Степпер что это: Что такое кардио тренажеры степперы, вопросы на ответы

Что такое кардио тренажеры степперы, вопросы на ответы

Степперы – это класс кардиотренажеров, которые несмотря на свою внешнюю простоту обладают большими возможностями для занятий спортом. Базовыми элементами классического степпера являются две педали-платформы, на которых проводят шаговые упражнения – имитируют быструю или медленную ходьбу с желаемым уровнем нагрузки.

Современный рынок предлагает самые разные вариации этого тренажера: от простых напольных моделей с механическим приводом, до полноформатных тренажеров с ручками, электрической системой создания нагрузок, индикацией параметров тренировки и т.д. Вне зависимости от уровня технической продвинутости суть всех степперов остается одинаковой. О ней мы и поговорим, ответив на главные вопросы, связанные с этими тренажерами.

Что дают занятия на степпере?

Степпер – это кардиотренажер общеукрепляющего действия. Он предназначен для выполнения шаговых упражнений, имитирующих ходьбу по ступеням.

Как и все аэробные тренажеры степпер оказывает комплексное воздействие – укрепляет колени и мышцы, сердечно-сосудистую и дыхательную системы. Занятия на степпере повышают общий тонус организма, способствуют похудению, являются обязательной составляющей фитнес-программ. Тренировки улучшают работу кровеносной системы, укрепляют сосуды, снимают общую усталость. Упражнения на этом тренажере рекомендованы в качестве кардиоразминки перед силовыми нагрузками и при восстановлении после травм.

В чем степпер выигрывает у обычной ходьбы?

Гидравлические поршни даже самых простых напольных степперов обеспечивают мягкий, упругий и равномерный ход педалей, благодаря чему во время занятий коленные суставы не подвержены ударным нагрузкам, как при обычной ходьбе. Это особенно важно, когда речь идет о реабилитации после травм и тренировках людей старшего возраста.

Несомненный плюс тренажера – возможность контролировать общий уровень нагрузки. Занимаясь на степпере в спокойной домашней обстановке намного легче следить за дыханием, что является залогом эффективных аэробных упражнений, в которых кислород – ключевой источник энергии.

Со степпером можно выполнять разные по сложности шаговые упражнения, следить за кардиоданными, отображаемыми на дисплее, параллельно заниматься с гантелями или эспандером – все это значительно повышает эффективность тренировок в сравнении с обычной ходьбой. И, конечно, занятия на тренажере – это очень удобно: они не требуют сложной подготовки, погода не внесет коррективы в ваш режим тренировок, а во время занятий можно спокойно слушать музыку или смотреть любимый сериал.

Чем министепперы отличаются от полноформатных аналогов?

Степперы – это довольно обширная категория кардиотренажеров. Они могут отличаться конструкцией, типом нагрузочного механизма, возможностью дополнительных поворотных или балансировочных движений. Для домашних тренировок, обычно, выбирают самые простые варианты – напольные министепперы или тренажеры с ручками.

Министепперы – категория простейших напольных тренажеров для домашнего использования. Они представляют собой компактную платформу с двумя педалями, их вес варьируется в пределах 6-8 кг. Нагрузка в таких моделях создается при помощи двух гидравлических цилиндров, и может быть как регулируемой, так и нерегулируемой. Многие министепперы комплектуют эспандерами для дополнительной тренировки мышц рук, плечевого пояса и спины. Рассчитаны на пользователей весом 100-120 кг.

Министепперы могут иметь стойку с ручками для обеспечения дополнительной устойчивости во время тренировок.

Преимущества:

Полноформатные домашние степперы типа «Скандинавская ходьба» предназначены для тренировки мышц ног и верхней части тела. От министепперов они отличаются габаритами и наличием двух подвижных поручней.

В более продвинутых моделях ручки служат не просто точкой опоры, помогающей удерживать равновесие, а являются активным силовым узлом, дающим дополнительную нагрузку на руки и спину. В качестве системы нагружения в большинстве домашних моделей используют механику на основе гидравлических цилиндров. Но среди таких степперов чаще встречаются варианты с возможность регулировки нагрузок, раздельным ходом педалей и с продвинутыми кардиокомпьютерами.

Нужно повысить эффективность тренировок. Какую разновидность степпера выбрать?

Помимо описанных выше классических степперов, которые имитируют ходьбу по лестнице, существуют другие разновидности этого тренажера, дающие дополнительную нагрузку на разные группы мышц.

Поворотный степпер

Балансировочный степпер – принцип работы этого компактного тренажера в значительной мере отличается от вышеописанных аналогов. Он больше напоминает качели, которые двигаются из стороны в сторону по мере смещения центра тяжести тела. Тренировки на балансировочном степпере отлично развивают координацию, формируют привлекательный пресс, прорабатывают мускулатуру ног включая мелкие мышцы, которые не задействованы при обычной ходьбе.

Степперы с раздельным ходом. Когда это действительно важно?

Тренажеры для ходьбы отличаются еще одной характеристикой – ходом педалей. Он может быть взаимозависимым и независимым. Дешевые и среднебюджетные модели имеют зависимый ход, при котором обе педали нажимаются с одинаковой силой и двигаются взаимозависимо. Силовые нагрузки во время тренировки в этом случае регулируются не настройками, а интенсивностью выполнения упражнений.

В тренажерах с раздельным ходом обе педали двигаются независимо друг от друга и каждой из них можно задавать желаемый уровень нагрузок – такая функция является прерогативой более продвинутых и дорогостоящих моделей. Несмотря на уверения маркетологов, объективная необходимость в такой опции возникает в одном единственном случае – когда речь идет о восстановлении после травм. С таким тренажером на здоровую ногу можно давать один уровень нагрузок, а на поврежденную другой, и постепенно увеличивать их по мере реабилитационного прогресса.

Как избежать ошибок и повысить эффективность тренировок? Пять советов

• 1. Занимайтесь в спортивной одежде и правильной обуви. Не тренируйтесь босиком или в кедах с тонкой подошвой. Оптимальный вариант для эффективных занятий – кроссовки.
• 2. Правильно устанавливайте тренажер. Он должен располагаться на ровной поверхности; в пределах полуметра со всех сторон необходимо организовать свободное пространство. Не следует менять угол наклона степпера, подкладывая под него различные предметы для дополнительной устойчивости.
• 3. Следите за положением стопы. Она должна полностью находиться на педали и не свисать за ее пределы.
• 4. Соблюдайте три главных фазы тренировки. Начинайте с 5-10 минутной разминки; переходите к основной фазе занятий, с последовательным наращиванием интенсивности; заканчивайте фазой расслабления – неспешным шаганием последние 5-7 минут тренировки и упражнениями на растяжку.
• 5. Контролируйте пульс и дыхание. Появление одышки или превышение пикового пульса (см. ниже) – признаки критических нагрузок, требующие снижения интенсивности тренировки.

Как рассчитать для себя максимальные нагрузки?

Показателем интенсивности тренировки является уровень пульса, таким образом следя за частотой сердцебиения можно контролировать оптимальные нагрузки. Важно чтобы пульс не превышал максимально допустимого значения – так называемого пикового показателя. Он рассчитывается по формуле: 220 минус возраст спортсмена. Например, для 35-летнего человека со здоровой сердечно-сосудистой системой значение максимального пульса составляет: 220-35 = 185 ударов в минуту. Превышать этот предел не рекомендуется.

При каких нагрузках занятия на степпере наиболее эффективны?

Максимальной эффективности тренировки на кардиотренажере достигают в так называемой аэробной зоне, которая имеет верхнюю и нижнюю границу пульса. Нижнюю границу аэробной зоны рассчитывают по принципу: 60% от пикового пульса. Верхняя граница – это 80% от пикового пульса. Так для 35-летнего спортсмена, для которого, как мы уже знаем, пиковое значение пульса – 185 уд./мин, границы пульсовой зоны будут выглядеть следующим образом:

• нижняя граница аэробной зоны: 185х60% = 111 уд./мин;
• верхняя граница аэробной зоны: 185х80% = 148 уд./мин.

Таким образом, занятия на степпере для человека возрастом 35 лет достигают максимальной эффективности в пульсовой зоне от 111 до 148 уд./мин. В этом диапазоне нагрузок тренировка на степпере будет наиболее результативной и безопасной для здоровья.

Интенсивное сжигание жира начинается при нагрузках 70-80% от максимального пульса. Но этот процесс активизируется только спустя 30-40 минут занятий, после расщепления в организме углеводов.

Какой режим тренировок наиболее оптимальный?

Наиболее эффективный режим тренировок – 3-4 занятия в неделю по 50-60 минут. При таком подходе происходит результативное сжигание жира, заметно развивается выносливость, укрепляется мускулатура. При желании, люди с хорошей физической формой могут увеличить частоту тренировок, но важно оставлять один-два дня в неделю для полного отдыха.

Начинать можно и с менее продолжительных занятий по 15-25 минут, но со временем, если вы рассчитываете на ощутимый прогресс, следует стремиться именно к часовым тренировкам. Программу занятий при восстановлении после травм назначает врач в индивидуальном порядке.

Как правильно тренироваться на степпере?

Правильная тренировка на степпере состоит из трех основных фаз.

• 1. Фаза разогрева. Вне зависимости от уровня спортивной подготовки каждая тренировка на степпере должна начинаться с 5-10 минутной разминки. Она не только повышает результативность занятий, но и снижает вероятность повреждения мышц и связок. Для активизации циркуляции крови и разогрева мускулатуры проводят упражнения на растяжку:
  • задней поверхности бедра;
  • подколенных сухожилий;
  • икроножных и камбаловидных мышц;
  • квадрицепсов;
  • приводящих мышц бедра.
• 2. Активная фаза. Начинайте с медленного шага, постепенно наращивая скорость и нагрузку. Следите за тем, чтобы спина была ровной. Шагание с глубоким наклоном корпуса (это упражнение делают только на степперах со стойкой) выполняют с хорошо разогретыми мышцами – в середине тренировки. Шагайте в своем темпе и контролируйте уровень нагрузок – они должны оставаться в границах вашей пульсовой зоны, о которой мы говорили выше, всю активную фазу тренировки. Если показатели сердцебиения превышают пиковое значение – снижайте интенсивность шагания. Для приемлемого тренировочного эффекта активная фаза занятий должна продолжаться не менее 12 минут.
Если вы хотите нарастить мышечную массу и значительно увеличить общую выносливость, в конце этой фазы на степпере устанавливают большую нагрузку. Последние 5-10 минут тренируются с максимальным усилием, но продолжая следить за тем, чтобы пульс оставался в границах допустимой зоны.
• 3. Фаза восстановления – важная завершающая стадия каждой тренировки. Последние 5 минут шагайте медленно с небольшим сопротивлением, восстанавливая дыхание и пульс. Повторите упражнения на растяжку, которые окончательно нормализуют сердечно-сосудистую систему и мышцы. То как ваш организм восстанавливается после тренировки – свидетельство его подготовленности к текущим нагрузкам. Если спустя 1,5 минуты после тренировки пульс не вернулся к показателям покоя – это повод пока снизить общий уровень нагрузок.

Польза степпера для похудения, плюсы и минусы шагового тренажера 2021

Прелесть степпера в том, что этот тренажер обычно стоит дешевле, чем большинство других машин для домашнего использования и профессиональных тренировок в зале. Он компактен, не занимает много места, мобилен в перемещении. Простота использования степпера поражает. Вы ставите ноги на подножки и приводите аппарат в движение, поочередно шагая по импровизированной лестнице.

Опорные плиты обеспечивают сопротивление благодаря гидравлике, которая во многих моделях может регулироваться в зависимости от уровня физической подготовки пользователя. Секрет получения максимальной отдачи от степпера прост ― не нужно отскакивать от педалей. Надо использовать силу ног, чтобы прижимать подножки с сопротивлением, а не просто перемещать вес тела с одной ступени на другую.

 Каталог степперов нашего магазина 

Степпер для похудения

Использовать степпер для похудения нужно с умом. Этот тренажер обеспечивает низкую ударную нагрузку, а это значит, что ваше тело не будет испытывать сотрясений, как во время активных занятий аэробикой или бега трусцой. С другой стороны, такие тренировки дают повышенную нагрузку для ног, особенно для коленей. Если вы являетесь обладателем проблемных коленных чашечек (нестабильность мениска, боли во время ходьбы), сначала посоветуйтесь с врачом. Специалист порекомендует оптимальный режим для проведения тренировок. 

Помогает ли шаговый тренажер для похудения ног?

Степпер для похудения эффективен для прокачки ягодиц, бедер, икр. Скорость получения результатов для этих зон зависит от интенсивности занятий и других факторов, таких как диета, другие виды физнагрузки. Регулярные тренировки:

• укрепляют мышцы в тренируемой области;
• улучшают мышечный тонус;
• формируют красивый рельеф тела.

По мнению экспертов, степпер для похудения способен сделать ноги стройными и красивыми, но не способен «раздуть» мышцы, превратив их в перекачанную массу. Так, например, известный инструктор по скалолазанию Мартики Хинер (автор статей в журнале MSN Healthy Living) отмечает, что единственный способ значительно увеличить размер мышц ― заниматься интенсивными, прогрессивными силовыми тренировками. Степпер же позволяет запустить кардиотренировки.

Сжигание калорий

Использование машины со ступенями позволяет сжигать значительное количество калорий. Приведем простой пример. Спортсмен весом 57 килограммов, тренирующийся на степпере в течение 30 минут, может сжечь 180 калорий. Об этом после специально организованных исследований заявили авторы издания Harvard Health Publications. Люди, которые весят больше, будут сжигать больше. А те, кто обладает более скромными весовыми показателями, будут жечь меньше калорий.

Ответ на вопрос, эффективен ли степпер, очевиден. Да, но только в том случае, если спортсмен будет соблюдать инструкции к использованию тренажера. К примеру, удержание тела в вертикальном положении и перенос части нагрузки на руки за счет опоры на специальные ручки, делает упражнение менее эффективным и напряженным, что сказывается на конечных результатах.

Эффективность степпера для похудения живота

Изучив отзывы худеющих на степпере, мы скомпоновали основные правила правильного использования тренажера в регулярных нагрузках. Эти простые истины помогут грамотно заниматься спортом, вести здоровый образ жизни и оставаться в безупречной форме. Рассмотрим руководство по использованию «шаговой машины», которое поможет получить наибольшую отдачу от занятий:

1. Всегда начинайте тренировку с разминки. Это улучшит кровообращение и подготовит мышцы к физической активности. Разогрев тела снизит риски получения травм.
2. Отрегулируйте сопротивление до низкого уровня. Начните с такой степени, при которой вам кажется, что вы идете так, словно просто гуляете по парку (без усилий и перенапряжения).
3. Постепенно увеличивайте сопротивление. Имитируйте подъем по лестнице. Продолжайте идти в таком темпе не менее 2 минут. Начните медленно и уверенно набирать скорость.
4. Поднимите уровень сопротивления еще выше. Теперь шаг становится сложнее. Начинайте медленно, постепенно ускоряясь. Заставьте себя приблизиться к 95% максимальной интенсивности, с которой вы сможете справиться.
5. Когда вы наберете наибольшую скорость, продолжайте идти в таком режиме около 1 минуты, затем замедлитесь и просто прогуляйтесь в неспешном ритме на протяжении 120 секунд. Потом снова набирайте скорость и увеличивайте сопротивление. Выполняйте эти рекомендации и чередуйте активность в течение 15-30 минут в зависимости от уровня вашей подготовки.

Поскольку тело автоматически стабилизируется во время ходьбы, степпер для похудения полезен для живота, так как помогает прокачивать прямые и косые мышцы пресса. Вы можете использовать ручки аппарата во время движений, но такая опора снижает эффективность занятий.

Польза степпера

Чем полезен степпер, ведь этот аппарат не такой большой, а упражнения на нем не отличаются вариативностью. Эта машина помогает поддерживать молодость, бодрость и красоту. Шагающий на нем спортсмен задействует большинство мышц собственного тела: ноги, бедра и ягодичные зоны. Именно в этих местах возникает больше всего проблем с лишними объемами. Тренажер решает их без проблем: убирает галифе, подтягивает линию ног, моделирует их силуэт. 

Для мужчин

Аэробные нагрузки при постоянном выполнении помогают прокачивать мышцы практически всего тела. Стоит использовать для этого гантелями, утяжеляющими манжетами правильно, чтобы включать в работу все группы мышечного корсета. Основная польза степпера для мужчин заключается в четком обозначении рельефа мускулатуры. С помощью простой техники тренируется сила и выносливость.

Для женщин

С тренировками легче проходит коррекция фигуры, с каждым днем силуэт становится более подтянутым, стройным и красивым. Лишние объемы тают на глазах, а стрелка весов продолжает радовать своим стремлением вниз. Стоит добавить к этому улучшение эластичности кожи, как становится понятно, что польза степпера для женщин очень высока. Оборудование помогает им оставаться на пике хорошей формы.

Для пожилых людей

В пожилом возрасте следует внимательно взвешивать, каковы польза и вред от использования степпера. От медленной ходьбы с минимальным сопротивлением ходовых платформ вреда не будет, а вот повышение интенсивности занятий стоит проводить только в том случае, когда полностью исключены риски для здоровья и самочувствия. Что выходит на первый план при использовании тренажера? Это кардионагрузки. Аппарат:

• улучшает кровообращение;
• ускоряет метаболические процессы;
• стимулирует питание головного мозга, сердца, способствует укреплению сосудистых структур.

Польза степпера для пожилых людей неоспорима. Он в разы снижает вероятность проявления таких грозных патологий, как инсульт, инфаркт, тромбоз и прочие.    

При варикозе

С помощью регулярных нагрузок на этом оборудовании удается провести неплохую профилактику варикозной болезни. Это не полноценное лечение, так как обязательно стоит придерживаться врачебных назначений, принимать соответствующие лекарства. Умеренная активность повышает пользу степпера при варикозе за счет повышения тонуса мышц, эластичности сосудистых стенок, нормализации кровотока и ускорения метаболических процессов.

От целлюлита

«Апельсиновая корка» возникает на теле даже очень худых людей. Неприятные бугорки портят внешний вид, ухудшая эстетику тела. Особенно сильно поражаются некрасивыми неровностями бедра, низ живота и ягодицы. Польза степпера при целлюлите заключается в улучшении состояния кожи. Специальная антицеллюлитная косметика позволит улучшить результат. Со временем кожные покровы начинают обретать ровную фактуру. Кожа становится гладкой, эластичной, похожей на шелк.

Противопоказания

Устройство, как уже говорилось выше, помогает снизить ударную нагрузку на коленный сустав. Это делает занятия более щадящими, чем бег, прыжки и силовые тренировки на ноги. Оборудование можно разумно применять даже при проблемах с опорно-двигательным аппаратом. Делать это надо с помощью лечащего врача, который должен давать рекомендации по допустимым нормам в спорте. Однако степпер имеет противопоказания, о которых нельзя умалчивать. Это пневмония, простуда, грипп, ОРЗ, тяжелые заболевания легких. В период протекания этих болезней лучше отдать предпочтение отдыху.

Плюсы и минусы степпера

Преимуществ тренажер имеет гораздо больше, чем недостатков. Подведем итоги, перечислим основные плюсы и минусы степпера. Сначала поговорим о достоинствах, положительном влиянии на здоровье.

Плюсы

• Проработка мышечного корсета.
• Тренировка легочного аппарата, детоксикация организма за счет насыщения тела кислородом.
• Укрепление сердца, улучшение состояния сосудов, артерий, вен.
• Стабилизация сердечного ритма, нормализация показателей давления.
• Получение заряда бодрости, повышение резервов организма в борьбе со стрессами.
• Стабилизация координации движений, стимулирование выработки гормонов счастья.
• Похудение, моделирование силуэта, более четкая «прорисовка» рельефа тела.
• Искоренение признаков целлюлита в проблемных местах, сглаживание рельефа, улучшение тургора кожи.
• Усиление кровоснабжения, лимфодренажных возможностей, устранение отеков ног.
• Формирование красивой осанки, укрепление суставов, связок и сухожилий.
• Подбор программы и режима проведения тренировок под конкретного пользователя с учетом его возможностей и уровня подготовки.

Минусы

• Тренировки достаточно монотонны, так как движения по сути одни и те же.
• Нужно тщательно продумывать занятие, чтобы загружать все группы мышц.

Перечисленные недостатки можно легко превратить в достоинства. Стоит включить во время тренинга музыку или шоу по ТВ, как движения перестанут казаться однотипными, а время пролетит незаметно.

 Купить тренажер степпер в нашем интернет-магазине 

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.

СТЕППЕР | КАК ВЫБРАТЬ СТЕППЕР

Степпер – это самый доступный вид кардиотренажеров на сегодняшний момент. Степперы это вид тренажеров, который имитирует ходьбу по лестнице.

Степпер — это тренажер с двумя педалями, которые поочередно совершают движения вверх-вниз. Он имитирует движение по лестнице и активно воздействует на мышцы ног и ягодиц. Степперы выполняют общую функцию кардиотренажера + ко всему прочему, тренируют переднюю часть бедра.

На степпере можно выполнять различные упражнения. Например, если вы наклоните туловище вперед (локти расположены на рукоятках), в интенсивной нагрузке окажется задняя часть бедра и ягодицы. Это наиболее актуально для женщин, так как они покупают данные тренажеры для своих проблемных зон.

Степперы используются так же альпинистами, лыжниками и просто любителями длинных пеших походов. Существует два вида степперов: с регулируемой нагрузкой и нерегулируемой.

На сегодняшний момент существует много разновидностей степперов с изменением различных нагрузок.

Существуют степперы, которые оснащены рычагами для рук, которые помогают развивать плечевой сустав. Степперы, которые имеют независимый ход педалей, и при этом можно изменить нагрузку на каждую педаль отдельно. Существуют степперы, которые оснащены компьютером с программами, и они способны измерить пульс, частоту шагов и ритм, информацию о затраченных калориях и времени.

СОВЕТЫ ПО ТРЕНИРОВКАМ

Во время тренировки необходимо следить за правильным положением тела, так как степперы создают большую нагрузку на коленный сустав. При занятии с поручнями телу легче придать правильное положение. Для этого необходимо:

— Не смещать вес тела на руки

— Не смещайте руки, таким образом, чтоб пальцы на поручнях были направлены назад, а локти смотрели в потолок

— Старайтесь стоять прямо, слегка наклонившись вперед

— Не следует сводить ноги и чересчур сильно прогибать спину

— Необходимо следить, чтоб вся ступня полностью становилась на педаль

При всех описанных выше рекомендациях, Вы сможете максимально задействовать мышцы бедер и ягодиц, но при этом уменьшится нагрузка на коленный сустав.

При варикозной болезни, выраженных сердечно-сосудистых заболеваниях и заболеваниях суставов на таком тренажере лучше избежать занятий и целесообразней будет подобрать лежачий велотренажер.

К занятию на степпере необходимо так же готовиться, как и для занятий на более сложных по конструкции тренажерах. А именно:

— Принимать пищу следует не менее чем за 1,5 часа до тренировки

— Воздерживаться от приема пищи в течение 1 часа после тренировки

— Пить необходимо только чистую воду в небольших количествах

— Одежда для тренировок должна быть легкой и эластичной, позволяющей телу дышать

— Спортивная обувь с фиксацией голеностопа и пяточной части.

КАК ВЫБРАТЬ СТЕППЕР

Первым делом при покупке степпера, это необходимо определиться с размерами самого тренажера. Компактный степпер, так называемый министеппер, подойдет для дома, для тех, у кого ограничено пространство. Если место в доме позволяет, то лучше использовать полноразмерный степпер.

Вторым делом необходимо обратить внимание на ход педалей. Они бывают зависимые и независимые. Первый вариант напоминает велосипедные педали, это когда одна педаль выше, то вторая обязательно будет ниже. Независимые, это более  эффективные тренажеры, и регулировка педалей происходит независимо. Если вам попадется такой вариант, то советуем приобретать именно его.

Третий пункт в выборе степпера – это ЖК монитор и датчики. Следует проверить все работающие и неработающие элементы. При выборе предпочтение лучше отдать к степперу, который имеет данные функции, так как Вам будет интереснее заниматься, и Вы сможете видеть результат.

Так же не лишним будет ознакомиться с гарантией, возможности возврата данного тренажера и его ремонта.

Рекомендуем для просмотра видео «Кардиотренажер степпер».

КАРДИОТРЕНАЖЕР СТЕППЕР

Статьи по теме:

ИСТОРИЯ ТРЕНАЖЕРОВ. ДРЕВНИЕ ТРЕНАЖЕРЫ. ВИДЕО

ВЕЛОТРЕНАЖЕР. КАК ВЫБРАТЬ ВЕЛОТРЕНАЖЕР. ВИДЕО

БЕГОВАЯ ДОРОЖКА. ПОДБОР БЕГОВОЙ ДОРОЖКИ. ВИДЕО

ЭЛЛИПТИЧЕСКИЙ ТРЕНАЖЕР. ОПИСАНИЯ И СОВЕТЫ ПО ПОДБОРУ

ГРЕБНОЙ ТРЕНАЖЕР. ГРЕБНОЙ ТРЕНАЖЕР ВИДЕО

СИЛОВЫЕ ТРЕНАЖЕРЫ. ОПИСАНИЯ И СОВЕТЫ ПО ПОДБОРУ

что это такое, особенности и использование в тренировках

Благодаря постоянным кардиотренировкам происходит «сжигание» жировой прослойки, поэтому такие тренировки являются обязательными в фитнесе для людей, стремящихся безопасно избавиться от лишнего веса. К аэробным нагрузкам относятся ходьба, бег, фитнес и др.

В домашних условиях или в спортзале для достижения поставленных целей используются специальные кардиотренажеры – беговые дорожки, эллиптические тренажеры, велотренажеры и степперы. Интересным эффективным вариантом для самостоятельных занятий спортом дома являются так называемые мини-степперы. За счет небольших размеров тренажера для тренировок не потребуется отдельная комната – достаточно всего 1 кв. м свободного пространства.

Особенности

Степ-аэробика представляет собой направление фитнеса – упражнения на специальном тренажере рычажного типа, называемым мини-степпер, имитируют ходьбу, подъем на лестницу. Степ-аэробика способствует:

• Общему укреплению организма.
• Улучшению состояния сердечно-сосудистой системы.
• Повышению выносливости.
• Сжиганию калорий при похудении.

Мини-степпер представляет собой компактный фитнес-тренажер на гидроцилиндрах, оснащенный двумя педалями. Устанавливается он на полу. Благодаря защитным резиновым ножкам исключается повреждение напольного покрытия. Для максимальной эффективности тренировок степперы комплектуются компьютером. В процессе занятий на LCD дисплее отображается, как минимум, следующая информация:

• Общее время тренировки после включения компьютера.
• Количество пройденных за тренировку (подход) шагов.
• Скорость движения – количество шагов в минуту.
• Количество израсходованных калорий.
• Суммарная пройденная дистанция.

Питание встроенного компьютера осуществляется от батареек – нет необходимости подключать мини-тренажер к сети. Педали могут работать как взаимозависимо, так и автономно друг от друга. Есть в продаже модели, оснащенные тросовыми эспандерами – такие тренажеры более функциональные, поскольку расширяют количество выполняемых упражнений, но подходят далеко не каждому человеку.

Из особенностей мини-степпера можно отметить то, что с его помощью без посещения тренажерного зала можно проработать ягодицы, переднюю, заднюю часть бедер, мышцы голени. В целом, степ-аэробика на данном тренажере помогает улучить координацию движений, укрепить сосуды.

Примеры тренировок на мини-степпере

Чтобы самостоятельные занятия на тренажере были максимально эффективны, необходимо выполнение следующих условий:

• Занятия проводятся систематически.
• Точное выполнение упражнений с соблюдением последовательности.

Если вы пропустите одну домашнюю тренировку по уважительной причине, то катастрофы не будет. Но когда человек занимается на тренажере нерегулярно, время от времени, то можно даже не говорить о какой-либо эффективности выполняемых упражнений.

Что касается точного следования технике упражнений и их последовательности, то тут подразумевается обязательное включение в тренировку разминки, основных упражнений и заминки.

Разминка обычно состоит из быстрой ходьбы по комнате или на месте, беге на месте, прыжков. Заминка – из растяжек мышц, дыхательных упражнений.

При выполнении тех или иных упражнений на мини-степпере возможно совершение трех типов шагов:

• Стандартные. Это обычные шаги в спокойном темпе, словно осуществляется подъем по лестнице. Можно ускорять или замедлять темп, выжимать педали полностью или частично.
• Полстопы. Здесь стопа на платформу устанавливается таким образом, чтобы пятка не имела точки опоры. Шаги совершаются в быстром темпе, выжимать педали до конца не нужно.
• Тяжелые. Туловище немного наклоняется вперед, выжим педалей осуществляется медленно, с усилием. Такие шаги подходят для проработки больших мышц – бедер, ягодиц.

Длительность занятий на мини-тренажере варьируется в зависимости от целей (похудение, укрепление организма, восстановление, комбинация с силовыми тренировками), общего состояния организма. Новичкам рекомендуется заниматься не более 15-20 минут. Темп шагов постепенно ускоряется к завершению тренировки – от 40 до 80 шагов в минуту. После адаптации организма (через пару недель) можно усиливать нагрузки, продолжительность. Одновременно с ходьбой допускаются тренировки с гантелями, эспандером.

Как выбрать степпер для дома. Сравнение степпера и эллиптического тренажера

Поддерживать себя в хорошей физической форме — это не только и не столько вопрос эстетики, сколько жизненная необходимость. Особенно если речь идет об аэробной нагрузке, которая не только приводит в порядок вашу мускулатуру и нормализует вес, но и благотворно воздействует на сердечно-сосудистую систему. Но по тем или иным причинам, далеко не всякий может позволить себе регулярно посещать тренажерный зал. К счастью, сегодня есть возможность обеспечить себе физическую нагрузку не выходя из дома. Для этого нужно всего-навсего купить кардиотренажер. Скажем, степпер. Или эллипсоид. Секундочку… Так все-таки степпер или эллипсоид?

Несмотря на сходство, нагрузка и общая работа мышц на эллиптическом тренажере и степпере значительно отличаются. Хотя оба тренажера имитируют нагрузку при ходьбе и беге, нужно четко понимать, для каких целей вы приобретаете устройство.

Сравним сильные и слабые стороны степпера и эллиптического тренажера, чтобы вы смогли определиться, что лучше — эллипсоид или степпер, а также обратим внимание на специфику работы с этими тренажерами и их воздействие на организм.

Назначение степпера

Степпер. Преимущества и недостатки

— Преимущества степпера
Степпер, в особенности если он оснащен специальными стойками для рук, практически снимает нагрузку со спины, основательно при этом нагружая мышцы бедер и ягодиц. Именно эти участки наиболее сложно прорабатывать, а при помощи степпера работа с проблемными зонами становится необременительной. Также в зависимости от положения тела во время занятий можно распределять нагрузку так, чтобы достигать конкретных результатов. Например, если во время ходьбы на степпере держать корпус строго вертикально, то будет работать передняя поверхность бедра, если же наклоняться вперед, то вы будете нагружать заднюю поверхность бедер и ягодицы. При этом степпер бережно относится к вашей сердечно-сосудистой системе, поэтому может применяться даже людьми, испытывающими с ней некоторые проблемы. Немаловажным преимуществом степпера является его компактность (особенно если говорить о так называемых министепперах).

— Недостатки степпера
Степпер, как уже говорилось, очень умеренно нагружает сердечно-сосудистую систему. Но если это является преимуществом для новичка, то для человека более опытного в отношении нагрузок, это может стать недостатком. Дело в том, что для полноценной аэробной тренировки пульс должен поддерживаться в определенном диапазоне. На степпере, чтобы довести его до нужной частоты, приходится поддерживать высокий темп упражнений, что по силам не каждому.

Эллипсоид. Преимущества и недостатки

— Преимущества эллипсоида
Эллипсоид также имеет специальные рычаги для рук, которые с одной стороны разгружают спину, с другой — нагружают руки и плечевой пояс, заставляя вас совершать руками движения, похожие на движения при скандинавской ходьбе. Для людей с большим весом немаловажно, что при использовании эллипсоида практически отсутствует ударная нагрузка на суставы, неизбежная при обычном беге, когда вы отталкиваетесь при каждом шаге и, особенно, приземляетесь. Работает все тело.

— Недостатки эллипсоида
Эллиптический тренажер требует для занятий развитой координации. Это значит, что вам, возможно, понадобится несколько тренировок, чтобы прочувствовать, как распределять нагрузку и как двигаться. Кроме того, практически все модели эллипсоидов немаленькие, спрятать их в шкаф или задвинуть под кровать не получится. А это значит, что хочется вам того, или нет, а эллипсоид станет элементом вашего интерьера. Если вообще поместится в квартиру. Исключение составляют складные модели, но их выбор ограничен и, как правило, они подходят далеко не каждому. Например, в таких моделях часто ограничен максимально допустимый вес пользователя.

Вообще, степпер и эллипсоид отлично дополняют друг друга. Поэтому если у вас есть такая возможность, стоит приобрести оба тренажера. Если же вы решили ограничиться одним из них, мы надеемся, что помогли вам определиться.

Как выбрать степпер: все о параметрах

Итак, что же такое степпер? Название тренажера происходит от английского слова «step», что в переводе значит «шаг». Тренажер представляет собой устройство с двумя педалями. Педаль степпера, в отличие от педали велосипеда или велотренажера, имеет большую площадь, позволяющую поставить на нее ногу всей стопой.

Степперы различаются по целому ряду параметров. Во-первых, различают степперы и министепперы. В двух словах о каждом из типов.

Конструкция степпера

По конструкции различают классические, поворотные степперы, а также степперы лестничного типа. Особняком стоят так называемые балансировочные степперы.

Тип нагрузки степпера

По типу нагрузки степперы подразделяются на механические и электромагнитные.

Механический степпер

В этом степпере нагрузку создают герметичные цилиндры, в которых двигаются поршни. Гидравлика хороша своей автономностью: для работы такого тренажера не обязательно подключение к электросети. Благодаря этому механическая нагрузка часто применяется в министепперах, которые часто переносят с места на место, или в бюджетных моделях классических степперов. К недостаткам этого варианта можно отнести шумную работу поршней и невозможность точно отрегулировать степень нагрузки.

Электромагнитный степпер

Здесь нагрузку создают электромагниты, что предоставляет возможность ее точного регулирования. Это, безусловно, является преимуществом, наряду с бесшумностью тренажеров, основанных на этом принципе. Однако цена на такие тренажеры будет выше, чем на механические, кроме того, в процессе тренировки они требуют постоянного подключения к электросети, а они весьма прожорливы в отношении электроэнергии и достаточно громоздки.

Чтобы закрыть тему конструктивных особенностей, упомянем еще одну характеристику.

Зависимые и независимые педали степпера

Все степперы в зависимости от хода педалей подразделяются на две группы:

Степперы с зависимым ходом педалей

В таких тренажерах педали жестко связаны между собой механической связью. Если одна педаль опускается, вторая обязательно в этот момент поднимается, в этом смысле они похожи на велотренажеры. Чем хороши такие степперы: они надежнее, проще по конструкции. Но при этом нагрузка выставляется одинаковая для обеих ног.

Степперы с независимым ходом педалей

Более универсальны, так как позволяют регулировать нагрузку для каждой ноги по отдельности. Это может пригодиться, если одна нога не полностью функционирует, например, в ходе восстановления после травмы. Как правило, такие тренажеры дороже.

Некоторые модели степперов снабжаются эспандерами, позволяющими тренировать мышцы рук и плечевого пояса.

Подведем итоги

Вы открываете страницу интернет-магазина и видите степперы, какой лучше? Возможно, вам стоит выбрать эллипсоид? А если все-таки степпер, то какой степпер надежнее — поворотный или классический?

• Для степперов максимальный вес пользователя, как правило, ограничен 130 кг. Если вы весите больше, приобретайте профессиональные модели.
• Если вы в целом не жалуетесь на свою физическую форму и вам просто нужен недорогой агрегат для утренней разминки — покупайте министеппер с механической нагрузкой. Лучше, если он будет поворотным и будет оснащен эспандерами — это сэкономит вам время на тренировку.
• Если вы желаете контролировать свои тренировки, но бюджет не позволяет приобрести полноценный стационарный тренажер, купите министеппер с встроенным компьютером. Есть модели, которые по функциональности вполне приближаются к профессиональным. При этом ваш кошелек не испытает шоковой нагрузки.

Рейтинг статьи:

рейтинг лучших моделей 2021 на основе отзывов ,какой выбрать, обзор достоинств и недостатков, сравнение цен

Поворотный степпер – это тренажер, имитирующий ходьбу и одновременно развивающий косые мышцы живота за счет производимых скручиваний. Его конструкция предполагает поворачивающуюся рукоятку, которая приходит в движении при каждом осуществляемом шаге. В итоге нагрузка производится не только на ноги, но и на весь корпус.

Рейтинг лучших поворотных степперов

Степпер DFC SC-S085

Достоинства:

• Легко перемещать по квартире.
• Занимает мало места.
• Бесшумный.
• Модель легко собирается.

Недостатки:

• Поручни слегка болтаются.
• Скрипит у некоторых пользователей.

Степпер DFC SC-S085E

Достоинства:

• Компактный.
• Легко перемещать.
• Имеются поручни.
• Легкость сборки.

Недостатки:

• Мало сопротивления у поручней.
• Скрипит.

Степпер Sport Elite GB-5112

Достоинства:

• Имеется эспандер для рук.
• Возможно регулировать высоту шага.
• Отображаются результаты тренировки.
• Компактный размер

Недостатки:

• Скрипит.
• Может испортить пол — необходим коврик — подложка.

Степпер DFC SC-S032Y

Достоинства:

• Качественный счетчик шагов.
• Компактный размер.
• Небольшой вес.
• Простой в использовании.

Недостатки:

• Небольшая нагрузка.
• Не регулируется уровень нагрузки.
• Скрипит.
• Небольшой угол поворота.

Степпер Sport Elite GB-5115/​008

Достоинства:

• Прочная конструкция.
• Есть эспандеры для рук.
• Простой в использовании.
• Отражаются все необходимые данные о тренировке.

Недостатки:

• Скрипит.
• Нет независимого хода педалей.

Степпер BRADEX Cardio Twister SF 0033

Достоинства:

• Считает основные показатели.
• Есть низкоинтенсивынй режим.
• Компактный.
• Эффективный.
• Цена.

Недостатки:

• Быстро выходит из строя.
• Тяжелый, сложно перемещать по дому.

Степпер Torneo Twister S-211

Достоинства:

• Компактный.
• Эспандеры в комплекте.
• Наличие поворотного механизма.
• Корректно работают датчики.

Недостатки:

• Скрипит.
• Не регулируется нагрузка.

Особенности

Поворотный, как и любой другой степпер, относится к аэробным тренажерам. На нем выполняются однотипные упражнения в течение длительного времени. При регулярных тренировках происходит интенсивное сжигание калорий, развиваются мышцы ягодиц, бедер, икр, пресса.

• простота использования – выполняются привычные движения при ходьбе, понятные даже новичкам;
• компактность – степпер не занимает много места и может вполне подойти для домашних занятий;
• возможность регулировать нагрузку – можно менять высоту шага, силу сопротивления, тренировочную программу;
• автономная работа – многие модели не требуют подключения к электросети;
• доступная стоимость – можно найти эффективные варианты эконом-класса;
• безопасность – вероятность получить травму при правильной тренировке невысока;
• разработка как нижней, так и верхней части тела.

• относительно небольшой расход энергии – движения монотонные и неинтенсивные, за счет чего сжигается меньше калорий, чем, например, при занятии на беговой дорожке;
• нарастить мышцы не получится – тренажер не предназначен для «прокачки» и высоких профессиональных нагрузок.
• шум в процессе работы механизма.

Систематические упражнения на поворотном степпере помогают убрать «бока» и уменьшить объем талии.

Польза

Благодаря занятиям:

• стабилизируется работа сердечно-сосудистой системы;
• повышается выносливость;
• корректируется фигура, подтягиваются проблемные зоны – ягодицы, бедра и живот;
• укрепляются мышцы ног, пресса, плечевого пояса;
• уходит лишний вес за счет сжигания калорий;
• улучшается работа органов дыхания;
• повышается иммунитет;
• уменьшается целлюлит.

Вред

Как и любые другие спортивные упражнения, тренировки на степпере могут нанести вред. Но это только в том случае, если игнорировать противопоказания или неправильно заниматься. Так, неподготовленным пользователям нельзя сразу же устанавливать высокие нагрузки. К профессиональным результатам нужно идти постепенно.

Противопоказания

Не рекомендуется использовать поворотные тренажеры людям:

• не до конца восстановившимся после травмы – вывиха, перелома, растяжения;
• страдающим сердечно-сосудистыми заболеваниями;
• имеющим патологии опорно-двигательного аппарата;
• у которых диагностированы хронические болезни печени, почек, органов дыхательной системы;
• с сахарным диабетом тяжелой стадии;
• перенесшим инфаркт и/или инсульт;
• с повышенной температурой тела на фоне ОРВИ или гриппа.

Беременным на поздних сроках занятия на степпере также противопоказаны.

Как выбрать

Наличие поручней для скандинавской ходьбы

Скандинавская ходьба считается одним из самых действенных способов скорректировать фигуру. Во время занятий работает до 90% мышц всего тела, что позволяет за час сжечь около 300-400 калорий. Если тренажер нужен именно для снижения веса, такой вариант будет более предпочтительным.

Максимальный вес

Этот показатель указывает лимит массы тела для занятий на тренажере. Превышать допустимое значение нельзя, иначе устройство выйдет из строя. Стандартные модели эконом-класса обычно выдерживают до 120-130 кг. Профессиональные степперы рассчитаны на вес до 200 кг.

Дополнительные опции (счетчик калорий, пульсометр)

В борьбе с лишними килограммами полезным девайсом станет счетчик калорий. Придерживаясь правильного питания с его помощью можно легко вычислить, превышен ли расход энергии или нет. Если да, то организм запустит сжигание жира. Также тренажер может определять пройденную дистанцию, количество шагов, потраченное время, скорость, пульс. Эти показатели помогут правильно выстроить тренировку.

Как выбрать СТЕППЕР для дома

Как выбрать степпер?

Как выбрать степпер

Что выбрать: беговую дорожку, эллиптический тренажер, велотренажер или степпер

Что такое шаговый двигатель?

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?

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 реагируют на цифровые входные импульсы, обеспечивая 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

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

• Активный ротор: шаговый двигатель с постоянными магнитами (PM)
• Реактивный ротор: шаговый двигатель с регулируемым сопротивлением (VR)
• Комбинация VR и PM: гибридный шаговый двигатель (HY)

Шаговый двигатель с постоянным магнитом

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 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 менять полярность 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

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

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 две группы 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

Полный шаг

Полушаг

Microste

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

в сравнении с параллельным подключением

Контроллер шагового двигателя Обзор технологии

В полношаговом режиме со стандартным 200-шаговым двигателем требуется 200 шаговых импульсов для совершения 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

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 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

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

Что такое шаговый двигатель?

Что такое шаговый двигатель: введение

Шаговые двигатели можно рассматривать как электродвигатели без коммутаторов.Обычно все обмотки в двигателе являются частью статора, а ротор представляет собой либо постоянный магнит, либо, в случае двигателей с переменным сопротивлением, зубчатый блок из некоторого магнитомягкого материала. Вся коммутация должна осуществляться внешним контроллером мотора, и, как правило, моторы и контроллеры спроектированы таким образом, чтобы мотор можно было удерживать в любом фиксированном положении, а также вращать в одну или другую сторону. Большинство степперов, как их еще называют, могут настраиваться на звуковые частоты, что позволяет им вращаться довольно быстро, а с соответствующим контроллером они могут запускаться и останавливаться «на копейке» в контролируемых ориентациях.

Для некоторых приложений есть выбор между серводвигателями и шаговыми двигателями. Оба типа двигателей предлагают аналогичные возможности для точного позиционирования, но они различаются по многим параметрам. Для серводвигателей требуются системы управления с обратной связью энкодера определенного типа. Как правило, это включает в себя оптический или магнитный энкодер для обеспечения обратной связи о положении ротора и некоторую комбинацию схем для подачи тока через двигатель, обратно пропорционального разнице между желаемым положением и текущим положением.

При выборе между шаговыми двигателями и сервоприводами необходимо учитывать ряд вопросов; какие из них будут иметь значение, зависит от приложения. Например, повторяемость позиционирования, выполняемого с помощью шагового двигателя, зависит от геометрии ротора двигателя, в то время как повторяемость позиционирования, выполняемого с помощью серводвигателя, обычно зависит от стабильности энкодера и других компонентов в цепи обратной связи.

Шаговые двигатели могут использоваться в простых системах управления без обратной связи; они обычно подходят для систем, которые работают при низких ускорениях со статическими нагрузками, но управление с обратной связью может быть важным для высоких ускорений, особенно если они связаны с переменными нагрузками.Если шаговый двигатель в системе управления с разомкнутым контуром перегружен, все сведения о положении ротора теряются, и система должна быть повторно инициализирована; серводвигатели не подвержены этой проблеме.

также могут использоваться в системах с замкнутым контуром, как и сервоприводы, с добавлением энкодера и схемы привода с обратной связью. Производительность улучшается за счет дополнительных затрат.

Шаговые двигатели: разные типы

бывают двух типов: с постоянным магнитом и с переменным сопротивлением (существуют также гибридные двигатели, которые с точки зрения контроллера неотличимы от двигателей с постоянными магнитами). Не имея ярлыка на двигателе, вы можете легко отличить их друг от друга на ощупь, когда на них не подается питание. Двигатели с постоянными магнитами имеют тенденцию «закручиваться», когда вы вращаете ротор пальцами, в то время как двигатели с переменным сопротивлением вращаются почти свободно (хотя они могут слегка закручиваться из-за остаточной намагниченности в роторе). Вы также можете различить две разновидности с помощью омметра. Двигатели с регулируемым сопротивлением обычно имеют три (иногда четыре) обмотки с общей обратной связью, тогда как двигатели с постоянными магнитами обычно имеют две независимые обмотки с центральными отводами или без них.Обмотки с центральным отводом используются в униполярных двигателях с постоянными магнитами.

Шаговые двигатели имеют широкий диапазон углового разрешения. Самые грубые двигатели обычно поворачиваются на 90 градусов за шаг, в то время как двигатели с постоянными магнитами высокого разрешения обычно способны обрабатывать 1,8 или даже 0,72 градуса за шаг. При наличии соответствующего контроллера большинство двигателей с постоянными магнитами и гибридных двигателей могут работать с половинными шагами, а некоторые контроллеры могут обрабатывать меньшие дробные шаги или микрошаги.

Для шаговых двигателей с постоянным магнитом и с переменным магнитным сопротивлением, если только одна обмотка двигателя находится под напряжением, ротор (без нагрузки) будет защелкиваться на фиксированный угол, а затем удерживать этот угол до тех пор, пока крутящий момент не превысит удерживающий момент двигателя. , в этот момент ротор будет вращаться, пытаясь удерживаться в каждой последующей точке равновесия.

Шаговые двигатели: Двигатели с регулируемым сопротивлением

Если ваш двигатель имеет три обмотки, обычно соединенных, как показано на схематической диаграмме на рисунке 1.1, с одной клеммой, общей для всех обмоток, это, скорее всего, шаговый двигатель с переменным сопротивлением. При использовании общий провод обычно подключается к плюсовому источнику питания, и обмотки последовательно запитываются.

Поперечное сечение, показанное на рисунке 1.1, соответствует 30 градусам на шаговый электродвигатель с регулируемым сопротивлением.Ротор в этом двигателе имеет 4 зубца, а статор — 6 полюсов, каждая обмотка намотана вокруг двух противоположных полюсов. Когда обмотка номер 1 находится под напряжением, зубья ротора, помеченные буквой X, притягиваются к полюсам этой обмотки. Если ток через обмотку 1 выключен, а обмотка 2 включена, ротор повернется на 30 градусов по часовой стрелке, так что полюса, помеченные буквой Y, совпадают с полюсами, помеченными цифрой 2.

Анимированный рисунок 1.1:

Глядя на анимированный рисунок, обратите внимание на следующее:

1. Поле, кажется, вращается против часовой стрелки, а ротор вращается по часовой стрелке. Такое расположение характерно для двигателей с переменным сопротивлением.

2. Поле вращается с шагом 60 градусов, а ротор движется с шагом 30 градусов (в противоположном направлении). Это напоминает движение шкалы штангенциркуля, и по этой причине двигатели с регулируемым сопротивлением иногда называют двигателями с нониусом.

3. Для вращения ротора двигателя в течение одного цикла требуется четыре полных цикла системы управления.Это потому, что у ротора 4 полюса!

——

Чтобы вращать этот двигатель непрерывно, мы просто последовательно подаем мощность на 3 обмотки. Предполагая положительную логику, где 1 означает включение тока через обмотку двигателя, следующая последовательность управления будет вращать двигатель, показанный на рисунке 1.1, по часовой стрелке на 24 шага или 2 оборота:

Обмотка 1 1001001001001001001001001
Обмотка 2 0100100100100100100100100
Обмотка 3 0010010010010010010010010
время —>

Существуют также шаговые двигатели с регулируемым сопротивлением с 4 и 5 обмотками, требующие 5 или 6 проводов.Принцип управления этими двигателями такой же, как и у трехобмоточных двигателей, но становится важным разработать правильный порядок подачи питания на обмотки, чтобы двигатель работал правильно.

Геометрия двигателя, показанная на рисунке 1.1, дающая 30 градусов на шаг, использует наименьшее количество зубцов ротора и полюсов статора для удовлетворительной работы. Использование большего количества полюсов двигателя и большего количества зубцов ротора позволяет создавать двигатели с меньшим углом шага. Зубчатые поверхности на каждом полюсе и соответственно мелкозубчатый ротор позволяют угол шага всего несколько градусов.

Шаговые двигатели: униполярные двигатели

Униполярные шаговые двигатели с постоянным магнитом и гибридные шаговые двигатели с 5 или 6 проводами обычно подключаются, как показано на схеме на Рисунке 1.2, с центральным ответвлением на каждой из двух обмоток. При использовании центральные отводы обмоток обычно подключаются к положительному источнику питания, а два конца каждой обмотки поочередно заземляются для изменения направления поля, создаваемого этой обмоткой.

Анимированный рисунок 1. 2:

Глядя на этот рисунок, обратите внимание на следующее:

1. Этот 6-полюсный ротор вращается в направлении, противоположном вращению поля статора; двухполюсный ротор внутри того же статора будет вращаться вместе с полем.

2. Этот рисунок основан на полушаговом управлении, где чередующиеся полушаги включают одну и две обмотки двигателя.

3. Чтобы повернуть этот 6-полюсный ротор на один оборот, требуется три полных цикла системы управления.Двухполюсный ротор совершает полный оборот за цикл системы управления.

——

Поперечное сечение двигателя, показанное на рисунке 1.2, представляет собой 30-градусный шаговый двигатель с постоянным магнитом или гибридный двигатель — разница между этими двумя типами двигателей не имеет значения на этом уровне абстракции. Обмотка двигателя № 1 распределена между верхним и нижним полюсами статора, а обмотка № 2 распределена между левым и правым полюсами двигателя. Ротор представляет собой постоянный магнит с 6 полюсами, 3 южными и 3 северными, расположенными по его окружности.

Для более высоких угловых разрешений ротор должен иметь пропорционально большее количество полюсов. Шаговый двигатель 30 градусов на рисунке — одна из наиболее распространенных конструкций двигателей с постоянными магнитами, хотя шаговые двигатели 15 и 7,5 градусов широко доступны. Производятся двигатели с постоянными магнитами с разрешением до 1,8 градуса на шаг, а гибридные двигатели обычно изготавливаются с шагом 3,6 и 1,8 градуса, с доступным разрешением до 0,72 градуса на шаг.

Как показано на рисунке, ток, протекающий от центрального отвода обмотки 1 к клемме a, заставляет верхний полюс статора быть северным полюсом, а нижний полюс статора — южным.Это притянет ротор в показанное положение. Если питание обмотки 1 отключено, а обмотка 2 находится под напряжением, ротор повернется на 30 градусов или на один шаг.

Чтобы двигатель вращался непрерывно, мы просто последовательно подаем мощность на две обмотки. Предполагая положительную логику, где 1 означает включение тока через обмотку двигателя, следующие две последовательности управления будут вращать двигатель, показанный на рисунке 1.2, по часовой стрелке на 24 шага или 4 оборота:

Обмотка 1a 1000100010001000100010001
Обмотка 1b 0010001000100010001000100
Обмотка 20001000100010001
Обмотка 2b 0001000100010001000100010
время —>

Обмотка 1a 1100110011001100110011001
Обмотка 1b 0011001100110011001100110
Обмотка 2a 0110011001100110011001100
Обмотка 2b 1001100110011001100110011
время —>

Обмотка никогда не включается в одно и то же время.Обе последовательности, показанные выше, будут вращать постоянный магнит на один шаг за раз. Верхняя последовательность обеспечивает питание только одной обмотки за раз, как показано на рисунке выше; таким образом, он потребляет меньше энергии. Нижняя последовательность включает питание двух обмоток одновременно и обычно создает крутящий момент примерно в 1,4 раза больше, чем верхняя последовательность, при этом потребляя вдвое большую мощность.

Позиции шагов, создаваемые двумя вышеуказанными последовательностями, не совпадают; в результате объединение двух последовательностей позволяет сделать половину шага, при этом двигатель останавливается поочередно в положениях, обозначенных той или иной последовательностью.Комбинированная последовательность выглядит следующим образом:

Обмотка 1a 11000001110000011100000111
Обмотка 1b 00011100000111000001110000
Обмотка 2a 01110000011100000111000001
Обмотка 2b 00000111000001110000011100
время —>

Шаговые двигатели: биполярные двигатели

Биполярные двигатели с постоянным магнитом и гибридные двигатели сконструированы с тем же механизмом, что и униполярные двигатели, но две обмотки имеют более простую разводку, без центральных ответвлений.Таким образом, сам двигатель проще, но схема привода, необходимая для изменения полярности каждой пары полюсов двигателя, более сложна. Схема на рисунке 1.3 показывает, как такой двигатель подключен, в то время как поперечное сечение двигателя, показанное здесь, точно такое же, как поперечное сечение, показанное на рисунке 1. 2.

Для схемы привода такого двигателя требуется схема управления H-мостом для каждой обмотки. Вкратце, H-мост позволяет независимо регулировать полярность мощности, подаваемой на каждый конец каждой обмотки.Последовательности управления для такого одношагового двигателя показаны ниже. Символы + и — используются для обозначения полярности питания, подаваемого на каждую клемму двигателя:

Клемма 1a + — + — + — + — ++ — ++ — ++ — ++ —
Клемма 1b — + — + — + — + — — ++ — ++ — ++ — ++
Клемма 2a — + — + — + — + — — ++ — ++ — ++ — ++ —
Клемма 2b — + — + — + — + + — ++ — ++ — ++ — +
time —>

Обратите внимание, что эти последовательности идентичны последовательностям для униполярного двигателя с постоянными магнитами на абстрактном уровне и выше уровня мощности H-моста. переключающая электроника, системы управления для двух типов двигателей могут быть идентичными.

Обратите внимание, что многие микросхемы драйверов с полным H-мостом имеют один управляющий вход для включения выхода, а другой — для управления направлением. При наличии двух таких микросхем моста, по одной на обмотку, следующие управляющие последовательности будут вращать двигатель так же, как и управляющие последовательности, приведенные выше:

Включено 1 1010101010101010 11111111111111
Направление 1 1x0x1x0x1x0x1x0x 1100110011001100
Включено 2 0101010110011001100
Разрешено 2 01010101110110011 0101010111010111 010101011101011 ->

Чтобы отличить биполярный двигатель с постоянными магнитами от других четырехпроводных двигателей, измерьте сопротивление между различными клеммами.Стоит отметить, что некоторые шаговые двигатели с постоянными магнитами имеют 4 независимых обмотки, организованные как два набора по два. В каждом наборе, если две обмотки соединены последовательно, результат можно использовать как биполярный двигатель высокого напряжения. Если они подключены параллельно, результат можно использовать как биполярный двигатель низкого напряжения. Если они соединены последовательно с центральным ответвлением, результат можно использовать как униполярный двигатель низкого напряжения.

Шаговые двигатели: Biflar Motors

Бифилярные обмотки в шаговом двигателе применяются к той же геометрии ротора и статора, что и биполярный двигатель, но вместо того, чтобы наматывать каждую катушку статора одним проводом, два провода наматываются параллельно друг другу.В итоге у мотора 8 проводов, а не четыре.

На практике двигатели с бифилярными обмотками всегда запитываются как униполярные, так и биполярные двигатели. На рисунке 1.4 показаны альтернативные схемы подключения обмоток такого двигателя.

Чтобы использовать бифилярный двигатель в качестве униполярного двигателя, два провода каждой обмотки подключаются последовательно, а точка соединения используется как центральный ответвитель. Обмотка 1 на рисунке 1.4 показана подключенной таким образом.

Для использования бифилярного двигателя в качестве биполярного двигателя два провода каждой обмотки подключаются либо параллельно, либо последовательно.Обмотка 2 на рисунке 1. 4 показана при параллельном включении; это позволяет работать при низком напряжении и сильном токе. Обмотка 1 на рисунке 1.4 показана при последовательном включении; если центральный отвод игнорируется, это позволяет работать с удвоенным напряжением и половиной тока, которые использовались бы с параллельными обмотками.

Следует отметить, что практически все 6-проводные двигатели, продаваемые для биполярного использования, на самом деле намотаны с использованием бифилярных обмоток, так что внешнее соединение, которое служит центральным отводом, фактически подключается, как показано для обмотки 1 на рисунке 1.4. Естественно, поэтому любой униполярный двигатель может использоваться в качестве биполярного двигателя при удвоенном номинальном напряжении и половине номинального тока, указанного на паспортной табличке.

Для тех, кто ремонтирует старые двигатели, поиск 8-проводного двигателя представляет собой сложную задачу! Какой из 8 проводов какой? Нетрудно выяснить это, используя омметр, вольтметр переменного тока и источник переменного тока низкого напряжения. Сначала используйте омметр, чтобы определить выводы двигателя, которые соединены друг с другом через обмотки двигателя. Затем подключите низковольтный источник переменного тока к одной из этих обмоток.Напряжение переменного тока должно быть ниже заявленного рабочего напряжения двигателя; рекомендуется напряжение ниже 1 В. Геометрия магнитных цепей двигателя гарантирует, что два провода бифилярной обмотки будут прочно связаны для сигналов переменного тока, в то время как связь с двумя другими проводами почти не должна быть. Следовательно, зондирование с помощью вольтметра переменного тока должно выявить, какая из трех других обмоток подключена к обмотке под напряжением.

Шаговые двигатели: многофазные двигатели

Менее распространенный класс шаговых двигателей с постоянными магнитами связан со всеми обмотками двигателя в циклической последовательности, с одним отводом между каждой парой обмоток в цикле.В наиболее распространенных конструкциях этой категории используется 3-фазная и 5-фазная проводка. Для управления требуется 1/2 H-образного моста для каждой клеммы двигателя, но эти двигатели могут обеспечить больший крутящий момент при заданном размере корпуса, поскольку все или все обмотки двигателя, кроме одной, находятся под напряжением в каждой точке цикла привода. Некоторые 5-фазные двигатели имеют высокое разрешение порядка 0,72 градуса на шаг (500 шагов на оборот).

Для 5-фазного двигателя существует 10 шагов на повторение в тактовом цикле, как показано ниже:

Терминал 1 +++ —— +++++ —— ++
Терминал 2 — +++++ —— +++++ —
Терминал 3 + —— +++++ —— ++++
Терминал 4 +++++ —— +++++ ——
Терминал 5 —- + ++++ —— +++++ —
раз —>

Здесь, как и в биполярном случае, каждая клемма показана подключенной либо к положительной, либо к отрицательной шине системы питания двигателя.Обратите внимание, что на каждом этапе только одна клемма меняет полярность. Это изменение снимает питание с одной обмотки, подключенной к этому выводу (поскольку оба вывода рассматриваемой обмотки имеют одинаковую полярность), и подает питание на одну обмотку, которая ранее была в режиме ожидания. Учитывая геометрию двигателя, предложенную на рисунке 1.5, эта последовательность управления будет приводить двигатель в действие на два оборота.
Чтобы отличить 5-фазный двигатель от других двигателей с 5 выводами, обратите внимание, что если сопротивление между двумя последовательными клеммами 5-фазного двигателя равно R, сопротивление между непоследовательными клеммами будет равно 1.5р.

Обратите внимание, что некоторые 5-фазные двигатели имеют 5 отдельных обмоток с 10 выводами. Они могут быть соединены звездой, показанной выше, с использованием 5 полумостовых схем драйверов, или каждая обмотка может управляться своим собственным полным мостом. Хотя теоретическое количество компонентов драйверов полумоста ниже, доступность интегрированных микросхем полного моста может сделать последний подход предпочтительным.

статья предоставлена ​​Дугласом У. Джонсом Copyright © 1995, Douglas W.Джонс; основная редакция 1998 г.

См. Также наш глоссарий терминов по шаговым двигателям

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)

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 постоянным магнитом и 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)

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?

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

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 в заблокированном положении 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 приводы (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 в себя системы привода и управления, а также механическую конструкцию.Они подкреплены всесторонней поддержкой, которая простирается от прототипа 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 связанных 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 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.

Wave или однофазные приводы работают с включенной только одной 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 выключает A, ротор поворачивается на 90 °, и это продолжается, поскольку привод подает питание на каждый полюс по очереди.

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

Двухфазное движение 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 питания продолжается, ротор непрерывно 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

: Все о схемах — Шаговые двигатели

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 контролировать, 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.

Одна из самых замечательных особенностей шаговых двигателей — 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 тот же двигатель совершит один миллион шагов, он будет перемещаться на 1800000 ° ± 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 плата 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 фиксирующий момент.

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.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, расположенные под углом 90 ° друг к другу, 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 зубья ротора совпадают с зубцами 12 и 6, а зубцы 3 и 9 находятся 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.

На внешнем периметре каждого ротора имеется 50 зубцов, причем зубья чашки 1 и чашки 2 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 говорит 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 вращения двигателя, измеренная без нагрузки.

Для работы 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. Без нагрузки мотор издает сильный звон. 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.

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.

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.

.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. И в 2-фазном, 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 отклонение или отклонение от номинального значения 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 включены (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.

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 такой же угол шага, как 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 °, секвенсор фаз включает вектор крутящего момента в верхней части кривой смещения крутящего момента, создавая 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 обеспечивает совпадение правильного зуба 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 без обратной связи. Шаговый двигатель, если его размер соответствует области применения, никогда не пропустит шага.И поскольку им не нужна позиционная обратная связь, они очень рентабельны.

Как работает шаговый двигатель

Из этой обучающей статьи вы узнаете, как работает шаговый двигатель. Мы рассмотрим основные принципы работы шаговых двигателей, их режимы работы и типы шаговых двигателей по конструкции. Вы можете посмотреть следующее видео или прочитать написанную статью.

Принцип работы

Шаговый двигатель — это бесщеточный двигатель постоянного тока, который вращается ступенчато.Это очень полезно, потому что его можно точно позиционировать без какого-либо датчика обратной связи, который представляет собой контроллер с разомкнутым контуром. Шаговый двигатель состоит из ротора, который обычно представляет собой постоянный магнит, и он окружен обмотками статора. Когда мы активируем обмотки шаг за шагом в определенном порядке и пропускаем через них ток, они намагничивают статор и создают электромагнитные полюса, соответственно, которые вызывают движение двигателя. Это основной принцип работы шаговых двигателей.

Режимы движения

Существует несколько различных способов управления шаговым двигателем. Первый — это волновой привод или однокатушечное возбуждение. В этом режиме мы активируем только одну катушку за раз, что означает, что в этом примере двигателя с 4 катушками ротор будет выполнять полный цикл за 4 шага.

Далее идет режим полного шага привода, который обеспечивает гораздо более высокий выходной крутящий момент, потому что у нас всегда есть 2 активные катушки в данный момент. Однако это не улучшает разрешающую способность шагового двигателя, и снова ротор выполнит полный цикл за 4 шага.

Для увеличения разрешения шагового двигателя мы используем режим Half Step Drive. Этот режим фактически представляет собой комбинацию двух предыдущих режимов.

Здесь у нас есть одна активная катушка, за которой следуют 2 активные катушки, затем снова одна активная катушка, за которой следуют 2 активные катушки и так далее. Таким образом, в этом режиме мы получаем удвоенное разрешение при той же конструкции. Теперь ротор совершит полный цикл за 8 шагов.

Однако наиболее распространенным методом управления шаговыми двигателями в настоящее время является микрошаговый.В этом режиме мы подаем на катушки регулируемый ток в форме синусоидальной волны. Это обеспечит плавное движение ротора, снизит нагрузку на детали и повысит точность шагового двигателя.

Другой способ увеличения разрешающей способности шагового двигателя — это увеличение числа полюсов ротора и числа полюсов статора.

Типы шаговых двигателей по конструкции

По конструкции существует 3 различных типа шаговых двигателей: шаговый двигатель с постоянным магнитом, шаговый двигатель с переменным сопротивлением и гибридный синхронный шаговый двигатель.

Шаговый двигатель с постоянным магнитом имеет ротор с постоянным магнитом, который приводится в движение обмотками статора. Они создают полюса противоположной полярности по сравнению с полюсами ротора, который приводит в движение ротор.

Следующий тип, шаговый двигатель Variable Reluctant , использует немагнитный ротор из мягкого железа. Ротор имеет зубья, смещенные относительно статора, и когда мы активируем обмотки в определенном порядке, ротор перемещается соответственно, так что между статором и зубьями ротора

Гибридный синхронный двигатель представляет собой комбинацию двух предыдущих шаговых двигателей.Он имеет зубчатый ротор с постоянными магнитами, а также зубчатый статор. Ротор состоит из двух противоположных по полярности секций, а их зубья смещены, как показано здесь.

Это вид спереди обычно используемого гибридного шагового двигателя, который имеет 8 полюсов на статоре, которые активируются двумя обмотками, A и B. Итак, если мы активируем обмотку A, мы намагнитим 4 полюса, два из которых будут имеют южную полярность, а две из них — северную.

Мы видим, что таким образом зубья роторов совмещены с зубьями полюсов A и не совмещены с зубьями полюсов B.Это означает, что на следующем этапе, когда мы отключим полюса A и активируем полюса B, ротор будет двигаться против часовой стрелки, и его зубцы будут совмещены с зубцами полюсов B.

Если мы продолжаем активировать полюса в определенном порядке, ротор будет двигаться непрерывно. Здесь мы также можем использовать различные режимы вождения, такие как волновой привод, полный шаговый привод, полушаговый привод и микрошаговый режим, для еще большего увеличения разрешения шагового двигателя.

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 регулируемым 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 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. 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 вращение на 360 ° дает угол полного 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
Half step 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 такой степени, что дополнительно разделяет количество положений 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.

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. Влияние 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 согласованное 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.