基于A(yíng)VR Flash微控制器的電動(dòng)車(chē)窗防夾系統設計的基本原理

　　汽車(chē)上可自動(dòng)關(guān)閉的電動(dòng)車(chē)窗或車(chē)門(mén)設備潛藏著(zhù)卡死，擠壓以及可能傷人的危險。它們必須能夠反向移動(dòng)以防止馬達所施加的力超出正常限制。這種特性意味著(zhù)必須持續監視速度、電流和玻璃的位置。

　　由于成本和簡(jiǎn)化的原因，本文所描述的系統使用普通的帶有霍爾效應傳感器的刷式馬達?；谒俣群团ぞ貙档臋z測算法已通過(guò)健壯性和容錯性的驗證。該算法可用于所有帶有A/D 轉換器和通過(guò)變化引發(fā)中斷的I/O 口的AtmelAVR Flash 微控制器。本文描述的是基本原理，Atmel網(wǎng)站上的應用筆記有關(guān)于實(shí)現的詳細描述。

現代汽車(chē)中的電動(dòng)設備

　　目前，在高端客用汽車(chē)中電子組件和系統在成本中已占20%以上。增加電子設備的數目可以更好的控制傳感器和致動(dòng)器，從而增強汽車(chē)的舒適性和安全性?？梢灶A測，大部分的中等或高級汽車(chē)將會(huì )系統性的裝備電動(dòng)車(chē)窗或車(chē)門(mén)系統。這些設備中的絕大多數是全自動(dòng)的，這意味著(zhù)它們必須附帶安全系統以防止傷人或機械故障。已有法規設立了電動(dòng)系統必須遵守的規則。這一點(diǎn)在車(chē)窗的升起和車(chē)門(mén)的滑動(dòng)上尤其正確的。這篇應用筆記介紹了如何實(shí)現一個(gè)防夾算法，該算法最初是用于電動(dòng)車(chē)窗系統，但可以輕易地移植到其它可移動(dòng)設備中。

標準

　　汽車(chē)電動(dòng)車(chē)窗受?chē)H標準的約束，如美國的MVSS118 或歐洲的74/60/EEC。在如何降低對兒童的危險度方面，這些文檔所提出的要求如下：檢測區域：4mm 至200mm；最大夾物力為100N；夾住時(shí)可以反向；確定偏轉角測試：5N/mm 至 20N/mm。

關(guān)于硬件

　　對于確定關(guān)鍵夾物區是否有障礙物進(jìn)入的不同檢測策略有:

　　(1)無(wú)機械接觸。在夾物力施加至物體上之前就有反應。因為沒(méi)有外力施加在物體上，這是最優(yōu)的保護方式。它還不依賴(lài)于振動(dòng)、空氣動(dòng)力學(xué)變化或變形。但該方法要求有集成的傳感器(紅外、超聲波，等等)以及相關(guān)的電路模塊和線(xiàn)路，從而導致附加成本。

　　(2)有機械接觸。所測到的壓力傳遞給系統用于指示有物體被夾住。在這方面，設計者還有兩種基本的技術(shù)可用：方向測量(力學(xué)傳感器或接觸器集成進(jìn)車(chē)門(mén)密封中，這些解決方案成本一直都很高并限制了車(chē)窗/車(chē)門(mén)的樣式設計)，或者通過(guò)物理監測的無(wú)方向測量(這是一種整體成本上最優(yōu)的解決方案)。

防夾算法詳述

　　夾物檢測算法一開(kāi)始就要符合標準(FMVSS118 74/60/EEC)的要求：檢測區域為4 至200 毫米；最在施加力100 牛；夾住物體時(shí)反轉方向；標準的確認性測試。

　　必須要自適合的原因包括：– 提升系統中的機械部分將會(huì )隨著(zhù)時(shí)間而變化(老化、局部變形、磨損，等等)；– 電子特性會(huì )有很大的變化；– 環(huán)境對磨擦力的影響(溫度、濕度、結冰等)；系統不應對擾動(dòng)和不正確的夾物檢測有反應。對于空氣的磨擦、道路的振動(dòng)、斷電等都必須是健壯的。

使用馬達的解決方案的物理參數

　　必須可以通過(guò)馬達的電流算出施加在玻璃上的力。在速度方面可以持續提供移動(dòng)部件的位置信息。這些參數都可以用于確定是否遇到物體以及：該物體是否在檢測區；所施加的力是否超限。

　　本文描述了一種防夾算法，該算法通過(guò)測量電機電流和霍爾效應速度指示器來(lái)工作。只須很少的改動(dòng)，就可以將該算法用于象滑動(dòng)車(chē)門(mén)或蓬頂這樣的系統中。

夾物檢測算法

　　一般情況下，夾物檢測算法的運行是通過(guò)間接測量車(chē)窗提升系統的，包括電流(扭矩)和位置(速度)。與算法相關(guān)的應用筆記采用了兩種技術(shù)，它們是基于：

　　– 存貯在無(wú)沖突內存中的校準扭矩：執行初步學(xué)習順序，將扭矩值存貯在內存中。這種技術(shù)很耗費內存，并要求規定校準順序。