基于A(yíng)RM-Linux的電子控制油門(mén)設計

摘要：傳統的油門(mén)通過(guò)右腳進(jìn)行機械控制，并且剎車(chē)也用右腳控制。在緊急情況時(shí)，剎車(chē)踏在油門(mén)的事故時(shí)有發(fā)生。傳統油門(mén)通過(guò)機械傳導，結構較為復雜，增加成本。電子油門(mén)控制系統通過(guò)指令控制執行部分——舵機來(lái)控制油門(mén)的開(kāi)度，實(shí)現發(fā)動(dòng)機油門(mén)開(kāi)度的精確控制。與此同時(shí)，通過(guò)節氣門(mén)開(kāi)度傳感器，此設計可以從顯示部分得知油門(mén)的實(shí)際開(kāi)度，并有利于新駕駛員駕駛，避免半途熄火的危險駕駛。汽車(chē)可按選定的速度穩定行駛，無(wú)需駕駛員反復調節節氣門(mén)開(kāi)度。
關(guān)鍵詞：油門(mén)；S3C2410；Linux設備驅動(dòng)；舵機；控制；S3003

引言
巡航控制系統(CCS)是20世紀60年代發(fā)展起來(lái)的，又稱(chēng)為恒速行駛系統。巡航控制系統工作時(shí)，ECU根據各種傳感器輸送來(lái)的信號判斷汽車(chē)的運行狀況，通過(guò)執行元件自動(dòng)調節節氣門(mén)的開(kāi)度使汽車(chē)的行駛速度與設定的車(chē)速保持一致。汽車(chē)在良好路面上長(cháng)時(shí)間行駛時(shí)，駕駛員啟動(dòng)巡航控制系統并設定行駛速度，不需駕駛員操縱加速踏板，通過(guò)巡航控制系統即可自動(dòng)保持既定的行駛速度，不僅減輕了駕駛員的勞動(dòng)強度，同時(shí)利用先進(jìn)的電子控制技術(shù)控制節氣門(mén)的開(kāi)度，比駕駛員操縱節氣門(mén)更精確，汽車(chē)燃料經(jīng)濟性、排放污染性也可得到改善。

1 系統原理
1．1 電控油門(mén)原理
工作時(shí)，由駕駛員發(fā)出轉速的控制指令，由節氣門(mén)開(kāi)度傳感器采集發(fā)動(dòng)機的轉速參數，并把信號輸入電控單元；電控單元將控制信號和反饋的節氣門(mén)位置信號進(jìn)行比較，根據比較的結果來(lái)驅動(dòng)執行器改變節氣門(mén)的開(kāi)度，使實(shí)際的開(kāi)度與控制開(kāi)度達到一致，從而實(shí)現車(chē)速的自動(dòng)控制。
1．2 舵機控制原理
舵機是一種位置(角度)伺服驅動(dòng)器，適用于那些角度需要不斷變化并可以保持的系統。S3003型舵機有3個(gè)引腳，分別為電源Vcc、地GND和控制線(xiàn)Signal?？刂菩盘栍蒘ignal通道進(jìn)入信號調制芯片，獲得直流偏置電壓。它的內部有一個(gè)基準電路，產(chǎn)生周期為20 ms、寬度為1．5 ms的基準信號，將獲得的直流偏置電壓與電位器的電壓比較，獲得電壓差輸出。最后，電壓差的正負輸出到電機驅動(dòng)芯片以決定電機的正反轉。當電機轉速一定時(shí)，通過(guò)級聯(lián)減速齒輪帶動(dòng)電位器旋轉，使得電壓差為0，電機停止轉動(dòng)。
控制線(xiàn)的輸入是一個(gè)寬度可調的周期性方波脈沖信號，方波脈沖信號的周期為20 ms(即頻率為50 Hz)。當方波的脈沖寬度改變時(shí)，舵機的角度發(fā)生改變，角度變化與脈沖寬度成正比。其輸出軸轉角與輸入脈沖寬度關(guān)系如圖1所示。

2 系統設計
本系統采用三星公司的S3C2410和Futaba公司的S3003型舵機分別作為控制器和執行器，使用Linux操作系統，實(shí)驗平臺為濟南恒信有限公司的發(fā)動(dòng)機實(shí)驗平臺。