如何使步进电机实现完全的静音?

  尽管高细分能解决大部分情况下的低频震动;先进的电流控制PWM斩波模式比如TRINAMIC的SpreadCycle算法,这些在硬件上的作用很大程度上减少震动和颤动,这也满足了大部分的应用,也适合高速运动.但是基于电流控制的斩波模式,还是会存在可听得见的噪音和振动,主要是由于电机线圈的不同步,检测电阻上几毫伏的调节噪音和PWM时基误差,这些噪音和振动在一些高端应用场合也是不被允许的,缓慢运行或中速运动的应用,以及任何不允许有噪音和场合.
   TRINAMIC的StealthChop算法也是通过硬件来实现的,从根本上使步进电机静音,但是Stealthchop功能如何影响了步进电机?为什么电机不会出现噪音和震动?Stealthchop采用一种与基于电流反馈电压调制模式如SpeadCycle完全不同的方法.而是采用基于电压斩波模式一种新技术,该技术保证了电机的静音和平稳平滑运动.
TMC5130-一款小体积,精巧的步进电机驱动控制芯片,带有StealthChop模式.TRINAMIC改进了调制模式.为了最大限度降低电流波动对动态性能的影响,TMC5130采用基于电流反馈来控制电压调制,这允许系统自适应电机的参数和运行电压.来自直接电流控制回路算法引起的微小震荡被消除.
图10和图11显示 电压控制模式的Stealthchop 和电流控制模式的SpreadCycle

 StealthChop模式下过零点的效果是非常完美的:当电流的信号从正变为负或者负变为正,不会有过渡区域而是持续性的穿过零点.因为电流的调制是根据PWM占空比来控制的.在50%的PWM占空比,电流是0,StealthChop调整PWM的占空比来调节电机电流,PWM频率是个常数,与此相反 电流控制的斩波器通过调控频率实现调节电机电流,在这里 电流的波动是比较大的,此外电流的波动会在电机的永磁体转子里产生涡流,这会导致电机的功耗损失.
      这些频率变化着的PWM发出的声音是在可听范围之内的,会发出嘶嘶的声音,而且电子定子会由于磁致伸缩产生更大的噪音,进而会传递引起机械系统的震动.而StealthChop的固定斩波频率就不会有这些问题.没有斩波频率的变化 除了电机运行时候微步相序分配器的变化.

      除了电机轴承钢球磨擦的声音,这是无法避免的之外,StealthChop可以驱动电机工作在极度的精音下,可以实现控制电机声音在10dB分贝以下,噪音大大低于传统的电流控制方式.我们从物理中得知 3dB分贝的减少量会将噪音程度降低一半。