Balluff BSI R65K0-HXXA-M-S92 Series User manual

deutsch Konfigurationsanleitung
english Configuration guide
BSI R65K0-HXXA-M_ _ _ _ _-S92
BSI R65K0-HXXA-M_ _ _ _ _-ST39

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Inhaltsverzeichnis
1. Sicherheitsinformationen..................................................................................................................3
1.1. Bestimmungsgemäße Verwendung.........................................................................................3
1.2. Unsachgemäße Verwendung ..................................................................................................3
1.3. Sensor defekt...........................................................................................................................3
2. Hinweise...........................................................................................................................................3
2.1. Bestimmungsgemäße Verwendung.........................................................................................3
2.2. Im Text verwendete Symbole...................................................................................................3
3. Kurzreferenz.....................................................................................................................................4
4. Installationsanleitung........................................................................................................................5
4.1. Mechanische Zeichnung..........................................................................................................5
4.2. Montage ...................................................................................................................................5
4.3. Connection...............................................................................................................................6
4.4. CAN Terminierung ...................................................................................................................7
5. Funktionsbeschreibung....................................................................................................................8
5.1. Messprinzip dynamische Neigungsmessung...........................................................................8
5.2. Messachse und -richtung.........................................................................................................9
5.2.1. Messachse und Neigungsrichtung...................................................................................9
5.2.2. Messachse und Beschleunigungsrichtung.....................................................................10
5.2.3. Messachse und -richtung Gyroskop ..............................................................................10
5.3. Signalverarbeitung .................................................................................................................11
5.3.1. Abtastrate.......................................................................................................................11
5.3.2. Sensor Fusion-Algorithmus............................................................................................11
5.3.3. Digitale Filter ..................................................................................................................11
5.4. Funktionsmodus.....................................................................................................................12
5.5. Applikationsprofile..................................................................................................................13
5.6. Ausgabeformat.......................................................................................................................14
5.7. Bootvorgang...........................................................................................................................14
5.8. Emergency Nachricht.............................................................................................................15
5.9. LSS (Layer Setting Service, according to CiA305-DSP) .......................................................15
5.10. Firmware Verwaltung .............................................................................................................16
5.11. Laden der Werkseinstellung...................................................................................................16
5.12. Nullpunktabgleich...................................................................................................................17
5.13. EDS & DCF............................................................................................................................17
5.14. Zuordenbare Objekte.............................................................................................................18
6. CANopen Spezifikation ..................................................................................................................19
6.1. CANopen Communication Objects (COB).............................................................................19
6.2. Vordefinierte CAN-IDs............................................................................................................19
6.3. PDO (Sensorausgang lesen).................................................................................................20
6.4. SDO (Object Dictionary konfigurieren)...................................................................................20
6.5. NMT Zustand .........................................................................................................................20
6.6. Object Dictionary (Geräteparameter).....................................................................................21
7. CAN Object dictionary overview ....................................................................................................22
7.1. Communication profile (Index 1000h - 1FFFh)......................................................................22
7.1.1. Objekt 1001hError register ............................................................................................24
7.1.2. Objekt 1002hManufacturer status register.....................................................................25
7.1.3. Objekt 1003hPredefined error field................................................................................25
7.1.4. Objekt 1005h COB-ID SYNC message .........................................................................25
7.1.5. Objekt 1006hCommunication cycle period....................................................................26
7.1.6. Objekt 1010h Store parameters......................................................................................26
7.1.7. Objekt 1011hRestore factory default parameters..........................................................26
7.1.8. Objekt 1014hCOB-ID EMCY .........................................................................................27
7.1.9. Objekt 1020hVerify configuration...................................................................................27
7.1.10. Objekt 1029hError behaviour.........................................................................................27
7.1.11. Objekt 1800h, 1801hTPDO communication parameter .................................................27
7.1.12. Objekt 1A00h, 1A01hTPDO Mapping parameter...........................................................28

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7.1.13. Objekt 1F80hNMT start-up behaviour ...........................................................................29
7.2. Manufacturer-specific profile (2000h - 5FFFh).......................................................................30
7.2.1. Objekt 3004hApplication Profile.....................................................................................32
7.2.2. Objekt 3007hfunction mode...........................................................................................32
7.2.3. Objekt 300FhZero adjustment Inclination......................................................................32
7.2.4. Objekt 301Eh Manufacturer status register error mask ..................................................33
7.2.5. Objekt 301Fh Manufacturer status register mapping......................................................33
7.2.6. Objekt 3021h~ 3027hUser adjustable parameters for application profile .....................34
7.2.7. Subindex 06hOutput filter ..............................................................................................34
7.2.8. Subindex 07h, 08hMoving average filter TPDO1 and TPDO2 .......................................34
7.3. Standardized Device Profile (6000h–9FFFh) (CiA410).........................................................35
7.3.1. Objekt 6000h Resolution.................................................................................................36
7.3.2. Objekt 6011h, 6021hOperating parameter .....................................................................36
7.3.3. Objekt 6012h, 6022hPre-set inclination value ................................................................36
7.3.4. Objekt 6013h, 6023hOffset inclination value..................................................................36
7.3.5. Object 6401hSensor outputs.........................................................................................37
7.4. Datentyp.................................................................................................................................37
8. Abkürzungen und Definitionen.......................................................................................................38
9. Normative Verweise.......................................................................................................................38

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1. Sicherheitsinformationen
1.1. Bestimmungsgemäße Verwendung
Der CANopen Dynamic Neigungssensor ist ein MEMS-basierter Neigungssensor mit CANopen-Schnittstelle.
Dieses Gerät bietet eine präzise und zuverlässige Neigungsmessung sowohl unter statischen als auch unter
dynamischen Bedingungen. Die Verwendung dieses Geräts in einer Maschine oder Anlage ist nur unter den
folgenden Bedingungen zulässig:
▪Der Anwender ist geschult und kompetent in der Integration und Anwendung von Neigungssensoren in
Maschinen.
▪Der Anwender ist mit dem Inhalt des Datenblatts und des Benutzerhandbuchs vertraut.
▪Der Anwender hat ein umfassendes Verständnis von CAN und CANopen.
▪Das Gerät wird innerhalb der spezifizierten Umgebungsbedingungen eingesetzt.
▪Das Gerät ist für den bestimmungsgemäßen Gebrauch richtig konfiguriert.
▪Das Gerät ist korrekt montiert, wie im Datenblatt und im Benutzerhandbuch beschrieben.
▪Die Gerätedaten werden ausdrücklich nicht als sicherheitstechnische Daten interpretiert, es sei denn,
das Gerät wird redundant in einem Steuerungssystem eingesetzt, das für eine gegenseitige
Funktionskontrolle zwischen dem primären und dem redundanten Gerät ausgelegt und getestet ist.
1.2. Unsachgemäße Verwendung
▪Verwendung von nicht genormten CAN-Kabeln.
▪Falsch montiertes Gerät.
▪Nullabgleich außerhalb des spezifizierten Bereichs.
▪Falsche oder fehlende CAN-Bus-Terminierung.
▪Gerät außerhalb der Spezifikationen verwendet.
1.3. Sensor defekt
Der Sensor ist “defekt”, wenn
▪Kein CAN-Ausgang erkannt werden kann.
▪eine Emergency-Nachricht mit Sensorfehlerinformationen erkannt wird. (→ 5.8)
Wenden Sie sich im Zweifelsfall an den Händler oder Hersteller. Jede eigenmächtige Veränderung oder nicht
bestimmungsgemäße Verwendung führt zum Erlöschen der Gewährleistung und der Haftung des Herstellers.
2. Hinweise
2.1. Bestimmungsgemäße Verwendung
Dieses Handbuch ist nur für alle Neigungssensoren BSI R65K0-HXXA-... gültig.
2.2. Im Text verwendete Symbole
h
Tiefgestellt für hexadezimale Werte.
d
Tiefgestellt für dezimale Werte.
Vorsicht, die entweder auf eine mögliche Beschädigung des Sensors hinweist oder erklärt, wie
man ein Problem vermeiden kann.
Wichtige information.
→
Querverweis

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3. Kurzreferenz
Allgemein
•1-Achs ± 180° und 2-Achs ± 30° dynamischer Neigungssensor
•Ausgangstyp: CANopen
•Neigungs-, Beschleunigungs-, Gyroskop-Ausgänge definiert durch Funktionsmodi (→ Objekt 3007h)
•4 Applikationsprofile für die Neigungsmessung in spezifischen Anwendungen (→ Objekt 3004h)
•Sensorausgänge können über TPDO-Mapping-Parameter angepasst werden (→ Objekt 1A00h)
•Interne Abtastrate MEMS: 1000Hz; Ausgangsrate: 100 Hz
•Dynamische Neigungsapplikationsgrenzen: max. Beschleunigung 1,5 g, max. Winkelrate 500°/s
•Ausgangsfilter: einstellbares Tiefpassfilter 1. Ordnung (LPF) (→ sub 06hvon Objekt 3021hbis 3024h
oder Objekt 300Eh)
•Gleitender Mittelwertfilter: Mittelungszeitintervall einstellbar von 10 ms bis 100 ms (→ sub 07hvon Objekt
3021hbis 3024hoder Objekt 300Dh)
•Zugelassen für den Automobilbereich, Zulassungsnummer: E4-10R-05-4662
CAN, CANopen
•CAN-Schnittstelle: CAN2.0 A/B (konform mit ISO11898-1&2)
•CANopen-Anwendungsschicht und Kommunikationsprofil: EN50325-4 (CiA301 v4.0 und 4.2.0)
•CANopen-Geräteprofil für Neigungssensor: CiA410
•LSS (Layer Setting Service) implementiert
•TPDO1 (CAN-ID: 180h+ Node ID) und TPDO2 (CAN-ID: 280h+ Node ID)
•Ausgänge: Neigung X-Achse (längs) in object 6010h; Neigung Y-Achse (quer) in Objekt 6020h
•Interner schaltbarer CAN-Abschlusswiderstand: default off (→ Objekt 3003h)
•CAN bus bit Rate: default 250 kbit/s (→ Objekt 3001h)
•Node ID: default 01h(→ Objekt 3000hBereich 01h- 7Fh, max. 127 Knoten)
•Heartbeat: default on, 2 s (→ Objekt 1017h)
•Zwei Modi der PDO Übertragung (→ Objekt 1800h / 1801h)
- Event mode: default on, Ereignis-Timer default 100 ms (Bereich 10 ms –500 ms)
- Sync mode: default off
•Vendor ID Balluff: 010000E8h(→ Objekt 1018h)
•Firmware Version auslesbar über das CAN Object Dictionary (→ Objekt 3001h)
•Seriennummer-Format: xxxxxx-xxx (→ Objekt 3001h)
•Nullabgleich der Neigung verfügbar über CAN Object Dictionary (→ Objekt 300Fh).
•Voreingestellte Neigungseinstellung verfügbar über CAN Object Dictionary (→ Objekt 6012h und 6022h).
•Hochfahren im NMT-Betriebszustand (→Objekt 1F80h)
•Negative Werte: Zweierkomplement
•Byte-Reihenfolge auf CAN-Bus: Little-Endian (niederwertigstes Byte zuerst)

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4. Installationsanleitung
4.1. Mechanische Zeichnung
Abb. 1 –Mechanisch Zeichnung der -S92 Version mit M12-Stecker.
4.2. Montage
▪Verwenden Sie 4 Schrauben (M5x25mm) zur Montage des Geräts.
▪Anzugsdrehmoment max. 2,5 Nm. Ein höheres Drehmoment kann zur Beschädigung des Gehäuses
oder der internen Elektronik führen.
▪Befestigen Sie den Sensor auf einer vollkommen ebenen Fläche.
▪Ein 1-Achs-Neigungssensor muss senkrecht montiert werden. Die werkseitig voreingestellte
Nullposition ist mit dem Stecker nach unten zeigend. Die Nullposition kann in jeder Position innerhalb
des gesamten Bereichs eingestellt werden.
▪Ein 2-Achs-Neigungssensor muss waagerecht montiert werden. Die werkseitig voreingestellte
Nullposition ist in Abbildung 3 dargestellt. Nach der Installation kann die Nullposition im Bereich von
±5° eingestellt werden, um die mechanischen Versätze zu eliminieren.
Abb. 2 –Senkrechte Montage 1-Achs-Neigungssensor
Abb. 3 –Horizontale Montage 2-Achs-Neigungssensor

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4.3. Connection
Der Sensor ist entweder mit einem einzelnen 5-poligen M12-Stecker (A-codiert) nach IEC 61076-2-101 oder mit
einer zusätzlichen 5-poligen M12-Buchse (A-codiert) ausgestattet. Dies wird im Suffix der Gerätebezeichnung
angegeben: Suffix -S92 bedeutet Einzelstecker, Suffix -ST39 bedeutet sowohl Buchse als auch Stecker.
Der Vorteil von zwei Steckern ist, dass die Geräte im CAN-Netzwerk verkettet werden können. Die
Spannungsversorgung wird vom Stecker zur Buchse weitergeleitet, so dass mit einem einzigen Kabelbaum
sowohl die Stromversorgung als auch die Busverbindung zum nächsten Sensor hergestellt wird.
Die Verbindung zwischen Stecker und Buchse ist als interne T-Verteiler verdrahtet.
Die Pinbelegung entspricht der CiA 303-1 V1.8.0.
Pin
Belegung
Pin 1
Schirm
Pin 2
Vcc
Pin 3
Gnd & CAN_GND
Pin 4
CAN_H
Pin 5
CAN_L
Abb. 4 - Pin Definition
▪Der maximale Strom für den internen T-Verteiler beträgt 2,5 A. Dies muss bei der Verwendung von
Daisy-Chain-Verbindungen beachtet werden.
▪Die Spannungsversorgung muss so dimensioniert sein, dass die angegebenen Spannungsgrenzen
nicht überschritten werden.
▪Die Stromaufnahme beträgt typisch ca. 50 mA.
▪Die Spannungsversorgung muss nach IEC Klasse 2 geschützt sein.
▪Schließen Sie den Sensor nur an einen zugelassenen CAN-Controller an, der einen geerdeten
Schirm haben muss.
oAlternativ: Schließen Sie das Sensorgehäuse an einen geerdeten Schirm an. Alle erwähnten
EMV-Normen, die erfüllt werden (siehe Konformitätserklärung), wurden mit dem Gehäuse,
das an einen geerdeten Schirm angeschlossen ist, durchgeführt.
Das Anbringen von Leitungen sowie das Öffnen und Schließen von elektrischen Anschlüssen darf nur
im spannungslosen Zustand erfolgen! Kurzschlüsse, Spannungsspitzen usw. können zu Fehlfunktionen
führen und/oder die Installation beeinträchtigen, wodurch eine ernsthafte Verletzungsgefahr oder
Sachschäden entstehen können.

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4.4. CAN Terminierung
Ein CAN-Bus sollte ordnungsgemäß terminiert werden, um Signalreflexionen zu vermeiden. Der dynamische
Neigungssensor verfügt über einen internen Abschlusswiderstand von 120 Ohm. Standardmäßig ist dieser
deaktiviert, er kann aber mit Objekt 3003haktiviert werden.
Für CANopen-Geräte sind ein separater M12-Abschlusswiderstand und ein T-Stecker als Zubehör erhältlich:
Abb. 5 - M12 Stecker 5-Pin
Abschlusswiderstand
(BCC09MR)
Abb. 6 - M12 Buchse 5-Pin
Abschlusswiderstand
(BCC0A08)
Abb. 7 - M12 T-Stecker
5-Pin (BCC08CA)
Die Verwendung eines separaten Abschlusssteckers anstelle des internen Abschlusswiderstands hat den Vorteil,
dass ein externer Abschlussstecker deutlich sichtbar ist. Dadurch wird eine versehentliche Doppelterminierung
vermieden, die zu einer Fehlfunktion des gesamten CAN-Busses führen kann.

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5. Funktionsbeschreibung
5.1. Messprinzip dynamische Neigungsmessung
Herkömmliche Neigungssensoren messen die Neigung durch Messung der g-Kräfte mit einem
Beschleunigungssensor. Unter statischen Bedingungen ist die Neigungsmessung nach diesem Prinzip genau und
zuverlässig. Die bei fast allen Industriemaschinen vorhandenen Vibrationen oder Bewegungen erzeugen jedoch
unerwünschte g-Kräfte. Diese dynamischen g-Kräfte akkumulieren und überlagern die statischen g-Kräfte, was zu
einem " fehlerhaften" Neigungsausgang führt, der Stör- oder Rauschkomponenten enthält.
In bestimmten Anwendungen kann ein Tiefpassfilter verwendet werden, um den Ausgang zu stabilisieren. Der
Nachteil dieser Filterung ist, dass sie die Reaktionszeit (Latenz) des Neigungssensors deutlich erhöht. In einem
Steuerungssystem führt dies zu einer -Geschwindigkeitsbegrenzung der Bewegungen und zu einer reduzierten
Effizienz der Maschine.
Ein Gyroskop misst die Geschwindigkeit der Rotation. Daher misst es die Neigung in dynamischen Situationen
perfekt, aber in statischen Situationen ist es aufgrund der Bias-Drift unbrauchbar.
Der Dynamische Neigungssensor kombiniert MEMS-Beschleunigungssensor und MEMS-Gyro. Dieses Gerät ist
unbeeinflusst von Vibrationen oder Bewegungen und kann daher den wahren Winkel an der Sensorposition in
Echtzeit messen. Unsere intelligenten Algorithmen (z. B. Kalman-Filterung) innerhalb des Geräts können die
Balance zwischen dem Beschleunigungsmesser-MEMS (bestes Ergebnis in statischen Situationen) und dem
Gyro-MEMS (bestes Ergebnis in dynamischen Situationen) bestimmen.
Abb. 8 –Messprinzip eines dynamischen Neigungssensors
MEMS-Beschleunigungssensor
MEMS-Gyroskop
Algorithmus

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5.2. Messachse und -richtung
5.2.1. Messachse und Neigungsrichtung
Ein Ein-Achs-Neigungsmesser (vertikale Montage) misst die Neigung in der vertikalen Ebene über den
gesamten Bereich 0-360° (X-Ausgang). Die voreingestellte 0°-Position und die Messrichtung sind dargestellt in
Abb. 9 –Messachse und -richtung eines 1-Achs-Neigungssensors
Abb. 9 –Messachse und -richtung eines 1-Achs-Neigungssensors.
Ein Zwei-Achsen-Neigungsmesser (horizontale Montage) misst die Neigung sowohl auf der X- als auch auf
der Y-Achse. Der Messbereich beträgt bis zu 90°. Aufgrund des Messprinzips darf sich nur eine Achse um mehr
als 45° neigen.
Abb. 10 –Messachse und -richtung eines 2-Achs-Neigungssensors
Querneigungsfehler: Wenn die Querachse (Achse senkrecht zur Messachse) während der Messung um
mehr als 45° kippt, wird die Messachse deaktiviert. Der Sensor sendet einen festen CAN-Ausgang, um
anzuzeigen, dass sich der Sensor nun in einer Querneigungsfehlerposition befindet: 20000d(200°) für die
Messbereiche ±180°, ±30°/ ±90°, und 40000d(400°) für den Messbereich 0°-360°. Zusätzlich wird eine EMCY-
Nachricht gesendet, in der die letzten 5 Bytes (00 00 00 00 01/02h) den Querneigungsfehler auf der X- oder Y-
Achse angeben (→Objekt 1002hManufacturer status register).

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5.2.2. Messachse und Beschleunigungsrichtung
Im Beschleunigungsmodus (→5.4 Function Mode)misst der Sensor die Beschleunigung in allen 3 Achsen. Die
Messrichtung der drei Achsen laut Werkseinstellung ist in Abbildung 11 dargestellt.
Abb. 11 –Messachse und Beschleunigungsrichtung
5.2.3. Messachse und -richtung Gyroskop
Im Gyroskopmodus (→5.4 Function Mode)misst der Sensor die Drehrate auf allen 3 Achsen. Die Messrichtung
der drei Achsen laut Werkseinstellung ist in Abbildung 12 dargestellt.
Abb. 12 - 5.2.3. Messachse und -richtung Gyroskop

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5.3. Signalverarbeitung
5.3.1. Abtastrate
Jede Achse des Beschleunigungs- und Gyroskop-MEMS wird von dem internen Mikrocontroller mit einer Rate
von 1000 Hz abgetastet. Diese Abtastungen werden dann verarbeitet und in den Fusion-Algorithmus eingespeist.
5.3.2. Sensor Fusion-Algorithmus
Der Sensor-Fusion-Algorithmus wandelt die rohen MEMS-Ausgänge in einen zuverlässigen Neigungswert um.
Basierend auf dem ausgewählten Funktionsmodus, dem Anwendungsprofil und den vom Benutzer einstellbaren
Parametern kombiniert der intelligente Algorithmus die Beschleunigungs- und Gyroskopausgänge auf
ausgewogene Weise, optimiert für Ihre Anwendung. Die Einschränkungen für den Sensor-Fusion-Algorithmus
sind: Beschleunigung max. 1,5 g, Drehrate max. 500°/s. Die Berechnungsrate, und damit auch die Ausgaberate,
beträgt 100 Hz.
5.3.3. Digitale Filter
Um Rauschen zu eliminieren oder die Bandbreite zu reduzieren, können die Neigungswerte mit zusätzlichen
digitalen Filtern weiterverarbeitet werden. In jedem Applikationsprofil können diese Filter aktiviert und über das
CAN-Objektverzeichnis konfiguriert werden.
Ausgangsfilter
Ein Tiefpassfilter 1. Ordnung ist zur Reduzierung der Bandbreite und zum Filtern von Rauschen implementiert.
Jedes Applikationsprofil hat seine eigenen Standard-Filtereinstellungen, die über Subindex 06hder CAN-Objekte
3021hbis 3024h eingestellt werden können. Eine weitere Möglichkeit, die Filtereinstellungen für das aktuell aktive
Applikationsprofil zu steuern, ist über das Objekt 300Eh. Der Wert, den Sie mit 300Eheinstellen, wird auch in das
entsprechende Objekt für dieses aktive Anwendungsprofil (Objekt 3021h~ 3024h) geschrieben.
Die Filtereinstellungen sind auf alle Abtastachsen wirksam, sind aber standardmäßig deaktiviert.
Durch Einstellen einer Zeitkonstante τ (Zeit, in der der Ausgang nach einer Sprungantwort auf 70 % des Sprungs
wechselt) kann die -3-dB-Frequenz nach der Formel f = 1 / (2π*τ) berechnet werden. Eine längere Filterzeit führt
zu einer schmaleren Bandbreite und damit zu weniger Rauschen, verursacht aber auch eine längere
Phasenverzögerung.
Diese -3-dB-Frequenz ist unabhängig von der TPDO-Ereigniszeit. Wenn jedoch die Zeitkonstante des
Ausgangsfilters auf einen Wert eingestellt wird, der kleiner ist als die TPDO-Ereigniszeit, wird der Ausgangsfilter
automatisch deaktiviert. Wenn zum Beispiel die TPDO-Ereigniszeit auf 100 ms und die Ausgangsfilterzeit auf 50
ms eingestellt ist, funktioniert dieser Filter nicht.
Filter mit gleitendem Mittelwert
Der endgültige Neigungsausgang ist ein Mittelwert der letzten N Abtastungen. Die Abtastrate dieses Filters
beträgt 10 ms. Die verschiedenen Applikationsprofile haben unterschiedliche Default-Filtereinstellungen. Dieser
Filter kann über das CAN-Objekt 3021hSubindex 07hbis 3024h Subindex 07hgesteuert werden. Er kann auch
über das CAN-Objekt 300Dhfür das aktive Applikationsprofil gesteuert werden. In diesem Fall aktualisiert der
Sensor das richtige Objekt des aktiven Applikationsprofils (im Bereich 3021hSubindex 07hbis 3024hSubindex
07h). Im werkseitig voreingestellten Applikationsprofil 1 ist der Filter des gleitenden Mittelwerts deaktiviert.
MEMS Abtastung
•6 DOF Rohausgabe
•Abtastrate 1000 Hz
Fusion-Algorithmus
•Funktions-Modus
•Applikations-Profile
•benutzerdefinierbare Parameter
•Berechnungsrate 100 Hz
•Max. Drehrate 500°/s
•Max. Beschleunigung 1,5 g
Digitale Filter
•Ausgangsfilter
•Filter für gleitenden
Durchschnitt

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N muss eine Zahl zwischen 0d und 10d sein. Wenn Sie N auf 0d und 1d setzen, wird dieser Filter
deaktiviert.
Der TPDO-Event-Timer entscheidet über die Zykluszeit der TPDO-Nachricht. Standardmäßig sendet der Sensor
alle 100 ms ein neues TPDO. Diese TPDO-Nachricht enthält eine Neigungsmessung, die ein Mittelwert der
vorangegangenen N x 10ms-Abtastungen ist, und ist völlig unabhängig von der TPDO-Ereigniszeit.
Beispiel:
TPDO-Ereignis-Timer = 50 ms, N = 7: alle 50 ms wird ein neuer durchschnittlicher Neigungswert aus den
vorangegangenen 70 ms-Abtastungen in der TPDO-Nachricht geliefert.
5.4. Funktionsmodus
Der Neigungssensor kann Neigung, Beschleunigung und Rotation messen. Durch die Auswahl des
Funktionsmodus über das Objekt 3007hwird der Sensor für die Funktion als Neigungssensor oder
Beschleunigungssensor, Gyroskop oder als Fusionssensor konfiguriert. Nach Auswahl eines Funktionsmodus
werden die TPDO-Mapping-Parameter automatisch mit den vordefinierten Objekten und Objekteinträgen
konfiguriert. Der Anwender kann die TPDO-Mapping-Objekte auch manuell definieren; der Funktionsmodus wird
dann auf Modus FFh(benutzerdefinierter Modus) geändert.
Funktions-
modus
Ausgang
TPDO mapping objects
Mode 0
(default)
Neigung (CiA410)
TPDO1: 6010h- 00h (1-axis model)
TPDO1: 6010h- 00h, 6020h- 00h (2-axis model)
TPDO2: disabled
Mode 1
Neigung(CiA410)
Abweichende Ausrichtung
TPDO1: 6010h- 00h (1-axis model inverted)
TPDO1: 6020h- 00h, 6010h - 00h
(2-axis model with X and Y swapped, X and Y inverted)
TPDO2: disabled
Mode 2
Neigung (CiA410) + Temperatur
TPDO1: 6010h- 00h, 6511h (1-axis model)
TPDO1: 6010h- 00h, 6020h- 00h, 6511h –00h (2-axis
model)
TPDO2: disabled
Mode 3
Beschleunigung (3 Achsen)
(Reine Beschleunigung ohne
Kompensation dynamischer Effekte)
TPDO1: 6401h -01h, 6401h -02h, 6401h -03h
TPDO2: disabled
Mode 4
Gyroskop (3 Achsen)
TPDO1: 6010h- 07h, 6010h- 08h, 6010h- 09h
TPDO2: disabled
Mode 5
Mode 0 + Mode 3 + Mode 4
(Neigung + Beschleunigung +
Gyroskop)
TPDO1: 6010h- 00h, 6020h- 00h, 6401h -01h, 6401h -02h
TPDO2: 6401h -03h, 6401h- 07h, 6401h- 08h, 6401h- 09h
Mode FF
Bednutzerdefinierter Modus
(Ausgang von Benutzer definiert)
TPDO1: user defined
TPDO2: user defined
Tabelle 1 –Konfiguration des Sensorausgangs in verschiedenen Funktionsmodi

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5.5. Applikationsprofile
Die Verwendung von Applikationsprofilen ist die beste Vorgehensweise für die Neigungsmessung in
verschiedenen Anwendungen. Jedes Profil hat eine einzigartige Kombination von Parametern, die die
Verarbeitung zwischen Beschleunigungs-MEMS und Gyroskop-MEMS ausbalancieren, um die beste
Messqualität für diese Anwendung zu erzeugen.
Es werden vier Anwendungsprofile bereitgestellt, die über das CAN-Objekt 3004hkonfiguriert werden können. Da
sie zur Verbesserung der Neigungsmessung gedacht sind, sind die Profile nur in einem Funktionsmodus
wirksam, in dem die Neigungsausgänge gültig sind (Modus 0, 1, 2, 5 und FF). Für jedes Profil stehen zwei
Parameter zur Optimierung der Ausgänge zur Verfügung.
Applikations-
profil
Applikationen
Benutzerdefinierbare Parameter
Profile 0
Static
Nicht-dynamische Anwendungen
(Gyroskop ist deaktiviert)
Objekt
3021
Output filter (default 100 ms)
Moving average filter (default 10)
Profile 1
Dynamic (fast
mode)
(factory default)
>10° /s
Dynamische Anwendungen mit
mäßigen bis schnellen
Bewegungen/Vibrationen wie z. B.
Baggern, Start/Stopp-Fahren,
Drehen usw.
Objekt
3022
Output filter (default disabled / 0ms)
Moving average filter (default disabled / 0)
Profile 2
Dynamic (slow
mode)
<10° /s
Dynamische Anwendungen mit
langsamen
Bewegungen/Vibrationen wie z. B.
Kräne, Plattformen,
Scherenhebebühnen usw.
Objekt
3023
Output filter (default 50 ms)
Moving average filter (default 10)
Profile 3
Dynamic
(platform
levelling)
Dynamische Anwendungen mit
geringen
Bewegungen/Vibrationen wie z. B.
Nivellierung von Plattformen usw.
Objekt
3024
Output filter (default 100 ms)
Moving average filter (default 10)
Tabelle 2 - Applikationsprofile
Benutzerdefinierbare
Parameter
Funktion
Wert
Output Filter
(subindex 06h)
Tiefpassfilter 1er Ordnung für alle
Messachsen.
(→5.3.3 Digitale Filter)
Wertebereich: 0d~ 10 000d (ms)
Eine längere Filterzeit führt zu einer
sanfteren Reaktion auf
Spitzen/Beschleunigungen, aber auch
zu einer langsameren Reaktion auf
physikalische Bewegungen.
Moving average filter
TPDO1, TPDO2
(subindex 07h, 08h)
Filter mit gleitendem Mittelwert, um
Rauschen zu filtern.
(→5.3.3 Digitale Filter)
N Wertebereich: 0d–10d
Ein größeres N (Anzahl der
Abtastungen) führt zu weniger
Rauschen und einer glatteren Ausgabe,
aber auch zu einer langsameren
Reaktion auf physikalische
Bewegungen.
Tabelle 3 –Benutzerdefinierbare Parameter für Applikationsprofile
Die vom Anwender einstellbaren Parameter können über die CAN-Objekte 3021h~ 3024hfür die vorhandenen
Applikationsprofile feinabgestimmt werden, während die Objekte 3025h~ 3027hfür zukünftige Profile reserviert
sind.

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5.6. Ausgabeformat
Ausgabeformat der Neigung: CAN-Ausgang = 100*α. (α= Winkel in Grad, werkseitige Standardauflösung ist
0,01°). CAN-Ausgänge werden mit PDOs gesendet.
Beispiel:
Abb. 13 –Ausgang 1-Achs ±180° Sensor
Abb. 14 –Ausgang 2-Achs ±90° Sensor
In Abb. 13 sendet der Sensor den 1-Achs Neigungsausgang mit 2 Bytes Integer:
Byte1
Byte0
23h
82h
Neigungsausgang: 2382h= 9090d = 90.9°
Tabelle 4 - Ausgang 1-Achs ±180° Sensor
In Abb. 14 sendet der Sensor 2 Achsneigungsausgänge mit 4 Byte Integer. Die ersten beiden Bytes sind die X-
Neigung und die zweiten beiden Bytes sind die Y-Neigung:
Byte3
Byte2
Byte1
Byte0
Y Neigung
X Neigung
00h
82h
0Bh
C8h
0080h = 130d= 1.3°
0BC8h= 3016d= 30.16°
Tabelle 5 - TPDO1 von BSI R65K0-HXXA-MYS090-S92/ST39
Neben den Neigungswerten liefert das Gerät auch Beschleunigung, Drehrate und Gerätetemperatur. Der
Anwender kann die Geräteausgänge durch Ändern der TPDO-Mapping-Parameter individuell anpassen (Objekt
1A00h, 1A01h). Zum Beispiel sind die ersten beiden Bytes die Gerätetemperatur, die zweiten beiden Bytes sind
der Neigungsausgang:
Byte3
Byte2
Byte1
Byte0
23h
82h
00h
1Ah
Neigungsausgang: 2382h= 9090d = 90.9°
Gerätetemperatur: 001Ah = 26d °C
Tabelle 6 - Benutzerdefinierte TPDO message
5.7. Bootvorgang
Wenn das Gerät eingeschaltet wird, geht es automatisch in den Zustand NMT-Initialisierung. In diesem Zustand
wird das Gerät mit den Standardparametern des herstellerspezifischen Profilbereichs und des standardisierten
Geräteprofilbereichs initialisiert. Wenn die Initialisierung abgeschlossen ist, wird eine Bootup-Nachricht 00hmit
dem Heartbeat (700h+ Node-ID) gesendet. Wird beim Hochfahren ein Fehler festgestellt, wird eine Emergency-
Nachricht mit der Fehlerinformation gesendet.

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5.8. Emergency Nachricht
Wenn das Gerät einen internen Fehler feststellt, wird ein Emergency-Objekt (80h+Node-ID) mit 8-Byte-Nachricht
gesendet. Der Fehlercode wird an der Stelle des Objekts 1003h(vordefiniertes Fehlerfeld) eingefügt, und das
Gerät geht in den Fehlerzustand über, der in Objekt 1029hError Behaviour definiert ist (Default: NMT pre-
operational state).
Die ersten drei Bytes zeigen den in CiA301 spezifizierten Fehlercode und das in Objekt 1001hspezifizierte
Fehlerregister an. Die restlichen 5 Bytes zeigen den in Objekt 1002hspezifizierten herstellerspezifischen Fehler
an.
Byte8
Byte7
Byte6
Byte5
Byte4
Byte3
Byte2
Bye1
Manufacturer-specific error (1002h)
Error register (1001h)
EMCY error code (CiA301)
00 00 00 00 00h =no error
00 00 00 00 01h =X-axis Cross-Tilt Error
00 00 00 00 02h =Y axis Cross-Tilt Error
00 00 00 00 08h= EEPROM error
Weitere:
Objekt 1002hManufacturer status register
00h =no error
01h= Generic error
05h = Voltage error
81h= Manufacturer specific
error
Weitere:
Objekt 1001hError register
00 00h =No error. Always sent at start-
up
10 xxh = Generic error
50 00h= Voltage error
50 30h= Error during sensor
initialization
60 00h = Watchdog error
62 00h = Device software error
80 00h = Sent at every change of the
manufacturer status register
81 xxh = CANopen stack message
82 xxh = CANopen stack message
FF 20h = EEPROM error
Tabelle 7 –Format EMCY Nachricht
Wenn alle Fehler behoben sind, geht das Gerät in den fehlerfreien Zustand über und sendet ein Emergency-
Objekt mit dem Fehlercode "reset error / no error", der alle 0 s enthält.
5.9. LSS (Layer Setting Service, according to CiA305-DSP)
Layer Setting Services (LSS) und Protokolle dienen dazu, die Einstellungen von drei Parametern der
physikalischen Schicht, der Datenverbindungsschicht und der Anwendungsschicht auf einem CANopen-Gerät
über das CAN-Netzwerk abzufragen oder zu ändern. Er wird nur im NMT-Stop-Modus oder im Pre-Operational-
Modus unterstützt.
Der Sensor wird als CAN-Gerät gewartet, und ein CAN-Master, wie z. B. eine SPS, kann diese drei Parameter mit
LSS erkennen und konfigurieren:
▪Node-ID (→Objekt 3000h)
▪CAN-Bus-Bitrate (→Objekt 3001h)
▪LSS-Adresse: 128-Bit-Nummer zur eindeutigen Identifizierung jedes Knotens, bestehend aus Hersteller-
ID, Produktcode, Revisionsnummer und Seriennummer mit je 32 Bit (→Objekt 1018h)
Nach dem Ändern von Parametern mit LSS muss eine Speicheraktion durchgeführt werden. Normalerweise kann
Ihr LSS-Tool so konfiguriert werden, dass ein automatisches Speichern (Store) durchgeführt wird.
Beispiele:
00 00 00 00 01 05 50 00h—Spannungsfehler bei der Initialisierung erkannt
00 00 00 00 01 81 80 00h—Querneigungsfehler auf der X-Achse

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5.10. Firmware Verwaltung
Die werkseitig installierte Firmware-Version kann mit dem Objekt 100AhManufacturer software version abgefragt
werden. Das Nachrichtenformat ist "Vx.x.x" in ASCII, z. B.: V1.0.0.
5.11. Laden der Werkseinstellung
Das Zurücksetzen auf die Werkseinstellungen oder das Laden der Werkseinstellungen ermöglicht es dem
Benutzer, das Gerät auf seine ursprünglichen Herstellereinstellungen zurückzusetzen. Die Kundeneinstellungen,
die im EEPROM gespeichert wurden, werden durch die Werkseinstellungen überschrieben.
Mit dem Objekt 1011hkönnen die unten aufgeführten Werkseinstellungen wiederhergestellt werden.
Kundenspezifische Produkte können andere Werkseinstellungen haben, die von diesem Handbuch abweichen
können. Diese kundenspezifischen Werkseinstellungen entnehmen Sie bitte dem Datenblatt Ihrer
kundenspezifischen Produkte.
Standard-Werkseinstellung –Kommunikationsparameter
Parameter
Objekt
Standardwert
COB-ID SYNC
1005h
00000080h
Communication Cycle Period
1006h
00h
Guard Time
100Ch
00h
Life Time factor
100Dh
00h
COB-ID EMCY
1014h
00000081h
Emergency Inhibit Time
1015h
00h
Producer heartbeat time
1017h
2000d –2000 ms
Error behaviour
1029h
00h- Switch to pre-operational
NMT Start-up behaviour
1F80h
00000000h –Start in operational
Node ID
3000h
01h
Baud Rate
3001h
03h - 250 kBit/s
Termination resistor
3003h
00h - Disabled
Error masks
301Eh
80001D40h
Tabelle 8 –Werkseitig voreingestellte Standard-Kommunikationsparameter
Standard Werkseinstellung - Applikationsparameter
Parameter
Objekt
Standardwert
Application Profile
3004h
01h–Profile1: Dynamic (fast mode)
Function mode
3007h
00h–Inclination (CiA 410)
Moving Average filtering
3022h sub 07h and 300Dh
00h–Moving Average filtering OFF
Output Filter time
3022h sub 06h and 300Eh
00h –Output filter OFF
Operating parameters
6011h, 6021h
02h
Pre-set inclination value
(zero values)
6012h, 6022h
00h
Offset inclination value
(Zero offset)
6013h, 6023h
Zero offset by calibration at factory.
Various per sensor
Tabelle 9 –Werkseitig voreingestellte Standard-Applikationsparameter

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5.12. Nullpunktabgleich
Der Nullabgleich ermöglicht es dem Anwender, mechanische Versätze eines horizontal montierten 2-Achsen-
Gerätes zu kompensieren oder eine benutzerdefinierte 0°-Position eines vertikal montierten 1-Achsen-Sensors
einzustellen. Der gemessene Neigungswert an der 0°-Position wird im Gerät als permanenter Offset
gespeichert, der zur Berechnung des tatsächlichen Neigungsausgangs des Geräts verwendet wird. Der Wert der
Nullpunktverschiebung kann über Objekt 6013h, 6023hOffset inclination value ausgelesen werden.
Der Nullpunktabgleich kann auf 2 Arten erfolgen und kann jederzeit wiederholt werden.
1. Über Objekt 300FhZero adjustment
Der Nullabgleich kann für jede Achse separat oder für alle Achsen gleichzeitig durchgeführt werden.
Eine Statusinformation des Ergebnisses ist über das Objekt 300Fhverfügbar. Der Offsetwert wird ohne
"Speichern" im Objekt 1010h dauerhaft im Gerät gespeichert.
2. Über Objekt 6012h, 6022hPre-set inclination value
Um den Ausgang der X/Y-Achse auf 0°zu setzen, schreiben Sie an Ihrer gewünschten 0°-Position
0000h in das Objekt 6012h/ 6022h. Der Offset wird in Objekt 6013h, 6023h Offset Neigungswert
gespeichert. Diese Parameter müssen im Gerät gespeichert werden (Objekt 1010h Store parameters).
1-Achsen-±180°-Sensoren können über den gesamten Bereich auf Null abgeglichen werden, die
Position der Messerleiste liegt im Ermessen des Kunden. 2-Achsen-±30°/±90°-Sensoren können nur in
horizontaler Lage innerhalb einer Versatzgrenze von ±5° auf Null abgeglichen werden
Nachdem Sie die Werkseinstellungen geladen haben, wird der Sensor mit der werkseitigen
Nullpunktverschiebung wiederhergestellt. Das bedeutet, dass der voreingestellte Neigungswert auf 00h
wiederhergestellt wird, die Objekte 6013hund 6023hwerden auf einen Werksvorgabewert
zurückgeschrieben und Sie müssen den Sensor erneut nullen.
5.13. EDS & DCF
Das "Electronic Data Sheet" (EDS-Datei) ist ein Dateiformat, das das Kommunikationsverhalten und die
Objektverzeichniseinträge eines Gerätes beschreibt. Genau genommen handelt es sich um eine Vorlage. Damit
können Werkzeuge das Gerät richtig behandeln. Das Dateiformat ist in CiA306 V1.3.0 beschrieben.
Die EDS-Datei enthält alle möglichen Einstellungen und Funktionen für das Gerät, indem sie das CAN-
Objektverzeichnis für das Gerät beschreibt, das durch CAN-Befehle eingestellt werden soll.
Die EDS-Datei enthält keine kundenspezifische Konfigurationsbeschreibung (die Werte des
Objektverzeichnisses, wie z. B. die gewählte Baudrate, TPDO1-Ereigniszeit, Node-ID usw.). Zu diesem Zweck
kann der Kunde eine DCF-Datei (Device Configuration File) mit allen kundenspezifischen Einstellungen im
gleichen Format wie die EDS-Datei erzeugen. Die DCF-Datei ist faktisch eine Emulation der EDS-Datei.
Nach dem Laden der DCF-Datei in das Gerät können die Einstellungen dauerhaft im EEPROM gespeichert
werden (Objekt 1010hStore parameters).
Die EDS-Dateien finden Sie auf der Produktseite unter www.balluff.com unter "Downloads".