Motrona Si251 Manuel du propriétaire

Manuel d‘utilisation
SI251
Interpolateur SinCos pour codeurs et systèmes de mesure avec sortie SinCos
Caractéristiques :
 Convertit les signaux tension sinusoïdaux niveau standard 1 Vcc en signaux
carrés incrémentaux
 Sorties A, /A, B, /B, Z, /Z (RS 422 / TTL) et A, B, Z (18 … 30 V HTL)
 Multiplicateur réglable pour interpolations dans la plage 1 : 5 à 1 : 50
 Diviseur réglable 1 : 1 … 1 : 128 pour réduction des fréquences de sortie
 Fréquence sinus d’entrée de 0 - 400 kHz
 Fréquence de sortie du signal carré jusqu’à 4 MHz
 Filtre d’entrée numérique paramétrable
 Tension d’alimentation 18 … 30 VDC
motrona GmbH, Zeppelinstraße 16, DE - 78244 Gottmadingen, Tel. +49 (0) 7731 9332-0, Fax +49 (0) 7731 9332-30, [email protected], www.motrona.fr
Version :
Description :
SI25101a/ AF/ Nov. 04
Original
SI25101b/ AF/HK/ Févr. 05 Corrections des connecteurs mâle/femelle, réglage DIL2, diverses petites
erreurs
Si25101c_oi/AG/Jun-15
Updates : « Sécurité et responsabilité » et « Caractéristiques techniques »
Nouveau : « Notices légales » et manuel design.
Notices légales :
Tous les contenus de ce mode d’emploi sont sous réserve des conditions d'utilisation et droits d'auteur de motrona
GmbH. Toute reproduction, modification, réutilisation ou publication dans d'autres médias électroniques et
imprimés et de leur publication (également sur Internet) nécessite l'autorisation préalable écrite de motrona GmbH.
Table des matières
1.
Sécurité et responsabilité ......................... Fehler! Textmarke nicht definiert.
1.1 Instructions générales de sécurité ................... Fehler! Textmarke nicht definiert.
1.2 Champ d‘utilisation .......................................... Fehler! Textmarke nicht definiert.
1.3 Installation........................................................ Fehler! Textmarke nicht definiert.
1.4 Nettoyage, entretien et recommandations de maintenance .... Fehler! Textmarke
nicht definiert.
2.
Introduction ................................................................................................ 5
3.
Schéma fonctionnel .................................................................................... 6
4.
Connexions ................................................................................................. 7
4.1.
5.
Vue d'ensemble des connexions ...........................................................................8
Affectation des connecteurs SUB-D ............................................................ 9
5.1.
5.2.
Entrées SinCos ......................................................................................................9
Sorties impulsions RS422 ...................................................................................10
6.
Réglages ................................................................................................... 11
7.
Diviseur de fréquence et messages d’erreur ............................................. 14
8.
Délais ....................................................................................................... 15
9.
Autres indications ..................................................................................... 15
10. Dimensions ............................................................................................... 16
11. Caractéristiques techniques ...................................................................... 17
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1. Sécurité et responsabilité
1.1. Instructions générales de sécurité
Cette description est un élément déterminant qui contient d’importantes instructions se
rapportant à l’installation, la fonctionnalité et l’utilisation de l’appareil. La non-observation de
ces instructions peut conduire à la destruction ou porter atteinte à la sécurité des personnes et
des installations !
Avant mise en service de l’appareil, veuillez lire avec soin cette description et prenez
connaissance de tous les conseils de sécurité et de prévention ! Prenez en compte cette
description pour toute utilisation ultérieure.
L’exigence quant à l’utilisation de cette description est une qualification du personnel
correspondante. L’appareil ne doit être installé, entretenu, raccordé et mis en route que par une
équipe d’électriciens qualifiés.
Exclusion de responsabilité : Le constructeur ne porte pas la responsabilité d’éventuels
dommages subis par les personnes ou les matériels causés par des installations, des mises en
service non conformes comme également de mauvaises interprétations humaines ou d’erreurs
qui figureraient dans les descriptions des appareils.
De ce fait, le constructeur se réserve le droit d’effectuer des modifications techniques sur
l’appareil ou dans la description à n’importe quel moment et sans avertissement préalable.
Ne sont donc pas à exclure des possibles dérives entre l’appareil et la description.
La sécurité de l’installation comme aussi celle du système général, dans lequel le ou les
appareils sont intégrés, reste sous la responsabilité du constructeur de l’installation et du
système général.
Lors de l’installation comme également pendant les opérations de maintenance doivent être
observées les clauses générales des standards et normalisations relatifs aux pays et secteurs
d’application concernés.
Si l’appareil est intégré dans un process lors duquel un éventuel disfonctionnement ou une
mauvaise utilisation a comme conséquences la destruction de l’installation ou la blessure d’une
personne alors les mesures de préventions utiles afin d’éviter ce genre de conséquences de ce
type doivent être prises.
1.2. Champ d‘utilisation
Cet appareil est uniquement utilisable sur les machines et installations industrielles. De par ce
fait, toute utilisation autre ne correspond pas aux prescriptions et conduit irrémédiablement à
la responsabilité de l’utilisateur.
Le constructeur ne porte pas la responsabilité de dommages causés par des utilisations non
conformes. L’appareil doit uniquement être installé, monté et mis en service dans de bonnes
conditions techniques et selon les informations techniques correspondantes (voir chapitre 11).
L’appareil n’est pas adapté à une utilisation en atmosphère explosive comme également dans
tous secteurs d’application exclus de la DIN EN 61010-1.
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1.3. Installation
L’appareil doit uniquement être utilisé dans une ambiance qui répond aux plages de
température acceptées. Assurez une ventilation suffisante et évitez la mise en contact directe
de l’appareil avec des fluides ou des gaz agressifs ou chauds.
L’appareil doit être éloigné de toutes sources de tension avant installation ou opération de
maintenance. Il doit également être assuré qu’il ne subsiste plus aucun danger de mise en
contact avec des sources de tensions séparées
Les appareils étants alimentés en tension alternative doivent uniquement être raccordés au
réseau basse tension au travers d’un disjoncteur et d’un interrupteur. Cet interrupteur doit être
placé à côté de l’appareil et doit comporter une indication ‚installation de disjonction‘.
Les liaisons basses tension entrantes et sortantes doivent être séparées des liaisons porteuses
de courant et dangereuses par une double isolation ou une isolation renforcée. (boucle SELV)
Le choix des liaisons et de leur isolation doit être effectué afin qu’elles répondent aux plages
de température et de tension prévues. De plus, doivent être respectés de par leur forme, leur
montage et leur qualité les standards produits et aussi relatifs aux pays concernant les liaisons
électriques. Les données concernant les sections acceptables pour les borniers à visser sont
décrites dans les données techniques (voir chapitre 11).
Avant mise en service, il doit être vérifié si les liaisons voir les connexions sont solidement
ancrées dans les borniers à visser. Tous les borniers (même les non-utilisés) à visser doivent
être vissés vers la droite jusqu’à butée et assurer leur fixation sure, afin d’éviter toute
déconnexion lors de chocs ou de vibrations. Il faut limiter les surtensions sur les bornes de
raccordement aux valeurs de la catégorie surtension de niveau II.
Sont valables les standards généraux pour le cablage des armoires et des machines
industrielles comme également les recommandations spécifiques de blindage du constructeur
concernant les conditions de montage, de cablage, et d’environnement comme également les
blindages des liaisons périphériques.
Vous les trouverez sous www.motrona.com/download.html
« prescriptions CEM pour le cablage, le blindage et la mise à la terre »
1.4. Nettoyage, entretien et recommandations de maintenance
Pour le nettoyage de la plaque frontale utiliser exclusivement un chiffon doux, leger et
légèrment humidifié. Pour la partie arrière de l’appareil aucune opération de nettoyage n’est
prévue voir nécessaire. Un nettoyage non prévisionnel reste sous la responsabilité du personnel
de maintenance voir également du monteur concerné.
En utilisation normale aucune mesure de maintenance est nécessaire à l’appareil. Lors de
problèmes inattendus, d’erreurs ou de pannes fonctionnelles l’appareil doit être retourné au
fabricant ou il doit être vérifié et éventuellement réparé. Une ouverture non autorisée ou une
remise en état peut conduire à la remise en cause ou à la non application des mesures de
protection soutenues par l’appareil.
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2. Introduction
SI251 est une interface codeur qui sert à convertir les signaux de sortie de codeurs sinus et de
systèmes de mesure comparables en signaux d’impulsions incrémentaux selon la norme A/B
(2 x 90°).
Chaque période du signal tension sinus/cosinus est interpolée, avec prise en compte d’un
multiplicateur réglable, en un nombre correspondant d’impulsions de sortie. En cas de besoin,
celles-ci peuvent être divisées avant d’être émises. Les impulsions de sortie sont disponibles
au format TTL/RS422 (A, /A, B, /B, Z, /Z) ou HTL (A, B, Z, 18 … 30 V).
SI251 est équipé d’un filtre activable qui permet de limiter les éventuels dysfonctionnements
sur les lignes. La fréquence maximale de l’entrée sinusoïdale du codeur est de 400 kHz. Il est
possible de paramétrer des taux d’interpolation compris entre 5 et 50, c’est-à-dire que
l’appareil peut générer jusqu’à 50 impulsions incrémentales à partir d’une période sinus.
La fréquence de sortie maximale autorisée est de 4 MHz à la sortie TTL/RS422 et d’environ 100
kHz à la sortie HTL. En cas de besoin, la fréquence de sortie générée peut être réduite à l’aide
d’un diviseur réglable 1 : 1 … 1 : 128.
Le temps d’interpolation peut être préréglé indépendamment du taux d’interpolation, ce qui
permet de limiter la fréquence de sortie à une valeur maximale souhaitée. Pour alimenter le
capteur sinus/cosinus, l’appareil fournit des tensions auxiliaires protégées contre les courtscircuits de 5,2 V et d’env. 20 V. Toute défaillance est affichée au moyen de la LED et signalée
simultanément via une sortie digitale. Les erreurs peuvent être supprimées à l’aide d’un
bouton-poussoir intégré ou d’un signal externe.
Tous les réglages sont effectués par le biais de deux commutateurs DIL à 8 pôles, accessibles
par les faces supérieure et inférieure du boîtier. L’appareil est logé dans un boîtier compact
muni de 12 bornes à vis et de 2 connecteurs SUB-D et peut être monté sur rail porteur.
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3. Schéma fonctionnel
Brücke
Entrée RAZ "erreur" (10-30V HTL)
Power
8
3
2
1
+5
-6
Sortie "erreur" (10-30V HTL)
A
B
Z
Vdd = 20 V / 150 mA
Vcc = 5.2V / 150 mA
Alimentation codeur
9
10
11
12
+
GND
/A ,/B, /Z, A, B, Z
SIN+
SINCOS+
COSREF+
REF-
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A
/A
B
/B
Z
/Z
Page 6 / 17
4. Connexions
Le capteur SinCos se connecte à l’aide d’une prise femelle SUB-D 9 pôles située sur l’appareil.
Pour une alimentation simple du capteur, on peut appliquer, au choix, une tension de 5,2 V ou
d’env. 20 V sur la prise SUB-D grâce à un pont externe. En outre, la tension médiane émise
permet de traiter également des signaux codeur sinusoïdaux non différentiels.
Les impulsions aux sorties sont disponibles au format RS422 ou HTL (push-pull). Les sorties
peuvent être utilisées, au choix, individuellement ou simultanément.
Toutes les entrées et sorties ainsi que l’alimentation de l’appareil se réfèrent
au même potentiel de masse (GND) !
En cas d’erreur, la sortie erreur commute sur HIGH. En même temps, la LED frontale jaune
s’allume. L’élimination d’une erreur se fait par le biais de l’entrée « Error Release » (PNP, HTL,
un signal positif de 10 … 30 V entraîne la suppression de l’erreur) ou du petit bouton-poussoir
sur le dessus de l’appareil.
L’appareil est alimenté en tension continue de 18 … 30 VDC via les bornes 5 (+) et 6 (-).
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GND
18-30V
Alimentation codeur
5.2V
VDD
GND
4.1. Vue d'ensemble des connexions
DIL1 (Diviseur)
Test
Error release
Error Out
A (HTL)
B (HTL)
Z (HTL)
femelle
mâle
LED’s
Il faut veiller à tout moment à ce que les caractéristiques de transfert de l’ensemble de
l’installation, c’est-à-dire du codeur, d’éventuelles connexions externes et de la capacité linéique
du câble, garantissent une image de signal irréprochable à l’entrée de l’appareil (niveau, forme,
déphasage A/B).
La hauteur du niveau d’impulsion aux sorties push-pull des sorties HTL correspond à celle de la
tension d’entrée aux bornes 5 et 6.
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5. Affectation des connecteurs SUB-D
5.1. Entrées SinCos
Les codeurs standard à sorties différentielles sont directement reliés aux broches SIN+, SIN-,
COS+, COS-, REF+, REF-. Si vous travaillez avec des câbles longs, des résistances de fin de
ligne supplémentaires entre le signal non inversé et le signal inversé de chaque canal peuvent
s’avérer utiles.
COS+ SIN- SIN+
1
6
2
7
3
8
Alimentation codeur (tension de borne 1)
4
9
5
GND
REF- REF+ VM COS-
SIN+
SINCOS+
COSREF+
REFGND
3
2
1
9
7
6
GND
Sur les codeurs avec sorties non différentielles (« single ended »), les signaux capteur SIN, COS
et REF sont reliés aux broches d’entrée correspondantes. Les entrées inversées peuvent être
reliées soit à la tension médiane Vm à la broche 8 de l’appareil, soit à une référence de tension
correspondante du codeur même.
Vm2
SIN+
COS+
REF+
GND
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Vm1
3
2
1
9
7
6
GND
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Lorsque les signaux de référence REF+ et REF- ne sont pas utilisés ou pas disponibles, les
entrées correspondantes du convertisseur doivent être réglées sur un potentiel défini. La
connexion de REF- à Vm lorsque la broche REF+ est ouverte génère une impulsion Z avec
n’importe quelle période sinus. Une connexion de REF+ à la tension médiane avec une broche
REF- ouverte ne génère pas d’impulsion Z.
Les signaux sinus/cosinus du côté de l’entrée sont des signaux analogiques
hautement sensibles ! Par conséquent, il faut impérativement utiliser des
câbles soigneusement blindés, si possible avec des paires de fils torsadées
les unes envers les autres. La longueur du câble ne devrait pas dépasser 5
mètres.
Dans des cas critiques, une résistance de fin de ligne (env. 470 Ohm), si
nécessaire avec une capacité supplémentaire de 680 pF - 4.7 nF entre les
câbles différentiels, peut être utile à l’entrée du SI251.
5.2. Sorties impulsions RS422
A
GND
5
/B
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9
4
8
/A
3
Z
7
B
2
6
1
/Z
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6. Réglages
Le commutateur DIL1 sert à régler le filtre, le facteur d’interpolation et le temps d’interpolation.
Le commutateur DIL2 permet de connecter un diviseur programmable et de sélectionner des
fonctions test.
Toute modification des réglages des commutateurs DIL ne devient effective
qu’après réactivation de l’appareil !
8
DIL1 : ( 0 = OFF, 1 = ON )
7 6 5 4 3 2
1
1
0
1
0
1
1
1
1
0
0
0
0
1
1
0
0
1
1
0
0
1
1
0
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
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Interpolation et filtrage
1
1
0
1
Filtre minimum
Filtre 10 kHz
Filtre 100 kHz
Filtre d’entrée numérique
OFF
Filtre d’entrée numérique
ON
40
20
10
5
50
25
12,5
6,25
25 ns
100 ns
400 ns
1600 ns
Filtrage
Facteur d’interpolation
Temps d’interpolation
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Précisions concernant le réglage du commutateur DIL1 :
 Dans un environnement sain, l’utilisation des fonctions filtre n’est pas
absolument obligatoire. Lorsque le facteur est préréglé et que les
réglages utilisés sont ceux indiqués dans le tableau, aucune autre
restriction n’est nécessaire concernant la plage de travail.
 L’utilisation des filtres élimine les dysfonctionnements aux signaux
d’entrée, mais entraîne en même temps des restrictions au niveau de
la plage de travail. La fréquence d’entrée sinus ne doit pas être plus
élevée que la valeur du filtre sélectionnée. Lorsque le filtre est réglé
sur 100 kHz, l’appareil ne peut traiter que des fréquences inférieures à
100 kHz.
 Les distorsions du signal d’entrée entraînent des fluctuations de
fréquence à la sortie.
 Le filtre d’entrée numérique augmente le temps d’interpolation à
l’arrêt et dans le cas de petites fréquences et réduit ainsi les effets du
bruit analogique (le signal de sortie fluctue de quelques incréments
malgré le fait que le système de mesure soit à l’arrêt). Lors de
l’utilisation du filtre d’entrée numérique, les changements rapides de
vitesse peuvent entraîner des erreurs de proportionnalité temporaires
entre l’entrée et la sortie.
Le tableau ci-dessous montre les limites des fréquences d’entrée et de sortie par rapport aux
réglages effectués.
Taux
d’interpolation
x5
Temps
d’interpolation
25 ns
100 ns
400 ns
1600 ns
Fréquence de sortie
maximale
2 MHz
2 MHz
625 kHz
156.25 kHz
Fréquence d’entrée
maximale
400 kHz
400 kHz
125 kHz
31.25 kHz
x6,25
25 ns
100 ns
400 ns
1600 ns
2,5 MHz
2,5 MHz
625 kHz
156.25 kHz
400 kHz
400 kHz
100 kHz
25 kHz
x10
25 ns
100 ns
400 ns
1600 ns
4 MHz
2,5 MHz
625 kHz
156.25 kHz
400 kHz
250 kHz
62.5 kHz
15.625 kHz
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Taux
d’interpolation
Fréquence de sortie
maximale
4 MHz
2.5 MHz
625 kHz
156.25 kHz
Fréquence d’entrée
maximale
320 kHz
200 kHz
50 kHz
12.5 kHz
x20
25 ns
100 ns
400 ns
1600 ns
4 MHz
2.5 MHz
625 kHz
156.25 kHz
200 kHz
125 kHz
31.25 kHz
7.8125 kHz
x25
25 ns
100 ns
400 ns
1600 ns
4 MHz
2.5 MHz
625 kHz
156.25 kHz
160 kHz
100 kHz
25 kHz
6.25 kHz
x40
25 ns
100 ns
400 ns
1600 ns
4 MHz
2.5 MHz
625 kHz
156.25 kHz
100 kHz
62.5 kHz
15.625 kHz
3.90625 kHz
x50
25 ns
100 ns
400 ns
1600 ns
4 MHz
2.5 MHz
625 kHz
156.25 kHz
80 kHz
50 kHz
12.5 kHz
3.125 kHz
x12,5
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Temps
d’interpolation
25 ns
100 ns
400 ns
1600 ns
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7. Diviseur de fréquence et messages d’erreur
Le diviseur de fréquence programmable permet de réduire la fréquence de sortie d’un facteur
de division préréglé compris entre 1 : 1 et 1 : 128.
La fonction erreur signale les erreurs suivantes à l’aide de la LED jaune et de la sortie erreur :
 Rupture d’un fil sur l’une des lignes SIN+, SIN-, COS+ ou COS
 Trop petite amplitude sur l’une des lignes de signaux ci-dessus
 Fréquence d’entrée trop élevée, de sorte que la fréquence de sortie est incapable de
suivre. Les signaux REF+ et REF- ne sont pas contrôlés quant aux erreurs. Selon le
réglage du commutateur DIL2, un message d’erreur reste affiché jusqu’à l’acquittement
externe ou s’efface automatiquement dès que la source d’erreur a été éliminée. Dans le
cas d’un message d’erreur, le fonctionnement normal de l’appareil n’est pas garanti et
des pertes d’impulsion peuvent survenir.
8
DIL2 : ( 0 = OFF, 1 = ON )
7 6 5 4 3 2 1
1 1 1 1 1 1
1 1 1 1 1 0
1 1 1 1 0 1
1 1 1 1 0 0
1 1 1 0 1 1
1 1 1 0 1 0
1 1 1 0 0 1
1 1 1 0 0 0
1 1 0 1 1 1
-------------0 0 0 0 0 0
1
0
0
1
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Diviseur et fonctions test
1:2
1:4
1:6
1:8
1 : 10
1 : 12
1 : 14
1 : 16
1 : 18
-------1 : 128
Message d’erreur s’efface
automatiquement
Message d’erreur statique
Diviseur connecté
Diviseur déconnecté
Rapport de division
LED erreur et sortie
Diviseur
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8. Délais
Le temps de réponse entre les signaux d’entrée analogiques et les signaux de sortie
incrémentaux est d’env. 3 µsec lorsque le diviseur est éteint. Toute division supplémentaire
prolonge d’autant le temps de réponse. Le temps de réponse est constant et entraîne par
conséquent un déport de phase dépendant de la fréquence entre les signaux d’entrée et de
sortie.
9. Autres indications
 L’appareil atteint la précision maximum après environ 20 périodes du signal d’entrée.
Avant cela, la fréquence d’entrée ne devrait pas excéder 50 % env. de la fréquence
d’entrée maximale.
 Le processus d’interpolation numérique fonctionne à l’aide de pas de quantification, ce
qui peut entraîner une léger tremblement des signaux de sortie.
 La qualité des signaux de sortie dépend essentiellement des signaux d’entrée. C’est
pourquoi le blindage, le tracé de la ligne et la longueur des câbles requièrent un soin
particulier.
 SI251 dispose d’une séparation de potentiel, c’est-à-dire que la masse de l’appareil
correspond à la masse du capteur. C’est pourquoi il est important de veiller à la mise à
terre en évitant les boucles de terre et les courants transversaux de l’appareil. Dans le
cas d’apparition de différences de potentiel non maîtrisables, il est recommandé
d’utiliser un petit bloc d’alimentation séparé pour alimenter le SI251.
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10. Dimensions
79 mm (3.110’’)
40 mm (1.575’’)
91mm (3.583’’)
74 mm (2.193’’)
Vue de face
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Vue de profil
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11. Caractéristiques techniques
Alimentation (Vdd) :
Alimentation codeur :
Entrée SinCos :
Entrée „Error Release“ :
Sortie incrémentale
HTL :
Sortie incrémentale
TTL / RS422 :
Sortie „Error“ :
Boîtier :
Température ambiante :
Taux de défaillance
Conformité et normes :
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Voltage d'alimentation :
Ondulation résiduelle :
Circuit de protection :
Consommation en courant :
18 … 30 VDC
≤ 10 % dans 24 VDC
Protection contre les inversions de polarité
env. 150 mA dans 18 V (non chargée)
env. 90 mA dans 30 V (non chargée)
Type de connexion :
Borne à vis, 1.5 mm²
Nombre :
2
Tension auxiliaire 1 :
+ 5,2 VDC
Tension auxiliaire 2 :
La tension d'alimentation (Vdd) - 4 VDC
Courant de sortie :
chaque 150 mA
Type de connexion :
Borne à vis, 1.5 mm²
Amplitude (SinCos) :
min. 0,8 Vpp … max.1,2 Vpp
Part DC (SinCos) :
min. 1,8 V … max. 3,1 V
Format :
SIN+, SIN-, COS+, COS-, REF+, REFFréquence :
max. 400 kHz
Signal différentiel entrée Réf : HIGH 130 mV, LOW 40 mV
Type de connexion :
SUB-D (femelle), 9-pin
Niveau de signal :
10 … 30 V, HTL / PNP,
LOW : 0 … 4 V, HIGH : 10 … 30 V
La résistance interne :
Ri ≈ 10 kOhm
Type de connexion :
Borne à vis, 1.5 mm²
Niveau de signal :
La tension d'alimentation (Vdd) - 4 VDC
Format :
A, B, Z (push-pull)
Courant de sortie :
max. 40 mA
Type de connexion :
Borne à vis, 1.5 mm²
Niveau de signal :
5 VDC
Format :
A, /A, B, /B, Z, /Z
Fréquence :
jusqu'à 4 MHz
Type de connexion :
SUB-D (mâle), 9-pin
Niveau de signal :
HTL, la tension d'alimentation (Vdd) - 4 VDC
Courant de sortie :
max. 40 mA
Type de connexion :
Borne à vis, 1.5 mm²
Matière :
plastique
Montage :
profilé chapeau, 35 mm (suivant EN 60715)
Dimension :
40 x 79 x 91 mm (l x h x p)
Type de protection :
IP20
Poids :
env. 200 g
Opération :
0 °C … +45 °C (sans condensation)
Stockage :
-25 °C … +70 °C (sans condensation)
MTBF (ans) :
40,2 a (marche en continu, 60 °C)
CEM 2004/108/CE :
EN 61000-6-2, EN 61000-6-3, EN 6100-6-4
Ligne directrice 2011/65/UE : RoHS-conforme
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