CN100362449C - 风扇监控装置及其监控方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于设备的温度监控技术领域，涉及风扇监控装置及其监控方法，包括环境温度检测传感器、分别与N个风扇相连的N个功率MOS管及中央处理器CPU、连接在CPU与风扇之间的可编程风扇转速测量电路，连接在环境温度检测传感器与功率MOS管之间的脉冲发生器和线性变换电路。本发明能够同时检测多个风扇的转速；能够检测风扇是否堵转或停转，并提供相关信号；能够根据环境的温度同时对多个风扇的转速进行线性的智能调节，有效降低了风扇的噪音水平。且上述各项功能完全由硬件来实现，无需系统CPU软件的参与，极大的节省了系统软件资源，提高了风扇监控的实时性。降低了成本，适合应用于各种通信设备中。

Description

风扇监控装置及其监控方法

技术领域

本发明涉及温度监控技术领域，尤指一种风扇监控装置及其监控方法。

背景技术

在许多大型设备中，由于其中的许多元器件都会产生大量的热量，为保证设备的正常运行，得用多个风扇对设备进行强迫风冷，以降低系统工作温度。但是，高速转动的风扇会产生噪音，而且噪音的分贝数随着风冷强度的增加而提高，所以如何解决风扇噪音在大型设备设计中就显得非常关键点。

例如在通信设备中，由于传统风扇本身没有对其强度进行智能监控的功能，因此需要对设备中的风扇进行监控设计，在最大程度地降低风扇的噪音。目前通用做法是在通信设备中采用昂贵的专用风扇监控芯片对风扇进行监控。这种监控装置结构如图1所示，其包括中央处理器CPU(采用通信设备系统本身的)、风扇智能控制器、环境温度检测传感器及多个与风扇相连的功率MOS管。其中，风扇智能控制器是实现风扇监控功能的核心部件，它分别与CPU、功率MOS管及环境温度检测传感器相连。该类芯片支持功能多。

这种装置的监控方法包括以下步骤：

1、环境温度检测传感器检测环境温度，并根据环境温度输出温度检测信号送给风扇智能控制器；

2、根据温度检测信号的变化，风扇智能控制器输出线性变化的控制信号给功率MOS管；

3、功率MOS管输出风扇的工作电压，这个工作电压跟随从风扇智能控制器来的控制信号变化，从而风扇的转速也就随着风扇智能控制器输出的信号进行线性变化；

4、风扇在转动的过程中输出一个与风扇转速成比例的脉冲信号送往CPU，CPU定时检测输入脉冲信号的个数，CPU用检测到的脉冲个数除以CPU所定的时间就得到当前风扇的转速值。

上述解决方案虽然在一定程度实现了对风扇的监控，但还是存在以下缺点：

1、由于采用专用的集成芯片，所以上述方案具有成本高的缺点，不适合通信设备要求降低设计成本的需求。

2、由于风扇转速在检测的过程中需要设备的系统软件直接参与，所以存在影响系统软件本身性能的可能，即安全性不高。

3、由于需要软件的参与，在执行命令时会产生较长时间的延迟，所以风扇转速检测的实时性不高。

发明内容

本发明提供一种风扇监控装置及其监控方法，以解决现有技术中因采用专有大规模集成芯片而导致的成本高的问题。

为解决上述问题，本发明的技术方案如下：

一种风扇监控装置，包括环境温度检测传感器、分别与N个风扇相连的N个功率MOS管及中央处理器CPU、连接在CPU与风扇之间的可编程风扇转速测量电路，以及连接在环境温度检测传感器与功率MOS管之间的脉冲发生器和变换电路，所述环境温度检测传感器将检测到的环境温度转换成温度检测信号，所述脉冲发生器将所述的温度检测信号转变为占空比可变的脉冲信号，所述变换电路将所述的占空比可变的脉冲信号转化为线性变化的直流信号，并通过输出的线性变化的直流信号控制风扇的转速。

一种风扇监控方法，包括以下步骤：

1)检测环境温度并将其转换成温度检测信号；

2)根据步骤1)中的温度检测信号输出占空比可变的脉冲信号；

3)对步骤2)中的脉冲信号进行线性化处理，将其转换成直流信号；

4)根据步骤3)中的直流信号对风扇工作电压进行调节，进而去调节风扇转速。

本发明有如下优点：

1、设计成本低廉。本发明没有采用功能全面，集成度高的风扇控制芯片，而是在系统已有的硬件资源的基础上增加了一些分离元器件，通过设计算法电路实现了昂贵风扇控制芯片的所有功能。

2、可广泛应用在需要进行风扇智能调节的场合。

3、设计灵活。通过调整电路的部分器件的参数，可以对不同的环境温度监控，完成不同温度范围的风扇智能调节需求。

4、风扇监控实时性高。风扇转速检测精度高，以及系统风扇监控驱动设计简单，能够根据实际需要同时对多个风扇进行监控，且不增加系统软件的工作量。

附图说明

图1是已有技术的风扇监控装置结构示意图。

图2是本发明的用于通信设备的风扇监控装置实施例总体结构示意图。

图3是本发明的线性变换电路的具体组成实施例电路图。

图4是本发明的基于可编程器件的风扇转速测量电路实施例框图。

具体实施方式

本发明提出的风扇监控装置及其监控方法结合附图及实施例详细说明如下：

本发明的用于通信设备的风扇监控装置实施例组成如图2所示，包括：  中央处理器CPU(可用设备系统本身的)、环境温度检测传感器、分别与N个风扇相连的N个功率MOS管，还包括连接在环境温度检测传感器与功率MOS管之间的脉冲发生器和线性变换电路，以及连接在CPU与风扇之间的基于可编程器件(可用设备系统本身的)的风扇转速测量电路。

本实施例的核心器件是脉冲发生器，它采用MICROCHIP公司的TC648芯片，完成将来自温度传感器的可变电信号转变为占空比可变的脉冲信号功能。

本实施例的风扇监控装置中，其线性变换电路的具体组成实施例如图3所示，本线性变换电路包括前级和后级两部分，前级是由第一双运算放大器LM258(U1A)，三个电阻(R7、R8、R9)，两个电容(C4、C3)组成的二阶有源低通滤波器，后级是由第二双运算放大器LM258(U1B)，两个电阻(R10、R11)，电容(C6)，以及功率MOS管(Q1)，稳压管(D2)，两个电阻(R12、R13)，二级管(D3)组成的同相运算放大电路；其中，U1A的3脚为前级二阶有源低通滤波器的输入，2脚为前级二阶有源低通滤波器的反馈接U1A的1脚，同时U1A的1脚输出信号作为后级同向运算放大电路的输入，接U1B的6脚，U1B的7脚作为同向运算放大电路的输出接功率MOS管的1脚，在功率MOS管的2脚得到风扇的驱动电压。

本线性电路完成对脉冲发生器输出的脉冲信号进行线性化处理，将占空比可变的脉冲信号转化为线性变化的直流信号，通过输出的线性变化的直流信号控制风扇的转速，

为了达到减轻系统软件工作负担的目的，在本发明中对风扇转速的测量采用可编程逻辑器件实现，不需要中央处理器的系统软件参与。由于风扇转速测量完全由硬件(可编程器件)完成，使得软件的风扇驱动设计非常简单，而且提高了软硬件对风扇状态检测的实时性。

本实施例的基于可编程器件的风扇转速测量电路具体实施例如图4所示，包括定时器，N个脉冲计数器，单向选通器，地址译码逻辑电路，N个风扇频率寄存器，其中，N个脉冲计数器与单向选通器的输入端相连，N个风扇频率寄存器与单向选通器的输出端相连，地址译码逻辑电路的输出端分别与N个风扇频率寄存器相连，定时器的输出端连于单向选通器。其工作原理为：可编程逻辑器件在定时器规定的时间里(本实施例为1秒)对输入的风扇脉冲个数进行采样，采样到的脉冲个数就是风扇的转速值，单向选通器根据来自本地总线的同步信号将采样到的风扇转速值选通到相应的风扇频率寄存器中，通过本地总线供中央处理器读取。同时，单向选通器通过同步控制信号对脉冲计数器进行清零处理，准备下一次风扇脉冲个数的采样。

本发明的风扇监控方法实施例，包括以下步骤：

1、环境温度检测传感器将检测到的环境温度变为环境温度检测信号输出给脉冲发生器；

2、脉冲发生器根据环境温度检测信号的大小输出占空比可变的脉冲信号，该脉冲信号输入到线性变换电路；

3、脉冲信号经过线性变换电路进行线性化处理，将占空比可变的脉冲信号转化为线性变化的直流信号，由这个线性变化的直流信号对功率MOS管进行控制；

4、功率MOS管输出给风扇的工作电压随着线性变换电路输出的直流控制信号进行变化，从而达到对风扇的转速进行线性调节的目的；

5、每一个风扇在转动的过程中输出一个与风扇转速成比例的脉冲信号送往可编程逻辑器件，由可编程逻辑器件通过风扇转速测量电路实现电路完成风扇转速的测量任务。

Claims (11)

1.一种风扇监控装置，包括环境温度检测传感器、分别与N个风扇相连的N个功率MOS管及中央处理器CPU、连接在CPU与风扇之间的可编程风扇转速测量电路，其特征在于，还包括连接在环境温度检测传感器与功率MOS管之间的脉冲发生器和变换电路，所述环境温度检测传感器将检测到的环境温度转换成温度检测信号，所述脉冲发生器将所述的温度检测信号转变为占空比可变的脉冲信号，所述变换电路将所述的占空比可变的脉冲信号转化为线性变化的直流信号，并通过输出的线性变化的直流信号控制风扇的转速。

2.如权利要求1所述的风扇监控装置，其特征在于，所说的变换电路为线性变换电路。

3.如权利要求2所述的风扇监控装置，其特征在于，所说的线性变换电路包括由二阶有源低通滤波器构成的前级和由同相运算放大电路构成的后级两部分，用于将占空比可变的脉冲信号转化为线性变化的直流信号。

4.如权利要求1、2或3所述的风扇监控装置，其特征在于，所说的基于可编程器件的风扇转速测量电路，包括定时器，N个脉冲计数器，单向选通器，地址译码逻辑电路，N个风扇频率寄存器，其中，N个脉冲计数器与单向选通器的输入端相连，N个风扇频率寄存器与单向选通器的输出端相连，地址译码逻辑电路的输出端分别与N个风扇频率寄存器相连，定时器的输出端连于单向选通器；其中，可编程逻辑器件在定时器规定的时间里对输入的风扇脉冲个数进行采样，单向选通器根据来自本地总线的同步信号将采样到的风扇转速值选通到相应的风扇频率寄存器中，通过本地总线供中央处理器读取；同时，单向选通器通过同步控制信号对脉冲计数器进行清零处理，准备下一次风扇脉冲个数的采样。

5.一种风扇监控方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)检测环境温度并将其转换成温度检测信号；

2)根据步骤1)中的温度检测信号输出占空比可变的脉冲信号；

3)对步骤2)中的脉冲信号进行线性化处理，将其转换成直流信号；

4)根据步骤3)中的直流信号对风扇工作电压进行调节，进而去调节风扇转速。

6.如权利要求5所述的风扇监控方法，其特征在于，所说的步骤1)中采用环境温度检测传感器检测环境温度并变为环境温度检测信号。

7.如权利要求5所述的风扇监控方法，其特征在于，所说的步骤2)中采用脉冲发生器将环境温度检测信号的大小输出占空比可变的脉冲信号。

8.如权利要求5所述的风扇监控方法，其特征在于，所说的步骤3)中的采用线性变换电路将脉冲信号进行线性化处理，将占空比可变的脉冲信号转化为线性变化的直流信号，由这个线性变化的直流信号对功率MOS管进行控制。

9.如权利要求8所述的风扇监控方法，其特征在于，所说的步骤4)中的功率MOS管输出给风扇的工作电压随着线性变换电路输出的直流控制信号进行变化，从而对风扇的转速进行线性调节。

10.如权利要求5所述的风扇监控方法，其特征在于，还包括：

步骤5)每一个风扇在转动的过程中输出一个与风扇转速成比例的脉冲信号送往可编程逻辑器件，由可编程逻辑器件通过风扇转速测量电路实现电路完成风扇转速的测量。

11.如权利要求10所述的风扇监控方法，其特征在于，所说的风扇转速的测量方法：具体包括以下步骤：

1)在规定的时间里对输入的风扇脉冲个数进行采样，采样到的脉冲个数就是风扇的转速值；

2)根据来自本地总线的同步信号将采样到的风扇转速值通过本地总线供中央处理器读取；

3)同时，通过同步控制信号对本次脉冲个数进行清零处理，准备下一次风扇脉冲个数的采样。

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