基于ARM-Linux的電子控制油門設(shè)計(jì)

摘要：傳統(tǒng)的油門通過右腳進(jìn)行機(jī)械控制，并且剎車也用右腳控制。在緊急情況時(shí)，剎車踏在油門的事故時(shí)有發(fā)生。傳統(tǒng)油門通過機(jī)械傳導(dǎo)，結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，增加成本。電子油門控制系統(tǒng)通過指令控制執(zhí)行部分——舵機(jī)來控制油門的開度，實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)油門開度的精確控制。與此同時(shí)，通過節(jié)氣門開度傳感器，此設(shè)計(jì)可以從顯示部分得知油門的實(shí)際開度，并有利于新駕駛員駕駛，避免半途熄火的危險(xiǎn)駕駛。汽車可按選定的速度穩(wěn)定行駛，無需駕駛員反復(fù)調(diào)節(jié)節(jié)氣門開度。
關(guān)鍵詞：油門；S3C2410；Linux設(shè)備驅(qū)動(dòng)；舵機(jī)；控制；S3003

引言
巡航控制系統(tǒng)(CCS)是20世紀(jì)60年代發(fā)展起來的，又稱為恒速行駛系統(tǒng)。巡航控制系統(tǒng)工作時(shí)，ECU根據(jù)各種傳感器輸送來的信號(hào)判斷汽車的運(yùn)行狀況，通過執(zhí)行元件自動(dòng)調(diào)節(jié)節(jié)氣門的開度使汽車的行駛速度與設(shè)定的車速保持一致。汽車在良好路面上長(zhǎng)時(shí)間行駛時(shí)，駕駛員啟動(dòng)巡航控制系統(tǒng)并設(shè)定行駛速度，不需駕駛員操縱加速踏板，通過巡航控制系統(tǒng)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(qiáng)度，同時(shí)利用先進(jìn)的電子控制技術(shù)控制節(jié)氣門的開度，比駕駛員操縱節(jié)氣門更精確，汽車燃料經(jīng)濟(jì)性、排放污染性也可得到改善。

1 系統(tǒng)原理
1．1 電控油門原理
工作時(shí)，由駕駛員發(fā)出轉(zhuǎn)速的控制指令，由節(jié)氣門開度傳感器采集發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速參數(shù)，并把信號(hào)輸入電控單元；電控單元將控制信號(hào)和反饋的節(jié)氣門位置信號(hào)進(jìn)行比較，根據(jù)比較的結(jié)果來驅(qū)動(dòng)執(zhí)行器改變節(jié)氣門的開度，使實(shí)際的開度與控制開度達(dá)到一致，從而實(shí)現(xiàn)車速的自動(dòng)控制。
1．2 舵機(jī)控制原理
舵機(jī)是一種位置(角度)伺服驅(qū)動(dòng)器，適用于那些角度需要不斷變化并可以保持的系統(tǒng)。S3003型舵機(jī)有3個(gè)引腳，分別為電源Vcc、地GND和控制線Signal。控制信號(hào)由Signal通道進(jìn)入信號(hào)調(diào)制芯片，獲得直流偏置電壓。它的內(nèi)部有一個(gè)基準(zhǔn)電路，產(chǎn)生周期為20 ms、寬度為1．5 ms的基準(zhǔn)信號(hào)，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(fù)輸出到電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片以決定電機(jī)的正反轉(zhuǎn)。當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速一定時(shí)，通過級(jí)聯(lián)減速齒輪帶動(dòng)電位器旋轉(zhuǎn)，使得電壓差為0，電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)。
控制線的輸入是一個(gè)寬度可調(diào)的周期性方波脈沖信號(hào)，方波脈沖信號(hào)的周期為20 ms(即頻率為50 Hz)。當(dāng)方波的脈沖寬度改變時(shí)，舵機(jī)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(zhuǎn)角與輸入脈沖寬度關(guān)系如圖1所示。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)
本系統(tǒng)采用三星公司的S3C2410和Futaba公司的S3003型舵機(jī)分別作為控制器和執(zhí)行器，使用Linux操作系統(tǒng)，實(shí)驗(yàn)平臺(tái)為濟(jì)南恒信有限公司的發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。