基于全桥马达驱动的电动车窗防夹设计
固定占空比(50%)和频率(20kHz)的PWM信号驱动VNH2SP30,此时没有防夹伤功能。在驱动有防夹伤功能的窗户升降器时,必须断开PC7跳线。具有防夹伤功能情况下的操作流程如图5所示。
在打开电源或重启後,微控制器对所有使用过的外设 (输入/输出、定时器、ADC和SCI)进行初初始化,并启动一个只能执行停止重新设定或关掉线路等指令的无限环路(infinite loop)。
重设防夹标志符,微控制器将轮询访问各个key管脚。在这一阶段,微处理器工作于SLOWMODE模式,以降低功耗。
图4. PCB布局
图5. 防夹伤功能流程图
一旦按下按钮,选择的将是常规操作模式,并设置或重置VNH2SP30的INA和INB管脚,具体取?于被按按钮是上升键或下降键,Timer B Out Compare管脚用来为VNH2SP30提供一个频率为20kHz、占空比为30%的PWM信号,而Timer A Output Compare管脚用来随机应变地执行任务,执行时间为1ms。在1ms的任务执行期间,通过ST7 ADC采集电流感应,平均采集时间为10ms。
要知道是否会发生夹伤,必须将功率和平均功率与相应阈值进行比较。所考虑阈值的大小取决于上升启动阶段是否已经完成,或者软启动依然在进行中。除非按下了某一按键或发生了夹伤现象,占空比均以线性增加到100%为止,而PWM则变成一个常数(图6)。
在这一点系统等待下一事件∶按下某一按钮或夹伤现象发生。如果按下了某一按钮,马达将停止运行--重置VNH2SP30的PWM管脚,并设定INA和INB使马达立即?住,使车窗玻璃停止。万一发生夹伤现象,首先应该检查Window Up开关。
如果玻璃到达了窗户上方极限,将驱动马达运行800ms,将窗户玻璃锁定。否则,如果玻璃处于上行过程中,马达将下行800ms,以释放被夹物体;如果玻璃处于下行过程中,马达就停止运行。
图6. VNH2SP30的PWM信号
3、PC接口
在接通线路板电源後,VNH2SP30按照有关参数的默认值(PWM、软启动持续时间、两个阈值,或固定PWM频率和占空比)进行编程。借助串行端口,使用PC接口与VNH2SP30之间交换数据,可对上述参数进行修改或采集数据。使用PC接口时,必须保证马达已经停止。
从图7可以看出程序掩码,使用掩码上方的滑块可进行如下改动∶
■PWM频率∶可能值为5、10、15或20kHz,默认值为20kHz。降低频率可以听到某些噪声,具体取?于所使用的马达。
■软启动持续时间∶大概范围为800ms至2.5s之间,默认值为800ms 。
■阈值1∶在软启动期间使用,具体取?于车窗特徵,默认值为55。增加该阈值,就增加了启动防夹措施之前施加于障碍物上的力量。
■阈值2∶用于软启动开始之後。默认值为20。同上相同,如果增加该阈值,就增加了启动防夹措施之前施加于障碍物上的力量。
如果安装PC7跳线,微控制器就产生一个具有固定频率和固定占空比的PWM信号,其中,频率和占空比的大小可以通过调整图7所示的掩码中部的数据框中的数字实现。
在设定好所有数值後按"Send"按钮,这样在下一次驱动汽车窗户时就可以使用这些新的数据了。
也可以每毫秒采集一些信号:
■瞬时电流∶它是从VNH2SP30的CS管脚读取的电流,平均持续时间约10ms,仅仅用来忽略噪声。
■完整电流∶它也是从VNH2SP30的CS管脚读取的电流,但是平均持续时间约100ms。它与瞬时电流波形相似,只是有延迟。
■差分电流∶它是上述两个电流的差值,且是根据阈值进行比较的结果。
在选择了上述任一选项之後,按"Send"按钮,这同时也改变了PWM频率和软启动等。
信号采集只有按下线路板上的"UP"和"DOWN"键之後才能开始,在按下软件上的"Acquis.Stop"按钮之後才停止。一旦停止信号采集,将在安装软件的目录下生成一个".csv"文件。所生成的每个文件由两栏组成∶第一个带有时间(ms)信息,第二个是信号的数值。
图7. PC软件
图8 基于VNH2SP30的汽车窗户防夹伤实施方案
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