THORLABS DSC1 Kompakter digitaler Servo-Controller

Spezifikationen:

• Produktname: DSC1 Kompakter digitaler Servo-Controller
• Empfohlene Verwendung: Mit den Fotodetektoren und Aktoren von Thorlabs
• Kompatible Aktoren: Piezo ampVerstärker, Laserdiodentreiber, TEC-Controller, elektrooptische Modulatoren
• Konformität: CE-/UKCA-Kennzeichnung

Anweisungen zur Produktverwendung

Einführung

Verwendungszweck: Der DSC1 ist ein kompakter digitaler Servoregler für den allgemeinen Laboreinsatz in Forschung und Industrie. Der DSC1 misst ein Volumentage, berechnet ein Rückkopplungssignal gemäß dem vom Benutzer ausgewählten Steueralgorithmus und gibt ein Volumen austage. Das Produkt darf nur gemäß den in diesem Handbuch beschriebenen Anweisungen verwendet werden. Bei jeder anderen Verwendung erlischt die Garantie. Jeder Versuch, einen DSC1 ohne Zustimmung von Thorlabs neu zu programmieren, Binärcodes zu zerlegen oder die werkseitigen Maschinenanweisungen in einem DSC1 auf andere Weise zu ändern, führt zum Erlöschen der Garantie. Thorlabs empfiehlt die Verwendung des DSCXNUMX mit den Fotodetektoren und Aktuatoren von Thorlabs. ExampDie für den Einsatz mit dem DSC1 gut geeigneten Aktuatoren von Thorlabs sind die Piezo-Aktuatoren von Thorlabs. ampVerstärker, Laserdiodentreiber, Regler für thermoelektrische Kühler (TEC) und elektrooptische Modulatoren.

Erklärung der Sicherheitswarnungen

NOTIZ Weist auf wichtige Informationen hin, die jedoch nicht mit Gefahren wie etwa möglichen Schäden am Produkt zusammenhängen.
Die CE/UKCA-Kennzeichnung auf dem Produkt ist die Erklärung des Herstellers, dass das Produkt die grundlegenden Anforderungen der einschlägigen europäischen Gesundheits-, Sicherheits- und Umweltschutzgesetze erfüllt.
Das Mülltonnensymbol auf dem Produkt, dem Zubehör oder der Verpackung weist darauf hin, dass dieses Gerät nicht als unsortierter Hausmüll entsorgt werden darf, sondern getrennt gesammelt werden muss.

Beschreibung
Der digitale Servo-Controller DSC1 von Thorlabs ist ein Instrument zur Rückkopplungssteuerung elektrooptischer Systeme. Das Gerät misst eine Eingangsspannungtage, bestimmt eine geeignete Rückkopplungslautstärketage durch einen von mehreren Steueralgorithmen und wendet dieses Feedback auf einen Ausgangsvol antage-Kanal. Benutzer können den Betrieb des Geräts entweder über das integrierte Touchscreen-Display, eine grafische Benutzeroberfläche (GUI) für Remote-Desktop-PCs oder ein Software Development Kit (SDK) für Remote-PCs konfigurieren. Der Servocontroller samples voltage-Daten mit 16-Bit-Auflösung über einen koaxialen SMB-Eingangsport bei 1 MHz.

Um genauere Volumen zu lieferntagBei der Messung wird alle zwei Sekunden ein Mittelwert der arithmetischen Schaltung im Gerät ermittelt.amples für eine effektive sampDie digitalisierten Daten werden von einem Mikroprozessor mit hoher Geschwindigkeit unter Verwendung digitaler Signalverarbeitungstechniken (DSP) verarbeitet. Der Benutzer kann zwischen SERVO- und PEAK-Steuerungsalgorithmen wählen. Alternativ kann der Benutzer die Reaktion eines Systems auf Gleichstromspannung testen.tage zur Bestimmung des Servosollwertes mit dem RAMP Betriebsmodus, der eine Sägezahnwelle synchron zum Eingang ausgibt. Der Eingangskanal hat eine typische Bandbreite von 120 kHz. Der Ausgangskanal hat eine typische Bandbreite von 100 kHz. Die Phasenverzögerung von -180 Grad des Eingangs-zu-Ausgangs-VolttagDie Übertragungsfunktion dieses Servoreglers beträgt typischerweise 60 kHz.

Technische Daten

Technische Daten

Betriebsspezifikationen
Systembandbreite	Gleichstrom bis 100 kHz
Eingang zu Ausgang -180 Grad Frequenz	>58 kHz (60 kHz typisch)
Nenneingang Sampling-Entschließung	16 Bit
Nominale Ausgabeauflösung	12 Bit
Maximale Eingangslautstärketage	±4 V
Maximale Ausgangslautstärketageb	±4 V
Maximaler Eingangsstrom	100 mA
Durchschnittliches Grundrauschen	-120 dB V2/Hz
Maximaler Grundrauschpegel	-105 dB V2/Hz
RMS-Eingangsrauschenc	0.3 mV
Eingang Sampling Frequenz	1 MHz
PID-Aktualisierungsfrequenzd	500 kHz
Frequenzbereich der Peak-Lock-Modulation	100 Hz – 100 kHz in 100-Hz-Schritten
Eingangsabschluss	1 MΩ
Ausgangsimpedanzb	220 Ω

• a. Dies ist die Frequenz, bei der der Ausgang eine Phasenverschiebung von -180 Grad im Verhältnis zum Eingang erreicht.
• b. Der Ausgang ist für den Anschluss an Geräte mit hohem Z (>100 kΩ) ausgelegt. Der Anschluss von Geräten mit niedrigerem Eingangsabschluss, Rdev, reduziert die AusgangslautstärketagDer Bereich wird durch Rdev/(Rdev + 220 Ω) bestimmt (z. B. liefert ein Gerät mit 1 kΩ Abschlusswiderstand 82 % der nominalen Ausgangsspannung.tage-Bereich).
• c. Die Integrationsbandbreite beträgt 100 Hz – 250 kHz.
• d. Ein Tiefpassfilter reduziert Digitalisierungsartefakte im Ausgangssteuervolumentage, was zu einer Ausgangsbandbreite von 100 kHz führt.

Elektrische Anforderungen
Versorgungsvolumentage	4.75 – 5.25 V DC
Versorgungsstrom	750 mA (max)
Temperaturbereicha	0 °C bis 70 °C

• a Temperaturbereich, in dem das Gerät ohne Probleme betrieben werden kann. Optimaler Betrieb ist bei etwa Raumtemperatur gegeben.

Systemanforderungen
Betriebssystem	Windows 10® (empfohlen) oder 11, 64 Bit erforderlich
Arbeitsspeicher (RAM)	Mindestens 4 GB, 8 GB empfohlen
SLagerung	300 MB (mindestens) verfügbarer Speicherplatz
Schnittstelle	USB 2.0
Minimale Bildschirmauflösung	1200 x 800 Pixel

Mechanische Zeichnungen 

Vereinfachte Konformitätserklärung
Der vollständige Text der EU-Konformitätserklärung ist unter der folgenden Internetadresse verfügbar: https://Thorlabs.com/newgrouppage9.cfm?objectgroup_id=16794

FCC-Bezeichnung 

Notiz: Dieses Gerät wurde getestet und entspricht den Grenzwerten für digitale Geräte der Klasse A gemäß Teil 15 der FCC-Bestimmungen. Diese Grenzwerte sollen einen angemessenen Schutz gegen schädliche Störungen bieten, wenn das Gerät in einer kommerziellen Umgebung betrieben wird. Dieses Gerät erzeugt, verwendet und kann Hochfrequenzenergie ausstrahlen. Wenn es nicht gemäß der Bedienungsanleitung installiert und verwendet wird, kann es zu Störungen des Funkverkehrs kommen. Der Betrieb dieses Geräts in einem Wohngebiet kann zu schädlichen Störungen führen. In diesem Fall muss der Benutzer die Störungen auf eigene Kosten beheben.

Sicherheitshinweise: Die CE/UKCA-Kennzeichnung zeigt die Einhaltung der europäischen Gesundheits-, Sicherheits- und Umweltschutzgesetze an.

Betrieb

Grundlagen: Machen Sie sich mit den Grundfunktionen des DSC1 vertraut.

Erdschleifen und DSC1: Sorgen Sie für eine ordnungsgemäße Erdung, um Störungen zu vermeiden.

Stromversorgung des DSC1: Schließen Sie die Stromquelle gemäß den bereitgestellten Richtlinien an.

Touch-Screen 

Starten der Touchscreen-Oberfläche 
Nach dem Anschließen an die Stromversorgung und einer kurzen Aufwärmphase von weniger als einer Sekunde beleuchtet das DSC1 das integrierte Touchscreen-Display und der Bildschirm reagiert auf Eingaben.

Touchscreen-Bedienung im SERVO-Modus
Der SERVO-Modus implementiert einen PID-Regler.

Abbildung 2 Touchscreen-Anzeige im Servo-Betriebsmodus mit aktiviertem PID-Regler im PI-Regelungsmodus. 

• Der numerische Wert PV (Prozessvariable) zeigt den AC RMS Voltage des Eingangssignals in Volt.
• Der OV (Ausgangslautstärketage) Der numerische Wert zeigt die durchschnittliche Ausgangslautstärketage vom DSC1.
• Der S-Regler (Sollwert) legt den Sollwert der Servoschleife in Volt fest. 4 V ist der maximal zulässige Wert und -4 V der minimal zulässige Wert.
• Der O-Regler (Offset) legt den DC-Offset der Servoschleife in Volt fest. 4 V ist der maximal zulässige Wert und -4 V der minimal zulässige Wert.
• Der P-Regler (proportional) legt den proportionalen Verstärkungskoeffizienten fest. Dies kann ein positiver oder negativer Wert zwischen 10-5 und 10,000 sein, angegeben in technischer Notation.
• Der I-Regler (Integral) legt den Integralverstärkungskoeffizienten fest. Dies kann ein positiver oder negativer Wert zwischen 10-5 und 10,000 sein, angegeben in technischer Notation.
• Der D-Regler (Ableitung) legt den Ableitungsverstärkungskoeffizienten fest. Dies kann ein positiver oder negativer Wert zwischen 10-5 und 10,000 sein, angegeben in technischer Notation.
• Der STOP-RUN-Schalter deaktiviert und aktiviert die Servoschleife.
• Die Tasten P, I und D aktivieren (beleuchtet) und deaktivieren (dunkelblau) die einzelnen Verstärkungsstufen.tage im PID-Servokreis.
• Über das Dropdown-Menü „SERVO“ kann der Benutzer den Betriebsmodus auswählen.
• Die blaugrüne Kurve zeigt den aktuellen Sollwert. Jeder Punkt ist auf der X-Achse 2 µs voneinander entfernt.
• Die goldene Kurve zeigt den aktuell gemessenen PV. Jeder Punkt ist auf der X-Achse 2 µs voneinander entfernt.

Touchscreen-Bedienung in RAMP Modus 
Das RAMP Der Modus gibt eine Sägezahnwelle mit benutzerkonfigurierbaren ampLitude und Offset.

• Der numerische Wert PV (Prozessvariable) zeigt den AC RMS Voltage des Eingangssignals in Volt.
• Der OV (Ausgangslautstärketage) Der numerische Wert zeigt die durchschnittliche Ausgangslautstärketage vom Gerät angewendet.
• Der O-Regler (Offset) stellt den DC-Offset des r ein.amp Ausgabe in Volt. 4 V ist das Maximum und -4 V das Minimum, das zulässig ist.
• Das A (amplitude)-Steuerung legt die ampHöhe des Ramp Ausgabe in Volt. 4 V ist das Maximum und -4 V das Minimum, das zulässig ist.
• Der STOP-RUN-Schalter deaktiviert bzw. aktiviert die Servoschleife.
• Das RAMP Über das Dropdown-Menü kann der Benutzer den Betriebsmodus auswählen.
• Die goldene Spur zeigt die Reaktion der Anlage synchronisiert mit dem Ausgabe-Scan-Voltage. Jeder Punkt ist auf der X-Achse 195 µs voneinander entfernt.

Touchscreen-Bedienung im PEAK-Modus
Der PEAK-Modus implementiert einen Extremum-Suchregler mit benutzerkonfigurierbarer Modulationsfrequenz, amplitude und Integrationskonstante. Beachten Sie, dass die Modulation und Demodulation immer aktiv ist, wenn sich das Gerät im PEAK-Modus befindet; der Run-Stop-Schalter aktiviert und deaktiviert die Integralverstärkung in der Dither-Steuerschleife.

• Der numerische Wert PV (Prozessvariable) zeigt den AC RMS Voltage des Eingangssignals in Volt.
• Der OV (Ausgangslautstärketage) Der numerische Wert zeigt die durchschnittliche Ausgangslautstärketage vom Gerät angewendet.
• Der numerische Wert M (Modulationsfrequenzmultiplikator) gibt das Vielfache von 100 Hz der Modulationsfrequenz an. Zum BeispielampWenn beispielsweise M = 1 ist, wie gezeigt, beträgt die Modulationsfrequenz 100 Hz. Die maximale Modulationsfrequenz beträgt 100 kHz bei einem M-Wert von 1000. Im Allgemeinen sind höhere Modulationsfrequenzen ratsam, vorausgesetzt, dass der Steueraktuator bei dieser Frequenz reagiert.
• Das A (amplitude)-Steuerung legt die ampModulationsgrad in Volt, angegeben in technischer Notation. 4 V ist das Maximum und -4 V das Minimum, das zulässig ist.
• Der K-Regler (Peak Lock Integral Coefficient) legt die Integrationskonstante des Reglers fest, mit Einheiten von V/s, angegeben in technischer Notation. Wenn der Benutzer nicht sicher ist, wie dieser Wert zu konfigurieren ist, ist es normalerweise ratsam, mit einem Wert um 1 zu beginnen.
• Der STOP-RUN-Schalter deaktiviert bzw. aktiviert die Servoschleife.
• Über das Dropdown-Menü PEAK kann der Benutzer den Betriebsmodus auswählen.
• Die goldene Spur zeigt die Reaktion der Anlage synchronisiert mit dem Ausgabe-Scan-Voltage. Jeder Punkt ist auf der X-Achse 195 µs voneinander entfernt.

Software
Die Software des digitalen Servoreglers ermöglicht sowohl die Steuerung der Grundfunktionen über eine Computerschnittstelle als auch die Bereitstellung eines erweiterten Satzes von Analysetools für die Verwendung des Reglers. Zum BeispielampDie GUI enthält ein Diagramm, das die Eingangsvolumina anzeigen kann.tage im Frequenzbereich. Zusätzlich können Daten als .csv exportiert werden file. Diese Software ermöglicht die Verwendung des Geräts im Servo-, Peak- oder R-Modus.amp Modi mit Kontrolle über alle Parameter und Einstellungen. Die Systemantwort kann viewals Eingangslautstärketage, Fehlersignal oder beides, entweder in der Zeitbereichs- oder Frequenzbereichsdarstellung. Weitere Informationen finden Sie im Handbuch.

Starten der Software
Klicken Sie nach dem Starten der Software auf „Verbinden“, um die verfügbaren DSC-Geräte aufzulisten. Es können mehrere DSC-Geräte gleichzeitig gesteuert werden.

Abbildung 5
Startbildschirm für die DSCX-Client-Software.

Abbildung 6 Geräteauswahlfenster. Klicken Sie auf „OK“, um eine Verbindung mit dem ausgewählten Gerät herzustellen.

Registerkarte „Servo-Software“
Die Registerkarte Servo ermöglicht dem Benutzer, das Gerät im Servomodus mit zusätzlichen Steuerelementen und Anzeigen zu bedienen, die über die eingebettete Touchscreen-Benutzeroberfläche des Geräts hinausgehen. Auf dieser Registerkarte sind entweder Zeit- oder Frequenzbereichsdarstellungen der Prozessvariable verfügbar. Die Systemantwort kann viewentweder als Prozessvariable, Fehlersignal oder beides angegeben. Das Fehlersignal ist die Differenz zwischen der Prozessvariable und dem Sollwert. Mithilfe von Steuerungsanalysetechniken können Impulsantwort, Frequenzgang und Phasengang des Geräts vorhergesagt werden, sofern bestimmte Annahmen über das Verhalten des Systems und die Verstärkungskoeffizienten getroffen werden. Diese Daten werden auf der Registerkarte Servosteuerung angezeigt, sodass Benutzer ihr System vorab konfigurieren können, bevor sie mit Steuerungsexperimenten beginnen.

Abbildung 7 Softwareschnittstelle in Ramp -Modus mit der Frequenzbereichsanzeige. 

• X-Gitternetzlinien aktivieren: Durch Aktivieren des Kontrollkästchens werden die X-Gitternetzlinien aktiviert.
• Y-Gitternetzlinien aktivieren: Durch Aktivieren des Kontrollkästchens werden die Y-Gitternetzlinien aktiviert.
• Ausführen-/Pause-Taste: Durch Drücken dieser Taste wird die Aktualisierung der grafischen Informationen auf dem Display gestartet/stoppt.
• Frequenz-/Zeit-Umschaltung: Wechselt zwischen der Darstellung im Frequenzbereich und im Zeitbereich.
• PSD / ASD Toggle: Wechselt zwischen Leistungsspektraldichte und amplitude spektrale Dichte vertikale Achsen.
• Durchschnittliche Scans: Durch Umschalten dieses Schalters wird die Mittelwertbildung im Frequenzbereich aktiviert und deaktiviert.
• Scans im Durchschnitt: Dieses numerische Steuerelement bestimmt die Anzahl der zu mittelnden Scans. Das Minimum beträgt 1 Scan und das Maximum 100 Scans. Die Aufwärts- und Abwärtspfeile auf einer Tastatur erhöhen und verringern die Anzahl der Scans im Durchschnitt. Ebenso erhöhen und verringern die Aufwärts- und Abwärtstasten neben dem Steuerelement die Anzahl der Scans im Durchschnitt.
• Laden: Durch Drücken dieser Schaltfläche im Bereich „Referenzspektrum“ kann ein Benutzer ein auf dem Client-PC gespeichertes Referenzspektrum auswählen.
• Speichern: Durch Drücken dieser Schaltfläche im Bedienfeld „Referenzspektrum“ kann der Benutzer die aktuell angezeigten Frequenzdaten auf seinem PC speichern. Nach dem Klicken auf diese Schaltfläche wird ein Speichervorgang ausgeführt. file Im Dialogfenster kann der Benutzer den Speicherort auswählen und die file Namen für ihre Daten. Die Daten werden als Komma-getrennte Werte (CSV) gespeichert.
• Referenz anzeigen: Durch Aktivieren dieses Kontrollkästchens wird die Anzeige des zuletzt ausgewählten Referenzspektrums aktiviert.
• Y-Achse automatisch skalieren: Durch Aktivieren des Kontrollkästchens wird die automatische Festlegung der Anzeigegrenzen der Y-Achse aktiviert.
• X-Achse automatisch skalieren: Durch Aktivieren des Kontrollkästchens wird die automatische Einstellung der Anzeigegrenzen der X-Achse aktiviert.
• Logarische X-Achse: Durch Aktivieren des Kontrollkästchens wird zwischen einer logarithmischen und einer linearen X-Achsenanzeige umgeschaltet.
• PID ausführen: Durch Aktivieren dieses Schalters wird die Servo-Schleife auf dem Gerät aktiviert.
• O Numerisch: Dieser Wert legt den Offset-Volt festtage in Volt.
• SP Numerisch: Dieser Wert legt den Sollwert für das Volumen fest.tage in Volt.
• Kp Numerisch: Dieser Wert legt die proportionale Verstärkung fest.
• Ki Numerisch: Dieser Wert legt die Integralverstärkung in 1/s fest.
• Kd Numerisch: Dieser Wert legt die Ableitungsverstärkung in s fest.
• Tasten P, I, D: Wenn diese Tasten leuchten, aktivieren sie jeweils die Proportional-, Integral- und Differenzialverstärkung.
• Ausführen/Stopp-Umschalter: Durch Umschalten dieses Schalters wird die Steuerung aktiviert und deaktiviert.

Der Umfang der angezeigten Informationen kann vom Benutzer auch mit der Maus verändert werden: 

• Mit dem Mausrad können Sie die Darstellung in Richtung der aktuellen Position des Mauszeigers vergrößern bzw. verkleinern.
• UMSCHALT + Klick ändert den Mauszeiger in ein Pluszeichen. Anschließend vergrößert die linke Maustaste die Position des Mauszeigers um den Faktor 3. Der Benutzer kann auch einen Bereich des Diagramms ziehen und auswählen, um ihn passend zu vergrößern.
• ALT + Klick ändert den Mauszeiger in ein Minuszeichen. Anschließend wird mit der linken Maustaste die Position des Mauszeigers um den Faktor 3 verkleinert.
• Mit Spreiz- und Pinch-Gesten auf einem Mauspad oder Touchscreen können Sie das Diagramm entsprechend vergrößern bzw. verkleinern.
• Nach dem Scrollen kann der Benutzer durch Klicken mit der linken Maustaste durch Ziehen der Maus schwenken.
• Durch einen Rechtsklick auf das Diagramm wird die Standardposition des Diagramms wiederhergestellt.

Ramp Registerkarte „Software“
Das Ramp bietet vergleichbare Funktionalität wie die ramp Registerkarte auf dem eingebetteten Touchscreen-Display. Wenn Sie auf diese Registerkarte wechseln, wird das verbundene Gerät in ramp Modus.

Abbildung 8
Softwareschnittstelle in Ramp Modus.

Zusätzlich zu den im Servomodus verfügbaren Steuerelementen kann der Ramp Modus fügt hinzu: 

• Amplitude Numerisch: Dieser Wert legt die Scan- ampTemperatur in Volt.
• Numerischer Offset: Dieser Wert legt den Scan-Offset in Volt fest.
• Ausführen / Stoppen Ramp Umschalten: Durch Umschalten dieses Schalters wird die r aktiviert und deaktiviert.amp.

Registerkarte „Peak-Software“ 
Die Registerkarte „Peak Control“ bietet die gleiche Funktionalität wie der PEAK-Modus auf der eingebetteten Benutzeroberfläche und bietet zusätzliche Einblicke in die Art des Rücksignals vom System. Durch das Wechseln zu dieser Registerkarte wird das angeschlossene Gerät in den PEAK-Betriebsmodus geschaltet.

Abbildung 9: Softwareschnittstelle im Peak-Modus mit Zeitbereichsanzeige.

Zusätzlich zu den im Servomodus verfügbaren Steuerelementen bietet der Peak-Modus Folgendes: 

• Amplitude numeric: Dieser Wert legt die Modulation fest ampTemperatur in Volt.
• K numerisch: Dies ist der Integralkoeffizient der Spitzensperre; der Wert legt die Integralverstärkungskonstante in V/s fest.
• Numerischer Offset: Dieser Wert legt den Offset in Volt fest.
• Numerische Frequenz: Hiermit wird der Modulationsfrequenzmultiplikator in Schritten von 100 Hz festgelegt. Der minimal zulässige Wert beträgt 100 Hz, der maximale 100 kHz.
• Umschalten zwischen Run/Stop Peak: Durch Umschalten dieses Schalters wird die Integralverstärkung aktiviert und deaktiviert. Beachten Sie, dass die Ausgangsmodulation und die Demodulation des Fehlersignals aktiv sind, wenn sich das Gerät im PEAK-Modus befindet.

Gespeicherte Daten 
Die Daten werden im CSV-Format (Comma Separated Value) gespeichert. Ein kurzer Header enthält die relevanten Daten der gespeicherten Daten. Wenn das Format dieser CSV-Datei geändert wird, kann die Software möglicherweise kein Referenzspektrum wiederherstellen. Daher wird dem Benutzer empfohlen, seine Daten in einer separaten Tabelle zu speichern. file wenn sie beabsichtigen, eine unabhängige Analyse durchzuführen.

Abbildung 10: Aus DSC1 exportierte Daten im CSV-Format. 

Funktionstheorie

PID-Servoregelung
Der PID-Schaltkreis wird häufig als Regelkreis-Rückkopplungsregler verwendet und ist in Servoschaltungen sehr verbreitet. Der Zweck einer Servoschaltung besteht darin, das System über längere Zeiträume auf einem vorgegebenen Wert (Sollwert) zu halten. Der PID-Schaltkreis hält das System aktiv auf dem Sollwert, indem er ein Fehlersignal erzeugt, das die Differenz zwischen dem Sollwert und dem aktuellen Wert darstellt, und ein Ausgangsvolumen moduliert.tage, um den Sollwert beizubehalten. Die Buchstaben des Akronyms PID entsprechen den drei Steuereinstellungen eines PID-Schaltkreises: Proportional (P), Integral (I) und Derivative (D).

Der Proportionalterm ist abhängig vom aktuellen Fehler, der Integralterm ist abhängig von der Ansammlung vergangener Fehler und der Ableitungsterm ist die Vorhersage zukünftiger Fehler. Jeder dieser Terme wird in eine gewichtete Summe eingespeist, die das Ausgabevolumen anpasst.tage des Schaltkreises, u(t). Dieser Ausgang wird in das Steuergerät eingespeist, seine Messung wird in die PID-Schleife zurückgeführt und der Prozess kann den Ausgang des Schaltkreises aktiv stabilisieren, um den Sollwert zu erreichen und zu halten. Das Blockdiagramm unten veranschaulicht die Funktionsweise eines PID-Schaltkreises. Eine oder mehrere der Steuerungen können in jedem Servoschaltkreis verwendet werden, je nachdem, was zur Stabilisierung des Systems erforderlich ist (d. h. P, I, PI, PD oder PID).

Bitte beachten Sie, dass ein PID-Schaltkreis keine optimale Regelung garantiert. Eine falsche Einstellung der PID-Steuerung kann zu erheblichen Schwingungen des Schaltkreises und zu instabiler Regelung führen. Es liegt in der Verantwortung des Benutzers, die PID-Parameter richtig einzustellen, um eine ordnungsgemäße Leistung sicherzustellen.

PID-Theorie 

PID-Theorie für einen kontinuierlichen Servoregler: Verstehen Sie die PID-Theorie für eine optimale Servosteuerung.
Der Ausgang des PID-Regelkreises, u(t), ist gegeben als

Wo:

• ?? ist der proportionale Gewinn, dimensionslos
• ?? ist der Integralgewinn in 1/Sekunde
• ?? ist der Ableitungsgewinn in Sekunden
• ?(?) ist das Fehlersignal in Volt
• ?(?) ist die Steuerleistung in Volt

Von hier aus können wir die Steuereinheiten mathematisch definieren und sie etwas ausführlicher besprechen. Die Proportionalsteuerung ist proportional zum Fehlersignal; als solche ist sie eine direkte Reaktion auf das vom Schaltkreis erzeugte Fehlersignal:
? = ???(?)
Eine größere Proportionalverstärkung führt zu größeren Änderungen als Reaktion auf den Fehler und beeinflusst somit die Geschwindigkeit, mit der der Controller auf Änderungen im System reagieren kann. Während eine hohe Proportionalverstärkung dazu führen kann, dass ein Schaltkreis schnell reagiert, kann ein zu hoher Wert zu Schwingungen um den SP-Wert führen. Bei einem zu niedrigen Wert kann der Schaltkreis nicht effizient auf Änderungen im System reagieren. Die Integralregelung geht einen Schritt weiter als die Proportionalverstärkung, da sie nicht nur zur Größe des Fehlersignals, sondern auch zur Dauer eines akkumulierten Fehlers proportional ist.

Die Integralregelung ist äußerst effektiv bei der Verbesserung der Reaktionszeit eines Schaltkreises und bei der Beseitigung des stationären Fehlers, der mit einer rein proportionalen Regelung einhergeht. Im Wesentlichen summiert die Integralregelung alle zuvor nicht korrigierten Fehler und multipliziert diesen Fehler dann mit Ki, um die Integralantwort zu erzeugen. Somit kann selbst für einen kleinen anhaltenden Fehler eine große aggregierte Integralantwort realisiert werden. Aufgrund der schnellen Reaktion der Integralregelung können hohe Verstärkungswerte jedoch ein erhebliches Überschwingen des SP-Werts verursachen und zu Schwingungen und Instabilität führen. Sind sie zu niedrig, reagiert der Schaltkreis erheblich langsamer auf Änderungen im System. Die Differenzialregelung versucht, das Überschwingen und das Überschwingpotenzial der Proportional- und Integralregelung zu reduzieren. Sie bestimmt, wie schnell sich der Schaltkreis im Laufe der Zeit ändert (indem sie die Ableitung des Fehlersignals betrachtet) und multipliziert sie mit Kd, um die Differenzialantwort zu erzeugen.

Im Gegensatz zur Proportional- und Integralregelung verlangsamt die Differenzialregelung die Reaktion des Schaltkreises. Dabei ist sie in der Lage, das Überschwingen teilweise zu kompensieren sowieamp alle Schwingungen, die durch Integral- und Proportionalsteuerung verursacht werden, ausgleichen. Hohe Verstärkungswerte führen dazu, dass die Schaltung sehr langsam reagiert und anfällig für Rauschen und hochfrequente Schwingungen wird (da die Schaltung zu langsam wird, um schnell zu reagieren). Zu niedrige Werte führen dazu, dass die Schaltung den Sollwert überschreitet. In manchen Fällen muss jedoch ein signifikantes Überschreiten des Sollwerts vermieden werden, und daher kann eine höhere Differentialverstärkung (zusammen mit einer niedrigeren Proportionalverstärkung) verwendet werden. Die folgende Tabelle erläutert die Auswirkungen einer unabhängigen Erhöhung der Verstärkung eines der Parameter.

Parameter Erhöht	Anstiegszeit	Überschwingen	Einschwingzeit	Stationärer Fehler	Stabilität
Kp	Verringern	Zunahme	Kleingeld	Verringern	Degradieren
Ki	Verringern	Zunahme	Zunahme	Deutlich abnehmen	Degradieren
Kd	Geringfügiger Rückgang	Geringfügiger Rückgang	Geringfügiger Rückgang	Keine Wirkung	Verbessern (für kleine Kd)

Diskret-Zeit Servo-Controller 

Datenformat
Der PID-Regler im DSC1 erhält einen 16-Bit ADC sample, eine versetzte Binärzahl, die zwischen 0 und 65535 liegen kann. 0 entspricht linear einem negativen 4-V-Eingang und 65535 entspricht einem +4-V-Eingangssignal. Das „Fehler“-Signal ?[?] in der PID-Schleife bei einem Zeitschritt ? wird bestimmt als ?[?] = ? − ?[?], wobei ? der Sollwert und ?[?] der Vol. ist.tagesample in der versetzten Binärskala bei einem diskreten Zeitschritt, ?.

Kontrollgesetz im Zeitbereich
Es werden drei Verstärkungsterme berechnet und summiert.
?[?] = ??[?] + ??[?] + ??[?] ?? = ???[?] ?? ≈ ?? ∫ ?[?] ?? = ??(?[?] − ?[? − 1])
Wobei ??[?], ??[?] und ??[?] die Proportional-, Integral- und Differenzialverstärkungen sind, die die Steuerausgabe ?[?] zu einem Zeitpunkt ? bilden. ??, ?? und ?? sind die Proportional-, Integral- und Differenzialverstärkungskoeffizienten.

Näherung des Integrals und der Ableitung
Der DSC1 approximiert einen Integrator mit einem Akkumulator.
∫ ?[?] = ?[?] + ∫ ?[? − 1] Die Berücksichtigung des Integrationsintervalls, der Zeitschrittweite, wird in den integralen Verstärkungskoeffizienten ?? einbezogen, sodass: ?? = ?′?ℎ
Dabei ist ?′? der nominal eingegebene Integralverstärkungskoeffizient und ℎ die Zeit zwischen ADC samples. Wir machen eine ähnliche Näherung für die Ableitung als Differenz zwischen ?[?] und ?[? − 1] und nehmen dabei wieder an, dass ?? auch eine 1 / h-Skalierung enthält.

Wie bereits erwähnt, berücksichtigen wir nun, dass die Integral- und Ableitungsnäherungen keine Berücksichtigung des Zeitschritts (sample Intervall), im Folgenden ℎ. Traditionell sprechen wir von einer expliziten Approximation erster Ordnung an eine Variable ?[?] mit = ?(?, ?) basierend auf den Termen in einer Taylorreihenentwicklung ist ?[?] ≈ ?[? − 1] + ℎ ?(?, ?)
Dies wird oft als rückwärts gerichtetes Euler-Integrationsschema oder expliziter numerischer Integrator erster Ordnung bezeichnet. Wenn wir nach der Ableitung ?(?, ?) auflösen, erhalten wir:

Beachten Sie die Ähnlichkeit des Zählers im obigen Beispiel mit unserer vorangegangenen Näherung an die Ableitung in der Kontrollgleichung. Das heißt, dass unsere Näherung an die Ableitung besser mit ℎ−1 skaliert wird.

Es ahmt auch intuitiv den Hauptsatz der Differential- und Integralrechnung nach:

Wenn wir nun sagen, dass ? das Integral des Fehlersignals ? ist, können wir die folgenden Substitutionen vornehmen.
?[?]=∫?[?] ?(?,?)= ?[?] Und wir erhalten aus der Taylorreihennäherung erster Ordnung an eine Funktion ?: ∫?[?]=∫?[?−1]+ℎ ?(?)
Durch die einfache Annahme von ∫?[?]=0 für ?=0 verdichtet sich die folgende Näherung an ein Integral praktisch zu einem Akkumulator.

Daher passen wir unsere vorherige Herleitung des Kontrollgesetzes wie folgt an:

Regelgesetz im Frequenzbereich
Obwohl die im vorhergehenden Abschnitt abgeleitete Gleichung das Verhalten im Zeitbereich des im DSC1 implementierten zeitdiskreten PID-Reglers angibt, sagt sie wenig über die Frequenzbereichsantwort des Reglers aus. Stattdessen führen wir den ?-Bereich ein, der dem Laplace-Bereich entspricht, jedoch für diskrete statt kontinuierliche Zeit gilt. Ähnlich wie bei der Laplace-Transformation wird die Z-Transformation einer Funktion am häufigsten durch die Zusammenstellung tabellarischer Z-Transformationsbeziehungen bestimmt, anstatt die Z-Transformationsdefinition (siehe unten) direkt zu ersetzen.

Dabei ist ?(?) der Z-Domänenausdruck einer diskreten Zeitvariable ?[?], ? der Radius (oft als 1 behandelt) der unabhängigen Variable ?, ? die Quadratwurzel von -1 und ∅ das komplexe Argument in Radiant oder Grad. In diesem Fall sind nur zwei tabellarische Z-Transformationen erforderlich.
?[?] = ?[?] ?[? − 1] = ?[?]?−1
Die Z-Transformation des Proportionalterms ?? ist trivial. Bitte akzeptieren Sie außerdem für einen Moment, dass es für uns nützlich ist, den Fehler zur Steuerung der Übertragungsfunktion ?(?) zu bestimmen, anstatt einfach ?(?).

Interessanter ist die Z-Transformation des Integralterms, ??.
Erinnern Sie sich an unser explizites Euler-Integrationsschema im vorherigen Abschnitt: ??(?) = ?? ∫ ?[?] = ?? (∫ ?[? − 1] + ℎ ?(?))
∫ ?(?) = ∫ ?(?) ?−1 + ℎ?(?)
∫ ?(?) − ∫ ?(?) ?−1 = ℎ?(?)

Abschließend betrachten wir den Ableitungsgewinn ??: 

Wenn wir die oben genannten Übertragungsfunktionen einzeln zusammensetzen, erhalten wir: 

Mit dieser Gleichung können wir die Frequenzbereichsantwort für den Controller numerisch berechnen und sie als Bode-Diagramm anzeigen, wie unten.
PID-Übertragungsfunktionen, Kp = 1.8, Ki = 1.0, Kd = 1E-4

Beachten Sie, dass sich die Verstärkung des PI-Reglers bei hohen Frequenzen ausschließlich der Proportionalverstärkung nähert und dass sich die Verstärkung des PD-Reglers bei niedrigen Frequenzen ausschließlich der Proportionalverstärkung nähert.

PID-Tuning
Im Allgemeinen müssen die Verstärkungen von P, I und D vom Benutzer angepasst werden, um die Leistung des Systems zu optimieren. Es gibt zwar keinen statischen Satz von Regeln für die Werte für ein bestimmtes System, aber die Befolgung der allgemeinen Verfahren sollte dabei helfen, einen Schaltkreis so einzustellen, dass er zum eigenen System und zur eigenen Umgebung passt. Im Allgemeinen überschreitet ein richtig eingestellter PID-Schaltkreis den SP-Wert normalerweise leicht und geht dann schnell wieder zurück.amp bis zum Erreichen des SP-Werts und Halten an diesem Punkt. Die PID-Schleife kann entweder auf eine positive oder negative Steigung eingestellt werden, indem das Vorzeichen der P-, I- und D-Verstärkung geändert wird. Im DSC1 sind die Vorzeichen miteinander verbunden, sodass eine Änderung eines Vorzeichens alle ändert.

Die manuelle Feinabstimmung der Verstärkungseinstellungen ist die einfachste Methode zum Einstellen der PID-Steuerungen. Dieses Verfahren wird jedoch aktiv durchgeführt (der PID-Regler ist an das System angeschlossen und die PID-Schleife ist aktiviert) und erfordert etwas Erfahrung, um gute Ergebnisse zu erzielen. Um Ihren PID-Regler manuell abzustimmen, setzen Sie zuerst die Integral- und Differenzialverstärkung auf Null. Erhöhen Sie die Proportionalverstärkung, bis Sie Schwingungen im Ausgang beobachten. Ihre Proportionalverstärkung sollte dann auf etwa die Hälfte dieses Wertes eingestellt werden. Nachdem die Proportionalverstärkung eingestellt ist, erhöhen Sie die Integralverstärkung, bis alle Abweichungen in einem für Ihr System geeigneten Zeitrahmen korrigiert sind.

Wenn Sie diese Verstärkung zu stark erhöhen, werden Sie ein deutliches Überschwingen des SP-Werts und Instabilität im Schaltkreis beobachten. Sobald die Integralverstärkung eingestellt ist, kann die Differenzialverstärkung erhöht werden. Die Differenzialverstärkung reduziert das Überschwingen und damp das System schnell auf den Sollwert. Wenn Sie die Differenzialverstärkung zu stark erhöhen, werden Sie ein großes Überschwingen sehen (da die Schaltung zu langsam reagiert). Indem Sie mit den Verstärkungseinstellungen spielen, können Sie die Leistung Ihrer PID-Schaltung optimieren, was zu einem System führt, das schnell auf Änderungen reagiert und effektiv damps Ausschwingen um den Sollwert.

Steuerungstyp	Kp	Ki	Kd
P	0.50 Ku	–	–
PI	0.45 Ku	1.2 Kp/Pu	–
PID	0.60 Ku	2 Kp/Pu	KpPu/8

Obwohl die manuelle Abstimmung sehr effektiv sein kann, um einen PID-Schaltkreis für Ihr spezifisches System einzustellen, erfordert sie ein gewisses Maß an Erfahrung und Verständnis von PID-Schaltkreisen und -Reaktionen. Die Ziegler-Nichols-Methode zur PID-Abstimmung bietet eine strukturiertere Anleitung zum Einstellen von PID-Werten. Auch hier sollten Sie die Integral- und Differenzialverstärkung auf Null setzen. Erhöhen Sie die Proportionalverstärkung, bis der Schaltkreis zu schwingen beginnt. Wir nennen diesen Verstärkungspegel Ku. Die Schwingung hat eine Periode von Pu. Die Verstärkungen für verschiedene Steuerschaltkreise sind dann in der obigen Tabelle angegeben. Beachten Sie, dass bei Verwendung der Ziegler-Nichols-Abstimmungsmethode mit dem DSC1 der aus der Tabelle ermittelte Integralterm mit 2⋅10-6 multipliziert werden sollte, um auf den Wert zu normalisieren.ampIn ähnlicher Weise sollte der Ableitungskoeffizient durch 2⋅10-6 geteilt werden, um auf die s zu normalisierenample Rate.

Ramping
Benutzer müssen häufig den Großsignal-Betriebspunkt oder den nützlichen Sollwert für ein System bestimmen. Um entweder den Großsignal-Betriebspunkt (im Folgenden als DC-Offset bezeichnet) oder den optimalen Servo-Sollwert zu bestimmen, besteht eine gängige Technik darin, das System einfach wiederholt mit einem linear ansteigenden Volumen zu stimulieren.tage-Signal. Das Muster wird aufgrund seiner Ähnlichkeit mit den Zähnen einer Säge allgemein als Sägezahnwelle bezeichnet.

Peak-Lock-Modus
Der Peak-Lock-Modus implementiert einen Dither-Locking-Algorithmus, der auch als Extremum-Seeking-Controller bezeichnet wird. In diesem Betriebsmodus wird der Steuerwert einem Sinuswellenausgang überlagert. Die gemessene Eingangsspannungtage wird zunächst digital hochpassgefiltert (HPF), um jeglichen DC-Offset zu entfernen. Dann wird das AC-gekoppelte Signal demoduliert, indem jedes gemessene Volumen multipliziert wird.tage durch den ausgehenden Sinuswellenmodulationswert. Dieser Multiplikationsvorgang erzeugt ein demoduliertes Signal mit zwei Hauptkomponenten: eine Sinuswelle bei der Summe der beiden Frequenzen und ein Signal bei der Differenz der beiden Frequenzen.

Ein zweiter digitaler Filter, diesmal ein Tiefpassfilter (LPF), dämpft das Summensignal zweier Frequenzen und überträgt das niederfrequente Differenzsignal zweier Frequenzen. Signalinhalte mit derselben Frequenz wie die Modulation erscheinen nach der Demodulation als Gleichstromsignal. Der letzte Schritt im Peak-Lock-Algorithmus besteht in der Integration des LPF-Signals. Der Integratorausgang steuert in Kombination mit der ausgehenden Modulation den Ausgangspegel.tage. Die Ansammlung von niederfrequenter demodulierter Signalenergie im Integrator erhöht die Offset-Steuerspannungtage des Ausgangs wird immer höher, bis sich das Vorzeichen des LPF-Ausgangs umkehrt und der Integratorausgang zu schrumpfen beginnt. Wenn sich der Steuerwert dem Spitzenwert der Systemantwort nähert, wird das Ergebnis der Modulation des Eingangssignals zum Servoregler immer kleiner, da die Steigung einer sinusförmigen Wellenform an ihrem Spitzenwert Null beträgt. Dies wiederum bedeutet, dass es einen niedrigeren Ausgangswert vom tiefpassgefilterten, demodulierten Signal gibt und daher weniger im Integrator akkumuliert werden kann.

Abbildung 12 Blockdiagramm eines Peak-Locking-Reglers. Das Eingangssignal der Peak-Responsive-Anlage wird digitalisiert und dann hochpassgefiltert. Das HPF-Ausgangssignal wird mit einem digitalen lokalen Oszillator demoduliert. Der Ausgang des Demodulators wird tiefpassgefiltert und dann integriert. Der Integratorausgang wird zum Modulationssignal addiert und an die Peak-Responsive-Anlage ausgegeben. Peak-Locking ist ein guter Regelalgorithmus, wenn das System, das der Benutzer steuern möchte, keine monotone Reaktion um den optimalen Regelpunkt herum aufweist. Beispiel:ampBei diesen Systemen handelt es sich um optische Medien mit einer Resonanzwellenlänge, wie z. B. eine Dampfzelle oder ein HF-Bandsperrfilter (Sperrfilter). Das zentrale Merkmal des Peak-Locking-Steuerungsschemas ist die Tendenz des Algorithmus, das System in Richtung des Nulldurchgangs des Fehlersignals zu steuern, der mit einem Peak im gemessenen Signal zusammenfällt, als ob das Fehlersignal die Ableitung des gemessenen Signals wäre. Beachten Sie, dass der Peak positiv oder negativ sein kann. Um mit dem Peak-Locking-Betriebsmodus für DSC1 zu beginnen, können Sie dieses Verfahren befolgen.

1. Stellen Sie sicher, dass sich ein Peak (oder Tal) des Signals, auf das Sie sich einstimmen, innerhalb der Kontrolllautstärke befindet.tage Reichweite des Aktuators und dass die Spitzenposition relativ stabil mit der Zeit ist. Es ist hilfreich, den R zu verwendenAMP Modus zur Visualisierung des Signals über die LautstärkeregelungtagDer Interessenbereich.
2. Beachten Sie die KontrolllautstärketagDie Position des Gipfels (oder Tals).
3. Schätzen Sie, wie breit der Gipfel (oder das Tal) im Kontrollvolumen isttage auf der halben Höhe des Peaks. Diese Breite in Volt wird allgemein als Full-Width Half-Max oder FWHM bezeichnet. Für gute Ergebnisse sollte sie mindestens 0.1 V breit sein.
4. Einstellen der Modulation ampgrad (A) auf 1% bis 10% des FWHM-Voltage.
5. Stellen Sie den Offset-Volumen eintage so nah wie möglich an der Position des Gipfels (oder Tals), an dem Sie sich festhalten möchten.
6. Stellen Sie die Modulationsfrequenz auf die gewünschte Frequenz ein. Auf dem Touchscreen wird dies durch den Parameter M, Modulationsfrequenz beeinflusst. Die Modulationsfrequenz beträgt 100 Hz mal M. Die beste Modulationsfrequenzauswahl hängt von der Anwendung ab. Thorlabs empfiehlt Werte um 1 kHz für mechanische Aktuatoren. Für elektrooptische Aktuatoren können höhere Frequenzen verwendet werden.
7. Stellen Sie den Integralkoeffizienten (K) für die Spitzensperre auf 0.1 mal A ein. K kann positiv oder negativ sein. Im Allgemeinen wird ein positiver K-Wert an einer Spitze des Eingangssignals gesperrt, während ein negativer K-Wert an einem Tal des Eingangssignals gesperrt wird. Wenn der gesperrte Aktuator oder das gesperrte System jedoch eine Phasenverzögerung von mehr als 90 Grad bei der Ditherfrequenz aufweist, kehrt sich das Vorzeichen von K um und ein positiver K-Wert wird an einem Tal gesperrt, und ein negativer K-Wert wird an einer Spitze gesperrt.
8. Drücken Sie Ausführen und überprüfen Sie, ob die KontrolllautstärketagDer Ausgang ändert sich vom ursprünglichen Offsetwert (O) und läuft nicht extrem ab. Alternativ können Sie die Prozessvariable mit einem Oszilloskop überwachen, um zu überprüfen, ob DSC1 auf den gewünschten Peak oder das gewünschte Tal einrastet.

Abbildung 13 Bspample Daten von rampEinstellung des Ausgangs-Offset-Voltage mit einer kontinuierlichen Sinuswelle, die einer Spitzenantwortanlage auferlegt wird. Beachten Sie, dass der Nulldurchgang des Fehlersignals mit der Spitze des Anlagenantwortsignals übereinstimmt.

Wartung und Reinigung
Reinigen und warten Sie den DSC1 regelmäßig, um optimale Leistung zu erzielen. Der DSC1 erfordert keine regelmäßige Wartung. Sollte der Touchscreen des Geräts schmutzig werden, empfiehlt Thorlabs, den Touchscreen vorsichtig mit einem weichen, fusselfreien Tuch zu reinigen, das mit verdünntem Isopropylalkohol getränkt ist.

Fehlerbehebung und Reparatur

Wenn Probleme auftreten, finden Sie im Abschnitt zur Fehlerbehebung Hinweise zur Lösung häufiger Probleme. In der folgenden Tabelle werden typische Probleme mit dem DSC1 und die von Thorlabs empfohlenen Abhilfemaßnahmen beschrieben.

Ausgabe	Erläuterung	Abhilfe
Das Gerät lässt sich nicht einschalten, wenn es an die USB-Stromversorgung Typ C angeschlossen wird.	Das Gerät benötigt bis zu 750 mA Strom aus einer 5-V-Versorgung, 3.75 W. Dies kann die Leistungskapazität einiger USB-A-Anschlüsse an Laptops und PCs überschreiten.	Verwenden Sie Thorlabs DS5- oder CPS1-Netzteile. Alternativ können Sie ein USB-Typ-C-Netzteil verwenden, wie es normalerweise zum Laden eines Telefons oder Laptops verwendet wird und für eine Ausgabe von mindestens 750 mA bei 5 V ausgelegt ist.
Das Gerät schaltet sich nicht ein, wenn der Datenanschluss an einen PC angeschlossen wird.	Der DSC1 bezieht Strom ausschließlich über den USB-Stromanschluss Typ C. Der USB-Anschluss Typ Mini B dient nur zur Datenübertragung.	Verbinden Sie den USB-Typ-C-Anschluss mit einem Netzteil mit einer Ausgangsleistung von mindestens 750 mA bei 5 V, beispielsweise Thorlabs DS5 oder CPS1.

Entsorgung
Befolgen Sie bei der Außerbetriebnahme des DSC1 die entsprechenden Entsorgungsrichtlinien.
Thorlabs überprüft unsere Einhaltung der WEEE-Richtlinie (Waste Electrical and Electronic Equipment) der Europäischen Gemeinschaft und der entsprechenden nationalen Gesetze. Dementsprechend können alle Endnutzer in der EU elektrische und elektronische Geräte der Kategorie „End of Life“ (Anhang I), die nach dem 13. August 2005 verkauft wurden, an Thorlabs zurückgeben, ohne dass Entsorgungsgebühren anfallen. Qualifizierte Geräte sind mit dem durchgestrichenen „Mülltonne“-Logo (siehe rechts) gekennzeichnet, wurden an ein Unternehmen oder Institut innerhalb der EU verkauft und befinden sich derzeit in deren Besitz und sind nicht zerlegt oder verunreinigt. Kontaktieren Sie Thorlabs für weitere Informationen. Die Abfallentsorgung liegt in Ihrer eigenen Verantwortung. „End of Life“-Geräte müssen an Thorlabs zurückgegeben oder einem auf Abfallverwertung spezialisierten Unternehmen übergeben werden. Entsorgen Sie das Gerät nicht in einem Abfalleimer oder auf einer öffentlichen Mülldeponie. Es liegt in der Verantwortung des Benutzers, vor der Entsorgung alle auf dem Gerät gespeicherten privaten Daten zu löschen.

Häufig gestellte Fragen:

F: Was soll ich tun, wenn sich DSC1 nicht einschaltet?
A: Überprüfen Sie die Stromquellenverbindung und stellen Sie sicher, dass sie den angegebenen Anforderungen entspricht. Wenn das Problem weiterhin besteht, wenden Sie sich an den Kundendienst.

Sicherheit

BEACHTEN
Dieses Gerät sollte von Umgebungen ferngehalten werden, in denen Flüssigkeiten oder kondensierende Feuchtigkeit wahrscheinlich sind. Es ist nicht wasserdicht. Um Schäden am Gerät zu vermeiden, setzen Sie es keinen Spritzern, Flüssigkeiten oder Lösungsmitteln aus.

Installation

Garantieinformationen
Dieses Präzisionsgerät ist nur funktionstüchtig, wenn es ordnungsgemäß verpackt in der vollständigen Originalverpackung einschließlich der vollständigen Lieferung und der Kartoneinlage, die die beiliegenden Geräte enthält, zurückgesendet wird. Fordern Sie ggf. eine Ersatzverpackung an. Überlassen Sie die Wartung qualifiziertem Personal.

Im Lieferumfang enthaltene Komponenten

Der DSC1 Compact Digital Servo Controller wird mit folgenden Komponenten geliefert:

• Digitaler Servo-Controller DSC1
• Schnellstartkarte
• USB-AB-72 USB 2.0 Typ-A auf Mini-B Datenkabel, 72″ (1.83 m) lang
• USB Type-A auf USB Type-C Stromkabel, 1 m (39″) lang
• PAA248 SMB-auf-BNC-Koaxialkabel, 48″ (1.22 m) lang (Menge: 2)

Installation und Setup

Grundlagen 
Benutzer können das Gerät mit einem Computer über die USB-Schnittstelle oder über den integrierten Touchscreen konfigurieren. In beiden Fällen muss die Stromversorgung über die 5-V-USB-C-Verbindung erfolgen. Bei Verwendung der Desktop-GUI muss der Servocontroller mit einem USB-2.0-Kabel (im Lieferumfang enthalten) vom Datenanschluss des Geräts an einen PC angeschlossen werden, auf dem die Digital Servo Controller-Software installiert ist.

Erdschleifen und das DSC1
Der DSC1 enthält interne Schaltkreise, um die Wahrscheinlichkeit von Erdschleifen zu begrenzen. Thorlabs empfiehlt die Verwendung des transformatorisolierten geregelten Netzteils DS5 oder des externen Akkupacks CPS1. Bei den Netzteilen DS5 oder CPS1 schwebt die Signalmasse im DSC1 in Bezug auf die Erdung einer Wandsteckdose. Die einzigen Verbindungen zum Gerät, die mit dieser Signalmasse gemeinsam sind, sind der Signalmassestift des USB-C-Stromanschlusses und der äußere Rückweg des SMB-Koaxialkabels. Die USB-Datenverbindung ist isoliert. Das Eingangssignal verfügt über einen Erdschleifen-Unterbrechungswiderstand zwischen dem Signalrückweg und der Signalmasse im Gerät, der normalerweise Erdschleifenstörungen verhindert. Wichtig ist, dass es keine zwei direkten Pfade zur Signalmasse des Geräts gibt, wodurch das Auftreten von Erdschleifen minimiert wird.

Um das Risiko von Erdschleifenstörungen weiter zu verringern, empfiehlt Thorlabs die folgenden bewährten Vorgehensweisen: 

• Halten Sie alle Strom- und Signalkabel zum Gerät kurz.
• Verwenden Sie mit dem DSC1 entweder eine Batterie (CPS5) oder eine transformatorisolierte (DS1) Stromversorgung. Dadurch wird eine potenzialfreie Signalerdung des Geräts gewährleistet.
• Verbinden Sie die Signalrückwege anderer Instrumente nicht miteinander.
  • Ein gewöhnlicher Example ist ein typisches Tischoszilloskop; meistens sind die Außenhüllen der BNC-Eingangsanschlüsse direkt mit der Erde verbunden. Mehrere Erdungsklemmen, die in einem Experiment mit demselben Erdungsknoten verbunden sind, können eine Erdschleife verursachen.

Obwohl es unwahrscheinlich ist, dass der DSC1 selbst eine Erdschleife verursacht, verfügen andere Instrumente im Labor eines Benutzers möglicherweise nicht über eine Erdschleifenisolierung und könnten daher eine Quelle von Erdschleifen sein.

Stromversorgung des DSC1
Der digitale Servoregler DSC1 benötigt 5 V Strom über USB-C bei bis zu 0.75 A Spitzenstrom und 0.55 A im Normalbetrieb. Thorlabs bietet zwei kompatible Netzteile an: CPS1 und DS5. Bei Anwendungen, bei denen die Geräuschempfindlichkeit weniger eingeschränkt ist oder Laufzeiten von mehr als 8 Stunden erforderlich sind, wird das geregelte Netzteil DS5 empfohlen. Das Batterienetzteil CPS1 wird empfohlen, wenn eine optimale Geräuschleistung gewünscht wird. Wenn das CPS1 vollständig aufgeladen und in gutem Zustand ist, kann das DSC1 8 Stunden oder länger ohne Aufladen betrieben werden.

Thorlabs weltweite Kontakte

Für weitere Unterstützung oder Anfragen wenden Sie sich an die weltweiten Ansprechpartner von Thorlabs. Für technischen Support oder Verkaufsanfragen besuchen Sie uns bitte unter www.thorlabs.com/contact für unsere aktuellsten Kontaktinformationen.

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Dokumente / Ressourcen

THORLABS DSC1 Kompakter digitaler Servo-Controller [pdf] Benutzerhandbuch DSC1, DSC1 Kompakter digitaler Servoregler, DSC1, Kompakter digitaler Servoregler, Digitaler Servoregler, Servoregler, Regler

Verweise

• Bedienungsanleitung