Степпер плюсы и минусы: Степпер — насколько он эффективен как тренажер для дома?

Задумывались ли вы когда-нибудь о том, как манипулятор движется с точностью, или как графические принтеры создают точные копии изображений, или как расходные материалы точно перемещаются по производственному цеху или любой другой тип системы управления движением?

Вместе с недавно опубликованным RealPars видеороликом «Что такое шаговый двигатель и как он работает» и этим уроком вы узнаете о преимуществах шагового двигателя в управлении движением при использовании различных типов доступных двигателей, в первую очередь шаговых двигателей и серводвигателей.

Выбор между шаговым двигателем и серводвигателем может быть довольно сложной задачей, поскольку баланс нескольких конструктивных факторов с точки зрения стоимости, крутящего момента, скорости, ускорения и схемы привода играют важную роль в выборе лучшего двигателя для вашего приложения.

В этом уроке мы обсудим множество преимуществ наряду с недостатками шаговых двигателей, поэтому давайте сначала определим несколько определений, используемых с шаговыми двигателями, прежде чем мы начнем обсуждать преимущества и недостатки шаговых двигателей.

Что такое крутящий момент?

Крутящий момент – это тенденция силы вращать объект вокруг оси, точки опоры или оси вращения. Подобно тому, как сила представляет собой толчок или тягу, крутящий момент можно рассматривать как вращение объекта или вращение ротора шагового двигателя.

Что такое системы управления движением с разомкнутым контуром и с замкнутым контуром?

Система с разомкнутым контуром не имеет обратной связи или механизмов для регулирования ошибок, чтобы определить, достиг ли ее выход желаемой цели ввода.

Что такое воспроизводимость и точность?

Повторяемость – это способность приводного механизма многократно возвращаться в одно и то же положение при одинаковых условиях.

Точность, однако, представляет собой степень измерения движения, в которой можно определить, насколько конечное положение соответствует заданному положению.

Например, в приложении, которое допускает результат 535 мм (миллиметр) ±2 мм, пока шарико-винтовая передача достигает положения между 533 и 537 мм, оно будет считаться точным.

Что такое состояние перегрузки?

Перегрузка двигателя возникает, когда двигатель находится под чрезмерной нагрузкой. Симптомами перегрузки являются чрезмерное потребление тока, недостаточный крутящий момент и перегрев.

Что такое КПД двигателя?

КПД двигателя представляет собой сравнение количества механической работы, которую выполняет двигатель, и электроэнергии, потребляемой им для выполнения работы с использованием взаимодействия между магнитным полем и током в его обмотке для создания силы или крутящего момента в двигателе.

Что такое резонанс и влияет ли он на шаговый двигатель?

Лучше всего это можно определить, когда двигатель перемещается на один шаг, он имеет тенденцию промахиваться через конечную точку покоя и колеблется вокруг этой точки, когда приходит в состояние покоя.

Этот нежелательный звон проявляется в виде вибрации двигателя и более заметен у ненагруженных двигателей и приводит к остановке двигателя.

Основные преимущества шагового двигателя

Теперь давайте рассмотрим некоторые из основных преимуществ шагового двигателя и области применения шаговых двигателей.
Одним из самых больших преимуществ шаговых двигателей является их относительно низкая стоимость и доступность.

1. Гибкость

Шаговые двигатели обеспечивают гибкость применения в широком диапазоне приложений, поскольку конструкция шагового двигателя обеспечивает постоянный удерживающий момент без необходимости подачи питания на двигатель.

2. Большой крутящий момент

Крутящий момент шагового двигателя того же размера, что и серводвигатель, на более низких скоростях больше, чем у серводвигателя.

3. Дешевле, чем серводвигатели

Шаговый двигатель часто используется в системе с разомкнутым контуром, которая не требует обратной связи по положению или моменту, что делает управление шаговым двигателем более простым и менее затратным.

Шаговый двигатель сам по себе является датчиком положения, как мы узнали из предыдущего урока, что такое шаговый двигатель и как он работает.

Мы узнали, что шаговые двигатели имеют большое количество полюсов, магнитные пары северного и южного полюсов, генерируемые либо постоянным магнитом, либо электрическим током, обычно от 50 до 100 полюсов.

Мы узнали, что каждый полюс представляет собой естественную точку остановки вала двигателя, и с большим количеством полюсов шаговый двигатель может точно и точно перемещаться между каждым полюсом.

Благодаря этим естественным точкам остановки шаговый двигатель может работать без какой-либо обратной связи по положению во многих приложениях.

Одним из самых больших преимуществ шаговых двигателей является их относительно низкая стоимость и доступность. Шаговые двигатели, по сути, работают по принципу «подключи и работай», их проще настроить и использовать в целом.

Шаговый двигатель предлагает лучший результат для вашего бюджета и является недорогим по сравнению с системами управления движением серводвигателя, поскольку они лучше подходят для приложений, учитывая требования к более низкому ускорению и высокому удерживающему моменту.

4. Шаговые двигатели считаются более безопасными

Шаговые двигатели считаются более безопасными, так как если что-то сломается, шаговый двигатель остановится.

5. Шаговый двигатель с увеличенным сроком службы

Многие движущиеся части не имеют трения, поэтому считается, что шаговый двигатель обеспечивает более длительный срок службы, учитывая, что подшипники являются, по сути, единственной деталью, которая изнашивается.

6. Превосходный крутящий момент на низких скоростях

Шаговые двигатели обеспечивают превосходный крутящий момент на низких скоростях, что означает, что двигатель будет управлять многими нагрузками без необходимости использования каких-либо дополнительных зубчатых передач или механизмов редуктора.

7. Превосходная воспроизводимость

Как мы обсуждали ранее, при наличии такой команды встроенные возможности шагового двигателя позволяют валу двигателя точно возвращаться в одно и то же место, обеспечивая превосходную повторяемость.

Шаговые двигатели обеспечивают точное позиционирование и повторяемость движений, поскольку точность хороших шаговых двигателей составляет 3–5 % от шага, и эта ошибка не накапливается от одного шага к другому.

8. Шаговые двигатели защищены от перегрузок

Шаговые двигатели практически защищены от перегрузок. Двигатель не может быть поврежден механической перегрузкой, но может произойти потеря положения, влияющая на точность и повторяемость, когда нагрузка превышает расчетную. Вот почему шаговые двигатели лучше подходят для приложений с постоянной нагрузкой.

9. Угол поворота шагового двигателя пропорционален входному импульсу.

Еще одним преимуществом является то, что угол поворота шагового двигателя пропорционален входному импульсу. Еще раз мы узнали в предыдущем уроке, что такое шаговый двигатель и как он работает, что перемещение в точное положение — это просто вопрос отправки правильного количества импульсных команд.

Исходя из этого урока, шаговые двигатели могут иметь до 200 зубьев ротора, или 200-400 полных шагов на один оборот вала двигателя.

Итак, как упоминалось в нашем предыдущем уроке, чтобы определить разрешение вращения, мы можем выполнить небольшую математику. Если шаговый двигатель имеет 200 приращений, и мы знаем, что полный оборот равен окружности или 360 градусам, то мы можем разделить 360 градусов на 200.

Это соответствует 1,8 градусам поворота на полный шаг и 400 шагам. разделенный на 360 градусов дает 0,9-градусы поворота на полный шаг. Вывод одного цифрового импульса из драйвера контроллера эквивалентен одному шагу вращения.

10. Шаговые двигатели обеспечивают полный крутящий момент в состоянии покоя

Одним из многих преимуществ шаговых двигателей является возможность обеспечения полного крутящего момента в состоянии покоя, когда обмотки находятся под напряжением, а ротор неподвижен, или, другими словами, преимущество, которое мы называем удерживающим крутящим моментом. что означает, что двигатель может удерживать нагрузку на месте, когда ротор не вращается.

Но шаговый двигатель также может удерживать нагрузку на месте, когда на обмотки не подается ток или питание отключено. Это обычно известно как фиксирующий крутящий момент или остаточный крутящий момент.

В уроке, что такое серводвигатель и как он работает, мы обсуждали, что в некоторых двигателях используются механические щетки для подачи тока на двигатель.

11. Очень надежный

Шаговые двигатели очень надежны, так как в двигателе нет контактных щеток. Следовательно, срок службы двигателя просто зависит от срока службы подшипника вала.

12. Низкоскоростное синхронное вращение

С шаговыми двигателями можно достичь очень низкоскоростного синхронного вращения с нагрузкой, которая непосредственно связана с валом, и может быть реализован широкий диапазон скоростей вращения, поскольку скорость пропорциональна частота входных импульсов.

13. Хороший выбор для приложений, требующих низкой скорости с высокой точностью.

Обычные двигатели постоянного тока не имеют большого крутящего момента на более низких скоростях, однако шаговый двигатель имеет максимальный крутящий момент на низких скоростях, что делает шаговые двигатели хорошим выбором для приложений, требующих низкой скорости с высокой точностью.

Шаговые двигатели отличаются прочностью, высокой надежностью, простотой конструкции, низкими эксплуатационными расходами, отличной реакцией на пуск/останов/реверс и могут работать во многих средах.

Основные недостатки шагового двигателя

1. Низкая эффективность

Некоторые из основных недостатков шагового двигателя заключаются в том, что двигатели имеют низкий КПД. Шаговый двигатель потребляет значительную мощность (с учетом удерживающего момента) независимо от нагрузки.

2. Крутящий момент шагового двигателя быстро снижается со скоростью

Крутящий момент шагового двигателя быстро уменьшается со скоростью, так как крутящий момент обратно пропорционален скорости, как указано на предыдущем графике.

3. Низкая точность

Считается, что шаговые двигатели имеют низкую точность по сравнению с серводвигателями. Однако есть три способа повысить точность шагового двигателя.

Один из них — использовать шаговый двигатель с большим количеством зубьев.

Другим способом является использование зубчатых колес для уменьшения количества движений на шаг или за счет увеличения количества витков ходового винта на дюйм.

И последнее — использовать микрошаг. Микрошаг позволяет двигателю двигаться более плавно и снижает склонность к резонансам.

4. Не используется обратная связь для индикации возможных пропущенных шагов обратная связь с системой управления используется для указания возможных пропущенных шагов.

Говоря о системах с разомкнутым контуром, недостатком управления с разомкнутым контуром с использованием шаговых двигателей является то, что если нагрузка на машину слишком высока или двигатель пытается двигаться слишком быстро, то позиционные шаги могут быть пропущены.

Контроллер не имеет средств для обнаружения этого, поэтому станок продолжает немного отклоняться от регулировки, пока положение не будет сброшено.

По этой причине более сложные роботы и станки будут использовать серводвигатели со встроенными энкодерами и контроллерами с обратной связью.

5. Низкое отношение крутящего момента к инерции

Шаговые двигатели имеют низкое отношение крутящего момента к инерции, что означает, что они не могут очень быстро разгонять нагрузки, а двигатель может сильно нагреваться в высокопроизводительных конфигурациях.

6. Шаговый двигатель может быть очень шумным

Шаговый двигатель может быть очень шумным на слух на средних и высоких скоростях и иметь низкую выходную мощность для размера и веса.

7. Удерживающий крутящий момент должен быть преодолен

И, наконец, удерживающий или удерживающий крутящий момент должен быть преодолен, чтобы двигатель начал двигаться, он снижает идеальный крутящий момент, который двигатель может создавать во время работы.

Преодоление фиксирующего момента требует от двигателя большей мощности, а количество необходимой мощности пропорционально скорости. Таким образом, чем быстрее вращается двигатель, тем больше влияние фиксирующего крутящего момента на фактический выходной крутящий момент двигателя.

На этом видео «Преимущества и недостатки шагового двигателя» завершено. Надеюсь, вы узнали, что требуется для продвижения вперед в создании собственного проекта управления движением. Пожалуйста, следите за обновлениями RealPars для получения дополнительных уроков по управлению движением.

Мы в RealPars надеемся, что вам было интересно, и вы вернетесь к нашим образовательным блогам.

С такой любовью и волнением,

Команда RealPars

Объяснение преимуществ и недостатков StairMasters, Stair Machines & Stair Steppers

Вы когда-нибудь смотрели на один или два лестничных марша и думали: «Это сделало бы отличное упражнение»?

Расслабься. Вам не нужно бегать вверх и вниз по лестнице в своем жилом комплексе, где все могут смотреть на вас.

Вы можете просто использовать StairMaster в местном спортзале!

Вы найдете его среди других кардиотренажеров. И хотя вас больше привлекают беговые дорожки или эллиптические тренажеры, вы не должны игнорировать бег по лестнице как действенную тренировку.

Ниже мы рассмотрим несколько плюсов и минусов нескольких степперов (или StairMaster, или степперов… называйте их как хотите!)

Использование StairMaster — отличный способ сжечь калории. Вы будете сжигать более 400 калорий в час, используя тренажер в умеренном темпе, а также разовьете большую силу и выносливость в квадрицепсах, подколенных сухожилиях и ягодицах.

Тем не менее, лестничный тренажер, вероятно, не должен быть единственным упражнением, которое вы выполняете, поскольку оно вообще не задействует верхнюю часть тела.

Некоторые новички поначалу также находят машину немного пугающей и слишком быстро выдыхаются в первые несколько раз! Иногда может быть лучше создать базовое кардио на беговой дорожке.

Все еще не уверены, подходит ли вам степпер? Ознакомьтесь с этой подборкой плюсов и минусов, чтобы принять наиболее взвешенное решение.

Плюсы степперов (Преимущества)

Лестничный подъемник — это, по сути, бесконечный эскалатор.

Лестница вращается вокруг тренажера, и все, что вам нужно сделать, это повиснуть на перилах и продолжать подниматься, пока вы не будете удовлетворены своей тренировкой.

Эти тренажеры обычно снабжены индикаторами, которые информируют вас о вашем прогрессе и частоте сердечных сокращений.

Забавный факт: если вы подниметесь на 1576 ступенек за одну тренировку, то вы только что забрались на весь Эмпайр-стейт-билдинг.

Сначала StairMaster может показаться пугающим. Но после нескольких тренировок вы обнаружите, что бояться нечего.

На самом деле, регулярные занятия на подъемнике по лестнице дают много преимуществ для вашего здоровья, которые вы просто не можете получить с другими тренажерами.

Вот все, что вам нужно знать.

Отличное средство для сжигания калорий

Если ваша основная цель тренировок — похудеть, StairMaster определенно должен входить в ваш рацион.

Исследования показывают, что люди могут сжечь от 180 до 260 калорий за одно 30-минутное занятие на подъемнике по лестнице.

Это не так уж и плохо, по сравнению с наиболее интенсивными тренировками, такими как бег, гребля и т. д.

Вы можете сжечь больше калорий, заставив подниматься по лестнице быстрее. Тем не менее, вы хотите тренироваться в удобном для вас темпе. Начинайте медленно и продвигайтесь к более быстрому темпу.

Самое приятное то, что большинство степперов оснащены счетчиками калорий, так что вы можете видеть, сколько вы сожгли в режиме реального времени.

Вы можете отрегулировать темп по мере необходимости, чтобы получить желаемую скорость сжигания калорий.

(И не пропустите: сколько калорий сжигается при подъеме по лестнице?)

Усилитель мышц

Однако StairMaster — это больше, чем просто кардиотренировка. Он также нацелен на несколько групп мышц, чтобы вы могли тонизировать мышцы, одновременно получая кардио.

Основные мышцы, на которые нацелены скалолазы:

• Икры
• Ягодичные мышцы
• Подколенные сухожилия
• Четырехглавые мышцы

Вы не получите выпуклые бедра, похожие на ствол дерева, только от использования лестничного тренажера (для этого вам также понадобятся тяжелые силовые тренировки), но вы можете развить действительно сильную , спортивная и подтянутая таким образом нижняя часть тела.

Но это еще не все!

StairMaster также тренирует основные мышцы. Энергичные движения ногами укрепят корпус, что поможет снизить риск возникновения болей в пояснице и улучшит осанку.

Тренировка с низким воздействием

Если у вас есть проблемы с коленями или другими суставами, то вы можете быть ограничены в том, как вы можете тренироваться.

Беговые дорожки часто не рекомендуются при таких проблемах со здоровьем, потому что ваши ноги и колени сильно воздействуют на тренажер. Это только усугубит уже существующие проблемы.

Здесь пригодится степпер. Подъем по лестнице оказывает гораздо меньшую нагрузку на суставы, что делает его отличной тренировкой для людей, страдающих от болей в коленях.

Это также может помочь уменьшить дискомфорт у людей с остеоартритом.

Конечно, не все травмы и состояния колен одинаковы. Как всегда, вы должны проконсультироваться с врачом перед началом любого нового режима тренировок.

Упражнение для ваших костей

Остеопороз — серьезное осложнение для здоровья. Он чаще развивается у пожилых людей и может привести к следующим симптомам.

• Боль в спине
• Согнутая осанка
• Кости, которые легче сломать

Тем не менее, вы можете значительно снизить вероятность развития остеопороза в более позднем возрасте, поднимаясь по лестнице.

Подъем по лестнице StairMaster и другие упражнения с весовой нагрузкой помогают увеличить костную массу. Кости — это живая ткань, и вы можете тренировать их и ухаживать за ними, регулярно работая на лестничном тренажере.

С возрастом вы естественным образом теряете костную массу, но, увеличивая ее сейчас, вы можете ограничить влияние потери костной ткани на ваше здоровье в дальнейшей жизни.

Минусы степперов (недостатки)

Benjamín Núñez González / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)

StairMaster может стать вашим новым лучшим другом.

Но прежде чем сходить с ума по одному из них, необходимо учесть еще несколько факторов. В конечном счете, вам просто нужно подумать о том, чего вы надеетесь достичь своими тренировками, и какой тренажер лучше всего подходит для этих целей.

Вот несколько минусов, о которых следует помнить.

Не тренировка верхней части тела

Подъем по лестнице полезен для ног. Однако то же самое нельзя сказать о ваших руках.

Конечно, если вы перестанете висеть на боковых поручнях, вам придется качать руки и заставлять их двигаться.

Но вы вряд ли найдете подъем по лестнице изнурительным упражнением для верхней части тела.

(В отличие, скажем, от эллиптического тренажера.)

StairMaster отлично подходит для мышц кора, ног и физической подготовки… но если вы хотите проработать верхнюю часть тела (а это необходимо), вам необходимо включить силовые тренировки. , йога, эллиптический или другой вид упражнений.

Помните, что сбалансированный подход к тренировкам позволяет вам выглядеть и чувствовать себя лучше. Это также помогает предотвратить травмы!

Возможные проблемы со спиной

Тренировки на StairMaster также не рекомендуются тем, кто страдает от хронических проблем со спиной.

Причина этого в том, что люди склонны сутулиться на ступеньках. Они так устают, что сутулятся, пытаясь завершить свой режим.

Опять же, ключ здесь в том, чтобы осознавать, что вы делаете со своим телом.

Точно так же, как вы должны помнить о движении рук, вам также нужно напоминать себе стоять прямо. Степпер отлично подходит для улучшения осанки, но только если вы используете его правильно.

Если вы обнаружите, что больше не можете стоять прямо, значит, пора слезать с тренажера.

Крутая кривая обучения

Все это кажется слишком сложным. Именно по этой причине так много людей не решается впервые встать на StairMaster.

Высоки шансы, что когда вы впервые используете подъемник по лестнице, вы будете чувствовать себя разбитым после этого. Возможно, вы даже сможете использовать его только в течение 10 минут или меньше, чем в первый раз.

Но не сдавайтесь.

Это невероятно полезное упражнение. Вам просто нужно придерживаться его. Скорее всего, вы не станете мастером подъема по лестнице в первую неделю или даже в первый месяц.

Тебе все равно стоит попробовать. Помните о преимуществах, о которых мы говорили ранее, потому что все эти навыки принесут пользу вашему здоровью в долгосрочной перспективе.