CN202847370U - 一种基于单片机的汽车半主动悬架控制装置 - Google Patents
一种基于单片机的汽车半主动悬架控制装置 Download PDFInfo
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Abstract
一种基于单片机的汽车主动悬架控制装置，包括电源驱动模块、数据采集模块、数据处理模块、数据存储模块以及MIC总线通讯模块；其中数据采集模块通过信号开关芯片和A/D转换芯片与数据处理模块的输入端口连接，数据处理模块的输出端口分别与数据存储模块和PWM电路连接，同时数据处理模块和MIC总线通讯模块之间通过网口连接；PWM电路与电磁阀连接；电源驱动模块为数据采集模块、数据处理模块和数据存储模块供电。本装置根据数据采集模块所采集的车身振动加速度，油气悬架气体压力，减振器的温度等数据，实时地改变悬架阻尼系数，并通过控制电磁阀的电流来控制节流孔开度，以实现对阻尼力的调节。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种汽车半主动悬架控制设备，尤其涉及一种基于单片机的汽车主动悬架控制装置。
背景技术
车辆悬架的半主动控制技术是近年来车辆悬架研究的热点课题，半主动悬架工作时几乎不消耗发动机的功率，不需向悬架系统施加外部能源，只需适时地改变悬架的阻尼元件或弹性元件的参数即可，结构简单，造价低，而减振效果接近于主动悬架，因此半主动悬架的性能价格比高，具有更为现实的应用价值，受到国际上各大汽车公司和研究人员的广泛重视，并且根据路面来适时的调节悬架的软硬程度，调节车辆悬架系统的阻尼状态来降低车身的振动幅度，将有着重要的意义。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种基于单片机的汽车主动悬架控制装置，该装置根据数据采集模块所采集的车身振动加速度，油气悬架气体压力，减振器的温度等数据，实时地改变悬架阻尼系数，并通过控制电磁阀的电流来控制节流孔开度，以实现对阻尼力的调节。
如上构思，本实用新型的技术方案是：一种基于单片机的汽车主动悬架控制装置，其特征在于：包括电源驱动模块、数据采集模块、数据处理模块、数据存储模块以及MIC总线通讯模块；其中数据采集模块通过信号开关芯片和A/D转换芯片与数据处理模块的输入端口连接，数据处理模块的输出端口分别与数据存储模块和PWM电路连接，同时数据处理模块和MIC总线通讯模块之间通过网口连接；PWM电路与电磁阀连接；电源驱动模块为数据采集模块、数据处理模块和数据存储模块供电。
上述数据采集模块包括温度传感器、加速度传感器、压力传感器和电流互感器。
上述电源驱动模块由电源转换芯片SF24S5-5W和SF24S15-10W组成，其中：电源转换芯片SF24S5-5W分别给数据采集模块、数据处理模块及数据存储模块供电，电源转换芯片SF24S15-10W给电源互感器供电。
上述数据处理模块采用单片机P89V51RD2。
上述信号转换芯片采用4051。
上述A/D转换芯片采用PCF8591。
上述温度传感器采用pt100，其通过温度变送器与信号开关芯片连接，信号开关芯片与A/D转换芯片连接。
上述加速度传感器的型号为4000A，其直接与A/D转换芯片连接。
上述压力传感器的型号为HM10，电流互感器的型号为MSQ-125，它们分别与信号开关芯片连接，信号开关芯片与A/D转换芯片连接。
上述数据存储模块的型号为24C256。
本实用新型结构简单，成本低廉，工作稳定，消耗功率小。根据数据采集模块所采集的车身振动加速度，油气悬架气体压力，减振器的温度等数据，实时地改变悬架阻尼系数。为了实现实时的控制，系统只设软、中、硬三个档位。执行机构采用电液比例阀，即通过控制通过电磁阀的电流来控制节流孔开度，以实现对阻尼力的调节，从而实现控制悬架的作动力，使悬架总是处于最佳减振状态，提高车辆的平顺性。
附图说明：
图1为本实用新型的硬件结构框图；
图2为本实用新型的温度变送器电路图；
图3为本实用新型的PWM控制电路图。
具体实施方式：
参照图1：一种基于单片机的汽车主动悬架控制装置，由包括电源驱动模块、数据采集模块、单片机P89V51RD2、数据存储模块24C256以及MIC总线通讯模块组成。其中：数据采集模块通过信号开关芯片4051和A/D转换芯片PCF8591与单片机P89V51RD2的输入端口连接，单片机P89V51RD2的输出端口分别与数据存储模块24C256和PWM电路连接，同时单片机P89V51RD2和MIC总线通讯模块之间通过网口连接；PWM电路与电磁阀连接；电源驱动模块为数据采集模块、数据处理模块和数据存储模块供电。
上述数据采集模块由温度传感器、加速度传感器、压力传感器和电流互感器组成。其中：温度传感器采用pt100，其通过温度变送器与信号开关芯片连接，信号开关芯片与A/D转换芯片连接；加速度传感器型号为4000A，其直接与A/D转换芯片连接；压力传感器型号为HM10，电流互感器型号为MSQ-125，它们分别与信号开关芯片连接，信号开关芯片与A/D转换芯片连接。
上述电源驱动模块由电源转换芯片SF24S5-5W和SF24S15-10W组成，其中：电源转换芯片SF24S5-5W分别给数据采集模块、数据处理模块及数据存储模块供电，电源转换芯片SF24S15-10W给电源互感器供电。
参照图2：温度传感器采用铂电阻温度传感器pt100，此传感器电阻阻值随着外界温度的升高而增大，具有灵敏度高，工作可靠的特点。但其线性度不好，需要变送电路来改善其线性度。该电路采用正反馈进行线性补偿。PT端接温度传感器pt100，通过电桥把电阻的变化转化成电压的变化，并经过运放LM224进行放大处理。VT为输出，并把一定的正反馈量引入到电源输入端，经过加法器和电压跟随器，给电桥供电。经过实际的检验，此温度变送器具有较高的线性度。
参照图3，本装置通过PWM输出来控制通过电磁阀的电流。但是当长时间使用时，电磁阀过热，其电阻增加，从而导致通过电流阀的电流减小，偏离控制目标，势必影响悬架的控制性能。通过电流互感器可以测得通过电磁阀的电流，并把测得的数据送入单片机，通过PID控制算法调整PWM的参数设定，以实现电磁阀恒流输出。LH1为霍尔传感器，f1端接负载。当pt1端注入PWM脉冲时，负载电路就能够适时的接通和断开。霍尔传感器可以感应负载电路的电流，通过电位器将其转化成电压信号i/v1，经A/D转化后送入单片机。此模块还有故障诊断的功能，电路中接入了熔断电阻，当电磁阀短路时，输出电流过大，导致熔断断开，时输出电流为零，电流互感器能及时检测到此信息并送给单片机。
本实用新型的工作过程如下：一开始，启动汽车半主动悬架控制装置，等待系统完成初始化后，各种传感器开始工作，采集汽车运行过程中的悬架的运动参数等，通过A/D转换将这些信号参数传递给单片机控制器，通过单片机中的PID控制算法，发出PWM脉宽调制信号来控制电磁阀的电流来控制节流孔开度，从而实现控制悬架的作动力，使悬架总是处于最佳减振状态，提高车辆的平顺性。
Claims (10)
1.一种基于单片机的汽车半主动悬架控制装置，其特征在于：包括电源驱动模块、数据采集模块、数据处理模块、数据存储模块以及MIC总线通讯模块；其中数据采集模块通过信号开关芯片和A/D转换芯片与数据处理模块的输入端口连接，数据处理模块的输出端口分别与数据存储模块和PWM电路连接，同时数据处理模块和MIC总线通讯模块之间通过网口连接；PWM电路与电磁阀连接；电源驱动模块为数据采集模块、数据处理模块和数据存储模块供电。
2.根据权利要求1所述的一种基于单片机的汽车半主动悬架控制装置，其特征在于：上述数据采集模块包括温度传感器、加速度传感器、压力传感器和电流互感器。
3.根据权利要求1所述的一种基于单片机的汽车半主动悬架控制装置，其特征在于：上述电源驱动模块由电源转换芯片SF24S5-5W和SF24S15-10W组成，其中：电源转换芯片SF24S5-5W分别给数据采集模块、数据处理模块及数据存储模块供电，电源转换芯片SF24S15-10W给电源互感器供电。
4.根据权利要求1所述的一种基于单片机的汽车半主动悬架控制装置，其特征在于：上述数据处理模块采用单片机P89V51RD2。
5.根据权利要求1所述的一种基于单片机的汽车半主动悬架控制装置，其特征在于：上述信号转换芯片采用4051。
6.根据权利要求1所述的一种基于单片机的汽车半主动悬架控制装置，其特征在于：上述A/D转换芯片采用PCF8591。
7.根据权利要求2所述的一种基于单片机的汽车半主动悬架控制装置，其特征在于：上述温度传感器采用pt100，其通过温度变送 器与信号开关芯片连接，信号开关芯片与A/D转换芯片连接。
8.根据权利要求2所述的一种基于单片机的汽车半主动悬架控制装置，其特征在于：上述加速度传感器的型号为4000A，其直接与A/D转换芯片连接。
9.根据权利要求2所述的一种基于单片机的汽车半主动悬架控制装置，其特征在于：上述压力传感器的型号为HM10，电流互感器的型号为MSQ-125，它们分别与信号开关芯片连接，信号开关芯片与A/D转换芯片连接。
10.根据权利要求1所述的一种基于单片机的汽车半主动悬架控制装置，其特征在于：上述数据存储模块的型号为24C256。
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