基于PIC单片机的六挡调控电涡流缓速器的设计

文章摘要： 来自挡位控制手柄的控制信号必须经过输入整形和去干扰电路才能输送给单片机，然后由单片机经过实时计算得出合适的制动力大小，输出相应的PWM控制信号，实现缓速。 电压检测电路将LM393的两个比较器输出端构成“线与”逻辑关系，形成了一个过欠电压保护，当电压范围超出18～30V，输出信号给单片机实现电压保护功能。 为了方便驾驶员操作，电控部分安装了6个红色发光二极管和一个绿色发光二极管以及蜂鸣器提供声光显示挡位。 此外，考虑到不同车辆和路况所需制动力不一致，设计中编了8套不同的制动力参数，由于PIC16C63A的程序存储器是4K×14的，因此外扩了Atmel公司的1K的E2PROM AT24C01A

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来自挡位控制手柄的控制信号必须经过输入整形和去干扰电路才能输送给单片机，然后由单片机经过实时计算得出合适的制动力大小，输出相应的PWM控制信号，实现缓速。

 

电压检测电路将LM393的两个比较器输出端构成“线与”逻辑关系，形成了一个过欠电压保护，当电压范围超出18～30V，输出信号给单片机实现电压保护功能。

 

为了方便驾驶员操作，电控部分安装了6个红色发光二极管和一个绿色发光二极管以及蜂鸣器提供声光显示挡位。

 

此外，考虑到不同车辆和路况所需制动力不一致，设计中编了8套不同的制动力参数，由于PIC16C63A的程序存储器是4K×14的，因此外扩了Atmel公司的1K的E2PROM AT24C01A用于存放这些参数。通信接口电路用三极管增强驱动能力，同时提高传输距离以及抗干扰性。

 

功率模块硬件设计

 

传统的电涡流缓速器多使用继电器直接驱动励磁线圈。本系统为了避免继电器频繁吸合，触点寿命低以及关断拉弧等弊端，采用了INFINEON公司的大功率MOS管取代继电器作为执行元件。考虑到汽车缓速器的大电流工作要求(正常运行工作电流约为40A)，选用了BTS550PE3146，该功率开关管含有过压、过温以及短路保护，平均工作电流为97A，短路电流可达180A。该智能功率开关加设了续流二极管，可有效地保证系统的可靠运行。一共有4个大功率管，每个开关管对应控制一组定子励磁线圈；由开关管的导通时间来决定励磁电流大小，实现制动力的调节。

 

需要注意的是，由于电涡流缓速器是以发散耗能方式实现缓速，工作过程中温度会很高，因而功率模块安装了散热片以便于降温；考虑到汽车复杂的工作环境，还设计了一个电容网络和压敏电阻吸收过电压。

 

系统的控制设计

 

● 设计实现方法

 

为了满足汽车在不同情况下对制动力大小不同的需求，在这个电涡流缓速器的操作系统中，设计了6个挡位和1个恒速档：一挡时两组线圈半开；二档时两组线圈全开；三档时两组线圈全开，两组线圈四分之一开；四挡时两组线圈全开，两组线圈半开；五挡时两组线圈全开，两组线圈四分之三开；六挡时四组线圈全开。当按下恒速按钮时，单片机及时记录当前运行速度，通过内部程序可实现自动跟踪调节制动力达到匀速运行的要求。

 

现有电涡流缓速器的制动力矩变化曲线一般较硬，长期使用会对汽车后桥造成损害。本设计中，利用PIC单片机输出脉宽可调的控制信号来控制励磁电流，从而实现制动力的软特性，使得制动力渐进上升。同时通过改变PWM的输出频率来改变励磁电流大小，达到改变汽车制动力大小的目的。

 

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