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直流電機(jī)控制器開(kāi)發(fā)的三大要點(diǎn)

2021-03-18 15:16:00

電機(jī)的應(yīng)用非常廣泛,遍及信息處理、音響設(shè)備、汽車電氣設(shè)備、國(guó)防、航空航天、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等生活各個(gè)領(lǐng)域。按照電源種類分為直流電動(dòng)機(jī)和交流電動(dòng)機(jī),無(wú)刷直流電機(jī)就屬于直流電動(dòng)機(jī)的一種。

直流電機(jī)控制器模塊設(shè)計(jì)三大要點(diǎn)

一、大電流驅(qū)動(dòng)電機(jī)

電機(jī)驅(qū)動(dòng)是一個(gè)大電流驅(qū)動(dòng),又是一個(gè)電感性負(fù)載,控制器在運(yùn)行時(shí)不可避免有干擾引入,因此除了在硬件布局,布線上注意外,軟件上也要做相應(yīng)的抗干擾措施以避免錯(cuò)誤的換向動(dòng)作??紤]到輸入到單片機(jī)的換相信號(hào)容易受干擾,加上線路上濾波電容的影響,單片機(jī)程序在讀取換相信號(hào)時(shí)應(yīng)至少連續(xù)讀取3次,以3次信號(hào)完全一致時(shí)才采用該值作為換相信號(hào)的真值,如果其中一次不對(duì),那么干脆就重新再讀3次,這就是一個(gè)有抗干擾措施的鑒相過(guò)程。取得換相信號(hào)后,我們將其與上次讀到的值做對(duì)比,如果相同,則表示沒(méi)有換相,如果不同,則要跟據(jù)這個(gè)值去取得一個(gè)相對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)信號(hào),從而驅(qū)動(dòng)電子開(kāi)關(guān)動(dòng)作。這個(gè)過(guò)程可以使用逐項(xiàng)比較法、查表法等來(lái)實(shí)現(xiàn)。

市面上有兩種電機(jī),即所謂的120°和60°霍爾信號(hào),這個(gè)角度代表三個(gè)霍爾器件輸出的三相電信號(hào)其相位角相差的角度,其實(shí)這里面的區(qū)別僅僅是電平的不一樣,在馬達(dá)內(nèi)部的安裝上,位置沒(méi)什么不同,只是中間一相的相位相反,所以仍然是六種信號(hào)對(duì)應(yīng)六種驅(qū)動(dòng),軟件上將表稍作調(diào)整即可。需要提一下的是,在120°的霍爾信號(hào)中,不可能出現(xiàn)二進(jìn)制0B000和0B111的編碼,所以在一定程度上避免了因霍爾零件故障而導(dǎo)致的誤操作。因?yàn)榛魻栐情_(kāi)路輸出,高電平依靠電路上的上拉電阻提供,一旦霍爾零件斷電,霍爾信號(hào)輸出就是0B111。一旦霍爾零件短路,霍爾信號(hào)輸出就是0B000,而60°的霍爾信號(hào)在正常工作時(shí)這兩種信號(hào)均會(huì)出現(xiàn),所以一定程度上影響了軟件判斷故障的準(zhǔn)確率。目前市面馬達(dá)已經(jīng)逐漸舍棄60°相位的霍爾排列。

二、限流驅(qū)動(dòng)模塊

這是整個(gè)控制器的靈魂,如果限流驅(qū)動(dòng)沒(méi)做好,其他功能再好還是一個(gè)字:燒!。電動(dòng)車控制器的電子開(kāi)關(guān)均使用功率MOSFET控制,MOSFET的最大允許電流,最大允許功耗都有其限制,如果沒(méi)有電流控制,或者電流控制不好,均會(huì)導(dǎo)致功率MOSFET的燒毀,從而導(dǎo)致整個(gè)控制器報(bào)廢,因此電流控制是本程序的重中之重,這個(gè)做不好,其它功能一概免談。說(shuō)起來(lái)嚴(yán)重,其實(shí)做起來(lái),摸到竅門也是很簡(jiǎn)單的,其秘訣也只有四個(gè)字:準(zhǔn)確,及時(shí)。

電流信號(hào)經(jīng)康銅絲采樣之后分兩路,一路送至放大器,一路送至比較器。具體電路見(jiàn)硬件部分。放大器用來(lái)實(shí)時(shí)放大電流信號(hào),放大倍數(shù)大約6.5倍,放大后的信號(hào)提供給單片機(jī)進(jìn)行AD采樣轉(zhuǎn)換,轉(zhuǎn)換所得數(shù)字用來(lái)控制電流不超過(guò)我們所允許的值。另一路信號(hào)送至比較器,當(dāng)電流突然由于某種原因大大超過(guò)允許值,比如一只MOSFET擊穿或誤導(dǎo)通時(shí),比較器翻轉(zhuǎn)送出低電平,觸發(fā)單片機(jī)的INT0外部中斷,使單片機(jī)能夠快速關(guān)斷驅(qū)動(dòng),從而保護(hù)MOSFET避免更大傷害。

三、剎車斷電模塊

電動(dòng)車在剎車手柄附近裝了一個(gè)微動(dòng)開(kāi)關(guān),一方面在剎車時(shí)點(diǎn)亮剎車燈,一方面給控制器提供一個(gè)剎車高或低電平信號(hào),各廠家不一定,在電路上作一些電平轉(zhuǎn)換很容易就可以提供給單片機(jī)一個(gè)準(zhǔn)確的信號(hào),我們可以采用數(shù)字測(cè)量的方法測(cè)量這個(gè)電平是高還是低,也可以使用AD去測(cè)量有幾伏,總之監(jiān)測(cè)到這個(gè)信號(hào)后必須關(guān)閉所有的驅(qū)動(dòng)輸出和PWM輸出,這樣就可以實(shí)現(xiàn)剎車斷電。

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