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氣動發(fā)動機的電控系統(tǒng)設計

作者: 時間:2011-08-15 來源:網絡 收藏

2.2 信號采集模塊
為實現(xiàn)實時檢測和控制,傳感器必須能夠準確地反映的各狀態(tài)參數(shù),傳感器的選型和傳感器信號處理電路的對電控是至關重要的。曲軸/凸輪軸位置傳感器選用霍爾式傳感器,它具有對磁場敏感、輸出電壓變化大和使用壽命長等優(yōu)點。油門位置傳感器選用電位式傳感器,通過加速踏板繞轉軸的轉動,帶動電位器觸點的移動,使其輸出電壓在0.5~4.5V間發(fā)生變化。信號采集模塊的必須保證信號的實時性和準確性,所以在電路中要加入大量的濾波和抗干擾元件。
傳感器所產生的信號分兩種:一種是數(shù)字信號,如曲軸/凸輪軸信號,經數(shù)字信號處理電路,進行濾波、放大和整形,轉換成標準的方波信號,分別輸入到ATmega16的輸入捕捉(ICP1)引腳和外部中斷1(INT1)引腳。另一種是模擬信號,如油門位置信號,經模擬信號處理電路進行濾波后,輸入到ATmega16的AD轉換輸入通道0(ADC0)引腳。
2.3 信號處理模塊
在ATmega16中集成了ADC功能模塊,它是8通道10位的逐次逼近A/D轉換器,0-VCC的ADC輸入電壓范圍。通過AD轉換器可以將模擬信號轉換成單片機可以處理的數(shù)字量,并保存在ADC數(shù)據寄存器中。
ATmega16的外部中斷1,通過引腳INT1觸發(fā)。中斷可以由下降沿、上升沿、低電平,或任意邏輯電平變化觸發(fā)中斷。當外部中斷使能并且配置為下降沿觸發(fā),只要引腳電平為下降沿,中斷就會產生。
T/C1(Timer/counter1)是ATmega16的一個16位多功能定時計數(shù)器。它的輸入捕捉單元可用來捕獲外部事件,并為其賦予時間標記以說明此事件的發(fā)生時刻,外部事件發(fā)生的觸發(fā)信號由引腳ICP1輸入。當該引腳上的邏輯電平發(fā)生了變化,輸入捕捉被激發(fā):16位的TCNT1數(shù)據將被拷貝到輸入捕捉寄存器ICR1,同時引發(fā)一個中斷。
電控中,經處理電路處理過的曲軸位置和凸輪軸位置信號,接到ICP1和INT1引腳。當相應電平變化時就會觸發(fā)曲軸、凸輪軸中斷。凸輪軸中斷子程序主要是用來判斷壓縮上止點位置的。在曲軸中斷函數(shù)中,完成發(fā)動機轉速計算,確定噴氣定時,以及結合油門位置信號的AD轉換值計算噴氣量等,并通過PA7引腳輸出信號控制執(zhí)行模塊。
2.4 功率驅動模塊
功率驅動模塊就是將單片機輸出的控制信號轉換成電磁閥的控制量,并實現(xiàn)對電磁閥執(zhí)行相應操作的控制。高速電磁閥是整個發(fā)動機控制的執(zhí)行器,是整個系統(tǒng)的關鍵的部件之一。由于噴射高壓空氣,而且要求在高速下完成電磁閥的開關動作。因此,對它的響應時間要有特殊的要求。本課題選用貴州紅林車用電控技術有限公司的SP021高速電磁閥。

本文引用地址:http://butianyuan.cn/article/178756.htm

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圖2所示的是電磁閥功率驅動模塊。其中,P7插座連接高速電磁閥,電磁閥線圈一端連接電源,另一端連接場效應管漏極。Q1是場效應管IRF540,起放大作用。U6是可控制的光電耦合器件TLP521-1,它廣泛應用于電路之間的信號傳輸,將ECU與負載隔離,可以增加電路的安全性,減小電路干擾,簡化電路設計。當ECU發(fā)出驅動信號,光耦導通,穩(wěn)壓二極管D10將場效應管Q1的柵極電壓穩(wěn)定在12V,漏極電流增大,漏極電壓被拉低。此時,電磁閥線圈電流增大,線圈產生強大的電動勢,電磁閥被打開。而當光耦截止時,電磁閥關閉,線圈中電路變化很大,會產生反電動勢。R20功率電阻和D11肖特基二極管IN5819與電磁閥并聯(lián),防止場效應管被擊穿。
2.5 通訊模塊
發(fā)動機的控制系統(tǒng)是極其復雜的,不僅包括轉速、油門位置等信號的采集處理;還要對電磁閥的噴氣定時和噴氣量完成精確控制等等。另外,氣動汽車上還包括ABS、空調系統(tǒng)和車輛燈光等模塊,這些模塊需要實時共享車輛的數(shù)據,以達到整車的最優(yōu)控制。傳統(tǒng)的電氣控制設計策略已經不能滿足當今電氣控制網絡的需要,而CAN總線的數(shù)據通訊具有突出的可靠性、實用性和靈活性等特點。氣動發(fā)動機電控系統(tǒng)通訊平臺如圖3所示。它具有布線成本低、通訊速率高和數(shù)據傳輸精度高等優(yōu)勢。

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