電動滑板車控制器

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1、電動滑板車控制器 隨著滑板運動在歐美乃至世界范圍內(nèi)的流行， 一種更新奇、更刺激的動力滑 板車很快得到了人們的喜愛。除了在歐美，電動滑板車在我國也有很好的市場發(fā) 展前景，滑板車已成為中國一個新興的龐大產(chǎn)業(yè)。 1.控制器的工作原理 電動滑板車控制器是滑板車的核心部件，它的任務(wù)是在駕駛者的控制下， 高效率地將蓄電池的能量轉(zhuǎn)化為電動機的動能?？刂破鞯膬?yōu)劣直接影響到整車調(diào) 速的平滑性、響應(yīng)的快速性等。 2.1控制器的基本結(jié)構(gòu)框圖 控制器采用AT89C51作為核心控制元件，由電壓取 樣、電流取樣、電機驅(qū)動電路、溫度測量電路和 A/D轉(zhuǎn)換電路等部分組成。如圖 1所示。 圖1電動滑板車控制器的系

2、統(tǒng)框圖 300 2.1控制器的電源電路。 電動滑板車用兩組12V的蓄電池為直流電機供電，從電池中間抽出12V的電源 給MOSFE開關(guān)管、LM358霍爾手柄供電。12V再經(jīng)7805穩(wěn)壓成5 V給單片機供電。 電路如圖2所示 12V IN4148 7805 U2 Vin +5V D N G 3 I: 5V T =200uF 2 100uF 圖2 電源電路 300 2.2 電壓、電流測量電路 電路如圖 所示，電池電壓經(jīng)電阻R2, R3分壓后送至ADC080的INO引腳, 轉(zhuǎn)換成數(shù)字量再換算成電壓值，當(dāng)電池電壓小于 21V寸，使

3、P2.0腳接的紅色發(fā)光 二極管閃爍提醒用戶電量不足,并由軟件關(guān)閉PWB出，達到保護電池的目的。 額定電壓為DC24V額定功率為200V的永磁式直流電機，效率以80%計算， 其額定電流為10A左右?？刂破鞯南蘖髦翟O(shè)定為電機額定工作電流的 2.5倍，即 25A。當(dāng)電流達到限流值時，減小輸出PW的占空比,從而減小電機電流,實現(xiàn)對電 機的限流保護。電機電流的大小通過康銅絲電阻 R1(0.01 Q )兩端的壓降來反映， 經(jīng)放大器LM358(電壓增益為10)放大后送至ADC080的IN1引腳，轉(zhuǎn)換成數(shù)字量。 2.3 溫度測量電路 當(dāng)控制器處于非正常狀態(tài)或電動車處于長期過載運行時， 控制器的溫度會升

4、高，溫度過高會使控制器損壞。為了防止控制器溫度過高， 當(dāng)控制器溫度達到 一定值時，減小輸出PW的占空比，減少控制器輸出電流，以防止溫度繼續(xù)上升。 溫度測量由數(shù)字式溫度傳感器DS18B2直接與單片機的P2.1 口連接，實現(xiàn)溫度的 測量。 電路如圖 所示 2.4 AD轉(zhuǎn)換電路 霍爾調(diào)速手柄、電壓取樣值、電流取樣值均通過8位ADC080轉(zhuǎn)換成數(shù)字量后， 輸入單片機內(nèi)進行處理。 2.5 剎車斷電路 剎車時剎車開關(guān)閉合,單片機P2.2引腳由高電平變?yōu)榈碗娖?，此時關(guān)閉PWB 出。若剎車松開時,調(diào)速手柄不在初始位,則軟件控制PW脈沖寬度逐漸增加,使速 度逐漸加快 , 提高駕駛的舒適性 , 即所謂的軟

5、啟動功能。 2. 6速度控制工業(yè)上直流電機使用的電子開關(guān)元件為 MOSFET圖3為直流電機 PW碉速的電路圖，其中直流電機是以額定電壓為 DC24V額定功率為200W的永 磁式直流電機為考慮對象。MOSFE元件使用IRF540,其額定電壓為100V,漏極 電流36A,屬于電壓驅(qū)動型開關(guān)?？刂艻RF540開的電壓電位必須高于8V以上。 采用集電極開路的OC門TTL集成電路來驅(qū)動。為了保證能有足夠高的電平驅(qū)動 MOSFET并使它導(dǎo)通，把上拉電阻接到+12電源上。 PWM&號經(jīng)過7407緩沖后直接控制IRF540的柵極。當(dāng)PW啲信號為1時，IRF540 的柵極輸入高電平，開關(guān)管導(dǎo)通，直流電動機

6、電樞繞組兩端有電壓 24V,電機轉(zhuǎn) 速增加。當(dāng)PW啲信號為0時，開關(guān)管截止，直流電動機電樞繞組兩端電壓為 0, 轉(zhuǎn)速下降。 3 ?軟件設(shè)計 電動車的各項功能和主要性能均通過控制器軟件來實現(xiàn)。本控制器的軟件 設(shè)計主要要實現(xiàn)控制器調(diào)速、過熱保護、電池欠壓保護、電機過流保護、剎車斷 電、軟啟動等控制功能，其軟件框圖如圖4所示。軟件根據(jù)功能進行劃分，按模 塊化設(shè)計，便于軟件調(diào)試，鏈接。 3、1PW信號輸出 89C51單片機內(nèi)沒有PW功能模塊，只能用軟件的方法模擬輸出 PW信號。 采用100個機器周期為PWM波形的基本周期（AT89C51采用12MHZ勺晶體，即PWM 波形的周期為100

7、uS,其頻率為10KHZ，采用定頻調(diào)寬的方法。定時器T0確定 PWM波的頻率，T1確定高電平的時間，這樣改變T1的初值就可以改變占空比。 調(diào)速手柄輸出的電壓經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后輸入單片機，單片機根據(jù)輸入電壓值的大小計 圖4控制器的軟件框圖 算出PWM信號的占空比。根據(jù)占空比和 PWM信號周期計算出T1的初值。軟件模 擬PWM輸出的流程圖如圖5

8、所示 參考程序： T0中斷入口 T1中斷入口 ；定時器0中斷程序 v TIME0: P3.7 置 1 P3.7清零 SETB P3.7 MOV TH0,#0FFH V V MOVL0,#09BH 為T0、T1裝初值 關(guān)閉定時器T1 MOVH1,30H V ▼ MOVL1,31H 啟動定時器T1 中斷返回 SETB TR0 SETB TR1 RETI 中斷返回 ；定時器1中斷程序 TIME1: CLR P3.7 圖5軟件模擬 PWM輸出流程圖 CLR TR1 RETI 說明：定時器T1的初值在主程序中計算，并放在 30H和31H單元