基于LIN总线电动车窗防夹系统的设计

2．2 车窗玻璃位置检测硬件设计
霍尔传感器是电动车窗系统的主要信号采集元件。英飞凌公司的TLE4923霍尔传感器，输出的脉冲信号无需额外复杂的整形电路，输出端(OUT)经过无源低通滤波器，直接连到MM912F634的PTB0，PTB0为定时器的一个捕捉通道，可直接对霍尔传感器的脉冲信号进行计数，霍尔脉冲采集原理如图3所示。

2．3 电流检测及电机驱动硬件设计
电机是实现电动车窗升降的执行器，每个车窗均配有一个直流电机，通过机械传动实现车窗自行升降，电机驱动可采用两种方式：一种采用MOSFET搭制的H桥电路，成本较高但性能稳定；另一种采用继电器控制，成本较低且控制简单。设计出于成本的考虑，选用继电器控制方式，型号为松下公司的ACT212，MM912F634集成了高低端驱动器，可直接对ACT212进行控制，无需外搭继电器驱动电路，具体原理结构图如图4上部分所示。

相关实验表明，车窗玻璃在上升过程中，遇到障碍物的瞬间，电机轴的负载转矩会突然增大。因此，电机轴负载转矩变化率对障碍物较灵敏。然而，在实际应用中，电机轴负载转矩却不易测量。根据直流电机的特性，负载转矩变化会引起电枢电流的变化，电枢电流的变化能够间接地反应车窗的运行状态，检测电枢电流进而确定电动车窗的阈值力。论文采用直接测量方式，将一段康铜丝串入电机回路，康铜丝具有较低的电阻温度系数，较宽的使用温度范围，加工方便，具有良好的焊接性能，可根据实际调试情况进行调整阻值大小，一般范围为0～15 mΩ。电流检测基本原理如图4所示。
根据电路理论可得

电机电枢电流经过康铜丝转换成电压信号，经过滤波、放大直接接入。MM912F634的A／D通道，MM912F634的A／D转换精度为10位，由式(1)可得A／D转换结果uAD(t)

由式(2)可知，直流电机的电枢电流与A／D转换结果uAD(t)之间是线性关系，因此，电机轴负载转矩与A／D转换结果之间也是线性关系，选择A／D转换结果的变化率作为障碍物检测的判断指标是合理的。MM912F634对A／D转换数据进行处理，确定当前的车窗运行状态，进行车窗的智能防夹，同时与主控单元进行总线通信，随时发送子系统状态。

3 防夹系统的软件设计
电动车窗防夹系统主要包括主控和子单元两部分，为增强主控的拓展性，主控系统软件设计基于嵌入式实时操作系统，将μC-OSⅡ实时操作系统移植到MC9S12DG128中，每个车窗防夹为系统的一个任务，同时车身的其他控制也可以以任务的形式添加到主控系统之中。每个子系统采用中断的方式进行检测、控制，提高了系统的实时响应性。