电动车设计方案电路原理图分析

2022-06-21 12:13分类：电子元器件阅读：

电瓶车方案设计电路设计图剖析

引言

伴随着单片机设计技术性的迅猛发展，及其电机推动集成ic功能的日益健全，本设计方案系统软件根据51单片机操纵直流电机完成了电瓶车在符合要求标准的翘翘板上的要求健身运动：在要求时间段内的前行、倒退运作；翘翘板处在平衡状态时及其抵达翘翘板尾端的泊车候时；阶段性即时表明其行车常用時间。该制定系统软件选用双CPU设计理念：采用AT89S52做为主CPU，关键实现对数据收集系统软件的数据处理方法，操纵，电瓶车的即时表明，及其主从关系CPU的通讯作用；采用AT89C2051做为从CPU，操纵马达的转速比。该制定系统软件中选用脉冲宽度调配技术性（PWM）完成对直流电机的精确与灵便变速。

1. 控制系统设计

1.1整体方案剖析论述

依据设计方案规定，以系统核心操纵作用的建立为压根，明确提出二种系统软件总体方案设计方法开展具体分析论述：

计划方案一：选用中大量的可编程逻辑电源电路做为关键调节一部分，其程序模块包含标志线检验，行驶路线纠正，即时表明，电机控制系统等。每个程序模块情况的维持或转换的标准在于感应器收集的数据信号。相匹配的体系结构框架图如图所示1.1.1所显示。

计划方案二：选用51系列单片机设计做为操纵关键，而且选用主、从构造的双CPU系统软件设计理念：采用AT89S52做为主CPU，关键进行数据的采集、解决，电瓶车模式的即时表明，及其主从关系CPU的通讯作用；采用AT89C2051做为从CPU，运用该型号规格单片机设计具有的脉冲宽度调配輸出作用完成对直流电机的精确与灵活性的变速。此类设计理念能够合理的提升整机的实时处理特性，并且剩下了大批量的存储空间和插口，为系统软件进一步的功能性拓展打下了基本。相匹配的体系结构框架图如图所示1.1.2所显示。

以上2种计划方案理论上全是有效的，计划方案一基本原理简易，但在为了更好地优化电源电路组成，采用规模性集成化时序逻辑电路的与此同时，也令设计方案体系的费用大幅度提高，进而使整机的性价比高大幅度降低；计划方案二，采用高性价比的单片机设计组成双CPU系统软件，可以充分运用单片机设计在小规模纳税人全自动化设计系统软件的性价优点，并且因设计师对单片机设计技术性把握的相对性更为娴熟，在设计方案调节历程中，可执行性更强，充分发挥的区域也更高，因而大家使用了应用性极强的计划方案二。

1.2关键程序模块计划方案剖析论述

依据系统软件功能分析规定，该制定系统软件应包含：均衡检验控制模块、精准定位检验控制模块、直流无刷电机推动控制模块等三大程序模块。

1.2.1均衡检验控制模块方案论证

均衡检验组件的关键功用是完成网络检测、推动、再检验、再推动的一个循环系统调整电瓶车行车路线，保证完成电瓶车在翘翘板上精确的按要求全自动来回运作，均衡停滞不前待时，尾端停滞不前待时，能够将收集到的有关检测数据信号送系统软件控制板开展小轿车行车的时间和均衡静止不动时的状况标示。依据所要达到的基本功能规定，大家明确提出二种方案设计：

计划方案一：应用转角传感器进行均衡检验一部分。将转角传感器安裝在支撑点平板电脑半圆柱体块的顶部，板与路面有交角转变，感应器的输出电压也相对地更改，被检验后送至单片机设计内完成解决，再由单片机设计对电动机传出相对应的操控数据信号。

计划方案二：自做一个通透的，直径大约为1cm的塑料软管，将一实芯小铁球嵌入其中，两边封闭式，在管的两边处各自放置一组红外对射式红外线对管，将此设备平放到小轿车上，小轿车在板的正中间处时，假如圆球并不是处在正中间部位周边，便会滑到管的两边，对管的接受一部分将接受不一样的数据信号，历经加工处理后送至单片机设计完成解决，进而传出对电动机的操控数据信号，调节板与地的交角，直到其均衡。

根据实验，发觉计划方案一精确测量起來比较复杂，信号分析电源电路也较为繁杂，计划方案二寓意深远，只需在调均衡的环节中把握好电动机的横距，需注意调整，是可以做到作用操纵标准的，因而大家使用了计划方案二来完成均衡检验作用。

1.2.2精准定位检验控制模块

依据题型设计方案规定，电瓶车从A点考虑，B点终止5s，随后原路返回停到A点，为了更好地使电瓶车可以平稳地停靠要求的范围内，单片机设计仅有即时获得其行车情况，持续做出相对应调节。因而大家各自从2个层面做好考虑到：一方面，大家经过试验测算每一段的行车间距来操纵电瓶车的启动和终止部位；另一方面，在题型容许的范畴内，我们可以在A、B、C三点各自作一横着的黑带，应用检验设备进行数据信号的收集，进而有利于单片机设计对电车的操纵。根据此，大家指出下面二种方案设计。

计划方案一：采用霍尔元件检验电瓶车行车的速率。在轮子上匀称安裝多个磁块，将霍尔元件集成化片组装在固定不动轴上，伴随着车轮的旋转，将获得单脉冲，即相匹配电瓶车的车轱辘转速比。

计划方案二：应用双光束红外传感器对已制定的标识开展检验进行相匹配作用。在A、B、C三点均做出标示后，在车子的脑袋和尾端各自安裝一个双光束感应器，确保电瓶车在来回时运行和终止作用的完成。相匹配电路原理图参电动机专用型推动集成ic1.2.1所显示。

综合性考量以上计划方案，发觉计划方案一中霍尔元件安裝较艰难，测量精度不能满足题型规定，而计划方案二检验稳定性与精密度都较高，而且便于完成，因而选用计划方案二。

1.2.3 直流电推动控制模块

电动车电机的推动体系的功能在较大水平上确定了电瓶车的总体运作特性，在电瓶车电机的选用上，大家采用高性价比、操纵简便的直流无刷电机。直流无刷电机的推动方式许多，下边明确提出2种方法开展具体分析论述。

计划方案一：H型桥式光耦电路。这类电源电路运用十分普遍，在本设计方案系统软件时要不断使电动机在在顺转和翻转中间转换，也就是由S1、S2通断且S3、S4关闭，到S1、S2关闭且S3、 S4通断，这将令电源电路的基本功能调节工作中较繁琐，且体系的硬件配置电源电路稍显繁杂。其原理平面图参照附则图 1.2.2所显示。

计划方案二：选用集成化桥式电动机专用型推动集成ic。例如应用L298、LMD18200等集成化集成ic，这一方案设计会让系统软件的控制回路简约，且稳定性高。

综合性考虑到，大家采用计划方案二完成直流无刷电机的推动。

1.3 系统软件硬件开发

1.3.1 检验电路原理

红外传感器广泛运用于检验电源电路中，按结构形式能够分成双光束和红外对射式。本设计方案系统软件中电瓶车的行驶路线检验，启停检验电源电路都需要有双光束红外传感器进行，大家立即采用TCRT5000感应器，它是将一对红外线发送、接受对管按有效的发送、反射面接受视角安裝在一个封裝内，进而安裝应用十分便捷，检测精确度高；而稳定性检验电源电路由红外对射式红外传感器进行，此发送接纳电源电路是有分立器件自主安裝、调节的，检测結果理想化。

红外对射式红外传感器也是由红外感应发射管、接受管组成，而且二者坐落于同一平行线上，距离约10～20mm，两管间沒有阻碍物时接受管传输到的红外感应显著有别于有路障时，那样在协调器便会造成高低电频数据信号。为了更好地让电瓶车行车到C点，翘翘板做到均衡，大家制做了一个圆桶，并将其水准放到小轿车上，根据检验其中的圆球所在的地方来调节电瓶车的部位，进而做到板的均衡。其检验电路原理图参照附则图1.3.1所显示，在制定中，我们在圆桶的两边各自安裝一个红外对射式红外传感器。

立即对红外传感器电源电路开展检测时发觉，沒有阻碍物时，输出电压可做到4.4V,有路障时工作电压仅有0.2V，因为协调器易遭受影响，应将收集到的数据信号历经整形美容，较为电源电路，使其輸出可以达到TTL逻辑性脉冲信号，而且能够改进輸出端抗干扰性特点。哈里斯触发器原理的整形美容作用较为强，可是工作电压不容易调整，若运用电压跟随器，只需给予适合的参照工作电压，就可以精准地輸出单脉冲波型，综合性考量大家采用特性比较好的电压跟随器电源电路。其工作原理如图所示1.3.2所显示。

在图中中，大家采用了专用型集成化电压跟随器LM311，对导入的数据信号做好解决。端口号2是参照工作电压键入端，当输进讯号幅度值超过参照工作电压时，輸出端7便会輸出低电频，相反亦反。考虑到监测系统所测量的讯号尺寸，大家设置参照电流为3V。LM311的参照工作电压与电源电压的影响为：

在使用 MulTIsim软件开展模拟仿真时，大家发觉輸出讯号的上拉电阻上产生了毛边状况，因此我们在开关电源和輸出端中间连接了一个30pF的电容器，实际效果非常好。

1.3.2 光耦电路设计方案

在本设计方案系统软件中，采用的是ST企业的L298N电动机专用型推动集成ic。该处理器的主要特点是：工作标准电压高，最大工作标准电压可以达到46V；輸出电流量大，一瞬间最高值电流量可以达到3A，不断工作中电流量为2A；含有2个H桥的高电压大电流量全桥式控制器，能够用于推动直流电机和步进电机、汽车继电器、电磁线圈等交流电流；选用规范逻辑性脉冲信号数据信号操纵；具备2个串口操纵端，在没有受键入数据信号危害的情形下容许或严禁元器件工作中有一个逻辑性开关电源键入端，使內部时序逻辑电路一部分在低压下工作中；能够外接检验电阻器，将变化量意见反馈给控制回路。

由L298N 组成的光耦电路参照附则图1.3.3所显示。

1.3.3 表明电路原理

选用LED表明，其优点是色度大，视觉冲击好。LED表明按不一样分类方法可分成串行通信表明和并行处理表明也可分成静态数据表明和动态展示。可选用的办法有： MAX7219串行通信动态展示、74HC164串行通信静态数据表明、8279并行处理动态展示等各种方式。因为本设计方案选用电池供电系统，在控制电路中应尽可能降低功耗。

选用LCD显示。液晶显示屏处理速度高，降低元器件数量减少了功能损耗，与此同时也减少了线路的多元性。并且液晶显示屏自身功能损耗不大，特别适合于这类开关电源容积不足的系统软件。可是液晶显示屏也是有其缺陷，便是表明色度不足，视觉冲击并不是非常好。

综合性考虑到题型规定，大家采用功能齐全的CH451，它融合了数码显示管显示系统和电脑键盘扫描仪操纵及其uP监管的多用途外场集成ic。由CH451组成的展示电源电路参照附则图1.3.4所显示。