园艺拖拉机非接触式手、脚一体化防水电子油门的研究

盐城工业职业技术学院 罗文华

园艺拖拉机非接触式手、脚一体化防水电子油门的研究

盐城工业职业技术学院 罗文华

近年来，农机排放由国Ⅱ向国Ⅲ标准升级，既有利于国家的环保大局，也有利于国内企业的技术升级和行业进步，是一件利国利民利农的大好事。因此，对国Ⅲ拖拉机电控发动机应用电子油门的研究有着极其重要意义。

国Ⅲ电控发动机电子油门安装在发动机控制系统中，取消了节气门与加速踏板之间的机械连接，用电子油门的位置传感器检测加速踏板位置，并将位置信号转换为电信号传给发动机电控单元，再由发动机电控单元控制节气门，实现对发动机动力输出控制。

电子油门主要有接触式和非接触式2种，目前这2种形式都不带手油门功能。接触式电子油门采用可调电阻式原理，通过踩踏加速踏板带动可调电阻滑片滑动，由踏板对应的滑片位置在可调电阻上分压大小，向外输出油门踏板位置信号。接触式电子油门存在机械磨损，使用寿命短。非接触式电子油门主要采用光电、电磁或霍尔原理，通过踩踏加速踏板带动传感器信号源移动，由对应的传感器感应体产生相应的踏板位置信号，经传感器控制电路处理向外输出油门踏板位置信号。目前常见的非接触式电子油门均采用油门踏板通过转轴带动传感器信号源移动，长期使用转轴副易磨损，并且传感器信号源与传感器感应体之间无隔离密封，在恶劣环境下，特别是拖拉机田间作业时，极易进水、进尘导致油门性能变差、故障率增高。

1 电子油门总体框图

非接触式手、脚一体化防水电子油门，主要包括位置检测输入电路、手油门控制电路、中央处理器、信号解码转换输出电路。（图1）

图1

位置检测输入电路包括磁钢、16位置霍尔模块，磁钢过盈压装在油门踏板活动摇臂上，与16位置霍尔模块感应面正对，16位置霍尔模块安装在控制电路板上，整个控制电路板完全密封在密封控制电路盒中达到防水、防尘功能，密封控制盒在16位置霍尔模块传感器感应体处材料厚度小于3 mm，保证磁钢磁场顺利穿到感应面。（图2）

图2

2 非接触式手、脚一体化防水电子油门电气原理图

当踩踏油门踏板时，16位置霍尔模块输出相应的位置信号经锁存器传送给微处理器，微处理器将锁存器传来的数据进行编码，形成串行数据传送给信号解码转换输出电路，当解码转换模块U4选片有效时，串行数据由解码转换模块U4解码转换成主信号OUT1；当解码转换模块U5选片有效时，串行数据由解码转换模块U5解码转换成从信号OUT2。当脚油门踩踏到一定位置，闭合手油门开关K1，此时油门踏板位置信号数据被锁存，从而保持微处理器编码、解码转换模块解码数据不变，因此转换的主信号和从信号电压不变，兼备了手油门功能。（图3）

图3

3 控制流程

手油门开关K1打开时，当踩踏油门踏板时，过盈压装在油门踏板活动摇臂上的磁钢随之与安装在控制电路板上的16位置霍尔模块相应位置感应面正对，16位置霍尔模块输出相应的位置信号。由于手油门开关K1打开，手油门控制电路中锁存器U2和锁存器U3锁存允许端G为高电平，输出数据随输入数据而变，踏板位置信号通过16位置霍尔模块经锁存器U2和锁存器U3传送给微处理器U1。微处理器U1将锁存器U2和锁存器U3传来的数据，根据油门踏板位置与主信号OUT1、从信号OUT2对应关系进行编码形成串行数据与微处理器U1的P1.2脚产生的同步时钟配合，经P1.3传送给信号解码转换输出电路。一种非接触式手、脚一体化防水电子油门采用双解码转换模块的冗余设置，双解码转换模块数据共线，微处理器U1用片选信号确定主信号OUT1、从信号OUT2输出。微处理器U1的P1.1脚为低电平时，解码转换模块U4选片有效，串行数据由解码转换模块U4解码转换成主信号OUT1；微处理器U1的P1.0脚为低电平时，解码转换模块U5选片有效，串行数据由解码转换模块U5解码转换成从信号OUT2。

当脚油门踩踏到一定位置，闭合手油门开关K1，手油门控制电路中锁存器U2和锁存器U3锁存允许端G为低电平，输出数据被锁存不随输入数据而变，此时微处理器U1从锁存器U2和锁存器U3输入的数据不变，所以进行编码形成串行数据也不变、解码转换模块U4解码转换的主信号OUT1不变、解码转换模块U5解码转换的从信号OUT2也不变，因此，一种非接触式手、脚一体化防水电子油门兼备了手油门功能。

4 结论

非接触式手、脚一体化防水电子油门，位置检测输入电路中踏板位置检测部分的磁信号与感应体非接触，感应体与整个控制电路板完全密封在密封控制电路盒中达到传感器无机械磨损，具有防水、防尘功能，用一键开关替代手油门方便操作、信号可靠、节约成本，满足园艺拖拉机动力输出控制需要，特别适应拖拉机水田野外恶劣的作业环境。

江苏省苏北科技专项（富民强县）BN2016154

2017-09-10）

参加全省农机深松整地作业现场推进活动感怀

整地深松利墒情；

还田秸秆益收成；

农机自有回天力；

绿色家园笑语盈。

（吴远道）