毕业论文：代步电动自行车的控制器设计

毕业论文
题目： 代步电动自行车的控制器设计
院（系） 　　 信息科学与工程学院　　　
专 业 　　 电气工程及其自动化　　　
届 别 　　　 2012 届　　

代步电动自行车

【摘要】 现代社会随着机械化程度的加快，更多的代步工具被人们广泛使用。随着现代人对无区别化社会及环境保护的要求越来越高，电动代步车作为新近几年出现的产品，迎合高龄人口便利和绿色环保的需求，本次设计旨在消化吸收现有的电动代步车设计原理，以较低成本完成电动代步车控制系统的设计。主要包括以下内容：设计整车的电气结构原理图；参考现有技术设计出电动代步车油门把手和蓄电池充电电路原理图；完成了整车的设计装备，主要以四运放LM339核心，构成24V／120W有刷电机控制电路，具有速度调节、限速巡行、减速刹车、欠压保护及过流保护等功能。

【关键词】 电动自行车 电压比较器 PWM调制器 直流电动机

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

目录


引言 1
第一章 系统分析 1
1.1设计思路 1
第二章 电路设计 3
2.1电源电路设计 3
2.1.1稳压二极管型设计 3
2.1.2稳压芯片设计 4
2.2主电路设计 5
2.2.1 欠压保护电路 5
2.2.2过流保护电路 7
2.2.3锯齿波发生器 9
2.2.4 PWM脉宽调制 10
2.2.5驱动电路 12
第三章 整车设计 17
3.1有刷直流电机 MY6812 24V 120W 17
3.2 油门把手 19
3.3 刹车闸 20
第四章 测试数据与结果分析 21
4.1 测试方案 21
4.2 测试结果 21
第五章 结果与讨论 21
5.1 设计结果及结语 21
致谢语 22
参考文献 22


引言

电动自行车是指以蓄电池作为辅助能源在普通自行车的基础上，安装了直流电机、控制器、蓄电池等电子器件和显示仪表系统的机电一体化的个人交通工具，与燃油助力车相比，增加了许多电参数。由蓄电池、电机、机械车体三部分组成。电机驱动系统作为能源和负载之间的桥梁，将蓄电池和机械车体联系起来发挥其机械效应，可实现过流保护、油门控制、刹车控制、欠压保护等功能。为了降低本次设计的成本，采用了120W有刷电机，搭建pwm控制器并使用故障率非常低的通用元件。脉宽调制器通过比较速度转把的速度电压信号和基准电压，改变其功率开关管的导通比，从而控制电机的转速：导通比大、转速高；导通比小、转速低。本设计采用分立元件设计，LM339采集油门把手和刹车的信号，通过电压比较器和振荡电路产生的锯齿波进行比较，在电压比较器输出端PWM脉宽调制，配合用两个三极管构成的半桥，驱动IRF3205场效应管门集进而控制电机转速,以此来达到控制电动自行车工作的目的。

第一章 系统分析

1.1设计思路
本设计采用分立元件设计，使用MY6812 24V 120W直流电机作电源，油门把手及刹车信号由电压比较器LM339采集，通过与振荡电路的锯齿波比较，在电压比较器输出端PWM脉宽调制，配合用两个三极管构成的半桥，驱动IRF3502场效应管门集从而控制电机转速。
电动自行车控制系统的硬件电路由以下几个部分构成：电源电路、欠压保护电路、过流保护电路、振荡电路、控制电路、驱动电路。本设计在完成电动车功能基础上，力求将系统最简化，从而达到缩小成本的目的。
当打开电源开关后，LM339得到供电开始工作，前两级电压比较器通过LM339组成一个双限比较器，进行欠压过流保护，当电压超过额定值或电流不足的时候令电动车能自动停止工作；第三级电压比较器是由1/4LM339组成的音频方波振荡器的电路，可以通过调节电容大小来调节方波频率；第四级比较器PWM调制器用来采集油门、刹车信号，同锯齿波比较并进行斩波，输出相应的PWM波形，从而驱动安装在后轮的直流电机运动，这样便可以令电动自行车安全稳定的工作。本设计基本工作原理图见图1-1。



图1-1总体电路方框图

第二章 电路设计
2.1电源电路设计
2.1.1稳压二极管型设计

图 2-1 稳压二极管设计电路


稳压二极管Zener diode(电路符号：ZD)，是一种直到临界反向击穿电压前都具有很高电阻的半导体器件。在这临界击穿点上,反向电阻降低到一个很小的数值,在这个低阻区中电流增加而电压则保持恒定,稳压二极管是根据击穿电压来分档的,因为这种特性,稳压管主要被作为稳压器或电压基准元件使用，广泛应用于浪涌保护电路、过压保护电路、电弧抑制电路。此外，稳压二极管可以串联起来构成串联稳压电路以便在较高的电压上使用,获得更多的稳定电压。
采用MY6812 24V 120W直流电机作电源，LM339单电源范围为2-36V，故选择由稳压二极管串联起来构成串联稳压电路，将负载电压基本稳定于5V。
稳压管稳定电路的设计主要依据以下几个方面：
① 电源输出电压U1=(2~3)Uz，Uz为稳定电压
② 稳压管的选择需满足输出电压U0=Uz，且输出电流IZM-IZ>IZma*-IZmin
③ 限流电阻需保证稳压管既稳压又不损坏，即IDZmin>IZ且IDZma*故选择串联稳压电路，先通过一个稳压二极管将电源电压稳定于12V，再通过第二个稳压二极管将输出电压 ……（未完，全文共9650字，当前仅显示2635字，请阅读下面提示信息。收藏《毕业论文：代步电动自行车的控制器设计》）