基于AVR單片機(jī)的電動(dòng)代步車控制器
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2 硬件設(shè)計(jì)
2．1 微控制器
微控制器并不是功能越豐富越好，應(yīng)遵循以下2條基本原則：一是微控制器的片內(nèi)資源恰好能滿足設(shè)計(jì)要求，靈活地使用片內(nèi)資源可以減少外圍擴(kuò)展芯片的數(shù)量，也以減小電路板的面積；二是在滿足功能的前提下，價(jià)格要盡可能的低。
本控制器采用Atmel公司的Atmgeal6(L)。該型號(hào)的單片機(jī)片內(nèi)資源較為豐富，集成了EEPROM、A／D轉(zhuǎn)換器、PWM等功能模塊。EEPROM功能可以用于相關(guān)控制參數(shù)的掉電保存：PWM功能通過(guò)H橋?qū)崿F(xiàn)對(duì)直流電機(jī)的調(diào)速控制；A／D轉(zhuǎn)換功能可以實(shí)現(xiàn)直流電機(jī)的電流檢測(cè)，同時(shí)也可以實(shí)現(xiàn)搖桿位置信息的采集。作為RISC精簡(jiǎn)指令的高速8位單片機(jī)，和51內(nèi)核的單片機(jī)相比，在相同價(jià)格基礎(chǔ)上具有運(yùn)算速度上的優(yōu)勢(shì)。
2．2 電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路
電動(dòng)代步車的2個(gè)驅(qū)動(dòng)后輪分別由2個(gè)直流電機(jī)帶動(dòng)。直流電機(jī)由2個(gè)半橋驅(qū)動(dòng)器IR2104控制的H橋功率電路進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，即由4個(gè)功率MOSF-ET電路IRF1010N(VDSS=55 V，RDS(on)=11 MΩ，ID=85 A)組成電機(jī)的雙向速度控制電路，如圖3所示。當(dāng)PWM2為低電平時(shí)，VQ3截止，VQ4導(dǎo)通，PWM1輸入調(diào)速信號(hào)，電機(jī)正轉(zhuǎn)；當(dāng)PWM1為低電平時(shí)，VQ1截止，VQ2導(dǎo)通，PWM1輸入調(diào)速信號(hào)，電機(jī)反轉(zhuǎn)。本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/172590.htm
由于電機(jī)的額定功率較大，在設(shè)計(jì)電機(jī)相關(guān)驅(qū)動(dòng)電路時(shí)，應(yīng)注意過(guò)載保護(hù)和功率元件的散熱問(wèn)題。電動(dòng)代步車通過(guò)左右電機(jī)差速運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)各方向的運(yùn)動(dòng)，為了達(dá)到控制的協(xié)調(diào)性，電機(jī)的運(yùn)動(dòng)算法也需要通過(guò)試驗(yàn)不斷修改。除此之外應(yīng)考慮電機(jī)啟動(dòng)或停止時(shí)的加減速過(guò)程，保證運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性。
2．3 搖桿檢測(cè)電路
搖桿是電動(dòng)代步車最為重要的輸入設(shè)備，搖桿既可以控制電機(jī)電源的打開和關(guān)閉，也可以控制左右兩個(gè)電機(jī)的速度和運(yùn)行方向。
控制器需要通過(guò)檢測(cè)搖桿的位置來(lái)確定電機(jī)的運(yùn)行速度，搖桿實(shí)質(zhì)上是一個(gè)位置傳感器，一個(gè)包含XY兩個(gè)垂直方向的位置傳感器。搖桿主要由4個(gè)位置固定的線性霍爾和4個(gè)可以移動(dòng)的磁鋼組成，若搖桿被推動(dòng)，磁鋼和線性霍爾的相對(duì)位置就會(huì)改變，線性霍爾的輸出電壓也跟著變化，控制器通過(guò)A／D轉(zhuǎn)換器測(cè)量這4個(gè)電壓值，以確定搖桿的位置。
線性霍爾的靈敏度越高，其輸出電壓值范圍越寬，搖桿位置的分辨率也就越高，電動(dòng)代步車的操縱性能也就越好，所以線性霍爾的選擇非常重要。本控制器采用Honeywell的SS490系列線性霍爾，其靈敏度可達(dá)3．125 mV／G，可以滿足要求。
評(píng)論