CN104265465B - 油门控制器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种油门控制器，包括油门踏板位置传感器、控制器及电机，油门踏板位置传感器的输出端与控制器的输入端相连，油门踏板位置传感器包括滑变电阻，滑变电阻的第一端与电源相连，滑变电阻的第二端与电源地相连，当踩动油门踏板时，滑变电阻的滑动端位置变化，滑变电阻的滑动端输出变化的电压并传输给控制器，控制器的输出端与电机的输入端相连，控制器根据电压信号输出控制命令控制电机工作。本发明能够通过控制器精确的控制步进电机的正转、反转来调节油门的开度大小。
Description
技术领域
本发明涉及汽车设备技术领域，特别是涉及一种油门控制器。
背景技术
众所周知，为控制机动车气缸的进油量，进而控制发动机的转速和功率，最终实现对机动车车速的控制，在机动车的驾驶室内都设置有油门踏板。传统的油门踏板大都是通过连杆或拉索来实现油门的开度控制，其一系列动作均为机械运动。由于这种油门踏板的一系列动作都是机械运动，使得其传动精度和灵敏度都不高；而普通接触式电控油门又存在可靠性较低和使用寿命较短的问题。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题，特别创新地提出了一种油门控制器。
为了实现本发明的上述目的，本发明提供了一种油门控制器，包括油门踏板位置传感器、控制器及电机，所述油门踏板位置传感器的输出端与所述控制器的输入端相连，所述油门踏板位置传感器包括滑变电阻，所述滑变电阻的第一端与电源相连，所述滑变电阻的第二端与电源地相连，当踩动油门踏板时，滑变电阻的滑动端位置变化，滑变电阻的滑动端输出变化的电压并传输给所述控制器，所述控制器的输出端与所述电机的输入端相连，所述控制器根据所述电压信号输出控制命令控制所述电机工作。
本发明通过滑变电阻将油门踏板的位移转变为电压变化，控制器根据电压的变化控制电机的正转、反转来调节油门的开度大小，灵敏度高、控制精确、可靠性高。
在本发明的一种优选实施方式中，所述控制器包括A/D转换、寄存器、减法器及处理器，所述寄存器包括第一寄存器及第二寄存器；所述A/D转换的输出端与所述第一寄存器的输入端相连，所述第一寄存器的输出端分别与所述第二寄存器的输入端及所述减法器的第一输入端相连，所述第二寄存器的输出端与所述减法器的第二输入端相连，所述减法器的输出端与处理器的输入端相连，所述处理器根据减法器输出的信号控制所述电机工作。
通过控制第一寄存器及第二寄存器的时钟脉冲信号来实现第一寄存器输出当前时刻信号，第二寄存器输出上一时刻信号，即第二寄存器输出的信号比第一寄存器输出的信号延时一个时钟脉冲；再通过减法器对输出信号相减得到信号的变化值，最后通过处理器对减法器输出信号的处理，控制步进电机正转或者反转。
在本发明的一种优选实施方式中，还包括D/A转换，所述D/A转换包括第一D/A转换及第二D/A转换，所述第一D/A转换的输入端及输出端串连在所述第一寄存器的输出端及所述减法器的第一输入端之间，所述第二D/A转换的输入端及输出端串连在所述第二寄存器的输出端及所述减法器的第二输入端之间。
将数字信号转换成为模拟信号，易于测量变化值。
在本发明的一种优选实施方式中，所述寄存器的型号为74ls194。
该元器件价格便宜、经久耐用。
在本发明的一种优选实施方式中，还包括功率放大电路，所述所述功率放大电路包括：三极管、电容、二极管、第一电阻、第二电阻及第三电阻，所述三极管的基极与处理器的输出端相连，所述三极管的集电极分别与第一电阻的第一端、第二电阻的第一端及电容的第一端相连，所述第一电阻的第二端分别与第三电阻的第一端及电容的第二端相连，所述第三电阻的第二端与所述电机绕组的第一端相连，所述第二电阻的第二端与二极管的正极相连，所述二极管的负极及所述电机的绕组的第二端均与电源相连，所述三极管的发射极与电源地相连。
给步进电机提供足够的运转功率。其中第三电阻起限流作用，也起到了改善回路时间常数；二极管使电机绕组产生的反电动势通过二极管而衰减掉，从而保护了三极管不受损坏；电容改善注入步进电机绕组的电流脉冲前沿，提高步进电机的高频性能；第二电阻减小回路的放电时间常数，使绕组中电流脉冲的后沿变陡，电流下降肘间变小，起到提高高频工作性能的作用。
在本发明的一种优选实施方式中，所述电机为步进电机。
步进电机的正转及反转能够精确控制油门开度大小，惯性的作用很小。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：本发明能够通过输出的变化值精确的控制步进电机的正转、反转来调节油门的开度大小。
附图说明
图1是本发明电路结构示意图。
图2是本发明功率放大电路示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
本发明提供了一种油门控制器，包括油门踏板位置传感器、控制器及电机，油门踏板位置传感器的输出端与控制器的输入端相连，油门踏板位置传感器包括滑变电阻，滑变电阻的第一端与电源相连，滑变电阻的第二端与电源地相连，当踩动油门踏板时，滑变电阻的滑动端位置变化，滑变电阻的滑动端输出变化的电压并传输给控制器，控制器的输出端与电机的输入端相连，控制器根据电压信号输出控制命令控制电机工作。
在本发明的一种优选实施方式中，如图1所示，控制器包括A/D转换、寄存器、减法器及处理器，寄存器包括第一寄存器及第二寄存器；A/D转换的输出端与第一寄存器的输入端相连，第一寄存器的输出端分别与第二寄存器的输入端及减法器的第一输入端相连，第二寄存器的输出端与减法器的第二输入端相连，减法器的输出端与处理器的输入端相连，处理器处理减法器输出的信号并根据减法器输出的信号来控制电机工作。在本实施方式中，寄存器为74ls194。
需要注意的，在本实施方式中，第一74ls194及第二74ls194的S0端及S1端均为高电平，第一74ls194及第二74ls194的时钟脉冲端均与同一个时钟脉冲相连；开始时，第一74ls194及第二74ls194清零置位，在A/D转换完成输出第一个数之后到A/D转换完成输出第二个数之前，第一74ls194及第二74ls194的脉冲端均输入第一个上升沿脉冲，则第一74ls194的输出与A/D转换完成输出第一个数相同，而第二74ls194输出均为低电平；第一74ls194及第二74ls194的脉冲端均输入第二个上升沿脉冲，则第一74ls194及第二74ls194的输出均与A/D转换完成输出第一个数相同；第一74ls194及第二74ls194的脉冲端均输入第三个上升沿脉冲，则第一74ls194及第二74ls194的输出均与A/D转换完成输出第一个数相同；……；在A/D转换完成输出第二个数之后到A/D转换完成输出第三个数之前，第一74ls194及第二74ls194的脉冲端均输入第二个上升沿脉冲，则第一74ls194的输出与A/D转换完成输出第二个数相同，而第二74ls194输出与A/D转换完成输出第一个数相同；第一74ls194及第二74ls194的脉冲端均输入第二个上升沿脉冲，则第一74ls194及第二74ls194的输出均与A/D转换完成输出第二个数相同；第一74ls194及第二74ls194的脉冲端均输入第三个上升沿脉冲，则第一74ls194及第二74ls194的输出均与A/D转换完成输出第二个数相同；……；在A/D转换完成输出第三个数之后到A/D转换完成输出第四个数之前，第一74ls194及第二74ls194的脉冲端均输入第三个上升沿脉冲，则第一74ls194的输出与A/D转换完成输出第三个数相同，而第二74ls194输出与A/D转换完成输出第二个数相同；第一74ls194及第二74ls194的脉冲端均输入第三个上升沿脉冲，则第一74ls194及第二74ls194的输出均与A/D转换完成输出第三个数相同；第一74ls194及第二74ls194的脉冲端均输入第三个上升沿脉冲，则第一74ls194及第二74ls194的输出均与A/D转换完成输出第三个数相同；……；……。需要注意的，在本实施方式中，第一74ls194比第二74ls194的输出提前一个时钟脉冲。
还需要注意的，为了提高A/D转换的精度，在本实施方式中，A/D转换采用10位的并口输出，而则需要6个完全相同的74ls194寄存器，3个一组的将它们组成10个并口输入，10个并口输出的寄存器；也可以采用其他具有相同功能类型的寄存器芯片并不限于该芯片。相应的D/A转换则需要10并口输入的数模转换器；也可以选用1串口输入的D/A转换器，只需在D/A转换器的串口输入端及寄存器的输出端之间串连一个并口转串口的寄存器。
在本发明的一种更加优选实施方式中，还包括D/A转换，D/A转换包括第一D/A转换及第二D/A转换，第一D/A转换的输入端及输出端串连在第一寄存器的输出端及减法器的第一输入端之间，第二D/A转换的输入端及输出端串连在第二寄存器的输出端及减法器的第二输入端之间。
在本发明的一种优选实施方式中，如图2所示，还包括功率放大电路，功率放大电路包括：三极管、电容、二极管、第一电阻、第二电阻及第三电阻，三极管的基极与处理器的输出端相连，三极管的集电极分别与第一电阻的第一端、第二电阻的第一端及电容的第一端相连，第一电阻的第二端分别与第三电阻的第一端及电容的第二端相连，第三电阻的第二端与电机绕组的第一端相连，第二电阻的第二端与二极管的正极相连，二极管的负极及电机的绕组的第二端均与电源相连，三极管的发射极与电源地相连。
在本发明的一种优选实施方式中，电机为步进电机。
需要注意的，在实施方式中，步进电机采用4相8线制，上述只描述了其中一相的电路连接，其他三相连接方式上述连接方式均相同，为独立的功率供电，在此不作赘述。也可以采用其他类型的步进电机，例24BYJ48型(4相5线制)的步进电机，则需要将步进电机的公共端及步进电机的任一相串连在三极管的发射极与电源地之间，另外三相的连接方式相同，在此不作赘述。
特别的，处理器根据减法器输出的值调节步进电机正转/反转属于现有技术，不属于本发明的发明点。例，当减法器输出的值为+4v(为正值时，规定顺时针旋转；为负值时，规定逆时针旋转；为零时，不旋转)时，在一定时间t内，步进电机顺时针旋转x(x>0)度，当减法器输出的值为-4v时，在相同时间内，步进电机逆时针旋转y(y>0)度，或者当减法器输出的值为-3v时，在相同时间内，步进电机逆时针旋转z(z<y)度；具体控制均为现有现有技术，在此不作赘述。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。
Claims (5)
1.一种油门控制器，其特征在于，包括油门踏板位置传感器、控制器及电机，所述油门踏板位置传感器的输出端与所述控制器的输入端相连，所述油门踏板位置传感器包括滑变电阻，所述滑变电阻的第一端与电源相连，所述滑变电阻的第二端与电源地相连，当踩动油门踏板时，滑变电阻的滑动端位置变化，滑变电阻的滑动端输出变化的电压并传输给所述控制器，所述控制器的输出端与所述电机的输入端相连；
所述控制器包括A/D转换、寄存器、减法器及处理器，所述寄存器包括第一寄存器及第二寄存器；
所述A/D转换的输出端与所述第一寄存器的输入端相连，所述第一寄存器的输出端分别与所述第二寄存器的输入端及所述减法器的第一输入端相连，所述第二寄存器的输出端与所述减法器的第二输入端相连，所述减法器的输出端与处理器的输入端相连；第一寄存器及第二寄存器的时钟脉冲信号实现第一寄存器输出当前时刻信号，第二寄存器输出上一时刻信号，再通过减法器对输出信号相减得到信号的变化值，所述处理器根据所述减法器输出的信号控制所述电机工作。
2.根据权利要求1所述的油门控制器，其特征在于，还包括D/A转换，所述D/A转换包括第一D/A转换及第二D/A转换，所述第一D/A转换的输入端及输出端串连在所述第一寄存器的输出端及所述减法器的第一输入端之间，所述第二D/A转换的输入端及输出端串连在所述第二寄存器的输出端及所述减法器的第二输入端之间。
3.根据权利要求1所述的油门控制器，其特征在于，所述寄存器的型号为74ls194。
4.根据权利要求1所述的油门控制器系统，其特征在于，还包括功率放大电路，所述功率放大电路包括：三极管、电容、二极管、第一电阻、第二电阻及第三电阻，所述三极管的基极与处理器的输出端相连，所述三极管的集电极分别与第一电阻的第一端、第二电阻的第一端及电容的第一端相连，所述第一电阻的第二端分别与第三电阻的第一端及电容的第二端相连，所述第三电阻的第二端与所述电机绕组的第一端相连，所述第二电阻的第二端与二极管的正极相连，所述二极管的负极及所述电机的绕组的第二端均与电源相连，所述三极管的发射极与电源地相连。
5.根据权利要求1所述的油门控制器系统，其特征在于，所述电机为步进电机。
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