基于ARM-Linux的電子控制油門設計

摘要：傳統(tǒng)的油門通過右腳進行機械控制，并且剎車也用右腳控制。在緊急情況時，剎車踏在油門的事故時有發(fā)生。傳統(tǒng)油門通過機械傳導，結(jié)構(gòu)較為復雜，增加成本。電子油門控制系統(tǒng)通過指令控制執(zhí)行部分——舵機來控制油門的開度，實現(xiàn)發(fā)動機油門開度的精確控制。與此同時，通過節(jié)氣門開度傳感器，此設計可以從顯示部分得知油門的實際開度，并有利于新駕駛員駕駛，避免半途熄火的危險駕駛。汽車可按選定的速度穩(wěn)定行駛，無需駕駛員反復調(diào)節(jié)節(jié)氣門開度。
關鍵詞：油門；S3C2410；Linux設備驅(qū)動；舵機；控制；S3003

引言
巡航控制系統(tǒng)(CCS)是20世紀60年代發(fā)展起來的，又稱為恒速行駛系統(tǒng)。巡航控制系統(tǒng)工作時，ECU根據(jù)各種傳感器輸送來的信號判斷汽車的運行狀況，通過執(zhí)行元件自動調(diào)節(jié)節(jié)氣門的開度使汽車的行駛速度與設定的車速保持一致。汽車在良好路面上長時間行駛時，駕駛員啟動巡航控制系統(tǒng)并設定行駛速度，不需駕駛員操縱加速踏板，通過巡航控制系統(tǒng)即可自動保持既定的行駛速度，不僅減輕了駕駛員的勞動強度，同時利用先進的電子控制技術控制節(jié)氣門的開度，比駕駛員操縱節(jié)氣門更精確，汽車燃料經(jīng)濟性、排放污染性也可得到改善。

1 系統(tǒng)原理
1．1 電控油門原理
工作時，由駕駛員發(fā)出轉(zhuǎn)速的控制指令，由節(jié)氣門開度傳感器采集發(fā)動機的轉(zhuǎn)速參數(shù)，并把信號輸入電控單元；電控單元將控制信號和反饋的節(jié)氣門位置信號進行比較，根據(jù)比較的結(jié)果來驅(qū)動執(zhí)行器改變節(jié)氣門的開度，使實際的開度與控制開度達到一致，從而實現(xiàn)車速的自動控制。
1．2 舵機控制原理
舵機是一種位置(角度)伺服驅(qū)動器，適用于那些角度需要不斷變化并可以保持的系統(tǒng)。S3003型舵機有3個引腳，分別為電源Vcc、地GND和控制線Signal。控制信號由Signal通道進入信號調(diào)制芯片，獲得直流偏置電壓。它的內(nèi)部有一個基準電路，產(chǎn)生周期為20 ms、寬度為1．5 ms的基準信號，將獲得的直流偏置電壓與電位器的電壓比較，獲得電壓差輸出。最后，電壓差的正負輸出到電機驅(qū)動芯片以決定電機的正反轉(zhuǎn)。當電機轉(zhuǎn)速一定時，通過級聯(lián)減速齒輪帶動電位器旋轉(zhuǎn)，使得電壓差為0，電機停止轉(zhuǎn)動。
控制線的輸入是一個寬度可調(diào)的周期性方波脈沖信號，方波脈沖信號的周期為20 ms(即頻率為50 Hz)。當方波的脈沖寬度改變時，舵機的角度發(fā)生改變，角度變化與脈沖寬度成正比。其輸出軸轉(zhuǎn)角與輸入脈沖寬度關系如圖1所示。

2 系統(tǒng)設計
本系統(tǒng)采用三星公司的S3C2410和Futaba公司的S3003型舵機分別作為控制器和執(zhí)行器，使用Linux操作系統(tǒng)，實驗平臺為濟南恒信有限公司的發(fā)動機實驗平臺。