編碼器專家Baumer IVO的NocTivo絕對值編碼器系列采用全集成電子凸輪軸齒輪，結(jié)構(gòu)緊湊，直徑僅75 mm，長度僅50 mm。標(biāo)準(zhǔn)空心軸單圈編碼器的工作精度為13位，對應(yīng)于8192個位置。16個短路保護(hù)可編程凸輪輸出在并行接口處提供。四個輸入用于在16個程序中進(jìn)行選擇，另一個輸入信號啟動選定的程序。16個輸出和16個程序?qū)崿F(xiàn)了多達(dá)1024個凸輪的編程。編碼器既可以采用定向凸輪也可以采用定時凸輪，即開關(guān)觸發(fā)器不僅可以指定用于定位，而且在必要時也可以用于感應(yīng)旋轉(zhuǎn)和時間。凸輪軸編碼器每個輸出的最高電流為500 mA，即使是對于超高負(fù)載，仍然能夠直接開關(guān)而無需放大信號。開關(guān)時間延遲可以通過簡單的用戶友好編程進(jìn)行補(bǔ)償。凸輪軸編碼器可以通過RS232或RS485接口與安裝了相應(yīng)的ProCam軟件的PC機(jī)或筆記本等設(shè)備進(jìn)行通信。開放式編程接口允許通過定制協(xié)議或者直接通過PLC進(jìn)行編程。此外，將來可以擴(kuò)展新的功能，例如，采用久經(jīng)考驗的在多圈編碼器系列中成功應(yīng)用的可更換總線適配器系統(tǒng)設(shè)計凸輪軸并實現(xiàn)與多個現(xiàn)場總線系統(tǒng)的兼容性。

　　許多自動化任務(wù)都需要采用位置開關(guān)，因此長久以來就是凸輪軸齒輪的應(yīng)用領(lǐng)域。同時，容易發(fā)生磨損的機(jī)械式解決方案已經(jīng)被電子式凸輪軸齒輪所代替，從而向用戶提供了更多方案，特別是因為它們可以提供靈活的編程方案。

　　在現(xiàn)代工程技術(shù)中的分散型結(jié)構(gòu)方面，出現(xiàn)了新的發(fā)展趨勢。由于處理速度非常高，所以包裝業(yè)在需要使用編碼器時，尤其青睞電子式凸輪齒輪集成在絕對值編碼器中的解決方案。最新一代的凸輪軸齒輪編碼器具有緊湊的設(shè)計、高分辨率、大功率輸出、通用編程功能以及通過現(xiàn)場總線系統(tǒng)集成到中控自動化裝置的能力，因而得到廣泛認(rèn)可。

　　不久以前，“凸輪軸齒輪”還不可避免地與機(jī)械裝置連在一起。數(shù)只凸輪借助于凸輪盤觸發(fā)開關(guān)，以啟動特定的功能。第一個凸輪軸齒輪在發(fā)明蒸汽發(fā)動機(jī)的過程中已經(jīng)發(fā)揮了重要作用。蒸汽供應(yīng)調(diào)節(jié)閥由凸輪觸發(fā)。即使今天，結(jié)構(gòu)相似的凸輪軸齒輪仍在使用。另外，現(xiàn)代車輛也采用此工作原理。凸輪軸齒輪用于進(jìn)氣閥和排氣閥的機(jī)械控制。

　　第一步：用電子元件替代容易發(fā)生磨損的機(jī)械元件

　　簡單的機(jī)器控制通?？梢圆捎脵C(jī)械式凸輪軸齒輪比較可行，例如對帶數(shù)個洗滌程序的洗衣機(jī)進(jìn)行控制。然而，當(dāng)存在復(fù)雜或快速運(yùn)動時，即使使用了電子開關(guān)，此解決方案仍然顯得力不從心。此外，電感式開關(guān)的開關(guān)循環(huán)數(shù)和開關(guān)頻率有限，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于現(xiàn)代技術(shù)對開關(guān)機(jī)構(gòu)的要求。例如，包裝工業(yè)每小時達(dá)到40,000件已是司空見慣的事。

　　因此在許多應(yīng)用中，電子解決方案正在取代機(jī)械式凸輪軸齒輪就不足為奇了。它們的速度非常高，沒有磨損，并且在大多數(shù)時間里可以輕松自如地運(yùn)轉(zhuǎn)。另外，它們包含多種程序，即便是在運(yùn)轉(zhuǎn)期間也可以隨時修改。在理論上，凸輪軸齒輪可以作為控制程序的一部分，然而，這僅僅適用于與時間無關(guān)的步驟，因為隨著程序復(fù)雜性的增加，即使是快速PLC，其周期時間也會延長。因此，在機(jī)械和設(shè)備工程工業(yè)領(lǐng)域，將凸輪軸齒輪集成在控制系統(tǒng)中不是明智之舉。

　　第二步：在集成式編碼器中加入開關(guān)功能

　　對于電子式凸輪軸齒輪，你可以認(rèn)為每個輸出都是機(jī)械式凸輪的“展開圓周”?！巴馆啽P”的數(shù)目對應(yīng)于輸出的數(shù)目。凸輪編程通過鍵盤完成，并為打開和關(guān)閉操作定義對應(yīng)的觸發(fā)器。機(jī)器位置由編碼器采集，一般來說是絕對值編碼器，并將機(jī)器位置的絕對角度值傳輸至電子式凸輪軸齒輪。同時，由于目前的分散化趨勢，電子解決方案亦廣泛用于機(jī)械工程和工廠技術(shù)。

　　技術(shù)進(jìn)步永不會停止。在不得已使用絕對值編碼器的情況下，集成電子式凸輪軸齒輪不僅意味著節(jié)省整整一臺設(shè)備、空間和相應(yīng)的安裝成本，而且還消除了編碼器與凸輪軸齒輪連接所造成的麻煩，此接線常常發(fā)生擾動和干擾。通過對應(yīng)接口，凸輪軸齒輪編碼器實現(xiàn)了與主控或PC機(jī)的直接通信。例如，能夠輕松跟蹤錯誤和故障。

　　帶大功率凸輪軸齒輪的空心軸編碼器

　　位于德國Villingen-Schwenningen的編碼器專家Baumer IVO推出一種緊湊型凸輪軸齒輪絕對值編碼器。在直徑為75 mm、長50 mm的絕對值編碼器中，集成了一個完整的電子式凸輪軸齒輪，其標(biāo)準(zhǔn)型號即已包含了許多“智能”功能。即使是在難以進(jìn)入的狹窄位置，帶凸輪軸齒輪的空心軸單圈編碼器仍然能夠快速、容易地安裝在驅(qū)動器上。凸輪軸齒輪編碼器只需要兩個安裝元件：作為力矩支架的固定角鋼或鋼板彈簧和一個安裝螺釘。只需要將編碼器放到軸上，然后緊固夾緊環(huán)；一分鐘內(nèi)即可完成，并且無需任何經(jīng)驗。

　　高分辨率和多種標(biāo)準(zhǔn)通用功能

　　帶凸輪軸齒輪的單圈空心軸編碼器的標(biāo)準(zhǔn)分辨率為13位，對應(yīng)于8192個位置。并行接口提供了16個帶短路保護(hù)的凸輪輸出。四個輸入用來選擇16個程序之一，另一個輸入信號啟動選定的程序。16個輸出實現(xiàn)了多達(dá)1024個凸輪的編程，包括定向和定時凸輪。換句話說，開關(guān)觸發(fā)器不僅可以分配給位置，而且可以分配給旋轉(zhuǎn)感應(yīng)和時間。凸輪軸齒輪編碼器的最大驅(qū)動性能為500 mA，并且每八個一組不得超過1.5 A。這樣，即使是超高負(fù)載，仍然能夠直接開關(guān)而無需放大信號。

　　凸輪軸齒輪編碼器逐個路徑對開關(guān)延遲進(jìn)行補(bǔ)償，即在凸輪處編程的開關(guān)觸發(fā)器可以根據(jù)當(dāng)前轉(zhuǎn)速進(jìn)行延遲，以便對輸出觸發(fā)器和實際反應(yīng)之間經(jīng)過的時間進(jìn)行補(bǔ)償。盡管如此，編程仍然輕而易舉。凸輪軸編碼器可以通過RS232或RS485接口與安裝了相應(yīng)的ProCam軟件的PC機(jī)或筆記本等設(shè)備進(jìn)行通信。Windows軟件可以采用應(yīng)用程序特有固件，并提供方便的操作以及許多可視選項。例如通過串行接口，可以隨時讀出實際轉(zhuǎn)速，并顯示在監(jiān)視器上。

　　凸輪軸齒輪編碼器專為工業(yè)應(yīng)用而設(shè)計，并符合IP54至IP65標(biāo)準(zhǔn)。電源電壓為12～30 VDC，即主電源的電壓峰值和壓降并不重要。通用輸出分配為標(biāo)準(zhǔn)配置，例如運(yùn)行控制信號作為監(jiān)控用作外部看門狗功能，或者指示停止或超過轉(zhuǎn)速值的信號。必要時，還可以通過可選LED顯示零點。

　　未來展望

　　凸輪軸齒輪編碼器的未來設(shè)計將提供更多技術(shù)功能。例如，人們正在開發(fā)一種凸輪軸結(jié)構(gòu)。鑒于其結(jié)構(gòu)原理，凸輪軸齒輪編碼器幾乎與所有現(xiàn)用現(xiàn)場總線系統(tǒng)兼容。從magtivo?、multivo?和activo?多圈編碼器系列已知，凸輪軸齒輪編碼器亦將提供采用對應(yīng)集成現(xiàn)場總線電子元件的若干總線適配器的組合。除了總線之外，還有四個并行輸出用于瞬時開關(guān)。

　　此總線適配器概念已經(jīng)非常成熟，并且已經(jīng)過實踐驗證；它只需簡單地安裝到基本編碼器上，不僅更具靈活性，還減少了庫存。另外，由于編碼器與總線適配器可以獨立更換，所以維護(hù)工作量亦減少。另外，編碼器和總線適配器還提供了許多預(yù)防性維護(hù)診斷功能，確保系統(tǒng)具有最大的可靠性。