elobau N5 Operational manual

Gebrauchsanweisung
Neigungssensor N5
1.1 • 10.04.2017

Inhaltsverzeichnis
II / 44 Neigungssensor N5 18.10.2016
1.1
Inhaltsverzeichnis
1 Allgemein..........................................................................................................4
1.1 Zeichen und Symbole...............................................................................4
1.2 Haftungsausschluss..................................................................................5
1.3 Hersteller ..................................................................................................5
1.4 Garantie....................................................................................................5
2 Sicherheit..........................................................................................................6
2.1 Verwendung..............................................................................................6
2.2 Warnhinweise ...........................................................................................7
2.2.1 Signalwörter .................................................................................. 7
2.2.2 Piktogramme................................................................................. 8
2.3 Personal....................................................................................................8
2.4 Konformität ...............................................................................................8
2.5 Veränderungen und Umbau .....................................................................8
3 Transport und Lagerung...................................................................................8
4 Technische Daten.............................................................................................8
5 Beschreibung....................................................................................................9
5.1 Funktionsweise.......................................................................................10
5.2 Typenschlüssel.......................................................................................11
6 Montage / Inbetriebnahme..............................................................................12
6.1 Anschluss ...............................................................................................12
6.1.1 Pin-Belegung DEUTSCH-Stecker............................................... 13
6.1.2 5-poliger M12-Stecker................................................................. 14
6.1.3 Einbaussituation.......................................................................... 15
6.2 CANopen Schnittstelle............................................................................16
6.2.1 COB-IDs...................................................................................... 16
6.2.2 TPDO #0 ..................................................................................... 16
6.2.3 Heartbeat .................................................................................... 17
6.2.4 Emergency Nachrichten.............................................................. 17
6.2.5 Status LEDs ................................................................................ 18
6.2.6 Herstellerspezifische Objekte ..................................................... 18
6.2.7 Geräteprofil CiA DS-410 ............................................................. 26
6.3 CAN SAE J1939 – Schnittstelle..............................................................29

Inhaltsverzeichnis
18.10.2016
1.1
Neigungssensor N5 III / 44
6.4 Inbetriebnahme.............................................................................. 31
6.4.1 Nullpunktjustierung über Infrarot-Fernbedienung ...............31
7 CANopen Objektverzeichnis...................................................................32
8 Wartung ..................................................................................................44
9 Demontage / Entsorgung........................................................................44
9.1 Demontage .................................................................................... 44
9.2 Entsorgung .................................................................................... 44

1 Allgemein
4 / 44 Neigungssensor N5 18.10.2016
1.1
1 Allgemein
Die Anleitung vor Arbeitsbeginn sorgfältig durchlesen. Geltende Vorschriften über
Arbeitssicherheit und Unfallverhütung beachten.
Fragen Sie uns, wenn Sie diese Anweisung oder Teile davon nicht verstehen.
Warnungen beachten, um Gefahren für Personen, die Umwelt oder das Produkt
zu vermeiden.
Die Anleitung ist ein Teil des Produktes, deshalb bei Weitergabe oder Verkauf
mitgeben.
Die Anleitung sowie weitere Informationen zum Neigungssensor (z. B.
Datenblätter) beachten und für die gesamte Lebensdauer sicher und griffbereit
ablegen.
Grundsätzlich sind, die am Aufstellungsort geltenden Vorschriften, Anweisungen
und Sicherheitshinweise vor Inbetriebnahme sowie während des Betriebs
einzuhalten.
1.1 Zeichen und Symbole
▸ Handlungsschritt: Fordert zum Handeln auf.
üHandlungsergebnis.
(1) Positionsnummer: Verweist auf die Positionsnummer in einer Abbildung
▪ Aufzählung
NGS = Neigungssensor
Information
Weist auf effektivste bzw. praktikabelste Nutzung des Neigungssensor
und dieser Anleitung hin.

1 Allgemein
18.10.2016
1.1
Neigungssensor N5 5 / 44
1.2 Haftungsausschluss
Wir haften nicht für Schäden oder Betriebsstörungen bei:
▪ Nicht-Beachtung dieser Anleitung.
▪ Der Verwendung von durch den Hersteller nicht freigegebenen Ersatz- oder
Zubehörteilen.
▪ Eigenmächtigen Reparaturen, Umbauten und Veränderungen.
1.3 Hersteller
elobau GmbH & Co. KG
Zeppelinstr. 44
D-88299 Leutkirch / Germany
Tel: [phone]
Fax: [phone]
Web: www.elobau.com
Mail: [email protected]
1.4 Garantie
Information
Alle Neigungssensoren unterliegen vor Auslieferung einer Funktions-
kontrolle.
Für dieses Produkt gilt eine Garantie von 24 Monaten ab Kaufdatum.
Defekte, die während dieser Garantiezeit in Form von Material- und/oder
Herstellungsfehlern auftreten, werden kostenfrei behoben, entweder durch
Reparatur oder durch Ersatzlieferung. Soweit gesetzlich zulässig, sind andere
Ersatzansprüche ausgeschlossen.
Die Garantieleistung entfällt beim Eingreifen Dritter bzw. bei Demontage von
Seiten Dritter ohne unsere vorherige Zustimmung. Die Garantieleistung entfällt
auch bei willkürlicher Beschädigung oder fehlerhafter Handhabung.
Bei Erbringung einer Garantieleistung verlängert sich der Garantiezeitraum nicht.

2 Sicherheit
6 / 44 Neigungssensor N5 18.10.2016
1.1
Für nicht gerechtfertigte Reklamationen, z. B. Installations- bzw.
Bedienungsfehler behalten wir uns das Recht vor, die entstandenen Kosten in
Rechnung zu stellen.
Information
Ohne vollständig ausgefüllte und vorliegende Unbedenklichkeitsbe-
scheinigung wird die Annahme der Reklamation verweigert!
2 Sicherheit
2.1 Verwendung
Bestimmungsgemäße Verwendung
Der Neigungssensor ist zur Messung der Neigung (Winkel von einer horizontalen
Ebene) in verschiedenen Geräten, Maschinen usw. einzusetzen.
Die Umgebungsbedingungen sind vor Einsatz des Neigungssensors vom
Anwender zu prüfen.
▪ Den Neigungssensor nur im vollständig geschlossenen und unversehrten Ge-
häuse betreiben.
▪ Den Neigungssensor nur sachgerecht und bestimmungsgemäß verwenden.
Bei Zuwiderhandlungen erlischt jegliche Garantie und Herstellerverantwor-
tung.
▪ Sicherstellen, dass die Sicherheitsbestimmungen der einzelnen Maschinen
beachtet werden.
▪ Sicherstellen, dass die internationalen und nationalen Bestimmungen beach-
tet werden.
Vernüftigerweise vorhersehbare Fehlanwendung
Bei nicht bestimmungsgemäßer Verwendung können Gefahren für Personen oder
Sachwerte entstehen.
Fehlgebrauch ist z. B.:
▪ Fall aus Höhen über 1 m. Die Funktion des Neigungssensors ist dadurch nicht
mehr gewährleistet.
▪ Technische Daten nicht einhalten.

2 Sicherheit
18.10.2016
1.1
Neigungssensor N5 7 / 44
2.2 Warnhinweise
2.2.1 Signalwörter
In der Anleitung wird die Schwere der Gefahr und deren Folgen mit dem
Signalwort und mit Farben eingestuft.
GEFAHR
Bezeichnet eine unmittelbar drohende Gefahr.
Wenn sie nicht gemieden wird, sind Tod oder schwerste Verletzungen
die Folge.
WARNUNG
Bezeichnet eine möglicherweise gefährliche Situation.
Wenn sie nicht gemieden wird, sind Tod oder schwerste Verletzungen
die Folge.
VORSICHT
Bezeichnet eine möglicherweise schädliche Situation.
Wenn sie nicht gemieden wird, können leichte oder geringfügige Ver-
letzungen die Folge sein.
HINWEIS
Bezeichnet eine möglicherweise schädliche Situation.
Wenn sie nicht gemieden wird, können Schäden am Produkt oder an-
dere Sachschäden die Folge sein.

3 Transport und Lagerung
8 / 44 Neigungssensor N5 18.10.2016
1.1
2.2.2 Piktogramme
Diese Piktogramme werden in dieser Anleitung verwendet, wenn es erforderlich
ist.
Warnung vor einer allgemeinen Gefahr.
Dieses Warnzeichen warnt vor Tätigkeiten, bei denen mehrere Ursa-
chen zu Gefährdungen führen können.
Warnung vor gefährlicher elektrischer Spannung
Dieses Warnzeichen warnt vor Tätigkeiten, bei denen die Gefährdun-
gen eines elektrischen Schlages, eventuell mit tödlichen Folgen, beste-
hen.
2.3 Personal
Nur speziell ausgebildete, autorisierte Fachkräfte dürfen den Neigungssensor
montieren, installieren, warten, reparieren sowie alle weiteren Arbeiten
durchführen.
2.4 Konformität
Der Neigungssensor entspricht dem Stand der Technik sowie den geltenden
Sicherheitsbestimmungen zum Zeitpunkt des Inverkehrbringens im Rahmen
seiner bestimmungsgemäßen Verwendung.
Konstruktiv konnten weder der vernünftigerweise vorhersehbare Fehlgebrauch
vermieden werden, ohne die bestimmungsgemäße Funktionalität
einzuschränken.
2.5 Veränderungen und Umbau
Jegliche eigenmächtige Veränderung und Umbau sind ausdrücklich verboten.
3 Transport und Lagerung
Den Neigungssensor während der Lagerung vor Wärme, Feuchtigkeit,
Chemikalien und Stößen schützen.
4 Technische Daten
Leistungsdaten, Maße und/oder Funktionen entnehmen Sie den mitgelieferten
Technischen Daten.

5 Beschreibung
18.10.2016
1.1
Neigungssensor N5 9 / 44
Information
Soll der Neigungssensor außerhalb der Spezifikationen betrieben wer-
den, muss mit elobau GmbH & Co. KG Rücksprache gehalten werden.
Die Validierung erfolgt durch Test.
5 Beschreibung
Abb.1: CAN Neigungssensor N5
1 Gehäuse 3 Produktetikett
2 Stecker
Information
Die Darstellung ist beispielhaft. Zusätzliches Datenblatt (separates Do-
kument) beachten! Abweichungen in der Funktionsweise je nach Aus-
führung möglich.
Information
Der CAN Neigungssensor ist jeweils mit SAE J1939- oder mit
CANopen-Protokoll erhältlich. Die Variante mit SAE J1939 Protokoll
muss vorab durch elobau GmbH & Co. KG konfiguriert werden. Die
entsprechenden Objektverzeichnisse sind nicht veränderbar.

5 Beschreibung
10 / 44 Neigungssensor N5 18.10.2016
1.1
HINWEIS
Die Relaisausgänge sind nicht kurzschlussfest!
Beschädigung des Neigungssensors.
Bei induktiver und kapazitiver Last die Relaiskontakte mit einer Schutz-
beschaltung entsprechend absichern.
5.1 Funktionsweise
Der Neigungssensor stellt eine Neigungsinformation über den CAN-Bus zur
Verfügung. Zusätzlich können 2 Relais abhängig von verschiedenen definerten
Schaltpunkten pro Achse angesteuert werden, optional mit konfigurierbaren
Schaltverzögerungen sowie einer Hysterese.
Die möglichen Konfigurationen des Neigungssensors sind im Typenschlüssel
festgelegt.

5 Beschreibung
18.10.2016
1.1
Neigungssensor N5 11 / 44
5.2 Typenschlüssel
Abb.2: Typenschlüssel

6 Montage / Inbetriebnahme
12 / 44 Neigungssensor N5 18.10.2016
1.1
6 Montage / Inbetriebnahme
HINWEIS
Gefahr durch falsche Anschlusswerte.
Beschädigung des Neigungssensors .
Elektrische Daten einhalten.
Stellen Sie diese Anleitung den Personen zur Verfügung, die den
Neigungssensor installieren, warten und bedienen.
▪ Sicherstellen, dass der Neigungssensor nur von speziell ausgebildetem, auto-
risiertem Personal montiert wird.
▪ Den Neigungssensor auf einer ebenen Fläche (mechanisch spannungsfrei)
montieren.
▪ Den Neigungssensor anschließen.
HINWEIS
Gefahr durch unsachgemäßen Einbau.
Der Neigungssensor kann durch Stöße und Vibrationen beschädigt
werden!
Einbaulage gemäß Konfiguration beachten.
6.1 Anschluss
Zwei Anschlussvarianten mit M12-Stecker oder Deutsch-Stecker 8pol. im
Gehäuse integriert möglich - Spannungsversorgung, siehe Datenblatt.

6 Montage / Inbetriebnahme
18.10.2016
1.1
Neigungssensor N5 13 / 44
6.1.1 Pin-Belegung DEUTSCH-Stecker
Abb.3: Pin-Belegung Deusch DT06-8S-Stecker
1 UB5 Relais 1
2 GND 6 Relais 1
3 CAN_L 7 Relais 2
4 CAN_H 8 Relais 2

6 Montage / Inbetriebnahme
14 / 44 Neigungssensor N5 18.10.2016
1.1
6.1.2 5-poliger M12-Stecker
Abb.4: Pin-Belegung M12-Stecker
1 n.c 4 CAN_H
2 UB5 CAN_L
3 GND
Information
Pin-Belegung nach CiA DR-303-1 (A-kodiert). Die Belegung sowie das
Schaltbild können aus dem Datenblatt entnommen werden.

6 Montage / Inbetriebnahme
18.10.2016
1.1
Neigungssensor N5 15 / 44
6.1.3 Einbaussituation
(a) horizontal - (N5AC…/ N5GC…)
Abb.5: Einbausituation horizontal
(b) vertikal - (N5EC…/ N5IC…)
Abb.6: Einbausituation vertikal
Messachsen: 2 (X, Y); Z-Achsensignal nur bei
CANopen-±90°-Varianten
Linearer Messbereich: (a) horizontal
X-Achse: ±90°
Y-Achse: ±90°
abhängig von der
Konfiguration
(b) vertikal
X-Achse: ±120°
Y-Achse: ±90°
abhängig von der Konfiguration
(bis max. 360° in Y-Achse))
Auflösung: ±0,014°
Linearitätsfehler: <±0,4° (@ Messbereich <± 85° / ±175°)
Temperatur-Offset-Drift: <0,02° / K
Wiederholgenauigkeit: <0,3°

6 Montage / Inbetriebnahme
16 / 44 Neigungssensor N5 18.10.2016
1.1
6.2 CANopen Schnittstelle
6.2.1 COB-IDs
Node-ID (Standard): 32 (20h)
Kommunikationsobjekt COB-ID
NMT 0h
EMCY 80h + Node-ID
TPDO #0 40000180h + Node-ID
SDO (Client → Server) 600h + Node-ID
SDO (Server → Client) 580h + Node-ID
Heartbeat 700h + Node-ID
Tab.1: COB-IDs
6.2.2 TPDO #0
Das Sende-Prozessdatenobjekt (TPDO #0) überträgt asynchron die aktuelle
Position des Neigungssensors . Wird der “Event Timer” aktiviert (Objekt:
0x1800.5 > 0), so werden die Daten nach dem Senden des Status „Operational“
zyklisch mit dem angegebenen Wert des „Event Timer“ gesendet.
Die Daten der einzelnen Achsen werden wie in Tabelle 2 dargestellt gesendet.
Die Z-Achse dient hierbei nur zur Bestimmung der korrekten Einbaulage des
Neigungssensors. Es wird konstant + 1° (Standard-Einbaulage) oder -1° (Sensor
ist um >+-90° gedreht) gesendet.
Byte 0 1 2 3 4 5 6 7
Content Angle
X
(low
Byte)
Angle
X
(high
Byte)
Angle
Y
(low
Byte)
Angle
Y
(high
Byte)
Angle
Z
(low
Byte)
Angle
Z
(high
Byte)
reserved reserved
Tab.2: TPDO #0
Der Event Timer ist mit einem Wert von 10 ms vorkonfiguriert.

6 Montage / Inbetriebnahme
18.10.2016
1.1
Neigungssensor N5 17 / 44
6.2.3 Heartbeat
Die “Heartbeat-Time” ist auf 300 ms voreingestellt. Diese Zeit kann mit Hilfe des
Objektes 0x1017 verändert werden.
COB-
ID
Byte 0 1 2 3 4 5 6 7
0x700
+
Node-
ID
Content 0: BOOTUP
4: STOPPED
5: OPERATIONAL
127: PRE-OP.
Tab.3: Heartbeat Botschaft
6.2.4 Emergency Nachrichten
Die EMCY Botschaft besteht aus 8 Bytes. Die Botschaft besteht aus dem
„Emergency Error Code“, dem „Error Register“ (Objekt: 0x1001) und aus den
herstellerspezifischen Error Codes.
COB-
ID
Byte 0 1 2 3 4 5 6 7
0x80
+
Node
ID
Content Emergency
Error Code
Error
Register
(object
0x1001)
Manufacturer
specific error
code (object
0x4001)
Manufacturer
specific error
code
Tab.4: EMCY Botschaft

6 Montage / Inbetriebnahme
18 / 44 Neigungssensor N5 18.10.2016
1.1
6.2.5 Status LEDs
Mit Hilfe der Status LEDs wird der aktuelle Zustand des Neigungssensors
ausgegeben.
Status LEDs
Abb.7: Status LEDs
Folgende Zustände sind definiert:
Zustand Status LED
Reset Rot
Pre-Operational Blau blinkend (1 Hz)
Operational Grün blinkend (4 Hz)
Stopped Blau
Überspannung / Unterspannung Rot blinkend (1 Hz)
Interner Fehler Rot blinkend (4 Hz)
Kommunikationsfehler (z. B. Bus-Off) -
Tab.5: Status LED
6.2.6 Herstellerspezifische Objekte
Mittelwertfilter (Objekt: 2000h)
Mit Hilfe des gleitenden Mittelwertfilters kann das Rauschen des MEMS-Sensors
bzw. auch Störungen wie zum Beispiel Vibrationen verringert werden.

6 Montage / Inbetriebnahme
18.10.2016
1.1
Neigungssensor N5 19 / 44
Durch Ändern des Objektes 0x2000.1 (Number of Measurements) wird die Anzahl
der zu filternden Messungen definiert. Es sind hier Werte von 1 bis 128 möglich.
In den nachfolgenden Diagrammen ist ein Rausch-Signal mit unterschiedlichen
Mittelwert-Filtern dargestellt.
Abb.8: Rauschsignal mit unterschiedlichen Mittelwertfiltern
Vibrationsfilter (2001h)
Im Neigungssensor N5 ist ein digitaler Tiefpassfilter (FIR-Filter) implementiert, bei
dem die Filterordnung sowie die Grenzfrequenz einstellbar sind.
Mit dem Objekt 0x2001.1 (cut-off frequency) kann in 0,1 Hz Schritten die
Grenzfrequenz zwischen 1 Hz und 100 Hz eingestellt werden. Wird der Wert 0
hinterlegt, so ist der FIR-Filter deaktiviert.
Das Objekt 0x2001.2 (filter length) bestimmt die Filterordnung. Diese kann
zwischen Null (0 = Filter deaktiviert) und 250 eingestellt werden. Als Standard ist
die Filterordnung 32 definiert.
In der folgenden Abbildung wird die Sprungantwort bei unterschiedlichen
Filtereinstellungen dargestellt.

6 Montage / Inbetriebnahme
20 / 44 Neigungssensor N5 18.10.2016
1.1
Abb.9: Sprungantwort bei unterschiedlichen Filtereinstellungen
Es ist zu erkennen, dass mit steigender Filterordnung auch die Verzögerungszeit
ansteigt. Diese Verzögerungszeit kann mit folgender Gleichung berechnet
werden:
t_Delay= (FIR_Filterordnung+MAVG ) 5ms
In Abbildung 10 wird eine Neigungsänderung mit 0,25 Hz simuliert, die mit einer
Vibrationsfrequenz von 10 Hz und einem Rauschen überlagert ist. In den
folgenden drei Diagrammen werden das Eingangssignal und die unterschiedlich
gefilterten Ausgangssignale dargestellt. Es ist zu erkennen, dass bereits der
Mittelwertfilter das Rausch-Signal herausfiltert.