一種挖掘機(jī)油門電機(jī)的控制方法及控制機(jī)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種挖掘機(jī)的控制方法和控制機(jī)構(gòu)，具體地說是對挖掘機(jī)油門電機(jī)的驅(qū)動控制及控制機(jī)構(gòu)，從而達(dá)到控制發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速的目的。
【背景技術(shù)】
[0002]目前國內(nèi)挖掘機(jī)大多采用進(jìn)口油門控制器，其成本高，不易維修，且油門控制精度不高。直流電機(jī)具有良好的調(diào)速性能，調(diào)速范圍寬，可快速準(zhǔn)確的將油門拉到目標(biāo)位置，實現(xiàn)轉(zhuǎn)速精準(zhǔn)快速控制。常規(guī)的挖掘機(jī)油門電機(jī)采用2路PWM控制，其原理如圖1所示。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)存在的技術(shù)問題:油門電機(jī)正反轉(zhuǎn)切換過程和控制方式復(fù)雜。
[0004]為便于分析，我們這里先定義油門電機(jī)轉(zhuǎn)向，假定圖1中電流從OUTl到0UT2定義為油門電機(jī)正轉(zhuǎn)，電流從0UT2到OUTl定義為油門電機(jī)反轉(zhuǎn)。
[0005]從圖1的油門電機(jī)驅(qū)動真值表可以看出，要控制油門電機(jī)正轉(zhuǎn)時，控制器的輸出IN2需要維持低電平，INl工作在PWM模式，調(diào)節(jié)INl的占空比可以調(diào)節(jié)油門電機(jī)的正轉(zhuǎn)速度，INl、IN2波形如圖2所示:要控制油門電機(jī)反轉(zhuǎn)時，INl、IN2需工作在互補PWM模式，INl、IN2波形如圖3所示:要停止油門電機(jī)時，INl需要維持高電平，IN2維持低電平，其波形如圖4所示。由圖2、圖3可以看出，油門電機(jī)在正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)時工作模式不同，即正轉(zhuǎn)時IN2工作在非PWM模式，而反轉(zhuǎn)時，INl、IN2為互補PWM模式。當(dāng)切換油門電機(jī)正反轉(zhuǎn)時，需要改變ARM的工作模式配置，且ARM要輸出一個完整的PWM波形后，新的模式配置才能生效，在油門電機(jī)正反轉(zhuǎn)切換時存在延時。
[0006]由于油門電機(jī)在正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)時，ARM工作在不同模式，所以油門電機(jī)從正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)到停止?fàn)顟B(tài)時需要不同的程序?qū)崿F(xiàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]針對以上油門電機(jī)控制方案的不足，設(shè)計出了一種挖掘機(jī)油門電機(jī)的控制方法及控制機(jī)構(gòu)。
[0008]本發(fā)明的技術(shù)方案為:
一種挖掘機(jī)油門電機(jī)的控制方法，所述的控制方法是:
I)控制油門直流電機(jī)的正反轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)速:ARM控制器通過檢測油門控制旋鈕的位置和通過其內(nèi)部產(chǎn)生二路互補的PWM信號和轉(zhuǎn)向控制信號，控制油門直流電機(jī)的正反轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)速；
當(dāng)要控制帶位置反饋的油門直流電機(jī)反轉(zhuǎn)時，設(shè)置連接于ARM控制器一腳GP1DO為低電平，與該腳連接的三極管電路中的三極管不導(dǎo)通，對IN2的信號無影響，IN1、IN2為01或10 ;當(dāng)要控制帶位置反饋的油門直流電機(jī)正轉(zhuǎn)時，設(shè)置ARM控制器一腳GP1DO為高電平，三極管導(dǎo)通，強(qiáng)制將IN2的電位拉低，INl、IN2為00或10 ;在切換帶位置反饋的油門直流電機(jī)正反轉(zhuǎn)時，只需要改變ARM控制器一腳GP1D的電平高低狀態(tài)；ARM控制器只需工作在互補PWM模式下； 所述的互補的PWM波形是二路波形相位相反頻率相同的波形，檔位旋鈕與ARM控制器的控制旋鈕檢測電路相連，帶位置反饋的油門直流電機(jī)的位置反饋信號也與ARM控制器的控制旋鈕檢測電路相連，當(dāng)ARM控制器檢測到檔位變化信號時，將此信號轉(zhuǎn)化為對帶位置反饋的油門直流電機(jī)的PWM驅(qū)動信號，此信號通過油門直流電機(jī)驅(qū)動器驅(qū)動器驅(qū)動帶位置反饋的油門直流電機(jī)轉(zhuǎn)動；ARM控制器通過對帶位置反饋的油門直流電機(jī)的位置反饋信號檢測，形成閉環(huán)控制；
2)控制發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速:通過油門拉線來控制油門直流電機(jī)的供油量，從而達(dá)到控制發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速的目的；
油門直流電機(jī)輸出軸通過發(fā)動機(jī)的油門拉線改變發(fā)動機(jī)油門的開度，從而將發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速控制在相應(yīng)的檔位轉(zhuǎn)速上；
3)轉(zhuǎn)向無延時:通過在直流電機(jī)驅(qū)動電路中設(shè)三極管電路，實現(xiàn)立即切換帶位置反饋的油門直流電機(jī)的轉(zhuǎn)向而無延時；
4)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速控制:檔位旋鈕變化時，為使發(fā)動機(jī)快速準(zhǔn)確的達(dá)到目標(biāo)轉(zhuǎn)速，ARM控制器對預(yù)先存儲的檔位對應(yīng)的油門電機(jī)位置信號數(shù)值即目標(biāo)位置信號值與油門電機(jī)當(dāng)前的位置信號數(shù)值進(jìn)行比較，根據(jù)二者的差值來確定帶位置反饋的油門直流電機(jī)的轉(zhuǎn)向，加大油門還是減小油門，同時也根據(jù)此差值的大小確定輸出互補PWM波形的占空比，差值較大時，占空比大，油門電機(jī)轉(zhuǎn)速快，差值小時，占空比小，油門電機(jī)轉(zhuǎn)速慢；通過此算法保證對發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速控制的響應(yīng)速度，又能保證控制精度。
[0009]一種挖掘機(jī)油門電機(jī)控制方法的控制機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)包括檔位旋鈕、ARM控制器、油門直流電機(jī)驅(qū)動器、帶位置反饋的油門直流電機(jī)、油門拉線，檔位旋鈕與ARM控制器連接，ARM控制器與油門直流電機(jī)驅(qū)動器連接，油門直流電機(jī)驅(qū)動器與帶位置反饋的油門直流電機(jī)連接，帶位置反饋的油門直流電機(jī)上連接有油門拉線；所述的ARM控制器內(nèi)設(shè)有油門控制旋鈕檢測電路和直流電機(jī)驅(qū)動電路，在所述的直流電機(jī)驅(qū)動電路中設(shè)有三極管電路，所述的三極管電路中設(shè)有三極管，所述的ARM控制器上設(shè)有腳GP10D0，腳GP1DO與三極管的基極連接；
油門電機(jī)輸出軸通過發(fā)動機(jī)的油門拉線改變發(fā)動機(jī)油門的開度，從而將發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速控制在相應(yīng)的檔位轉(zhuǎn)速上；三極管用于控制油門電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，其由ARM控制器的GP1DO引腳狀態(tài)決定，當(dāng)此引腳為高電平時，三極管處于導(dǎo)通狀態(tài)，油門電機(jī)驅(qū)動器的IN2與地連接，所以IN2被強(qiáng)制拉到低電平，此時油門電機(jī)正轉(zhuǎn)；相反的，當(dāng)此引腳為低電平時，油門電機(jī)反轉(zhuǎn)。
[0010]本發(fā)明通過加設(shè)三極管電路和該電路中的三極管基極與ARM控制器一個腳GP1DO連接，三極管的集電極與IN2相連，使ARM控制器只需要工作在互補PWM模式下。油門電機(jī)的正反轉(zhuǎn)切換由GP1DO控制，要控制油門電機(jī)正轉(zhuǎn)時，GP1DO置高電平，三極管導(dǎo)通，IN2被強(qiáng)制拉倒低電平；要控制油門電機(jī)反轉(zhuǎn)時，GP1DO置低電平，三極管不導(dǎo)通，對IN2的信號沒有影響，INl、IN2波形互補，油門電機(jī)反轉(zhuǎn)。
[0011]上述結(jié)構(gòu)使本發(fā)明具有的有益效果:一是控制模式簡單:通過增加三極管，只需配置ARM工作在互補PWM模式即可實現(xiàn)對油門電機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制，無需對ARM進(jìn)行模式切換配置。二是油門電機(jī)正反轉(zhuǎn)切換速度快，從圖5的油門電機(jī)驅(qū)動真值表可以看出:當(dāng)要控制油門電機(jī)反轉(zhuǎn)時，設(shè)置GP1DO為低電平，三極管不導(dǎo)通，對IN2的信號無影響，INK IN2為Ol或10 ;要控制油門電機(jī)正轉(zhuǎn)時，設(shè)置GP1DO為高電平，三極管導(dǎo)通，強(qiáng)制將IN2的電位拉低，INl、IN2為00或10。在切換油門電機(jī)正反轉(zhuǎn)(油門加減)時，只需要改變GP1DO的電平高低狀態(tài)，這樣大大提高了系統(tǒng)的響應(yīng)速度。
[0012]【附圖說明】:
圖1為現(xiàn)有挖掘機(jī)油門電機(jī)控制機(jī)構(gòu)控制原理圖。
[0013]圖2為現(xiàn)有挖掘機(jī)油門電機(jī)控制機(jī)構(gòu)正轉(zhuǎn)波形示意圖。
[0014]圖3為現(xiàn)有挖掘機(jī)油門電機(jī)控制機(jī)構(gòu)反轉(zhuǎn)波形示意圖。
[0015]圖4為現(xiàn)有挖掘機(jī)油門電機(jī)控制機(jī)構(gòu)停止波形示意圖。
[0016]圖5為本發(fā)明挖掘機(jī)油門電機(jī)控制機(jī)構(gòu)控制原理圖。
[0017]圖6為本發(fā)明挖掘機(jī)油門電機(jī)控制機(jī)構(gòu)互補PWM波形示意圖。
[0018]圖7為本發(fā)明的挖掘機(jī)油門電機(jī)控制機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)框圖。
【具體實施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0020]如圖所示，本發(fā)明所述的一種挖掘機(jī)油門電機(jī)