei Befestigung des s in der Mitte des Klemmbereiches /

7 Flachsensoren mit Stecker 7 strukturen 9.9 Dicke 0, Typ CSG0,50-CAm2,0 CSG1,00-CAm2,0 Artikel-Nummer Messbereich 0,5 mm 1 mm Spaltdicke 1) 0,9-1,9 mm 0,9-2,9 mm Linearität 2) ±0,1% d.m. ±0,1% d.m. Auflösung 2) (statisch, 2Hz) 4 nm 8 nm Auflösung 2) (dynamisch, 8,5kHz) 90 nm 180 nm Temperaturstabilität Nullpunkt 50 nm/ C 50 nm/ C Temperaturstabilität Empfindlichkeit -40 ppm/ C -40 ppm/ C Temperaturbereich Betrieb C C Temperaturbereich Lagerung C C Zulässige Luftfeuchtigkeit 3) 0 95% 0 95% Abmessungen (ohne Gehäuse) 200 x 15 x 0,9 mm 200 x 15 x 0,9 mm Aktive Messfläche 3 x 4,3 mm 4,2 x 5,1 mm Schirmelektrodenbreite 2,7 mm 2,2 mm Mindestdurchmesser Messobjekt ca. 7 x 8 mm ca. 8 x 9 mm Gewicht 77g 77g Material (Gehäuse) Material () FR4 FR4 Kabel integriert 2 m 2 m en geeignet für Controller capancdt 1) dicke + Messbereich auf beiden Seiten 2) gültig bei Betrieb mit Controller DT6530 3) nicht kondensierend / Stecker Typ B Ø7 Ø9, R

8 8 Flachsensoren mit integriertem Kabel R R R R ø Typ CSH02FL-CRm1,4 CSH05FL-CRm1,4 CSH1FL-CRm1,4 CSH1,2FL-CRm1,4 CSH2FL-CRm1,4 Artikel-Nummer Messbereich 0,2 mm 0,5 mm 1 mm 1,2 mm 2 mm Linearität 1) ±0,05 % d.m. ±0,05 % d.m. ±0,05 % d.m. ±0,05 % d.m. ±0,05 % d.m. Auflösung 1) (statisch, 2Hz) 0,15 nm 0,38 nm 0,75 nm 0,9 nm 1,5 nm Auflösung 1) (dynamisch, 8,5kHz) 4 nm 10 nm 20 nm 24 nm 40 nm Temperaturstabilität Nullpunkt 4) -37,6 / 2,4 nm/ C -37,6 / 2,4 nm/ C -37,6 / 2,4 nm/ C -37,6 / 2,4 nm/ C -47 / 4 nm/ C Temperaturstabilität Empfindlichkeit -12 ppm/ C -12 ppm/ C -12 ppm/ C -12 ppm/ C -12 ppm/ C Temperaturbereich Betrieb C C C C C Temperaturbereich Lagerung C C C C C Zulässige Luftfeuchtigkeit 2) 0 95% r.h. 0 95% r.h 0 95% r.h 0 95% r.h 0 95% r.h Abmessungen 3) 10,5 8 4 mm 10,5 8 4 mm mm mm mm Aktive Messfläche Ø2,6 mm Ø4,1 mm Ø5,7 mm Ø6,3 mm Ø8,1 mm Schirmelektrodenbreite Ø1,9 mm Ø1,2 mm Ø2,4 mm Ø2,1 mm Ø4,4 mm Mindestdurchmesser Messobjekt Ø7 mm Ø7 mm Ø11 mm Ø11 mm Ø17 mm Gewicht (mit Kabel und Stecker) 28 g 28 g 30 g 30 g 36 g Material (Gehäuse) (magn.) (magn.) (magn.) (magn.) (magn.) Kabel integriert Ø2,1mm 1,4m radial Ø2,1mm 1,4m radial Ø2,1mm 1,4m radial Ø2,1mm 1,4m radial Ø2,1mm 1,4m radial Befestigungsart 2x Gewinde M2 2x Gewinde M2 en geeignet für Controller capancdt 5) 1) gültig bei Betrieb mit Controller DT6530 2) nicht kondensierend 3) ohne Kabel, Knickschutz bzw. Crimphülse 4) Bei Befestigung des s an der Unterseite/Oberseite 5) CSH-en sind abgestimmt auf Controller mit 1m Standardkabel 2x für Schraube M2 DIN 84A 2x für Schraube M2 DIN 84A 4x für Schraube M2 DIN 84A / Montage Flachsensoren Die Befestigung der Flachsensoren erfolgt über eine Gewindebohrung für M2 (bei den en CSH02FL und CSH05FL) bzw. über eine Durchgangsbohrung für Schrauben M2. Die en können von oben oder unten verschraubt werden. Verschraubung von oben an der unterseite Verschraubung von unten an der oberseite Stecker bei integrierten Kabeln Kabellänge 1,4 m Ø9,5 Ø Ø2,2

9 Zylindrische en mit integriertem Kabel 9 Ø8g6 Ø8g6 Ø12g6 Ø12g6 Ø20g6 Klemmbereich Klemmbereich Klemmbereich Klemmbereich Klemmbereich Ø Ø Ø Ø Ø19.5 Typ CSH02-CAm1,4 CSH05-CAm1,4 CSH1-CAm1,4 CSH1,2-CAm1,4 CSH2-CAm1,4 Artikel-Nummer Messbereich 0,2 mm 0,5 mm 1 mm 1,2 mm 2 mm Linearität 1) ±0,05 % d.m. ±0,05 % d.m. ±0,05 % d.m. ±0,05 % d.m. ±0,05 % d.m. Auflösung 1) (statisch, 2Hz) 0,15 nm 0,38 nm 0,75 nm 0,9 nm 1,5 nm Auflösung 1) (dynamisch, 8,5kHz) 4 nm 10 nm 20 nm 24 nm 40 nm Temperaturstabilität Nullpunkt 4) -19 nm/ C -19 nm/ C -19 nm/ C -19 nm/ C -19 nm/ C Temperaturstabilität Empfindlichkeit -12 ppm/ C -12 ppm/ C -12 ppm/ C -12 ppm/ C -12 ppm/ C Temperaturbereich Betrieb C C C C C Temperaturbereich Lagerung C C C C C Zulässige Luftfeuchtigkeit 2) 0 95% r.h. 0 95% r.h. 0 95% r.h. 0 95% r.h. 0 95% r.h. Abmessungen 3) Ø8 14 mm Ø8 14 mm Ø12 14 mm Ø12 14 mm Ø20 14 mm Aktive Messfläche Ø2,6 mm Ø4,1 mm Ø5,7 mm Ø6,3 mm Ø8,1 mm Schirmelektrodenbreite 1,9 mm 1,2 mm 2,4 mm 2,1 mm 4,4 mm Mindestdurchmesser Messobjekt Ø7 mm Ø7 mm Ø11 mm Ø11 mm Ø17 mm Gewicht (mit Kabel und Stecker) 30 g 30 g 33 g 33 g 38 g Material (Gehäuse) (magn.) (magn.) (magn.) (magn.) (magn.) Kabel integriert Ø2,1mm 1,4m axial Ø2,1mm 1,4m axial Ø2,1mm 1,4m axial Ø2,1mm 1,4m axial Ø2,1mm 1,4m axial Befestigungsart Radialklemmung Radialklemmung Radialklemmung Radialklemmung Radialklemmung en geeignet für Controller capancdt 5) / ) gültig bei Betrieb mit Controller DT6530 2) nicht kondensierend 3) ohne Kabel, Knickschutz bzw. Crimphülse 4) Bei Befestigung des s 2 mm hinter der Stirnfläche 5) CSH-en sind abgestimmt auf Betrieb mit Controller für 1m Standardkabel Montage zylindrische en Alle en können sowohl freistehend als auch bündig installiert werden. Die Befestigung erfolgt durch Klemmung oder mit einer Spannzange. Montage mit Madenschraube (Kunststoff) Montage mit Spannzange Wichtig! Alle Micro-Epsilon en sind kurzschlusssicher. Im Gegensatz zu anderen Systemen wird der Vorverstärker nicht beschädigt, wenn die Stirnfläche des s mit dem leitfähigen Messobjekt kurzgeschlossen wird.

10 10 Kapazitives Mehrkanalsystem für höchste Auflösung capancdt Mehrkanal-System mit sub-nanometergenauer Auflösung - Nahezu temperaturunabhängig - Materialunabhängig bei leitenden Werkstoffen Systemaufbau Das System capancdt 6500 ist für mehrkanalige Anwendungen konzipiert und modular aufgebaut. Bis zu 8 en werden über einen Vorverstärkerbaustein an die Signalaufbereitungselektronik (Einschübe im Europakartenformat) angeschlossen. Der Vorverstärker ist bei der Ausführung DL6530 im Gehäuse integriert und wird bei Kabellängen bis 4 m verwendet. Bei Kabellängen über 4 m wird die Ausführung DL6510 zusammen mit einem externen Vorverstärker CP6001 bzw. CPM6011 eingesetzt. Netz 230VAC 100VAC en kabel Vorverstärker Vorverstärkerkabel Signalausgangsbuchse D-Sub, 37-polig - Messung auch gegen Isolatoren - Als Tischgerät und als Kartenträger für ein 19-Zoll-Format - Integrierte Rechenfunktion, z.b. für Dickenmesssungen - Zahlreiche Filter, Mittelungen, Triggerfunktionen, Messwertspeicherung, digitale Linearisierung - Geeignet für alle en ±15VDC Strom- +5VDC versorgung Ethernet Display Oszillator Demodulator DL 6510 Demodulator DL 6510 Demodulator DL 6510 Demodulator DL 6510 Demodulator DL 6530 Demodulator DL 6530 Demodulator DL 6530 Demodulator DL 6530 Kanal 1 Kanal 2 Kanal 3 Kanal 4 Kanal 5 Kanal 6 Kanal 7 Kanal 8 Ein Messsystem mit n Messkanälen setzt sich zusammen aus: 1. Elektronikgehäuse DT6530 mit Netzteil, Display, Ethernet, Oszillator und Analogausgang 2. n x Demodulator Modul DL6510 (DL6530 mit integriertem Vorverstärker) 3. n x Vorverstärkerkabel 4. n x Vorverstärker CP6001 / CPM n x kabel 6. n x en DL6510: Die Komponenten von Position 2 bis 6 werden für jeden Messkanal je einmal benötigt. DL6530: Die Komponenten von Position 2, 5 und 6 werden für jeden Messkanal je einmal benötigt. Bei einem Abstand von zum Controller >4 m muss ein Demodulator DL6510 mit externem Vorverstärker verwendet werden.

11 11 Webinterface Über die Ethernet-Schnittstelle wird das Webinterface aufgerufen, mit dem der Controller konfiguriert wird. Bis zu 8 Kanäle lassen sich visualisieren und arithmetisch verknüpfen. Systemvarianten capancdt 6500 (mit integriertem Vorverstärker, für Kabellängen 4 m) - Controller DT6530 / DT6530C - Demodulator DL kabel - capancdt 6510 (mit externem Vorverstärker für Kabellängen >4 m) - Controller DT6530 / DT6530C - Demodulator DL kabel - - Vorverstärker CPM6011 / CP Vorverstärkerkabel CPM6011 Externer Vorverstärker für Standardmessungen Controller DT6530C mit 2 Kanälen CP6001 Externer Vorverstärker für hochpräzise Messungen Controller DT6530 für bis zu 8 Kanäle

12 12 Kapazitives Mehrkanalsystem für höchste Auflösung capancdt 6500 Controller DT Kanal-Ausführung Controller DT6530C 2-Kanal-Ausführung Text Text 427,3 448,70 112,35 132,55 235,5 255,5 7,5 255, ,5 112,35 235,5 255,5 7,5 132,55 CPM6011 kapazitiver Vorverstärker DL6530/6510 Frontansicht 25 DL6510: Anschluss CP6001 DL 6530: Anschluss LED: Offset LED: Range LED: Status Poti: Gain Poti: Lin Poti: Offset BNC: Analog-Ausgang CONTROLLER SENSOR CP6001 kapazitiver Vorverstärker 34,6 8 4,5 114 Montagewinkel für CP6001 2,5x45 ø3,2 Controller 7 19,3 42 8, ,5 2 85,6 4,2 5,8 9,8 61, ,6 78,8 ø4,2 15 Vorverstärker-Anschlusskabel CA5, CAx Ø 9,5 Ø x=kabellänge m (Standard 5 m) Ø 4,8 kabel und Vorverstärker sind mit einem speziellen, doppelt geschirmten kabel verbunden. Die Kabel sind optional in einer Länge bis zu 4 m erhältlich, was jedoch eine spezielle Abstimmung des Vorverstärkers erfordert.

13 13 Controller-Typ DT6530 DT6530 in Verbindung mit CPM6011 Auflösung statisch 0, % d.m. 0,0006 % d.m. Auflösung dynamisch 0,002 % d.m. (8,5 khz) 0,015 % d.m. (8,5 khz) Bandbreite Ausgang analog 8,5 khz 8,5 khz Bandbreite umschaltbar 20 Hz; 1 khz; 8,5 khz 20 Hz; 1 khz; 8,5 khz Datenrate Ausgang digital 4 x 7,8 ksa/s; 8 x 3,9 ksa/s 4 x 7,8 ksa/s; 8 x 3,9 ksa/s Linearität ±0,05 % d.m. ±0,2 % d.m. max. Empfindlichkeitsabweichung ±0,05 % d.m. ±0,1 % d.m. Reproduzierbarkeit 0,0003 % d.m % d.m. Langzeitstabilität ±0,002 % d.m. / Monat ±0,02 % d.m. / Monat Synchronbetrieb möglich ja ja Isolatormessung ja nein Temperaturstabilität ± Digital: 5 ppm/ C Analog: 10 ppm/ C 80 ppm Temperaturbereich Betrieb C C Temperaturbereich lagernd C C Versorgung 230 VAC 230 VAC Ausgang 0 10 V (max. 10 ma kurzschlusssicher); 4 20 ma (max. Bürde 500 Ohm) optional: ma (Bürde max. 500 Ohm) Ethernet 24 Bit; EtherCat en alle en geeignet kabel Standard 1 m 1 m kabel Sonderabstimmung bis 4 m bis 2 m Optionen EMR2P CP6001 erweiterter Messbereich (Faktor: 2) in Verbindung mit DL RMR 1/2P CP6001 verkürzter Messbereich (Faktor: 1/2) in Verbindung mit DL ECL2P CP6001 Sonderabstimmung für 2-fache Standardkabellänge in Verbindung mit DL ECL3P CP6001 Sonderabstimmung für 3-fache Standardkabellänge in Verbindung mit DL ECL4P CP6001 Sonderabstimmung für 4 m kabel in Verbindung mit DL ECL2P CPM6011 Sonderabstimmung für 2 m kabel in Verbindung mit DL EMR2C DL6530 erweiterter Messbereich (Faktor: 2) RMR 1/2C DL6530 verkürzter Messbereich (Faktor: 1/2) ECL2C DL6530 Sonderabstimmung für 2-fache Standardkabellänge ECL3C DL6530 Sonderabstimmung für 3-fache Standardkabellänge ECL4C DL6530 Sonderabstimmung für 4 m kabel EMR2P CPM6011 erweiterter Messbereich (Faktor: 2)

14 14 Einkanal-Messsystem für schnelle Messungen capancdt Einer der schnellsten kapazitiven Controller weltweit, ideal zur Erfassung hochdynamischer Bewegungen - Bandbreite 50 khz Systemaufbau capancdt 6350 ist ein Einkanalsystem mit modular aufgebauter Signalaufbereitungselektronik, eingebaut in einem Aluminiumgehäuse. Es arbeitet mit einem Hochleistungs DSP (Digital Signal Prozessor) und erreicht am Analogausgang bis zu 50 khz (-3dB) Bandbreite. Die capancdt 6350 Baureihe wird für anspruchsvolle Messaufgaben verwendet und ist mit nahezu allen capancdt en verwendbar. Durch eine Sonderabstimmung kann das System auf besondere Messobjekt-Geometrien eingestellt werden. - Hohe Funktionalität durch integrierten DSP - Hohe Nullpunktstabilität & Genauigkeit - Nahezu temperaturunabhängig - Einfache Messbereichsänderung (50 / 100 / 200 %) per DIP Schalter - Kabellänge umschaltbar (0,5 / 1 / 2 m) ohne Neukalibrierung Ein Messsystem setzt sich zusammen aus: - kapazitivem Wegsensor - kabel - Signalaufbereitungselektronik Zubehör: - Versorgungskabel und Signalausgangskabel - Netzteil - Synchronisationskabel Blockschaltbild Signalaufbereitungselektronik DT 6350 Versorgung: 24 VDC Ausgang: 0-10 V 8 pol. Buchse 24 VDC Oszillator f osz. 250 khz DSP Signal Demodulator kabel

15 15 Controller-Typ Auflösung statisch Auflösung dynamisch Bandbreite Bandbreite umschaltbar Linearität Max. Empfindlichkeitsabweichung Langzeitstabilität Synchronbetrieb möglich Isolatormessung DT6350 0,005 % d.m. 0,1 % d.m. (50 khz) 50 khz 20 Hz / 5 khz / 20 khz / 50 khz ±0,3 % d.m. ±0,2 % d.m. 0,02 % d.m. / Monat ja nein Temperaturstabilität ±0,01 % d.m. / C Temperaturbereich Betrieb C Temperaturbereich lagernd C Versorgung Ausgang en kabel Standard kabel Sonderabstimmung 24VDC (9 30 V) / 5,5 W optional: ±15 VDC 0 10V (max. 10 ma kurzschlusssicher) optional: 4 20 ma / 0 20 ma alle en außer CS005 und CS08 0,5 m; 1 m; 2 m bei fester Zuordnung: 3 m bis 100 % MB 4 m bis 50 % MB Optionen DT6350(01) Einkanal-Controller mit Stromausgang Sonderabstimmung DT6350 für Sondersensoren, runde Messobjekte und kabel bis 4 m 10V 0,5x Messbereich 1x Messbereich 2x Messbereich Controller 44, Messbereichsänderung Über DIP-Schalter im Controller kann der Standardmessbereich des s eingestellt werden. Wird der Messbereich bei der vollen Ausgangsspannung halbiert, erhöht sich die Auflösung. Bei zweifachem Messbereich wird die Auflösung entsprechend reduziert Ausgangssignal 0 0,5x Messbereich Erhöhte Genauigkeit Messobjekt 1x Messbereich Standard-Daten Messobjekt 2x Messbereich verringerte Genauigkeit Messobjekt Ø4,6

16 16 Einkanal-Messsystem für höchste Präzision capancdt 6300/6310 Systemaufbau capancdt 6300/6310 ist ein Einkanalsystem mit modular aufgebauter Signalaufbereitungselektronik, eingebaut in einem Aluminiumgehäuse. Durch eine 3-Punkt-Linearisierung kann der Anwender vor Ort auch einen Abgleich auf Isolator-Werkstoffe vollziehen. Bei der Serie 6300 ist der Vorverstärker im Controller integriert. Bei der Serie 6310 wird ein externer Vorverstärker verwendet, wodurch die Kabellänge bis auf 20 m verlängert werden kann und damit sehr große Abstände zwischen und Controller möglich sind. Die capancdt 6300/6310 Baureihe wird für anspruchsvolle Messaufgaben verwendet und ist mit allen capancdt en verwendbar. - Nanometergenaue Auflösung - Hohe Nullpunktstabilität & Genauigkeit - Nahezu temperaturunabhängig - Messung auch gegen Isolatoren - Messystem für hohe Anforderungen - Geeignet für alle en - Robuster Aufbau Ein Messsystem setzt sich zusammen aus: - kapazitivem Wegsensor - kabel - Signalaufbereitungselektronik Zubehör: - Versorgungskabel - Netzteil - Synchronisationskabel - Signalausgangskabel Blockschaltbilder Controller: DT6300 Versorgung: ±15 VDC Ausgang: 0-10 V 4-20 ma 8-pol. Buchse ±15 VDC Oszillator f osz 31,25 khz Signal Demodulator Vorverstärker kabel Sonderabstimmung Für Kabellängen über 1 m ist eine Sonderabstimmung nötig (Standardkabellänge 1 m) Vorverstärker CP6001 Controller: DT6310 Versorgung: ±15 VDC Ausgang: 0-10 V 4-20 ma 8-pol. Buchse ±15 VDC Oszillator f osz 31,25 khz Erweiterte Kabellänge bis zu 25 m durch Betrieb mit Vorverstärker CP6001 Signal Demodulator Vorverstärkeranschlusskabel Vorverstärker CP6001 kabel

17 17 Controller-Typ Auflösung statisch Auflösung dynamisch Bandbreite Bandbreite umschaltbar DT6300/DT6310 0,001 % d.m. 0,01 % d.m. (8 khz) 8 khz 20 Hz / 1 khz / 8 khz Linearität ±0,2 % d.m. (alle en tauschbar ohne Kalibrierung) Option LC: ±0,1 % d.m. (abgestimmt auf einen ) Max. Empfindlichkeitsabweichung ±0,1 % d.m. Langzeitstabilität 0,02 % d.m. / Monat Synchronbetrieb möglich ja Isolatormessung ja Temperaturstabilität ±0,01 % d.m. / C Temperaturbereich Betrieb C Temperaturbereich lagernd C Versorgung ±15 VDC (±2 %) / ±150 ma 0-10 VDC (max. 10 ma kurzschlusssicher) Ausgang ma (Bürde max 500 Ω) en alle en geeignet kabel Standard 1m kabel mit Sonderabstimmung bis 4 m Optionen EMR2C DT6300 erweiterter Messbereich (Faktor: 2) RMR 1/2C DT6300 verkürzter Messbereich (Faktor: 1/2) ECL2C DT6300 Sonderabstimmung für 2 m kabel ECL3C DT6300 Sonderabstimmung für 3 m kabel ECL4C DT6300 Sonderabstimmung für 4 m kabel LC Option DT63xx EMR2P CP6001 erweiterter Messbereich (Faktor: 2) in Verbindung mit DT RMR 1/2P CP6001 reduzierter Messbereich (Faktor: 1/2) in Verbindung mit DT ECL2P CP6001 Sonderabstimmung für 2 m kabel in Verbindung mit DT ECL3P CP6001 Sonderabstimmung für 3 m kabel in Verbindung mit DT ECL4P CP6001 Sonderabstimmung für 4 m kabel in Verbindung mit DT6310 Controller CP6001 Kapazitiver Vorverstärker Befestigungswinkel für CP , ,6 8 4, ,5x45 Ø3,2 Ø 4, ,5 85,6 Controller 19,3 7 8,5 4,2 61, , Ø4,2 Vorverstärker-Anschlusskabel CA5, CAx x=kabellänge m (Standard 5 m) ,8 9,8 78,8 Ø 9,5 Ø 7 Ø 4,8

18 18 Modulares Mehrkanal-Messsystem capancdt 6200 Systemaufbau Das capancdt 6200 ist ein neu konzipiertes Messsystem und besticht besonders durch sein Preis-/Leistungsverhältnis. Durch den modularen Aufbau lassen sich auf einfache Art und Weise bis zu 4 Kanäle zusammenfügen. Das Messsystem besteht aus einer Kontrolleinheit und dem jeweiligen Demodulator für den. Das capancdt 6200 ist mit allen modellen von Micro-Epsilon kompatibel. Die Ethernet-Schnittstelle erlaubt eine schnelle und einfache Konfiguration über einen Webbrowser. Der kompakte Controller kann sowohl als Tischgerät genutzt, über Adapter auf Hutschienen oder an der Wand montiert werden. - Modular erweiterbar bis zu 4 Kanäle - Ethernet Schnittstelle - Einfache Konfiguration über Weboberfläche - Auflösung 0,02% d.m. dynamisch - Bandbreite: 5 khz - Datenrate digital: 4 x 3,9 ksa/s - Triggerbar Ein Messsystem setzt sich zusammen aus: - Kontrolleinheit DT Demodulator DL kabel - Versorgungskabel - Ethernetkabel - Signalausgangskabel Zubehör: - Signalausgangskabel - Versorgungskabel - Hutschienenklammern - Montageplatten für Wandmontage Blockschaltbild Ethernet Trigger Mikrocontroller Spannung V Strom ma Ausgangsstufe Analogfilter Nullpunkt digital einstellbar einstellbar Poti Demodulator Vorverstärker Spannung V Strom ma Ausgangsstufe Analogfilter Nullpunkt digital einstellbar einstellbar Poti Demodulator Vorverstärker Oszillator A/D-Wandler A/D-Wandler Versorgung V Spannungsaufbereitung DT6220 DL6220 DL6220

19 19 Controller-Typ Auflösung statisch Auflösung dynamisch Bandbreite Bandbreite umschaltbar Datenrate Ausgang digital Linearität Empfindlichkeitsabweichung Langzeitstabilität Synchronbetrieb möglich (mehrere Kontrolleinheiten) Isolatormessung Temperaturstabilität DT6220 mit DL6220 0,004 % d.m. 0,02 % d.m. (5 khz) 5 khz (-3dB) auf 20 Hz max. 3,906 ksa/s ±0,2 % d.m. ±0,1 % d.m. 0,02 % d.m. / Monat nein nein 200 ppm Temperaturbereich Betrieb C Temperaturbereich lagernd C Versorgung Ausgang en kabel Standard kabel Sonderabstimmung Trigger 24 VDC (12 36 VDC) 0 10 V (kurzschlussfest) 4 20 ma (Bürde max. 500 Ohm) Ethernet alle en geeignet 1 m 3 m (mit CCxx) 4,2 m (mit CCmxx) TTL, 5 V Kontrolleinheit DT6220 Demodulator DL ,5 0,5 8 52,3 41,5 90 8,35 22,5 22, ,6 10,5 0 12,5 125

20 20 Kompaktes Einkanal-Messsystem capancdt Hohe Temperaturstabilität - Nanometer-Wiederholbarkeit Systemaufbau capancdt 6100 ist ein kompaktes Einkanalsystem bestehend aus dem kapazitiven Wegsensor, dem kabel und dem Controller. Durch die 2-Punkt-Linearisierung kann der Anwender auch vor Ort einen Abgleich vollziehen, der die individuellen Einbauverhältnisse berücksichtigt. Mit der möglichen Versorgungsspannung zwischen V kann das System auch im PKW oder LKW betrieben werden. Das capancdt 6100 bietet ein hervorragendes Preis-/Leistungsverhältnis und ist für gängige Messaufgaben sehr gut geeignet. Hohe Flexibilität bietet dieses System, da es mit nahezu allen capancdt en betrieben werden kann. - Geeignet für alle leitenden Materialien - Synchronisierbar für ungeerdetes Messobjekt - 24V (9...36V) Standardversorgung für industrielle Anwendungen - Geeignet für nahezu alle en Ein Messsystem setzt sich zusammen aus: - kapazitivem Wegsensor - kabel - Controller Zubehör: - Versorgungskabel - Netzteil - Synchronisationskabel Blockschaltbild Controller DT 6100 Versorgung: 24 VDC, (9-36 VDC) ±15 VDC Ausgang: 0-10 V ±24V DC/DC Wandler Oszillator ±15V (Option) f OSZ 31kHz 8 pol. Buchse Signal Demodulator Vorverstärker kabel

21 21 Controller-Typ Auflösung statisch Auflösung dynamisch Bandbreite Bandbreite umschaltbar Linearität Max Empfindlichkeitsabweichung Langzeitstabilität Synchronbetrieb möglich Isolatormessung DT6100 0,01 % d.m. 0,015 % d.m. (2 khz) 2 khz 10 Hz / 2 khz ±0,3 % d.m. (alle en tauschbar ohne Kalibrierung) Option LC: ±0,1 % d.m. (abgestimmt auf einen ) ±0,1 % d.m. 0,05% d.m. / Monat ja nein Temperaturstabilität ±0,03 % d.m. / C Temperaturbereich Betrieb C Temperaturbereich lagernd C Versorgung Ausgang en 24 VDC / 85 ma ( VDC) optional ±15 VDC / 85 ma ( VDC) 0 10 V (Lastwiderstand min. 1,2 kω / Lastkapazität max. 1 nf) optional: 4 20 ma (Bürde max. 400 Ω) alle Modelle außer CS005 Optionen Option DT6100, I Stromausgang 4 20mA Option DT6100 Versorgung ±15 VDC EMR2C DT6100 erweiterter Messbereich (Faktor 2) LC Option DT DT6100(01) Einkanal-Controller für 2 m kabellänge DT6100(02) Einkanal-Controller für 3 m kabellänge Option DT6100 Ethernetschnittstelle zur Konfiguration und Datenausgabe capancdt 6100 Controller Ausgang / Versorgung 8 pin socket DIN Befestigungsbohrungen für M4 Schrauben 38 sync out sync in Gewicht: ca. 380 g

22 22 Kompaktes Einkanal-Messsystem für OEM-Anwendungen capancdt 6019 Systemaufbau Das kapazitive Messsystem capancdt 6019 ist ein Einkanal-System in SMD-Ausführung mit integriertem anschlusskabel und wurde speziell für Anwendungen zur Integration in Maschinen und Anlagen entwickelt. Die extrem kleine Bauform und die günstigen Preise sind für OEM-Anwendungen ausgelegt. Als Messobjekte können alle elektrisch leitenden Materialien verwendet werden. Das kapazitive Messprinzip stellt eine hohe Genauigkeit und Stabilität der Messergebnisse sicher. Typische Anwendungen finden sich in Positionierungsaufgaben, Verschleißmessungen, Messung von Spalt, Verschiebung, Rundheit und anderen. Die kleine Bauform des Controllers ermöglicht einen platzsparenden Einbau in engsten Bauräumen. Für das Messsystem ist eine extrem geringe Stromaufnahme ausreichend. Daher ist das capancdt 6019 auch für den Betrieb mit Batterien geeignet. Blockschaltbild Controller DT 6019 Versorgung: ±12 VDC... ±18VDC Ausgang: 0-10 V Klemmleiste ±15V Signal Oszillator Demodulator - Kleinster kapazitiver Controller weltweit - Geringer Stromverbrauch - Hohe Stabilität Vorverstärker Ein Messsystem setzt sich zusammen aus: - Controller DT6019 mit integriertem Kabel - mit Buchse (alle außer CS005)

23 23 Controller-Typ DT6019 Auflösung statisch 0,015 % d.m. Auflösung dynamisch 0,1 % d.m. (500 Hz) Bandbreite 0,5 khz Linearität ±1 % d.m. Max. Empfindlichkeitsabweichung ±0,5 % d.m. Langzeitstabilität 0,05% d.m./monat Synchronbetrieb möglich nein Isolatormessung nein Temperaturstabilität ±0,05% d.m. / C Temperaturbereich Betrieb +10 C C Temperaturbereich lagernd -10 C C Versorgung ±12 ±18 VDC Stromaufnahme -7 / +8mA Ausgang 0 bis 10 V (innerhalb des Messbereichs), kurzschlussfest Gewicht 60 g en alle en mit Buchse, außer CS005 DT6019-B mit Winkelstecker für en CS1 bis CS10 ø24,4 DT6019-C mit Winkelstecker für en CS02, CS05, CS08 16 ø6 ø5,4 DT6019 Einkanal-Controller-Elektronik 72,5 66 3,25 8, ,5 4 Durchgangsbohrungen für M3 Schrauben 21 1x45 8 6,5 Anschlussblock 10 3 ø4 ø10 16,9 13, ø9 ø2,2 30,6

24 24 Kabel kabel und Vorverstärker-Elektronik sind mit einem speziellen, doppelt geschirmten kabel verbunden. Eine Kabellänge von 2 m, 3 m oder 4 m ist optional erhältlich und erfordert eine spezielle Abstimmung des Vorverstärkers. Buchse Typ C: Kabel für en CS005 / CS02 / CS05 / CS08 Kabellänge 2xgerade Stecker 1x gerade / 1x 90 Stecker Standard 1 m CC1C CC1C/90 2 m CC2C CC2C/90 3 m CC3C CC3C/90 4 m CC4C CC4C/90 kabel CCxC kabel CCxC/90 Standard-Länge 1 m (optional 2m/3m/4m)) Ø6 Ø5,4 Standard-Länge 1 m (optional 2m/3m/4m) Ø4 Ø9,5 Ø Ø3,2 8,6 13,7 Ø9,5 Ø Ø3,2 8 13,1 16,9 17,5 16 Ø5,4 Ø6 Buchse Typ B: Kabel für en CS1 / CS1HP / CS2 / CS3 / CS5 / CS10 Kabellänge 2xgerade Stecker 1x gerade / 1x 90 Stecker Standard 1 m CC1B CC1B/90 2 m CC2B CC2B/90 3 m CC3B CC3B/90 4 m CC4B CC4B/90 kabel CCxB kabel CCxB/90 Standard-Länge 1 m (optional 2m/3m/4m) Standard-Länge 1 m (optional 2m/3m/4m) 25 Ø9,5 Ø7 Ø7 Ø9,5 Ø9,5 Ø Ø3, Ø3,2 20,5 30,5 Vakuumdurchführung SWH 34 2 M10x0,75 Vakuumdurchführung UHV 25 Ø7 Ø10 SW12 Ø8,8 Ø14 9 M9x0,5 ø9,4 max. 17 ø13.50h6 1,75 SW11 Maximale Leckrate 1x10e -7 mbar l s -1 Kompatibel zu Stecker Typ B Maximale Leckrate 1x10e -9 mbar l s -1 Kompatibel zu Stecker Typ B

25 25 Zubehör capancdt / MC2.5 Mikrometerkalibriervorrichtung Einstellbereich 0-2,5 mm, Ablesung 0,1 µm, für en CS005 bis CS2 MC25D Digitale Mikrometerkalibriervorrichtung, Einstellbereich 0-25 mm, verstellbarer Nullpunkt, für alle en SWH.0S.650.CTMSV Vakuumdurchführung UHV Vakuumdurchführung PC3/8 Versorgungs- und Ausgangskabel, 3 m lang, 8-polig PC6200-3/4 SC30 Synchronisationskabel, 0,3 m ESC30 Synchronisationskabel, 0,3 m lang, für Mehrkanalbetrieb erforderlich PSCC30 Versorgungs-/Sychronisationskabel (erforderlich für Mehrkanalbetrieb) SCAC3/4 Signalausgangskabel (erforderlich für Mehrkanalbetrieb) PS2010 Netzteil für Hutschienenmontage Eingang 230 VAC (115 VAC) Ausgang 24 VDC / 2,5 A; L/B/H 120x120x40 mm PS300/15 Tischnetzteil; Ausgang ±15 V / 1 A Eingang VAC

26 26 Technische Hinweise Einfluss von Verkippung des kapazitiven s Bei einer Verkippung des kapazitiven s ist von einem Messfehler auszugehen, da sich die geometrischen Bedingungen des Feldes zum Messobjekt ändern. Der mittlere Abstand des s bleibt zwar konstant, die Randbereiche nähern bzw. entfernen sich zum Messobjekt. Feldverzerrungen sind das Resultat, das sich nach folgendem Modell auf die Kapazität C auswirkt: C Θ R d Kapazität Verkippungswinkel Radius der Messfläche Arbeitsabstand /Messobjekt d MAX messbereich x Signaländerung Ergebnisse aus firmeninternen Simulationen und Berechnungen; bitte fordern Sie detaillierte Informationen an. Messbereichsabweichung [% d.m.] -0,1-0,2-0,3-0,4-0,5-0,6-0,7-0,8-0,9 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100% Winkelabhängigkeit bei verschiedenen Messabständen für CS02 Winkel Θ[mrad] Messobjekt ,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 Winkel Θ[ ] Exemplarische Darstellung des Einflusses am Beispiel des s CS02, Betrachtung eines Verkippungswinkels von max. 1 bei unterschiedlichen abständen. Bei 10% Abstand in der achse kommt es bei 0,38 bereits zur Berührung zwischen gehäuse und Messobjekt, bei 20% Abstand findet die Berührung bei 0,76 statt. Die Simulation ist für alle en und Einbaubedingungen durchführbar, auch Verkippungen um einen dezentralen Kipppunkt sind errechenbar. Messung auf schmale Messobjekte Der Einfluss der Messobjektbreite auf das Messsignal wird am Beispiel eines CS05 s dargestellt. Ein in y-richtung ausgedehntes und in x-richtung schmales Messobjekt wird in verschiedenen Parametern variiert: - Abstand Messobjekt zum (z-richtung): 0,25 mm (Messbereichs-Mitte) - Breite des Messobjekts in x-richtung: mm (21 Werte) - Verschiebung des Messobjekts in x-richtung (senkrecht zur achse): mm (13 Werte) y y >8 mm z z konstant x Bewegung in x-richtung Berechnet wurde jeweils die Kapazität zwischen Elektrode und Messobjekt und der Kehrwert (dieser ist proportional zum signal des Controllers). In der Abbildung finden sich die Abweichungen von den Kapazitätswerten für ein flächiges Messobjekt (groß gegenüber in x- und y-richtung) in Abhängigkeit von der Messobjekt-Breite und Verschiebung. Je geringer der Abstand zwischen und Messobjekt, desto schmäler darf das Messobjekt sein. Im Beispiel reicht ein mittig platziertes Messobjekt mit einer Breite von 5 mm, um in Messbereichsmitte ein stabiles Signal zu erzielen. Dies ist ein Beweis dafür, dass das Feld nicht über den durchmesser reicht. Ergebnisse aus firmeninternen Simulationen und Berechnungen; bitte fordern Sie detaillierte Informationen an. relative Signalabweichung in % d.m. [im Vergleich zu flächigem Messobjekt] 17, ,5 10 7,5 5 2,5 Signalabweichung bei 50% des Messbereichs [hier 0,25mm] Targetbreite 3 mm 4 mm 5 mm 6 mm 7 mm 8 mm Messobjekt-Verschiebung senkrecht zur achse [mm] 87, , , ,5 absolute Signalabweichung [µm]

27 Technische Hinweise 27 Krafteinwirkungen auf das Messobjekt Das kapazitive Messprinzip gilt im Allgemeinen als rückwirkungsfrei. In speziellen Fällen ist die Kraft mit folgender Formel berechenbar: Am Beispiel eines CS1, der mit dem Controller DT6300/DT6500 betrieben wird, ergibt sich eine Kraft von ca. 0,23 µn. Die Kraft ist abhängig von - und Controllerauswahl, nicht jedoch von der position über den Messbereich. Die Systeme DT6019/6100 arbeiten mit niedrigeren Messströmen, wodurch das elektrische Feld und die elektrische Spannung niedriger sind, sodass die Kraft nur noch ca. 0,01 µn beträgt und damit von einer rückwirkungsfreien Messung gesprochen werden kann. Messungen auf Kugeln und Wellen In der Praxis ist es oft erforderlich, auf gekrümmte Oberflächen zu messen. Ein klassisches Beispiel ist die Wellenschlagmessung, bei der auf ein zylinderförmiges Messobjekt gemessen wird. Gegenüber einem flachen Messobjekt gibt es dabei je nach Krümmungsradius mehr oder weniger deutliche Messwertabweichungen. Bedingt wird dies durch verschiedene Effekte, z.b. einer Konzentration der Feldlinien auf den höchsten Punkt oder einer Kapazitätsvergrößerung durch einen größeren Messfleck. In der Praxis kann davon ausgegangen werden, daß der Krümmungsradius zu einem virtuellen Nullpunkt führt, d.h. der wert 0 ist nicht mehr erreichbar. Durch die integrierende Funktion des kapazitiven s über die Messfläche liegt die virtuelle, mittlere Messebene hinter der Mantellinie. Dies bedeutet, dass z.b. bei einem 200 µm- und einer Walze mit Außendurchmesser 30 mm bei einem lichten Spalt von 20 µm beinahe 5% des Messbereichs mehr angezeigt werden, also ca. 30 µm. Da dieser Effekt berechenbar ist, können entsprechende Kennlinien in die Controller einkalibriert werden. Theoretischer Nullpunkt liegt im Material Messwertabweichung für CS02 für verschiedene Messobjekt-Geometrien Abstand (lichte Weite) [% d.m.] 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100% 25% 20% Kugel ø20 mm Messwertabweichung [% d.m.] 15% 10% Kugel ø30 mm Zylinder ø20 mm Zylinder ø30 mm 5% 0% 0,02 0,04 0,06 0,08 0,1 0,12 0,14 0,16 0,18 0,2 Abstand (lichte Weite) [mm] Ergebnisse aus firmeninternen Simulationen und Berechnungen; bitte fordern Sie detaillierte Informationen an.

28 28 Technische Hinweise Betrachtung der Leitfähigkeitsanforderungen Um über den gesamten Messbereich ein lineares Ausgangssignal zu erreichen, sind bestimmte Anforderungen an das Messobjekt bzw. die Gegenelektrode einzuhalten. Die Impedanz im idealisierten Plattenkondensator kann im Ersatzschaltbild durch einen Kondensator und einen parallel geschalteten Widerstand dargestellt werden. Bei Messung gegen Metalle kann der ohmsche Anteil vernachlässigt werden, die Impedanz wird nur durch den kapazitiven Anteil bestimmt. Umgekehrt wird bei Messungen gegen Isolatoren nur der ohmsche Anteil in Betracht gezogen. Dazwischen liegt der große Bereich der Halbleiter. Die meisten Halbleiter können sehr gut als elektrische Leiter gemessen werden. Voraussetzung ist, dass der kapazitive Anteil der Gesamtimpedanz noch wesentlich größer (>10x) ist als der ohmsche Anteil. Dies ist bei Silizium-Wafern unabhängig von der Dotierung fast ausnahmslos gewährleistet. Halbleiter mit schlechterer Leitfähigkeit (z.b. GaAs) können unter bestimmten Umständen trotzdem als Leiter gemessen werden. Dazu sind allerdings verschiedene Anpassungen nötig, z.b. Reduzierug der Betriebsfrequenz bzw. eine temporäre, partielle Leitfähigkeitserhöhung. Charakteristische Darstellung des Zusammenhangs zwischen Leitfähigkeit und Eignung von Materialien Eignung zur Messung als Isolator Leiter Metall Si GaAs Isolatoren p[ωcm] p[ωm] k[s / m]

29 Anwendungen 29 Elektrischer Leiter Elektrischer Leiter als Messobjekt Das capancdt System erfasst den Blindwiderstand Xc des Kondensators, der sich proportional mit dem Abstand verändert. Die hohe Linearität des Signals wird ohne weitere elektronische Beschaltung erreicht. Dies gilt insbesondere bei der Messung gegen elektrisch leitende Stoffe (Metalle). Änderungen der Leitfähigkeit haben keinen Einfluss auf Linearität oder Empfindlichkeit. Alle leitenden oder halbleitenden Messobjekte werden ohne Verluste in den Leistungsdaten gemessen. Messungen gegen dünnste Messobjekte Da das kapazitive Messprinzip ohne Eindringen der Felder in das Messobjekt auskommt, können selbst dünnste Messobjekte, z.b. 10 µm elektrisch leitende Farbe, erfasst werden. Das kapazitive Messverfahren arbeitet mit Stömen im µa-bereich. Das bedeutet, dass bereits geringste elektrische Ladungen ausreichen, um eine Messung zu ermöglichen. Schon sehr dünne metallische Objekte ermöglichen die Ladungsträgerverschiebung, wobei eine Messobjektdicke von wenigen Mikrometern ausreicht. Das elektrische Feld baut sich zwischen elektrode und Messobjektoberfläche aus, der Abstand bestimmt den Blindwiderstand. Isolatoren als Messobjekt Das capancdt System kann auch gegen isolierende Werkstoffe messen. Das lineare Verhalten wird für diese Messobjektgruppen durch eine spezielle elektronische Beschaltung erreicht. Der Blindwiderstand Xc des Kondensators ist abstandsabhängig. Eine gleichbleibende relative Dielektrizitätskonstante und Dicke des Werkstoffs ist allerdings die Voraussetzung für eine präzise Messung. Hierfür wird ein werksseitiger Abgleich dringend empfohlen, da sich bei Isolatoren Auflösung und Genauigkeit verringern. s Isolator Isolator Elektrischer Leiter Dickenmessung von Isolatoren d: 1/2 Messbereich capancdt Systeme können auch zur linearen Dickenmessung von Isolatoren eingesetzt werden. Die Feldlinien durchdringen den Isolator und schließen sich mit dem elektrischen Leiter. Ändert sich die Dicke des Isolators, beeinflusst dies den Blindwiederstand Xc des s. Der Abstand zum elektrischen Leiter muss dabei konstant sein. Abstand Metall 1 Dicke 2 Dicke = Abstand - ( 1 + 2) Dickenmessung von elektrisch leitfähigen Werkstoffen Bei elektrisch leitfähigen Werkstoffen wie z.b. Metallen ist durch gegenüberliegende Anbringung der en eine zweiseitige Dickenmessung möglich. Mit dieser Methode lassen sich z.b. Banddicken bis in den µm-bereich messen. Jeder liefert ein lineares Ausgangssignal in Abhängigkeit von oberfläche und Messobjektoberfläche. Ist der abstand bekannt, ist die Dicke des Messobjektes auf einfache Weise bestimmbar. Durch das kapazitive Prinzip erfolgt die Messung nur gegen die Oberfläche ohne Eindringen ins Messobjekt. Werden die Messstellen synchronisiert, ist die Messung auch gegen nicht geerdete Messobjekte möglich, allerdings mit reduzierter Auflösung. d s ε 1 ε 2 Dicke des Messobjekts Messspalt Permittivität Luft Permittivität Isolator

30 30 Anwendungen Vibration, Auslenkung, Spiel, Schwingungen, Rundlauf Durchbiegung, Verformung, Welligkeit, Verkippung Schlag, Verformung, axiale Wellenschwingung Verschiebung, Weg, Position, Ausdehnung Abmessungen, Maßtoleranzen, Sortieren, Teileerkennung Einseitige Dickenmessung von Isolatormaterialien Prozessbegleitende Qualitätsüberwachung, Dimensionsprüfung Zweiseitige Dickenmessung Spezifische en für OEM Anwendungen Immer wieder treten Anwendungsfälle auf, bei denen die Standardausführungen der en und Controller an ihre Grenzen stoßen. Für diese besonderen Aufgabenstellungen modifizieren wir die Messsysteme exklusiv nach Ihren Vorgaben. Oft angefragte Änderungen sind z.b. geänderte Bauformen, Messobjektabstimmungen, Befestigungsoptionen, individuelle Kabellängen, abgeänderte Messbereiche oder en mit bereits integriertem Controller. Kundenspezifische bauform (Klemmbefestigung) Kundenspezifische bauform für besondere Eingbauumgebung Spezielle OEM Bauform OEM-Controller für kundenspezifisches Rack Messgerät zur Überprüfung der Innendurchmesser von Extruderbohrungen (2 en in einer Achse) Dual- mit 2 kapazitiven en in einem Gehäuse

31 Anwendungsbeispiele 31 Dickenmessung von Matrizen für optische Datenträger Zur Vervielfältigung von CDs, DVDs, HD-DVDs oder Blu-Ray-Discs durch Pressen werden die Daten zuvor mit einem Laser auf ein Master übertragen. Auf den Träger(Substrat) aus Silizium oder Glas wird durch Galvanisieren eine dünne Nickelschicht aufgebracht. Zur exakten Badsteuerung bei der Galvanisierung sind die Dickenwerte der Nickelschicht unbedingt erforderlich. Für die Messung der Dicke und des Profils werden kapazitive en von Micro-Epsilon verwendet. Jeweils ein befindet sich ober- und unterhalb der Matrize, die während der Messung zwischen die en gefahren wird. Durch die beiden Abstandsinformationen wird die Dicke sehr präzise im Differenzverfahren ermittelt. Profilerfassung von Blasfolien Die Erfassung des Folienprofils bereits an der Folienblase liefert entscheidende Daten für die Extrusionsregelung. Um den Prozess möglichst effizient zu gestalten, wurde von Micro-Epsilon ein modulares Blasfolien-Messsystem konzipiert, das unmittelbar nach dem Kalibrierkorb eingesetzt wird. Das System ist mit berührend und berührungslos arbeitenden en erhältlich. Die zur Profilerfassung verwendete ik basiert auf dem kapazitiven Messprinzip und ermittelt das Folienprofil hochgenau und zuverlässig. Die eingesetzten kapazitiven en zeichnen sich durch enorme Genauigkeit und Signalqualität aus. Berührende Ausführung Berührungslose Ausführung Messungen an Wafern und Halbleitern Gerade in der Halbleiterindustrie werden extreme Genauigkeiten gefordert, um Prozesse und Produkte effizient zu gestalten. Kapazitive en von Micro-Epsilon werden unter anderem zur Positionierung, Wegmessung und Dickenmessung im Halbleiterbereich eingesetzt. Dickenmessung von Solarwafern in drei Messspuren Kapazitive Wegsensoren werden zur nanometergenauen Justage von Linsen in Objektiven für die Waferbelichtung eingesetzt. Waferdickenmessung mit zwei kapazitiven en

32 Übersicht en und Messsysteme von Micro-Epsilon en und Systeme für Weg, Abstand und Position en und Messgeräte für berührungslose Temperaturmessung 2D/3D Profilmessung (Laser-Scanner) Mess- und Prüfanlagen zur Qualitätssicherung Optische Mikrometer, Lichtleiter-en, Mess- und Prüfverstärker en zur Farberkennung, LED- Analyser und Online-Farbspektrometer Änderungen vorbehalten / Y D031122GKE MICRO-EPSILON MESSTECHNIK GmbH & Co. KG Königbacher Str Ortenburg / Deutschland Tel. +49 (0) 8542 / Fax +49 (0) 8542 / info@micro-epsilon.de