Для чего полезен степпер


какие мышцы работают, отзывы и результаты, эффективность

Любой человек, который хоть раз бывал в тренажерном зале, наверняка знает, что такое степпер. Это довольно популярный тренажер, с помощью которого можно накачать определенную группу мышц. Рассмотрим данное устройство более подробно, а именно: какие мышцы работают на степпер-тренажере, какие именно мышцы можно с его помощью подкачать. Также рассмотрим, какие бывают разновидности степперов, польза от работы на нем, помогает ли степпер похудеть, а также возможные противопоказания.

Современные реалии таковы, что человек крайне мало совершает пеших прогулок, чем это было несколько десятилетий назад. Объясняется это тем, что у многих людей в собственности есть автомобили, на которых они ездят не только по своим делам, но и в магазин за хлебом, поэтому человек в сидячем положении находится большую часть своего дня. Если в добавок к этому у него еще и офисная работа, которая подразумевает сидение за компьютером, то его образ жизни мало чем отличается от водителей-дальнобойщиков, совершающих многодневные рейсы, то польза от степпера очевидна.

Естественно, отсутствие необходимой нагрузки на ноги приводит к не самым приятным последствиям – у человека теряется стройность ног и ягодиц, что является очень важным, в первую очередь, для женщин. Но и мужчинам эта проблема знакома, ведь от такого образа жизни появляется лишний вес, от которого бывает достаточно сложно избавиться. Если до сих пор задаетесь вопросом относительно того, для чего нужен степпер, тогда следующая информация для вас.

Не только в эстетическом плане выражаются проблемы отсутствия необходимой нагрузки на двигательный аппарат. Такой образ жизни человека приводит к выраженным проблемам со здоровьем: артриты, остеохондрозы и другие заболевания суставов и костных тканей. Однако, не у каждого человека есть возможность на регулярной основе посещать спортивные залы, где бы можно было позаниматься собой. У кого-то элементарно нет денег, кто-то слишком занят для этих занятий и т.д. В таком случае, самым оптимальным решением будет покупка домашнего тренажера степпера, с помощью которого можно было восполнить пробелы в своей физической подготовке. А знаете сколько калорий сжигается на степпере? Обо всем по порядку!

Что такое степпер?

Для чего нужен тренажер степпер? Если говорить немного обобщенно, то степпер представляет собой шаговый кардиотренажер, который имитирует подъем человека по ступенькам. Знатоки английского знают, что «step» означает «шаг», поэтому здесь все логично. Данный тренажер восполняет тот недостаток нагрузки и движений, которые человек, в принципе, должен совершать каждодневно.

Какие мышцы работают на степпере?

Что касается мышц, на которые он оказывает свое воздействие, то это, в первую очередь, мышцы ягодиц и голеней, а также бедра. Вот и вам и ответ на вопрос относительно того, что тренирует степпер.

Степпер считается прекрасным средством для корректировки своего веса, поэтому многие приобретают именно как средство от лишних килограммов. Однако, сфера его применения намного шире, чем банальная борьба с ожирением.

Степпер – плюсы занятий

  • Степпер способствует укреплению стенок сосудов и сердечных мышц;
  • Улучшает дыхательную систему человека;
  • Польза степпера также заключается в том, что во время работы на тренажере работают не только мышцы ягодиц и бедер, но и мышцы пресса и спины.

Немаловажным преимуществом степпера является его крайне простая эксплуатация, не требующая особых навыков и подготовки. Оно довольно компактно, поэтому не займет много места в вашем доме. В зависимости от того, где именно данный тренажер будет находиться, приобретают определенную его разновидность, ведь при всей своей простоте устройства, они обладают некоторыми конструктивными и габаритными различиями. В зависимости от индивидуальных предпочтений можно подобрать степпер и посмотреть какие мышцы работают наиболее активно.

Типы степперов и их особенности

Выбираем тренажер степпер по габаритам? Степперы классифицируются как:

  • Стандартные степперы. Такие тренажеры отличаются более массивной конструкцией с поручнями, либо рычагами, с помощью которых нагрузка распределяется равномерно по всей спине.
  • Мини-вариант степпера. Данная конструкция более упрощенная, представляя собой устройство с педалями. Есть разновидности, где в комплекте идут эспандеры, которые также позволяют нагружать спину и руки.

Последний вариант считается оптимальным, если вы решили проводить тренировки дома. Он и стоить будет меньше, и места много не займет. Но есть и другие разновидности данных кардиотренажеров:

  • Классического тип а. Эффективность степпера такого типа очевидна, ведь он в точности имитирует подъем по ступеням.
  • Балансировочные. Это устройство более сложное, ведь платформа совершает движение во время занятий, меняя тем самым центр тяжести. Таким образом, у человека работает большее количество мышц, включая пресс. Конечно, к нему нужно сначала адаптироваться, ведь поначалу будет непросто на нем заниматься, но результат того стоит. А сколько калорий сжигает степпер – это просто чудо!
  • Поворотного типа. Конструкция данного устройства позволяет хорошо нагружать спину человека во время занятий. Занятия на нем достаточно интенсивные, поэтому нужно быть готовым «попотеть». Какие мышцы качает степпер такого исполнения? Трапецивидные, ромбовидные и квадратные.

Различаются степперы и по конструктивным исполнениям. На сегодняшний день, различают несколько типов устройства: профессиональные, складные и автономные. Естественно, первый тип степпера предназначен для установки в тренажерных залах, поэтому их конструкция отличается наибольшей прочностью и габаритами. Автономные степперы могут работать на батарейках, поэтому их вполне можно использовать дома. То же самое относится и к складным степперам, но их прочность оставляет желать лучшего, поэтому об интенсивных тренировках можно забыть.

На этом различия не кончаются. Есть механический тип устройства, который более подходит для домашнего использования, и электромагнитный, предназначенный для установки в залах и фитнес-центрах. Принцип действия механических степперов достаточно прост: в его основе лежит гидравлика, т.е. человек давит на одну педаль, после чего цилиндр сжимается, а когда он начинает давить на другую – цилиндр разжимается. Что касается электромагнитных устройств, то они более технически сложные, включают в себя консольное управление с определенными функциями и программами тренировок.

Что полезного в использовании степпера?

Как и любой кардиотренажер, степпер оказывает благоприятное воздействие на организм человека. Что это такое для ваших тренировок:

  • Сжигание лишних килограммов, что является следствием интенсивных нагрузок.
  • Укрепление целой группы мышц: пресса, спины, ягодиц, бедер и т.д.
  • Укрепление сердечно-сосудистой системы.
  • Нормализация дыхания.
  • Улучшение координации у человека.
  • Общее укрепление защитных свойств организма и улучшение самочувствия.

Переоценить полезное воздействие данного тренажера довольно сложно, ведь регулярные тренировки на нем действительно приносят ощутимые результаты тем, кто борется с лишним весом. Также немаловажным преимуществом степпера является тот факт, что он не только помогает сжигать калории, но и придает телу красивый рельеф, поэтому он является действенным фитнес-средством. Тренажер степпер подскажет какие мышцы нуждаются в тренировке больше всего.

Кроме того, степпер помогает восстанавливаться после травм костей и позвоночника, что подтверждают многие специалисты и врачи.

Противопоказания к занятиям на степпере

Прежде чем приобретать степпер, необходимо проконсультироваться с лечащим врачом. Если он даст добро, то можете смело идти в магазин за покупкой, не боясь получения травм. Однако, степпер противопоказания довольно жесткие и их наличие является препятствием к занятиям:

  • Если у вас есть различные вывихи, растяжения или иные повреждения, которые еще не вылечены.
  • Серьезные заболевания печени, почек и сердца также являются строгим противопоказанием к занятиям на степпере.
  • Второй и третий триместр беременности.
  • Если у вас диагностирована третья степень артериальной гипертензии.
  • Декомпенсированный сахарный диабет – это острая форма диабета, когда лечение не помогает, либо вовсе отсутствует.

Также не следует заниматься на степпере, если вы простужены и у вас наблюдается повышенная температура тела. Это временное противопоказание, но этому тоже стоит уделять внимание. Кроме того, люди пожилого возраста должны сначала пройти консультацию своего врача, прежде чем приступать к тренировкам на этом тренажере.

Результаты занятий на степпер и отзывы о нем во многом зависят от правильного использования! Не пренебрегайте очевидными рекомендациями.

Некоторые особенности занятий на степпере и количество сжигаемых калорий

Занятия на степпере, как мы уже говорили, способствуют сжиганию лишних килограммов. Отзывы и противопоказания на данное устройство позволяют проанализировать все за и против и сделать свой выбор.

Степпер при интенсивной тренировке сжигает до 500 Ккал в час!

Что качает степпер и сколько сжигает калорий? С помощью него можно выполнять аэробные нагрузки, т.е. сжигать жировые отложения, укрепляя при этом мышцы сердца и сосуды, а также тренируя мышцы тела. При этом, если заниматься на этом тренажере со средней интенсивностью, то можно сжечь до 250 калорий за полчаса занятий.

Кстати, интенсивность занятий на степпере нужно повышать постепенно. Первые несколько месяцев не нужно излишне наращивать темп, иначе вы перенапряжете свои мышцы. Как советуют специалисты, заниматься на степпере нужно три раза в неделю, что в принципе является стандартной схемой тренировок для тренажерного зала. По крайней мере один день отдыха между занятиями должен быть.

Что касается ожидаемых результатов от занятий на степпере для похудения, то все зависит от регулярности тренировок, а также индивидуальных особенностей организма. Также важно, какие мышцы работают на степпере во время ваших занятий – если вы будете выбирать для себя более легкий вариант движения и постановки стопы, оберегая от нагрузок какие-либо из мышц, не ждите хороших результатов. Занятие должно быть максимально эффективным.

Как правило, первую неделю занятий организм будет еще адаптироваться к новым нагрузкам, поэтому ощутимых изменений ждать не стоит. В дальнейшем, как показывает практика, результаты будут более чем удачными – человек будет терять порядка трех килограммов в неделю.

Типы, работа и применение

Шаговый двигатель - это электромеханическое устройство, которое преобразует электрическую энергию в механическую. Кроме того, это бесщеточный синхронный электродвигатель, который может разделить полный оборот на большое количество шагов. Положение двигателя можно точно контролировать без какого-либо механизма обратной связи, если двигатель точно рассчитан для конкретного применения. Шаговые двигатели аналогичны вентильным реактивным двигателям.

Шаговый двигатель использует теорию работы магнитов, чтобы заставить вал двигателя вращаться на точное расстояние при подаче электрического импульса.У статора восемь полюсов, а у ротора - шесть. Ротору потребуется 24 импульса электричества, чтобы переместить 24 ступени на один полный оборот. Другими словами, ротор будет перемещаться точно на 15 ° за каждый электрический импульс, который получает двигатель.


Шаговый двигатель

Типы шаговых двигателей:

Существует три основных типа шаговых двигателей, это:

  1. Шаговый двигатель с постоянным магнитом
  2. Гибридный синхронный шаговый двигатель
  3. Шаговый двигатель с переменным магнитным сопротивлением

Шаговый двигатель с постоянным магнитом: Двигатели с постоянными магнитами используют постоянный магнит (PM) в роторе и работают за счет притяжения или отталкивания между PM ротора и электромагнитами статора.

Шаговый двигатель с переменным сопротивлением: Двигатели с регулируемым сопротивлением (VR) имеют ротор из гладкого железа и работают по принципу, согласно которому минимальное сопротивление достигается при минимальном зазоре, следовательно, точки ротора притягиваются к полюсам магнита статора.

Гибридный синхронный шаговый двигатель: Гибридные шаговые двигатели названы потому, что в них используется комбинация методов постоянного магнита (PM) и переменного магнитного сопротивления (VR) для достижения максимальной мощности в корпусе небольшого размера.


Преимущества шагового двигателя:

  1. Угол поворота двигателя пропорционален входному импульсу.
  2. Двигатель имеет полный крутящий момент в состоянии покоя.
  3. Точное позиционирование и повторяемость движения, так как хорошие шаговые двигатели имеют точность 3–5% шага, и эта ошибка не накапливается от одного шага к другому.
  4. Отличная реакция на пуск, остановку и движение задним ходом.
  5. Очень надежен, так как в моторе нет контактных щеток.Следовательно, срок службы двигателя просто зависит от срока службы подшипника.
  6. Реакция двигателя на цифровые входные импульсы обеспечивает управление без обратной связи, что упрощает управление двигателем и снижает его стоимость.
  7. Можно достичь очень низкоскоростного синхронного вращения с нагрузкой, непосредственно связанной с валом.
  8. Может быть реализован широкий диапазон скоростей вращения, поскольку скорость пропорциональна частоте входных импульсов.

Применения:

  1. Промышленные машины - Шаговые двигатели используются в автомобильных датчиках и станках для автоматизированного производства.
  2. Security - новые продукты наблюдения для индустрии безопасности.
  3. Медицина - Шаговые двигатели используются в медицинских сканерах, пробоотборниках, а также в цифровой стоматологической фотографии, жидкостных насосах, респираторах и оборудовании для анализа крови.
  4. Бытовая электроника - Шаговые двигатели в камерах для автоматической фокусировки и масштабирования цифровых камер.

А также приложения для бизнес-машин, компьютерные периферийные устройства.

Работа шагового двигателя:

Шаговые двигатели работают иначе, чем щеточные двигатели постоянного тока, которые вращаются при подаче напряжения на их клеммы. Шаговые двигатели, с другой стороны, фактически имеют несколько зубчатых электромагнитов, расположенных вокруг куска железа в форме центральной шестерни. Электромагниты получают питание от внешней схемы управления, например, микроконтроллера.

Схема шагового двигателя

Чтобы заставить вал двигателя вращаться, сначала на один электромагнит подается мощность, которая заставляет зубья шестерни магнитно притягиваться к зубцам электромагнита.В момент, когда зубья шестерни совмещены с первым электромагнитом, они слегка смещены относительно следующего электромагнита. Поэтому, когда следующий электромагнит включается, а первый выключается, шестерня слегка поворачивается, чтобы выровняться со следующей, и оттуда процесс повторяется. Каждое из этих небольших поворотов называется шагом, при котором целое число шагов совершает полный оборот. Таким образом, мотор можно вращать с помощью точного. Шаговые двигатели не вращаются постоянно, они вращаются ступенчато.На статоре закреплены 4 катушки с углом между собой 90 o . Подключение шагового двигателя определяется способом соединения катушек. В шаговом двигателе катушки не соединены. Двигатель имеет шаг вращения на 90, или , при этом на катушки подается питание в циклическом порядке, определяющем направление вращения вала. Работа этого двигателя отображается с помощью переключателя. Катушки активируются последовательно с интервалом в 1 секунду. Вал вращается на 90 o каждый раз, когда активируется следующая катушка.Его крутящий момент на низкой скорости будет напрямую зависеть от тока.

Управление шаговым двигателем с помощью переменных тактовых импульсов

Схема управления шаговым двигателем - это простая и недорогая схема, в основном используемая в приложениях с низким энергопотреблением. Схема, представленная на рисунке, состоит из 555 таймеров IC как стабильного мультивибратора. Частота рассчитывается с использованием приведенного ниже соотношения:

Частота = 1 / T = 1,45 / (RA + 2RB) C, где RA = RB = R2 = R3 = 4,7 кОм и C = C2 = 100 мкФ.

Управление шаговым двигателем путем изменения тактовых импульсов

Выход таймера используется в качестве тактового сигнала для двух двойных триггеров 7474 «D» (U4 и U3), сконфигурированных как счетчик звонков.При первоначальном включении питания устанавливается только первый триггер (т. Е. Выход Q на выводе 5 U3 будет на логической «1»), а остальные три триггера сбрасываются (т. Е. Выход Q находится в логической 0). При получении тактового импульса выход логической «1» первого триггера смещается на второй триггер (вывод 9 U3). Таким образом, выход логической 1 продолжает циклически сдвигаться с каждым тактовым импульсом. Выходы Q всех четырех триггеров усиливаются решетками транзисторов Дарлингтона внутри ULN2003 (U2) и подключены к обмоткам шагового двигателя оранжевого, коричневого, желтого, черного цветов на 16, 15, 14, 13 ULN2003, а красный - на + ve поставка.

Общая точка обмотки подключена к источнику постоянного тока +12 В, который также подключен к выводу 9 ULN2003. Цветовой код, используемый для обмоток, может варьироваться от производителя к производителю. При включении питания управляющий сигнал, подключенный к контакту SET первого триггера и контактам CLR трех других триггеров, становится активным 'низким' (из-за схемы включения питания при сбросе, сформированной R1- Комбинация C1), чтобы установить первый триггер и сбросить остальные три триггера. При сбросе Q1 IC3 становится «высоким», а все остальные выходы Q становятся «низкими».Внешний сброс может быть активирован нажатием переключателя сброса. Нажав переключатель сброса, вы можете остановить шаговый двигатель. Двигатель снова начинает вращаться в том же направлении, если отпустить переключатель сброса.

Теперь у вас есть представление о типах супермоторов и их применении. Если у вас есть какие-либо вопросы по этой теме или электрические и электронные проекты, оставьте комментарии ниже.

Фото:

.

Информация о шаговом двигателе

К преимуществам микрошага относятся:

# увеличение разрешения данного двигателя или системы # снижение шума в системе шаговых двигателей и # это может уменьшить или устранить резонанс в системе.

Микрошаг не должен сильно влиять на скорость шагового двигателя из-за катушки зарядки, так как, пока вы увеличиваете шаги на оборот, каждый шаг сейчас должен изменить ток катушки на меньшую величину. С быстрым контроллером микрошаг должен быть лишь на небольшой процент медленнее, чем полный шаг.куда микрошаг может замедлить работу системы, натыкаясь на ограничения параллельный порт раньше, на более низких оборотах.

Однако у

Microstepping есть ограничение. Рассмотрим шаговый двигатель который потребляет 707 мА через каждую катушку при полном шаге и, следовательно, обеспечивает полный крутящий момент для каждого шага. Если микрошаг при 4-кратном микрошаге, уровни тока для каждой катушки будут изменяться в последовательности 0,0 мА, 382 мА, 707 мА, 924 мА и, наконец, 1000 мА.4-кратный микрошаг дает крутящий момент, как если бы вы работали двигатель, рассчитанный на 707 мА при полном шаге 382 мА. Это примерно 0,54 раз больше полного крутящего момента. Джераме Чемберлен из Nippon Pulse America выпустил 2 PDF-файла по обслуживанию систем шаговых двигателей, и вот отрывок из его списка крутящий момент для разных микрошаговых режимов:

МИКРОСТЕПС % ПОЛНЫЙ МОМЕНТ

1

100%

2

70.17%

4

38,27%

8

19,51%

16

9,80%

Некоторые списки имеют полный шаг и половину шага при полном номинальном крутящем моменте, предполагая что когда задействована только одна катушка, вы можете увеличить ток на 1,414 и по-прежнему закачивать ту же мощность в двигатель, но поскольку эта мощность будет локализован только в одной катушке, лучше не использовать полный 100% крутящий момент на половине пошагово, если вы не уменьшите ток в двигателе, и дополнительный ток не создать достаточно большое поле для размагничивания постоянных магнитов.

Когда вы выбираете микрошаг, вы получаете дополнительное разрешение, но стоимость крутящего момента при таком разрешении. Если для этого слишком большое статическое трение большой крутящий момент, двигатель может сложить несколько микрошагов, прежде чем он достаточный крутящий момент, чтобы сломать статическое трение. Затем машина может переместиться на 2 или 3 микрошагов перед остановкой снова ждать. Если у станка низкое трение, но он выполняет тяжелый рез, требующий большого крутящего момента шаговый двигатель может отставать на несколько микрошагов от командная позиция.

При выполнении квадратных надрезов, таких как резка внешней части квадратного корпуса, машина может оказаться позади заданной позиции в середине разреза, машина замедлится до 0 перед изменением направления на повороте. На этой действительно низкой скорости низкий крутящий момент может быть в состоянии догнать заданная позиция перед изменением направления. Даже плохо настроенная сервосистема может отставать при выполнении тяжелого стрижки, но на прямоугольных формы, так как он может догонять углы.Если это может вызвать проблемы, при вырезании постоянного круглого кармана или столбика. В этом случае отставание заданная позиция может сделать внутренний диаметр меньше заданного, или внешний диаметр больше, чем предписано. Если ты занимаешься искусством, плавность разреза может быть более желательным, чем абсолютная точность. В таком случае микрошаг может быть правильным выбором.

Суть? Помните об ответственности, а также о преимуществах микрошага прежде, чем вы решите его использовать.Редуктор с зубчатым ремнем может быть полезнее, чем в некоторых случаях микрошаг.

.

javascript - Как использовать степпер материала в Angular 5

Переполнение стека
  1. Около
  2. Товары
  3. Для команд
  1. Переполнение стека Общественные вопросы и ответы
  2. Переполнение стека для команд Где разработчики и технологи делятся частными знаниями с коллегами
.

Насколько точен микрошаг на самом деле?

Шаговые двигатели

делят полный оборот на сотни дискретных шагов, что делает их идеальными для точного управления движениями, будь то в автомобилях, роботах, 3D-принтерах или станках с ЧПУ. Большинство шаговых двигателей, которые вы встретите в проектах DIY, 3D-принтерах и небольших станках с ЧПУ, представляют собой биполярные двухфазные гибридные шаговые двигатели с 200 или - в варианте с высоким разрешением - с 400 шагами на оборот. В результате получается угол шага 1,8 °, соответственно 0.9 °.

Можете ли вы увеличить разрешение этого шагового двигателя?

В каком-то смысле шаги - это пиксели движения, и зачастую данного физического разрешения недостаточно. Жесткое переключение катушек шагового двигателя в полношаговый режим (волновой режим) заставляет двигатель перескакивать из одного положения шага в другое, что приводит к перерегулированию, пульсации крутящего момента и вибрациям. Кроме того, мы хотим увеличить разрешение шагового двигателя для более точного позиционирования. В современных драйверах шаговых двигателей используется микрошаговый метод управления, который сжимает произвольное количество микрошагов на каждом полном шаге шагового двигателя, что заметно снижает вибрации и (предположительно) увеличивает разрешение и точность шагового двигателя.

С одной стороны, микрошаги - это действительно шаги, которые шаговый двигатель может физически выполнять даже под нагрузкой. С другой стороны, они обычно не повышают точность позиционирования шагового двигателя. Микрошаг обязательно вызовет путаницу. Эта статья посвящена тому, чтобы немного прояснить это, и, поскольку это очень зависит от драйвера, я также сравняю возможности микрошага обычно используемых драйверов двигателей A4988, DRV8825 и TB6560AHQ.

Микрошаг

Биполярный шаговый двигатель, символ

В гибридном шаговом двигателе драйвер двигателя с микрошаговым управлением регулирует ток в обмотках статора, чтобы установить ротор с постоянным магнитом в промежуточное положение между двумя последовательными полными шагами.Затем полный шаг делится на несколько микрошагов, и каждый микрошаг достигается двумя токами катушки.

Многие старые промышленные драйверы двигателей имеют только 4 микрошага (четвертьшаговый режим), но сегодня обычно встречаются 16, 32 и даже 256 микрошагов на полный шаг. Если раньше у нас был шаговый двигатель с 200 шагами на оборот, то теперь у нас есть 51 200 шагов на оборот. Теоретически.

Символьный пример шага на четверть биполярного шагового двигателя. Постепенные изменения тока и поля на каждом микрошаге приводят к тому, что ротор устанавливается в промежуточное положение.Ужасающе упрощенный.

На практике мы все еще имеем дело с драйверами с разомкнутым контуром, что означает, что драйвер мотора не знает точного углового положения вала мотора и не исправляет отклонения. Трение, собственный фиксирующий момент двигателя и, что самое поразительное, внешняя нагрузка, действующая на ротор, останутся незамеченными водителем. Не замыкая цикл через энкодер и более сложный специальный драйвер, лучшее, что мы можем предположить, это то, что двигатель будет где-то на ± 2 полных шага (да, это плохо) около своего целевого положения, которое является максимальным отклонением перед ротором. защелкивается в неправильном положении полного шага, что приводит к потере шага.

Приращение крутящего момента от одного микрошага к другому - регулируемое безжалостной тригонометрией - составляет лишь часть динамического крутящего момента двигателя. Чтобы гарантировать, что вал двигателя действительно устанавливается в пределах +/- 1 микрошага, нам также необходимо соответственно снизить нагрузку. Превышение этого меньшего инкрементного крутящего момента не приведет к потере шага, но вызовет такую ​​же абсолютную ошибку позиционирования до ± 2 полных шагов. В таблице ниже показаны разрушительные отношения.

Микрошагов на полный шаг Инкрементный удерживающий момент за микрошаг
1 100%
2 70.71%
4 38,27%
8 19,51%
16 9,80%
32 4,91%
64 2,45%
128 1,23%
256 0,61%

Источник: Техническое примечание шагового двигателя: Microstepping Myths and Realities by Micromo

Хорошая новость заключается в том, что до тех пор, пока мы используем достаточно мощный привод двигателя, и если мы не превысим этот инкрементный крутящий момент, будь то из-за внешней нагрузки или внутренней инерции двигателя, единственный теоретический предел для достижения микрошаговой точности позиционирования. - внутреннее трение двигателя и момент фиксации.Эти значения сильно зависят от типа двигателя, но, как правило, являются довольно низкими (почти незначительными) значениями. Например, двигатель, используемый в следующем испытании, имеет фиксирующий момент 200 г см. Это всего лишь 5% от удерживающего момента в 4000 г / см. Согласно приведенной выше таблице, этот двигатель должен обеспечивать точное позиционирование с точностью до 16 микрошагов на шаговый драйвер.

Итак, применима ли эта теория? И все ли драйверы микрошаговых двигателей обеспечивают одинаковую производительность с точки зрения точности позиционирования микрошагов? Недавно у меня была возможность протестировать несколько драйверов для одного проекта, и результаты меня весьма удивили.

Тестовая установка

Для испытательной установки я позаимствовал красную лазерную указку из своего ИК-термометра и прикрепил ее к двигателю с помощью 3D-печатного приспособления. Крепление для зеркала, напечатанное на 3D-принтере, прикрепляет первое поверхностное зеркало к валу двигателя и имеет два рычага длиной 100 мм каждый для нагружения двигателя заданной массой. Для испытания под нагрузкой я прикрепил к одному рычагу груз массой 100 г, в результате чего через рычаг был получен момент нагрузки 1000 г / см. Это четверть удерживающего момента двигателя, использованного в этом тесте: A Wantai 42BYGHW609 с 1.7 А на фазу, крутящий момент 4000 г см и 200 шагов на оборот.

Испытательная установка без нагрузки, пар для потрясающих лазерных эффектов.

Испытательная установка с загрузкой 1000 г см.

Я установил двигатель в сборе на жесткий подоконник и расположил его так, чтобы точка лазерного указателя проецировалась через комнату на карманный правил, прикрепленный к противоположной стене, примерно в 6 метрах от него. Оптический рычаг увеличивает ступеньки для точных показаний. Первоначально я планировал просто записывать показания вручную, но затем быстро понял, что написание небольшого сценария обработки изображений Java для извлечения показаний из фотографий может быть выполнено за очень короткое время.Итак, к моей тестовой электронике - Arduino и RAMPS 1.4 - была подключена цифровая зеркальная камера, которая запускалась для получения показаний положения. Я определенно должен был направить лазер на чистую белую стену рядом с линейкой, но простой порог на красном канале хорошо справился с точным выделением ярко-красного лазерного пятна с линейки. По показаниям на линейке и расстоянию на стене я позже рассчитал угловое положение вала двигателя.

Угловое положение двигателя получается с помощью arctan (dy / dx) / 2

Отладочный вывод программы CV

Все драйверы шаговых двигателей были протестированы в их 16 микрошаговых режимах на полный шаг.Перед измерением шаговый двигатель приводился в фиксированное положение полного шага, а зеркало выравнивалось по лучу, перпендикулярному стене. Затем выполнялось 16 микрошагов в одном направлении с запуском камеры после каждого шага. После этого было выполнено 16 микрошагов в обратном направлении, в результате чего шаговый двигатель вернулся в исходное положение. Опять же, камера срабатывала после каждого шага. Измерение положения в обоих направлениях должно позволить мне получить представление о смягченном люфте двигателя (если он есть), но привело к более интересным выводам, чем ожидалось.Эта последовательность испытаний была выполнена для каждого водителя, как разгруженного, так и нагруженного 1000 г / см3. Более сильные драйверы вызвали небольшой выброс во время нагрузочных тестов, поэтому им было дано время отдохнуть, прежде чем была сделана фотография.

Стоит отметить, что все следующие результаты получены для одного и того же двигателя и одного и того же физического шага двигателя для обеспечения сопоставимости. Ничего не усреднялось и не обрабатывалось иным образом, кроме расчета угла положения вала. Однако все тесты проводились несколько раз на разном оборудовании (т.е.е. та же микросхема драйвера, но разные коммутационные платы из разных источников), чтобы гарантировать корректность результатов. Даже необычные результаты (например, DRV8825) можно было воспроизвести на разных настройках. Имейте в виду, что следующие графики могут создать ложное впечатление о непрерывном измерении во времени. На самом деле они показывают серию дискретных измерений в точках на оси x, и только линейный график должен упростить просмотр нелинейностей с первого взгляда.

Аллегро A4988

Allegro A4988 на коммутационной плате с шаговым драйвером, подобной Pololu, показал лучшие результаты как без нагрузки, так и под нагрузкой.Несмотря на то, что он выдает только 1 А на фазу, он обеспечивает очень линейные, равномерно распределенные микрошаги в ненагруженном тесте с небольшими, но воспроизводимыми отклонениями от идеального положения в пределах ± 1 микрошага. Интересно, что A4988 показывает наибольшее отклонение в положении полушага.

Шаги 1–16 в положительном направлении, шаги 17–32 - в отрицательном направлении.

Неудивительно, что положение вала заметно отклоняется под нагрузкой: более половины полного шага. Вот и мечта о бесконечном разрешении.Однако график также показывает, что положения полного шага не защищены от этого отклонения, даже если они поддерживаются небольшим крутящим моментом двигателя.

Texas Instruments DRV8825

Texas Instruments DRV8825 на коммутационной плате с шаговым драйвером, подобной Pololu, показал худшие результаты. Я повторил измерения несколько раз с разными коммутационными платами из разных источников, все они дали кривые, почти идентичные этой. Однако, поскольку драйвер способен обеспечивать более высокий ток 2.2 А к двигателю, он показывает значительно меньший прогиб под нагрузкой в ​​положениях полного и полушага.

Шаги с 1 по 16 в положительном направлении, шаги с 17 по 32 в отрицательном направлении.

Как загруженный, так и разгруженный, DRV8825 работает хорошо, пока не достигнет полутона. Затем он переходит почти к следующему положению полного шага за один микрошаг. В обратном направлении он снова работает хорошо, пока не достигнет полушага - на этот раз во второй половине полного шага - прежде чем он вернется в исходное положение полного шага.Такое поведение сложно объяснить. По крайней мере, недостатки в цепи измерения тока двигателя должны более равномерно влиять на позиционирование. Я уверен, что читатели Hackaday могут внести свой вклад в объяснение, подтверждение или опровержение такого поведения DRV8825 или, возможно, указать на недостатки в измерительной установке, которые могли стать причиной таких результатов.

Toshiba TB6560AHQ

Признаюсь, я не ожидал многого от дешевой красной платы драйвера ST6560T4 с четырьмя каналами драйверов двигателя Toshiba TB6560AHQ 3A, но это отличная ИС для драйвера, и она показала себя на удивление хорошо.Для этого теста драйверы были настроены на 2,25 А и достигли хорошей линейности на протяжении всей последовательности микрошагов с отклонением ± 2 микрошага в ненагруженном состоянии.

Шаги с 1 по 16 идут в положительном направлении, шаги с 17 по 32 - в отрицательном.

Однако в верхнем положении полного шага наблюдались воспроизводимые нелинейности, которые A4988 не демонстрировал, а поведение TB6560AHQ под нагрузкой заметно отличается от поведения в режиме ожидания. Также удивительно, что двигатель отклоняется под нагрузкой более чем на половину полного шага, поскольку более высокий ток должен увеличивать крутящий момент двигателя, как и в случае с DRV8825.

Заключение

Я надеюсь, что эта запись и результаты измерений помогут вам в принятии дизайнерских решений и при работе с этими очень распространенными драйверами. Я проводил эти тесты для довольно узкого приложения, и их не следует слишком обобщать. Хотя смею заключить следующее:

Шаговые двигатели

в более тяжелых станках, таких как фрезерные станки с ЧПУ, которые используют микрошаговый режим с разомкнутым контуром, в основном выигрывают от уменьшения вибрации и более низкой пульсации крутящего момента в микрошаговом режиме.Они не могут полагаться на микрошаг как средство повышения точности позиционирования (по крайней мере, без сохранения большого запаса крутящего момента), поскольку нагрузка может все же отклонить положение оси более чем на полный шаг.

Тем не менее, небольшие и легкие приложения с низкой нагрузкой и низким трением действительно могут прибегать к микрошагу как дешевому трюку, чтобы выжать большую точность из стандартного шагового двигателя. Даже с дешевым слаботочным приводом двигателя, если смотреть на очень хорошо работающий A4988, возможно точное угловое позиционирование, пока нагрузка остается низкой, в идеале в пределах увеличивающегося крутящего момента микрошага.

Как всегда, я буду рад услышать ваши мысли, мнения и опыт по теме этой публикации. Что происходит с моими DRV8825? На какие драйверы шагового двигателя вы полагаетесь чаще всего? Дайте нам знать об этом в комментариях!

.

Смотрите также