电动滑板车控制器

电动滑板车控制器电动滑板车控制器随着滑板运动在欧美乃至世界范围内的流行，一种更新奇、更刺激的动力滑板车很快得到了人们的喜爱。除了在欧美，电动滑板车在我国也有很好的市场发展前景，滑板车已成为中国一个新兴的庞大产业。1.控制器的工作原理电动滑板车控制器是滑板车的核心部件,它的任务是在驾驶者的控制下,高效率地将蓄电池的能量转化为电动机的动能。控制器的优劣直接影响到整车调速的平滑性、响应的快速性等。2.1控制器的基本结构框图控制器采用AT89C51作为核心控制元件,由电压取样、电流取样、电机驱动电路、温度测量电路和A/D转换电路等部分组成。如图1所示。图1电动滑板车控制器的系统框图2.1控制器的电源电路。电动滑板车用两组12V的蓄电池为直流电机供电，从电池中间抽出12V的电源给MOSFET开关管、LM358、霍尔手柄供电。12V再经7805稳压成5V给单片机供电。电路如图2所示。电动滑板车控制器全文共5页，当前为第1页。图2电源电路电动滑板车控制器全文共5页，当前为第1页。2.2电压、电流测量电路电路如图所示，电池电压经电阻R2,R3分压后送至ADC0809的IN0引脚,转换成数字量再换算成电压值，当电池电压小于21V时，使P2.0脚接的红色发光二极管闪烁提醒用户电量不足,并由软件关闭PWM输出,达到保护电池的目的。额定电压为DC24V，额定功率为200W的永磁式直流电机，效率以80％计算，其额定电流为10A左右。控制器的限流值设定为电机额定工作电流的2.5倍，即25A。当电流达到限流值时，减小输出PWM的占空比,从而减小电机电流,实现对电机的限流保护。电机电流的大小通过康铜丝电阻R1(0.01Ω)两端的压降来反映,经放大器LM358（电压增益为10）放大后送至ADC0809的IN1引脚，转换成数字量。2.3温度测量电路当控制器处于非正常状态或电动车处于长期过载运行时，控制器的温度会升高，温度过高会使控制器损坏。为了防止控制器温度过高，当控制器温度达到一定值时，减小输出PWM的占空比，减少控制器输出电流，以防止温度继续上升。温度测量由数字式温度传感器DS18B20直接与单片机的P2.1口连接，实现温度的测量。电路如图所示2.4AD转换电路霍尔调速手柄、电压取样值、电流取样值均通过8位ADC0809转换成数字量后，输入单片机内进行处理。2.5刹车断电路刹车时刹车开关闭合,单片机P2.2引脚由高电平变为低电平,此时关闭PWM输出。若刹车松开时,调速手柄不在初始位,则软件控制PWM脉冲宽度逐渐增加,使速度逐渐加快,提高驾驶的舒适性,即所谓的软启动功能。电动滑板车控制器全文共5页，当前为第2页。2．6速度控制电动滑板车控制器全文共5页，当前为第2页。工业上直流电机使用的电子开关元件为MOSFET，图3为直流电机PWM调速的电路图，其中直流电机是以额定电压为DC24V，额定功率为200W的永磁式直流电机为考虑对象。MOSFET元件使用IRF540,其额定电压为100V，漏极电流36A，属于电压驱动型开关。控制IRF540开的电压电位必须高于8V以上。采用集电极开路的OC门TTL集成电路来驱动。为了保证能有足够高的电平驱动MOSFET，并使它导通，把上拉电阻接到+12电源上。PWM信号经过7407缓冲后直接控制IRF540的栅极。当PWM的信号为1时，IRF540的栅极输入高电平，开关管导通，直流电动机电枢绕组两端有电压24V，电机转速增加。当PWM的信号为0时，开关管截止，直流电动机电枢绕组两端电压为0，转速下降。图3控制器电机驱动电路3．软件设计电动车的各项功能和主要性能均通过控制器软件来实现。本控制器的软件设计主要要实现控制器调速、过热保护、电池欠压保护、电机过流保护、刹车断电、软启动等控制功能,其软件框图如图4所示。软件根据功能进行划分,按模块化设计,便于软件调试,链接。3、1PWM信号输出电动滑板车控制器全文共5页，当前为第3页。89C51单片机内没有PWM功能模块，只能用软件的方法模拟输出PWM信号。采用100个机器周期为PWM波形的基本周期（AT89C51采用12MHz的晶体，即PWM波形的周期为100uS，其频率为10KHz），采用定频调宽的方法。定时器T0确定PWM波的频率，T1确定高电平的时间，这样改变T1的初值就可以改变占空比。调速手柄输出的电压经A/D转换后输入单片机，单片机根据输入电压值的大小计电动滑板车控制器全文共5页，当前为第3页。图4控制器的软件框图电动滑板车控制器全文共5页，当前为第4页。算出PWM信号的占空比。根据占空比和PWM信号周期计算出T1的初值。软件模拟PWM输出的流程图如图5所示。电动滑板车控制器全文共5页，当前为第4页。参考程序：;定时器0中断程序TIME0: SETB P3.7MOV TH0,#0FFH MOV TL0,#09BH MOV TH1,30H MOV TL1,31H SETB TR0 SETB TR1 RETI;定时器1中断程序TIME1:CLR P3.7