基于LIN總線(xiàn)電動(dòng)車(chē)窗防夾系統的設計

2．2 車(chē)窗玻璃位置檢測硬件設計
霍爾傳感器是電動(dòng)車(chē)窗系統的主要信號采集元件。英飛凌公司的TLE4923霍爾傳感器，輸出的脈沖信號無(wú)需額外復雜的整形電路，輸出端(OUT)經(jīng)過(guò)無(wú)源低通濾波器，直接連到MM912F634的PTB0，PTB0為定時(shí)器的一個(gè)捕捉通道，可直接對霍爾傳感器的脈沖信號進(jìn)行計數，霍爾脈沖采集原理如圖3所示。

2．3 電流檢測及電機驅動(dòng)硬件設計
電機是實(shí)現電動(dòng)車(chē)窗升降的執行器，每個(gè)車(chē)窗均配有一個(gè)直流電機，通過(guò)機械傳動(dòng)實(shí)現車(chē)窗自行升降，電機驅動(dòng)可采用兩種方式：一種采用MOSFET搭制的H橋電路，成本較高但性能穩定；另一種采用繼電器控制，成本較低且控制簡(jiǎn)單。設計出于成本的考慮，選用繼電器控制方式，型號為松下公司的ACT212，MM912F634集成了高低端驅動(dòng)器，可直接對ACT212進(jìn)行控制，無(wú)需外搭繼電器驅動(dòng)電路，具體原理結構圖如圖4上部分所示。

相關(guān)實(shí)驗表明，車(chē)窗玻璃在上升過(guò)程中，遇到障礙物的瞬間，電機軸的負載轉矩會(huì )突然增大。因此，電機軸負載轉矩變化率對障礙物較靈敏。然而，在實(shí)際應用中，電機軸負載轉矩卻不易測量。根據直流電機的特性，負載轉矩變化會(huì )引起電樞電流的變化，電樞電流的變化能夠間接地反應車(chē)窗的運行狀態(tài)，檢測電樞電流進(jìn)而確定電動(dòng)車(chē)窗的閾值力。論文采用直接測量方式，將一段康銅絲串入電機回路，康銅絲具有較低的電阻溫度系數，較寬的使用溫度范圍，加工方便，具有良好的焊接性能，可根據實(shí)際調試情況進(jìn)行調整阻值大小，一般范圍為0～15 mΩ。電流檢測基本原理如圖4所示。
根據電路理論可得

電機電樞電流經(jīng)過(guò)康銅絲轉換成電壓信號，經(jīng)過(guò)濾波、放大直接接入。MM912F634的A／D通道，MM912F634的A／D轉換精度為10位，由式(1)可得A／D轉換結果uAD(t)

由式(2)可知，直流電機的電樞電流與A／D轉換結果uAD(t)之間是線(xiàn)性關(guān)系，因此，電機軸負載轉矩與A／D轉換結果之間也是線(xiàn)性關(guān)系，選擇A／D轉換結果的變化率作為障礙物檢測的判斷指標是合理的。MM912F634對A／D轉換數據進(jìn)行處理，確定當前的車(chē)窗運行狀態(tài)，進(jìn)行車(chē)窗的智能防夾，同時(shí)與主控單元進(jìn)行總線(xiàn)通信，隨時(shí)發(fā)送子系統狀態(tài)。

3 防夾系統的軟件設計
電動(dòng)車(chē)窗防夾系統主要包括主控和子單元兩部分，為增強主控的拓展性，主控系統軟件設計基于嵌入式實(shí)時(shí)操作系統，將μC-OSⅡ實(shí)時(shí)操作系統移植到MC9S12DG128中，每個(gè)車(chē)窗防夾為系統的一個(gè)任務(wù)，同時(shí)車(chē)身的其他控制也可以以任務(wù)的形式添加到主控系統之中。每個(gè)子系統采用中斷的方式進(jìn)行檢測、控制，提高了系統的實(shí)時(shí)響應性。