電動滑板車控制器

1、電動滑板車控制器隨著滑板運(yùn)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(jī)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(jī)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統(tǒng)框圖2.1控制器的電源電路。電

2、動滑板車用兩組12V的蓄電池為直流電機(jī)供電，從電池中間抽出12V的電源給MOSFET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(jī)供電。電路如圖2所示。圖2 電源電路7805U2Vin+5VDN2.2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ADC0809的IN0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時，使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PWM輸出，達(dá)到保護(hù)電池的目的。額定電壓為DC24V，額定功率為200W的永磁式直流電機(jī)，效率以80%計(jì)算， 其額定電流為10A左右?？刂破鞯南蘖髦翟O(shè)定為電

3、機(jī)額定工作電流的2.5倍，即 25A。當(dāng)電流達(dá)到限流值時，減小輸出PWM的占空比，從而減小電機(jī)電流，實(shí)現(xiàn)對電 機(jī)的限流保護(hù)。電機(jī)電流的大小通過康銅絲電阻R1C0.01Q）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ADC0809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(yùn)行時，控制器的溫度會升 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(dá)到 一定值時，減小輸出PWM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DS18B20直接與單片機(jī)的P2.1 口連接，實(shí)現(xiàn)溫度的 測

4、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ADC0809轉(zhuǎn)換成數(shù)字量后， 輸入單片機(jī)內(nèi)進(jìn)行處理。2.5剎車斷電路剎車時剎車開關(guān)閉合，單片機(jī)P2.2引腳由高電平變?yōu)榈碗娖?，此時關(guān)閉PWM輸 出。若剎車松開時，調(diào)速手柄不在初始位，則軟件控制PWM脈沖寬度逐漸增加，使速 度逐漸加快，提高駕駛的舒適性，即所謂的軟啟動功能。2. 6速度控制工業(yè)上直流電機(jī)使用的電子開關(guān)元件為MOSFET，圖3為直流電機(jī) PWM調(diào)速的電路圖，其中直流電機(jī)是以額定電壓為DC24V，額定功率為200W的永 磁式直流電機(jī)為考慮對象。MOSFET元件使用IRF540,其額定電壓為100V，漏

5、極 電流36A，屬于電壓驅(qū)動型開關(guān)。控制IRF540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信號經(jīng)過7407緩沖后直接控制IRF540的柵極。當(dāng)PWM的信號為1時，IRF540 的柵極輸入高電平，開關(guān)管導(dǎo)通，直流電動機(jī)電樞繞組兩端有電壓24V,電機(jī)轉(zhuǎn) 速增加。當(dāng)PWM的信號為0時，開關(guān)管截止，直流電動機(jī)電樞繞組兩端電壓為0， 轉(zhuǎn)速下降。3.軟件設(shè)計(jì)電動車的各項(xiàng)功能和主要性能均通過控制器軟件來實(shí)現(xiàn)。本控制器的軟件 設(shè)計(jì)主要要實(shí)現(xiàn)控制器調(diào)速、過熱保護(hù)、電池欠壓保護(hù)、電機(jī)過流

6、保護(hù)、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(jìn)行劃分，按模 塊化設(shè)計(jì)，便于軟件調(diào)試，鏈接。3、1PWM信號輸出89C51單片機(jī)內(nèi)沒有PWM功能模塊，只能用軟件的方法模擬輸出PWM信號。 采用100個機(jī)器周期為PWM波形的基本周期（AT89C51采用12MHz的晶體，即PWM 波形的周期為100uS，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(jī)，單片機(jī)根據(jù)輸入電壓值的大小計(jì)關(guān)閉PWM輸出減小PWM輸出LED閃爍 關(guān)閉PWM輸出-4是否過熱？減小PWM輸出否否采樣調(diào)速手柄信號調(diào)節(jié)PWM占空比圖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(jì)算出T1的初值。軟件模擬PWM輸出的流程圖如圖5所示。參考程序：;定時器0中斷程序TIME0:SETB P3.7MOV TH0,#0FFHMOV TL0,#09BHMOV TH1,30HMOV T