先进的算法使步进电机噪声最小化 - raybet软件,raybet投注,raybet竞猜违法吗

先进的算法最小化步进电机噪声和振动在精密运动控制应用雷竞技最新网址

作者:Dan Jacques, Allegro MicroSystems Inc.战略营销雷竞技竞猜下载经理

步进电机：福利和挑战

在许多应用中，步进电机比直流(DC)和无刷直流(BLDC)电机具有独特的优势。雷竞技最新网址双极步进器提供准确的开环位置以及零速度扭矩，无需使用控制环或外部传感器。由于其控制步进能力，步进电机是理想的广泛精密运动控制应用，包括闭路电视(CCTV)， 3D打印机，计算机数控(CNC)，纺织制造设备，和拾取机。雷竞技最新网址

成功部署步进电机需要有效地管理噪音和振动。例如，在CCTV雷竞技最新网址应用中，振动直接转换为图像传感器和万宝路。大变焦与运动结合可以扭曲图像。在3D打印中，由高扭矩纹波引起的电机共振或过冲可导致许多不需要的印刷伪影。在大多数情况下，降低电动机振动导致更好的图像质量或更精确的3D打印。减少电机振动还可以更安静的整体操作。

基于专有算法的先进技术 - 例如Allegro的A5984微型电机驱动器中发现的安静仪器 - 现在可以通过减少扭矩纹波和电流失真来最小化步进电机设计中的噪音和振动。在深入进入这些运动控制解决方案之前，了解导致振动并反过来的声音噪声开始，这是有助于从步进电机操作的操作。

步进基础知识

双极步进电机是一种具有离散极点位置的直流电动机，它由多个线圈组成，这些线圈被排列在两组称为相位的线圈中。两相之间的电流比决定了转子在两个绕组之间的位置。通过这种方法，步进电机可以将其在两极之间的位置划分为称为微步的更小的增量。

每个步进电机绕组中的电流可以相加，以创建一个矢量，其中矢量的大小是扭矩。通过检查极空间中两相中的每一相的电流，矢量可以被可视化，因为它在每个电循环中旋转。

图1.在1/8步入式步进电机的两个绕组中的每一个绕组电流。
在1/8步骤中双极步进的两个绕组中的每一个的右相电流，但在极地域中表示。

在基于时间的域中（图1，左），扭矩被定义为两个曲线下区域的总和。在极性域中（图1，右），载体的大小是扭矩。在这些图像中，随着场通过每个电循环移动，扭矩可以被视为常数。当扭矩不恒定时，系统经历振动和可听噪声。

假设电机不是在共振时运行，转矩脉动成为步进电机可听到的噪声和振动的最大来源。

控制步进电机（电流控制）

脉宽调制(PWM)电流控制是驱动步进电机最常用的方法。通过实现电流控制，控制器PWM切断输出，限制每个绕组的电流，以维持一个定义转子位置的比率。

PWM电流控制的性质基于所施加的占空比，电动机电感和其电压的电流纹波。为了最小化纹波，控制器可以通过实现各种衰减模式来管理如何在绕组中减小绕组。

常见的衰减模式为一个单一的PWM周期开始驱动电流上升。

在驱动器之后，如图2A所示，通过图2B和2C所示的两个同步方法在PWM关闭期间实现衰减模式。

图2 - 电机驱动台步进衰减

图2：全桥中的当前路径显示驱动器和衰减模式。

快速衰减提供最优的电流控制，但导致高纹波。缓慢衰减导致低纹波，但衰减速率受电机的反向电动势(BEMF)的影响，在某些情况下会造成电流畸变。

图3A显示了使用100%慢衰减时可能发生的情况。当绕组电流下降时，缓慢衰减不能足够快地降低电流，造成下降沿畸变。图3B显示了使用100%快速衰减的效果。纹波电流更大，但控制器保持对电流的精确控制。

图3 -电机驱动步进衰减

当负载电流减小时，缓慢衰减会产生失真。
图3 b。快速衰减导致大纹波电流，从而导致振动和可听到的噪声。

如图1所示的影响可以避免，同时也可以通过达成妥协来保持合理的纹波电流。当负载中的电流减小时，驱动器实现快速衰减和缓慢衰减的组合，称为混合衰减。断开时间被分为快衰减和慢衰减两部分，如图4所示。当负载中的电流增加时，缓慢衰减可使纹波最小化。

图4 - 电机驱动台步进衰减

图4。混合衰减使纹波最小化，同时也保持对绕组电流的控制。

根据步进电机的特性及其LR时间常数，上升沿的缓慢衰减会在低电流时产生问题，由于电流检测放大器的消隐，电流变化率过快，PWM控制器无法将其调节到低电流。如图5所示，当负载中的电流增加时，这种情况会导致电流失真。

图5 -电机驱动步进衰减

图5。在上升边缘上的缓慢衰减会导致具有某些LR特性的电机的失真。

很难实现适用于所有双极步进电机的容易妥协。要解决这些问题，同时保持可能的最低纹波，系统必须适应不同的电机特性。

一种减少扭矩波纹的新方法

Allegro推出了一种新的方法来减少扭矩纹波和电流失真，用于步进电机应用。雷竞技最新网址这种创新，安静的步骤现在可以作为Allegro最新的A5984步进电机驱动程序选择。

QuietStep技术使用了一种专有算法，可以在不使用复杂软件的情况下，动态调整(上升或下降)快速衰减所需的百分比，从而在所有运行条件下实现最佳性能。

该算法通过首先实施缓慢衰减，使传统方法逆转到混合腐烂，然后快速衰减。图6A显示了传统的混合衰减，其固定部分快速衰减，快速衰减开始PWM截止时间循环。图6B示出了在PWM OFF-TIME周期开头使用QuietStep时衰减的衰减程度。安静的步骤自动调节快速和慢衰减的比率，以最大限度地减少电流纹波，同时保持精确的电流调节。

图6 -电机驱动步进衰减

图6 a。传统的混合衰减，快衰减和慢衰减的比例是固定的。
图6B。Adaptive-PFD可以动态调节快速和慢衰减的比率，以保持电流控制并最大限度地减少电流纹波。

只有在需要电流调节时才引入快速衰减，从而产生尽可能低的纹波电流。图7显示了随着电流减小而固定的混合衰减和随着电流增大而缓慢衰减的电流控制损耗所产生的高纹波电流。与混合衰减相比，安静步进技术通过将纹波电流减半来消除这些影响。当电流增加时，QuietStep将电流调节到零安培。

图7 -电机驱动器步进衰减

图7.随着电流增加和混合衰减的传统慢衰减，降低电流的损失导致对随着电流的增加和大纹波的上升而导致的调节损失。Adaptive-PFD提供出色的电流调节，随着电流的增加，同时通过整个电气循环保持低纹波电流。

降低系统级电流纹波和共振，最大限度地减少振动以及振动引起的可听噪音。结果是更好的视频成像在闭路电视系统和优越的打印质量在3D打印。

从家庭自动化门锁和阀门控制到精密视觉系统和3D打印，减少可听到的噪音和振动可以提高几乎所有的电机控制应用。Allegro公司的QuietStep技术消除了确定系统噪声和振动源的麻烦。完全集成到IC中，QuietStep易于实现，无需编程或外部组件，是完全自动的。

使用Allegro的双极步进电机驱动程序部署安静

微步电机驱动实现了这种先进技术，如AllegroA5984，电流波形自动优化范围广泛的步进电机速度和特性。步进电机驱动解决方案，配备了QuietStep技术，调整快速衰减的数量，在PWM周期中，以最小化各种运行条件下的电流纹波。这一特性提高了系统性能，从而降低了电机噪音，降低了振动，并提高了步进精度。利用这一技术，A5984驱动器被设计用于从全步至1/32步的双极步进电机，并使输出驱动容量高达40 V和±2 A。总的来说，QuietStep算法使系统设计、实现和操作更加简单。

要了解更多关于A5984驱动程序和QuietStep技术，请访问www.wasanxing.com/a5984

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