如何设计路灯车AMT操纵系统传感器信号采集电路???   中山板芙路灯车出租, 中山神湾路灯车出租, 中山坦洲路灯车出租  AMT电控操纵系统的硬件系统设计是指操纵系统所用的单片机及其外围设备的设计。本文将按照功能分为微处理器设计、电源电路设计、信号输入设计、输出设计、驱动电机电路设计等。微处理器设计主要是单片机及其最小系统的选择，电源电路设计主要是指电源转换电路的设计，信号输入设计是指各个输入传感器的选择及其电路的设计，输出电路设计是指将微处理器发出的控制信号经过处理后发送给电机带动操纵机构动作。AMT电控离合器系统硬件原理图。微处理器及外围电路设计电子控制器（其核心部分是微处理器）是整个路灯车AMT电控离合器系统的控制核心，其设计的好坏与整个AMT电控离合器控制的性能密切联系。路灯车运行工况复杂多变，AMT电控离合器操纵系统属于典型的实时控制系统，需要的并行I/O口较多，控制实时性强，中央处理器必须具有较强的运算能力、能在温差较大环境中工作且考虑到成本，要有良好的性价比等。基于上述原因和要求，该系统采用Freescale公司的单片机MC56F8366。它属于数字信号控制器56800E内核家族的一员，采用统一、经济、集成度高且实用高效架构，同时包含DSP处理能力和MCU功能，以及附带一组灵活的外围设备。芯片上资源丰富，拥有模数转换器（ADC）、多通道PWM模块等，性价比高，应用广泛。MC56F8366具有如下特点：  1）在总线频率为60MHz时，MC56F8366芯片的执行速度可达60MIPS；  2）JTAG/EOnCE提供隐性实时调试功能；  3）512KB程序闪存，32KB的数据RAM及32KB的数据Flash；   4）2个多功能六通道脉宽调制器（PWM）模块；   5）4个高达4通道12位模数转换器（ADC）、4个通用计时器；   6）2个FlexCAN、2个专用外部中断引脚、1个温度传感器；  7）2个串行外围接口(SPI)、2个串行通信接口(SCI)；  8）多达144个LQFP封装的引脚；多达76个通用输入/输出端口（GPIO）； 9）软件为内核及外设提供高速时钟锁相环。

    电源电路设计,  车载24V瓦尔塔免维护蓄电池作为总电源为系统各部分供电。在路灯车行驶过程中，一般通过车上自带的发电机对蓄电池进行充电，从而保证有足够的电源。主控芯片所需电源电压为3.3V，一些外围器件和其他芯片需要的供电电压为12V和5V，因此需要将24V的电源电压经转换电路转为所需的电压。为了提高电源的稳定性，本电源电路的设计是将24V的电压依次转为12V、5V、3.3V。采用DC-DC开关稳压器LM2594-12转换为12V、采用三端集成稳压器LM78M05转换为5V、通过LM1117-3.3V三端集成稳压器转换为3.3V电压。各芯片特性如下： 1）LM2594-12芯片特性：输入电压为4.5~40V、输出电压为12V、输出电流为0.4A、环境温度为-40~125℃；  2）LM78M05芯片特性：输入电压为7.2~35V、输出电压为5V、输出电流为0.5A；  3）LM1117芯片特性：输出电流可以达到1A、低压降电压调节、输出电压为3.3V。为了保证电压输出稳定，电路中的C9、C10、C11、C12主要起滤波作用，还有退耦、信号耦合、隔直流等作用，滤低频信号比较好。E6、E7、E8、E9在电路中用作高频滤波，使得这电压频率比较集中，减少干扰。二极管D2主要起安全保护作用，防止短路。12V主要为驱动电路供电，5V主要为转换电路供电，3.3V主要为微处理器芯片提供电源。

     信号采集电路设计, 传感器选用传感器是一种变换器，是指非电物理量（如温度、流量、转速等）与电量或电参考量（如电流、电压、频率等）转换的敏感元件。在AMT电控离合器操纵系统中，需要使用多个传感器来实时检测路灯车的状态。传感器的选用在控制系统中有着举足轻重作用，传感器精度越高，则输入到控制器中的信息量越准确，控制效果越好。在选用设计时要考虑到成本、安装空间和不破坏原传动系统的整体性等因素。本论文转速信号的测量采用了霍尔传感器，体积小，使用方便，自身内部设有处理电路及集电极开路输出单元，所输出的脉冲方波波形好。柴油机转速传感器安装于喷油泵凸轮轴上，离合器输出轴转速传感器安装于扭矩合成器输入轴上。路灯车属于低速大扭矩型，发动机转速范围一般在800r/min~2300r/min，脉冲频率范围为52800~2300Hz，脉冲时间间隔为0.3ms~2ms，采用测量两个脉冲间时间间隔来测频。离合器位移信号与干式膜片式离合器所能传递的扭矩大小有直接关系，它为控制系统提供反馈信息，使系统闭环化，从而提高控制性能。在本系统的设计中，离合器的操纵不再由脚踏板完成，而是由电机经减速增扭机构后再推动离合器总泵活塞完成，离合器位移与总泵活塞位移成一定的关系。位移传感器为直线式导电塑料电位器，量程为0~125mm，对应电压为0~5V。柴油机节气门开度传感器采用角位移传感器，其开度值为0~100，对应电压为0~5V。它与柴油发动机节气门轴相连，通过它可以真实的了解到节气门开度、柴油发动机的负荷情况。节气门开度与油门踏板有间接关系，驾驶员通过油门踏板反应驾驶意图，油门踏板信号输入给控制器，控制器将发出信号来控制发动机的节气门开度。车速信号直接用车速表得到，制动、档位信号采用霍尔接近开关传感器。

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     AMT电控离合器操纵系统通常需要采集的信号有：数字量（转速等）、模拟量（离合器位移和节气门开度等）、开关量（档位信号、制动开关等），相对应的信号采集电路有脉冲输入电路、模拟量输入电路、I/O量输入电路。所设计的脉冲输入电路，转速传感器在测速时转速发生变化，则磁通量改变，产生了变化的正弦交流电压，用光耦（4N35）对其进行滤波处理，即脉冲信号先经过处理（抗干扰光电隔离）然后才送入MC56F8366的捕捉/比较单元。模拟量输入需要经过模数转换（A/D转换）为数字量。本系统采用MC56F8366内部的4通道12位A/D转换子系统来设计模拟信号输入电路转换电路。由于传感器输出信号通常与芯片可接收的信号存在差异，且受到外界电磁干扰，，因此对信号需要整形滤波。所设计的模拟信号输入电路，模拟量在进入A/D口之前，主控芯片对其采样是经过一个电压跟随电路和低频滤波电路处理后进行的。开关量电路主要进行电平转换、抗干扰、整形处理。一般而言，从外部系统进入电子控制器中的电平往往与它所需的电平不一致，因此要转换电平。开关量相比于数字信号，其信号质量差需进行整形处理。电路也会受到干扰，需进行抗干扰处理。本系统设计时已将电源转换为所需电压，因此I/O量输入电路. 

     驱动电路设计,  电机驱动电路是该AMT电控离合器操纵系统硬件设计关键部分，控制对象为直流电机，需要满足大功率高精度的控制要求，也就是在功率方面要求额定功率54300W；在精度方面要求控制频率18KHz、PWM控制精度1/1000等。本系统选用IR2013的H桥驱动控制电路，IR2013是一款针对电机驱动的大电流半桥芯片。由于集成可驱动芯片，IR2013与微控制器接口方便，外围电路简单，其最高电流可达45A，PWM控制频率可达25KHz，同时有过温、过压、低压、过流和短路报警等功能。因此芯片IR2013能满足电控离合器电机驱动系统的使用要求。直流电机H桥驱动电路，采用两片IR2013大功率驱动芯片来驱动直流电机，电机两端电压由芯片MC56F8366的PWM控制信号和使能信号控制。当PWM控制信号使HIN为高电平时，HO输出高电平。反之，当LIN为低电平时，LO输出低电平。MC56F8366有2个6通道PWM，PWMB0、PWMB1两引脚可产生16位精度的脉宽调制输出，通过脉宽控制驱动电路给电机提供电压。驱动电路由三部分组成：输入输出部分、半桥驱动芯片、方向控制部分。IR2013S是半桥驱动芯片，受CPU的控制，+12V电压以及MURS120T3二极管根据PWMB0、PWMB1输入的脉冲信号控制电机的转向，同时PWMB0、PWMB1通过调节电压控制电机转速，电源电路中的电机正负极与此处电机的正负极相连，为电机提供动力。两块芯片IR2013S的驱动电压为+12V直流电源，由VS管脚为之提供。其对角线上的Q10、Q13和Q11、Q12组成两组电流通路，当电流经过Q10、MOTOR、Q13时，电机正转，而当电流流经Q11、MOTOR、Q12时，电机反转。每组功率管不能同时导通，否则会因同侧的三极管（Q10和Q12）同时导通，引起直通短路，烧毁三极管。为避免出现此种现象可以通过上下桥臂的两组控制信号之间增加延时来实现。本系统使用PCA82C251作为CAN总线接口芯片，它可向BUS提供差动的发送能力，也可向CAN控制器提供差动的接收能力。发送器的输出CANH和CANL已被保护，从而防止短路。当出现短路时，保护电路会自动识别并采取相应的延迟以防止芯片破坏以及电流的消耗。若出现VCANL>VCANLmax，发射机输出级立即关闭。为了匹配总线阻抗，使得数据通信可靠及抗干扰性好，通常在CANH和CANL端要接一个终端电阻（120Ω）才可以正常工作。

     硬件设计中抗干扰措施, AMT离合器电控操纵系统硬件设计中包括电路设计、印刷电路板设计和硬件调试阶段。硬件系统中最易出现高频干扰现象，因此在布线的时候要格外注意。(1)合理选择器件布局，功能相同的元器件可集中布置，将高频信号和低频信号分开，防止信号失真。(2)电容滤波可抑制传导耦合引起的干扰，对重要芯片和接口部分设滤波电容。(3)尽量使高频线短而粗，尽量加粗地线，减小接地电阻。对AMT离合器操纵系统的硬件进行设计，主要是以MC56F8366为主控芯片设56计微处理器及外围电路、H桥驱动电路、信号的采集与处理电路、CAN通讯电路设计等做了详细的设计。

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