电子凸轮工作原理
电子凸轮原理与应用
电子凸轮原理与应用2010-01-28 18:15机械凸轮机械凸轮是一种角度感应和控制装置，通过在金属盘片上加工出一定形状的轮廓曲线，使其在某个位置可以有效的使与之接近的微动开关产生动作－导通或截止，如图所示。
凸轮盘可以组合使用，将多个凸轮串联可以实现关联控制。
用户可以按控制要求设置凸轮片间的间隔角度和凸轮盘个数，从而达到角度感应和多点输出控制的目的。
如图所示，凸轮盘串接在同一根轴上，并且凸轮间以一定的角度相间隔，在微动开关的一端接+5V，连续转动轴，在开关的另一端可以得到变化的电平输出。
用机械凸轮可以完成一些简单的控制和角度感应，可以实现粗略定位。
盘片的加工和维修复杂，而且易磨损，制作困难。
电子凸轮电子凸轮又称Electronic CAM，是模拟机械凸轮的一种智能控制器。
它通过位置传感器（如旋转变压器Resolver或编码器Encoder等）将位置信息反馈给CPU，CPU将接收到的位置信号进行解码、运算处理，并按设定要求在指定位置将电平信号进行设置并输出。
电子凸轮和系统组成下图为电子凸轮和系统图。
该型号采用旋变作为位置传感器，可以通过通讯端口和PC或手持编程器（Handy terminal）进行通信。
PC和手持编程器提供给用户编程使用，为用户提供了方便的编程界面。
信号输出采用并行（PIO）和串行（SIO）两种方式，输出信号可以直接用来控制伺服电机和步进电机的驱动器，也可以通过控制器将信号集中处理后控制变频器等驱动装置,实现运动控制的目的。
输出设置电子凸轮的输出是以DOG为单位进行设置的，如图4所示。
一个DOG分为DOG WIDTH和DOG INTERVAL两部分，DOGWIDTH相当于机械凸轮中开关被压下并保持的时间或角度范围，需设置一个起始角度（Start position）ON（比如图中的0°）和一个终止角度（End position）OFF（比如图中的30°）。
相应的DOGINTERVAL就是相当于开关松开的角度范围。
凸轮开关原理
凸轮开关原理
凸轮开关是一种电气开关，其工作原理是通过凸轮的旋转或摆动，使其上的接触点与固定接点之间产生接通或断开的动作。
凸轮开关的结构主要由凸轮轴、凸轮、接触点和固定接点组成。
凸轮轴通过电动机或其他装置进行驱动，使凸轮做旋转或摆动的运动。
凸轮上安装了一个或多个接触点，接触点与固定接点通过弹簧或其他结构相连。
当凸轮运动时，接触点与固定接点之间的接触状态会发生改变。
在接触点与固定接点接触时，电流可以通过开关，电路是闭合状态，电器设备可以正常工作。
而在接触点与固定接点分开时，电路断开，电器设备停止工作。
凸轮开关的工作可靠性较高，其接触点的连接与断开基本不会产生闪火和接触抖动，从而减少了电器设备因开关引起的问题。
同时，凸轮开关还具有较长的使用寿命，可在频繁操作的环境中长时间工作。
凸轮开关广泛应用于各种电器设备中，如机械设备、电动工具、家用电器等。
它不仅可以实现设备的启停控制，还可以用于电器设备的安全保护和功能选择。
总之，凸轮开关通过凸轮的旋转或摆动实现接触点与固定接点的连接与断开，从而控制电器设备的工作状态。
其优点包括工作可靠性高、使用寿命长等，因此被广泛应用于各个领域。
电子凸轮原理
电子凸轮原理
电子凸轮是一种用于控制发动机气门活动的技术，通过电子信号来替代传统的机械凸轮轴。
其工作原理基于发动机控制单元(ECU)的指令，通过调节发动机气门开启和关闭的时间、持续
时间和升程来改变气门的工作方式。
电子凸轮系统由电子控制单元、传感器和执行器组成。
传感器监测发动机的速度、负载、温度等参数，并向电子控制单元提供反馈信息。
电子控制单元根据这些信息和预设的程序算法来确定每个气门的开启和关闭时机。
执行器则负责控制进气和排气凸轮的运动。
在正常工作条件下，电子凸轮的工作过程如下：当ECU接收
到油门输入信号后，根据发动机的工作状态来计算出最佳的气门开启和关闭时机。
然后，电子控制单元通过发送电信号来激活执行器，执行器会根据电信号的指令来控制凸轮的转动。
这样，气门就会按照预设的时间和升程来开启和关闭，从而实现精确的气门控制。
电子凸轮的优点是可以实现更准确的气门控制，提高发动机的燃烧效率和动力性能。
此外，电子凸轮还可以根据不同驾驶要求和环境条件来进行调整，提供更好的驾驶体验和燃油经济性。
另外，由于电子凸轮无需机械传动，可以减少发动机的摩擦损失，提高机械效率。
尽管电子凸轮具有许多优点，但其成本较高，对传感器和执行器的要求也较高。
此外，电子凸轮系统也需要更复杂的控制算
法和更高的可靠性要求。
因此，在实际应用中，电子凸轮系统仍然面临一些挑战和问题需要解决。
《电子凸轮介绍》课件
易于实现复杂运动轨迹，响应速度快，精度高，可通过软件进行实时调整。但受 限于传感器和电池寿命，可能不适合高负载场景。
适用场景与选择建议
传统凸轮
适用于对传动稳定性和承载能力要求 高的应用场景，如汽车发动机、压缩 机等。
电子凸轮
适用于对运动控制精度和灵活性要求 高的应用场景，如机器人、自动化生 产线等。
03
电子凸轮的关键技术
电机与驱动技术
01
02
03
电机类型
根据应用需求选择合适的 电机类型，如步进电机、 伺服电机等。
驱动方式
采用合适的驱动方式，如 H桥、三相电机驱动等， 以实现电机的平稳运行。
电机控制
通过控制器对电机进行精 确控制，实现电机的启动 、停止、正反转等操作。
位置检测与反馈
位置检测
采用高精度编码器、光电 开关等传感器对电机的位 置进行实时检测。
反馈控制
将检测到的位置信息反馈 给控制器，通过控制器对 电机进行精确控制，实现 高精度定位。
位置校准
对检测到的位置信息进行 校准，消除误差，提高定 位精度。
控制算法与策略
控制算法
自适应控制
采用PID控制、模糊控制等算法对电 机进行精确控制。
新兴产业应用
电子凸轮在新能源、新材料、航空航天等新兴产业中具有广泛的应用前景，这些产业的快速发展将进一步推动电 子凸轮的市场需求。
对行业的影响与价值
1 2 3
提高加工效率和加工质量
电子凸轮能够实现高精度、高效率的运动控制， 有助于提高机械加工行业的整体水平。
促进制造业转型升级
电子凸轮等高精度运动控制技术的应用，将推动 制造业向数字化、智能化、绿色化方向转型升级 。
电子凸轮介绍[优质PPT]
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2、上次公司的一个客户，是一台对铝膜进行冲孔的设备。其主轴控 制冲孔模具连续的做上下往返冲孔运动，从轴控制水平方向的对铝膜 的牵引运动。同样可以运用电子凸轮功能来实现主轴与从轴的配合。 客户原来用的是一种独立分开的控制方式，即主轴按照设定的速度连 续转动，从轴一开始是出于停止状态，当控制器接收到主轴的位置信 号后，才开始启动从轴牵引铝膜，牵引到位后从轴停止并等待主轴的 下一个到位信号。这样的控制就要求从轴的运行周期必须要短于主轴 的运行周期，也就是说相对来讲，在一个周期内，从轴的速度要快些。 而这就造成了客户当时一时难以解决的问题：从轴在牵引铝膜时由于 速度偏快，在牵引铝膜时对铝膜的作用力较大，会把铝膜孔拉变形。
从启动位置和终点位置是否一致可以将电子凸轮曲线分为闭式曲线和 开式曲线，如下图（绝大多数的凸轮运行轨迹都是闭式曲线）：
四、电子凸轮的行业应用
如上面所介绍，电子凸轮大多用于周期性的曲线运动的场合，比
如像上面图片中的需要不停的做往复运动的场合和一些不适宜安装机
械凸轮的设备，就可以使用电子凸轮。（从查找的资料来看，电子凸
3、在印刷行业，电子凸轮也可以实现送纸和传动之间的同步。比如 将旋转编码器安装在传动马达轴上，编码器将马达的位置和速度信息 反馈给电子凸轮，电子凸轮输出传动马达的速度和凸轮信号给送纸马 达驱动器，从而实现送纸和传动之间的的同步。
4、像飞剪控制很多用的野是电子凸轮功能。
上面所讲的应用都是一种追随性的凸轮控制方式，即各个轴分别以主 轴的位置信号为参考目标去追随，从轴之间独立运行。另外还有一种 同步方式的电子凸轮，所谓同步电子凸轮，指的是两个或多个轴之间 去追随某一个轴，同时两个或多个轴之间要相互参考位置，以插补的 方式并进。这对控制器或伺服等的性能要求就更高了。在应用方面比 如像大型龙门机床的双丝杆推动的平台，一个工作台用两条丝杆来推 动，这就对两条丝杆之间有比较高的同步要求了，否则若出现两个丝 杆之间的偏差达到一定值时，在将出现平台卡死甚至算坏丝杆的情况。
电子凸轮控制器的原理及应用
电子凸轮控制器的原理及应用1. 引言电子凸轮控制器是一种用于控制发动机气门运动的装置，它通过控制凸轮轴的转速和轴的位置，使得气门在适当的时机打开和关闭，以调节气门的开启和关闭时间，从而实现对发动机运行的控制。
本文将介绍电子凸轮控制器的基本原理以及应用领域。
2. 基本原理电子凸轮控制器的基本工作原理是通过一个电机或伺服马达来控制凸轮轴的转动，进而控制气门的运动。
其中，凸轮轴上装有凸轮，凸轮的形状决定了气门的开启和关闭时间。
电子凸轮控制器通过控制凸轮轴的位置和转速来实现气门的控制。
电子凸轮控制器通常包括以下几个关键组件：1.电机或伺服马达：负责驱动凸轮轴的转动。
2.位置传感器：用于监测凸轮轴的位置，以提供准确的控制信号。
3.控制单元：处理来自位置传感器的信号，并生成相应的控制指令。
4.执行机构：根据控制指令控制凸轮轴的转动。
通过控制凸轮轴的位置和转速，电子凸轮控制器能够精确地控制气门的开闭时间，从而实现对发动机性能的调节。
通过合理地控制气门的开闭时间，可以优化燃烧过程，提高发动机的效率和动力性能。
3. 应用领域电子凸轮控制器在汽车和摩托车等内燃机平台上有广泛的应用。
以下是一些应用领域的列举：•发动机控制系统：电子凸轮控制器是现代发动机控制系统中不可或缺的组成部分。
它能够精确控制气门的开闭时间，从而提高发动机的燃烧效率和动力性能。
•可变气门正时系统：电子凸轮控制器可以与可变气门正时系统（VVT）结合使用，实现对气门正时的精确控制。
通过调节气门正时，可以在不同工况下优化发动机的燃烧效率和动力输出。
•气缸关闭技术：电子凸轮控制器可以与气缸关闭技术（Cylinder Deactivation）结合使用，实现在低负荷工况下关闭部分气缸，从而节省燃油。
通过控制气门的开启和关闭时间，可以实现气缸的即时关闭和启用。
•发动机启停系统：电子凸轮控制器可以与发动机启停系统结合使用，实现发动机的快速启动和停止。
通过控制凸轮轴的转动，可以实现快速启动和停止发动机，从而减少燃油消耗和排放。
凸轮开关的原理
凸轮开关的原理凸轮开关是一种电气控制元件，通常用于控制电路的开关和断开。
其原理是利用凸轮的运动来改变开关的状态，从而控制电路的通断。
下面将详细介绍凸轮开关的原理。
首先，我们来了解凸轮开关的结构。
凸轮开关由凸轮、弹簧和触点组成。
凸轮通常是一块圆形或椭圆形的金属片，上面有凸起的部分。
弹簧则用来保持凸轮的位置，并使凸轮可以旋转或移动。
触点是连接电路的部分，通常是由金属制成，当凸轮移动时，触点的状态也会发生改变。
凸轮开关的工作原理主要包括以下几个方面：1. 凸轮的位置控制电路的通断。
当凸轮的凸起部分与触点接触时，电路闭合，电流可以流通；当凸轮的凸起离开触点时，电路断开，电流停止流通。
2. 弹簧的作用。
弹簧的作用是保持凸轮的位置稳定，并确保触点能够与凸轮的凸起部分正常接触。
弹簧还可以使凸轮更容易地旋转或移动。
3. 凸轮的运动方式。
凸轮可以通过旋转或者线性移动来控制电路的通断。
例如，一些凸轮开关是通过旋转凸轮实现电路的控制，而另一些是通过线性移动凸轮来实现电路的控制。
在实际应用中，凸轮开关可以应用于各种电气设备中，例如家用电器、工业设备、汽车电子系统等。
它可以用来控制电路的通断，实现设备的开关、控制和保护功能。
此外，凸轮开关还可以与其他元件结合，如继电器、计时器、传感器等，以实现复杂的控制功能。
需要注意的是，凸轮开关在使用过程中需要注意保持其清洁和良好的接触状态，以确保电路的稳定和可靠运行。
另外，根据实际需要选择合适的凸轮开关型号和参数也是非常重要的。
总之，凸轮开关是一种通过凸轮的运动来控制电路通断的电气元件，其工作原理简单而可靠。
它在各种电气控制系统中都有着重要的应用，为设备的开关、控制和保护提供了方便和可靠的解决方案。
凸轮工作原理
凸轮工作原理
凸轮是一种常见的机械零件，它的工作原理如下：
凸轮通常是由一个圆柱或圆锥形的轴心上凸起的一段，其形状根据具体的使用需求而设计。
凸轮通常与其他机械零件（如摇臂、推杆等）相连接，通过不断转动以驱动其他零件的运动。
在凸轮的工作过程中，凸轮轴被连接到一个动力源（如发动机或电动机）上。
当动力源开始工作时，驱动轴会带动凸轮一起转动。
而凸轮的轮廓形状，决定了其他连接零件的运动方式。
在凸轮的转动过程中，当凸轮上的凸起部分与其他零件接触时，它们会因为凸轮的形状而受到力的影响。
这个力的作用会导致其他零件发生位移、转动或变形等运动。
凸轮的轮廓形状可以根据具体的工作需求来设计。
通常，凸轮的形状可以是圆形、椭圆形、正弦形或其他复杂的形状。
不同形状的凸轮能够实现不同的工作效果，满足不同的机械运动要求。
总的来说，凸轮通过与其他零件的接触和力的作用，实现机械运动的目的。
它的工作原理主要基于凸轮的形状设计和动力源的驱动，能够精确控制其他零件的运动方式和速度，从而实现特定的机械功能。
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电子凸轮
电子凸轮
电子凸轮又称Electronic CAM，是模拟机械凸轮的一种智能控制器。
它通过位置传感器（如旋转变压器Resolver或编码器Encod）将位置信息反馈给CPU，CPU将接收到的位置信号进行解码、运算处理，并按设定要求在指定位置将电平信号进行设置并输出。
电机——编码器——cpu——伺服电机或步进电机驱动器
电子凸轮和系统组成：（编码器+通讯端口+PC+伺服电机或
步进电机）
下图为电子凸轮和系统图。
该型号采用旋变作为位置传感器，可以通过通讯端口和PC或手持编程器（Handy termin al）进行通信。
PC和手持编程器提供给用户编程使用，为用户提供了方便的编程界面。
信号输出采用并行（PIO）和串行（SIO）两种方式，输出信号可以直接用来控制伺服电机和步进电机的驱动器（？），也可以通过控制器将信号集中处理后控制变频器等驱动装置,实现运动控制的目的。
输出设置DOG是什么?
电子凸轮的输出是以DOG为单位进行设置的，如图4所示。
一个DOG分为DOG WIDTH和DOG INTERVAL两部分，DOGWIDTH相当于机械凸轮中开关被压下并保持的时间或角度范围，（啥概念）需设置一个起始角度（Start position）ON（比如图中的0°）和一个终止角度（End position）OFF（比如图中的30°）。
相应的DOGINTERVAL就是相当于开关松开的角度范围。
对于一个凸轮来讲，可以有多个DOG，通常只需设
置DOG WIDTH，DOG Interval就是在两个DOG WIDTH中间的角度范围，不需另
外设置。
以下图为例，只需设置0°——ON，30°——OFF；57°——ON，95°——OFF 即可。
一般可以设定的DOG数和SENSOR的转速有关，转速越高，可以设定的DOG就越少，相反转速越低，可设定DOG数越多。
凸轮信息的输出有两种方式：PIO和SIO。
PIO也就是并行输出，共40个通道（CHANEL），其中32个可以用做输出凸轮(CAM)
和位置(Position)、速度(Speed)信息，8个CHANEL用做错误信息等的输出。
32个CAM可以是32个CAM输出，也可以是16个CAM+Position,或者16个CAM+Speed,或者Speed+Position。
用户可以根据具体应用的需要进行合理的设置。
SIO也就是串行输出，其输出信息的内容与PIO相同，只是接口形式不同而已，比较适合慢速系统使用。
一个PC机多个输出——控制多个电机——编码器——反馈到电子凸轮（通讯端口+PC）
位置和速度信息的输出编码形式主要是BCD码、PureBinary、Gray码。
32个通道都用做凸轮输出时，各通道凸轮之间彼此独立，互不影响，
用户可以根据自己的需要单独设置各点的输出来实现组合控制。
下图是32个输出通道全部设为CAM输出时的完整输出信号。
每个CAM可以控制一组马达和驱动器，因此最多可以控制32组。
通过选定各个DOG的参数，可以轻易的实现各个轴之间的同步和联动。
由DOG的参数设置控制轴间协作运动
应用
电子凸轮可以应用在诸如汽车制造、冶金、机械加工、纺织、印刷、食品包装、水利水电等各个领域。
比如在机械加工方面，用电子凸轮来代替笨重的机械凸轮当然是最简单的了。
将马达轴上的机械凸轮换成旋变做位置反馈，将电子凸轮的信号送控制器，即可实现原来的机械凸轮全部功能。
毫无疑问采用电子凸轮的系统具有更高的加工精度和灵活性，能大副提高生产效率。
在水处理和水利水电方面，电子凸轮也有其特别的应用价值。
如图所示，将电子凸轮的传感器（一般是旋变）上安装一个浮标，将浮标置于水面上，浮标随水面的变化而上下运动，带动传感器轴一起运动。
将目标水位对应的旋变位置设置为凸轮DOG 的终止（OFF）角度，将允许的最高水位对应的旋变位置设置为凸轮DOG的起始（ON）角度。
水位传感器的信号送凸轮控制器，控制器控制拉闸马达。
这样当水位达到最高水位时，传感器将水位信息反馈给凸轮控制器，再控制拉闸马达驱动器便可泻洪；当达到目标水位后，凸轮输出信号翻转，马达通车，实现水位稳定。
当然，水位控制不是电子凸轮的唯一用途，流量控制往往显得更为重要。
由于电子凸轮可以输出CAM+POSITION，也就是凸轮和位置信息，所以在控制中水位传感器可以将水位精确反馈给凸轮控制器，如果再在拉闸马达上安装一编码器的话，就可以实现排洪流量的精确控制。
而这一点往往是最重要的。
此外电子凸轮提供的串行通讯口，可以和PC通信，从而可以实现远程控制。
在印刷行业，电子凸轮也已经获得了广泛应用，其控制大致如图所示。
将旋变安装在传动马达轴上，旋变将马达的位置和速度信息反馈给电子凸轮，电子凸轮输出传动马达的速度和凸轮信号给送纸马达驱动器，实现送纸和传动之间的的同步，此外，由于电子凸轮有速度感应的功能，所以它可以象伺服一样实现恒速送纸。
另外，控制器可以和电脑通信，从而使得控制更加智能化。
在矿山采矿和冶金方面，电子凸轮也有其广泛的应用，下图所示为典型的矿山采掘设备，从矿床挖掘到矿石储存和矿物在港口转运，整个过程都由电子凸轮做传送定位、旋转角度设定和监控、矿物料斗升降控制。
此外，电子凸轮还可以应用在象弹簧机，木工机械，自动涂装生产线上，在此不一一介绍。
电子凸轮产品系列价格适中，性能稳定，使用灵活，具有广阔的应用前景。
电子凸轮之伺服实现
相对于机械凸轮，电子凸轮对大部分人来说都是比较陌生的，但电子凸轮的优点远远超过机械凸轮。
曾用伺服电机(?)+伺服驱动器(?)+控制电路系统(?)做过电子凸轮，现把过程经验分享给大家。
伺服电机带电子凸轮功能的在国内或者没有，或者很少，曾查遍Google,Baidu。
这方面的资料少之又少。
我也是自己摸索的可能有好多地方不足或者幼稚，请高手们批评指导。
用伺服电机实现电子凸轮功能分两种情况（伺服控制最好采用运转+方向控制方式）
第一：不在跟随情况下（没有辅助编码器或者说伺服电机不跟随辅助编码器运转，用控制器直接控制伺服）控制器——伺服驱动器——伺服电机
这种情况下相对来说比较简单，可以通过调周期给伺服驱动器发送命令使伺服电机运行各种曲线，在你的控制系统中定义一个定时器（作用）定义一个凸轮表，根据不同的曲线计算出凸轮表，凸轮表中的数据是每次定时器中断填充计时值，这样在中断时发送一次命令，同时根据内部计数索引在凸轮表中取出定时值修改定时器。
这里关键时如何产生凸轮表，建立虚拟主轴。
同时不要忘记在掉电时记录凸轮表索引。
第二：在跟随情况下（有辅助编码器，主轴跟随从轴运转）
这种情况相对上面的来说较复杂一点，主要思路就是，根据你的曲线产生凸轮表，你的控制系统收到从轴编码器信号后通过硬件或软件方法判断正反转，在根据内部计数通过查凸轮表得出这一次脉冲命令对应要向伺服控制器
发送多少个脉冲命令，注意正反转问题。
这要做当你的从轴匀速运动时与第一种情况几乎一样，当从轴在变速运动时就会出现伺服电机噪声过大，发热严重问题。
你可以通过调整伺服驱动器参数优化一下，具体请查阅伺服手册了。
当然在资金充裕的情况下可以用线数高点的编码器，同时在程序上倍频。
同时不要忘记在掉电时记录凸轮表索引，或者用绝对编码器（更好）。