,智能电子产品设计与制作,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,学习情境三,电动车控制器设计与制作,学习情境三,1,学习目标,1.能分析给定的电动车控制器功能和技术要求，并通过查阅资料、到校外基地调研确定控制器的详细功能和技术要求。,2.能提出完成方案设计所需的引导问题。,3.能通过查阅资料，在老师的指导下独立完成方案设计。,4.能结合直流电动机调速控制的案例学习，进行电动车调速接口电路的设计。,5.能按照电子车控制器安装的要求，进行PCB板图的规划和设计。,6.能按照劳动保护、环保的要求进行电动车控制器整机装配与调试。,7.能够整理设计文档，编写电动车控制器的使用说明书。,学习目标 1.能分析给定的电动车控制器功能和技术要,2,学习内容,1.接受电动车控制器的开发任务，阅读任务书,2.收集资料、到校外实习基地调研与实习，了解相关知识,3.制订设计方案,4.功率MOSFET的选型及驱动电路设计,5.电动车控制器原理图设计和PCB板设计,6.电动车控制器硬件安装与调试,7.电动车控制器软件设计与调试,8.电动车控制器功能、技术指标测试,9.编写电子秤的使用明书,10.文档资料归档,学习内容 1.接受电动车控制器的开发任务，阅读任务书,3,工作过程,测试功能、技术指标,分析任务,制订设计方案,实施设计方案,4,1,2,3,工作过程测试功能、技术指标4,4,要求设计一款电动车控制器,控制器的用途经过调研后自行确定。根据用途确定控制器的功能，其中基本功能必须实现，在完成基本功能的前提下可有选择的设计扩展功能。具体设计方案由学生设计制定。,任务分析,任务书,要求设计一款电动车控制器,控制器的用途经过调研后自行,5,基本功能：,增强功能：,1、调速功能,2、限流保护功能,3、欠压保护功能,4、制动断电功能,1、限速功能,2、车保护功能,3、热保护功能,4、巡航定速功能,5、智能锁功能,基本功能：1、调速功能1、限速功能,6,电动车根据用途不同可分为电动自行车，电动摩托车，电动三轮车，电动滑板车，迷你车和电动观光车等。不同的用途对电机的功率，电池的容量要求不同。因此电动车控制器的设计应与电池容量和电机功率相匹配。,结合以下问题到企业访谈、调研。在充分了解电动车控制器的种类，以及各种控制器的技术要求的基础上。确定本次设计的电动车控制器的用途，由此确定所设计电动车控制器的功能和技术指标，并完成表1。,任务分析,任务分析,7,（1）生活中哪些场合使用电动车？不同使用场合下的电动车有何特点？,（2）不同的用途电动车其控制器的设计上有何异同点？,（3）本地有几家企业生产电动车控制器？其用途是什么？,（4）电动车控制器是否有国家标准？内容是什么？,引导性问题,（1）生活中哪些场合使用电动车？不同使用场合下的电动车有何特,8,（5）不同企业生产的控制器技术指标是什么？（列出5家企业生产的控制器的技术标准）,（6）电动车控制器各项技术指标的测量标准是什么？不同企业有何不同？,（7）待设计的控制器用途是什么？有什么功能？,（8）待设计的控制器要达到何种技术指标？,（9）对各项技术指标准备如何检测？,引导性问题,（5）不同企业生产的控制器技术指标是什么？（列出5家企业生产,9,题目,专业,班级,组长,组员,控制器的用途,控制器实现的功能,1、,5、,2、,6、,3、,7、,4、,8、,控制器的技术指标,1、,5、,2、,6、,3、,7、,4、,8、,检测标准,检测设备,检测方法,表1 设计任务分析表,题目专业班级组长组员控制器的用途1、5、2、6、3,10,制订设计方案,完成任务分析表后，也就确定了所要设计的电动车控制器的功能和技术参数。接着在以下问题的引导下完成下列工作：,设计方案的制订,设计方案的汇报与点评,制订设计方案 完成任务分析表后，也就确定了所要设计的,11,（1）电动车控制器由哪几部分组成？工作原理是什么？,（2）电动车中常采样什么类型的电动机？你打算控制什么类型、什么功率的电动机？该电机的工作原理是什么？驱动电路是什么？如何实现无级调速？,（3）电动机具有哪些保护措施？如何实现？,（4）控制器有哪些功能？这些功能如何实现？主要元器件如何选型？,（5）小组中成员的工作如何分配？工作计划是什么？,引导问题,引导问题,12,(1)能根据功能和技术指标的要求，提出有针对性的问题，提出的问题与实际情况相符,并能主动解决。,(2)系统结构清楚，信号表达正确，符合功能要求。,(3)主要器件的选择，保证所设计的电动车控制器具有较高的性价比，能够满足功能和技术指标的要求。,(4)PPT简洁、美观、信息量大，汇报条理性好，语言流畅。,学生在三天完成方案设计，并以小组的形式在班级中汇报，指导教师和班级其他小组的成员对该方案进行评价，对方案中的不足之处进行改进。,方案设计要求,方案设计要求,13,实施设计方案,方案设计完成后，进入到具体的设计过程，设计过程包括硬件设计、软件设计、安装与调试。要求在下列问题的引导中完成设计的全过程。,实施设计方案 方案设计完成后，进入到具体的设计过程，,14,（1）有刷电动机、无刷电动机的工作原理是什么？调速原理有何不同？,（2）无刷电动机和有刷电动机控制器有什么区,（3）选择何种类型的电机？如何实现无级调速？其驱动电路如何设计？,（4）调速转把的工作原理是怎样的？调速转把的结构有哪几种？调速转把的信号如何传送给单片机？,（5）制动闸把的工作原理是怎样的？制动闸把有哪几种？制动闸把的信号特征是怎样的？,硬件设计与调试,引导性问题,（1）有刷电动机、无刷电动机的工作原理是什么？调速原理有何不,15,(1)功能模块划分正确，各模块间的关系清楚。所设计电路正确、简练。,(2)单片机引脚分配合理，各模块没有冲突。,(3)所有元件选用合理，保证所设计的电动车控制器有较高的性价比,(4)元件布局合理、美观，符合结构和电子产品规范的要求。,(5)硬件电路装调有周详的计划、步骤清楚，完成的目标明确。,(6)仪器、仪表及工具的使用符合操作规范，妥善保管，工作过程不影响他人安全，,(7)材料使用节约，不浪费，保持工作环境整洁，废弃物按规定存放。,硬件设计与调试要求,(1)功能模块划分正确，各模块间的关系清楚。所设计电路正确、,16,（1）编程思路如何？软件模块划分为哪几块？,（2）如何设计主程序及各功能模块的流程图？,（3）电机转速的控制算法？脉冲宽度调制(PWM)控制法的工作原理是怎样的？,（4）调速转把输出信号A/D转换子程序？,（5）如何编写电压、电流、温度测量子程序？,（6）小组成员如何分工，如何安排设计时间？,软件设计与调试,引导性问题,（1）编程思路如何？软件模块划分为哪几块？软件设计与调试引导,17,(1)程序模块划分正确，各模块间的数据关系清楚，单片机资源分配合理。,(2)流程图符合规范、标准，程序结构清晰，内容完整，能清楚表达设计思想。,(3)程序调试计划周详、步骤清楚，目标明确，有调试方法的描述。调试过程记录完整、有分析。,(4)编程平台、仿真器、编程器的使用熟练。,软件设计与调试要求,软件设计与调试要求,18,测试功能、技术指标,完成电动车控制器的硬件与软件设计与调试后，根据下列引导问题对所设计的控制其的功能和技术参数进行测试，根据测试结果作出评价。,测试功能、技术指标 完成电动车控制器的硬件与软件设计,19,（1）进行哪些方面的测试？如何测试？,（2）结果如何？是否符合设计要求？,（3）本设计方案的优缺点？,（4）如何编写技术文档？,根据测试的结果完成表2。,引导性问题,（1）进行哪些方面的测试？如何测试？引导性问题,20,电动车控制器测试结果分析表,测试项目,测试条件,测试参数,测试结果,结果评价,负载测试,将控制器连接于电机试验台上，接额定工作电压，使电机在额定负载状态下工作。,电动机和控制器是否符合连续工作制S1要求。,调速功能,控制器接受,1.2V,4.0V,调速信号或等效数字调速信号时。,用示波器测量,PWM,输出占空比是否在,0,100,范围内连续可调。,欠压保护,将控制器连接于电机试验台上，接额定工作电压，使电机在额定负载状态下工作，然后降低电压到欠压值。,当控制器切断电机的供电回路时，测量电机上的供电电压。,过流保护,将控制器连接于电机试验台上，接额定工作电压，使电机在高速状态下工作，逐渐地给电机加负载，使电流逐步上升到不能继续上升为止。,测量最大电流值，该电流即为控制器限流值。,制动断电,将控制器连接于电机试验台上，接额定工作电压，使电机在任意速度下运转，给出制动信号。,检测控制器是否能自动切断电机的供电回路。,温升试验,常温下，将控制器连接于电机试验台上，接额定工作电压，使电机在额定负载条件下连续工作,30,分钟。,用温度检测装置检测控制器外壳温度。,过载能力,将控制器连接于电阻性负载试验台上，接额定工作电压，使电流达到,2,倍控制器的额定电流值，保持,3,分钟。,经冲击后控制器所有的功能参数是否正常,表2 测试结果分析表,电动车控制器测试结果分析表测试项目测试条件测试参数测试结果结,21,（1）测试计划详细、记录完整清楚。,（2）达到设计所规定的功能,（3）达到设计所规定技术指标,（4）说明书内容完整，文字表达简单、易懂。对可能出现问题有说明。,（5）设计资料完整，编排顺序符合规定，有目录,测试要求,（1）测试计划详细、记录完整清楚。测试要求,22,