В чем разница между фиксирующим и удерживающим моментом?

Одна из особенностей шаговых двигателей, что отличает их от других типов, в частности серводвигателей — то, что они имеют удерживающий момент. Это означает, что, когда обмотки находятся под напряжением, а ротор в неподвижном состоянии, двигатель может удерживать нагрузку. Но шаговый двигатель может также удерживать нагрузку, когда нет тока, подаваемого на обмотки (например, в состоянии отключения питания). Это свойство известно как фиксирующий или остаточный момент.

Фиксирующий момент

Иначе говоря, фиксирующий момент формируется как сумма фиксирующих моментов, производимых двигателем, когда обмотки не под напряжением. Эффект фиксирующего момента может ощущаться при прокручивании вала двигателя вручную, в виде пульсаций вращающего момента или легких зацепок.

Из трех типов шаговых двигателей – с переменным магнитным сопротивлением, с постоянным магнитом и гибридных, только двигатели с переменным магнитным сопротивлением не проявляют фиксирующего момента. Это происходит из-за разницы в конструкции двигателей с переменным магнитным сопротивлением с постоянными магнитами и гибридных. Шаговые двигатели с постоянными магнитами и гибридные используют ротор с постоянными магнитами, который притягивается к полюсам статора даже тогда, когда нет питания на обмотках статора. В то же время, двигатели с переменным магнитным сопротивлением, используют пассивный (не намагниченный) ротор, изготовленный из магнитомягкого сплава. Таким образом, нет никакого притяжения между ротором и статором, когда обмотки статора не под напряжением. Гибридные шаговые двигатели, имеющие зубцы на поверхности ротора, способны лучше управлять магнитным потоком между статором и ротором, что придает им более высокие значения характеристик удержания, движения и фиксирующего момента, чем у шаговых двигателей с постоянными магнитами.

Зубцы по периметру гибридного шагового двигателя с ротором из постоянного магнита дают более высокие значения характеристик удержания, движения, и фиксирующего момента, чем другие типы шаговых двигателей.

Поскольку фиксирующий момент должен быть преодолен для того, чтобы мотор двигался, идеальный крутящий момент работающего двигателя уменьшается. Преодоление фиксирующего момента требует большей мощности двигателя. При этом величина необходимой дополнительной мощности пропорциональна скорости. Таким образом, чем быстрее вращается двигатель, тем большее влияние фиксирующий момент будет оказывать на фактический крутящий момент двигателя.

Фиксирующий момент снижает как идеальную мощность, так и крутящий момент, который идеальный двигатель может производить, с возрастанием этого эффекта по мере увеличения скорости.

С другой стороны, фиксирующий момент может быть полезным при остановке двигателя. Импульсу движущегося ротора противостоит фиксирующий момент и трение вращающихся компонентов. Таким образом, высокий фиксирующий момент способствует более быстрой остановке двигателя. Величина фиксирующего момента, как правило, находится в пределах 5 — 20% от величины удерживающего момента.

Удерживающий момент

Удерживающим моментом шагового двигателя является величина крутящего момента, необходимого для того, чтобы переместить двигатель на один полный шаг, когда обмотки под напряжением, а ротор находится в неподвижном состоянии. Удерживающий момент является одним из основных преимуществ, которые предлагают шаговые двигатели по сравнению с серводвигателями, и делает шаговые двигатели хорошим выбором для тех случаев, когда необходимо удерживать вал на месте при воздействии нагрузки.

Шаговый мотор может удерживать внешнее воздействие, когда двигатель находится в неподвижном состоянии.

Удерживающий момент, как правило, выше, чем крутящий момент, и ограничивается главным образом максимальным током, который двигатель может выдержать. С практической точки зрения, удерживающий момент является суммой магнитной силы, действующей со стороны катушки и удерживающей текущее положение двигателя, плюс фиксирующий момент. После начала движения крутящий момент на низких скоростях уравнивает удерживающий момент минус удвоенный фиксирующий момент (так как двигатель должен работать против фиксирующего момента).

Что такое шаговый двигатель и как им управлять

Шаговый двигатель – это устройство, преобразующее электрическую энергию в механическую. При этом вращение ротора осуществляется пошагово с фиксацией в конечной позиции. 

Каждый шаг представляет собой угол, величина которого зависит от устройства соответствующего двигателя. Кроме того, величиной угла можно управлять.

Шаговые двигатели используются в самых разных областях: в автомобилестроении, приборостроении, везде, где требуется механическое движение с высокой точностью позиционирования.

Популярно использование шагового двигателя и в точной робототехнике.

Устройство шагового двигателя

Как любой мотор, шаговый двигатель состоит из статора и ротора. Обмотки шагового двигателя выполнены на статоре. Они не зависят друг от друга. На роторе установлены постоянные магниты. Когда ток подается на одну из обмоток, ротор поворачивается на соответствующий угол, после чего останавливается.

Подача тока на следующую обмотку опять вызывает поворот ротора, за которым следует остановка. Число импульсов, поданных на двигатель, определяют угол поворота ротора. От частоты импульсов зависит, будет ли вращение ротора скачкообразное или непрерывное.

Таким образом, устройство шагового двигателя позволяет контролировать угол поворота ротора и частоту его вращения.

В отличие от сервопривода никакого датчика позиционирования в устройстве шагового двигателя не предусмотрено. 

Если есть желание разобрать двигатель, чтобы познакомиться с его устройством, то это плохая идея. Система ротор-статор представляет собой замкнутый магнитопровод, который при вмешательстве теряет ряд своих свойств, что может негативно сказаться на работе двигателя. Поэтому разбирать двигатель категорически не рекомендуется. 

Принцип работы шагового двигателя

Перемещение шагового двигателя состоит из многочисленных шагов. Управление шаговым двигателем осуществляется с печатной платы, питание может подаваться от источника постоянного тока.

Отличие шагового двигателя от сервопривода

В отличие от сервопривода шаговый двигатель перемещается по шагам. Благодаря этому с его помощью можно совершать очень точные движения. Угол поворота выходного вала сервопривода обычно ограничен диапазоном от 0°C до 180°C. У шагового двигателя такого ограничения нет. Он может вращаться непрерывно. Однако управлять шаговым двигателем сложнее, чем сервоприводом.

Основные технические характеристики шагового двигателя

Крутящий момент — механическая характеристика шагового двигателя. Чем выше крутящий момент, тем лучше способность двигателя преодолевать возникающее при вращении сопротивление.

Удерживающий момент – это момент блокировки ротора, когда шаговый двигатель находится под напряжением, но вращения не происходит.

Стопорный момент (тормозящий момент) нужен, чтобы при совершении шага происходила фиксация ротора в конечной позиции. При отсутствии стопорного момента без поданного питания происходило бы проворачивание. 

Номинальное напряжение – зависит от индуктивности двигателя. Чем выше индуктивность, тем выше требуется напряжение.

Номинальный ток

– подается на обмотки шагового двигателя. Измеряется в Амперах.

Угол полного шага – способность двигателя совершать перемещение при одном шаге, указывается в градусах. 

Момент инерции ротора – влияет на способность двигателя к разгону. Чем выше момент инерции, тем хуже разгон мотора.

Длина двигателя – длина корпуса без вала.

Типы шаговых двигателей

По строению различают следующие типы шаговых двигателей:

Шаговый двигатель с постоянным магнитом.

Постоянный магнит такого двигателя выполнен в виде диска. Он расположен на роторе, и создает крутящий момент за счет притяжения и отталкивания обмотки на статоре.

Шаговый двигатель с переменным магнитным сопротивлением. Такой шаговый двигатель не имеет постоянного магнита. На его роторе расположено зубчатое колесо из специального металла. Крутящий момент невысокий, но зато отсутствует стопорящий момент. 

Гибридный шаговый двигатель. Представляет собой сочетание двух вышеперечисленных видов двигателей. Для гибридных двигателей характерна очень маленькая величина шага, в результате чего они способны достигать максимальной точности. Однако стоимость таких двигателей достаточно высока.

По типу обмотки шаговый двигатель может быть униполярным и биполярным. 

Преимущества шаговых двигателей

• Главное преимущество шагового двигателя – это точность величины шага.  

• Шаговый двигатель может быть быстро запущен и также быстро остановлен. Для выполнения этих действий требуется минимальное время.

• Обладает высокой надежностью. Стабильная работа при высоких нагрузках.

• Нет необходимости в датчиках или других элементах, обеспечивающих обратную связь. Позиционирование полностью определяется поступающими импульсами.

• Большой диапазон скоростей, в том числе возможность достижения низких скоростей.

• Доступная цена.

• Простота в установке и использовании.

Подключение шагового двигателя к печатным платам Arduino

Доступная цена шаговых двигателей и их точная эффективная работа сделали такие двигатели востребованным компонентом в любительской робототехнике. Для реализации различных творческих проектов шаговые двигатели подключатся к программируемому контроллеру Arduino. Такое подключение выполнить достаточно просто.

Обычно шаговый двигатель имеет от 4 до 6 проводов для подключения. Если у шагового двигателя четыре провода, то это биполярный двигатель. У биполярного двигателя два провода подключаются к одной обмотки, два – к другой.

Шесть проводов имеет униполярный двигатель. При этом два провода подключаются к концам каждой обмотки, а один – к ее середине. Эти провода подключаются к заземлению.

В униполярном двигателе за счет способа его подключения скорость вращения выше, но меньше крутящий момент. Если требуется увеличить крутящий момент, то из униполярного двигателя всегда можно сделать биполярный. Для этого просто не нужно подключать дополнительные провода.

При этом для контроллера не имеет значение, какой способ подключения выбран. В обоих случаях управление производится через два выхода для каждой обмотки. 

Способ подключения выбирается в зависимости от того, что является в приоритете: скорость вращения или крутящий момент.

Нет необходимости задействовать ШИМ-выходы, так как управление двигателем зависит только от подачи тока на обмотки.

ШИМ-выходы используются для полушаговых и микрошаговых режимов. С их помощью можно повысить скорость и улучшить точность работы двигателя, а к тому же значительно снизить уровень шума. Но при этом при полушаговом и микрошаговом режиме снижается момент и усложняется способ управления шаговым двигателем.

Питание шагового двигателя

Рекомендуется использовать внешний источник питания 5-12 В, в противном случае ресурсов платы Arduino может оказаться недостаточно.

Следует всегда помнить, что во время подключения или отключения двигателя на программируемый контроллер не должно подаваться питание! Иначе контроллер может просто сгореть.

Библиотеки и управление шаговым двигателем

Использование библиотеки позволяет упростить управление шаговым двигателем. Среди предлагаемых библиотек можно выделить библиотеку Stepper и Accel Stepper. Библиотеку Stepper не нужно скачивать, она входит в Arduino IDE и подойдет для управления шаговым двигателем в простых проектах, предусматривающих использование лишь одного двигателя. Библиотека Stepper подключается командой #include.

Библиотека Accel Stepper обладает большими возможностями. Например, с ее помощью можно управлять сразу несколькими шаговыми двигателями, а также их работой на низких скоростях. Эта библиотека предусматривает возможность ускорения и замедления. А главное она позволяет добиться плавной работы мотора. 

После подключения библиотеки создается объект stepper и указывается, к каким пинам подключаются обмотки. Для этого необходимо задать количество шагов для одного оборота вала.

Драйвер

Также для управления шаговым двигателем используется драйвер. Драйвер позволяет управлять мощными двигателями, ток на которые соответственно поступает с внешнего источника питания.  

Импульсы, поступающие на двигатель, формирует микроконтроллер. Для усиления этих импульсов и используется драйвер. 

Функции драйвера

Прежде всего, драйвер нужен, чтобы обеспечить поступление тока на обмотки статора. Также драйвер отвечает за коммутацию обмоток и выполняет защитные функции. Тип драйвера влияет на мощность на валу двигателя.

На сегодняшний день существует большой выбор драйверов для шаговых двигателей, например, L293, ULN2003, A3967SLB и многие другие.

Возможные сложности

Перегрев шагового двигателя. Рабочая температура двигателя может достигать 80°C, но это еще не означает, что двигатель перегревается. Если температура мотора превышает 80°C, то только тогда можно говорить о перегреве. В случае перегрева первым делом нужно проверить, какой рабочий ток выставлен на драйвере, соответствует ли он номинальному току двигателя. Можно снизить питающее напряжение, но это приведет к снижению крутящего момента, и соответственно скажется на работе двигателя. В крайнем случае, на корпус двигателя можно установить радиатор и/или вентилятор.

Пропуск шагов. Это достаточно распространенная неприятность, связанная с работой шаговых двигателей. Причины могут быть разные. Вот некоторые из них.

• Некачественный драйвер. Если драйвер неоригинальный, то он не всегда может справиться с непростым управлением шаговым двигателем.

• Ошибки в настройке драйвера. Например, ошибочно выставленное напряжение.

• Перегрузка двигателя. В этом случае нужно проверить, действительно ли двигатель подходит для тех целей, в которых он используется. Вероятно, нужно снизить скорость двигателя или использовать более габаритную модель.

Выбор шагового двигателя

К основным параметрам, по которым производится выбор двигателя, относятся: производитель, габариты двигателя, тип двигателя, ток фазы и индуктивность. Как правило, лучше работают двигатели с меньшей индуктивностью.  

Заключение

Шаговые двигатели – эффективное решение, если нужно достичь точного перемещения в пространстве. Они представляют собой бюджетную альтернативу сервоприводу. Благодаря уже созданным библиотекам ими легко управлять. Преимущества шаговых двигателей очевидны, поэтому они являются востребованным продуктом на рынке электронных устройств.

Hold These Moments (2020) — IMDb

• Актеры и съемочная группа
• Отзывы пользователей 0003 1ч 50м

РЕЙТИНГ IMDb

8.6/10

55

ВАШ РЕЙТИНГ

Документальный фильмМузыка

Успешная хардкор-панк-группа борется с нежеланием и сожалением во время своего последнего тура. Успешная хардкор-панк-группа борется с нежеланием и сожалением во время своего последнего тура. их последний тур.

• Директор
  • Дэн Элсвик
• Старз
  • Бэйн
  • Аарон Бедард
  • Николас Браниган
  90 004

См. производство, кассовые сборы и информацию о компании

• Награды
  • 9 побед и 11 номинаций

Фото23

Лучшие актеры

Бэйн

• Сами

Аарон Бедард

Николас Браниган

Питер Чилтон

Бен Чусед

Аарон Далбек

Зак Джордан

Брендан Стью Магуайр

Бобби Махони

Нейт Мэннинг

Джеймс Сибони 9001 1

• Режиссер
  • Дэн Элсвик
• Все актеры и съемочная группа
• Производство, бокс офис и многое другое на IMDbPro

Еще нравится это

Крис Рок: Выборочное возмущение

Сюжетная линия

Знаете ли вы

Отзывы пользователей1

Обзор

Избранный обзор

10/

10

Невероятная история о важной группе

Нет ничего лучше, чем этот. То, что начинается как музыкальный документальный фильм, быстро превращается в фильм о величайших переменах в жизни. Отличная работа. 18 октября 2020 г.

Войти

Подробнее

• Дата выпуска
  • 13 октября 2020 г. (США)
• Страна происхождения
  • США
90 151 Официальный сайт
• Домашняя страница фильма
• Языки
  • Английский
  • Немецкий
• Продюсерская компания
  • Queen City Pictures
• См. другие кредиты компании на IMDbPro

Технические характеристики

• Продолжительность

  1 час 50 минут

• Цвет
• Соотношение сторон
  • 16:9 HD

Новости по теме

Внести вклад в эту страницу

Предложить редактирование или добавить отсутствующий контент

Top Gap

Под каким названием «Holding These Moments» (2020) был официально выпущен в Канаде на английском языке?

Ответить

Еще для изучения

Недавно просмотренные

У вас нет недавно просмотренных страниц

BANE LYRICS — Альбом «Holding This Moment» (1998)

1. In Pieces

Сколько бы я ни говорил, что усвоил уроки жизни,
единственный способ когда-либо действительно узнать уроки жизни
— это когда она бьет тебя прямо по лицу
(жизнь бьет тебя по лицу)
Резиновая лента натянута до предела,
, но все же я не могу не потянуть его еще немного.
Снова весь мой мир рушится, стены рушатся, я падаю навзничь.
Все, что я знаю, снято на коленке.
Руки глубоко засунуты мне в рот
чтобы не задохнуться от слов, которые показывают
как много я знаю о том, что вообще ничего не знаю
, что я вернусь снова.
Это место ужасное, но знакомое.

2. Пересчитай меня

Я до сих пор вижу причины, по которым я открыл глаза на эту сцену.
Я все еще чувствую, как мои убеждения становятся сильнее, сильнее с каждым днем.
Я все еще могу считать пути, но для тебя все кончено.
Чувство ушло и ты движешься дальше
и рвешь нас с собой.
Ты избавился от своего прошлого.
Быстро повзрослел, требуя, чтобы мы все взрослели в вашем темпе.
Но здесь я останусь отказываться меняться, вспоминая
, когда мы были такими же, я поддерживаю ваше решение,
, я верю в перемены и надеюсь, что вы найдете именно то, что ищете.
Но когда ты сидишь и болтаешь обо всем
, на чем когда-то основывалась вся твоя жизнь,
ну вот тут ты можешь меня не считать.
Потому что я буду здесь завтра, и я буду здесь в следующем
году, прямо как этот Х на тыльной стороне ладони, я никуда не уйду.

3. Супергерой

Она закатывает глаза и зажигает другую.
«Однажды я брошу эти штуки, которые меня убивают»
Она вышибает себе мозги прямо из своего гребаного рта
«Я просто не знаю, как ты это делаешь»
Ну нет во мне ничего
что ты не имейте глубоко в вашем гребаном я.
Да, тело слабое, но разум сильный
и он управляет телом,
ты не раб, и я не супергерой.
Разница между трудным
и невозможным составляет тысячу миль,
но это не то, что вы хотите услышать.
Итак, вы проживаете всю жизнь сожалений
вместо моментов дискомфорта
, никогда не зная, как здорово быть свободным.

4. В лучшем случае

Искать, просеивать, умирать, чтобы найти худшее во всем, что вас окружает.
Все, что не так, это все, что ты, блядь, видишь
, потому что это все, что вы ищете.
Но ты не погрязнешь в своей гибели один
ты должен разрушить ее для всех.
Словами, умаляющими ситуацию
и насилующими каждое мгновение ее потенциала.
Я не говорю идти по жизни вслепую.
Я знаю, что все время что-то идет не так.
Но в лучшем случае я попытаюсь найти, в лучшем случае
способ выбраться из тумана, в лучшем случае
я оставлю ваши слова позади, чтобы продолжить свой день.
Нужно совсем немного усилий,
, чтобы открыть глаза и увидеть,
что эта жизнь чертовски коротка,
но все же пусть каждый ее день берет верх над тобой,
, а не наоборот.
Кто-то убил в тебе ребенка,
И теперь эта жизнь тебя побила.

5. Испуганный

Ты иди без меня, я буду держать прямо здесь.
Этот блеск в твоих глазах до сих пор наполняет меня страхом.
Чем больше ты видишь, что я не такой, как другие
, тем сильнее ты пытаешься взять меня за руку.
Холодный серый и черствый, тянется ко мне.
Что бы ни было за этим холмом, оно чертовски меня пугает.
Ты все еще подходишь ближе, чтобы наши взгляды встретились.
Скажи мне, что никто не знает меня так, как ты.
А потом вы говорите, что я не могу играть в эту игру вечно.
Нет, ты король убийц.
Я видел, что ты делаешь.
Пронзая сердца
и души многих раздвоенными копытами, ты топчешь мечты людей,
людей гораздо выше меня.
Я не пойду, я подожду здесь.

6. Раздвоенный язык

Что ты сделал
Посмотри, что ты сделал
Ядовитые крики
Прямо в лицо твоей дочери
Потратьте время, чтобы показать ей
Что все ее мысли были неправильными
Сформируйте ее по своему образу
Так же, как кто-то сделал с вами
И если это так, как ты это делаешь
Когда ты прямо передо мной
Я не могу представить, что должно произойти дома
Никогда не было шанса
Этот ребенок был обречен прямо у ворот
Я стою и смотрю, как ты разоряешься бедная девочка
Посреди улицы
И поскольку я не могу пустить пулю прямо в твое ненавистное лицо
Я отворачиваюсь и ухожу в надежде, что ад
И скоро она научится использовать слова, которые калечат
Этот калека, как ружье
Что ты сделал

7.