Обзор скоростных характеристик шагового двигателя

Обзор скоростных характеристик шагового двигателя

Технические науки

• Кашаев Ильдар Ильясович , бакалавр, студент
• Волгоградский государственный технический университет, Волжский политехнический институт (филиал)
• Капля Виктор Иванович , кандидат наук, доцент, доцент
• Волгоградский государственный технический университет

• РАЗГОН
• ШАГОВЫЙ ДВИГАТЕЛЬ
• ТОРМОЖЕНИЕ
• УДАРНОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ

Похожие материалы

• Разработка автоматизированной информационной системы организация приема онлайн заказов для распечатывания фотографий
• Автоматизированная информационная система для студии дизайна интерьера
• Автоматизация процесса оценки выпускных квалификационных работ на основе компетентностного подхода
• Разработка и исследование автоматизированной системы управления утилизации жидких отходов
• Управление процессом ректификации

Шаговые двигатели находят широкое применение в современной автоматизации. Благодаря низкой стоимости, обширному выбору вида, режима управления, данный тип двигатель популярен не только в заводском оборудовании, но и в самоделках электротехников-любителей (например 3D-принтеры, выжигатели по дереву и прочее). Двигатели данного типа применяются в станкостроении (например в станках ЧПУ), робототехнике, 3D печати благодаря высокой точности позиционирования, широкому диапазону скоростей, быстрому старту, остановки, а также стабильной работе при различных нагрузках.

Шаговый двигатель позволяет осуществлять позиционирование ротора с точностью до долей градуса [1]. Отсюда возникает потребность в управлении плавным изменением скорости перемещаемого объекта шаговым двигателем, что позволит увеличить значение вращающего момента и исключить ударное воздействие на перемещаемый объект.

Существует несколько режимов для управления перемещения ротора шаговым двигателем.

Полношаговый режим — наиболее часто используемый метод управления. Из названия становится понятно, что ротор при подаче напряжения на обмотки совершает полный шаг. Например в двигатель, который состоит из 4 обмоток напряжение подается «попарно». Минус такого режима — возможен резонанс.

Полушаговый режим — режим, который применяется для увеличения точности работы двигателя. Ток подается на все пары обмоток одновременно, тем самым ротор поворачивается ровно на половину от полного шага. Данный режим менее подвержен к появлению резонанса.

Микрошаговый режим — режим, который использует в своей работе подачу тока на обмотки сигналами, а не импульсами, как в других режимах. Такой сигнал называют синусоидальным, при таком сигнале плавно изменяющим значение тока подающееся на обмотки двигателя, снижается количество рывков и ударное воздействие на перемещаемый ротором объект. Данный режим используют станки ЧПУ, так как такое плавное перемещение гарантирует точное позиционирование перемещаемого ротором объекта.

Своевременное изменение значение скорости вращаемого ротора двигателя является важным процессом в работе всей автоматической системы. Во многих станках применяются шаговые двигатели, позволяющие развивать большую мощность и точность позиционирования [2].

Максимальная рабочая скорость двигателя находится в прямой зависимости от следующих характеристик:

• Напряжение
• Индуктивность обмотки
• Ток
• Количество шагов
• Тип подключения обмоток (4, 6 выводной и т.д.)
• Сопротивление

Шаговый двигатель управляется последовательной поочередной подачей определенных импульсов напряжения на обмотки первой и второй фазы возбуждения [3]. Для развития больших скоростей ротору двигателя требуется начинать на низких скоростях из области старта (рисунок 1), после чего выполнять разгон плавно увеличивая величину ускорением. Важно не превышать в области старта значение максимальной скорости. При выполнении остановки вращения выполняется обратный порядок действий, а именно выполняется торможение и в области старта прекращается подача импульсов управления с микроконтроллера. Если нарушить последовательность шагов синхронное перемещение и положение ротора будут потеряны. При разгоне может возникнуть неблагоприятное явление — резонанс. Резонанс замечен меньше при таких режимах работы шагового двигателя как микрошаговый и полушаговый. При появлении резонанса падает момент, из-за чего двигатель начинает пропускать шаги. Наиболее простое решение проблемы резонанса является установка двигателя с более сильными мощностными характеристиками. Для наиболее стабильного разгона желательно иметь нагрузку, при которой момент инерции как минимум равен моменту инерции ротора. На слабо-нагруженном двигателе явление резонанса проявляется наиболее сильно.

Рисунок 1. График зависимости момента шагового двигателя от скорости

Для исполнения процессов разгона или торможения важно правильно сформулировать закон, по которому изменяется значение скорости и установить максимально допустимое значение ускорения. Ускорение должно уменьшаться при увеличении инерционности нагрузки. Для выбора нужного режима разгона необходимо установить нужную скорость и добиться ее за минимальное время. Чаще всего применяется постоянное ускорение для процесса разгона и торможения двигателя.

Микроконтроллер управляет ускорением и торможением двигателя посредством заданного закона, также выполняет роль источника тактовой частоты для драйвера.

Для наиболее абстрактного от деталей случая необходимо установить зависимость длительности шага от текущей скорости.

Характеристика отражающая количество шагов, выполненных при разгоне ротора представим как:

где V — скорость, t — время, N — количество шагов, a — ускорение

Тогда длительность одного шага вычисляется как:

Отсюда следует скорость за один полный шаг:

Шаговые двигатели очень популярны в наше время, но обладают некоторыми недостатками, которые следует решить путем разработки автоматической системы интеллектуального управления скоростью шагового двигателя.

Список литературы

1. Рентюк, В. Шаговые двигатели и особенности их применения / В.Рентюк. — Электрик. 2012. № 11. С.45-50.
2. Петрунин В. В., Анохина Ю. В., Баннов В. Я., Трусов В. А., Юрков Н. К. Система управления шаговыми двигателями // НиКа. 2010. №. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/sistema-upravleniya-shagovymi-dvigatelyami (дата обращения: 23.04.2019).
3. Китаев В. Н., Китаева Е. Н., Иконникова Н. А. Обеспечение надежности шагового двигателя на стадии проектирования // НиКа. 2011. №. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/obespechenie-nadezhnosti-shagovogo-dvigatelya-na-stadii-proektirovaniya (дата обращения: 23.04.2019).

Завершение формирования электронного архива по направлению «Науки о Земле и энергетика»

• 23 ноября 2020

Электронное периодическое издание зарегистрировано в Федеральной службе по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор), свидетельство о регистрации СМИ — ЭЛ № ФС77-41429 от 23.07.2010 г.

Соучредители СМИ: Долганов А.А., Майоров Е.В.

Шаговый двигатель 42STH60-1206A

• Офис находится в трёх минутах ходьбы от м. Парк культуры по адресу: ул. Тимура Фрунзе, д. 8/5, подъезд 1.
• При оформлении до 15:00 в будний день заказ можно забрать после 17:00 в тот же день, иначе — на следующий будний день после 17:00. Мы позвоним и подтвердим готовность заказа.
• Получить заказ можно с 10:00 до 21:00 без выходных после его готовности. Заказ будет ждать вас 3 рабочих дня. Если хотите продлить срок хранения, просто напишите или позвоните.
• Запишите номер своего заказа перед визитом. Он необходим при получении.
• Оплатить заказ можно наличными или банковской картой при получении, а также онлайн-платежом при оформлении заказа.

• бесплатно

Доставка курьером по Москве

• Доставляем на следующий день при заказе до 20:00, иначе — через день.
• Курьеры работают с понедельника по субботу, с 10:00 до 22:00.
• При согласовании заказа можно выбрать трёхчасовой интервал доставки (самое раннее — с 12:00 до 15:00).
• Оплатить заказ можно наличными при получении или же онлайн при оформлении заказа.

• 250 ₽

Доставка в пункт самовывоза

• Доставка в пункт самовывоза — современный, удобный и быстрый способ получить свой заказ без звонков и ловли курьеров.
• Пункт самовывоза — это киоск с человеком или массив железных ящичков. Их ставят в супермаркетах, офисных центрах и других популярных местах. Ваш заказ окажется в том пункте, который выберите.
• Ближайший к себе пункт вы можете найти на карте PickPoint.
• Срок доставки — от 1 до 8 дней в зависимости от города. Например, в Москве это 1–2 дня; в Петербурге — 2—3 дня.
• Когда заказ прибудет в пункт выдачи, вы получите SMS с кодом для его получения.
• В любое удобное время в течение трёх дней вы можете прийти в пункт и с помощью кода из SMS получить заказ.
• Оплатить заказ можно наличными при получении или же онлайн при оформлении заказа.
• Стоимость доставки — от 240 руб в зависимости от города и габаритов заказа. Она рассчитывается автоматически во время оформления заказа.

• 240 ₽

• Доставляем через день при заказе до 20:00, иначе — через два дня.
• Курьеры работают с понедельника по субботу, с 11:00 до 22:00.
• При согласовании заказа можно выбрать трёхчасовой интервал доставки (самое раннее — с 12:00 до 15:00).
• Оплатить заказ можно наличными при получении или же онлайн при оформлении заказа.

• 350 ₽

Доставка в пункт самовывоза

• Доставка в пункт самовывоза — современный, удобный и быстрый способ получить свой заказ без звонков и ловли курьеров.
• Пункт самовывоза — это киоск с человеком или массив железных ящичков. Их ставят в супермаркетах, офисных центрах и других популярных местах. Ваш заказ окажется в том пункте, который выберите.
• Ближайший к себе пункт вы можете найти на карте PickPoint.
• Срок доставки — от 1 до 8 дней в зависимости от города. Например, в Москве это 1–2 дня; в Петербурге — 2—3 дня.
• Когда заказ прибудет в пункт выдачи, вы получите SMS с кодом для его получения.
• В любое удобное время в течение трёх дней вы можете прийти в пункт и с помощью кода из SMS получить заказ.
• Оплатить заказ можно наличными при получении или же онлайн при оформлении заказа.
• Стоимость доставки — от 240 руб в зависимости от города и габаритов заказа. Она рассчитывается автоматически во время оформления заказа.

• 240 ₽

• Доставка в пункт самовывоза — современный, удобный и быстрый способ получить свой заказ без звонков и ловли курьеров.
• Пункт самовывоза — это киоск с человеком или массив железных ящичков. Их ставят в супермаркетах, офисных центрах и других популярных местах. Ваш заказ окажется в том пункте, который выберите.
• Ближайший к себе пункт вы можете найти на карте PickPoint.
• Срок доставки — от 1 до 8 дней в зависимости от города. Например, в Москве это 1–2 дня; в Петербурге — 2—3 дня.
• Когда заказ прибудет в пункт выдачи, вы получите SMS с кодом для его получения.
• В любое удобное время в течение трёх дней вы можете прийти в пункт и с помощью кода из SMS получить заказ.
• Оплатить заказ можно наличными при получении или же онлайн при оформлении заказа.
• Стоимость доставки — от 240 руб в зависимости от города и габаритов заказа. Она рассчитывается автоматически во время оформления заказа.

• Доставка осуществляется до ближайшего почтового отделения в любом населённом пункте России.
• Тариф и сроки доставки диктует «Почта России». В среднем время ожидания составляет 2 недели.
• Мы передаём заказ Почте России в течение двух рабочих дней.
• Оплатить заказ можно наличными при получении (наложенный платёж) или же онлайн при оформлении заказа.
• Стоимость рассчитывается автоматически во время заказа и в среднем должна составить около 400 рублей.

• Служба «EMS Почта России» работает быстрее и надёжнее обычной почты и доставляет до двери покупателя.
• Тариф и сроки доставки диктует служба EMS. В среднем по России время ожидания составляет 4–5 дней.
• Мы передаём заказ в EMS в течение двух рабочих дней.
• Оплатить заказ можно только онлайн при оформлении заказа.
• Стоимость рассчитывается автоматически во время оформления заказа и в среднем должна составить 400–800 рублей для России и 1500–2000 рублей для стран СНГ.

• Служба «EMS Почта России» работает быстрее и надёжнее обычной почты и доставляет до двери покупателя.
• Тариф и сроки доставки диктует служба EMS. В среднем по России время ожидания составляет 4–5 дней.
• Мы передаём заказ в EMS в течение двух рабочих дней.
• Оплатить заказ можно только онлайн при оформлении заказа.
• Стоимость рассчитывается автоматически во время оформления заказа и в среднем должна составить 400–800 рублей для России и 1500–2000 рублей для стран СНГ.

Товары из офиса нельзя заказать через интернет или забронировать. Можно только прийти, схватить и бежать. Доступное количество актуально на момент загрузки страницы.

Офис находится в 3 минутах ходьбы от м. Парк культуры по адресу: ул. Тимура Фрунзе, 8/5.

Товары из магазина-мастерской нельзя заказать через интернет или забронировать. Можно только прийти, схватить и бежать. Доступное количество актуально на момент загрузки страницы.

Магазин-мастерская находится в трёх минутах пешком от метро Лиговский Проспект, на территории пространства «Лофт Проект Этажи», по адресу Лиговский проспект 74Д.

Униполярный двухфазный шаговый двигатель (stepper motor) 42STH60-1206A — привод, который способен поворачиваться на заданное количество шагов. Один полный оборот разбит на 200 шагов. Таким образом, вы можете заставить повернуться вал мотор на произвольный угол, кратный 1,8°.

Двигатель имеет стандартный в промышленности размер фланца 42 мм, известный как типоразмер Nema 17. Такие двигатели часто используются для создания координатных станков с ЧПУ, 3D-принтеров и других механизмов, где необходимо точное позиционирование.

Выводы мотора — 6 проводов со свободными концами, где каждая тройка подведена к концам и центру обмотки, отвечающей за свою фазу. Таким образом, вы можете подключить двигатель как в униполярном, так и в биполярном режиме. Для управления мотором с помощью микроконтроллера понадобится драйвер-посредник, такой как драйвер шагового двигателя (Troyka-модуль), сборка Дарлингтона ULN2003 или H-мост L293D. Для контроля с помощью Arduino также подойдёт плата расширения Motor Shield.

Подробнее о подключении шаговых моторов к Arduino вы можете прочитать в статье на официальной вики.

Для крепления колёс, шкивов и других элементов на валу мотора удобно использовать специальную втулку-переходник.

Рекомендованное напряжение питания мотора — 7,2 В. При этом ток через обмотки составит 1200 мА. Если в вашем устройстве сложно получить указанный режим питания, вы можете вращать мотор и с помощью меньшего напряжения. В этом случае пропорционально снизится потребляемый ток и крутящий момент.

Шаговые двигатели для принтеров характеристики

Ваша Тележка пуста!

• 3д принтер
• Лазерный гравер CO2
• Фрезерный станок c чпу
• Пластик для 3д принтера
• Запчасти и комплектующие

• Запчасти (15)
• Нагревательный стол для 3d принтера (3)
• Наклейки и термоковрики (9)
• Шаговый двигатель (17)

3д принтер Anet ET4

8 900 грн Без НДС: 8 900 грн

3д принтер Anet ET5

10 948 грн 13 800 грн Без НДС: 10 948 грн %

3д принтер Anet A8 Plus

9 900 грн Без НДС: 9 900 грн

3д принтер Anet A8, Prusa I3

5 936 грн 8 624 грн Без налога: 5 936 грн 31%

3д принтер Anet ET5

10 948 грн 13 800 грн Без налога: 10 948 грн 21%

3д принтер Anet n4

12 700 грн 18 200 грн Без налога: 12 700 грн 30%

Пластик для 3д принтера PLA Белый Премиум

510 грн 648 грн Без налога: 510 грн 21%

Пластик для 3д принтера PLA Красный Премиум

510 грн 648 грн Без налога: 510 грн 21%

Пластик для 3д принтера PLA Черный Премиум

510 грн 648 грн Без налога: 510 грн 21%

Термоковрик магнитный для 3д принтера 300*300 mm

560 грн 830 грн Без налога: 560 грн 33%

Фрезерный станок CNC 3018 PRO

5 964 грн 6 480 грн Без налога: 5 964 грн 8%

Шаговый двигатель NEMA 17 33 мм

224 грн 364 грн Без налога: 224 грн 38%

Шаговый двигатель NEMA 23 41 мм

336 грн 364 грн Без налога: 336 грн 8%

Шаговый двигатель NEMA 23 51 мм

392 грн 448 грн Без налога: 392 грн 13%

Шаговый двигатель NEMA 23 62 мм

448 грн 476 грн Без налога: 448 грн 6%

3д принтер Anet A8, Prusa I3

5 936 грн 8 624 грн Без НДС: 5 936 грн 31%

3д принтер Anet A8 Plus

9 900 грн Без НДС: 9 900 грн

Пластик для 3д принтера PLA Черный Премиум

510 грн 648 грн Без НДС: 510 грн 21%

Пружина 8*25 мм для эструдера и платформы 3д принтера

17 грн Без НДС: 17 грн

3д принтер Anet ET4

8 900 грн Без НДС: 8 900 грн

Пластик для 3д принтера PLA Белый Премиум

510 грн 648 грн Без НДС: 510 грн 21%

3д принтер Anet E16

13 160 грн Без НДС: 13 160 грн

3д принтер Anet E12

12 600 грн Без НДС: 12 600 грн

Компания Stendro является официальным дистрибьютором известных мировых производителей 3д принтеров, таких как ANET, ORTUR, BIQU, шаговых двигателей SIHENG, а также 3д ручек Myriwell и Anet. Благодаря работе с производителями напрямую мы имеем возможность предоставлять минимальные цены нашим клиентам и официальную гарантию от производителя с сервисным центром в Украине, город Киев.

Подразделение компании Stendro filament производит высококачественный пластик для 3д принтера. Наша компания предоставляет полный комплекс товаров и услуг для 3д печати: у нас вы можете купить 3д принтеры, заказать услуги по сборке и настройке, приобрести пластик (ABS, PLA, WOOD, METAL, NYLON и другие), расходные материалы, запасные части. Все представленные товары исключительного качества и проходят тест в нашей лаборатории!

Возник вопрос? Звоните! Многоканальный тел: +380634008020