Степпер что такое это: Степпер: польза и вред

Posted on 23.04.202117.04.2021 by alexxlab

Содержание

Степпер: особенности, назначение, преимущества

Тогда как нежелательные килограммы причиняют в основном только моральный дискомфорт, малая подвижность часто грозит и ухудшением физического самочувствия – варикозом, болью в спине и ногах, хрупкостью суставов. Оптимальным способом устранить эти и другие негативные последствия становится тренажер cтеппер.

Что это такое?

Степпер универсален. Он подходит и для похудения, и для укрепления мышц, и для реабилитации или профилактики проблем со спиной, ногами, суставами. Занятия на степпере действительно очень полезны для мышц. При выполнении упражнения создается эффект подъема по ступенькам.

На фото степпер выглядит как двухпедальный станок с удобными поручнями. Как и беговая дорожка, это устройство предусматривает наличие встроенного компьютера. В зависимости от модели степпер отслеживает:

  • скорость;
  • пройденную дистанцию;
  • показатели пульса;
  • частоту сердцебиения;
  • ритм движения.

Конструкции, которые производители предлагают купить для домашних тренировок, могут быть стационарными и мобильными (состоящими только из педалей и счетчика). Также в магазинах Москвы и России в целом можно выбрать модели с взаимосвязанными или независимыми моделями. Последние предусматривают регулировку нагрузок для каждой ноги по отдельности, что, судя по отзывам, действительно удобно.

Как и зачем пользоваться степпером?

Степпер – надежный помощник в борьбе с целлюлитом. Занятия приводят к выводу шлаков и токсинов из организма, очевидному уменьшению признаков «апельсиновой корки». Тренировка на степпере – это минус 250 калорий за каждые полчаса.

Примеры упражнений выглядят следующим образом:

  1. Согните руки в локтях и прижмите их к туловищу. Двигайтесь в спокойном, комфортном для вас темпе. При желании усильте нагрузку и продолжайте движение в ускоренном темпе на протяжении 4-х минут.
    В течение еще 1 минуты тренируйтесь на максимальной скорости. Повторите «цикл» 3-4 раза.
  2. Двигайтесь без спешки, одновременно с этим выполняя махи, разводы и рывки руками на протяжении 4-х минут. После этого чередуйте 2-хминутные упражнения на руки с обычной ходьбой следующие 20-25 минут.

Обязательно позвольте своему организму восстановиться перед тем, как спуститься со степпера – продолжайте неспешное движение 3-5 минут.

При выборе оборудования нужно определиться с размерами и выбрать тип хода педалей. Стационарные модели более функциональны, а министепперы позволяют перемещать оборудование без усилий. Изделия с независимыми педалями будут стоить дороже, но гарантируют эффективную, концентрированную проработку мышц.

Что лучше и эффективнее: степпер или эллиптический тренажер? | ZonaSporta.com | Статьи

Проработать нижнюю часть, укрепить мышцы ног, подтянуть ягодицы помогают упражнения в виде бега, подъемов и ходьбы. Достичь видимых результатов позволит беговая дорожка, степпер или эллиптический тренажер, что лучше подойдет начинающему спортсмену – зависит от целей тренировок, состояния здоровья, количества свободного места в комнате и бюджета.

Что такое степпер?

Конструкция представляет собой две подвижные педали, они соединены специальным механизмом. Упражнения имитируют подъем по лестнице. Такая нагрузка хорошо подкачивает икроножные и ягодичные мышцы, делает ноги стройными, а организм – выносливым.

Способ ходьбы – это главное, чем отличается степпер от эллиптического тренажера. Модели бывают нескольких видов:

  • классические – максимально точно имитируют ходьбу по ступенькам;
  • поворотные – во время занятий тело поворачивается в стороны, прорабатываются бедра и спина;
  • балансировочные – в процессе тренировок спортсмену приходится держать равновесие, благодаря чему улучшается координация, тренируются руки.

По размеру делятся на мини-платформы и стандартные – кардиотренажеры, оснащенные ручками для удержания равновесия.

Плюсы и минусы степпера

Спортсмены выбирают их из-за компактности и дешевизны. Классические и мини-варианты меньше по габаритам, чем эллипсоиды. Оборудование поместится даже в однокомнатные квартиры. Другие достоинства:

  • полноценные тренировки нижней части;
  • развитие координации движений;
  • укрепление сердечно-сосудистой и дыхательной систем;
  • уменьшение целлюлита.

Недостатки:

  • монотонность кардиотренировок;
  • большая нагрузка влияет на коленные суставы;
  • нет возможности прорабатывать все группы мышц.

Существует эллиптический тренажер с элементом степпера от бренда DFC. Он комбинирует преимущества обоих устройств и позволяет разбавить однотипную тренировку разными упражнениями.

Что такое эллиптический тренажер?

Конструкция орбитрека напоминает комбинацию беговой дорожки, велотренажера и степпера. Главный элемент – подвижные педали, по траектории движения они описывают эллипс. Рукоятки дают нагрузку на предплечья и плечевой пояс, для некоторых упражнений можно переходить на статичные ручки. Платформа двигается вперед, назад и под углом, чтобы прорабатывать все части тела. Эллиптический тренажер-степпер DFC Challenge серии E может двигаться и вверх-вниз, изображая подъем и спуск.

Модели подразделяются на механические, магнитные и электромагнитые, по расположению маховика – переднеприводные и заднеприводные. Различаются по способу работы, уровню шума, сложности и стоимости.

Плюсы и минусы эллиптического тренажера

Многофункциональное спортивное оборудование помогает повысить выносливость организма на 20-30%, подходит для аэробных занятий. Достоинства эллипсоидов:

  • равномерная нагрузка на все тело;
  • проработка мышечных групп – в классических упражнениях задействуются ноги и спина, при обратном ходе нагружаются бедра и ягодицы;
  • возможность вовлекать руки и грудь;
  • щадящее отношение к суставам.

Среди недостатков можно выделить:

  • большие габариты;
  • дороговизну.

Кардиотренировки на орбитреке помогают в похудении – за час на тренажере сжигается 400-800 калорий. Многие модели оснащены датчиками, которые считывают показатели сердечного ритма и помогают контролировать интенсивность занятий.

На что обратить внимание при выборе кардиотренажера?

Необходимо определить цель спортсмена. Имитирует ходьбу и эллиптический тренажер, и степпер, отличия заключаются только интенсивности упражнений и задействованных частях тела. Когда следует выбрать орбитрек:

  1. Нужно усилить спину, плечевой пояс, улучшить осанку.
  2. Задача тренирующегося – сбросить лишний вес.
  3. Нельзя нагружать колени и суставы из-за травмы, послеоперационного восстановления, пожилого возраста или по другим причинам.

Перед покупкой эллипсоида следует вычислить оптимальную длину шага, а также учесть индивидуальные параметры – рост и вес. Если нет ограничений в бюджете, можно рассмотреть эллиптический тренажер со встроенным элементом степпера – Challenge от производителя DFC. Если важна цена и размеры, следует отдать предпочтение складным моделям или мини-степперам.

Ответы на часто задаваемые вопросы

1. На каком кардиотренажере можно похудеть?

Оба вида разгоняют кровь, ускоряют метаболизм и сжигают калории. То есть сбросить лишние килограммы поможет и эллиптический тренажер, и степпер, отзывы подтверждают эффективность кардионагрузок для фигуры. Разница в том, что у орбиткера жиросжигание происходит немного быстрее.

2. Что безопаснее?

Эллипсоид более безопасный, у него низкий риск получить травму во время упражнений. Рукоятки помогают сохранять равновесие, дают поддержку, ослабляют давление на стопы. Он подходит для людей со слабой координацией.

3. Как долго тренироваться для получения результатов?

Оптимальное время упражнений на орбитреке – 30-45 минут, кардиотренировки можно проводить от 3 до 6 раз в неделю. Использовать степпер достаточно 15-25 минут.

Заключение

В похудении и укреплении тела поможет любая модель: классический эллипсоид, мини-степпер или эллиптический тренажер, выпущенный с элементами степпера. Отзывы пользователей положительные, потому что конструкция оборудования помогает добиться основных целей – подтянуть мышцы, уменьшить жировые и целлюлитные отложение. Выбор кардиотренажера должен основываться на самочувствии спортсмена, его возрасте и физической подготовке, а также бюджете и наличии свободного места в доме.

Степпер — что это такое?

Любая женщина мечтает о подтянутых ножках, стройных бедрах и упругих ягодицах, но такого результата можно достигнуть только постоянно работая над собой. Регулярные тренировки, диета, массаж и многое другое — как на это многообразие процедур найти время в столь напряженном ежедневном графике? Не все женщины могут себе позволить сходить в тренажерный зал или заниматься фитнесом, а элементарная пробежка с утра — это непозволительная роскошь.

В таких случаях на помощь дамам пришли производители спортоборудования, которые предлагают различные выходы из подобных ситуаций — тренажеры разных модификаций и направленности, в том числе тренажеры для спины и рук. Для каждой представительницы прекрасного пола выбор должен происходить по индивидуальным запросам и параметрам, она должна выбрать тот тренажер, который по всем параметрам ей подойдет.

В этой статье мы расскажем об отличном небольшом тренажере — степпере.

Степпер — что это такое?

Это один из самых популярных и недорогих вариантов для домашнего фитнеса. Он весьма компактен, его легко сложить, спрятать и перенести в другое место. Тренировки на нем способны заменить полный комплекс упражнений для ног и всей нижней части тела, что благоприятствует достижению быстрого, а главное — устойчивого результата.

Принцип работы

Степпер представляет собой две соединенные между собой педали. Сама тренировка заключается в попеременном нажиме на эти педали в положении стоя, что полностью нагружает икры, мышцы бедер, ягодицы и даже нижний пресс. Главное выбрать правильную позу и сохранять осанку.

Занятие на степпере напоминает ходьбу вверх по лестнице. Польза от такого упражнения очевидна: регулярные тренировки уменьшают жировые отложения, и, соответственно, вес, стабилизируют кровяное давление, тонизируют мышцы, сжигают ненавистные калории.

Шагая на тренажере, вы сможете слушать музыку, читать журналы и смотреть любимую передачу.

Механизмы степперов

В зависимости от внутренней конструкции работа тренажера осуществляется при помощи разных механизмов. Самым простым эксперты считают гидравлическую систему. Такие степперы имеют небольшие габариты и довольно нехитрую конструкцию. Функционировать механизму помогают поршни и специальные цилиндры, наполненные жидкостью.

Другая — магнитная система — работает за счет воздействия магнитов. Она стоит уже подороже, но ходовые качества в таких конструкциях улучшены: движения становятся плавными и четкими.

Наиболее дорогими считаются электромагнитные степперы, которые дают большой выбор программных установок и отличаются идеальной работой.

Устройство педалей

По принципу действия и хода педалей различают модели с зависимым и независимым ходом педалей. Что это значит? В первом варианте движение педалей напоминает велосипед: если одна педаль сверху, то другая снизу. Во втором случае возможно поочередное изменение нагрузки для каждой педали, можно сказать, что они между собой не взаимосвязаны. Это гораздо эффективней для более полной проработки многих мышц ног, так как можно регулировать нагрузку для каждой педали отдельно. Независимый ход также меньше нагружает суставы, но стоимость таких тренажеров, соответственно, выше.

Как выбрать нужную модель?

Подойти к выбору надо тщательно, обратить внимание не только на ценц, но и на размеры и функционально енаполнение. Помимо классической конструкции степпера, существуют и другие варианты. Выделяют такие виды степперов, как: 1) поворотные, которые имеют поворачивающуюся стойку, которая помогает проработать зону талии, а также спинные и грудные мышцы; 2) эллиптические, которые имеют платформу для ступней, а кроме того всевозможные эспандеры. Такой вид спортивного оборудования заставляет «трудиться» во время тренировки практически все группы мышц; 3) балансировочные: осуществляют движение и вверх–вниз, и вправо–влево. Это дает дополнительную нагрузку бедрам и значительно усиливает расход калорий.

Как мы увидели из вышесказанного, «малышка»-степпер способен отлично нагрузить ваши ножки. Тренажер при желании можно взять с собой на отдых, на дачу, на работу. Он легко перемещается и не загромождает интерьер. Степпер не будет отрывать вас от повседневных забот и даст более ощутимые результаты, чем мимолетные посещения спортзала.

Степпер — виды и конструкции отличного тренажера для дома

Занятия на этом устройстве просты и эффективны, не требуют высокого показателя выносливости, но помогают похудеть и привести тело в тонус. Тренажер имитирует ходьбу по ступеням и активизирует мышцы ног, ягодиц, подтягивая и стройня их. Преимущества — компактность, доступность и удобство использования . Занимаясь на нем не нужно сильно потеть, можно смотреть телевизор, испытывая кардионагрузку. Устройство используют как для похудения, так и для восстановления после травм нижних конечностей, как профилактика и лечение артрита или артроза.

Занятие на степпере

Что это такое степпер, виды и типы тренажера

Назначение

Кардиотренировка, которая поможет разогнать кровь и разработать суставы ног, улучшит моторику, координацию и общее физическое здоровье. Основное назначение в том, чтобы подтянуть мышцы ног и ягодиц, спровоцировав похудение и создание соблазнительных контуров тела. Используют, как кардиоразминку перед и после основного силового тренинга, а можно используя поворотный степпер или балансировочный создавать полноценные тренировки с растущей нагрузкой.

Виды тренажеров

Различаются по типу движений, принципу действия и своему механизму. Назначение – это проработка ног и ягодиц, другие мышечные группы задействуются в разной степени, зависимо от модели аппарата. Работает над мышцами, способствует улучшению общего тонуса организма, положительно воздействует на сердечно-сосудистую систему. Тренажер имитирует ходьбу по лестнице, чем объясняется его простое освоение и незамысловатые занятия.

По типу движений

  • Классическим. Представляет собой простую модель, выполняющую основную задачу – предоставление нагрузки на ноги и минимизация нагрузки на суставы. Такой агрегат способен обеспечить эффективную тренировку и получение желаемого результата;

Степпер классический

  • Балансировочным. В данной модели постоянно происходит смещение центра тяжести, что приводит к усилению нагрузки, развитию чувства равновесия, улучшенной координации движений. Приводит в работу мышцы нижней части тела, корпуса, особенно пресса, укрепляет мышцы-стабилизаторы;

Степпер балансировочный

  • Поворотным. Принуждает к поворотам корпуса, что приводит в действие мышцы спины и укрепляет тем самым весь корпус. Помимо этого тренировка воздействует на боковые мышцы пресса и формирует красивую талию.

Степпер поворотный

По принципу действия

  • Модели с зависимым ходом педалей. Данные модели стоят недорого и отличаются прямо-пропорциональной и нерегулируемой нагрузкой на ноги, так как их педали сопряжены между собой;
  • Тренажеры с независимым ходом педалей. Тренировка с таким устройством намного интереснее, ведь в этих моделях регулируется нагрузка на каждую ногу в отдельности, что обеспечивает эффективность занятий. Подходят для людей с травмированными конечностями, кому необходимо создавать разную нагрузку на ноги. Использование будет уместно в период реабилитации после травм.

По типу устройства

  • Механические. Они не требуют подключения к сети и считаются самыми простыми, так как не обладают никаким функционалом. Такие модели основаны на сопротивлении цилиндров, которые приводятся в действие самим человеком, как только он начинает тренировку. Это не лучший вариант, если вы хотите регулировать нагрузку, но он почти не создает шума при использовании и стоит недорого;
  • Электромагнитные. Их работа основана на магнитном сопротивлении педалей. Такие модели имеют большие габариты, чем механические, а также позволяют делать тренировки разнообразными, ведь в них регулируется нагрузка. Во многих из них есть поручни, что делает тренировку безопасной, а саму машину – габаритной.

Электромагнитный степпер

Большинство потребителей считает, что для дома подходит механическая модель, ведь они компактны и помещаются под столом или кроватью. Их мобильность позволяет использовать устройство в командировках или небольших квартирах. В некоторых моделях вместо поручней используются рычаги для рук, представляющие собой рукоятки, соединенные прочным шнуром, то есть экспандеры, которые можно применять, чтобы дополнить свою тренировку нагрузкой на руки.

При этом домашний степпер с магнитным сопротивлением педалей и с системой регулирования нагрузки – это также отличный вариант для самостоятельных занятий. Встроенный компьютер и датчики на продвинутых моделях отслеживают время тренировки, вашу скорость и интенсивность движений, пульс и другие параметры. Это даст вам возможность создавать полноценный и высокоэффективный тренинг с постоянно увеличивающейся нагрузкой.

Для чего нам нужен степпер?

От английского слова «step» (в переводе на русский — «шаг»)  произошло название тренажёра, который мы хотим сегодня обсудить. Степпер – тренажёр, имитирующий ходьбу по ступеням, которая активизирует мышцы ног, ягодиц и малого таза. Давайте разберемся, для чего нужен степпер и какие существуют разновидности данного тренажера.

Тренажёр степпер: польза

О применении тренажера «степпер» форум любого женского сообщества содержит массу отзывов. Можно сказать однозначно, что при правильных и регулярных тренировках на этом тренажёре вы получите положительные результаты и в плане здоровья, и в плане красоты и стройности.

Занятия на шаговом тренажёре – это прекрасная кардио-тренировка, повышающая выносливость и активно сжигающая калории. Ваши ножки и ягодицы будут подтянутыми и красивыми.

В борьбе с целлюлитом также эффективен и полезен степпер. Упражнения главное выполнять регулярно: 3-4 раза в неделю, и тогда вы забудете про это страшное словосочетание «апельсиновая корка».

Представим, что вы уже решили приобрести этот достаточно компактный тренажёр для дома, и осталось только определиться с  моделью. Для этого рассмотрим, каким может быть степпер. Отзывы о вашем выборе и результатах тренировок вы можете оставлять в комментариях к этой статье.

Виды степперов

Самым простым и малогабаритным вариантом считается механический степпер. Цена такого тренажёра наиболее демократичная. Он являет собой станок с двумя педалями, работающими за счёт гидравлических цилиндров.

Электромагнитный степпер – это модель, оснащённая датчиками и компьютером; работающая от сети. Такой вид степпера позволяет выбирать необходимый вам ритм тренировки. Конечно, такая модель будет гораздо больше по размеру и дороже по цене.

Различие степперов по типу движений

Классический степпер имитирует ходьбу по лестнице. Ударная нагрузка на коленные суставы во время тренировки на нём отсутствует или является почти незначительной по сравнению с реальной ходьбой по лестнице.

Балансировочный степпер развивает координацию и создаёт дополнительную нагрузку на пресс. Его педали движутся в результате смещения из стороны в сторону центра тяжести тренирующегося. Иногда этот вид степпера называют «рок-н-ролл». Если дополнить шагание на балансировочном степпере движениями корпуса и рук, то получится, что вы будто бы танцуете. Однако такие «танцы» на степпере возможны это лишь при должной сноровке, а в начале занятий надо будет хотя бы просто научиться держать равновесие.

Степпер поворотный имеет поворачивающийся держатель для рук. На таком тренажёре вы не просто шагаете, но ещё и поворачиваете корпус, создавая нагрузку для мышц пресса и спины.

Принцип действия степпера

Ещё одно различие этого шагового тренажёра – это принцип действия хода педалей.

Существуют степперы с зависимым ходом педалей. Они имеют сопряжённое крепление и при нажатии на одну педаль, автоматически поднимается вторая. Эти тренажёры недорогие, но они не позволяют регулировать уровень нагрузки. Усилить его можно лишь за счёт увеличения времени тренировки.

Степперы с независимым ходом педалей позволяют вам самостоятельно выбирать нагрузку. Вы можете даже выбрать параметры нагрузки для каждой ноги в отдельности!

Такие тренажёры снабжены дисплеем, который покажет вам время и скорость тренировки, а также позволит контролировать интенсивность шагов и пульс.

Надеемся, что теперь вы определились с выбором тренажера «степпер». Купить различные модели степперов, а также другие тренажеры для домашнего пользования вы можете в нашем магазине.

степпер — это… Что такое степпер?

  • Степпер — Два степпера ( …   Википедия

  • степпер — žingsniuoklis statusas T sritis Kūno kultūra ir sportas apibrėžtis Prietaisas kojų raumenų jėgai didinti, klubo, kelio ir čiurnos sąnarių judesių amplitudei ir koordinacijai atgauti, širdies ir kraujagyslių sistemos veiklai aktyvinti… …   Sporto terminų žodynas

  • Фотолитография — Линия фотолитографии для производства кремниевых пластин Фотолитография метод получения рисунка на тонкой плёнке материала, широко используется в микроэлектронике и в полиграфии. Один из …   Википедия

  • министеппер — сущ., кол во синонимов: 1 • степпер (1) Словарь синонимов ASIS. В.Н. Тришин. 2013 …   Словарь синонимов

  • ASML — Holding N.V. Тип публичная (Euronext: ASML, NASDAQ: ASML Год основания …   Википедия

  • SMIF — Создатель: Hewlett Packard Создан: 1980 е годы SMIF, Standard Mechanical InterFace (Стандартный Механический ИнтерФейс)  стандарт SEMI E19 1105[1] на механическое оборудование для автоматизированных микроэлектронных производств. История …   Википедия

  • Stepper — žingsniuoklis statusas T sritis Kūno kultūra ir sportas apibrėžtis Prietaisas kojų raumenų jėgai didinti, klubo, kelio ir čiurnos sąnarių judesių amplitudei ir koordinacijai atgauti, širdies ir kraujagyslių sistemos veiklai aktyvinti… …   Sporto terminų žodynas

  • stepper — žingsniuoklis statusas T sritis Kūno kultūra ir sportas apibrėžtis Prietaisas kojų raumenų jėgai didinti, klubo, kelio ir čiurnos sąnarių judesių amplitudei ir koordinacijai atgauti, širdies ir kraujagyslių sistemos veiklai aktyvinti… …   Sporto terminų žodynas

  • žingsniuoklis — statusas T sritis Kūno kultūra ir sportas apibrėžtis Prietaisas kojų raumenų jėgai didinti, klubo, kelio ir čiurnos sąnarių judesių amplitudei ir koordinacijai atgauti, širdies ir kraujagyslių sistemos veiklai aktyvinti žingsniuojant vietoje.… …   Sporto terminų žodynas

  • Residence Inn Fort Wayne Southwest — (Fort Wayne,США) Категория отеля: 3 звездочный отель Адрес: 7811 …   Каталог отелей

    • Степпер для дома | Inside Sport

    Степпер — это тренажер, упражнения на котором имитируют шаги по лестнице. Он предназначен для тренировки мышцы бедер, ягодиц, икр и спины. Это аэробный тренажер, то есть, он способствует восстановлению сердечно-сосудистой системы человека. Как правильно его выбрать ?

    Одно из преимуществ степпера — он прекрасно подходит для тренировок дома, т. к. не занимает много места, легок и эстетичен. У этого тренажера не существует противопоказаний. Более того, тренировки рекомендованы даже людям с заболеваниями сердечно-сосудистой системы, проходящим реабилитацию после операций, а также пожилым лицам. На подобном тренажере нагрузка рассчитывается в зависимости от веса человека и согласно выбранному уровню воздействия, который выставляется самостоятельно и индивидуально для каждого. Достаточное время для проведения занятий всего пятнадцать минут в день. Результат не заставит себя ждать.


    Виды спепперов

    Мини. Это самая простая модель тренажера, но по воздействию на тело не уступает остальным устройствам. Степпер мини оснащен только платформой для ног. Верхняя часть туловища здесь практически не затрагивается, а основная нагрузка приходится на ноги и ягодичные мышцы. Наличие эспандеров позволяет проработать мышцы рук и верхнюю часть торса.

    Поворотные. В них встроена поворачивающаяся стойка и компьютер, выполняющий подсчет шагов, учитывающий время, скорость тренировки, потраченные калории. Стойка позволяет проработать мышцы спины, грудной клетки, плечевой области, а также ягодиц, икр и ног. Это самый лучший вариант, так как тело здесь получает равномерную нагрузку.

    Гидравлические. За счет встроенных цилиндров такие тренажеры создают при ходьбе усиленное напряжение. Регулировать нагрузку помогает специальный винт.

    Также степперы могут быть с зависимым ходом педалей и с независимым. Первый вариант наиболее легкий и представляет собой движущиеся под воздействием ног платформы, которые сопряжены между собой. Здесь нельзя регулировать нагрузку на каждую конечность. Во втором случае педали на тренажере не сопряжены между собой. Нагрузка регулируется для каждой ноги. Такая система применяется в дорогих электромагнитных тренажерах. Также существует механический и электромеханический степпер. Отзывы и результаты тренировок показывают, что с помощью таких устройств можно создать точеные ноги и подтянуть формы. Первый имеет под педалями цилиндры с жидкостью, создающие напряжение при давлении на платформу. В основном это мини-степперы и бюджетные тренажеры. Они шумные, и в них отсутствует измерение напряжения. Второй вид степпера создает сопротивление при помощи электромагнита. Тренажер работает от электричества, имеет низкий шумовой диапазон, при этом регулируется нагрузка на каждую стопу.

     

    Также степперы различаются по нагрузке, которая зависит от веса человека. Вариант мини выдерживает до 80-100 кг, остальные рассчитаны на 100-150. Дорогие варианты степперов имеют дополнительные приспособления. Это поворотные педали, которые во время ходьбы немного разворачиваются из стороны в сторону, что позволяет убрать жировые отложения на талии. Ещё одной «примочкой» является счетчик шагов, отображающий потерянные калории, продолжительность занятия и количество сделанных шагов. Часто степперы оснащают эспандерами, дающими дополнительную нагрузку на верхнюю часть туловища, или поручнями, что предпочтительно для лиц с нарушенной координацией движения. Такие устройства снижают нагрузку на позвоночник и коленные суставы. Некоторые степперы оснащены рычагами, которые нужно передвигать во время занятий. Такой тренажер достаточно большой и занимает много места. Большинство современных устройств оснащены электронным табло, которое выводит на экран количество сгоревших за тренировку калорий, число шагов, продолжительность занятия, пульс, коэффициент жировой прослойки и показатель восстановления организма после нагрузки.

    Правила выбора степпера:

    Перед покупкой следует задаться вопросом о том, какие тренажеры для чего предназначены. Если нужно проработать только ноги, то подойдет и мини-вариант. При похудении и подтяжке мышечной ткани уместнее отдать предпочтение поворотному механизму. Тренажеры-степперы для дома компактны. Их выбирают те, у кого не хватает места в квартире. Люди специально отказываются от массивного устройства с поручнем, предпочитая ему мини-степпер с эспандерами, который после занятий можно спрятать в шкаф или под кровать. Тренажеры для женщин, именно так их иногда называют из-за проработки проблемных мест, таких как ягодицы и бедра, способны за короткое время показать прекрасный результат, но при условии, что тренировки будут ежедневными.

    Правило пользования тренажером:

    При занятиях на степпере следует соблюдать технику безопасности, которая прилагается к каждому устройству. Важно подобрать нагрузку, не вызывающую утомление или дискомфорт, но при этом достаточную для проработки проблемных мест. При ходьбе на тренажере стопа должна полностью находиться на педали. При выполнении упражнений коленные суставы и пальцы ног нужно направлять вперед, а спина должна быть прямой. Если в устройстве предусмотрена стойка для рук, то не следует на неё сильно облокачиваться, ведь это приведет к неправильному распределению нагрузки. Перед занятием проводят разминку длительностью 5-7 минут. Это дает понять принцип действия устройства и позволяет выбрать подходящий уровень нагрузки. Совершать упражнение следует в том режиме, в котором можно спокойно заниматься на протяжении десяти минут. Считается, что длительная равномерная нагрузка на ноги намного эффективней, чем минута самых интенсивных занятий. Пульс во время выполнения упражнений на тренажере может достигать 60-75% от максимально возможного показателя в 220 ударов в минуту. Тренажеры для женщин, работающие в таком режиме, наиболее эффективно сжигают жировые отложения.


    Что такое шаговый двигатель?

    Шаговый двигатель — это бесщеточный синхронный электродвигатель, который преобразует цифровые импульсы в механическое вращение вала. Его нормальное движение вала состоит из дискретных угловых перемещений. движения практически одинаковой величины при управлении от последовательно переключаемого постоянного тока источник питания.

    Шаговый двигатель — это устройство цифрового ввода-вывода. Он особенно хорошо подходит для приложение, в котором управляющие сигналы появляются в виде цифровых импульсов, а не аналоговых напряжений.Один цифровой импульс на привод шагового двигателя или преобразователь заставляет двигатель увеличивать один точный угол движения. По мере увеличения частоты цифровых импульсов шаговое движение меняется на непрерывное вращение.

    Некоторые промышленные и научные применения шаговых двигателей включают робототехнику, станки, механизмы захвата и размещения, автоматизированные машины для резки и склеивания проволоки, и даже устройства точного контроля жидкости.

    Как работает шаговый двигатель?

    Каждый оборот шагового двигателя делится на дискретное количество шагов, во многих случаях 200 шагов, и для каждого шага двигателю необходимо посылать отдельный импульс.Шаговый двигатель может делать только один шаг за раз, и каждый шаг одинакового размера.

    Поскольку каждый импульс заставляет двигатель вращаться на точный угол, обычно 1,8 °, положением двигателя можно управлять без какого-либо механизма обратной связи. По мере увеличения частоты цифровых импульсов шаговое движение превращается в непрерывное вращение, при этом скорость вращения прямо пропорциональна частоте импульсов.

    Шаговые двигатели используются каждый день как в промышленных, так и в коммерческих целях из-за их низкой стоимости, высокой надежности, высокого крутящего момента на низких скоростях и простой, прочной конструкции, которая работает практически в любых условиях.

    • Угол поворота двигателя пропорционален входному импульсу.
    • Двигатель имеет полный крутящий момент в состоянии покоя (если обмотки находятся под напряжением).
    • Точное позиционирование и повторяемость движения, так как хорошие шаговые двигатели имеют точность от 3 до 5% шага, и эта ошибка не накапливается от одного шага к другому.
    • Отличная реакция на пуск / остановку / движение задним ходом.
    • Очень надежен, так как в двигателе нет контактных щеток. Следовательно, срок службы шагового двигателя просто зависит от срока службы подшипника.
    • Шаговые двигатели, реагирующие на импульсы цифрового входа, обеспечивают управление без обратной связи, что упрощает управление двигателем и снижает его стоимость.
    • Можно добиться синхронного вращения на очень низкой скорости с нагрузкой, непосредственно связанной с валом.
    • Может быть реализован широкий диапазон скоростей вращения, поскольку скорость пропорциональна частоте входных импульсов.

    Выбор шагового двигателя и контроллера

    Выбор шагового двигателя зависит от требований к крутящему моменту и скорости. Используйте кривую крутящего момента двигателя (указанную в технических характеристиках каждого привода), чтобы выбрать двигатель, который будет выполнять эту работу.

    Каждый контроллер шагового двигателя в строке Omegamation показывает кривые крутящий момент-скорость для рекомендуемых двигателей этого привода.Если ваши требования к крутящему моменту и скорости могут быть удовлетворены с помощью нескольких шаговых двигателей, выберите контроллер, основанный на потребностях вашей системы движения — шаг / направление, автономный программируемый, аналоговые входы, микрошаговый — затем выберите один из рекомендуемых двигателей для этого контроллера. .

    Список рекомендуемых двигателей основан на обширных испытаниях, проведенных производителем для обеспечения оптимальной производительности комбинации шагового двигателя и контроллера.

    Типы шаговых двигателей

    Существует три основных типа шаговых двигателей:
    • Активный ротор: шаговый двигатель с постоянными магнитами (PM)
    • Реактивный ротор: шаговый двигатель с регулируемым сопротивлением (VR)
    • Комбинация VR и PM: гибридный шаговый двигатель (HY)
    Это бесщеточные электрические машины, которые вращаются под фиксированным углом. увеличивается при подключении к последовательно переключаемому постоянному току.При использовании переменного тока вращение по существу непрерывный.

    Шаговый двигатель с постоянным магнитом

    Этот тип шагового двигателя имеет ротор с постоянными магнитами. Статор может быть аналогичен традиционному 2- или 3-фазному индукционному двигатель или сконструированный аналогично штампованному двигателю. Последний является самый популярный тип шагового двигателя.

    a.) Обычный постоянный магнит. На рисунке 1 показана схема обычного шаговый двигатель с ротором с постоянными магнитами.2-х фазная обмотка проиллюстрировано. На рисунке 1а показана фаза А. запитан с положительной клеммы «A». Поле находится под углом 0 °. Когда катушка намотана, как показано, северный полюс ротор также находится на 0 °.

    Вал совершает один оборот за каждый полный оборот электромагнитного поля в этом двигателе. На рисунке 2 показан тот же шаговый двигатель с обеими обмотками под напряжением. Важный разница здесь в том, что результирующее электромагнитное поле находится между два полюса.На рисунке 2 поле переместилось на 45 ° от поле на Рисунке 1.

    Как и в схеме однофазного включения, вал завершает один оборот за каждый полный оборот электромагнитного поля. Должно быть очевидно, что этот мотор может полушага; т.е. шаг в малом шаг шага. Это возможно за счет сочетания подачи питания показано на Рисунке 1, с показанным на Рисунке 2. На Рисунке 3 показаны схемы Шаговый двигатель с постоянными магнитами с полушаговым движением ротора.

    Как и на предыдущих схемах, ротор и вал движутся через тот же угол, что и поле. Обратите внимание, что каждый шаг приводил к повороту на 45 °. вместо 90 ° на предыдущей диаграмме. Шаговый двигатель с постоянным магнитом может быть намотан бифилярным двигателем. обмотки, чтобы избежать необходимости обратной полярности обмотка. На рисунке 4 показана бифилярная обмотка при В таблице IV показана последовательность включения.

    Бифилярные обмотки проще переключать с помощью транзисторного контроллера.Требуется меньше переключающих транзисторов. б.) Штампованные или штабелированные шаговые двигатели с постоянными магнитами. В самый популярный тип шагового двигателя с постоянным магнитом — это так называется штампованным типом, зубчатым когтем, листовым металлом, жестяной банкой или просто невысокая стоимость мотора. Этот мотор сложно проиллюстрировать наглядно из-за того, как он построен.

    Этот двигатель имеет пару катушек, окружающих ротор с постоянными магнитами. Катушки заключены в корпус из мягкого железа с зубьями на внутри реагирует с ротором.Каждый корпус катушки имеет одинаковый количество зубьев как количество полюсов ротора. Корпуса радиально смещены друг относительно друга на половину шага зубьев.

    Шаговый двигатель с регулируемым сопротивлением

    Этот тип шагового двигателя имеет электромагнитный статор с ротор из магнитомягкого железа с зубьями и пазами, подобными ротору ротор индукторного генератора. В то время как двигатели с постоянными магнитами в основном Для 2-фазных машин, для двигателей VR требуется не менее 3-х фаз. Большинство VR шаговые двигатели имеют 3 или 4 фазы, хотя 5-фазные двигатели VR имеется в наличии.

    В шаговом двигателе VR поле движется с другой скоростью, чем ротор.

    Обратите внимание, что катушка фазы A имеет два южные полюса и отсутствие северных полюсов для пути возврата потока. Вы можете отдохнуть уверен, что будет один. Поток вернется через путь наименьшего сопротивления, а именно через пары полюсов, которые являются ближайшими до двух зубьев ротора. Это зависит от положения ротора. Поток индуцирует напряжение в катушках, намотанных на полюс. Это вызывает ток в обмотка, замедляющая ротор.Величина тока определяется напряжение на катушке. Катушка с диодным зажимом будет иметь больше тока, чем резисторный диод или обмотка с фиксатором стабилитрона.

    Гибридный шаговый двигатель

    Этот тип двигателя часто называют постоянным магнитом. мотор. Он использует комбинацию постоянного магнита и переменного структура сопротивления. Его конструкция аналогична конструкции Индукционный двигатель.

    Ротор имеет два концевые детали (хомуты) с выступающими полюсами, расположенными на одинаковом расстоянии, но радиально смещены друг от друга на половину шага зубьев.Круглый перманент магнит разделяет их. Ярма имеют практически равномерный поток. противоположной полярности. Статор изготовлен из многослойной стали. Некоторые двигатели имеют 4 катушки. в двух группах по 2 катушки последовательно. Одна пара катушек называется фазой A и другая фаза B.

    Число полных шагов на оборот может быть определено из следующая формула:

    SPR = NR x Ø

    Где: SPR = количество шагов на оборот

    NR = общее количество зубьев ротора (всего для оба хомута)

    Ø = количество фаз двигателя

    или: NR = SPR / Ø

    Они сконструированы с полюсами статора с несколькими зубьями и ротором с постоянными магнитами.Стандартные гибридные двигатели имеют 200 зубцов ротора и вращаются с шагом 1,8 °. Поскольку они демонстрируют высокий статический и динамический крутящий момент и работают с очень высокой частотой шагов, гибридные шаговые двигатели используются в широком спектре коммерческих приложений, включая компьютерные дисководы, принтеры / плоттеры и проигрыватели компакт-дисков.

    Шаговые режимы

    «Шаговые режимы» шагового двигателя включают полный, половинный и микрошаговый. Тип выхода шагового режима любого шагового двигателя зависит от конструкции контроллера. Omegamation ™ предлагает приводы с шаговыми двигателями с переключаемыми полными и полушаговыми режимами, а также микрошаговые приводы с выбираемым переключателем или программно выбираемым разрешением.
    Полный шаг
    Стандартные гибридные шаговые двигатели имеют 200 зубцов ротора или 200 полных шагов на оборот вала двигателя. Разделение 200 шагов на 360 ° вращения равняется полному углу шага 1,8 °. Обычно режим полного шага достигается за счет подачи питания на обе обмотки при попеременном реверсировании тока.По сути, один цифровой импульс от драйвера эквивалентен одному шагу.
    Полушаг
    Полушаг просто означает, что шаговый двигатель вращается со скоростью 400 шагов за оборот. В этом режиме запитывается одна обмотка, а затем поочередно запитываются две обмотки, в результате чего ротор вращается на половину расстояния, или 0,9 °. Хотя он обеспечивает примерно на 30% меньше крутящего момента, полушаговый режим обеспечивает более плавное движение, чем полушаговый режим.
    Microste
    Микрошаговый двигатель — это относительно новая технология шагового двигателя, которая регулирует ток в обмотке двигателя до такой степени, что дополнительно подразделяет количество позиций между полюсами.Микрошаговые приводы

    Omegamation способны разделять полный шаг (1,8 °) на 256 микрошагов, что дает 51 200 шагов на оборот (0,007 ° / шаг). Микрошаг обычно используется в приложениях, требующих точного позиционирования и более плавного движения в широком диапазоне скоростей. Как и полушаговый режим, микрошаговый режим обеспечивает примерно на 30% меньше крутящего момента, чем полушаговый режим.

    Управление линейным шаговым двигателем
    Вращательное движение шагового двигателя может быть преобразовано в линейное движение с помощью системы привода ходового винта / червячной передачи (см. Рисунок B).Шаг или шаг ходового винта — это линейное расстояние, пройденное за один оборот винта. Если шаг равен одному дюйму на оборот, и есть 200 полных шагов на оборот, то разрешение системы ходового винта составляет 0,005 дюйма на шаг. Еще более высокое разрешение возможно при использовании шагового двигателя / системы привода в микрошаговом режиме. Серия

    и параллельное соединение

    Есть два способа подключения шагового двигателя: последовательно или параллельно.Последовательное соединение обеспечивает высокую индуктивность и, следовательно, больший крутящий момент на низких скоростях. Параллельное соединение снижает индуктивность, что приводит к увеличению крутящего момента на более высоких скоростях.

    Контроллер шагового двигателя Обзор технологии

    Драйвер получает сигналы шага и направления от индексатора или контроллера шагового двигателя и преобразует их в электрические сигналы для запуска шагового двигателя. На каждую ступень вала двигателя требуется один импульс.

    В полношаговом режиме со стандартным 200-шаговым двигателем требуется 200 шаговых импульсов для завершения одного оборота. Скорость вращения прямо пропорциональна частоте импульсов. Некоторые системы управления имеют встроенный генератор, который позволяет использовать внешний аналоговый сигнал или джойстик для установки скорости двигателя.

    Скорость и крутящий момент шагового двигателя основаны на протекании тока от драйвера к обмотке двигателя. Фактор, который препятствует потоку или ограничивает время, необходимое току для возбуждения обмотки, известен как индуктивность.Влияние индуктивности, большинство типов цепей управления предназначены для подачи большего количества напряжения, чем номинальное напряжение двигателя.

    Чем выше выходное напряжение контроллера, тем выше уровень крутящего момента в зависимости от скорости. Как правило, выходное напряжение драйвера (напряжение шины) должно быть в 5-20 раз выше номинального напряжения двигателя. Чтобы защитить двигатель от повреждения, привод шагового двигателя должен быть ограничен по току до номинального тока шагового двигателя.

    Обзор контроллера шагового двигателя

    Индексатор, или контроллер шагового двигателя, выдает драйверу выходные данные шага и направления. Для большинства приложений требуется, чтобы индексатор управлял и другими функциями управления, включая ускорение, замедление, количество шагов в секунду и расстояние. Индексатор также может взаимодействовать со многими другими внешними сигналами и управлять ими.

    Связь с системой управления осуществляется через последовательный порт RS-232 и в некоторых случаях порт RS485.В любом случае контроллер шагового двигателя способен принимать высокоуровневые команды от главного компьютера и генерировать необходимые импульсы шага и направления для драйвера.

    Контроллер включает в себя дополнительные входы / выходы для контроля входов от внешних источников, таких как пусковой, толчковый, исходный или концевой выключатель. Он также может запускать другие функции машины через выходные контакты ввода / вывода.

    Автономная работа

    В автономном режиме контроллер может работать независимо от главного компьютера.После загрузки в энергонезависимую память программы движения можно запускать с различных типов операторских интерфейсов, таких как клавиатура или сенсорный экран, или с переключателя через вспомогательные входы / выходы.

    Автономная система управления шаговым двигателем часто комплектуется драйвером, источником питания и дополнительной обратной связью энкодера для приложений «замкнутого контура», требующих обнаружения опрокидывания и точной компенсации положения двигателя.

    Многоосевое управление

    Многие приложения для управления движением требуют управления более чем одним шаговым двигателем.В таких случаях доступен контроллер многоосного шагового двигателя. К сетевому концентратору HUB 444, например, может быть подключено до четырех шаговых приводов, причем каждый привод подключен к отдельному шаговому двигателю. Сетевой концентратор обеспечивает скоординированное перемещение приложений, требующих высокой степени синхронизации, например круговой или линейной интерполяции.

    Что такое шаговый двигатель и контроллеры? — Omega Engineering

    Шаговый двигатель — это бесщеточный синхронный электродвигатель, который преобразует цифровые импульсы в механическое вращение вала.Каждый оборот шагового двигателя делится на дискретное количество шагов, во многих случаях 200 шагов, и для каждого шага двигателю необходимо посылать отдельный импульс. Шаговый двигатель может делать только один шаг за раз, и каждый шаг одинакового размера. Поскольку каждый импульс заставляет двигатель вращаться на точный угол, обычно 1,8 °, положением двигателя можно управлять без какого-либо механизма обратной связи. По мере увеличения частоты цифровых импульсов шаговое движение превращается в непрерывное вращение, при этом скорость вращения прямо пропорциональна частоте импульсов.Шаговые двигатели используются каждый день как в промышленных, так и в коммерческих целях из-за их низкой стоимости, высокой надежности, высокого крутящего момента на низких скоростях и простой и прочной конструкции, которая работает практически в любых условиях.

    Преимущества шагового двигателя

    Преобразование нелинейного входного сигнала в линейный выходной сигнал. Это обычное дело для сигналов термопар.

    Угол поворота двигателя пропорционален входному импульсу.
    Двигатель имеет полный крутящий момент в состоянии покоя (если обмотки находятся под напряжением).
    Точное позиционирование и повторяемость движения, поскольку хорошие шаговые двигатели имеют точность от 3 до 5% шага, и эта ошибка не суммируется от одного шага к другому.
    Отличная реакция на пуск / остановку / движение задним ходом.
    Очень надежен, так как в двигателе нет контактных щеток. Следовательно, срок службы шагового двигателя просто зависит от срока службы подшипника.
    Шаговые двигатели, реагирующие на импульсы цифрового входа, обеспечивают управление без обратной связи, что упрощает управление двигателем и снижает его стоимость.
    Можно добиться синхронного вращения на очень низкой скорости с нагрузкой, непосредственно связанной с валом.
    Может быть реализован широкий диапазон скоростей вращения, поскольку скорость пропорциональна частоте входных импульсов.

    Типы шаговых двигателей

    Существует три основных типа шаговых двигателей: с переменным сопротивлением, с постоянным магнитом и гибридные. Это обсуждение будет сосредоточено на гибридном двигателе, поскольку эти шаговые двигатели сочетают в себе лучшие характеристики двигателей с переменным сопротивлением и двигателей с постоянными магнитами.Они сконструированы с полюсами статора с несколькими зубьями и ротором с постоянными магнитами. Стандартные гибридные двигатели имеют 200 зубцов ротора и вращаются с шагом 1,8 °. Поскольку они обладают высоким статическим и динамическим крутящим моментом и работают с очень высокой частотой шагов, гибридные шаговые двигатели используются в широком спектре коммерческих приложений, включая компьютерные дисководы, принтеры / плоттеры и проигрыватели компакт-дисков. Некоторые промышленные и научные применения шаговых двигателей включают робототехнику, станки, механизмы захвата и размещения, автоматизированные машины для резки и склеивания проволоки и даже точные устройства контроля жидкости.

    Пошаговые режимы

    «Шаговые режимы» шагового двигателя включают полный, половинный и микрошаговый. Тип выхода шагового режима любого шагового двигателя зависит от конструкции драйвера. OMEGA предлагает приводы с шаговыми двигателями с переключаемым полным и половинным шагами, а также микрошаговые приводы с переключаемым или программным выбором разрешения.

    ПОЛНЫЙ ШАГ
    Стандартные гибридные шаговые двигатели имеют 200 зубцов ротора или 200 полных шагов на один оборот вала двигателя.Разделение 200 шагов на 360 ° вращения равняется полному углу шага 1,8 °. Обычно режим полного шага достигается за счет подачи питания на обе обмотки при попеременном реверсировании тока. По сути, один цифровой импульс от драйвера эквивалентен одному шагу.

    HALF STEP
    Полушаг просто означает, что шаговый двигатель вращается со скоростью 400 шагов за оборот. В этом режиме запитывается одна обмотка, а затем поочередно запитываются две обмотки, в результате чего ротор вращается на половину расстояния, или 0.9 °. Хотя он обеспечивает примерно на 30% меньше крутящего момента, полушаговый режим обеспечивает более плавное движение, чем полушаговый режим.

    MICROSTEP
    Microstepping — это относительно новая технология шагового двигателя, которая регулирует ток в обмотке двигателя до степени, которая дополнительно разделяет количество позиций между полюсами. Приводы OMEGA с микрошагом способны разделять полный шаг (1,8 °) на 256 микрошагов, что дает 51 200 шагов на оборот (0,007 ° / шаг). Микрошаг обычно используется в приложениях, требующих точного позиционирования и более плавного движения в широком диапазоне скоростей.Как и полушаговый режим, микрошаговый режим обеспечивает примерно на 30% меньше крутящего момента, чем полушаговый режим.

    Управление линейным движением
    Вращательное движение шагового двигателя может быть преобразовано в линейное движение с помощью системы привода ходового винта / червячной передачи. Шаг или шаг ходового винта — это линейное расстояние, пройденное за один оборот винта. Если шаг равен одному дюйму на оборот, и есть 200 полных шагов на оборот, то разрешение системы ходового винта равно 0.005 дюймов на шаг. Еще более высокое разрешение возможно при использовании шагового двигателя / системы привода в микрошаговом режиме.

    Серия

    в сравнении с параллельным подключением Существует два способа подключения шагового двигателя: последовательно или параллельно. Последовательное соединение обеспечивает высокую индуктивность и, следовательно, больший крутящий момент на низких скоростях. Параллельное соединение снижает индуктивность, что приводит к увеличению крутящего момента на более высоких скоростях.

    Обзор технологии драйвера

    Драйвер шагового двигателя получает сигналы шага и направления от индексатора или системы управления и преобразует их в электрические сигналы для запуска шагового двигателя.На каждую ступень вала двигателя требуется один импульс. В полношаговом режиме со стандартным 200-шаговым двигателем требуется 200 шаговых импульсов для совершения одного оборота. Скорость вращения прямо пропорциональна частоте импульсов. Некоторые драйверы имеют встроенный генератор, который позволяет использовать внешний аналоговый сигнал или джойстик для установки скорости двигателя.

    Скорость и крутящий момент шагового двигателя основаны на протекании тока от привода к обмотке двигателя.Фактор, который препятствует потоку или ограничивает время, необходимое току для возбуждения обмотки, известен как индуктивность. Из-за влияния индуктивности большинство типов схем драйвера предназначены для подачи большего количества напряжения, чем номинальное напряжение двигателя. Чем выше выходное напряжение от драйвера, тем выше уровень крутящего момента в зависимости от скорости. Как правило, выходное напряжение драйвера (напряжение шины) должно быть в 5-20 раз выше номинального напряжения двигателя. Чтобы защитить двигатель от повреждения, привод шагового двигателя должен быть ограничен по току до номинального тока шагового двигателя.

    Обзор индексатора

    Индексатор или контроллер предоставляет драйверу выходные данные шага и направления. Для большинства приложений требуется, чтобы индексатор управлял и другими функциями управления, включая ускорение, замедление, количество шагов в секунду и расстояние. Индексатор также может взаимодействовать со многими другими внешними сигналами и управлять ими.

    Связь с индексатором осуществляется через последовательный порт RS-232 и в некоторых случаях порт RS485. В любом случае индексатор способен принимать высокоуровневые команды от главного компьютера и генерировать необходимые импульсы шага и направления для драйвера.

    Индексатор включает в себя вспомогательные входы / выходы для контроля входов от внешних источников, таких как переключатель Go, Jog, Home или Limit. Он также может запускать другие функции машины через выходные контакты ввода / вывода.

    Автономная работа

    В автономном режиме индексатор может работать независимо от главного компьютера. После загрузки в энергонезависимую память программы движения можно запускать с различных типов операторских интерфейсов, таких как клавиатура или сенсорный экран, или с переключателя через вспомогательные входы / выходы.Автономная система управления шаговым двигателем часто комплектуется драйвером, источником питания и дополнительной обратной связью энкодера для приложений «замкнутого контура», требующих обнаружения опрокидывания и точной компенсации положения двигателя.

    Многоосевое управление


    в таких случаях доступна многокоординатная система управления. К сетевому концентратору HUB 444, например, может быть подключено до четырех шаговых приводов, причем каждый привод подключен к отдельному шаговому двигателю. Сетевой концентратор обеспечивает скоординированное перемещение приложений, требующих высокой степени синхронизации, например круговой или линейной интерполяции.

    Выбор шагового двигателя и привода

    Выбор шагового двигателя зависит от требований к крутящему моменту и скорости. Используйте кривую крутящего момента двигателя (указанную в технических характеристиках каждого привода), чтобы выбрать двигатель, который будет выполнять эту работу. Каждый шаговый привод в линейке OMEGA показывает кривые крутящий момент-скорость для рекомендуемых двигателей. Если ваши требования к крутящему моменту и скорости могут быть удовлетворены с помощью нескольких шаговых двигателей, выберите привод, основанный на потребностях вашей системы движения — шаг / направление, автономный программируемый, аналоговые входы, микрошаговый — затем выберите один из рекомендуемых двигателей для этого привода. .Список рекомендуемых двигателей основан на обширных испытаниях, проведенных производителем для обеспечения оптимальной производительности шагового двигателя и комбинации привода.

    Выберите шаговый двигатель, подходящий для вашего приложения

    Шаг и направление
    Эти приводы шаговых двигателей принимают импульсы шага и сигналы направления / разрешения от контроллера, такого как ПЛК или ПК. Каждый шаговый импульс заставляет двигатель вращаться на определенный угол, а частота импульсов определяет скорость вращения.Сигнал направления определяет направление вращения (по часовой или против часовой стрелки), а разрешающий сигнал включает или выключает двигатель.

    Учить больше

    Осциллятор
    Приводы шаговых двигателей со встроенным цифровым генератором принимают аналоговый вход или джойстик для управления скоростью. Эти системы обычно используются в приложениях, требующих непрерывного движения, а не управления положением, таких как миксеры, блендеры и дозаторы.

    Учить больше

    Автономный программируемый
    Все эти шаговые приводы можно запрограммировать для автономной работы; программа управления движением создается с помощью простого высокоуровневого программного интерфейса с перетаскиванием (входит в комплект бесплатно), затем загружается и запускается при включении питания.Программа управления движением обычно ожидает ввода, такого как замыкание переключателя или нажатие кнопки, перед выполнением запрограммированного движения.

    Учить больше

    Высокопроизводительные шаговые двигатели
    Эти приводы шаговых двигателей предлагают расширенные функции, такие как самодиагностика, защита от сбоев, автонастройка, сглаживание пульсаций крутящего момента, сглаживание командных сигналов и антирезонансные алгоритмы. Некоторые приводы программируются отдельно, в то время как другие предлагают ступенчатые / направляющие и аналоговые входы.Высокопроизводительные приводы обеспечат наилучшую производительность вашей системы управления движением.

    Учить больше Техническое обучение Техническое обучение Просмотреть эту страницу на другом языке или в другом регионе

    Основы шагового двигателя

    Каждый двигатель преобразует мощность.Электродвигатели преобразуют электричество в движение. Шаговые двигатели преобразуют электричество во вращение. Шаговый двигатель не только преобразует электрическую энергию во вращение, но и может очень точно регулировать, насколько далеко он будет вращаться и насколько быстро.

    Шаговые двигатели названы так потому, что каждый импульс электричества поворачивает двигатель на один шаг. Шаговые двигатели управляются драйвером, который посылает в двигатель импульсы, заставляя его вращаться. Количество импульсов, которые вращает двигатель, равно количеству импульсов, подаваемых на драйвер.Двигатель будет вращаться со скоростью, равной частоте тех же импульсов.

    Шаговые двигатели очень просты в управлении. Большинство драйверов ищут импульсы 5 вольт, которые как раз и являются уровнем напряжения большинства интегральных схем. Вам просто нужно разработать схему для вывода импульсов или использовать один из генераторов импульсов ORIENTAL MOTOR.

    Одной из самых замечательных особенностей шаговых двигателей является их способность очень точно позиционироваться. Это будет подробно рассмотрено позже.Шаговые двигатели не идеальны, всегда есть небольшие неточности. Стандартные шаговые двигатели ORIENTAL MOTOR имеют точность ± 3 угловых минуты (0,05 °). Однако замечательной особенностью шаговых двигателей является то, что эта ошибка не накапливается от шага к шагу. Когда стандартный шаговый двигатель перемещается на один шаг, он будет перемещаться на 1,8 ° ± 0,05 °. Если один и тот же двигатель совершит один миллион шагов, он переместится на 1 800 000 ° ± 0,05 °. Ошибка не накапливается.

    Шаговые двигатели могут быстро реагировать и ускоряться.У них низкая инерция ротора, что позволяет быстро набирать обороты. По этой причине шаговые двигатели идеально подходят для коротких быстрых перемещений.

    Система шагового двигателя

    На схеме ниже показана типичная система на основе шагового двигателя. Все эти части должны присутствовать в той или иной форме. Производительность каждого компонента будет влиять на другие.

    Первый компонент — это компьютер или ПЛК. Это мозг системы. Компьютер не только управляет системой шагового двигателя, но и остальной частью машины.Он может поднять лифт или продвинуть конвейер. Он может быть таким сложным, как ПК или ПЛК, или таким простым, как кнопка оператора.

    Вторая часть — это индексатор или карта ПЛК. Это говорит шаговому двигателю, что делать. Он будет выдавать правильное количество импульсов, которыми будет двигаться двигатель, и изменяет частоту, чтобы двигатель ускорялся, работал со скоростью, а затем замедлялся.

    Это может быть отдельный компонент, такой как индексатор ORIENTAL MOTOR SG8030 или карта генератора импульсов, которая вставляется в ПЛК.Форма несущественна, но она должна присутствовать, чтобы двигатель мог двигаться.

    Следующие четыре блока составляют драйвер двигателя. Логика управления фазой принимает импульсы от индексатора и определяет, какая фаза двигателя должна быть запитана. Фазы должны быть запитаны в определенной последовательности, и логика управления фазами позаботится об этом. Источник питания логики — это источник низкого уровня, который питает микросхемы в драйвере. Это зависит от набора микросхем или конструкции приложения, но большинство логических блоков находятся в диапазоне 5 В.Источник питания двигателя — это напряжение питания для питания двигателя. Этот уровень напряжения обычно находится в диапазоне 24 В постоянного тока, но может быть намного выше. Наконец, усилитель мощности — это набор транзисторов, который позволяет току питать фазы. Они постоянно включаются и выключаются, чтобы двигатель двигался в правильной последовательности.

    Все эти компоненты дадут команду двигателю переместить нагрузку. Груз может быть ходовым винтом, диском или конвейером.

    Типы шаговых двигателей

    В настоящее время существует три основных типа шаговых двигателей.

    • Переменное сопротивление (VR)
    • Постоянный магнит (PM)
    • Гибрид

    ORIENTAL MOTOR производит только гибридные шаговые двигатели.

    Шаговые двигатели с регулируемым сопротивлением имеют зубцы на роторе и статоре, но не имеют магнита. Следовательно, у него нет фиксирующего момента. У постоянного магнита есть магнит для ротора, но нет зубцов. Обычно магнит с постоянными магнитами имеет грубые углы ступенек, но зато есть момент фиксации.

    Гибридные шаговые двигатели сочетают в себе магнит постоянного магнита и зубцы двигателей с регулируемым сопротивлением.Магнит намагничен в осевом направлении, что означает, что на диаграмме справа верхняя половина является северным полюсом, а нижняя половина — южным полюсом. На магните две зубчатые чашки ротора с 50 зубьями. Две чашки смещены на 3,6 °, так что если мы посмотрим вниз на ротор между двумя зубцами чашки северного полюса, мы увидим один зуб на чашке южного полюса прямо посередине.

    Эти двигатели имеют двухфазную конструкцию, с 4 полюсами на фазу. Полюса на 90 ° друг от друга составляют каждую фазу.Каждая фаза намотана так, что полюс 180 ° имеет одинаковую полярность, а те, что разнесены на 90 °, имеют противоположную полярность. Если бы ток в этой фазе поменял местами, изменилась бы и полярность. Это означает, что мы можем сделать любой полюс статора либо северным, либо южным полюсом.

    Предположим, что на схеме полюса на 12 и 6 часах являются северными полюсами, а полюса на 3 и 9 часах — южными. Когда мы включаем фазу A, 12 и 6 притягивают южный полюс магнитного ротора, а 3 и 9 притягивают северный полюс ротора.Если посмотреть с одного конца, мы увидим, что зубцы ротора совпадают с зубцами 12 и 6, а зубцы 3 и 9 будут прямо посередине. Если бы мы посмотрели с противоположного конца, зубцы ротора северного полюса были бы точно выровнены с 3 и 9, а зубцы на 12 и 6 были бы прямо посередине. В зависимости от того, в каком направлении мы хотим двигаться, мы могли бы активировать либо полюса 2 и 7 как северные полюса, либо полюса 11 и 5 как северные полюса. Вот где драйвер необходим для определения чередования фаз.(Щелкните изображение, чтобы начать анимацию).

    На роторе 50 зубьев. Шаг между зубьями 7,2 °. Во время движения двигателя некоторые зубья ротора не совмещены с зубьями статора на 3/4 шага зуба, 1/2 шага зуба и 1/4 шага зуба. Когда мотор делает шаг, он выбирает самый простой путь, поскольку 1/4 от 7,2 ° составляет 1,8 °, мотор перемещается на 1,8 ° каждый шаг.

    Наконец, крутящий момент и точность зависят от числа полюсов (зубцов). Чем больше полюса, тем лучше крутящий момент и точность.ORIENTAL MOTOR предлагает шаговые двигатели «высокого разрешения». Эти двигатели имеют половину шага зубьев нашего стандартного двигателя. Ротор имеет 100 зубцов, поэтому угол между зубьями составляет 3,6 °. Когда двигатель перемещается на 1/4 шага зуба, он перемещается на 0,9 °. Разрешение наших моделей с «высоким разрешением» вдвое больше, чем у стандартных моделей: 400 шагов на оборот по сравнению с 200 шагами на оборот.

    Меньшие углы шага означают меньшую вибрацию, так как мы не уходим так далеко с каждым шагом.

    Конструкция

    На рисунке ниже показано поперечное сечение 5-фазного шагового двигателя.Шаговый двигатель состоит в основном из двух частей: статора и ротора. Ротор, в свою очередь, состоит из трех компонентов: чашки ротора 1, чашки ротора 2 и постоянного магнита. Ротор намагничен в осевом направлении, так что, например, если чашка 1 ротора поляризована на север, чашка 2 ротора будет поляризована на юг.

    Статор имеет 10 магнитных полюсов с небольшими зубцами, каждый из которых имеет обмотку.

    Каждая обмотка подключена к обмотке противоположного полюса, так что оба полюса намагничиваются с одинаковой полярностью, когда ток проходит через пару обмоток.(Пропускание тока через данную обмотку намагничивает противоположную пару полюсов с одинаковой полярностью, то есть на север или юг.)

    Противоположная пара полюсов составляет одну фазу. Поскольку имеется 10 магнитных полюсов или пять фаз, в этом конкретном двигателе называется 5-фазный шаговый двигатель.

    По внешнему периметру каждого ротора имеется 50 зубцов, причем зубья чашки 1 и 2 ротора механически смещены друг относительно друга на половину шага зубьев.

    Скорость-Крутящий момент

    Очень важно, чтобы вы знали, как считывать кривую скорость-крутящий момент, поскольку она расскажет нам, что двигатель может и чего не может.Кривые скорость-крутящий момент представляют данный двигатель и данный драйвер. Когда двигатель работает, его крутящий момент зависит от типа привода и напряжения. Один и тот же двигатель может иметь совершенно другую кривую скорость-крутящий момент при использовании с другим приводом.

    ORIENTAL MOTOR дает для справки кривые скорость-крутящий момент. Если двигатель используется с аналогичным приводом, с аналогичным напряжением и аналогичным током, вы должны получить аналогичную производительность. См. Интерактивную кривую «скорость-крутящий момент» ниже:

    Считывание кривой скорость-крутящий момент

    • Удерживающий момент
      Величина крутящего момента, создаваемого двигателем в состоянии покоя, когда через его обмотки протекает номинальный ток.
    • Область пуска / останова
      Значения, при которых двигатель может мгновенно запускаться, останавливаться или реверсировать.
    • Вращающий момент
      Значения крутящего момента и скорости, которые двигатель может запускать, останавливать или реверсировать синхронно с входными импульсами.
    • Момент отрыва
      Значения крутящего момента и скорости, которые двигатель может работать синхронно с входными фазами. Максимальные значения, которые двигатель может обеспечить без остановки.
    • Максимальная пусковая скорость
      Максимальная скорость, с которой двигатель может запускаться, измеренная без нагрузки.
    • Максимальная рабочая скорость
      Максимальная скорость, на которой будет работать двигатель, измеренная без нагрузки.

    Для того, чтобы работать в зоне между втягиванием и вытягиванием, двигатель должен сначала запуститься в зоне пуска / останова.Затем частота импульсов увеличивается до тех пор, пока не будет достигнута желаемая скорость. Для остановки скорость двигателя снижается до тех пор, пока она не станет ниже кривой крутящего момента втягивания.

    Крутящий момент пропорционален току и количеству витков провода. Если мы хотим увеличить крутящий момент на 20%, мы должны увеличить ток примерно на 20%. Точно так же, если мы хотим уменьшить крутящий момент на 50%, уменьшите ток на 50%.

    Из-за магнитного насыщения нет преимуществ в увеличении тока более чем в 2 раза от номинального.В этот момент увеличение тока не приведет к увеличению крутящего момента. При токе, примерно в 10 раз превышающем номинальный, вы рискуете размагнитить ротор.

    Все наши двигатели имеют изоляцию класса B и могут выдерживать температуру 130 ° C до того, как изоляция ухудшится. Если мы допускаем разницу температур 30 ° внутри и снаружи, температура корпуса не должна превышать 100 ° C.

    Индуктивность влияет на крутящий момент на высокой скорости. Индуктивность — это причина, по которой двигатели не обладают высоким крутящим моментом до бесконечности.Каждая обмотка двигателя имеет определенное значение индуктивности и сопротивления. Индуктивность в генри, разделенная на сопротивление в омах, дает нам значение в секундах. Это количество секунд (постоянная времени) — время, необходимое катушке для зарядки до 63% от номинального значения. Если двигатель рассчитан на 1 ампер, через 1 постоянную времени катушка будет на 0,63 ампера. Примерно через 4 или 5 постоянных времени катушка будет иметь ток до 1 ампер. Поскольку крутящий момент пропорционален току, если ток заряжается только до 63%, двигатель будет иметь только около 63% своего крутящего момента после 1 постоянной времени.

    На малых оборотах это не проблема. Ток может входить и выходить из катушек достаточно быстро, поэтому двигатель имеет номинальный крутящий момент. Однако на высоких скоростях ток не может пройти достаточно быстро, пока не переключится следующая фаза. Крутящий момент снижен.

    Напряжение драйвера играет большую роль в быстродействии. Чем выше отношение напряжения привода к напряжению двигателя, тем лучше быстродействие. Высокое напряжение заставляет ток течь в обмотки быстрее, чем упомянутые выше 63%.

    Вибрация

    Когда шаговый двигатель делает переход от одного шага к другому, ротор не останавливается немедленно. ротор фактически проходит конечное положение, отводится назад, проходит конечное положение в противоположном направлении и продолжает двигаться вперед и назад, пока, наконец, не остановится (см. интерактивную диаграмму ниже). Мы называем это «звонком», и он происходит при каждом шаге двигателя. Подобно банджи-шнуру, импульс переносит ротор за его точку остановки, затем он «подпрыгивает» назад и вперед, пока, наконец, не остановится.Однако в большинстве случаев двигатель получает команду перейти к следующему этапу, прежде чем он остановится.

    На графиках ниже показан звон при различных условиях нагрузки. В ненагруженном состоянии мотор сильно звенит. Сильный звонок означает сильную вибрацию. Двигатель часто останавливается, если он не нагружен или слегка нагружен, потому что вибрация настолько велика, что теряется синхронность. При тестировании шагового двигателя обязательно добавляйте нагрузку.

    Два других графика показывают двигатель с нагрузкой.Правильная загрузка двигателя сгладит его работу. Нагрузка должна составлять от 30% до 70% крутящего момента, который может создать двигатель, а отношение инерции нагрузки к инерции ротора должно быть от 1: 1 до 10: 1. Для более коротких и быстрых ходов соотношение должно быть от 1: 1 до 3: 1.

    Специалист по применению

    ORIENTAL MOTOR и инженеры помогут подобрать подходящий размер.

    Двигатель будет демонстрировать гораздо более сильные вибрации, когда частота входных импульсов совпадает с собственной частотой двигателя.Это называется резонансом и обычно возникает около 200 Гц. В резонансе превышение и недооценка становится намного больше, и вероятность пропуска шагов намного выше. Резонанс меняется в зависимости от инерции нагрузки, но обычно он составляет около 200 Гц.

    2-фазные шаговые двигатели

    могут пропускать шаги только в группах по четыре. Если вы пропускаете шаги в количестве, кратном четырем, то вибрация вызывает потерю синхронизма или нагрузка слишком велика. Если количество пропущенных шагов не кратно четырем, велика вероятность, что неправильное количество импульсов или электрические помехи вызывают проблемы.

    Есть несколько способов обойти резонанс. Самый простой способ — вообще избежать этой скорости. 200 Гц — это не очень быстро для двухфазного двигателя со скоростью 60 об / мин. Большинство двигателей имеют максимальную пусковую скорость около 1000 pps или около того. Таким образом, в большинстве случаев вы можете запускать двигатель с более высокой скоростью, чем резонансная скорость.

    Если вам необходимо начать движение со скоростью ниже резонансной, быстро разгонитесь в резонансном диапазоне.

    Еще одно решение — уменьшить угол шага.При больших углах шага двигатель всегда будет перескакивать и недотягивать. Если двигателю не нужно двигаться далеко, он не создаст достаточной силы (крутящего момента) для значительного перерегулирования. Каждый раз, когда угол шага уменьшается, двигатель не будет так сильно вибрировать. Вот почему полушаговые и микрошаговые системы так эффективны для снижения вибрации.

    Убедитесь, что размер двигателя соответствует нагрузке. Выбрав подходящий двигатель, вы можете повысить производительность.

    Также доступны амортизаторы

    .Демпферы устанавливаются на задний вал двигателя и поглощают часть энергии колебаний. Часто они недорого сгладят вибрацию двигателя.

    5-фазные шаговые двигатели

    Относительно новая технология в шаговых двигателях — 5-фазные. Наиболее очевидная разница между 2-фазным и 5-фазным режимами (см. Интерактивную диаграмму ниже) — это количество полюсов статора. В то время как двухфазные двигатели имеют 8 полюсов, по 4 на фазу, 5-фазный двигатель имеет 10 полюсов, по 2 на фазу. Ротор такой же, как у двухфазного двигателя.

    В то время как двухфазный двигатель перемещается на 1/4 шага зуба каждой фазы. 5-фазный, благодаря своей конструкции, перемещается на 1/10 шага зуба. Поскольку шаг по-прежнему составляет 7,2 °, угол шага составляет 0,72 °. Простая конструкция позволяет разрешить 5-фазную схему с 500 шагами на оборот по сравнению с 2-фазной частотой с 200 шагами на оборот. 5-фазный обеспечивает разрешение в 2,5 раза лучше, чем 2-фазный.

    Чем выше разрешение, тем меньше угол шага, что, в свою очередь, снижает вибрацию.Так как угол шага 5-фазы в 2,5 раза меньше, чем у 2-фазы, то звон, колебания намного меньше. Как в 2-фазном, так и в 5-фазном режиме ротор должен отклоняться или отклоняться более чем на 3,6 °, чтобы пропустить ступеньки. Поскольку угол шага 5-фазной схемы составляет всего 0,72 °, для двигателя практически невозможно отклониться или отклониться от нормы на 3,6 °. Шансы потерять синхронизацию с 5-фазным шаговым двигателем очень низки.

    Способы привода

    Существует четыре различных метода привода шаговых двигателей:

    • Волновой привод (полный шаг)
    • 2 фазы включены (полный шаг)
    • 1-2 фазы вкл. (Полушаг)
    • Microstep

    Волновой привод

    На диаграмме ниже метод волнового привода был упрощен, чтобы лучше проиллюстрировать теорию.На рисунке каждый поворот на 90 ° соответствует 1,8 ° вращения ротора в реальном двигателе.

    В методе волнового возбуждения (также называемом методом однофазного включения) одновременно включается только одна фаза. Когда мы запитываем фазу А и южный полюс, она притягивает северный полюс ротора. Выключаем A и включаем B, ротор вращается на 90 ° (1,8 °) и так далее. Каждый раз запитывается только одна фаза.

    Волновой привод имеет четырехступенчатую электрическую последовательность для вращения двигателя.

    2 фазы на

    В методе «2 фазы включены» всегда находятся под напряжением две фазы.

    Еще раз на иллюстрации ниже каждые 90 ° соответствуют повороту на 1,8 °. Если обе фазы A и B запитаны как южные полюса, северный полюс ротора будет одинаково притягиваться к обоим полюсам и выровняться прямо посередине. Последовательно по мере подачи питания на фазы ротор будет вращаться, чтобы выровняться между двумя полюсами, находящимися под напряжением.

    Метод «2-фазное включение» имеет четырехступенчатую электрическую последовательность для вращения двигателя.

    Стандартные двухфазные и двухфазные двигатели типа M

    ORIENTAL MOTOR используют метод «2-фазного включения».

    Какое преимущество имеет метод «2 фазы включения» перед методом «1 фаза включения»? Ответ — крутящий момент. В методе «1 фаза включена» одновременно включается только одна фаза, поэтому на ротор действует одна единица крутящего момента. В методе «2 фазы во включенном состоянии» у нас есть две единицы крутящего момента, действующие на ротор: 1 в положении «12 часов» и 1 в положении «3 часа». Если мы сложим эти два вектора крутящего момента вместе, мы получим результат при 45 °, а величина будет на 41,4% больше.Используя метод «2 фазы вкл.», Мы можем получить тот же угол шага, что и метод «1 фаза вкл.», Но с крутящим моментом на 41% больше.

    Пятифазные двигатели немного отличаются. Вместо того, чтобы использовать метод «двухфазного включения», мы используем метод «четырехфазного включения». Каждый раз включаем 4 фазы и мотор делает шаг.

    Пятифазный двигатель проходит через 10-ступенчатую электрическую последовательность.

    1-2 фазы включены (полушаг)

    Метод «1-2 фазы включения» или полушаговый режим объединяют два предыдущих метода.В этом случае мы запитываем фазу A. Ротор выстраивается. На этом этапе мы оставляем фазу A включенной и включаем фазу B. Теперь ротор одинаково притягивается к обеим линиям посередине. Ротор повернулся на 45 ° (0,9 °). Теперь отключаем фазу A, но оставляем на фазе B. Двигатель делает еще один шаг. И так далее. Чередуя включение одной фазы и двух включенных, мы вдвое уменьшили угол ступени. Помните, что с меньшим углом шага уменьшается вибрация.

    (Для 5-фазного двигателя мы чередуем 4 фазы и 5 фаз.)

    Полушаговый режим имеет восьмиступенчатую электрическую последовательность. Для пятифазного двигателя в методе «4–5 фаз» двигатель проходит через 20-ступенчатую электрическую последовательность.

    Microstep

    Microstepping — это способ сделать маленькие шаги еще меньше. Чем меньше шаг, тем выше разрешение и лучше характеристики вибрации. В микрошаге фаза не полностью или полностью выключена. Он частично включен. Синусоидальные волны применяются как к фазе A, так и к фазе B, разнесенной на 90 ° (0.9 ° в пятифазном шаговом двигателе).

    Когда максимальная мощность находится в фазе A, фаза B равна нулю. Ротор выровняется с фазой A. По мере того, как ток в фазе A уменьшается, он увеличивается до фазы B. Ротор будет делать крошечные шаги к фазе B, пока фаза B не достигнет своего максимума, а фаза A не станет равной нулю. Процесс продолжается вокруг других фаз, и у нас есть микрошаг.

    Есть некоторые проблемы, связанные с микрошагом, в основном с точностью и крутящим моментом. Поскольку фазы являются только фазами, которые только частично запитаны, крутящий момент двигателя уменьшается, обычно примерно на 30%.Кроме того, из-за того, что разница крутящего момента между ступенями настолько мала, двигатель иногда не может преодолеть нагрузку. В этих случаях двигателю может быть дана команда сделать 10 шагов, прежде чем он действительно начнет двигаться. Во многих случаях необходимо замкнуть цикл с помощью кодировщиков, которые увеличивают цену.

    Системы шаговых двигателей

    • Системы открытого цикла
    • Системы с замкнутым контуром
    • Сервосистемы

    Открытый контур

    Шаговые двигатели спроектированы как система с разомкнутым контуром.Генератор импульсов посылает импульсы в схему чередования фаз. Секвенсор фаз определяет, какие фазы необходимо выключить или включить, как описано в информации о полном шаге и полушаге. Секвенсор управляет мощными полевыми транзисторами, которые затем вращают двигатель.

    Однако в системе с разомкнутым контуром нет проверки положения и способа узнать, сделал ли двигатель свое управляемое движение.

    Замкнутый контур

    Самый популярный метод замыкания контура — это добавление энкодера на задний вал двигателя с двумя валами.Кодировщик состоит из тонкого диска с линиями на нем. Диск проходит между передатчиком и приемником. Каждый раз, когда между ними проходит линия, на сигнальные линии выводится импульс. Эти импульсы возвращаются контроллеру, который ведет их счет. Обычно в конце хода контроллер сравнивает количество импульсов, отправленных драйверу, с количеством отправленных обратно импульсов энкодера. Обычно записывается процедура, согласно которой, если два числа различны, разница затем компенсируется.Если числа совпадают, ошибки не произошло и движение продолжается.

    У этого метода есть два недостатка: стоимость (и сложность) и время отклика. Дополнительная стоимость кодировщика, наряду с увеличением сложности контроллера, увеличивает стоимость системы. Кроме того, поскольку коррекция (если таковая имеется) выполняется в конце хода, в систему можно добавить дополнительное время.

    Сервосистема

    Другой вариант — сервосистема.Сервосистема обычно представляет собой двигатель с малым числом полюсов, который обеспечивает высокую скорость, но не имеет встроенной способности позиционирования. Чтобы сделать его устройством положения, требуется обратная связь, обычно энкодер или резольвер, а также контуры управления. Сервопривод по существу включается и выключается, пока счетчик резольвера не достигнет определенной точки. Следовательно, сервопривод работает по ошибке. Например, сервопривод получает команду двигаться на 100 оборотов. Счетчик резольвера показывает ноль, и двигатель запускается. Когда счетчик резольвера достигает 100 оборотов, двигатель выключается.Если положение отклоняется, двигатель снова включается, чтобы вернуть его в исходное положение. Как сервопривод реагирует на ошибку, зависит от настройки усиления. Если установлен высокий коэффициент усиления, двигатель очень быстро отреагирует на любые изменения ошибки. Если настройка усиления низкая, двигатель не будет так быстро реагировать на изменения ошибки. Тем не менее, при любых настройках усиления по времени в систему управления движением вводятся временные задержки.

    Системы шаговых двигателей с замкнутым контуром AlphaStep

    AlphaStep — это революционный шаговый двигатель компании Oriental Motor. AlphaStep имеет встроенный преобразователь, обеспечивающий обратную связь по положению. В любой момент времени мы знаем, где находится ротор.

    Драйвер AlphaStep имеет счетчик ввода. Подсчитываются все импульсы, поступающие на привод. Обратная связь резольвера поступает на счетчик положения ротора. Любое отклонение присутствует на счетчике отклонений. Обычно двигатель работает без обратной связи. Делаем векторы крутящего момента и двигатель следует. Если счетчик отклонения показывает значение, превышающее ± 1,8 °, фазовый секвенсор включает вектор крутящего момента в верхней части кривой смещения крутящего момента, генерируя максимальный крутящий момент, чтобы вернуть ротор в синхронизм.Если двигатель отключается на несколько шагов, секвенсор активирует несколько векторов крутящего момента на верхней части кривой смещения крутящего момента. Водитель может выдержать перегрузку до 5 секунд. Если он не может вернуть двигатель в синхронизм в течение 5 секунд, драйвер выдаст ошибку и отправит сигнал тревоги.

    Замечательной особенностью AlphaStep является то, что он исправляет пропущенные шаги на лету. Он не ждет до конца хода, чтобы внести исправления. Как только ротор вернется в 1.8 °, драйвер возвращается в режим разомкнутого контура и подает необходимые фазные напряжения.

    На приведенном ниже графике показана кривая изменения крутящего момента и когда агрегат находится в режиме разомкнутого или замкнутого контура. Кривая смещения крутящего момента — это крутящий момент, создаваемый одной фазой. Максимальный крутящий момент достигается при смещении зубьев ротора на 1,8 °. Двигатель может пропустить шаг только в том случае, если он разгоняется более чем на 3,6 °. Поскольку водитель берет на себя управление вектором крутящего момента, когда он промахивается на 1,8 °, двигатель не может пропустить шаги, кроме случаев перегрузки более 5 секунд.

    Многие думают, что точность шага AlphaStep составляет ± 1,8 °. Точность шага AlphaStep составляет 5 угловых минут (0,083 °). Водитель управляет векторами крутящего момента за пределами 1,8 °. Оказавшись внутри 1,8 °, зубья ротора будут совпадать с вектором крутящего момента, который создается. AlphaStep следит за тем, чтобы правильный зуб совпадал с вектором крутящего момента.

    AlphaStep доступен во многих версиях. ORIENTAL MOTOR предлагает версии с круглым валом и редуктором с несколькими передаточными числами для увеличения разрешения и крутящего момента или для уменьшения отраженной инерции.Почти все версии могут быть оснащены отказоустойчивым магнитным тормозом. ORIENTAL MOTOR также имеет версию на 24 В постоянного тока, называемую серией ASC.

    Заключение

    Таким образом, шаговые двигатели отлично подходят для приложений позиционирования. Шаговыми двигателями можно точно управлять как по расстоянию, так и по скорости, просто изменяя количество импульсов и их частоту. Благодаря большому количеству полюсов они обладают точностью и в то же время работают в разомкнутом контуре. Шаговый двигатель, если его размер соответствует области применения, никогда не пропустит шага.И поскольку им не нужна позиционная обратная связь, они очень рентабельны.


    Шаговые двигатели

    — все, что вам нужно знать о шаговых двигателях

    Мощные возможности высоконадежных шаговых двигателей

    Шаговые двигатели часто ошибочно воспринимаются как меньшие из серводвигателей, но на самом деле они очень надежны, как и серводвигатели. Двигатель работает за счет точной синхронизации с выходным импульсным сигналом от контроллера к драйверу, обеспечивая высокоточное позиционирование и контроль скорости.Шаговые двигатели отличаются высоким крутящим моментом и низким уровнем вибрации на низких скоростях, что идеально подходит для приложений, требующих быстрого позиционирования на короткие расстояния.

    Все, что нужно знать о шаговых двигателях

    «Шаговые двигатели? Серводвигатели должны иметь лучшую производительность». Это типичный ответ на вопрос о шаговых двигателях. Очевидно, что существует большое заблуждение о шаговых двигателях. Фактически, шаговые двигатели использовались в различных типах приложений, таких как современное оборудование и доступные автоматизированные инструменты.В этой статье объясняются причины, по которым шаговые двигатели выбираются постоянно. Некоторые читатели могут сказать, что никогда раньше не видели шагового двигателя. Шаговые двигатели использовались во многих приложениях и отраслях в качестве моторных решений для приводных систем, требующих высокоточного контроля, таких как автоматизация производства (FA), производственное оборудование для полупроводников, FPD и солнечные панели, медицинские устройства, аналитические инструменты, прецизионные столики, финансовые инструменты. системы, машины для упаковки пищевых продуктов, и регулировки апертурной диафрагмы для камер.

    Почему вы используете шаговый двигатель?

    Простота использования: 34%
    Недорого: 17%
    Простые операции: 16%
    Нет необходимости в настройке: 12%
    Другое: 21%
    * Количество опрошенных: 258 (разрешено несколько ответов) / исследование Oriental Motor

    Ключевые моменты: простота использования, простые операции и низкая стоимость

    Согласно опросу пользователей шаговых двигателей, многие отдают предпочтение шаговым двигателям за их «простоту использования», «простые операции» и «низкую стоимость», обусловленные структурой и конфигурацией системы.Логично, что многие пользователи находят такие положительные стороны в шаговых двигателях благодаря простой конструкции и конфигурации системы. Однако некоторые читатели могут скептически относиться к фактическим характеристикам двигателя с точки зрения его точности и крутящего момента. Непросто полностью понять всю идею, если нет примеров сравнения с другими управляющими двигателями, такими как серводвигатели. Зная характеристики и применяя различные подходы в зависимости от требуемых операций, шаговые двигатели, безусловно, могут снизить стоимость оборудования. Характеристики и техническая информация шаговых двигателей описаны ниже:

    Впечатляющая «точность остановки». Быстро перемещается в «диапазоне низких / средних скоростей»

    Шаговые двигатели

    обладают замечательной точностью остановки, и возможно точное управление с разомкнутым контуром. Например, при использовании серии RK II для позиционирования вращающегося стола точность его остановки находится в пределах ± 0,05 ° (без нагрузки). Поскольку ошибки положения остановки не накапливаются между шагами, возможно позиционирование с высокой точностью.Конструкция шагового двигателя, не требующая энкодера, обеспечивает простую систему привода и низкую стоимость.

    Точка 1


    Фантастическая точность остановки

    Например, при преобразовании точности остановки ± 0,05 ° шагового двигателя в шарико-винтовой механизм:

    Условия эксплуатации:
    • Двигатель: серия RK II

    • Шаг шарико-винтовой передачи: 10 мм

    Точность остановки: ± 1,4 мкм

    Обычно точность шарико-винтовой передачи с заземлением составляет ± 10 мкм.При использовании катаной шарико-винтовой передачи ее точность снижается до ± 20 мкм, что указывает на то, что точность остановки шагового двигателя намного выше, чем у шарико-винтовой передачи.

    Высокий крутящий момент в диапазоне низких / средних скоростей — еще одна замечательная особенность шаговых двигателей. Одной из основных характеристик серводвигателей является создание постоянного крутящего момента в диапазоне от средних до высоких скоростей. Серводвигатели подходят для работы с большим ходом (много оборотов). С другой стороны, характеристики крутящего момента шаговых двигателей не плоские.Кривая крутящего момента в диапазоне низких / средних скоростей имеет тенденцию становиться очень высокой, а в диапазоне высоких скоростей становится очень низкой. Помимо стабильного вращения в диапазоне низких скоростей, с которым борются серводвигатели, шаговые двигатели могут обеспечивать высокий крутящий момент в требуемом диапазоне скоростей для операций с коротким ходом (меньшее количество оборотов), поэтому они подходят для выбора желаемого угла шага для многократного вращения. столы и приложения для измерения скорости. Это связано с коротким временем позиционирования для короткоходного режима, поэтому двигатель замедляется и останавливается до достижения максимальной скорости.Другими словами, скоростные характеристики обычно не требуются.

    Высокая скорость отклика и отличная синхронизация

    Третья замечательная особенность шаговых двигателей — это отзывчивость. Управление без обратной связи, которое отправляет односторонние команды на двигатель, имеет высокий механизм слежения за командами. В то время как серводвигатели, ожидающие обратной связи от энкодера, обычно имеют «задержки» с командами, шаговые двигатели работают синхронно с импульсами. Поэтому очень мало «задержек», что приводит к отличному отклику.По этой причине шаговые двигатели подходят для приложений, требующих синхронной работы нескольких двигателей. Одним из примеров является приложение для передачи досок, для которого требуются два конвейера с одним установленным двигателем, соответственно, для перемещения досок между двумя конвейерами.

    Point 2


    Отличный диапазон низких / средних скоростей!

    Пример: крутящий момент двигателя размером корпуса 85 мм эквивалентен номинальному крутящему моменту серводвигателя мощностью 400 Вт при 1000 об / мин.

    Крутящий момент в еще более низком диапазоне скоростей может быть до 5 раз выше.Для позиционирования на короткие расстояния очень важен высокий крутящий момент в диапазоне низких / средних скоростей.

    Point 3


    Высокая отзывчивость!

    Подходящие области применения

    Помимо толчкового режима с частым запуском и остановкой, шаговые двигатели подходят для размещения процессоров проверки изображений, которые не любят вибрации, кулачковых приводов, которые трудно регулировать с помощью серводвигателей, и механизмов с низкой жесткостью, таких как ременной привод.Кроме того, стоимость значительно снижается за счет замены шарико-винтовой передачи на ременную.

    Преимущества отличных характеристик

    Помимо снижения стоимости, шаговые двигатели имеют много преимуществ с точки зрения производительности. На следующей диаграмме показано преобразование крутящего момента из примера серии RKII в крутящий момент типичных диапазонов мощности сервоприводов. Ниже представлена ​​подробная информация о шаговых двигателях, такая как базовая структура, система и примеры приложений, для получения дополнительной информации о шаговых двигателях.

    Основы шаговых двигателей

    Работа и структура

    Шаговый двигатель вращается с фиксированным углом шага, как секундная стрелка часов. Благодаря механической конструкции внутри двигателя можно выполнять высокоточное позиционирование с помощью разомкнутого контура.

    Точное позиционирование (количество шагов)

    Имея полный контроль над вращением и скоростью, простая конструкция шаговых двигателей достигается без использования электрических компонентов, таких как энкодер внутри двигателя.По этой причине шаговые двигатели очень прочные и имеют высокую надежность с очень небольшим количеством отказов. Что касается точности остановки, то ± 0,05 ° (без совокупных ошибок по тангажу) очень точный. Поскольку позиционирование шаговых двигателей выполняется с помощью управления без обратной связи и управляется намагниченным статором и магнитным ротором с небольшими зубьями, у шаговых двигателей есть более высокий механизм отслеживания команд, чем у серводвигателей. Также не происходит рывков при остановке шаговых двигателей. Они также отлично подходят для ременных передач, которые имеют низкую жесткость.

    Используется для управления скоростью и положением

    Когда импульсы вводятся в драйвер через генератор импульсов, шаговые двигатели позиционируются в соответствии с количеством входных импульсов. Базовый угол шага 5-фазных шаговых двигателей составляет 0,72 ° и 1,8 ° для 2-фазных шаговых двигателей. Скорость вращения шагового двигателя определяется скоростью частоты импульсов (Гц), передаваемой драйверу, и можно свободно изменять вращение двигателя, просто изменяя количество входных импульсов или частот для драйвера.Шаговые двигатели служат не только как двигатели управления положением, но и как двигатели регулировки скорости с высокой степенью синхронизации.

    Шаговые двигатели Использование:

    • Высокочастотное повторяющееся позиционирование с фиксированными углами шага
    • Позиционирование, требующее длительного времени остановки из-за регулировки ширины и т. Д.
    • Колеблющиеся нагрузки и изменение жесткости
    • Позиционирование с разделением на 1 цикл
    • Валы двигателей, требующие синхронной работы

    Операционная система

    Простое управление без датчика или обратной связи

    Поскольку возможно выполнять точное позиционирование и управление положением при синхронизации с количеством командных импульсов и скоростью, нет необходимости в устройствах, таких как датчик, для позиционирования.Таким образом, вся система проста в сборке. Если расширенное управление, такое как операция интерполяции, не требуется, рекомендуется использовать встроенный драйвер типа функции контроллера. Стоимость снижается за счет исключения контроллеров, таких как генератор импульсов и модули позиционирования ПЛК.

    Замкнутый контур со встроенным датчиком

    Хотя при управлении с разомкнутым контуром возможно позиционирование с высокой точностью, что произойдет, если возникнет проблема? Чтобы избежать таких ошибок, можно использовать двигатель типа энкодера или двигатель с обратной связью со встроенным датчиком (серия AR).

    Можно ли дополнительно снизить стоимость?

    Общая проблема инженеров-проектировщиков — снижение затрат. Неужели нет возможности еще больше снизить стоимость? Чтобы выяснить это, был проведен тест на снижение затрат с улучшенными техническими характеристиками на основе шарико-винтовой передачи. Ниже объясняются детали теста:

    Миссия


    Механизм линейного перемещения

    1. Дальнейшее увеличение скорости
    2. Дальнейшее снижение затрат
    [Условия изначально запланированного оборудования] Механизм: шарико-винтовая передача + серводвигатель Условия, такие как нагрузка, скорость и шаг, показанные справа, определяются на основе на серводвигателе закреплен шариковыми винтами и стальной пластиной.

    План

    Замените механизм на ременной шкив
    • Шарико-винтовая передача при попытке увеличить скорость => Ременный механизм может быть более подходящим => от 1000 мм / сек до 1500 мм / сек возможно с ременным механизмом. Если нет проблем с точностью позиционирования, замените ремень на ремень. • Значительно снизить стоимость, если возможна замена ремня => Ремень недорогой, но его низкая жесткость может повлиять на стабильность работы серводвигателя, даже при автоматической настройке.

    Проблемы

    1.Разница в точности остановки винта и ремня … Какая точность остановки требуется?
    2. Влияние низкой жесткости … Влияние на время схватывания, устранение проблем с настройкой
    • Повышенная точность остановки винтом. Нет проблем поменять на ремень? => Требуемая для данного приложения точность остановки составляет ± 0,05 ~ 0,1 мм, что не так точно, как точность для винта. Следовательно, его можно заменить ремнем.
    • При замене ремня жесткость механизма снижается, поэтому движения серводвигателя становятся нестабильными.=> Среди двигателей позиционирования, шаговые двигатели не имеют встроенного энкодера. По этой причине они не требуют регулировки и устойчивы к низкой жесткости. Их движения стабильны независимо от колеблющихся нагрузок. Если выход такой же, рассмотрите шаговые двигатели.

    Оценка

    Механизм: ременной шкив + двигатель: попробуйте с шаговым двигателем

    • Транспортная масса -> Макс. допустимая нагрузка 7 кг • Скорость движения -> Повышена до 800 мм / сек. Двигатель => При замене шагового двигателя на серводвигатель стоимость снижена на 50%! Механизм => При замене шарико-винтовой передачи на ленточный, стоимость снижена на 7%!

    Результаты

    Было много возможностей для снижения затрат!
    Проведя обзор механизма с нуля, а также выбрав двигатель на основе характеристик, нам удалось повысить технические характеристики и снизить стоимость, даже если размер двигателя стал немного больше.В прошлом выбор двигателя производился на основании его простоты использования или знакомства. После этого упражнения стали ясны различия в работе серводвигателей и шаговых двигателей. Было удивительно, что шаговые двигатели стали более доступными, чем ожидалось. Должно быть место для снижения стоимости других устройств, использующих этот метод. Это упражнение подтвердило, что хорошо сбалансированный выбор между техническими характеристиками двигателя и его стоимостью при максимальном увеличении характеристик двигателя является ключевым моментом.

    Что имеет более высокую точность остановки — шаговый двигатель или серводвигатель?

    Запрос от клиента: Требуется двигатель с хорошей точностью остановки.Насколько сильно отличаются шаговые двигатели от серводвигателей?

    Допущение: Серводвигатель переменного тока серии NX оснащен 20-битным энкодером, поэтому он должен иметь высокое разрешение и хорошую точность остановки.

    Во-первых, необходимо пояснить разницу между разрешением и точностью остановки: разрешение — это количество шагов на оборот, которое также называется углом шага для шаговых двигателей. Это необходимо при рассмотрении того, насколько точным должно быть требуемое позиционирование.Точность остановки — это разница между фактической позицией остановки и теоретической позицией остановки.

    Означает ли это, что серводвигатель переменного тока, оснащенный высокоточным энкодером, имеет лучшую точность остановки, чем шаговые двигатели?
    Не совсем так. В прошлом не существовало проблем с концепцией «точность остановки серводвигателей, равная разрешающей способности энкодера в пределах ± 1 импульса». Однако последние серводвигатели оснащены 20-битным энкодером (1 048 576 шагов), который имеет очень высокое разрешение.Из-за этого ошибки, связанные с точностью установки энкодера, имеют огромное влияние на точность остановки. Поэтому концепция точности остановки начала немного меняться.
    Согласно сравнительным таблицам, точность остановки между шаговыми двигателями и серводвигателями переменного тока почти одинакова (± 0,02º ~ 0,03º). Точность зависит от механической точности двигателя для шаговых двигателей, таким образом, если положение остановки может быть выполнено на 7,2 °, позиционирование всегда выполняется с помощью одних и тех же маленьких зубцов на роторе в соответствии с конструкцией двигателя.Это позволяет еще больше повысить точность остановки.
    Однако шаговые двигатели могут создавать угол смещения в зависимости от значения крутящего момента нагрузки. Кроме того, в зависимости от состояния механизма, серводвигатели переменного тока могут иметь большую ширину захвата в ответ на регулировку усиления. По этим причинам требуется некоторая осторожность.

    Сравнение точности остановки между шаговыми двигателями и серводвигателями переменного тока

    Что такое шаговые приводы и как они работают?

    Шаговый привод — это схема драйвера, которая управляет работой шагового двигателя.Шаговые приводы работают, посылая ток через различные фазы в импульсах на шаговый двигатель. Существует четыре типа: волновые приводы (также называемые однофазными приводами), двухфазные приводы, одно-двухфазные приводы и микрошаговые приводы.

    Приводы

    Wave или однофазные приводы работают только с одной включенной фазой. Рассмотрим иллюстрацию ниже. Когда привод подает питание на полюс A (южный полюс), показанный зеленым, он притягивает северный полюс ротора. Затем, когда привод подает питание на B и отключает A, ротор поворачивается на 90 °, и это продолжается, поскольку привод подает питание на каждый полюс по одному.

    Инженеры редко используют волновое движение: это неэффективно и обеспечивает небольшой крутящий момент, потому что одновременно задействуется только одна фаза двигателя.

    Двухфазное вождение получило свое название потому, что одновременно включены две фазы. Если привод питает оба полюса A и B как южные полюса (показаны зеленым), то северный полюс ротора притягивается к обоим в равной степени и выравнивается посередине двух полюсов. По мере того, как последовательность подачи энергии продолжается, ротор постоянно заканчивается выравниванием между двумя полюсами.

    При двухфазном включении разрешение не выше, чем при однофазном включении, но зато создается больший крутящий момент.

    Привод с включением одной-двух фаз получил свое название от способа подачи питания на 1 или 2 фазы в любое определенное время. В этом методе управления, также известном как полушаговый, привод подает питание на полюс A (показан зеленым)… затем подает питание на полюса A и B… затем подает питание на полюс B… и так далее.

    Одно-двухфазное вождение обеспечивает более точное разрешение движения.Когда включены две фазы, двигатель развивает больший крутящий момент. Одно предостережение: пульсация крутящего момента вызывает беспокойство, поскольку может вызвать резонанс и вибрацию.

    Микрошаговый режим связан с однофазным включением.

    Microstepping обеспечивает очень точное разрешение движения. Здесь привод использует регулирование тока для предотвращения колебаний крутящего момента. С помощью этой техники инженеры могут использовать шаговые двигатели в большем количестве приложений.

    По сути, микрошаговый привод увеличивает и уменьшает ток по синусоиде, поэтому ни один полюс не включен или не выключен полностью.Вот образец микрошагового синусоидального тока:

    Обратите внимание на тонкий зазубренный контур синусоидального тока. Хотя микрошаговый режим не обязательно улучшает точность, он дает более высокое разрешение, чем другие режимы движения, что особенно полезно для приложений, в которых двигатель работает без нагрузки. Во время работы моторы могут пропускать шаги. Тем не менее, микрошаговые движения распространяют энергию, а не доставляют ее к двигателю сразу, что может вызвать звон и перерегулирование.

    Для всех этих форм привода двигатели могут иметь разные обмотки. Униполярные двигатели принимают только положительное напряжение. Униполярный требует дополнительного провода в середине каждой катушки, чтобы позволить току течь от одного конца к другому. Биполярные шаговые двигатели используют как положительное, так и отрицательное напряжение. Биполярные шаговые двигатели имеют больший крутящий момент, потому что они создают более сильное магнитное поле, но для их конструкции также требуется больше провода.

    Для дополнительной информации:

    Сайт Oriental Motor по шаговым двигателям

    Техасский университет в Остине: Архив STMicroelectronics PDF

    Электронная книга

    : Все о схемах — Шаговые двигатели

    Что такое шаговый двигатель?

    Шаговый двигатель (также называемый шаговым двигателем) — это двигатель, который вращается прерывисто, перемещаясь на фиксированный угол на каждом шаге, а не непрерывно вращает свой вал.

    Например, движение секундной стрелки на часах, которое движется вперед на одну секунду за раз, может быть достигнуто с помощью шагового двигателя, который перемещается с шагом 6 ° каждую секунду.

    Итак, как шаговый двигатель достигает этой характеристики вращения вала на фиксированный угол на каждом шаге?

    Секрет заключается в использовании электрических импульсов. Импульс — это электрический сигнал, возникающий при включении и выключении источника питания, при этом каждое такое переключение считается одним импульсом.Шаговый двигатель использует эти импульсы для точного механического управления углом и скоростью вращения.

    Типы шаговых двигателей [1] (классифицируются по конструкции ротора)

    Шаговые двигатели

    можно условно разделить на следующие три категории в зависимости от конструкции их ротора.

    Двигатель с постоянным магнитом (PM)
    Ротор содержит постоянный магнит. Недостатком этой конструкции является то, что она не может обеспечить гибкость по углу поворота (углу шага).

    Электродвигатель с регулируемым сопротивлением (VR)
    Ротор содержит сердечники, по форме напоминающие зубья шестерни. Это обеспечивает большую гибкость в настройке угла шага.

    Гибридный (HB) мотор
    Ротор содержит как постоянные магниты, так и сердечники, имеющие структуру зубцов шестерни. Этот тип двигателя используется в широком спектре приложений, сочетая в себе преимущества двигателей с постоянными магнитами и двигателей VR. Все шаговые двигатели, разработанные и изготовленные ASPINA, являются двигателями HB.

    Принцип действия шаговых двигателей HB

    Ротор сконструирован с цилиндрическим постоянным магнитом, расположенным между двумя сердечниками, концентричными относительно вала двигателя и смещенными на половину шага друг от друга. Ротор вращается на фиксированный угол шага каждый раз при вводе импульса. Поскольку двухфазный шаговый двигатель HB с углом шага 1,8 ° поворачивается на 1,8 ° за каждый импульс, для одного полного оборота требуется 360 ° / 1,8 ° = 200 импульсов.

    Типы шаговых двигателей [2] (классифицируются по току в катушке)

    Шаговые двигатели

    также можно разделить на следующие две категории в зависимости от протекания электрического тока в катушке.

    Униполярный двигатель

    Ток в униполярном двигателе всегда течет через обмотки катушки в одном направлении. Хотя это упрощает связанную схему управления, он производит меньший крутящий момент, чем биполярный двигатель.

    Биполярный двигатель

    Ток в биполярном двигателе может течь через обмотки катушки в любом направлении. Хотя для этого требуется более сложная схема управления, чем для униполярного двигателя, он производит больший крутящий момент.

    Что такое драйвер шагового двигателя?

    Шаговые двигатели

    используются вместе со схемой драйвера.Драйвер регулирует угол и скорость вращения двигателя на основе входных электрических импульсов от контроллера.

    Драйвер двухфазного шагового двигателя HB

    Характеристики шаговых двигателей

    Шаговые двигатели

    отличаются от двигателей других типов следующим образом.

    Преимущества
    • Поскольку угол поворота определяется количеством импульсов (цифровой вход), управление положением (углом поворота) просто
    • Может вращаться с малой скоростью
    • Может использовать управление положением без обратной связи
    • Отличная способность оставаться заблокированным при остановке
    Недостатки
    • Требуется приводная схема
    • Потеря синхронизации может произойти из-за таких факторов, как неожиданные изменения нагрузки
    • Высокий уровень вибрации и шума

    Применения для шаговых двигателей

    Превосходная точность остановки, высокий крутящий момент на средних и низких скоростях и превосходная отзывчивость шаговых двигателей означают, что они могут использоваться в широком спектре приводных приложений, требующих точного управления.

    • Производственное оборудование
    • Медицинское оборудование
    • Приборы лабораторные аналитические
    • Банкоматы
    • Торговые автоматы
    • Автоматы по продаже билетов
    • Копировальные аппараты
    • Роботы
    • Оптические дисководы (приводы Blu-ray, DVD и т. Д.)
    • Лазерные принтеры
    • Цифровые фотоаппараты
    • Жалюзи кондиционера
    • Аттракционы

    Преодоление проблем с бесщеточными двигателями постоянного тока

    ASPINA поставляет не только автономные шаговые двигатели, но и системные продукты, которые включают системы привода и управления, а также механическую конструкцию.Они подкреплены всесторонней поддержкой, которая простирается от прототипирования до коммерческого производства и послепродажного обслуживания.
    ASPINA может предложить решения, адаптированные к функциям и характеристикам, требуемым для различных отраслей промышленности, приложений и продуктов клиентов, а также для конкретных производственных условий.

    ASPINA поддерживает не только клиентов, которые уже знают свои требования или спецификации, но и тех, кто сталкивается с проблемами на ранних этапах разработки.
    Вы боретесь со следующими проблемами?

    Выбор двигателя
    • У вас еще нет подробных спецификаций или чертежей, но нужна консультация по двигателям?
    • У вас нет сотрудников, имеющих опыт работы с двигателями, и вы не можете определить, какой двигатель лучше всего подойдет для вашего нового продукта?
    Разработка двигателей и сопутствующих компонентов
    • Хотите сосредоточить свои ресурсы на основных технологиях и передать на аутсорсинг приводные системы и разработку двигателей?
    • Хотите сэкономить время и силы, связанные с изменением конструкции существующих механических компонентов при замене двигателя?
    Уникальное требование
    • Вам нужен двигатель, изготовленный по индивидуальному заказу, но ваш обычный поставщик отказался от него?
    • Не можете найти двигатель, который дает вам необходимый контроль, и вот-вот теряете надежду?

    Ищете ответы на эти проблемы? Свяжитесь с ASPINA, мы здесь, чтобы помочь.

    Ссылки на глоссарий и страницы часто задаваемых вопросов

    Что такое шаговый двигатель?

    Шаговый двигатель (иногда называемый шаговым двигателем или шаговым двигателем) — это двигатель постоянного тока с фиксированным числом шагов, совершающих полный оборот. Двигателю может быть дана команда двигаться в любое из этих положений ступеньки и удерживать положение без необходимости в датчике положения — при условии, что он имеет правильный размер с учетом требований к крутящему моменту и скорости для приложения. Это известно как управление по «разомкнутому контуру».

    Шаговые двигатели управляются попеременным возбуждением обмоток двигателя. Шаговые приводы используются для управления мощными импульсами постоянного тока, подаваемыми на двигатель, и, таким образом, для управления движением вала двигателя с большой точностью.

    Двухфазные шаговые двигатели могут быть однополярными или биполярными. В то время как однополярные двигатели популярны среди любителей, большинство промышленных шаговых двигателей являются биполярными. Биполярные двигатели более эффективны и мощны для данного веса.

    Сколько шагов на оборот?

    Число шагов на оборот зависит от количества обмоток в двигателе.Двигатели SureStep® обеспечивают вращение на 1,8 градуса на «полный шаг», и, следовательно, для одного полного вращения требуется 200 полных шагов. Но шаговыми двигателями также можно управлять с помощью долей «шага», таких как «полушаг», «четверть шага» и т. Д., Метод, при котором шаговый привод возбуждает чередующиеся обмотки на высокой скорости для достижения промежуточных положений между полными шагами. .

    Микрошаг

    Большинство современных шаговых приводов способны к «микрошагам», а некоторые даже используют синусоидальные сигналы для обмоток для достижения очень большого числа шагов, составляющих 10k, 20k или даже 50k шагов на оборот или выше.Это значение обычно выбирается пользователем с помощью микропереключателей на приводе или с помощью программного обеспечения для программирования. Доступный крутящий момент шагового двигателя может быть значительно уменьшен при использовании микрошага (кривые крутящий момент / скорость SureStep® предоставляются с полушаговым разрешением). Следует также отметить, что повторяемость и точность размера шага могут пострадать при очень высоких разрешениях микрошагов.

    Значит, шаговый двигатель — это всего лишь часть шаговой системы?

    Да, хотя в массовых коммерческих приложениях (особенно с двигателями меньшего размера) шаговый привод может состоять из простого набора микросхем, который может быть индивидуально интегрирован с другой управляющей электроникой на уровне платы.Однако в большинстве приложений промышленного управления двигателем управляет специальный шаговый привод, а нерегулируемый источник питания постоянного тока обеспечивает напряжение от 24 до 80 В постоянного тока для питания системы. Эти стандартные компоненты (COTS) имеют много очевидных преимуществ при работе с малым объемом.

    Как управлять шаговой системой?

    Шаговые приводы принимают управляющие сигналы малой мощности от ПЛК или другого контроллера движения и соответственно генерируют соответствующий ток обмотки.Входные сигналы управления для шагового привода известны как сигналы «Импульс и направление». Один дискретный вход управляет направлением вала двигателя, а второй высокоскоростной вход переключается для каждого шага (или микрошага) желаемого движения. Обратите внимание, что высокоскоростное движение при высоком разрешении микрошагов может потребовать ОЧЕНЬ высокоскоростной последовательности импульсов — например, при микрошаге со скоростью 50000 шагов на оборот для шагового привода потребуется частота входных импульсов 250 кГц для генерации скромных 300 об / мин на скорости вращения. вал двигателя (300 об / мин ÷ 60 сек / мин × 50 000 шагов / оборот = 250 000 шагов / сек).В зависимости от возможностей ПЛК или контроллера движения может потребоваться компромисс между максимальной скоростью и высоким разрешением. Некоторые приводы даже поддерживают изменение разрешения микрошагов на лету, так что высокоскоростные движения могут управляться при низком разрешении, в то время как повышенная точность возможна на более низких скоростях.

    Самонаведение

    Для приложений, основанных на местоположении, обычно требуется датчик исходного положения. При включении питания контроллер инициирует последовательность перемещения в исходное положение, и система определяет исходное положение вала или подключенного механического устройства.Большинство интеллектуальных шаговых приводов поддерживают ряд процедур самонаведения (с небольшими вариациями), которые удовлетворяют большинство требований приложения.

    Проверка позиции

    Во многих случаях целесообразно проверять положение хотя бы один раз в каждом машинном цикле. Это может быть так же просто, как датчик «завершение движения», срабатывающий в конце повторяющегося движения. Даже с двигателем правильного размера могут возникнуть неожиданные препятствия, трение или другие нарушения нагрузки, которые заставят двигатель «пропускать шаги».Из-за разомкнутой природы шаговой системы привод не будет знать об этих «пропусках». В таких случаях контроллеру может потребоваться отправить дополнительные «шаги», чтобы компенсировать разницу, или может потребоваться повторить процедуру самонаведения.

    Скорость и производительность

    Что касается чистой скорости, большинство шаговых двигателей могут вращаться до 1500 об / мин или быстрее, но доступный крутящий момент значительно падает при 75% (или меньше) максимальной скорости. Оптимальное место для скорости и крутящего момента шагового двигателя обычно находится в диапазоне 0-500 об / мин или ниже — кривую крутящего момента / скорости для конкретного двигателя следует тщательно учитывать при выборе системы.Вот типичный пример кривых крутящего момента / скорости для шагового двигателя SureStep® при трех уровнях напряжения.

    Для высокопроизводительных приложений, требующих быстрого динамического отклика, шаговые двигатели могут быть чрезвычайно эффективными, но только если система спроектирована без большого несоответствия по инерции между инерцией нагрузки и инерции двигателя. Если для вашего приложения важен высокий динамический отклик, постарайтесь сохранить несоответствие по инерции ниже 10: 1. Для максимальной производительности — стремитесь к соотношению 1: 1.

    Рассмотрим коробку передач

    Редукторы

    часто используются для уменьшения рассогласования по инерции и для дальнейшего увеличения эффективного крутящего момента шагового двигателя. AutomationDirect предлагает линейку прецизионных планетарных редукторов SureGear®, которые подходят непосредственно к нашим двигателям SureStep® с рамой NEMA (мы даже включаем монтажное оборудование). Эти редукторы предлагают широкий диапазон передаточных чисел (5, 10, 25, 50 и 100: 1), низкий люфт 30 угловых минут или меньше, и они не требуют технического обслуживания; не требуют дополнительной смазки на протяжении всего срока службы 20 000 часов.

    Коробки передач

    уменьшают отраженную инерцию нагрузки на квадрат передаточного числа. Это может значительно улучшить рассогласование по инерции, но вы должны учитывать дополнительную инерцию самой коробки передач. Понижение передачи также ограничивает максимальную скорость приложения.

    Какие еще особенности шагового двигателя следует искать?

    Размер рамы

    Типоразмеры

    NEMA являются общими для промышленных шаговых двигателей, шаговые двигатели SureStep® доступны в типоразмерах NEMA 17, 23 и 34 с различной длиной пакета и номинальным крутящим моментом.Длина пакета (длина корпуса двигателя) является одним из факторов, определяющих доступную мощность. Двигатели SureStep также доступны в специальной серии H с более высоким крутящим моментом, с более сильными магнитами и более мощными обмотками для наиболее требовательных приложений.

    Двойные валы

    Двигатели SureStep всех размеров доступны с одним или двумя валами. Двигатели с двумя валами (на самом деле это один вал, который выступает с обоих концов двигателя) используются для привода двух независимых нагрузок или для возможного добавления устройства обратной связи (когда требуется работа с обратной связью).

    Тип подключения

    Разъемы

    также имеются на всех двигателях SureStep. Двигатели имеют 12-дюймовый кабель с разъемом. Для завершения проводки используется недорогой удлинительный кабель двигателя. Это гарантирует правильность подключения проводов двигателя и значительно упрощает замену поврежденного двигателя.

    Щелкните здесь, чтобы узнать больше о компонентах ступенчатой ​​системы SureStep®.
    Щелкните здесь, чтобы узнать больше о прецизионных редукторах SureGear®.

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *