1) Система управления:

главным звеном системы управления является микроконтроллер АТ89С52, который управляет мостовым инвертором через драйвера.

AT89C52 - быстродействующая CMOS 8-разрядная микроЭВМ с 2 Кб электрически стираемой флэшПЗУ (PEROM). Соединение универсального 8-разрядного процессора с флэш-памятью на одном кристалле, делает AT89C52 мощной микроЭВМ, которая обеспечивает гибкое и недорогое решение многих прикладных задач управления.

AT89C52 обеспечивает следующие стандартные возможности: 2 Кб флэш-памяти, 128 байтов ОЗУ, 36 линий ввода/вывода, три 16-разрядных таймера/делителя (один из них с захватом), шестивекторная, трехуровневая система прерываний, полно/дуплексный последовательный порт и тактовый генератор.

2) Силовой преобразователь:

упрощенная схема силового преобразователя, представляющего собой мостовой инвертор, представлена на рис.2

Рис.2 Схема электрическая принципиальная силового преобразователя .

3) Вентильный двигатель:

управляемый двигатель, принцип работы которого схож с синхронным при учете замены ОВ на ПМ. Для получения вращающегося поля и момента на выходе определенной величины необходимо подавать в каждую из трех фаз (в зависимости от ОУ, для КР рассматриваем управление одной независимой фазной обмоткой) синусоидальный ток соответствующей величины, формируемый напряжением одинаковой амплитуды при помощи ШИМ.

4) Драйверы:

для управления мостовым инвертором используются четыре драйвера IR2127. Основное назначение драйверов - это согласование выходного сигнала контроллера с параметрами управления ключей. Драйвер управляются прямыми сигналами, т.е. высокий уровень на входе соответствует высокому уровню на выходе. Входы управления защищены от помех. Также драйвера имеют выходы обратной связи, при ошибке на которых появляется сигнал высокого уровня. Также в нашем проекте предусмотрена защита от сквозного короткого замыкания для пар ключей VT1-VT3 и VT2-VT4 и задержка на фронте управляющего сигнала для ключа сразу после закрытия другого парного ключа.

5) Бортовая система электропитания:

представляет собой совокупность аккумуляторной батареи, автомобильного генератора, а также схемы понижения напряжения для питания СУ.

6) Главный индикатор:

светодиод, расположенный на передней панели ЛА, его параметры задаются разработчиками автомобиля.

7) Датчик момента:

аналоговый датчик момента представляет собой делитель напряжения, величина уставки которого пропорциональна моменту на руле. Напряжение с него подается на АЦП, после преобразования заводится в МК.

8) Датчик скорости автомобиля:

датчик скорости устанавливается независимо от ЭУР, мы только используем его импульсы для своих целей. Его квалитет - 6 имп/1 м., т.е. при скорости 200 км/ч и 10 км/ч эта частота составляет соответственно:

Периоды измеренных сигналов ДС при этих частотах соответственно составляют:

9) Датчик положения ротора:

датчик, сигнал которого меняется сообразно с углом поворота ротора ВИД, по синусоидальному закону. В процессе работы программа считает половину периода сигнала ДПР, необходимого для корректного расчета времени импульса, Учитывая наличие редуктора между рулевым колесом и валом ВДПМ с передаточным числом i=18, а также зная, что максимальная скорость, с которой человек способен вращать рулевое колесо, равна 3 об/с, рассчитаем максимальную частоту сигнала ДПР:

При этой частоте период измеряемого сигнала ДПР будет минимальным:

За минимальную скорость вращения рулевого колеса примем величину равную 0,5 об/с, частота сигнала ДПР в этом случае будет минимальной:

При этой частоте период измеряемого сигнала ДПР будет максимальным:

При тактовой частоте процессора равной 12 МГц все выше посчитанные величины могут быть измерены 16-тиразрядным таймером без использования регистра-расширителя.

10) Датчики температуры двигателя и силового преобразователя:

Датчики температуры представляют собой терморезисторы с положительным ТКС (позистор), т. е. с увеличением температуры сопротивление терморезисторов, а следовательно, и напряжение на них увеличиваются. Вид зависимости сопротивления позистора от температуры приведен на рис.3. Это напряжение подается на инвертирующий вход компаратора. При превышении его над опорным напряжением, подаваемым на неинвертирующий вход, компаратор срабатывает, и выходной сигнал меняется с низкого уровня на высокий. Этот сигнал, информирующий о превышении температуры, подается на ножку микроконтроллера. В соответствии с этим микроконтроллер исполняет команды по остановке двигателя. Таким образом, двигатель и силовой преобразователь не перегреваются выше допустимой температуры.

Рис.3 Температурная характеристика позистора.

В данной работе мы используем терморезисторы ТРП-19 с Rн=1000 Ом, Тпер=60 °С, бR=12 %/°С.

Из формулы (1) находим величину сопротивления позистора при T2=70 °С.

Разработанная принципиальная электрическая схема представлена в приложении 2.

3. Разработка программного обеспечения