三、控制器附件的结构与原理
1.调速转把
电动自行车速度控速机构是一个转把,又称为控速转把。与摩托车一样安装在车把的右手位置,骑行时转动转把即可控制车速。它有接触式和非接触式两种。接触式主要是电阻型;非接触式有霍尔传感器、光电传感器和电感传感器等。目前大多数采用霍尔转把。
调速转把是用霍尔组件作为传感器,其霍尔组件可分为开关型和线性霍尔组件两种,霍尔组件的三根引线按标准排列为绿(信号)、红(电源)和黄(地线),不同的霍尔组件与不同的控制器及车型配套使用。
通常使用的霍尔元件的型号是3501、3508、3515、3516、3517、3518等。霍尔转把分为单霍尔转把和双霍尔转把。霍尔转把的外形如图11所示,其内部结构如图12所示。
目前在电动车上使用的转把的信号种类主要有六种,见表3。
其中最常用的转把是,1~4.2V(俗称正把)和1.2~1V(俗称反把)。在这两种信号的转把中,又以1~4.2V的转把占绝大多数。
霍尔转把的工作原理是,霍尔组件通常是粘接在转把里圈,固定在车把上,而与其对应的磁钢粘在转把可动部分,霍尔转把输出电压大小,取决于霍尔周围磁场的强度。转动转把即改变磁场,霍尔组件发出传感信号,通过控制器控制电动机的转速。
当开关型霍尔组件敏感面有磁场时,组件输出低电平信号;无磁场则无信号输出。根据输出的信号进行控制,其供电电压为4.5~24V;而线性霍尔组件则是通过组件敏感面对磁场感应的强弱变化进行调速,当电源供电电压为5V时,其输出信号电压在1.0~4.2V之间连续地发生线性变化。
电动自行车调速电路原理如图13所示,该电路主要是用来控制电动自行车的速度和保护电动机不产生过电流。转把松开为电机速度最低挡,旋紧为电机速度最高挡。
调速电路包括电源电路、脉冲调宽产生电路、电动机驱动电路、电动机过电流保护电路。
当转动转把时,H的2脚可输出可变电压,并送到TL494的2脚,TL191将2脚电压与1脚电压进行比较,在其8脚输出调制脉冲,2脚电压越低,8脚调制脉冲就越宽,通过V1、VF放大后,控制电动机的转速就越快;反之,则越慢,从而达到调速的目的。
2.制动闸把
制动闸把是车轮制动和制动断电开关的手柄。它分为机械闸把和电子闸把,其中机械闸把又分为机械常开闸把(不制动时)和常闭(闸把制动时)两种,目前广泛使用的是常开型,有两根引线,一般红线接电源正极,黑线接电源负极。其电源电压一般为+5V,也有+12V或+15V等。电子闸把则又分为电子常高闸把和电子常低闸把两种。
电子闸把采用的是霍尔开关组件,该组件不制动时有高低电平之分。机械常开闸把和电子常高闸把都可以与左右闸把直接并联工作;而机械常闭闸把为串联工作,电子常低闸把则用附加电路进行工作。
(1)机械制动闸把的结构原理
1)制动断电机构的结构 电动自行车闸把比普通自行车闸把多了一个常开触头(不能互换使用),它安装在电动自行车把的左右两个制动闸把上,闸把可以围绕转轴转动,制动钢索的另一端与车闸连接,其结构造如图14所示。
制动断电的开闭接点,与电动机的构造有关,大都是断开集成电路的接地脚,从而断开电源,或采用常开接点开关,制动时开关闭合使集成电路某脚接地,电流断开。也有采用磁一干簧管电路断电的。
常见单极性开关霍尔元件型号有3122、3123、3141、3143、3144、3161、3240、3361、3362,其开关霍尔元件电路原理图如图15所示。
2)闸把的工作原理 在电动自行车正常行驶过程中当握住闸把手柄时,闸把手柄位置产生变化,使微动开关触头被弹起,之后由微动开关触头产生刹车转换信号,并输出给控制器,控制器在接收到信号后切断电源,使电动机停止工作;同时,闸把围绕转轴转动,闸线拉动车闸,从而使车轮减慢或停止转动,如图16所示。
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