TMC5160步进电机控制器详解：Stallguard2与Coolstep技术

"参数设置-信号与系统考研核心笔记（高端冲刺版）" 本文将深入探讨TMC5160步进电机驱动芯片的参数设置，包括Stallguard2和Coolstep功能，这些设置对于实现高效、精准的电机控制至关重要。 **Stallguard2** 是TMC5160的核心特性之一，它是一种无传感器的负载检测机制，能够监测电机的停止动作，并在无需额外硬件的情况下提供安全的停止检测。Stallguard2的工作原理是通过检测电机的输入和输出电流差异来判断电机是否发生停滞。其关键参数包括： 1. **Filter enable (SAP173)**：开启滤波器，以平滑stallguard值，通常在启用coolstep功能之前启用。 2. **Stallguard threshold (SAP174)**：设置敏感度阈值，数值越小，对负载变化的检测越灵敏。 3. **Stall velocity threshold (SAP181)**：设定电机停止的最小速度值，当速度低于此值且stallguard值逐渐降低时，电机将停止。 **Coolstep** 功能则允许驱动器根据负载动态调整输出电流，从而节省能源，防止过热，并提高精度。其主要参数包括： 1. **Current minimum (SGIMIN)**：设定电机最低电流。 2. **Current down step** 和 **Current up step**：分别设定电流下降和上升的灵敏度。 3. **Hysteresis width stallgaurd value** 和 **hysteresis start stallgaurd value**：定义电流调整的滞后范围，根据stallguard值变化调整电流。 4. **Activation velocity**：超过此速度时，coolstep模式启动。 **Tuning注意事项**： - 调整SGT（Stallguard threshold）需考虑电机特性、温度和供电电压，确保准确识别停止信号并有效管理电机电流。 - 在不同电流下测试电机，选择快速且不依赖机械负载的测量方法。 - 在低速下进行测试，如每秒10个fullsteps，因为低速时电机输出的能量接近实际负载。 **其他功能**： - **Highspeed**：当速度超过预设阈值时，驱动器可切换到fullstep模式或不同的斩波方案。 - **Spreadcycle**：适用于高速场景，提供低噪声、低振动的控制，能自动调节快速衰减周期以实现平滑运动。 - **Stealthchop**：一种创新的无噪声PWM模式，通过电压斩波控制实现无声且精确的电机操作，特别适合需要低振动和安静运行的应用。 TMC5160的参数设置对于优化步进电机的性能至关重要，合理的配置能够实现更高效、节能、精确的电机控制。在实际应用中，应根据电机的特定需求和工况进行精细调整，以充分利用TMC5160的功能优势。