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

由Dan Jacques，Startgro Microsystems Inc.的战略营销经雷竞技竞猜下载理

步进电机:优点和挑战

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的噪声和振动管理。例如，在闭路电视雷竞技最新网址应用中，振动直接转换到图像传感器和框架。大变焦加上移动会使图像变形。在3D打印中，由高转矩脉动引起的电机共振或超调会导致许多不必要的打印工件。在大多数情况下，减少电机振动会带来更好的图像质量或更精确的3D打印。减少电机振动也使整体运行更安静。

基于专有算法的先进技术，如在Allegro的A5984微步电机驱动器中发现的QuietStep，现在可以通过减少转矩脉动和电流失真来最小化步进电机设计中的噪声和振动。在深入研究这些运动控制解决方案之前，了解一下是什么导致了振动和可听到的噪音是很有帮助的，从步进电机如何运行开始。

步进原理

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所示。左相电流-双极步进电动机在1/8步的两个绕组中的每一个。
右-双极步进器的两个绕组各1/8步的相电流，但在极域表示。

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）

脉冲宽度调制（PWM）电流控制是驱动步进器的最常见方法。通过实现电流控制，控制器PWM将输出排序，限制每次绕组中的电流以维持限定定义转子位置的比率。

PWM电流控制的性质导致基于应用占空比、电机电感和电压的电流纹波。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绕组中电流的减小。

常见的衰减模式为一个单一的PWM周期开始驱动电流上升。

在如图2A所示的驱动之后，通过如图2B和2C所示的两种同步方法在PWM关闭时间内实现衰减模式。

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％缓慢衰减时会发生什么。当绕线电流下降时，缓慢衰减不能足够快地减小电流，导致下降沿的失真。图3B显示了使用100％快速衰减的效果。纹波电流要大得多，但控制器保持对电流的准确控制。

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。

可以避免图1中所示的效果，同时通过达到折衷来保持合理的纹波电流。当电流在负载中减小时，驾驶员实现快速和慢衰减的组合，称为混合衰减。关闭时间被分成快速衰减的一部分和慢衰减的一部分，如图4所示。当负载中的电流增加时，慢衰减最小化纹波。

图4 -电机驱动步进衰减

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 - 电机驱动台步进衰减

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。

一种减小转矩脉动的新方法

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。

安静的技术使用专有的算法，动态调整（向上或向下）在逐个周期的基础上进行快速衰减的百分比，以在不使用复杂软件的情况下在所有操作条件下实现最佳性能。

该算法实现了先慢后快的混合衰减，与传统的混合衰减方法相反。图6A显示了传统的混合衰减，固定部分的快衰减和慢衰减，快速衰减启动PWM关闭时间周期。图6B显示了在PWM关闭时间周期的开始使用QuietStep时，如何开始缓慢衰减。静音步长自动调整快衰减和慢衰减的比率，以减少电流纹波，同时保持准确的电流调节。

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。

仅在电流调节所需时才能快速衰减，导致最低可能的纹波电流。图7显示了由固定的混合衰减产生的高纹波电流，随着电流的慢衰减，电流控制的电流和电流控制的电流和损耗导致。与混合衰减相比，安静的技术通过切割纹波电流，消除了这些效果。当电流正在增加时，安静的步骤将当前调节维护到零安培。

图7 - 电机驱动台步进衰减

图7。传统的随电流增大而慢衰减和随电流减小而混合衰减，造成随电流增大而增大的调节损失和随电流减小而增大的纹波。自适应pfd提供卓越的电流调节，增加电流，同时维持低纹波电流通过整个电气周期。

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。

部署QuietStep与Allegro的双极步进电机驱动器

使用MicroStepping Motor驱动程序实现这种先进技术，如AllegroA5984，电流波形在宽范围的步进电机速度和特性上自动优化。步进电机驱动器解决方案配备安静的技术，在PWM周期内调整快速衰减的量，以最大限度地减少各种操作条件的电流纹波。此功能可提高系统性能，从而降低可听电机噪声，较低的振动和增加的步进精度。利用这项技术，A5984驱动器旨在从全面高达1/32步骤模式操作双极步进电机，并启用高达40 V和±2 A的输出驱动器容量。总体而言，安静的算法允许更轻松的系统设计，实施和操作。

了解有关A5984驱动程序和安静的技术，访问的更多信息www.wasanxing.com/a5984

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