ESP電子車身穩(wěn)定系統(tǒng)模擬設(shè)計(jì)

2．2．1 電壓放大模塊
在該設(shè)計(jì)的模塊中，由于實(shí)驗(yàn)小車的本身的速度的局限性通過加速度傳感器采集到的電壓信號較弱，需要對電壓信號進(jìn)行放大。主要采用芯片LM324對模擬信號進(jìn)行放大，便于后面的電壓比較器處理。由于采用的加速度傳感器芯片的特殊性質(zhì)，在0 g或者靜止的情況下，輸出模擬電壓大概為1．2 V，經(jīng)過電壓放大模塊以后，電壓由原來的1．2 V放大到1．8 V左右。由圖3可以看出，采用同相比例電壓放大，由管腳1輸出來的電壓就是1．8 V，根據(jù)設(shè)計(jì)的原理圖，由反饋回路上的兩電阻比值得知，運(yùn)算放大倍數(shù)為3倍，由于實(shí)際測試的時(shí)候LM324運(yùn)算放大器采用3 V直流電源供電，所以同相比例放大器沒有按照理論上的3倍進(jìn)行放大，而僅僅放大了1．5倍，經(jīng)過放大的1．8 V的模擬電壓信號經(jīng)過濾波電路，接入到比較器的6管腳，與設(shè)定的電壓值進(jìn)行比較。
2．2．2 電壓比較器模塊
在電壓比較模塊中，選擇LM324芯片作為比較器，比較器正向輸入設(shè)定的電壓值，以此來模擬汽車在穩(wěn)定行駛時(shí)的數(shù)據(jù)，實(shí)際小車測到的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)接入比較器負(fù)向輸入。理想狀態(tài)下，當(dāng)實(shí)際測得電壓值小于設(shè)定的電壓時(shí)，比較器邏輯出高電平，則根據(jù)電路原理圖可知，LED1不發(fā)光，而LED2發(fā)光，相反，如果實(shí)際測得電壓數(shù)據(jù)大于設(shè)定的理論值，則比較器邏輯出低電平，此時(shí)LED1燈發(fā)光而LED2燈不發(fā)光。通過LED的亮滅，來判斷此時(shí)小車是否是加速度過大，是否是穩(wěn)定行駛的狀態(tài)。
在測試過程中，由于電壓比較器的供電電壓也是3 V的直流電源，所以模塊一經(jīng)上電，LED1就會點(diǎn)亮，表示電路工作正常，模擬實(shí)際汽車行駛的安全狀態(tài)，此時(shí)ESP不工作；當(dāng)加速度傳感器感應(yīng)到危險(xiǎn)狀態(tài)，輸出模擬電壓較大電壓時(shí)，實(shí)驗(yàn)小車不在預(yù)定的狀態(tài)行駛，此時(shí)LED2點(diǎn)亮，而LED1熄滅，LED2燈點(diǎn)亮發(fā)出警告此時(shí)小車處于不穩(wěn)定行駛狀態(tài)，同時(shí)也預(yù)示，汽車的ESP系統(tǒng)要從待命狀態(tài)進(jìn)入工作狀態(tài)。在實(shí)際演示過程中，經(jīng)過多次試驗(yàn)，設(shè)定的電壓值為1．8 V是比較合適的。
2．3 實(shí)驗(yàn)制動模塊的模擬設(shè)計(jì)
ESP電子車身穩(wěn)定系統(tǒng)在工作時(shí)，當(dāng)ECU接收到輪速傳感器傳來的信號時(shí)，電子控制單元就會下達(dá)相關(guān)指令到執(zhí)行器一液壓調(diào)節(jié)器。液壓調(diào)節(jié)器通過控制各個車輪的制動回路，來主動調(diào)節(jié)汽車行駛的不穩(wěn)定狀態(tài)，及時(shí)糾正汽車的行駛方向，使汽車主動回到預(yù)定的行駛軌道，保證行車安全。
2．3．1 制動模塊模擬設(shè)計(jì)的原理分析
考慮到實(shí)驗(yàn)小車的驅(qū)動模塊已存在，無法對驅(qū)動模塊進(jìn)行干涉，在模擬設(shè)計(jì)中，主要采用繼電器對小車的驅(qū)動后輪電機(jī)進(jìn)行短暫的制動，繼電器主要起轉(zhuǎn)換電路的作用，通過三極管NPN9013的導(dǎo)通與截止，來控制繼電器工作，當(dāng)繼電器工作時(shí)，繼電器線圈有電流通過，產(chǎn)生電磁力，吸引繼電器內(nèi)部銜鐵轉(zhuǎn)換電路，切斷后輪電機(jī)的工作回路，電機(jī)停止工作；短暫的時(shí)間后，繼電器斷電，內(nèi)部開關(guān)主動回到原來的位置，小車?yán)^續(xù)工作。