TRINAMIC静⾳步进驱动芯⽚TMC2130TMC2208在3D打印机 中的应⽤寡核苷酸探针
TRINAMIC静⾳步进驱动芯⽚TMC2130TMC2208在3D打印机中的应⽤
3D打印(3DP)即快速成型技术的⼀种，它是⼀种以数字模型⽂件为基础，运⽤粉末状⾦属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的⽅式来构造物体的技术，是打印的⼀种形式，其最终产品是通过添加剂制造技术，其中材料的连续层定下的形式创建了⼀个三维物体。这个过程通常被称为“快速原型”，因为它很快建⽴最终的物理产品，或原型，进⼊设计的。打印机将数字数据从计算机辅助设计(CAD)程序，3D图形
或动画软件，扫描并打开最终产品成可⽤的物理模型。
因为是通过精确控制和准确度进⾏操作，所以3D打印机⼀般采⽤步进电机。步进电机⾼⽔平的精度控制特点保证3D打印机可以停⽌和扭转⽅向⾮常精确，确保的产品快速原型设计。 通过读取3D电脑⽂件，并使⽤它来进⾏⼀系列的横截⾯切⽚的产品原料与步进电机的⼯作三维打印机。后的横截⾯切⽚制成的三维打印机，然后打印在另⼀个的顶部每个切⽚来创建3D对象。保证快速成型机的优点。
快速原型具有许多公知的优点。现在，学校，学院，企业可以投资在⼀个专⽤的3D打印机，以帮助削减其简单的⼯作外包的成本。此外，如设计师和⼯程师的专业⼈⼠都能够使⽤3D打印机提供的快速成型技术⽣产其设计的廉价的原型之前，他们投资于专业化和昂贵的机型。
步进电机是3D打印机中主要的驱动部件，步进电机的性能直接会影响到打印机的性能和最终打印出来物品的品质。
传统的步进电机的驱动器都会存在噪⾳⽐较⼤，很不适合桌⾯型设备的⽤户体验感，另外⼀个问题就是常规的步进电机的驱动器会存在抖动问题特别是在低速情况下，抖动通过同步带反应到最终打印的质量上会出现断层现象。步进电机的稳定性与运⾏精度直接影响到3D打印机的性能。
常规步进电机的驱动都⽆法解决噪⾳和抖动问题
分析原因如下
步进电机的震动主要来⾃两个⽅⾯⼀是步进电机的步距分辨率(步距阶跃)另⼀⽅⾯是来⾃斩波和脉宽调制(PWM)的不良模式反应.
当然步进电机的步距⾓和细分会影响到电机的震动，但是本⽂中我们不谈细分和电机步距⾓的因素，因为这两个因素⽆法彻底解决步进电机的震动，只是改善。
斩波和PWM模式
噪⾳和振动的另外⼀个来源是传统的斩波⽅式和脉宽调制(PWM)模式，由于⽐较粗的步距分辨率是产⽣振动和噪⾳的主要因素，我们通常忽视了斩波和PWM带来的问题.
传统的恒定PWM斩波模式是电流控制的PWM斩波模式，该模式在快速衰减和慢速衰减之间有个固定关系，在其最⼤数值的时候，电流才会达到规定的⽬标电流，最终导致平均电流是⼩于预期⽬标电流的，如图7所⽰ 在⼀个完整的电周期内，电流⽅向改变时在正弦波过零处有个平稳过渡期，这个会影响在很短的过渡
期内线圈⾥⾯的电流为零，也就是电机此时根本就没有⼒矩，这就导致了电机摆动和振动，尤其是在低速情况下.
相⽐恒定的斩波模式,TRINAMIC的SpreadCycle PWM斩波模式在慢速和快速衰减器之间⾃动配置⼀个磁滞衰减功能.平均电流反应了配置的正常电流，在正弦的过零点不会出现过渡期，这就减少电流和⼒矩的波动，是电流波形更加接近正弦波，相⽐传统恒定斩波模式,SpreadCycle PWM斩波模式控制下的电机运⾏得要平稳、平滑很多.
这⼀点在电机从静⽌或低速到中速过程中⾮常重要.
载重车
传统步进电机驱动⽅案在电流过零点的时候都会出现⼀个电流过度，或者叫电流死区，此时电机线圈是没有电流的。这是导致电机震动的⼀个主要因素。
如何使步进电机实现完全的静⾳?
利兹线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.
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.
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.
超微电极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
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. 以下视频为TRINAMIC产
品TMC2100，TMC2130和A4988性能对⽐
对步进电机来说改变了什么?
如今步进电机还是⼀种⼗分经济的电机，已经被应⽤了很多年，依旧采⽤和原来⼀样的材料,⼀样的⽣产⼯序和装配⼯艺.
vb连接sql数据库但是相⽐过去，如今步进电机被更简单的控制单元驱动，更先进的算法和更⾼度集成的微电⼦是原来的电机发挥出更⼤的潜能.在接近电机的驱动电路中更多的信息被获取和处理并实时在驱动电流⾥被处理以优化电机控制,StealthChop便是⼀个完美的例⼦它的算法和PWM斩波紧密联系，此外这些信息还可以反馈到更⾼的应⽤控制层,⽽传统的步进驱动⽅案都是单向的(脉冲/⽅向)，所有TRINAMIC的智能步进电机驱动⽅案都是双向通讯，这些接⼝还可以监测不同状态、诊断信息.这可以增加系统的可靠性，提供系统的性能.
StealthChop静⾳驱动技术⾮常适合3D打印、桌⾯型CNC、⾼端的CCTV、体外诊断设备、医疗检测设备等对噪⾳要求敏感的场合.
关闭起重装置
