一種汽車(chē)電動(dòng)式轉向器的電控系統設計

4.2 前輪轉角信號調理電路
根據旋轉編碼器的工作原理,當方向盤(pán)轉角發(fā)生變化時(shí)光電編碼器便會(huì )發(fā)出A、B 兩路相位差90°的數字脈沖信號。正轉時(shí)A 超前B 為90°,反轉時(shí)B 超前A 為90°。脈沖的個(gè)數與角度值成比例的關(guān)系,所以通過(guò)對脈沖的計數就可以得到方向盤(pán)轉角的大小?？紤]到汽車(chē)方向盤(pán)轉動(dòng)是雙向的,既可順時(shí)針旋轉,也可逆時(shí)針旋轉,需要對編碼器的輸出信號進(jìn)行鑒相后才能計數。

我們可以把經(jīng)過(guò)D 觸發(fā)器之后的脈沖即方向控制脈沖(DIR)接到單片機的外部中斷INT0 端,經(jīng)過(guò)反向器后再接到另一個(gè)外部中斷INT1,并把計數脈沖A 接到單片機的片內計數器T0 端即可。相對外部計數芯片來(lái)說(shuō),使用這種方法時(shí)電路相對要簡(jiǎn)單得多。系統工作時(shí),先要把兩個(gè)中斷設置成低電平觸發(fā),并打開(kāi)相應的中斷。當DIR 高電平時(shí),表示方向盤(pán)順時(shí)針旋轉,INT1 中斷,執行相應的中斷程序,進(jìn)行加計數;而當DIR 低電平時(shí),表示方向盤(pán)逆時(shí)針旋轉,INT0 中斷,執行相應的中斷程序,進(jìn)行減計數(實(shí)際是重賦值,進(jìn)行加計數)。圖4 為內部計數器加減計數的硬件結構示意圖。

4. 3 液壓缸位移信號調理電路
電控系統中需要時(shí)刻檢測后輪轉角的當前值,與目標轉角值比較,得出偏差e( t),生成PWM 信號,直到偏差e (t)在允許范圍內。后輪轉角的測量是通過(guò)測量液壓缸的位移值間接得到。位移信號屬于模擬信號,P89C52 單片機中沒(méi)有A/D 轉換模塊,需外接A/D 轉換電路。采用8 位的AD678 來(lái)完成。AD678 的優(yōu)點(diǎn)在于它的模擬信號輸入的極性非常容易控制,且引腳連接簡(jiǎn)便。
4.4 驅動(dòng)執行硬件電路設計
4.4.1 比例電磁閥驅動(dòng)電路
通常單片機輸出的開(kāi)關(guān)電壓信號最大值為 5V,且根據MCS-51 系列芯片輸出的電氣性能可知,其輸出電流不宜超過(guò)15mA,不足以驅動(dòng)比例閥的電磁鐵。故必須要有一個(gè)驅動(dòng)功率放大器,把開(kāi)關(guān)電壓信號加以放大,使在電磁線(xiàn)圈中產(chǎn)生足夠的激磁電流。對于比例方向閥,為了加快電磁線(xiàn)圈的電流響應速度,必須采用快速驅動(dòng)電路,即電流的增長(cháng)和消退都非常迅速的電路。本文采用如圖7 所示的VMOS 功率場(chǎng)效應管為主構成功率放大器電路原理圖。該電路驅動(dòng)功率大,響應時(shí)間在毫秒級,單片機與功率級之間隔離良好。在電路圖5 中,輸入部分和輸出部分采用兩套相互獨力的電源,且不共地,沒(méi)有電氣聯(lián)系,從而實(shí)現了電氣隔離。

4.5 其它外圍電路設計
4.5.1 電源電路
電源模塊是將車(chē)載電源通過(guò) DC/DC 變換轉換成控制系統所需要的電壓,車(chē)載電源為12V或24V,單片機系統工作電壓為5V。DC/DC 轉換器種類(lèi)繁多,本系統采用78L00 系列的78L05進(jìn)行降壓。78L00 系列DC/DC 轉換器電路簡(jiǎn)單實(shí)用,只需要另加兩個(gè)電容就可以構成轉換電路。78L05 的輸入范圍為7V-24V,輸出電壓為5V。
4.5.2 復位電路
在一般的計算機系統中,為防止系統在加電、電源突然掉電以及電網(wǎng)瞬時(shí)欠壓而引起誤動(dòng)作,需要有可靠的復位電路和電源監視電路。
本文作者創(chuàng )新點(diǎn)
本文針對多軸轉向系統實(shí)時(shí)多任務(wù)特性,提出了基于CAN 總線(xiàn)的多軸轉向技術(shù),以確保車(chē)輛在轉向狀態(tài)下的安全穩定性及后橋轉向的快速跟隨特性;論文設計了包括主控模塊和控制執行模塊在內的多軸轉向電控單元。