Gerätehandbuch DE Neigungssensor 2-achsig JN2300 · Neigungssensor JN 8 7.2 Proprietäres PDU-Format-1-Protokoll Die Parameter des JN2300 Sensors sind in einer Tabelle hinterlegt,

Gerätehandbuch

Neigungssensor 2-achsig

JN2300

8022

8165

/00

04/2

015

DE

Neigungssensor JN

2

Inhalt1 Vorbemerkung � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � 4

1�1 Verwendete Symbole � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � 42 Sicherheitshinweise � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � 4

2�1 Allgemein � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � 42�2 Zielgruppe � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � 42�3 Elektrischer Anschluss � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � 52�4 Eingriffe in das Gerät � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � 5

3 Bestimmungsgemäße Verwendung � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � 54 Montage � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � 5

4�1 Befestigung � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � 54�2 Montagefläche � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � 5

5 Maßzeichnung � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � 66 Elektrischer Anschluss � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � 6

6�1 Busabschluss � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � 67 SAE J1939 Schnittstelle � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � 7

7�1 Übersicht und Aufbau des SAE J1939 Protokolls � � � � � � � � � � � � � � � � � � � 77�1�1 PDU Format 1 � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � 77�1�2 PDU Format 2 � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � 7

7�2 Proprietäres PDU-Format-1-Protokoll � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � 87�3 Konfigurationsbeispiele � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � 97�4 Proprietäres PDU-Format-2-Nachrichten � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � 97�5 Konfigurationsbeispiele � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � 10

8 Parameter Mapping � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � �118�1 Kommunikationsprofil Proprietär (0x500 – 0x1303) � � � � � � � � � � � � � � � � � �118�2 Systemeinstellungen (0x2000 – 0x207F) � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � 13

8�2�1 Informativ (0x2080 – 0x2082) � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � 158�2�2 Upload/Download (0x3000) � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � 158�2�3 Messdaten (0xA000 – 0xA011) � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � 158�2�4 Zusatzfunktionalität (0xA100��0xA202) � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � 15

9 Winkeldefinition (0x2044) � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � 169�1 Lotwinkel (0x2044 = 0) � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � 169�2 Eulerwinkel (0x2044 = 1) � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � 169�3 Kardanwinkel X (0x2044 = 2) � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � 179�4 Kardanwinkel Y (0x2044 = 3) � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � 179�5 Erläuterndes Beispiel � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � 18

10 Weitere Sensorfunktionen � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � 1810�1 Device Adresse (0x2000) und Baudrate (0x2001) � � � � � � � � � � � � � � � � � 1810�2 Grenzfrequenz Digitalfilter (0x2043)� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � 1910�3 Nullpunkt setzen (0x2046) � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � 1910�4 Abschlusswiderstand (0x2045)� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � 19

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Neigungssensor JN

3

10�5 Teach setzen (0x2042) � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � 1910�6 Quadrantenkorrektur (0x2040) � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � 2010�7 Heizung (0x2041) � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � 2110�8 MEMS Messzellentemperatur (0x2081) � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � 2110�9 MEMS Selbsttest (0x4008 / 0x4009) � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � 2110�10 Parametrierschlüssel (0x3000)� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � 21

11 Status-LED � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � 2212 Wartung, Instandsetzung und Entsorgung � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � 2213 Zulassungen/Normen � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � 2214 Auslieferungszustand � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � 23

Das vorliegende Dokument ist die Originalanleitung�

Neigungssensor JN

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1 VorbemerkungDieses Dokument gilt für das Gerät des Typs "Neigungssensor" (Art�-Nr�: JN2300)� Es ist Bestandteil des Geräts�Das Dokument richtet sich an Fachkräfte� Dabei handelt es sich um Personen, die aufgrund ihrer einschlägigen Ausbildung und ihrer Erfahrung befähigt sind, Risiken zu erkennen und mögliche Gefährdungen zu vermeiden, die der Betrieb oder die Instandhaltung des Gerätes verursachen kann� Das Dokument enthält Angaben zum korrekten Umgang mit dem Gerät�Lesen Sie dieses Dokument vor dem Einsatz, damit Sie mit Einsatzbedingungen, Installation und Betrieb vertraut werden� Bewahren Sie das Dokument während der gesamten Einsatzdauer des Gerätes auf�Sicherheitshinweise befolgen�

1.1 Verwendete Symbole► Handlungsanweisung> Reaktion, Ergebnis[…] Bezeichnung von Tasten, Schaltflächen oder Anzeigen→ Querverweis

Wichtiger Hinweis Fehlfunktionen oder Störungen sind bei Nichtbeachtung möglich�Information Ergänzender Hinweis

2 Sicherheitshinweise2.1 AllgemeinDiese Beschreibung ist Bestandteil des Gerätes� Sie enthält Texte und Abbil-dungen zum korrekten Umgang mit dem Gerät und muss vor einer Installation oder dem Einsatz gelesen werden�Befolgen Sie die Angaben dieser Anleitung� Nichtbeachten der Hinweise, Betrieb außerhalb der nachstehend bestimmungsgemäßen Verwendung, falsche Installati-on oder fehlerhafte Handhabung können schwerwiegende Beeinträchtigungen der Sicherheit von Menschen und Anlagen zur Folge haben�

2.2 ZielgruppeDie Anleitung richtet sich an Personen, die im Sinne der EMV- und der Nieder-spannungsrichtlinie als fachkundig angesehen werden können� Das Gerät darf nur von einer Elektrofachkraft eingebaut, angeschlossen und in Betrieb gesetzt werden�

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Neigungssensor JN

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2.3 Elektrischer AnschlussSchalten Sie das Gerät extern spannungsfrei bevor Sie irgendwelche Arbeiten an ihm vornehmen� An den Anschlussklemmen dürfen nur die in den technischen Daten bzw� auf dem Geräteaufdruck angegebenen Signale eingespeist bzw� die zugelassenen Zube-hörkomponenten der ifm angeschlossen werden�

2.4 Eingriffe in das GerätBei Fehlfunktionen des Gerätes oder Unklarheiten setzen Sie sich mit dem Her-steller in Verbindung� Eingriffe in das Gerät können schwerwiegende Beeinträchti-gungen der Sicherheit von Menschen und Anlagen zur Folge haben� Bei Eingriffen und/oder Veränderungen am Gerät ist jede Haftung und Gewährleistung ausge-schlossen�

3 Bestimmungsgemäße VerwendungDer 2-achsige Neigungssensor mit SAE J1939-Schnittstelle ermöglicht die Winkel-nivellierung und Lageerfassung von mobilen Arbeitsmaschinen�Typische Applikationen sind z�B� die Lageerkennung von Arbeitsbühnen, die Mobil-krannivellierung oder die Einrichtung von mobilen Arbeitsmaschinen�Eigenschaften:

● 2-achsige Neigungssensoren mit einem Messbereich von ±180° (0��360°) ● hohe Genauigkeit und Auflösung ● hohe Abtastrate und Bandbreite ● Diagnostic Trouble Code (DTC) verfügbar ● parametrierbare Grenzfrequenz (Digitalfilter) zur Vibrationsunterdrückung ● Parametrierschlüssel

4 Montage 4.1 Befestigung

► Das Gerät mit 4 Stück M5-Schrauben auf einer ebenen Fläche befestigen� Schraubenmaterial: Stahl oder Edelstahl�

4.2 Montagefläche

Auf das Gehäuse dürfen keine Verwindungskräfte oder mechanische Be-lastungen wirken�

► Steht keine ebene Montagefläche zur Verfügung, Ausgleichelemente verwen-den�

Neigungssensor JN

6

5 Maßzeichnung

364,5

9075

224560

5,3

6 Elektrischer AnschlussDie Neigungssensoren sind mit zwei 5-poligen Rundsteckern M12 (A-kodiert) aus-gestattet� Die Pinbelegung entspricht den aufgeführten Abbildungen�

4

2 1

35

1: CAN_SHLD CAN-Abschirmung2: CAN_V+ Versorgungsspannung 24 V DC (+UB)3: CAN_GND Masse4: CAN_H High-Busleitung5: CAN_L Low-Busleitung

M12-Stecker CAN-In

3

1 2

45

1: CAN_SHLD CAN-Abschirmung2: CAN_V+ Versorgungsspannung 24 V DC (+UB) 3: CAN_GND Masse4: CAN_H High-Busleitung5: CAN_L Low-Busleitung

M12-Buchse CAN-Out

6.1 BusabschlussDie Neigungssensoren besitzen einen internen, terminierbaren 120 Ohm Ab-schlusswiderstand (Index 0x2045)�

DE

Neigungssensor JN

7

7 SAE J1939 SchnittstelleDie Neigungssensoren besitzen eine standardisierte SAE J1939 Schnittstelle� Sämtliche Messwerte und Parametergruppen sind über das J1939 Protokoll zu-gängig� Die individuelle Konfiguration kann im internen Permanentspeicher (Flash) gesichert werden�

7.1 Übersicht und Aufbau des SAE J1939 ProtokollsSAE J1939 benutzt 29 Bit CAN Identifier (Extended Frame Format CAN 2�0B)� Eine SAE J1939 Nachricht ist somit wie folgt aufgebaut:

SAE J1939 Nachricht

29 Bit CAN Identifier Data

Priorität28…26

PGN25��8

Quell Adresse7��0

Nutzdaten der Nachricht0…8 Byte

Parameter Group Number (PGN)

Ext� Data Page 25 Data Page 24 PDU Format (PF) 23…16

Target� Adr / Group Extension (PS) 15…8

PDU Format 1 (specific)

00h - EFh23…16

Zieladresse (DA)15…8

PDU Format 2 (global)

F0h - FFh23…16

Group Extension (GE)15…8

7.1.1 PDU Format 1Dieses Format definiert eine Nachricht, die zu einem bestimmten Gerät gesendet wird� Das PDU Specific Byte (PS) ist in diesem Fall die Zieladresse (DA) des Ge-räts� Wenn der Wert des PDU-Format-Felds (PF) zwischen 0x00 und 0xEF liegt, handelt es sich um eine PDU Format 1 Nachricht� Für proprietäre (herstellerspezifische) Nachrichten ist der PDU Format Wert 0xEF vorgesehen� Ext� Data Page Bit = 0 und Data Page Bit = 0�

7.1.2 PDU Format 2Dieses Format definiert eine Nachricht, die global versendet wird� Das PDU Spe-cific Byte (PS) entspricht in diesem Fall der Group Extension (GE)� Wenn der Wert des PDU-Format-Felds (PF) zwischen 0xF0 und 0xFF liegt, handelt es sich um eine PDU-Format-1-Nachricht� Für proprietäre (herstellerspezifische) Nachrichten ist der Bereich (PDU-Format (PF) und Group Extension (GE)) 0xFF00 – 0xFFFF vorgesehen� Ext� Data Page Bit = 0 und Data Page Bit = 0

Neigungssensor JN

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7.2 Proprietäres PDU-Format-1-ProtokollDie Parameter des JN2300 Sensors sind in einer Tabelle hinterlegt, die per 16 Bit-Index angesprochen wird� Um auf die Sensorparameter lesend oder schreibend zuzugreifen, wird die proprietäre PDU-Format-1-Nachricht benutzt� PDU-Format (PF) entspricht dem Wert 0xEF� Das PDU Specific Byte (PS) ist in diesem Fall die Zieladresse (DA) des Geräts, zu dem die Nachricht gesendet werden soll�BeispielAdresse Zielgerät (ECU): 0x19Adresse Control-Unit / Master: 0x14Priorität der Nachricht: 3

CAN Identifier 8 Byte Data Frame

ID 29 Bit Parameter Index 2 Byte Read/Write 1 Byte Status 1 Byte 4 Byte Data

Anfrage: Master → ECU

0xCEF1914 LSB MSB RW 0 LSB �� MSB

Antwort: Master ← ECU

0xCEF1419 Index RW SC LSB �� MSB MSB

Parameter Index: 2 Byte Parameter Index� RW: Read Parameter → 0x00 / Write Parameter → 0x01SC: Status Code0x00: OK0x01: Parameter Wert zu klein0x02: Parameter Wert zu groß0x03 Parameter Index existiert nicht 0x04: Parameter nur lesbar0x05: Parameter nur schreibbar0x06: Kein Zugriff auf Parameter0x07: Ungültige Datengröße0x08: Parameter Schreiben blockiert (z�B�: wenn der gleiche Wert eines Parame-ters geschrieben wird, der bereits im Sensor eingestellt ist)0x09: Ungültiges Kommando0x0A: Unbekannter Fehler�

DE

Neigungssensor JN

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7.3 KonfigurationsbeispieleAdresse Zielgerät (ECU): 0x19Adresse Control-Unit / Master: 0x14Priorität der Nachricht: 3

Beispiel: FIR Filter für Winkelmessung auf Lowpass 5 Hz setzen, Index 0x2043/2 Master → ECU


0xCEF1914 0x43 0x20 0x01 0x00 0x02 0x00 0x00 0x00

Antwort Master ← ECU, Status Code: OK

0xCEF1419 0x43 0x20 0x01 0x00 0x02 0x00 0x00 0x00

Beispiel: FIR Filter für Winkelmessung lesen, Index 0x2043 Master → ECU


0xCEF1914 0x43 0x20 0x00 0x00 0x00 0x00 0x00 0x00

Antwort Master ← ECU, Status Code: OK

0xCEF1419 0x43 0x20 0x00 0x00 0x02 0x00 0x00 0x00

7.4 Proprietäres PDU-Format-2-NachrichtenDie Messdaten des JN2300 Sensors werden durch proprietäre PDU-Format-2-Nachrichten zyklisch versendet� PDU-Format (PF) entspricht dem Wert 0xFF� Das PDU Specific Byte (PS) ist in diesem Fall die Group Extension (GE), diese kann vom Anwender im Bereich 0x00 – 0xFF frei eingestellt werden�Diese Parametergruppen werden im folgenden Transmit PGN’s (TxPGN‘s) ge-nannt� Der JN2300 unterstützt vier TxPGN’s:TxPGN0 2 Byte Winkelinformation longitudinal x, 2 Byte Winkelinformation lateral yTxPGN1 4 Byte Winkelinformation longitudinal x, 4 Byte Winkelinformation lateral y

Neigungssensor JN

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TxPGN2 4 Byte V_effektiv , 4 Byte aPeakTxPGN3 2 Byte Beschleunigung X, 2 Byte Beschleunigung Y, 2 Byte Beschleunigung Z

7.5 KonfigurationsbeispieleFür die Beispiele gilt:Adresse JN2300 (ECU): 0x19, Priority: 1

TxPGN0 Default Group Extension (GS): 0x00x: Winkelwert longitudinal xy: Winkelwert lateral y


0x4FF0019 LSB (x) MSB (x) LSB (y) MSB (y) - - - -

TxPGN1 Default Group Extension (GS): 0x01x: Winkelwert longitudinal xy: Winkelwert lateral y


0x4FF0119 LSB (x) �� MSB (x) LSB (y) �� MSB (y)

TxPGN2 Default Group Extension (GS): 0x02v: v effektiv a: a peak


0x4FF0219 LSB (v) �� MSB (v) LSB (a) �� MSB (a)

TxPGN3 Default Group Extension (GS): 0x03x: Beschleunigung X-Achsey: Beschleunigung Y-Achsez: Beschleunigung Z-Achse


0x4FF0319 LSB (x) MSB (x) LSB (y) MSB (y) LSB (z) MSB (z) - -

DE

Neigungssensor JN

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8 Parameter Mapping8.1 Kommunikationsprofil Proprietär (0x500 – 0x1303)

Index Typ Wert Einheit R/W Reset0x500 ASCII Device Name R

0x501 ASCII Software Version R

0x4003 UNSIGNED32 Seriennummer R

0x1000 UNSIGNED8 Transmit Parameter-Gruppen Nummer 0 aktiv�TxPGN02 Byte Winkel longitudinal x2 Byte Winkel lateral y

0: wird nicht zyklisch gesendet1: wird zyklisch gesendet

R/W

0x1001 UNSIGNED8 1 Byte TxPGN0 LSB

PGN0: 0xFFXX Default: 0xFF00

R/W X

0x1002 UNSIGNED16 TxPGN0 Zykluszeit Default: 15 msmin� 15 ms / max� 50000 ms

ms R/W X

0x1003 UNSIGNED8 TxPGN0 Priorität Default: 1 min� 0 / max 7

R/W X

0x1100 UNSIGNED8 Transmit Parameter-Gruppen Nummer 1 aktiv�

TxPGN14 Byte Winkel longitudinal x4 Byte Winkel lateral y


R/W


PGN1: FFXX Default: 0xFF01

R/W X

0x1102 UNSIGNED16 TxPGN1 Zykluszeit Default: 15 msmin� 15 ms / max� 50000 ms

R/W X

0x1103 UNSIGNED8 TxPGN1 Priorität Default: 1min� 0 / max� 7

R/W X

Neigungssensor JN

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Index Typ Wert Einheit R/W Reset0x1200 UNSIGNED8 Transmit Parameter-Gruppen

Nummer 2 aktiv

TxPGN24 Byte v eff4 Byte a peak


R/W



R/W X

0x1202 UNSIGNED16 TxPGN2 Zykluszeit Default: 25 ms

min� 25 ms / max� 50000 ms

ms R/W X

0x1203 UNSIGNED8 TxPGN2 Priorität Default: 1

min� 0 / max� 7

R/W X

0x1300 UNSIGNED8 Transmit Parameter-Gruppen Nummer3 aktiv�

TxPGN32 Byte Beschleunigung x-Achse2 Byte Beschleunigung y-Achse2 Byte Beschleunigung z-Achse


R/W



R/W X

0x1302 UNSIGNED16 TxPGN3 Zykluszeit Default: 5 ms

min� 5 ms / max� 50000 ms

ms R/W X

0x1303 UNSIGNED8 TxPGN3 Priorität Default: 1

min� 0 / max� 7

R/W X

DE

Neigungssensor JN

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8.2 Systemeinstellungen (0x2000 – 0x207F)

Index Typ Wert Einheit R/W Reset0x2000 UNSIGNED8 Device Adresse

Default 25R/W X

0x2001 UNSIGNED16 Baudrate Default 250

kbit R X

0x2002 UNSIGNED8 Flag um MC zu resetten

Flag = 1 → MC Reset

R/W

0x2040 UNSIGNED8 Flag für Quadrantenkorrektur0: aus

1: ein → ± 180°

2: ein → 0° - 360°

R/W

0x2041 UNSIGNED8 Flag für Heizung

Flag = 0 → Heizung aus

Flag = 1 → Heizung an

R/W

0x2042 UNSIGNED8 Index für Teachwerte der X / Y / Z-Achsen0: Keine Änderung 1: Teach setzen, relative Messung2: Teach reset, absolute Messung

R/W

0x2043 UNSIGNED8 FIR Filterstufe für Winkelmessung0 : FIR deaktiviert1 : FIR Lowpass 10 Hz 2 : FIR Lowpass 5 Hz 3 : FIR Lowpass 1 Hz 4 : FIR Lowpass 0,5 Hz

R/W

0x2044 UNSIGNED8 Winkelberechnung0: Lot1: Euler2: Kardan 1X3: Kardan 1Y

R/W

0x2045 UNSIGNED8 CAN 120 Ohm Abschlusswiderstand0: Widerstand deaktiviert1: Widerstand aktiviert

R/W

Neigungssensor JN

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Index Typ Wert Einheit R/W Reset0x2046 UNSIGNED8 Index für Null setzen der

X / Y / Z-Achsen0: Keine Änderung 1: Null setzen aktivieren, relative Messung2: Null setzen reset, absolute Messung

R/W

0x2047 UNSIGNED8 Ausgabewert0: Winkel1: v eff (v effektiv ) und a peak (a peak)2: a Vektor X / Y / Z ohne DC- Anteil3: a Vektor X / Y / Z mit DC-Anteil → automatische Umschaltung auf Messbereich ± 2 g

R/W

0x2048 UNSIGNED8 Achsenselektierung v eff / a peak

X Achse aktiv → Bit2 = 1

X Achse inaktiv → Bit2 = 0

Y Achse aktiv → Bit1 = 1

Y Achse inaktiv → Bit1 = 0

Z Achse aktiv → Bit0 = 1

Z Achse inaktiv → Bit0 = 0

R/W

0x2049 UNSIGNED8 FIR Filterstufe für v eff / a peak Messung0 : FIR deaktiviert1 : FIR Bandpass 0,1��1 Hz 2 : FIR Bandpass 0,1��10 Hz 3 : FIR Bandpass 1��10 Hz 4 : FIR Bandpass 2��400 Hz5 : FIR Bandpass 10��400 Hz

R/W

0x204A UNSIGNED8 Messbereich für v eff / a peak Messung und Beschleunigung0: ± 2 g1: ± 4 g2: ± 8 g

R/W

0x207F UNSIGNED8 Factory Reset1: Factory Reset ausführen

R/W

DE

Neigungssensor JN

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8.2.1 Informativ (0x2080 – 0x2082)

Index Typ Wert Einheit R/W Reset0x2080 INTEGER16 Umgebungstemperatur 1/10 °C R

0x2081 INTEGER16 MEMS Temperatur 1/10 °C R

0x2082 UNSIGNED16 Heizleistung mW R

8.2.2 Upload/Download (0x3000)

0x3000 ASCII Parametrierschlüssel R/W

8.2.3 Messdaten (0xA000 – 0xA011)

0xA000 INTEGER16 Longitudinal X- Achse ° R

0xA001 INTEGER16 Lateral Y-Achse ° R

0xA010 INTEGER32 Longitudinal X–Achse ° R

0XA011 INTEGER32 Lateral Y-Achse ° R

8.2.4 Zusatzfunktionalität (0xA100...0xA202)

0xA100 UNSIGNED32 v effektiv Vektor 1/10 mm/s R

0xA101 UNSIGNED32 a peak Vektor mg R

0xA200 INTEGER16 a Vektor X-Achse mg R

0xA201 INTEGER16 a Vektor Y-Achse mg R

0XA202 INTEGER16 a Vektor Z-Achse mg R

Neigungssensor JN

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9 Winkeldefinition (0x2044)Um die Anwendung des Neigungssensors für die verschiedenen Einsatzfälle mög-lichst einfach anpassen zu können, wird die gemessene Neigungsinformation in verschiedene Winkelangaben umgerechnet� Durch Auswahl der entsprechenden Option wird die gewünschte Winkelangabe eingestellt�Bei dieser Winkeldefinition kommt ein Sensorkoordinatensystem zum Einsatz, das wie folgt definiert ist:

– die Montageebene entspricht der xy- Ebene – die z-Achse steht senkrecht auf der Montageebene (gemäß Rechte-Hand-

Regel) – die x-Achse wird durch eine Kante der Montageplatte verkörpert, die in Rich-

tung des aufgedruckten x-Pfeils weist� – die y-Achse steht dann senkrecht auf der durch z-und x-Achse aufgespann-

ten Ebene

9.1 Lotwinkel (0x2044 = 0)Mit Hilfe der Angabe der beiden Lotwinkel wird die Neigung des Sensorkoordina-tensystems gegenüber der Gravitationsrichtung beschrieben�Der erste ausgegebene Wert entspricht einer Rotation um die y-Achse des Sen-sors und wird als „Neigungswert longitudinal“ bezeichnet�Der Wert entspricht dem Winkel [°], den der Gravitationsvektor mit der yz-Ebene des Sensors einschließt� Der zweite ausgegebene Wert entspricht einer Rotation um die x-Achse des Sensors und wird als „Neigungswert lateral“ bezeichnet (SDO-Index 6020h oder 6120h)� Der Betrag des Wertes entspricht dem Winkel [°], den der Gravitationsvek-tor mit der xz-Ebene des Sensors einschließt�

Bei Auslenkung in einer Ebene (Drehung einer Achse, wobei die zweite Achse im Lot bleibt) ist der Lotwinkel und Kardanwinkel stets gleich�

9.2 Eulerwinkel (0x2044 = 1)In dieser Einstellung sind die beiden ausgegebenen Winkelwerte als Eulerwinkel zu interpretieren� Dabei geht die aktuelle Lage des Sensors durch zwei nacheinander ausgeführte Rotationen aus dem horizontal ausgerichteten Zustand hervor� Der „Neigungswert longitudinal“ gibt den Winkel [°] an, um die die z-Achse des Sensor ausgelenkt ist� Der „Neigungswert lateral“ entspricht dann dem Winkel [°], um den der Sensor danach um die (ausgelenkte) z-Achse gedreht wurde�

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Neigungssensor JN

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Interpretation Der erste Winkelwert entspricht dem Winkel zwischen Gravitationsvektor und Sensor-z-Achse (Hangneigung, Steigungswinkel), während der zweite Winkelwert die Richtung angibt, in der die Hangneigung gegenüber dem Koordinatensystem zu verzeichnen ist� Der Wertebereich für diese Option liegt bei

– Neigungswert longitudinal (Steigungswinkel): -90°…+90° – Neigungswert lateral (Richtungswinkel): 0°…360°

Kritischer Punkt Bei einem Steigungswinkel von 0° liegt der Sensor horizontal� In diesem Zustand macht der zweite Winkel (Richtungswinkel) keinen Sinn� In der Praxis ist zu er-warten, dass der Wert des zweiten Winkels sehr stark schwankt, auch wenn der Sensor nahezu bewegungslos ist�

9.3 Kardanwinkel X (0x2044 = 2)Wie beim Eulerwinkel wird hier die aktuelle Sensorlage durch zwei aufeinanderfol-gende Drehungen aus dem horizontalen Zustand beschrieben� Nun entsteht aber die aktuelle Lage erst aus einer Drehung um die y-Achse mit dem Winkelwert [°], den der „Neigungswert longitudinal“ angibt sowie einer daran anschließenden Drehung um die (nun gedrehte) x-Achse mit dem Winkel [°] „Nei-gungswert lateral“�Interpretation Stellt man sich den Sensor als Flugzeug vor, dessen Rumpf in x-Richtung und dessen Flügel in y-Richtung weisen, so entspricht der „Neigungswert longitudinal“ der Flugzeug – Längsneigung („Nickwinkel“) und der „Neigungswert lateral“ dem Hängewinkel („Rollwinkel“) des Flugzeugs�Wertebereich

– Neigungswert longitudinal: -90°…90° – Neigungswert lateral: -180°…180°

Kritischer Punkt Bei einer Längsneigung von ±90° („Flugzeug“ fliegt senkrecht nach unten oder oben) beschreibt der Rollwinkel eine Drehung um die Gravitationsachse, die vom Neigungssensor nicht erfasst werden kann� In diesem Zustand ist der „Neigungs-wert lateral“ ohne Bedeutung� In der Praxis wird in der Nähe dieses Zustands der „Neigungswert lateral“ auch bei nur geringer Bewegung sehr stark schwanken�

9.4 Kardanwinkel Y (0x2044 = 3)Diese Einstellung entspricht der in 8�3 beschriebenen Einstellung, mit dem Unter-schied, dass nun die Reihenfolge der beiden Drehungen vertauscht ist� In dieser Option wird das Messobjekt zunächst um dessen x-Achse mit dem Winkel [°]

Neigungssensor JN

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„Neigungswert lateral“ gedreht� Danach wird das Messobjekt um die (sich nun in einer ausgelenkten Lage befindlichen) y-Achse mit dem Winkelwert [°], den der „Neigungswert longitudinal“ des Sensors angibt, gedreht�Daraus ergibt sich, dass die Messwerte von Kardanwinkel X und Kardanwinkel Y identisch sind, solange das Messobjekt lediglich um eine der Sensorachsen gedreht wird� Erst bei einer allgemeinen Drehung um beide Sensitivitätsachsen unterscheiden sich die Messwerte der beiden Optionen�

9.5 Erläuterndes BeispielDie unterschiedlichen Winkeldefinitionen seien an einem einfachen Beispiel verdeutlicht� Dabei fährt ein Bagger auf eine gekrümmte Böschung und wieder herunter (Abbildung)� Der Böschungswinkel sei dabei durchgehend 30°� Der Nei-gesensor sei so montiert, dass die positive Sensor-y-Achse in Fahrtrichtung des Baggers zeigt�

1

2

34

5

6

Bagger- stellung

Lotwinkel Euler Kardan X Kardan Ylongitudinal lateral longitudinal lateral longitudinal lateral longitudinal lateral

1 0° 0° 0° undefiniert 0° 0° 0° 0°

2 0° -30° 30° 0° 0° -30° 0° -30°

3 20° -20° 30° 45° 20° -22° 22° -20°

4 30° 0° 30° 90° 30° 0° 30° 0°

5 30° 0° 30° 90° 30° 0° 30° 0°

6 0° 30° 30° 180° 0° 30° 0° 30°

10 Weitere Sensorfunktionen10.1 Device Adresse (0x2000) und Baudrate (0x2001)Device Adresse und Baudrate werden bei Änderung erst nach einem Reset wirk-sam („Reset Application“, „Reset Communication“ oder Hardware-Reset)�

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Neigungssensor JN

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Der Neigungssensor der ifm wird mit der Device Adresse 25 und mit einer Baudrate von 250 kBit/s ausgeliefert�

10.2 Grenzfrequenz Digitalfilter (0x2043)Der Sensor bietet die Möglichkeit, kontinuierlich entstehende Winkelwerte gegen-über externen, störenden Schwingungen unempfindlicher zu machen� Die parasitäre Schwingungen/Vibrationen können mit einem parametrierbaren Filter (digitaler FIR-Filter) unterdrückt werden� Die Grenzfrequenz des Filters wird über die FIR Filterstufe (Index 2043h) eingestellt�

10.3 Nullpunkt setzen (0x2046)Zum Setzen des Nullpunktes wird der Sensor in die gewünschte Position gedreht und die aktuelle Position als „0“ gesetzt� Dazu muss der Wert des Parameters „Nullpunkt x- und y-Achse setzen“ (Index 2046h) auf 1 gesetzt werden�Der Sensor berechnet daraufhin den Offset zur Nullpunktverschiebung und legt diesen im Permanentspeicher ab� Ab diesem Zeitpunkt wird der Offset vom Winkel subtrahiert�

10.4 Abschlusswiderstand (0x2045)Ein System wird in Bustopologie mit Abschlusswiderständen (120 Ω) am Anfang und am Ende abgeschlossen� Befindet sich der Sensor am Anfang oder Ende, so kann der im Sensor integrierte Abschlusswiderstand (Index 2045h) durch Schrei-ben des Werts 1 aktiviert werden�

10.5 Teach setzen (0x2042)Für den Fall, dass es einmal nicht möglich sein sollte, den Neigesensor so in das Messobjekt einzubauen, dass Sensor- und Objektkoordinatensystem übereinstim- men, erlaubt die Teachfunktion die Erstellung eines neuen Bezugssystems� Das neue Bezugssystem xb,yb,zb ist dabei so definiert, dass dessen zb-Richtung zum Teachzeitpunkt der Gravitationsrichtung entspricht� Die xb-Richtung des Be-zugssystems ergibt sich durch die Projektion der Sensor-xs-Achse in die xbyb-Ebe-ne des Bezugssystems� Die yb-Achse entspricht dann der Richtung, die sowohl zur zb- als auch zur xb-Achse senkrecht liegt�

Neigungssensor JN

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Aus dieser Vorgehensweise ergibt es sich, dass zum Teachzeitpunkt die xs-Achse nicht parallel zur Gravitationsrichtung liegen darf� Solange der Wert für den Index 2042h auf „1“ steht, werden alle Winkelausgaben in das neue Bezugssystem umgerechnet

Der Teachvorgang kann zum Beispiel wie folgt ablaufen:Das Messobjekt mit dem nicht ausgerichtet eingebauten Neigesensor wird in eine bekannte horizontale Stellung gebracht� In dieser Position wird die Teachfunktion ausgeführt und dabei das neue Bezugssystem definiert� Danach beziehen sich alle ausgegebenen Winkelwerte auf dieses neue Bezugssystem�

Auch beim schräg eingebauten Neigungssensor ist darauf zu achten, dass die Sensor-x-Achse (xs-Achse) parallel zur xbzb-Ebene des gewünschten Bezugssystems liegt�

Erklärendes Beispiel

Schräg im Werkstückkoordinatensystem eingebauter Neigesensor� Durch „teachen“ des Neigesensors bei horizontal ausgerichtetem Werkstück wird das Sensorkoordinatensystem in das Werkstückkoordinatensystem überführt�

Die Rohdaten des Sensors werden im Sensorkoordinatensystem ausgegeben�Im Teachmodus werden sie ins Werkstückkoordinatensystem umgerechnet�

Am Beispiel wird eine Drehung von 30° um die y-Achse des Werkstückkoordina-tensystems dargestellt�

Lotwinkel ungeteacht Teachmodus Lotwinkel ungeteacht Teachmoduslongitudinaler Winkelwert

lateraler Winkelwert

longitudinaler Winkelwert






-13,2° -29,3° 0° 0° -45,5° -29,5° -30° 0°

10.6 Quadrantenkorrektur (0x2040)Quadrantenkorrektur bedeutet beim JN2300 nur eine Erweiterung des lateralen Eulerwinkels auf die Messbereiche ± 180° (entspricht 2040h = 1) oder 0��360° (entspricht 2040h = 2)�

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Neigungssensor JN

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10.7 Heizung (0x2041)Um eine gute Temperaturstabilität über den gesamten Temperaturbereich zu ge-währleisten, wird die Messzelle mit einem PID Regler auf eine konstante Tempera-tur geregelt� Die Heizungsregelung ist werksseitig aktiviert und kann durch Schrei- ben des Werts 0 auf den Parameter der Heizung (Index 2041h) deaktiviert werden�Dies hat folgende Auswirkungen:

> Verringerung der Temperaturstabilität > Stromaufnahme sinkt im Betriebszustand > Genauigkeiten weichen von Datenblattangaben ab

10.8 MEMS Messzellentemperatur (0x2081)Die Messzellentemperatur wird alle 200 ms neu ermittelt und im Protokoll unter „informativ“ aktualisiert� Sie kann per Zugriff auf das den Index 2081h gelesen werden� Der vorzeichenbehaftete 16-Bit gibt die Temperatur in 1/10 °C an�

10.9 MEMS Selbsttest (0x4008 / 0x4009)Um die Funktionsfähigkeit der Messachsen zu überprüfen, kann ein Selbsttest der Messzelle durchgeführt werden� Dazu muss der MEMS Selbsttest (Index 4008/01h) durch Schreiben des Wertes 1 aktiviert werden� Der Selbsttest benötigt etwa 2 s, nach Beendigung des Selbst-tests wird das Flag (Index 4008/01h) wieder auf den Wert 0 gesetzt� Das Test-ergebnis ist in einem Byte kodiert und kann aus dem Selbsttest Register (Index 4009h) ausgelesen werden� 00000111 der niederwertigsten 3 Bits kodieren die internen x, y, z-Messachsen Bit 0: Achse defekt / Bit 1: Achse funktionsfähig

10.10 Parametrierschlüssel (0x3000)Der Sensor ist in der Lage, die Parametrierung eindeutig in einen Base64 ko-dierten Schlüssel umzuwandeln�Mit Hilfe dieses Schlüssels können Sensoren mit der gleichen Parametrierung auf einfache Weise dupliziert werden�Der Parametrierschlüssel kann auf Index 3000h gelesen und geschrieben werden� Damit nur gültige Schlüssel von der Firmware akzeptiert werden, wird eine 2Byte Prüfsumme (CRC) berechnet und am Ende des Schlüssels hinzugefügt�

Neigungssensor JN

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Folgende Parameter werden durch den Schlüssel kodiert

Parameter Index Sub-IndexNode ID 0x2000 0x00

Baudrate 0x2001 0x00

Quadrantenkorrektur 0x2040 0x00

Heizung 0x2041 0x00

Teach Index 0x2042 0x00

FIR Filter Winkel 0x2043 0x00

Winkelberechnung 0x2044 0x00

CAN 120 Ohm Widerstand 0x2045 0x00

Nullpunkt setzen 0x2046 0x00

Ausgabewert 0x2047 0x00

Achsenselektierung für Veff & aPeak 0x2048 0x00

FIR Filter für Vibrationsmessung 0x2049 0x00

Messbereich Vibrationsmessung 0x204A 0x00

In der Werkseinstellung sieht der Parametrierschlüssel folgendermaßen aus:j4w+ZEgRKHAl5Y8=

11 Status-LEDDie eingebaute LED zeigt den aktuellen Gerätezustand an�

LED Farbe Blinkfrequenz Beschreibung

grün konstant ein Das Gerät ist im „Run“ Zustand

12 Wartung, Instandsetzung und EntsorgungDas Gerät ist wartungsfrei�

► Das Gerät gemäß den nationalen Umweltvorschriften entsorgen�

13 Zulassungen/NormenDie CE-Konformitätserklärung und Zulassungen sind abrufbar unter: www.ifm.com → Datenblattsuche → JN2300

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Neigungssensor JN

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14 AuslieferungszustandIndex Typ Wert Auslieferung0x1000 u8 TxPGN0 aktiv 1: wird zyklisch gesendet

0x2000 u8 Device Adresse 25

0x2001 u16 Baudrate 250 kbit

0x2040 u8 Flag für Quadrantenkorrektur 2: entspricht “0��360°”

0x2041 u8 Flag für Heizung 1: entspricht „Heizung ein“

0x2042 u8 Index Teachwert der x/y/z-Achse 2: entspricht „absolute Messung“

0x2043 u8 FIR Filterstufe 2: entspricht „FIR lowpass 5 Hz“

0x2044 u8 Winkelberechnung 0: entspricht „Lot“

0x2045 u8 CAN 120 Ω Abschlusswiderstand 1: entspricht „aktiviert“

0x2046 u8 Nullpunkt setzen der x/y-Achsen 2: entspricht „absolute Messung“

0x2047 u8 Ausgabewert 0: enspricht “Winkel”

0x2048 u8 Achsenselektierung 7: entspricht “x/y/z” aktiviert

0x2049 u8 FIR Filter für V_eff 5: entspricht „10��400Hz“

0x204A u8 Messbereich für V_eff / a_Peak 2: entspricht “8 g”

Documents

Gerätehandbuch DE Neigungssensor 2-achsig JN2300 · Neigungssensor JN 8 7.2 Proprietäres PDU-Format-1-Protokoll Die Parameter des JN2300 Sensors sind in einer Tabelle hinterlegt,