CN103607143B - 一种电动自行车的防盗控制装置及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电动自行车的防盗控制装置及控制方法。该控制装置由无刷直流电机、三相桥式逆变器和单片机环接组成，其中，三相桥式逆变器的三端输出接无刷直流电机的三相绕组，无刷直流电机输出的霍尔信号接单片机，单片机的输出接三相桥式电路中各功率管的控制端，单片机通过控制三相桥式逆变器中功率管的开通和关闭实现对无刷直流电机的控制。该防盗控制方法是：使用者关闭电动自行车并拔出钥匙，单片机进入停放模式，单片机设定合理人为拖动距离H并根据霍尔信号算出实际拖动位移，当实际位移超过警戒设定值H，1秒后单片机会自动控制无刷直流电机反转返回原来位置。

Description

一种电动自行车的防盗控制装置及控制方法

技术领域

本发明属于电子控制技术领域，具体涉及一种电动自行车的防盗控制装置及控制方法。

背景技术

电子控制装置实现的一种电动自行车的防盗控制方法是:单片机在电动自行车停放模式下判断电动自行车是否有人为强制性位移，根据内设程序自动回位的防盗控制方法。无刷直流电机在电动汽车和电动自行车市场有广泛的应用，常用电动车防盗装置采用的方法是单片机控制相应晶闸管通断令无刷直流电机三相短接实现硬防盗，通过设计单片机外设传感器电路令喇叭发出报警信号实现软防盗，然而这种防盗控制装置容易产生“误判”，行人不小心触碰或者工作人员整理车位时也会引发报警，影响了生活环境；其次，在使用者距离较远的情况下，盗车者依然可以强制把车拖走。因此，设计一种合理科学的电动自行车防盗控制方法及控制装置，能改善生活环境，降低电动自行车被窃率，具有重要的意义。

发明内容

本发明的目的旨在克服传统电动自行车防盗控制方法误判率高，影响生活环境，小偷仍能使用强制力偷车等缺点，提供的一种科学的电动车的防盗控制装置及控制方法。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种电动自行车的防盗控制装置，依次由无刷直流电机、三相桥式逆变器、单片机环接组成，其中，所述三相桥式逆变器的三端输出接所述无刷直流电机的三相绕组，所述无刷直流电机输出的霍尔信号接所述单片机，所述单片机的输出接所述三相桥式电路中各功率管的控制端，所述单片机通过控制三相桥式逆变器中功率管的开通和关闭实现对无刷直流电机的控制。

本发明选用常用AT89C51、晶振电路、三相电桥（6管）、48V直流电源，并将48V直流电压源分压为5V和15V。

本发明的电动自行车的防盗控制装置的控制方法是：使用者关闭电动自行车并拔出钥匙，单片机进入停放模式，单片机设定合理人为拖动距离H并根据霍尔信号算出实际拖动位移，如果实际位移超过警戒设定值H，1秒后单片机会自动控制无刷直流电机反转返回原来位置，其中超过警戒设定值H范围时，外力作用越大，电动自行车复位速度越快。

本发明的电动自行车的防盗控制装置的控制方法，包括下列步骤：

（1）使用者关闭电动自行车并拔下钥匙,；

（2）单片机根据引脚电平判断处于停放模式；

（3）电动自行车被人拖动；

（4）当拖动位移小于警戒值H，则单片机不做处理；

（5）当拖动位移大于警戒值H，则单片机开始计数N和计时T；

（6）当计时到1秒时，单片机计算电动车被移动的距离；

（7）单片机计算1秒内电动车被移动的速度；

（8）单片机控制功率管开通与关闭,无刷直流电机以步骤（7）所述的速度进行反转，反转持续时间为1s；

(9)当反转持续时间到1s，电动车返回到原位时，计数N和计时T都置0，跳转到步骤（3）以防止再次被人拖动，实现再次防盗。

本发明的优点和有益效果主要是：

本发明采用的电动自行车的防盗控制装置，结构简单，控制方便，通过单片机控制功率管开通与关闭实现对无刷直流电机的控制，可在大降低电动自行车被窃率。

附图说明

图1为本发明的控制装置结构图，

图2为本发明的控制装置结构框图，

图3本发明的控制方法流程图，

图4为本发明的单片机引脚简图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的一种电动自行车的防盗控制装置及控制方法作进一步的详细说明。

如图1所示，为本发明的控制装置结构图，该装置依次由无刷直流电机、三相桥式逆变器、单片机环接组成，其中，所述三相桥式逆变器的三段输出接无刷直流电机的三相绕组，无刷直流电机输出的霍尔信号接单片机，单片机的输出接三相桥式电路中各功率管的控制端，单片机通过三相桥式逆变器中功率管开通周期为MOS6、MOS1；MOS1、MOS2；MOS2、MOS3；MOS3、MOS4；MOS4、MOS5；MOS5、MOS6；MOS6、MOS1……。

假设电动自行车的无刷直流电机转子有p对磁极，三相桥式逆变器由6个功率管构成，那么输出的霍尔信号有6种，将一个圆分为6个扇区，每个扇区60度。采集的霍尔信号状态每改变一次，计数结果N就加1。根据原理，霍尔信号经过一个周期，转子转过一对磁极(例如，转子p对磁极就是转子转过360/p度电角度)，所以霍尔信号状态每改变一次，转子转过(360/p)/6度电角度，如果知道车轮直径为D，可以计算得到行驶里程。

无刷直流电机的按某种速度实现反转，按某种速度转动就是调速问题，可以通过单片机控制功率管的PWM信号占空比来实现，也就是调压调速；而正反转可以通过单片机控制功率管导通次序来实现。假设无刷直流电机霍尔状态正处于001，即运行状态处于I、功率管6和功率管1正开通时，要想实现无刷直流电机电机的反转就是要使绕组上的输入电压反向，可以通过功率管3和功率管4开通来实现反转，如表1所示。

表1

当前霍尔状态

001

101

100

110

010

011

运行状态

I

II

III

IV

V

VI

正转功率管导通组合

MOS6.MOS1

MOS1.MOS2

MOS2.MOS3

MOS3.MOS4

MOS4.MOS5

MOS5.MOS6

反转功率管导通组合

MOS3.MOS4

MOS4.MOS5

MOS5.MOS6

MOS6.MOS1

MOS1.MOS2

MOS2.MOS3

结合图1、图2、图3和图4叙述本发明的防盗控制装置的控制方法，包括下列步骤：

(1)使用者关闭电动自行车并拔下钥匙，处于停放模式下，单片机引脚P1.0置高电平；

（2）单片机采样无刷直流电机发出的霍尔信号，单片机引脚P2.0、P2.1、P2.2接收霍尔信号；

（3）判断电动自行车被移动的距离是否超出了警戒值H；

（4）当没有超出警戒值H,重复步骤（2）；当超出警戒值H，则判断霍尔信号是否发生变化；

（5）当霍尔信号没有发生变化，重复步骤（4）；当霍尔信号发生变化，则计时器进行计时T；

（6）判断时间T是否超出1s；

（7）当计时T没有超出1s，则计数N加1；当T超出1s，则立即采样当前霍尔信号；

（8）根据所述N和H计算被移动的距离，得到被移动的距离：

$\frac{\mathrm{\πD}\×N\×(360/p)}{6}+H;$

（9）根据所述距离计算电动车被移动的速度，得到被移动的速度：

$[\frac{\mathrm{\πD}\×N\×(360/p)}{6}+H]/1s;$

（10）无刷直流电机以步骤（9）所述的速度实现反转，反转持续时间为1s，单片机引脚P0.0至P0.5输出控制信号控制无刷直流电机运转；

（11）当反转持续时间到1s，电动车回到原位时，跳转到步骤（2），以实现再次防盗。

上述电动自行车的防盗控制方法及控制装置，仅仅通过检测霍尔信号，根据算法算得被移动距离和算得实现反转的转速。其结构、算法简单，可以有效的防止电动自行车被偷。

Claims (2)

1.一种电动自行车的防盗控制装置的控制方法，该控制方法基于的控制装置依次由无刷直流电机、三相桥式逆变器、单片机环接组成，其中，所述三相桥式逆变器的三端输出接所述无刷直流电机的三相绕组，所述无刷直流电机输出的霍尔信号接所述单片机，所述单片机的输出接所述三相桥式逆变器中各功率管的控制端，所述单片机通过控制三相桥式逆变器中功率管的开通和关闭实现对无刷直流电机的控制；其特征在于，所述的控制方法包括下列步骤：

(1)使用者关闭电动自行车并拔下钥匙；

(2)单片机根据引脚电平判断是否处于停放模式；

(3)电动自行车被人拖动，当拖动位移小于警戒值H，则单片机不做处理；当拖动位移大于警戒值H，则单片机开始计数N和计时T；

(4)计时到1秒时，单片机计算电动车被移动的位移；

(5)单片机计算1秒内电动车被移动的速度；

(6)单片机控制功率管开通与关闭,无刷直流电机以步骤(5)所述的速度进行反转，反转持续时间为1s；

(7)当反转持续时间到1s，电动车返回到原位时，计数N和计时T置0，跳转到步骤(3)以防止再次被人拖动，实现再次防盗。

2.根据权利要求1所述的电动自行车的防盗控制装置的控制方法，其特征在于，步骤(3)所述的计数N和计时T的初值均为零。