一种电动车辆数字调速器,属于电子调速装置。 电动车辆是以蓄电池作能源,用直流电机驱动行进的车辆。调速器是用于电动车辆在行进中调节车速的装置。
现有的电动车辆调速器大致分为三个部分:
操作部分→控制信号处理部分→被控管部分
其中操作部分都是采用刹车钢丝连到调速电位器(或电感器)上,靠钢丝牵拉来改变电位器的阻值,从而改变控制电压的大小,其操作属于机械牵引方式;控制信号处理部分多采用脉冲工作方式,用一块时基电路产生脉冲,由操作部分输出一个变化的模拟量(直流电压)来改变脉冲宽度,从而改变被控管的导通时间,改变直流电机驱动状态,改变车速。
上述调速器有许多不足之处,一是调速电位器在受牵拉的情况下工作,牵引钢丝经常断裂或受阻,电位器拉簧易变形失效,电位器常接触不良或损坏,调速器工作可靠性差;二是操作不便,靠人手操作把手来牵拉刹车钢丝调速,人感不适,人机功能不理想;三是刹车性能不佳。刹车装置是一种暂停机构,刹车把手一松,不要重新启动,车轮即转,安全性较差;四是功能单一,不能对电池低电压、电机过负荷等起保护作用。
本发明的目的在于提供另一种设计思想的电动车辆调速器。要求工作可靠性好,调速操作方便、安全并具有电瓶低电压保护、电机过负荷保护等功能。
本发明的技术解决方案是摒弃机械操作调速方式,把机械操作调速变成用按键操作的数字电压调速。具体实施途径是用时钟信号发生器发生时钟信号,输入可逆计数器计数,输出数字电压,通过数模网络,把这个数字电压变为模拟量,模拟量的大小由骑车者通过把手上的按键任意控制,用这个变化的模拟量去调制一系列脉冲信号,从而获得一串宽度改变的窄脉冲,在最高时速时,这个窄脉冲消失,用一恒定的直流电压推动电机运转。机械刹车装置直接控制可逆计数器复位,电池低电压以及电机负荷保护用比较器与标称值进行比较,比较器输出接可逆计数器的复位端。
本调速器由于把机械操作全部改为电操作,工作可靠性好;调速操作轻便灵活、手感好,有较好的人机功能;机械刹车的同时,电机停止运转,提高了操作的安全性;控制信号处理部分采用多功能电路,使本调速器具有电池低电压保护以及电机过负荷保护等多种功能。
图1为本发明的电线路图。
以下结合图1对本发明进一步说明。
本发明的调速操作装置及控制信号处理部分中,有时钟电压信号发生电路YF1-YF2;对YF1-YF2产生的时钟信号进行可逆计数的计数器Js;控制Js运行状态地加法操作按键K1以及减法操作按键K2;控制计数器Js输入信号状态的门电路YF9-YF10;将Js输出的数字电压转变为模拟电压的数模网络;脉冲波发生电路A2;用上述数模网络输出的模拟电压实现对A2输出的电信号进行脉冲调宽的调制电路A3。
YF1-YF2输出的时钟信号分别输入门电路YF9、YF10的第二个输入端,YF9、YF10的输出端分别与Js的加法计数端Cp+以及减法计数端Cp-相接。
操作按键K1、K2按装在车辆把手上,K1、K2的常开端点分别与门电路YF9、YF10第一个输入端相接,K1、K2的公共端接地。
可逆计数器Js的输出端Q1-Q4与门电路YF9、YF10的第三个输入端之间分别串接有加法满量判别电路以及减法满量判别电路;
上述其余有关电路连接按常规接法。
YF1-YF2中输出为时钟信号,经门电路YF9进行状态分配,输入Js的Cp+端进行计数,计数值的大小由按键K1按下时间的长短控制,K1即为加速按键。与上相反过程,K2控制阶梯电压的递减,K2为减速按键。
Js的输出端Q1-Q4接由电阻R按常规接法组成的数模网络,将Js输出的数字电压信号转变为模拟电压信号,输出到A3的同相端,在A3中进行脉冲调宽,A3输出一个脉冲宽度可变的脉冲,推动晶体管BG1-BG2-BG3,改变BG3管导通时间的长短,改变电机的运转状态,从而改变车速。
K1按键按下的时间越长,Js的阶梯电压累加值越大,输入到A3的数模电压越高,A3输出的脉冲宽度越宽,BG3管导通时间越长,车速越高。与上相反,K2按键按下的时间越长,车速越低。
Js的输出端Q1-Q4输出为加法满量信号“1111”状态时,经四输入倒相器YF8倒相后,送入YF9,封闭YF9的输出,Js加法计数停止,电动车辆达最高速度;与此类推,Q1-Q4输出的减法满量信号“0000”经单输入倒相器YF3-YF6倒相后,送入四输入倒相器YF7倒相后,送入YF10,封闭YF10的输出,Js减法计数停止,电动车辆达最低速。
为使本调速器有更稳定的工作状态以及更完善的性能,还可以增加一些附加部分:
在操作按键K1、K2常开端点与门电路YF9、YF10的第一个输入端之间分别串接防抖电路YF12-YF13、YF14-YF15;
门电路YF9、YF10的第一个输入端与门电路YF11的两个输入端并接,YF11的输出端接可逆计数器Js的复位端R,当K1、K2同时按下,YF11输出为“1”状态,Js复位到“0000”状态,此时切断给车辆电机供电,车辆处于“软”刹车状态。
在后轮机械刹车机构上另外装置依靠刹车钢丝牵引联动的电气刹车开关K3,K3常开端点接可逆计数器复位端R,K3常闭端点接地。机械刹车机械刹车的同时,依靠机械刹车钢丝牵引联动,使K3闭合,Js复位到“0000”状态,确保刹车的安全性;
设置车辆蓄电池低电压保护比较器A1,蓄电池输出电压E与标称电压E1分别接A1两输入端,A1输出端通过二极管D1接Js的复位端R,当E低于E1,Js复位到“0000”状态;
设置电动车辆电机过负荷保护比较器A4,负荷电压ER0与标称电压E1分别接A4两输入端,A4输出端通过二极管D3接Js的复位端R,当ER0高于E1,Js复位到“0000”状态;
本调速器各部分功能电路可以选取具有相应功能的集成电路,例如:
电路YF1-YF2以及YF3-AYF6用同一块集成电路CD4069;可逆计数器Js用集成电路CD40193;门电路YF9-YF11用同一块集成电路CD4023;四输入倒相器用同一块集成电路CD4012;YF12-YF15用同一块集成电路CD4011;A1-A4用同一块集成电路LM339,上述各电路的连接按其有关功能应用的常规接法,有关元件按常规应用取值。