Sw-motors.ru

Автомобильный журнал
3 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Как работает вибромотор? Или почему все смартфоны вибрируют по-разному

Как работает вибромотор? Или почему все смартфоны вибрируют по-разному

До недавнего времени, если кого-то и интересовала вибрация на смартфоне, то только в плане силы ее работы, чтобы не пропустить звонок в шумном месте. Признаюсь, мне вообще было безразлично, какой вибромотор будет установлен в моем очередном телефоне. Это совершенно никак не влияло на выбор аппарата.

Но все изменилось с выходом iPhone 7, в котором Apple впервые представила свой Taptic Engine. Вот тогда я узнал (и почувствовал), что вибромотор в смартфоне может создавать новые впечатления и эмоции от работы с устройством, а не служить лишь источником неприятных вибраций.

К примеру, прокручивая пальцем на экране современного iPhone колесико с выбором даты, ощущаешь физические щелчки, будто вращается реальный механический барабан внутри смартфона. Или же, набирая текст на экранной клавиатуре дорогого Android-смартфона, ощущаешь толчки под экраном и печатать с такой тактильной отдачей становится гораздо приятнее.

Конечно же, все эти вибро-эффекты есть на любом смартфоне, но на одних просто ощущаются вибрации всего корпуса, а на других появляется тот новый приятный и необычный пользовательский опыт.

После первого iPhone с Taptic Engine я долго искал Android-смартфон с аналогичной технологией, так как возвращаться к старому-недоброму вибромотору совершенно не хотелось. Искал, но не находил. Однако спустя какое-то время Android-производители стали подтягиваться и предлагать похожие решения. И сегодня что-то отдаленно напоминающее Taptic Engine от Apple можно встретить даже в среднем сегменте (Redmi Note 9 Pro — неплохой тому пример).

Отчего же зависит эта вибрация и как она работает? Какие смартфоны, в конце-концов, могут предложить те новые ощущения, о которых я чуть выше говорил? Обо всем этом и поговорим дальше.

Два основных вида вибромоторов, используемых на смартфонах

На сегодняшний день во всех телефонах используется лишь два вида вибромоторов:

  • Вращающийся с эксцентриком (ERM)
  • Линейный (LRA)

Вибромотор с эксцентриком (ERM) — это самый древний, дешевый и неинтересный моторчик. Суть его работы заключается во вращении эксцентрика со смещенной массой, прикрепленного к валу. Такой дисбаланс создает вибрации, моторчик буквально бросает в стороны, но так как он жестко прикреплен к корпусу смартфона, эти вибрации передаются на корпус:

Такие моторчики использовались еще на кнопочных телефонах и если вы думаете, что сегодня они практически не встречаются, то вы очень ошибаетесь. К примеру, во всех смартфонах от Apple, вплоть до iPhone 6 (за исключением единственной модели iPhone 4s), устанавливались именно такие вибромоторы. Вот наглядный пример:

На многих современных бюджетных и средне-бюджетных аппаратах установлены ровно такие же моторчики. Взять, к примеру, популярный Redmi Note 8 Pro. Если его разобрать мы увидим тот же моторчик с эксцентриком:

Естественно, перечислять все аппараты с таким типом вибрации я не буду, так как их слишком много. Но что с ними не так?

У таких моторчиков есть несколько преимуществ, как для производителя, так и для пользователя. Они очень дешевые и управлять ими очень легко. Кроме того, для их работы нужен постоянный ток — тот, что идет от аккумулятора смартфона. Получается нам не нужно преобразовывать его в переменный ток, что еще сильнее удешевляет весь процесс.

Для пользователей преимущество заключается в силе вибрации. Когда эксцентрик раскручивается, он создает движение вверх-вниз и влево-вправо, то есть, вибраций получается очень много:

Но отсюда выплывают и недостатки, главный из которых — неприятное бесконтрольное дребезжание смартфона. То есть, добиться каких-то интересных ощущений от вибрации просто невозможно. Вы набираете текст на экранной клавиатуре и весь корпус вибрирует.

А реализовать вау-эффекты, вроде имитации прокручивания механического барабана, о чем я говорил во вступлении или нежное постукивание по запястью (как на Apple Watch) — вообще нереальная задача.

Все дело в том, что для ощутимой вибрации такому моторчику нужно набрать определенную скорость, из чего следует два серьезных недостатка:

  • Большое время задержки или размазанная реакция. Вибрация не может включаться и отключаться моментально. Для набора ощутимой силы вибрации у таких моторчиков уходит до 200 миллисекунд, да и остановиться мгновенно не получится из-за инерции.
  • Сила вибрации и ее продолжительность неразрывно связаны. Из предыдущей проблемы вытекает еще одна — смартфон не может осуществить короткий и сильный толчок при помощи вибромоторчика. Ведь для ощутимой силы, моторчику нужно хорошенько раскрутить эксцентрик, а на это уйдет какое-то время. Получается, вместо короткого «толчка» мы ощутим обычную размазанную неприятную вибрацию. Если же сделать ее очень короткой, то сила вибрации будет слишком слабой.

В общем, единственный плюс этого моторчика — в его мощном (хотя и не совсем приятном) жужжании, когда речь заходит о будильнике или входящем звонке.

Но так как он занимает слишком много места внутри смартфона, производители изменили конструкцию моторчика, оставив тот же принцип работы. Теперь эксцентрик со смещенной массой вращается по кругу внутри плоского круглого корпуса, напоминающего таблетку:

Такие моторчики и установлены сегодня в подавляющем большинстве смартфонов, включая Samsung Galaxy A51, Xiaomi Mi Note 10, Honor 20 и множество других. Вот как он выглядит схематически:

Этому вибромотору присущи все недостатки предыдущего. К тому же, сила вибрации такого моторчика может быть заметно ниже классического из-за маленького корпуса и вращающегося диска.

С этим моторчиком также ничего интересного сделать невозможно и такая вибрация не принесет никакого нового пользовательского опыта. В общем, все скучно.

Линейные вибромоторы на смартфонах: X-axis, Z-axis, Taptic Engine и DVS

И вот теперь начинается самое интересное! Принцип работы линейных моторчиков совершенно отличается от рассмотренных выше и именно такая вибрация сегодня устанавливается на многих флагманах.

Более того, как я уже упоминал вначале статьи, с легкой руки Xiaomi такие моторчики начинают перебираться и в средний бюджет.

Принцип работы LRA-вибромоторов следующий: внутри корпуса движется какая-то масса (скажем, тяжелая пластинка или цилиндр) только в одной плоскости, например, влево-вправо или вверх-вниз. Вот наглядная анимация линейного вибромоторчика от часов Apple Watch:

На анимации выше виден разобранный корпус и металлическая масса, движущаяся влево-вправо. Причем, с каждой стороны есть пружинки, а само движение вызывается катушкой (множество витков тонкого провода) по центру. То есть, когда ток подается на катушку, она превращается в магнит и отталкивает движущуюся часть. Если поменять направление тока (плюс и минус), изменится и полярность нашего магнита (катушки), соответственно, движущаяся часть оттолкнется в другую сторону. А пружинки смягчат удары с каждой стороны.

Форма корпуса такого вибромотора зависит от плоскости, в которой движется пластина. Если масса движется вдоль толщины корпуса, то есть, по направлению к экрану, а затем в обратную сторону, такая вибрация называется Z-axis (иногда Y-axis). Выглядит она так:

К сожалению, внешне очень тяжело отличить линейный Z-axis вибромотор от плохого ERM-вибромоторчика с эксцентриком в виде таблетки. Оба они выглядят идентично. Забавно, но из-за этого многие люди, занимающиеся разборкой смартфонов на YouTube, увидев «таблетку», подумали, что в Redmi Note 9 Pro используется обыкновенный ERM-моторчик и Xiaomi всех обманула.

Итак, все линейные вибромоторы лишены недостатков моторов с эксцентриком, а значит, имеют следующие преимущества:

  • Моментальная реакция. Чтобы ощутить заметную вибрацию от такого моторчика, достаточно нескольких миллисекунд, а максимальная мощь достигается менее, чем за 50 миллисекунд (напоминаю, в ERM-моторах — в 4 раза дольше). Конечно, с торможением не все так гладко, ведь на конце корпуса находятся пружины (в Z-axis с одной стороны, в X-axis — с двух). Но эта проблема решается специальными механизмами торможения — электромагнит (катушка, на которую подается ток) сильно притягивает к себе пластинку, останавливая ее движение.
  • Возможность контролировать отдельно время работы и силу. Здесь уже легко реализовать то, что невозможно было в случае с эксцентриком, а именно: сделать сильный толчок за короткое время. Ведь нам не нужно раскручивать эксцентрик, а затем тормозить его.

Однако у Z-axis моторчиков есть два недостатка. Во-первых, из-за толщины корпуса внутри нет много места для движения пластинки, т.е. сделать очень мощную вибрацию, особенно, если речь идет о разовых сильных толчках, нереально. Да, можно изменять размеры и массу движущейся пластины, но все равно упремся в толщину корпуса.

Вторая проблема — вибрация может ощущаться по-разному в зависимости от того, в какой руке вы держите смартфон, так как сам вибромотор, зачастую, устанавливается не по центру.

Все эти проблемы решает технология X-axis, которая и используется в знаменитом Taptic Engine от iPhone. В этом случае, сам вибромотор гораздо крупнее и расположен он вдоль ширины корпуса. Соответственно, масса передвигается не в сторону экрана, а влево-вправо по корпусу (как на анимации с Apple Watch).

Такие вибромоторы используются во флагманах от Sony, начиная с Xperia XZ2 (эта технология у них называется Dynamic Vibration System или DVS):

Похожие X-axis вибромоторы также устанавливаются на смартфонах Google Pixel 3/4, OnePlus 7/8 Pro и ряде других. Но что интересно, на Samsung Galaxy S20 используется вибрация Z-axis (в виде таблетки), а уже на старшей модели — X-axis (хотя и в очень маленьком квадратном корпусе). Естественно, об этом сама компания нигде не упоминает и вряд ли кто-то вообще догадывается о том, что в линейке S20 используются разные вибромоторы. Но факт остается фактом. Подобное практикуют и другие компании, например, Google со своими Pixel 3 (X-axis) и Pixel 3a (Z-axis).

Казалось бы, теперь все понятно и нужно просто купить смартфон с X-axis вибромотором, чтобы получить те самые невероятные ощущения. Но в реальности дела обстоят гораздо сложнее. Все вибромоторы работают по-разному, даже если речь идет об одном и том же типе вибрации, например, линейной X-axis.

Качество вибрации очень сильно зависит от:

  • Настройки вибромотра и его драйвера
  • Веса, размера и формы движущейся массы
  • Пружины и ее характеристик
  • Размера самого вибромотора и его мощности
  • Операционной системы и библиотек, непосредственно отвечающих за работу с вибромотором (когда его включать, с какой силой, на какое время, как отключать, как использовать собственную резонансную частоту пружины и пр.).

Именно поэтому один и тот же тип вибрации может ощущаться совершенно по-разному на двух флагманах. И тем не менее, лучше всегда предпочитать вибрацию в следующем порядке: X-axis, Z-axis (Y-axis), ERM (моторчики с вращающимся эксцентриком).

Как узнать, какой вибромотор установлен в конкретном смартфоне?

Самый простой способ узнать, какой вибромотор используется на интересующем вас смартфоне — это просто посмотреть на него. Для этого достаточно поискать в интернете разборку аппарата (все популярные смартфоны разбирают буквально в первый же день). По форме вибромотора можно сразу понять, с чем мы имеем дело.

Читать еще:  Бубнит двигатель на холодную

Если вы увидели круглую «таблетку», скорее всего это либо линейный Z-axis мотор, либо старый жужжащий моторчик с эксцентриком, спрятанный в круглый корпус. К сожалению, отличить одно от другого внешне очень тяжело (если вообще возможно).

Если же вы видите длинную прямоугольную коробочку — это лучший вибромотор на сегодняшний день (X-axis). Но как он будет работать — зависит от конкретной модели. В любом случае, интереснее, чем «таблетка».

Вместо заключения

Надеюсь, вы узнали что-то новое для себя и уже собрались проверять, какой вибромотор используется в вашем аппарате.

Как бы там ни было, я еще раз хочу подчеркнуть важность вибрации на смартфоне. Хороший вибромотор может заметно улучшить пользовательский опыт и подарить вам новые эмоции от общения со своим смартфоном!

P.S. Не забудьте подписаться в Telegram на первый научно-популярный сайт о мобильных технологиях — Deep-Review, чтобы не пропустить очень интересные материалы, которые мы сейчас готовим!

Как бы вы оценили эту статью?

Нажмите на звездочку для оценки

Внизу страницы есть комментарии.

Напишите свое мнение там, чтобы его увидели все читатели!

Если Вы хотите только поставить оценку, укажите, что именно не так?

Причины вибрации ЭМ, способы ее измерения и устранения

Причины возникновения

Вибрации электрических машин могут возникать на холостом ходу, тогда источник дефекта имеет магнитную природу (неправильный воздушный зазор между статором и ротором, отслоение лака обмоток и так далее) или в момент пуска и под нагрузкой, тогда источник проблемы механический.

К механическим источникам вибрации можно отнести изгиб вала (может быть как следствием, так и причиной), нарушение центровки ротора, перегрев подшипников (например, из-за отсутствия смазки), ослабление резьбовых соединений крепления элементов электродвигателя. Также режим использования электродвигателя (генератор или движитель) может объяснить причину возникновения неисправности, например, поломка лопастей электровентилятора или нарушение соосности муфты при вращении гидроагрегатов.

ВИБРАЦИЯ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ — ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ПРИЧИНЫ

Электромагнитные причины вибрации электродвигателя.
К электромагнитным причинам вибраций относятся:

короткие замыкания или неправильные соединения в обмотках статоров или фазных роторов;

обрыв в стержнях ротора или в замыкающих кольцах короткозамкнутого двигателя;

биение или деформация стали ротора;

возникновение вибраций зубцов статора и ротора электродвигателя при неудачном соотношении между числом зубцов статора и ротора.

Короткие замыкания в обмотках или их «неправильное соединение создают не симметрию магнитной системы электродвигателя, в результате чего взаимное притяжение ротора и статора становится неравномерным.При коротких замыканиях в обмотке фазного ротора двигатель может вибрировать в такт со скольжением.

В результате биения или деформации стали ротора зазор между ротором и статором при вращении машины все время меняется, магнитный поток в зазоре становится несимметричным, появляется вращающаяся сила одностороннего притяжения между ротором и статором, вызывающая изгиб вала и его колебания или колебательные движения статора при недостаточной жесткости конструкции последнего. В связи с относительно малым зазором колебания ротора могут вызвать и задевание ротора о статор.

Для устранения биения активной стали ротора его необходимо обточить или отшлифовать наждачным кругом. Следует иметь в виду, что увеличение зазора между статором и ротором ухудшает коэффициент мощности двигателя.

Установление причин вибрации электродвигателя.

Чтобы установить причину вибрации, необходимо обследовать электродвигатель и идти путем исключения отдельных причин.

В процессе обследования рекомендуется быстро отключать двигатель от сети и наблюдать за его вибрацией. Немедленное исчезновение вибрации подшипников или корпуса статора после отключения электродвигателя (скорость вращения еще не успела снизиться) при одинаковой величине тока во всех фазах (до отключения) свидетельствует о том, что причиной вибрации является слишком большой зазор между шейками вала и вкладышами, биение стали ротора или короткое замыкание в обмотке фазного ротора.

Если вибрация исчезает немедленно после отключения электродвигателя, но до отключения величина тока во всех фазах различна и двигатель сильно гудит, то причиной вибрации является короткое замыкание или неправильное соединение в обмотке статора.

Если же сразу после отключения электродвигателя вибрация продолжается и исчезает только после значительного снижения скорости вращения его, а ток во всех фазах до отключения одинаков, то вибрация является следствием механических причин, в том числе и слишком малого зазора между шейками вала и вкладышем.

По частоте вибраций во многих случаях можно определить их причину.

Если частота вибраций равна двойной частоте вращения, то причиной вибрации является неправильная центровка агрегата, неисправность соединительной муфты или овальность шеек вала.

Если же причиной вибраций является слишком большой зазор между шейкой вала и вкладышем («наползание» вала), то частота вибраций ниже частоты вращения.

При неуравновешенности вращающихся частей частота вибрации соответствует частоте вращения, а отношение амплитуд вибраций при различных скоростях вращения равно отношению квадратов скоростей.

Вибрационные характеристики

При замере вибрации измеряют её вертикальную и горизонтальную составляющие (или как ещё называют осевая и поперечная). Существует несколько понятий вибрационных характеристик, давайте разберемся какими они бывают и в чем измеряются:

  • Виброскорость (измеряется в миллиметрах на секунду, мм/с) – величина, характеризующая перемещение точки измерения вдоль оси электродвигателя.
  • Виброускорение (измеряется в метрах на секунду в квадрате, м/с2) – прямая зависимость вибрации от силы её вызвавшей. Виброперемещение (измеряется в микрометрах, мкм) – величина амплитуды, показывающая расстояние между крайними точками при вибрации.

При замерах вибрационных характеристик, как правило, замеряют виброскорость, так как она наиболее точно описывает характер проблемы. При этом измеряют не наибольшее значение виброскорости, а её среднеквадратичное значение (СКЗ). По причине того, что все стрелочные приборы по принципу действия (которые использовались ранее) являются интегрирующими. Допустимые нормы вибрации электродвигателей приведены в Правилах эксплуатации электрических станций и сетей (ПТЭ) и в ГОСТ ИСО 10816.

Так как существует множество разнообразных электрических машин ГОСТ Р 56646-2015 поможет разобраться, какой именно стандарт из группы ГОСТ ИСО 10816 применим к конкретному электродвигателю. Например, для компрессоров, двигателей с насосом и других применений электропривода могут быть различные нормы и требования по проведению замеров.

В этих документах приведены основные требования, нормы, рекомендации, классы вибрационного состояния и прочее.

ОСНОВЫ МЕТОДА ДИАГНОСТИКИ

Основу метода диагностики состояния подшипников качения по спектрам огибающей составляет явление зависимости параметров сил трения в подшипнике от вида и величины дефектов на трущихся поверхностях. Эти соотношения обнаруживаются в виде периодического изменения сил трения как функций частот вращения отдельных элементов подшипника (сепаратор, тела качения, внутреннее кольцо^. Результатом периодического изменения сил трения является амплитудная модуляция случайной вибрации подшипника, вызываемой этими силами. Также силы трения могут иметь амплитудную модуляцию

10 Резонансная частота керамики датчика, штатно поставляемого вместе с прибором, составляет приблизительно 27 кГп. 11 Частота установочного резонанса датчика в нормальных условиях составляет приблизительно 4.5 кГц. 12 Предполагается, что наружное кольцо подшипника неподвижно.

вследствие периодического изменения коэффициента трения и скачков сил давления на трущихся поверхностях.

Идентификация дефектов осуществляется путем спектрального анализа огибающей шумовой составляющей вибрации подшипника.

Предлагаемый алгоритм диагностирования основан на правиле, по которому каждому виду дефекта соответствует одна из ограниченной совокупности групп составляющих в спектре огибающей вибрации, причем группы не могут быть одинаковыми для разных видов дефектов. Вероятность появления основных признаков неисправности, приведенных в таблице 1. составляет 70 — 85%.

Величины дефектов определяются по максимальной глубине модуляции вибрации т, задаваемой в процентах, которая однозначно связана с разностью ΔL уровней гармонических составляющих и фона в спектре огибающей (рис. 2).

рис. 2 спектр огибающей

Долгосрочный прогноз состояний подшипника осуществляется методом идентификации вибрационных моделей развития каждого дефекта. В основе этих моделей лежит ограничение на скорости развития дефектов износа подшипников, которое предполагает, что минимально возможное время развития дефекта от момента зарождения до предаварийного состояния составляет около 20% от среднего ресурса подшипника. При этом, условия эксплуатации подшипника считаются нормальными13

13 В подшипнике отсутствуют дефекты, возникающие при изготовлении и монтаже, а также дефекты систем подачи смазки.

Приборы для измерения вибрации

Приборы для измерения вибрации делятся на несколько типов: виброметр, виброграф и виброанализатор. Виброметр, простейший прибор, определяет только один параметр (СКЗ виброскорости). Виброграф, пишущий прибор, регистрирующий амплитуду колебаний. Эти два прибора помогут выявить только превышения норм.

Выявить причины (на основании замеряемых параметров) нарушений вибрационных характеристик сможет лишь виброанализатор. Существую одноканальные и многоканальные виброанализаторы, эти приборы позволяют загрузить в них программу измеряемых параметров с компьютера, что после замеров позволит произвести анализ, сделать расчёт и выявить источник вибраций. При использовании виброанализатора, на электродвигатель навешиваются датчики вибрации. Таким образом можно точно установить причину неисправности и меры её устранения.

Алгоритм выявления неисправности

Для определения и устранения причин вибрации электродвигателя существует несложный алгоритм. Осмотреть работающий электродвигатель на предмет отсутствия незакрученных болтов, крышек, надежность крепления двигателя к раме. Далее необходимо рассоединить двигатель и приводимый им в движение механизм. Если вибрация пропала, то причина в соединительной муфте (нарушение центровки полумуфт, разный вес пальцев и так далее).

Если после отсоединения приводного механизма вибрация на холостом ходу присутствует. Значит причина в самом электродвигателе, при отключении питания (когда двигатель на выбеге) должна прекратиться вибрация. Если при отключенном питании она прекратилась, то всему виной воздушный зазор между статором и ротором. При затухающей амплитуде вибраций при отключенном питании, причина в механическом дефекте ротора (изгиб, трещина, дефект роторной бочки) или дефекте полумуфты.

Если при снятой полумуфте вибрация отсутствует, значит – в полумуфте, в противном случае необходимо снимать ротор для динамической балансировки на станке или выявления повреждений обмоток. При диагностике электродвигателя на подшипниках качения их неисправность легко выявить – повышенный шум и сильный нагрев.

Дефект подшипников скольжения будет проявляться под нагрузкой, если выявить причины вибрации под нагрузкой не удаётся, то, скорее всего, виноваты подшипники, необходимо их заменить или отдельно продиагностировать (например, датчики вибрации подключить к месту установки подшипников).

При выявлении повышенного нагрева подшипников необходимо также замерять уровень вибрационных характеристик, потому как сам по себе подшипник редко является источником проблемы, скорее, как следствие.

Важно понимать, что на ответственных механизмах (турбоагрегаты ГЭС, электродвигатели в АЭУ, электроприводы гидростанций и так далее) замер уровня вибрации должен производиться регулярно, в соответствии с графиком технического обслуживания. Замеры должны проводить представители завода-изготовителя или специалисты организации, имеющей лицензию на проведение такого типа работ. Замеры вибрационных характеристик с замером температуры подшипников должны быть отражены в формуляре электрической машины.

Читать еще:  Двигатель 206s1 технические характеристики

Теперь вы знаете, почему возникает вибрация электродвигателя, а также как происходит определение и устранение причин. Надеемся, предоставленная инструкция помогла найти и решить проблему!

Повышенный уровень поперечных вибраций асинхронного двигателя

ПОВЫШЕННЫЙ УРОВЕНЬ ВИБРАЦИИ И ШУМ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ 18. Повышенный уровень поперечных вибраций

Вибрации электродвигателя могут возникнуть по многим причинам динамического и электромагнитного характера. Причины первой группы связаны как с конструктивными недостатками или с повреждением электродвигателя, так и с дефектами установки или соединения его с другой машиной. Причины второй группы связаны с недоброкачественным изготовлением или повреждением электродвигателя и в некоторых случаях с несимметричным напряжением на его зажимах. Основным недостатком, вызывающим поперечную вибрацию электродвигателя, является неуравновешенность ротора, допущенная при изготовлении или вызванная деформацией вала и ослаблением посадки вращающихся частей. Кроме того, поперечные вибрации могут быть вызваны повреждением подшипников качения, овальностью шеек вала, увеличенным радиальным зазором в подшипниках скольжения, низкой температурой масла (при подаче его насосом). Причины вибраций, связанные с установкой электродвигателя и его соединением с другими машинами, следующие: колебания фундамента или металлической конструкции, на которой установлен электродвигатель, вследствие передачи вибраций от соседних машин или же машин, жестко соединенных с электродвигателем, дефекты соединительной муфты (нарушение центровки при посадке полумуфты на вал, неправильная установка или износ пальцев), дефекты передачи (недоброкачественное изготовление и установка зубчатых колес, неправильная сшивка приводного ремня). Если вращающийся диск 1 (рис. 28) имеет добавочную тяжелую деталь 2, то центробежная сила сектора с добавочной деталью больше, чем других секторов, и поэтому появляется результирующая односторонняя центробежная сила, направленная по радиусу, на котором расположена тяжелая деталь. При положении детали, показанном на рис. 28, центробежная сила вместе с силой тяжести диска прижимает вал к нижним вкладышам подшипников. В верхнем положении детали центробежная сила будет прижимать шейки вала к крышкам подшипников, а в промежуточных положениях ее подшипники будут испытывать боковое давление. Центробежная сила вызывает поперечные вибрации частоты f=n/60, Гц, где n — частота вращения в об/мин.

Форум клана ЧПУшников

Меню навигации

  • Форум
  • Наш фирменный клуб. «Форум А»
  • «Мы в «Одноклассниках»»
  • «Мы в ВКонтакте»
  • «3d Сканирование»
  • Написать нам
  • Участники
  • Правила
  • Поиск
  • Регистрация
  • Войти

Пользовательские ссылки

  • Активные темы

Информация о пользователе

Какой шаговый двигатель лучше

Сообщений 1 страница 59 из 59

Поделиться122-03-2013 22:31:18

  • Автор: Kadyr
  • Освоившийся
  • Зарегистрирован : 20-04-2011
  • Приглашений: 0
  • Сообщений: 75
  • Уважение: [+2/-0]
  • Позитив: [+90/-0]
  • Пол: Мужской
  • Провел на форуме:
    7 дней 13 часов
  • Последний визит:
    27-12-2018 22:10:36

Скажите пожалуйста какой из представленных на фото ШД лучше

Фирмы не указываю. Тот что с синим заголовком дешевле на 500 рублей.

Отредактировано Kadyr (22-03-2013 22:37:46)

  • Цитировать Сообщение 1

Поделиться222-03-2013 23:10:20

  • Автор: Robinnn
  • Новенький
  • Откуда: Украина
  • Зарегистрирован : 31-03-2011
  • Приглашений: 0
  • Сообщений: 4
  • Уважение: [+298/-4]
  • Позитив: [+475/-5]
  • Пол: Мужской
  • Провел на форуме:
    1 месяц 16 дней
  • Последний визит:
    18-07-2018 18:25:21

По характеристикам первый лучше (правда удивляет почему рекомендация по напряжению 55В, когда рабочее напряженние должно быть около 70В ), больше ампераж, меньше индуктивность, больше момент. Для полной оценки нужны графики зависимости момента от частоты.

  • Цитировать Сообщение 2

Поделиться322-03-2013 23:51:43

  • Автор: Kadyr
  • Освоившийся
  • Зарегистрирован : 20-04-2011
  • Приглашений: 0
  • Сообщений: 75
  • Уважение: [+2/-0]
  • Позитив: [+90/-0]
  • Пол: Мужской
  • Провел на форуме:
    7 дней 13 часов
  • Последний визит:
    27-12-2018 22:10:36

Да напряжение 55 В это смущает нет ли здесь подвоха.
ГРАФИКИ

Отредактировано Kadyr (22-03-2013 23:53:07)

  • Цитировать Сообщение 3

Поделиться423-03-2013 01:23:12

  • Автор: Robinnn
  • Новенький
  • Откуда: Украина
  • Зарегистрирован : 31-03-2011
  • Приглашений: 0
  • Сообщений: 4
  • Уважение: [+298/-4]
  • Позитив: [+475/-5]
  • Пол: Мужской
  • Провел на форуме:
    1 месяц 16 дней
  • Последний визит:
    18-07-2018 18:25:21

Судя по графикам движки схожи, но по графику, то первый лучше. Второй при 5600 Гц (840 обмин) дает 0,2 Нм, а первый — 2,8 Нм. Правда на первом не указано при каких параметрах график снят

  • Цитировать Сообщение 4

Поделиться523-03-2013 08:25:31

  • Автор: stasblak
  • Заблокирован
  • Откуда: Новокузнецк
  • Зарегистрирован : 06-05-2012
  • Приглашений: 8
  • Сообщений: 10
  • Уважение: [+309/-14]
  • Позитив: [+242/-38]
  • Пол: Мужской
  • Возраст: 45 [1976-04-05]
  • Провел на форуме:
    1 месяц 0 дней
  • Последний визит:
    03-01-2014 17:44:09

Кто давно занимается станками по цвету мануала на втором снимке знают эту Воронежскую фирму, и эти двигателя я ставлю на станки с драйвером этой же фирмы 880, питание 75 вольт, и выдаёт он реально 87 кг/см, сэкономите 500 рублей потеряете в будущем 5000руб.

Отредактировано stasblak (23-03-2013 17:41:25)

  • Цитировать Сообщение 5

Поделиться623-03-2013 08:29:13

  • Автор: Kadyr
  • Освоившийся
  • Зарегистрирован : 20-04-2011
  • Приглашений: 0
  • Сообщений: 75
  • Уважение: [+2/-0]
  • Позитив: [+90/-0]
  • Пол: Мужской
  • Провел на форуме:
    7 дней 13 часов
  • Последний визит:
    27-12-2018 22:10:36

Да он самый, хотя они оба с Воронежа. Скажите пожалуйста габариты станков на которые Вы их ставите, и масса портала. Я хочу приобрести такие поставить их по обе стороны на рейку, какую скорость они выдают, хотелось бы услышать Ваш отзыв.

Отредактировано Kadyr (23-03-2013 08:33:44)

  • Цитировать Сообщение 6

Поделиться723-03-2013 12:49:45

  • Автор: stasblak
  • Заблокирован
  • Откуда: Новокузнецк
  • Зарегистрирован : 06-05-2012
  • Приглашений: 8
  • Сообщений: 10
  • Уважение: [+309/-14]
  • Позитив: [+242/-38]
  • Пол: Мужской
  • Возраст: 45 [1976-04-05]
  • Провел на форуме:
    1 месяц 0 дней
  • Последний визит:
    03-01-2014 17:44:09

Да он самый, хотя они оба с Воронежа. Скажите пожалуйста габариты станков на которые Вы их ставите, и масса портала. Я хочу приобрести такие поставить их по обе стороны на рейку, какую скорость они выдают, хотелось бы услышать Ваш отзыв.

Отредактировано Kadyr (Сегодня 11:33:44)

в ветке про станок 2*3м, в ветке станок1,2*2,5м, есть фото либо на моём сайте вес станка 700

  • Цитировать Сообщение 7

Поделиться806-05-2013 07:52:39

  • Автор: Scorp-78
  • Активно заинтересованный
  • Откуда: Омская область
  • Зарегистрирован : 25-02-2013
  • Приглашений: 0
  • Сообщений: 46
  • Уважение: [+8/-0]
  • Позитив: [+5/-0]
  • Пол: Мужской
  • Возраст: 42 [1978-11-16]
  • Провел на форуме:
    4 дня 4 часа
  • Последний визит:
    31-08-2017 13:41:55

Незнаю куда написать чтоб тему не создавать, не могли бы дать ссылки ебай на проверенных поставщиков набора по управлениб ЧПУ (ШД, контроллеры, БП, драйверы)

  • Цитировать Сообщение 8

Поделиться906-05-2013 09:25:09

  • Автор: SANKAR-3D
  • Заблокирован
  • Откуда: г.Москва
  • Зарегистрирован : 26-04-2013
  • Приглашений: 1
  • Сообщений: 69
  • Уважение: [+165/-1]
  • Позитив: [+14/-0]
  • Пол: Мужской
  • Возраст: 42 [1978-11-07]
  • Провел на форуме:
    5 дней 4 часа
  • Последний визит:
    22-04-2014 11:30:25

Ребята какие шаговые двигатели. с ними одни проблемы. Лучше не экономьте и ставьте сразу сервопривода — избавите себя от кучи проблем в будущем. Сами намучились и для эксперемента переделали один станок на сервопривода — выше скорость и точность , и нет всяких глюков с потерей шагов. Кому интересна тема модернизации станков с чпу — пишите в личку. Дам контакты ребят которые профессионально занимаются этой темой.

  • Цитировать Сообщение 9

Поделиться1006-05-2013 21:45:38

  • Автор: michael-yurov
  • Гуру
  • Откуда: Новоуральск Свердловская обл.
  • Зарегистрирован : 13-03-2012
  • Приглашений: 0
  • Сообщений: 1090
  • Уважение: [+165/-3]
  • Позитив: [+83/-6]
  • Пол: Мужской
  • Возраст: 40 [1981-04-28]
  • Провел на форуме:
    15 дней 8 часов
  • Последний визит:
    06-03-2019 22:19:00

Незнаю куда написать чтоб тему не создавать, не могли бы дать ссылки ебай на проверенных поставщиков набора по управлениб ЧПУ (ШД, контроллеры, БП, драйверы)

Сложно так вот ответить. Хороших недорогих наборов практически нет.
Wantai Motors, они же Long Motors, они же все дешевые и безымянные наборы — далеко не лучшие моторы и драйверы продают. Но многие покупают и довольны.
Многое зависит от конкретной задачи, но точно могу сказать, что не стоит покупать многоканальные драйверы (синие и красные платы на TB6560 и им подобных микросхемах), не стоит так же покупать зеленые платы опторазвязки с pc817 на каналаш шаг/направление.
Если есть желание заплатив побольше купить действительно хорошие моторы, то я посоветовал бы моторы Leadshine (но их на ebay не много, на aliexpress заметно больше, и важно не спутать с трехфазными). C драйверами — сложнее, нужно знать конкретные требования, но и здесь я бы посоветовал обратить внимание на продукцию этой же фирмы. У ни есть цифровые драйверы серии DM, AM и EM — это лучшие из известных мне драйверов за очень привлекательную цену.

А вообще, если для начала, для простенького самодельного станка, то можно и дешевый набор купить, например с драйверами M542 (или 2M542), и моторами Nema23 (Это я как самый типовой вариант предложил).

А поставщики почти все нормальные, смотри, чтобы побольше положительных отзывов было (не только процент, но и количество), а если есть медалька «лучший продавец», так это практически 100% гарантия того, что продавец настоящий и обманывать не станет.

Отредактировано michael-yurov (06-05-2013 21:48:06)

  • Цитировать Сообщение 10

Поделиться1106-05-2013 22:19:04

  • Автор: michael-yurov
  • Гуру
  • Откуда: Новоуральск Свердловская обл.
  • Зарегистрирован : 13-03-2012
  • Приглашений: 0
  • Сообщений: 1090
  • Уважение: [+165/-3]
  • Позитив: [+83/-6]
  • Пол: Мужской
  • Возраст: 40 [1981-04-28]
  • Провел на форуме:
    15 дней 8 часов
  • Последний визит:
    06-03-2019 22:19:00

Ребята какие шаговые двигатели. с ними одни проблемы. Лучше не экономьте и ставьте сразу сервопривода — избавите себя от кучи проблем в будущем.

Бывают ситуации и обратные — когда с шаговыми все замечательно, а с сервами будут такие проблемы, что их не получится решить.
Вы, например, пробовали ставить сервы на ременный привод? знаете, что будет?
А, вообще, какие проблемы с шаговыми? У меня нет никаких проблем с ними.

Отредактировано michael-yurov (06-05-2013 22:20:07)

  • Цитировать Сообщение 11

Поделиться1214-10-2013 20:48:17

  • Автор: Jag-Style
  • Заинтересованный
  • Откуда: Пятигорск
  • Зарегистрирован : 14-10-2013
  • Приглашений: 0
  • Сообщений: 10
  • Уважение: [+0/-1]
  • Позитив: [+0/-0]
  • Возраст: 39 [1982-04-12]
  • Провел на форуме:
    7 часов 32 минуты
  • Последний визит:
    07-11-2013 15:07:05

Ребята какие шаговые двигатели. с ними одни проблемы. Лучше не экономьте и ставьте сразу сервопривода — избавите себя от кучи проблем в будущем. Сами намучились и для эксперемента переделали один станок на сервопривода — выше скорость и точность , и нет всяких глюков с потерей шагов. Кому интересна тема модернизации станков с чпу — пишите в личку. Дам контакты ребят которые профессионально занимаются этой темой.

Главное, быть счастливым, и не важно,какое заключение напишет психиатр.

При детальном просчете и расчете нагрузок обычного шагового двигателя — за глаза. Серво — лично для меня скорость на пределах мотора, его не пройдет с обычнымшаговиком. Ну так помощнее бери с запасом и разгоняй.

  • Цитировать Сообщение 12

Поделиться1306-11-2013 00:22:29

  • Автор: paVels
  • Заблокирован
  • Откуда: Беларусь, г. бобруйск
  • Зарегистрирован : 11-10-2013
  • Приглашений: 0
  • Сообщений: 0
  • Уважение: [+55/-0]
  • Позитив: [+52/-4]
  • Пол: Мужской
  • Возраст: 36 [1984-10-18]
  • Провел на форуме:
    3 дня 22 часа
  • Последний визит:
    25-12-2013 19:52:21

Всем привет! скажите каким движком можно заменить сгоревший 57BYGH311-01?Ну только что б смог купить в Москве.Поехать и купить.А не неделю ждать.Характеристики:Тип:57BYGH311-01
Напряжение/ток:3.6V/3A
Фаза:2фазы
Максимальный статический момент:15kg/cm
Диаметр центральной вала:8mm
Вес:1.1kg
Длина 76 мм
Угол 1.8 град.

Читать еще:  Что такое двигатель d4d

вот нашол ссылку глянте какой моделькой.
http://www.npoatom.ru/katalog/step_motor/fl57sth/
PS: 57BYGH311-01 этот только в китае есть. В Москве найти нереально.

Эволюция приводов на базе шаговых двигателей

Если заглянуть в историю приводной техники, то можно увидеть, что шаговый двигатель (ШД) появился как дешевая альтернатива позиционному приводу. При этом отличительным и наиболее ценным его качеством являлась крайняя простота управления позицией вала — достаточно лишь в правильной последовательности подавать импульсы в обмотки двигателя и вал шагового двигателя начинает вращаться. Именно это достоинство служило основой массового использования ШД в устройствах автоматизации.

По мере расширения областей применения шагового двигателя улучшались и его технические характеристики. Появились новые конструкции ШД с использованием редкоземельных магнитов, так называемые гибридные ШД, которые по стоимости, на сегодняшний день, приблизились к своим предшественникам, а по развиваемой мощности превосходят последних в несколько раз. В результате у ШД появилось дополнительное конкурентное преимущество — это высокий момент на малых оборотах вращения. Например, момент удержания ШД в 2-3 раза выше, чем у синхронного двигателя эквивалентных массогабарит-ных показателей. Поэтому использование ШД в ряде случаев позволяет исключить редуктор из механической системы и, следовательно, снизить себестоимость автоматической системы в целом.

Особенности шаговых приводов

Повышенный интерес к гибридным ШД, а так же новые требования, предъявляемые к качеству выполняемого движения, заставили пересмотреть способ его управления. Так как шаговому управлению, наряду с явными достоинствами, присущ ряд недостатков, которые значительно сужают области применения ШД. Наиболее существенными из них являются:

1. Повышенная вибрация.
Повышенная вибрация возникает при шаговом и полушаговом способах управления на постоянной скорости из-за бесконтрольного перехода вала ротора в новую позицию, определяемую состоянием обмоток. В результате вал ротора совершает затухающие колебания относительно новой позиции до момента поступления нового импульса в обмотки.

Частично решить проблему вибрации удалось за счет разработки микрошагового способа управления, который сводится к разбиению полного шага двигателя на несколько более мелких шагов.

2. Наличие резонансных зон в рабочем диапазоне скоростей.
Во время работы двигателя, по мере увеличения скорости вращения, характер колебаний также изменяется и при совпадении частоты поступления импульсов с собственной частотой механической системы возникает резонансное явление. В результате чего момент двигателя практически полностью исчезает, что не редко приводит к пропуску шагов. В свою очередь, пропуск шагов нарушает работу всей системы.

Чтобы исключить влияние пропуска шагов на качество выполняемых операций, специалисты-технологи вводят дополнительный цикл реинициализации по истечении определенного непродолжительного времени, что, безусловно, снижает производительность таких систем.

3. Низкая динамика.
Во время переходного процесса любой привод испытывает повышенные нагрузки, так как помимо статического момента двигатель разгоняет и останавливает инерционную нагрузку, приведенную к валу двигателя. В связи с тем, что шаговый привод без обратной связи не имеет информации о текущей внешней нагрузке и текущей позиции, процесс разгона выполняется «вслепую». Поэтому, чтобы избежать выхода из синхронизма, технолог вводит плавный разгон и торможение с существенным запасом. Данный способ формирования переходного процесса ограничивает потенциальные динамические возможности привода.

4. Наличие ярко выраженного стоп-момента.
При приближении зубьев ротора к полюсу статора происходит резкое притяжение полюса ротора к полюсу статора, что приводит к возникновению рывка, а при удалении зубьев от полюса возникает обратный эффект, приводящий к уменьшению скорости. При вращении вала двигателя эта особенность приводит к появлению высокочастотной вибрации. Данный эффект особенно ярко выражен на малых оборотах у мощных гибридных шаговых двигателей.

5. Высокая рабочая температура привода и низкий КПД.
Чтобы избежать прокручивания вала под воздействием внешних сил, ток в обмотки двигателя подается постоянно, независимо от нагрузки на его валу, поэтому привод потребляет энергию всегда, даже при нулевом противодействующем моменте, что приводит к низкому КПД и высокой рабочей температуре привода.

6. Низкая точность позиционирования.
Несмотря на то, что ШД в состоянии выполнять задачу позиционирования без датчика обратной связи, точность отработки задания не высока. Например, при использовании гибридного шагового двигателя с 50 эквивалентными полюсами ошибка позиционирования будет колебаться в диапазоне -0,9…+0,9 градусов, в зависимости от текущей статической нагрузки.

Пути решения проблем

Все описанные недостатки ограничивают области применения ШД. В то время, как потенциальный рынок достаточно велик и, по прогнозам экспертов, ситуация в ближайшие годы не изменится. Поэтому компании- разработчики заняты поиском новых решений существующих проблем. Такие пути уже намечены. Это:

1. Улучшение электромеханических свойств гибридного шагового двигателя.
В последнее время на рынке появились ШД с новыми конструктивными особенностями. К ним относятся двигатели с измененным воздушным зазором, измененной формой зуба и т.д. Одной из наиболее перспективных конструкций является пятифазный ШД, обеспечивающий достаточно высокую плавность хода. Однако привод на базе такого ШД существенно увеличивается в стоимости, как за счет стоимости самого двигателя, так и в связи с усложнением системы управления. При этом изменение механики не решает проблем, связанных с пропуском шагов и невысокой скоростью разгона, так как по-прежнему не контролируется текущая позиция вала двигателя.

2. Применение векторного управления.
Наиболее перспективным решением перечисленных проблем шагового привода является усовершенствование его метода управления.

Проблему пропуска шагов наиболее эффективно можно решить за счет внедрения в привод датчика позиции и использования высокопроизводительного сигнального процессора. Причем, во избежание значительного увеличения стоимости привода, возможным решением является разработка мехатронного привода на базе ШД, представляющего собой интегрированное устройство, в состав которого входит сам двигатель, система управления и датчик позиции вала. В этом случае в качестве датчика можно использовать бескорпусные ОЕМ-датчики.

Состав Сервопривода шагового

При наличии двух таких компонент как сигнальный процессор и датчик позиции в одном устройстве можно отказаться от использования шаговых методов управления и построить систему управления на основе алгоритма векторного управления. Данный метод уже давно используется в сервоприводах на базе синхронных и асинхронных двигателей.

Алгоритм векторного управления основан на поддержании угла 90 градусов между текущей позицией ротора в рамках одного полюса и вектором токов в обмотках двигателя.

Рис. 1. График зависимости электрического момента ШД от угла между текущей позицией и вектором токов.

Как видно из графика зависимости момента от угла между текущей позицией и вектором тока (Рис.1) максимальная эффективность достигается именно при угле 90 градусов.

При этом расчет текущего угла необходимо выполнять в реальном времени с высокой частотой, так как при формировании токов вал ротора всегда стремится в позицию, заданную вектором токов.

Такой способ обеспечивает высокую эффективность управления: исключается колебание момента, развиваемого двигателем и, как следствие — вибрация; обеспечиваются высокие динамические показатели; исключается пропуск шагов.

Однако в реализации векторного управления для сервопривода шагового (СПШ) есть своя специфика.

ШД имеет 50 эквивалентных пар полюсов в отличие от синхронного двигателя с 6-ю полюсами. В результате алгоритм векторного управления должен отрабатываться в процессоре с частотой свыше 20 кГц, чтобы обеспечить поддержание угла 90 градусов с приемлемой точностью на высоких скоростях вращения. Соответственно и несущая ШИМ (широтно-импульсная модуляция) сигнала имеет ту же частоту. Как показывают исследования, компромиссной является частота 40 кГц, на которой максимальная скорость вращения, допустимая системой управления, достигает 12000 об/мин. При этом, силовые ключи (MOSFET) не переходят в режим усиления и, соответственно, обеспечивают приемлемый КПД привода.

Эффективное уменьшение влияния стоп-момента на неравномерность вращения в таком приводе достигается за счет использования замкнутого регулирования токами.

При резком увеличении скорости, связанной с наличием стоп-момента, двигатель вырабатывает противо ЭДС. Происходит изменение напряжения питания, что приводит к увеличению тока, протекающего в обмотках двигателя. Контур тока, который выполняет коррекцию задания токов каждые 25 мкс, успевает зафиксировать изменения тока и внести компенсационное воздействие, позволяющее сгладить резкие рывки вала двигателя, что и приводит к улучшению плавности хода. Оставшиеся низкочастотные колебания скорости исключаются замкнутым контуром управления скоростью. В результате неравномерность вращения определяется лишь разрешающей способностью датчика скорости (Рис. 2. ).

Рис. 2. Неравномерность вращения вала ротора шагового двигателя на различных скоростях при использовании векторного управления.

Как видно из рисунка, колебания относительно заданной скорости составляют ±1 дискрету датчика обратной связи во всем диапазоне скоростей. Например, при использовании датчика с разрешением 160000 импульсов на оборот глубина регулирования достигает 15000:1, т.е. разрешение приводапо скорости составит 0.1875 об/ мин. При этом неравномерность вращения на 100 об/мин не превысит 0.5%.

Наличие такой системы управления позволяет отказаться от дорогих пятифазных ШД. Достаточно использовать обычный гибридный ШД, при этом все его минусы «сглаживает» электроника.

Использование замкнутого регулирования током дает еще одно немаловажное преимущество — увеличение КПД привода.

Увеличение КПД привода происходит за счет того, что задаваемые токи в обмотках двигателя соответствуют нагрузке на валу двигателя. Повышенный ток подается только при появления внешнего противодействия, в отличие от разомкнутого микрошагового способа управления, где ток в обмотки двигателя подается всегда даже при нулевом противодействующем моменте.

Сервопривод шаговый, с использованием векторного управления с замкнутым контуром тока позволяет формировать предельно допустимый электрический момент во время переходного процесса. Это позволяет добиться исключительно высокой динамики без опасения перегорания обмоток и без пропуска шагов.

Например, время выполнения реверса на 500 об/мин выполняется за 18 мс, в то время как эквивалентный по мощности шаговый привод с микрошаговым управлением выполнит данную задачу лишь за 100 мс.

Схема замкнутого регулирования

Новые возможности

Помимо основного функционала, наличие на «борту» сервопривода современного сигнального процессора позволяет реализовать в рамках системы управления множество дополнительных функций, таких как:

• Программируемый логический контроллер.

• Обработка концевых датчиков.

•Защита от пониженного и повышенного напряжения питания.

•Торможение с регулированием вырабатываемого противо ЭДС.

Наличие перечисленных функций позволяет увеличить надежность системы, снизить износостойкость оборудования, а в ряде случаев исключить внешний контроллер управления движением.

Вывод

Использование передовых методов управления делает возможным применение шаговых двигателей в современных сервосистемах наряду с сервоприводами на базе синхронных и асинхронных двигателей. В свою очередь, использование мехатронного подхода обеспечивает снижение себестоимости такого привода до приемлемых значений, что традиционно свойственно шаговым приводам.

к.т.н. Тихонов А.О.
Руководитель отдела исследований и разработок компании «Сервотехника»,

Цывинский М.М.
Инженер отдела исследований и разработок компании «Сервотехника»

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector