畢業(yè)論文：代步電動(dòng)自行車的控制器設(shè)計(jì)

畢業(yè)論文
題目： 代步電動(dòng)自行車的控制器設(shè)計(jì)
院（系） 　　 信息科學(xué)與工程學(xué)院　　　
專 業(yè) 　　 電氣工程及其自動(dòng)化　　　
屆 別 　　　 2012 屆　　

代步電動(dòng)自行車

【摘要】 現(xiàn)代社會(huì)隨著機(jī)械化程度的加快，更多的代步工具被人們廣泛使用。隨著現(xiàn)代人對(duì)無(wú)區(qū)別化社會(huì)及環(huán)境保護(hù)的要求越來(lái)越高，電動(dòng)代步車作為新近幾年出現(xiàn)的產(chǎn)品，迎合高齡人口便利和綠色環(huán)保的需求，本次設(shè)計(jì)旨在消化吸收現(xiàn)有的電動(dòng)代步車設(shè)計(jì)原理，以較低成本完成電動(dòng)代步車控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。主要包括以下內(nèi)容：設(shè)計(jì)整車的電氣結(jié)構(gòu)原理圖；參考現(xiàn)有技術(shù)設(shè)計(jì)出電動(dòng)代步車油門(mén)把手和蓄電池充電電路原理圖；完成了整車的設(shè)計(jì)裝備，主要以四運(yùn)放LM339核心，構(gòu)成24V／120W有刷電機(jī)控制電路，具有速度調(diào)節(jié)、限速巡行、減速剎車、欠壓保護(hù)及過(guò)流保護(hù)等功能。

【關(guān)鍵詞】 電動(dòng)自行車 電壓比較器 PWM調(diào)制器 直流電動(dòng)機(jī)

ABSTRACT With the developing of mechanization level in this modern society, more vehicles had been widely used. Traditional traffic tools that require fuel consumptions, f
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ern the speed, automatic cruise with a limit speed, decelerate and brake, provide the under-voltage protection and over current protection.

Key word electric-vehicle voltage comparator PWM modulater DC moter

目錄


引言 1
第一章 系統(tǒng)分析 1
1.1設(shè)計(jì)思路 1
第二章 電路設(shè)計(jì) 3
2.1電源電路設(shè)計(jì) 3
2.1.1穩(wěn)壓二極管型設(shè)計(jì) 3
2.1.2穩(wěn)壓芯片設(shè)計(jì) 4
2.2主電路設(shè)計(jì) 5
2.2.1 欠壓保護(hù)電路 5
2.2.2過(guò)流保護(hù)電路 7
2.2.3鋸齒波發(fā)生器 9
2.2.4 PWM脈寬調(diào)制 10
2.2.5驅(qū)動(dòng)電路 12
第三章 整車設(shè)計(jì) 17
3.1有刷直流電機(jī) MY6812 24V 120W 17
3.2 油門(mén)把手 19
3.3 剎車閘 20
第四章 測(cè)試數(shù)據(jù)與結(jié)果分析 21
4.1 測(cè)試方案 21
4.2 測(cè)試結(jié)果 21
第五章 結(jié)果與討論 21
5.1 設(shè)計(jì)結(jié)果及結(jié)語(yǔ) 21
致謝語(yǔ) 22
參考文獻(xiàn) 22


引言

電動(dòng)自行車是指以蓄電池作為輔助能源在普通自行車的基礎(chǔ)上，安裝了直流電機(jī)、控制器、蓄電池等電子器件和顯示儀表系統(tǒng)的機(jī)電一體化的個(gè)人交通工具，與燃油助力車相比，增加了許多電參數(shù)。由蓄電池、電機(jī)、機(jī)械車體三部分組成。電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)作為能源和負(fù)載之間的橋梁，將蓄電池和機(jī)械車體聯(lián)系起來(lái)發(fā)揮其機(jī)械效應(yīng)，可實(shí)現(xiàn)過(guò)流保護(hù)、油門(mén)控制、剎車控制、欠壓保護(hù)等功能。為了降低本次設(shè)計(jì)的成本，采用了120W有刷電機(jī)，搭建pwm控制器并使用故障率非常低的通用元件。脈寬調(diào)制器通過(guò)比較速度轉(zhuǎn)把的速度電壓信號(hào)和基準(zhǔn)電壓，改變其功率開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通比，從而控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速：導(dǎo)通比大、轉(zhuǎn)速高；導(dǎo)通比小、轉(zhuǎn)速低。本設(shè)計(jì)采用分立元件設(shè)計(jì)，LM339采集油門(mén)把手和剎車的信號(hào)，通過(guò)電壓比較器和振蕩電路產(chǎn)生的鋸齒波進(jìn)行比較，在電壓比較器輸出端PWM脈寬調(diào)制，配合用兩個(gè)三極管構(gòu)成的半橋，驅(qū)動(dòng)IRF3205場(chǎng)效應(yīng)管門(mén)集進(jìn)而控制電機(jī)轉(zhuǎn)速,以此來(lái)達(dá)到控制電動(dòng)自行車工作的目的。

第一章 系統(tǒng)分析

1.1設(shè)計(jì)思路
本設(shè)計(jì)采用分立元件設(shè)計(jì)，使用MY6812 24V 120W直流電機(jī)作電源，油門(mén)把手及剎車信號(hào)由電壓比較器LM339采集，通過(guò)與振蕩電路的鋸齒波比較，在電壓比較器輸出端PWM脈寬調(diào)制，配合用兩個(gè)三極管構(gòu)成的半橋，驅(qū)動(dòng)IRF3502場(chǎng)效應(yīng)管門(mén)集從而控制電機(jī)轉(zhuǎn)速。
電動(dòng)自行車控制系統(tǒng)的硬件電路由以下幾個(gè)部分構(gòu)成：電源電路、欠壓保護(hù)電路、過(guò)流保護(hù)電路、振蕩電路、控制電路、驅(qū)動(dòng)電路。本設(shè)計(jì)在完成電動(dòng)車功能基礎(chǔ)上，力求將系統(tǒng)最簡(jiǎn)化，從而達(dá)到縮小成本的目的。
當(dāng)打開(kāi)電源開(kāi)關(guān)后，LM339得到供電開(kāi)始工作，前兩級(jí)電壓比較器通過(guò)LM339組成一個(gè)雙限比較器，進(jìn)行欠壓過(guò)流保護(hù)，當(dāng)電壓超過(guò)額定值或電流不足的時(shí)候令電動(dòng)車能自動(dòng)停止工作；第三級(jí)電壓比較器是由1/4LM339組成的音頻方波振蕩器的電路，可以通過(guò)調(diào)節(jié)電容大小來(lái)調(diào)節(jié)方波頻率；第四級(jí)比較器PWM調(diào)制器用來(lái)采集油門(mén)、剎車信號(hào)，同鋸齒波比較并進(jìn)行斬波，輸出相應(yīng)的PWM波形，從而驅(qū)動(dòng)安裝在后輪的直流電機(jī)運(yùn)動(dòng)，這樣便可以令電動(dòng)自行車安全穩(wěn)定的工作。本設(shè)計(jì)基本工作原理圖見(jiàn)圖1-1。



圖1-1總體電路方框圖

第二章 電路設(shè)計(jì)
2.1電源電路設(shè)計(jì)
2.1.1穩(wěn)壓二極管型設(shè)計(jì)

圖 2-1 穩(wěn)壓二極管設(shè)計(jì)電路


穩(wěn)壓二極管Zener diode(電路符號(hào)：ZD)，是一種直到臨界反向擊穿電壓前都具有很高電阻的半導(dǎo)體器件。在這臨界擊穿點(diǎn)上,反向電阻降低到一個(gè)很小的數(shù)值,在這個(gè)低阻區(qū)中電流增加而電壓則保持恒定,穩(wěn)壓二極管是根據(jù)擊穿電壓來(lái)分檔的,因?yàn)檫@種特性,穩(wěn)壓管主要被作為穩(wěn)壓器或電壓基準(zhǔn)元件使用，廣泛應(yīng)用于浪涌保護(hù)電路、過(guò)壓保護(hù)電路、電弧抑制電路。此外，穩(wěn)壓二極管可以串聯(lián)起來(lái)構(gòu)成串聯(lián)穩(wěn)壓電路以便在較高的電壓上使用,獲得更多的穩(wěn)定電壓。
采用MY6812 24V 120W直流電機(jī)作電源，LM339單電源范圍為2-36V，故選擇由穩(wěn)壓二極管串聯(lián)起來(lái)構(gòu)成串聯(lián)穩(wěn)壓電路，將負(fù)載電壓基本穩(wěn)定于5V。
穩(wěn)壓管穩(wěn)定電路的設(shè)計(jì)主要依據(jù)以下幾個(gè)方面：
① 電源輸出電壓U1=(2~3)Uz，Uz為穩(wěn)定電壓
② 穩(wěn)壓管的選擇需滿足輸出電壓U0=Uz，且輸出電流IZM-IZ>IZma*-IZmin
③ 限流電阻需保證穩(wěn)壓管既穩(wěn)壓又不損壞，即IDZmin>IZ且IDZma*故選擇串聯(lián)穩(wěn)壓電路，先通過(guò)一個(gè)穩(wěn)壓二極管將電源電壓穩(wěn)定于12V，再通過(guò)第二個(gè)穩(wěn)壓二極管將輸出電壓 ……（未完，全文共9650字，當(dāng)前僅顯示2635字，請(qǐng)閱讀下面提示信息。收藏《畢業(yè)論文：代步電動(dòng)自行車的控制器設(shè)計(jì)》）