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1、汽车空调翻板电机控制电路设计姓名 陈 然 班级 09车辆W 学院 机械与汽车工程学院 目录空调控制电路概况 空调翻版原理概况 单片机电路控制方案1空调控制电路的构成空调电路由于车型档次年份不同,其控制方式也有所不同,但不管哪个厂家那种车型,一般都主要由压缩机控制电路、鼓风机控制电路、冷凝器风扇控制路、风门电机控制电路、传感器电路、面板控制电路等构成。2 汽车翻板介绍除霜翻板 新鲜空气翻板电机V71新鲜空气翻板中央翻板脚窝翻板（看不到)新鲜空气温度传感器G89左脚窝出风口温度传感器G261除霜翻板控制电机V107左温度翻板控制电机V158中央翻板控制电机V70温度翻板（左/右） 脚窝翻板（左后）
2、脚窝翻板（右后）后中央出风口 蒸发箱温度传感器G263 右温度翻板控制电机V159右脚窝出风口温度传感器G262内循坏空气翻板内循坏空气翻板电机V1543 汽车翻板工作原理图1 通风翻板和新鲜空气/空气再循环翻板工作原理1）调整机构 2）新鲜空气运动3）通风模式4）空气再循环模式 5）空气分配2 温度翻板 工作原理图 3 除霜翻板工作 原理图4 中央翻板和脚坑翻板的工作原理图4 基于各种单片机的翻板电机电路控制基于单片机的直流电机调速控制电路, 其同步、采样、触发和控制都采用数字处理, 有效地解决了模拟控制电路对元件参数的敏感, 简化了系统, 提高了工作的稳定性, 延长了使用寿命. 同时通过软
3、件又可以很方便地实现多种模式控制.1 下面是一种基于AT89C51单片机控制的直流 电机调速系统。1.1控制系统结构框图系统先进行信号采集再进行A /D 转换, 然后再通过给定和同步信号(由 电源的 过零点进行同步)使单片机送出脉冲来控制触发电路, 控制整流电路输出, 驱动电动机工作, 再由检测电路带回实际转速给单片机, 让单片机根据实际转速和给定转速进行比较、放大及PID运算等操作, 从而控制整流电路A角的大小, 进而改变电 机电枢电压的大小, 达到调节电动机转速的目的。并且可由单片机驱动显示电路。1.2主要控制电路1同步信号产生电路可控直流电路是通过控制可控硅的导通角来调节电枢电压的, 所
4、以要确定控制角的零点, 每次从过零点开始计时, 计时到时后, 输出一个脉冲, 来控制可控硅导通。利用单片机的外部中断作为控制角的零点起始点。通过 同步变压器获得同步信号, 利用电压比较器来确定零点位置。用比较器输出的方波上升沿和下降沿分别触发两个74LS123, 在各自的Q输出端均得到一个定宽的正脉冲信号, 再利用两输入或非门把正脉冲信号转成负脉冲信号, 形成单片机外部中断所需的下降沿触发信号。此电路具有结构简单、节省硬件资源、同步建立时间短、同步信号位置精确等优点。2转速电路A /D转换器选用A /D574, 其控制精度为12位。由于系统由给定输入量和速度反馈量, 但两种入不能同时输入给A
5、/D574, 故采用一个多路开关来控制, 选用8选1的ICD4051对路模 拟开关。采中断方式 读取转换结果, 转换结果信号经量输入或非门把正脉冲信号变成负脉冲信号送单片机的外部中断0口。采用精密稳压器LM336- 215 V 制作电路位A /D 转换器提供稳定的参考电压, 保证转换的精度。3显示电路采用五位数码管显示。需要显示的信息经单片机处理后, 由数据口送出到显示器。采用ICM7218与7段数码管构成显示电路。ICM7218B 内部有段驱动和位驱动电路, 并且能自动扫描电路, 有8 * 8位静态存储器存贮需要显示的代码。为了能够显示电机转速和定时时间, 故加入一个显示切换电路。由按钮和防
6、抖电路组成。用74123与一个按钮配合实现, 形成一个定宽的低脉冲信号, 其送给单片机的外中断口, 形成切换信息。4触发电路由于电机是感性负载, 需要采用宽脉冲触发, 而单片机的I/O 口可以直接输出低电平宽脉冲, 该脉冲可用于控制可控硅导通。5定时输出电路采用软件实现, 由单片机T1口做为信号的控制口, 控制晶闸管的导通和关断。1.3控制系统系统程序流程图控制系统软件设计主程序流程如图2所示2基于A3988电机驱动 芯片的电机控制电路的设计,给出了通过FPGA来设计和实现位置控制功能。A3988电机驱动芯片是4路DMOS全桥式驱动器,可驱动2个步进电动机或4个直流电动机。每一全桥式输出可达1
7、.2A 和36V.A3988 包括固定停机时间脉宽调制(PWM)电流稳压器,以及2位非线性DAC(数字模拟转换器），可允 许步进电动机以全、半及四分之一步进模式控制,直流电动机以正转、反 转及自由停机模式控制.在实际应用领域，直流电机不仅仅用作机械转动，也需要通过螺旋丝杆带动负载，使生产机械或其机构产生一定的位置变化。A3988电机驱动芯片具有驱动与负载能力强的优点，但是与其他常用的电机驱动芯片相比，它自身只带有正转与反转功能，不具备刹车功能，即通过丝杆带动负载运动时只能控制其直接前进和后退，如果需要A3988驱动直流电机带动负载物体实现精确的位置移动，就需要通 过外部控制器完成刹车功能与速度
8、控制功能的操作。2.1电机负载运动位置的计算方法本次设计中，选用一款型号118487的MAXON直流电机子，该款直流电机驱动负载位置运动的控制系统如图所示。电机驱动负载运动时，旋转编码器开始输出2路反馈脉冲，2路反馈脉冲Fa和Fb的频率相同，相位相差90，反 馈脉冲的 频率与电机的转速成正比，最高频率30kHz。直流电机每旋转360，旋转编码器反馈输出1个脉冲，经过计算可以得知：旋转编码器每反馈输出1个反馈脉冲，表示直流电机驱动负载移动6m。如图所示，将直流电机的反馈信号直接输入FPGA，在FPGA内部编辑一个计数模块， 对直流电机的反馈信号Fa和Fb 分别进行计数，通过计算电机反馈的脉冲个数
9、，就能够得出电机驱动负载移动的距离。当直流电机驱动负载做单一方向的运动时,只需累加旋转编码器任意一路反馈脉冲的数目，就能计算出负载的坐标位置，但是当直流电机驱动负载需要作有方向变化的运动时，仅仅对旋转编码器反馈脉冲进行累加就无法正确地求得负载变向运动时的位置变化2)，。因此，需要在FPGA内部添加能够同时读取双路反馈信号的模块。当电机开始转动时，该模块同时读取2路反馈Fa和Fb的信号，通过 比较Fa和Fb 的相位差，来判断负载位移的方向变化。因为旋转编码器2路反馈信号相位差相差90，所以当直流电机正转时，如图所示，Fa的相位比Fb 超前90，在电机带动负载运动的过程中，如果发生反向，如图所示，
10、Fb 的相位就会超前Fa的相位90。所以，需要利用FPGA内部的双路反馈检测模块不间断地读取Fa和Fb的输出信号，当发现两路反馈的相位差出现一次交替的变化时，就表明电机驱动负载的运动方向发生反转，这时双路反馈检测模块就需要输出电机反转标志信号给反馈脉冲计数器，反馈脉冲计数器改变内部算法，进而实时地计算出在存在方向变化情况的运动状态下电机负载的准确坐标值。2.2电机负载的位置控制电机负载的位置控制通过FPGA内部位置控制模块来实现，该模块如图所示。位置控制模块的输入有：频率为10MHz的时钟信号CLK10M，旋转编码器反馈脉冲输出脉冲计数值feedback【15.0】，使能信号en，负载目标位置
11、坐标计数值time【15.0】；&输出信号有：刹车启动信号stop 。位置控制模块的工作原理是：首先将电机负载要达到的位置坐标转换为脉冲个数，送入time【15.0】，位置坐 标到冲个数的转换方法是首先计算出负载需要移动的距离，然后用待移动距离除以6m，得到的结果就是位置坐标转换的脉冲个数。当直流电机开始驱动负载运动时，使能信号en有效，这时位置控制模块开始读取电 机反馈脉冲计数值，并且不断地将电机反馈脉冲计数值和位置坐标对应的脉冲个数进行比较，当反馈脉冲个数小于位置坐标脉冲个数时，输出信号stop无效，电机保持运动状态&当电机反馈脉冲个数大于或等于位置坐标脉冲个数时，表明负载已经移动至目标位置，位置控制模块输出刹车启动信号stop有效，整个控制系统进入刹车模式。如图所示，首先人工设置data-in的值为0111 ，即需要等待 7个反馈脉冲。当en由0变成1时，表示电机开始驱动负载 运动，计数器开始对反馈脉冲计数，当数到Feedback信号有7个脉冲输入进来时，该模块的输出信号Stop 信号由 0变成1，启动FPGA内部的刹车 模块。
