CN105545784A - 风扇转速监控方法和系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种风扇转速监控方法和系统，所述方法包括：获取风扇转速反馈信号；将风扇转速反馈信号接入单稳态触发器的输入端；在单稳态触发器根据暂态持续时间和风扇转速反馈信号输出信号，暂态持续时间根据预设风扇转速告警门限值设置；将所述输出信号接入MCU；在MCU对所述输出信号进行下降沿识别，并根据识别结果判断风扇转速是否小于预设风扇转速告警门限值。本发明由外部单稳态触发器实现实时测算当前风扇转速信号，极大降低MCU内部资源消耗，同时可以自由设定风扇转速告警门限值，满足不同应用场合需求。

Description

风扇转速监控方法和系统
技术领域
本发明涉及风扇监控技术领域，特别是涉及一种风扇转速监控方法和系统。
背景技术
目前风扇广泛应用于各个产品领域，尤其在整机散热设计中，风扇的使用更是必不可少，通常为了保证产品的良好散热性能及产品可靠性，需要实时去监控风扇转速，一般实际应用的风扇均有转速反馈信号，如图1所示，此信号为标准周期信号，不同周期代表不同的转速。常规产品设计中，为防止风扇由于长时间运行，出现的转速下降等异常情况，均将此反馈信号接入MCU(MicrocontrollerUnit，微控制单元)，由MCU内部测量信号周期，从而获取风扇转速信息，以达到监控风扇状态目的。但常规监控方式，需要MCU实时测量风扇转速，进行判断，才能达到监控风扇目的，这样极大占用MCU内部资源。
发明内容
基于此，有必要针对现有MCU实时测量风扇转速极大占用MCU内部资源的问题，提供一种风扇转速监控方法和系统。
为了实现上述目的，本发明技术方案的实施例为：
一种风扇转速监控方法，包括以下步骤：
获取风扇转速反馈信号；
将所述风扇转速反馈信号接入单稳态触发器的输入端；
在所述单稳态触发器根据暂态持续时间和所述风扇转速反馈信号输出信号，所述暂态持续时间根据预设风扇转速告警门限值设置；
将所述输出信号接入MCU；
在所述MCU对所述输出信号进行下降沿识别，并根据识别结果判断所述风扇转速是否小于所述预设风扇转速告警门限值。
一种风扇转速监控系统，包括：
获取模块，用于获取风扇转速反馈信号；
反馈信号接入模块，用于将所述风扇转速反馈信号接入单稳态触发器的输入端；
所述单稳态触发器，用于根据暂态持续时间和所述风扇转速反馈信号输出信号，所述暂态持续时间根据预设风扇转速告警门限值设置；
输出信号接入模块，用于将所述输出信号接入MCU；
所述MCU，用于对所述输出信号进行下降沿识别，并根据识别结果判断所述风扇转速是否小于所述预设风扇转速告警门限值。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：本发明风扇转速监控方法和系统，无需通过MCU实时测算、判定当前风扇转速信号是否正常，而由外部单稳态触发器实现，当转速低于设定转速时，外部单稳态触发器将发出告警信号，通知MCU，MUC再进行相应处理，极大降低MCU内部资源消耗，同时可以自由设定风扇转速告警门限值，满足不同应用场合需求，适合应用。
附图说明
图1为标准风扇反馈输出信号图；
图2为一个实施例中风扇转速监控方法流程图；
图3为单稳态触发器的组成示意图；
图4为基于图2所示方法一个具体示例中风扇转速监控方法流程图；
图5为风扇反馈信号周期小于或等于暂态持续时间时单稳态触发器输出波形示意图；
图6为风扇反馈信号周期大于暂态持续时间时单稳态触发器输出波形示意图；
图7为一个实施例中风扇转速监控系统结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本发明，并不限定本发明的保护范围。
一个实施例中风扇转速监控方法，如图2所示，包括以下步骤：
步骤S201：获取风扇转速反馈信号；
步骤S202：将所述风扇转速反馈信号接入单稳态触发器的输入端；
步骤S203：在所述单稳态触发器根据暂态持续时间和所述风扇转速反馈信号输出信号，所述暂态持续时间根据预设风扇转速告警门限值设置；
步骤S204：将所述输出信号接入MCU；
步骤S205：在所述MCU对所述输出信号进行下降沿识别，并根据识别结果判断所述风扇转速是否小于所述预设风扇转速告警门限值。
从以上描述可知，本发明由外部单稳态触发器实现当前风扇转速信号的实时测算，当转速低于设定转速时，外部单稳态触发器将发出告警信号，通知MCU，MUC再进行相应处理，极大降低MCU内部资源消耗。
此外，在一个具体示例中，根据表达式获取所述暂态持续时间Tw，其中N1为所述预设风扇转速告警门限值。单稳态触发器的暂态持续时间Tw与电路中R1和C1参数相关，关系式为Tw＝0.45×R1×C1，结合上述表达式可以计算出R1和C1的具体参数，根据R1和C1的具体参数获取相应的单稳态触发器，保证后续处理正常进行，单稳态触发器的组成如图3所示。
此外，在一个具体示例中，在所述单稳态触发器根据暂态持续时间和所述风扇转速反馈信号输出信号的步骤包括：
根据所述风扇转速反馈信号得到风扇反馈信号周期；
当所述风扇反馈信号周期小于或等于所述暂态持续时间时，输出一个持续高电平信号；
当所述风扇反馈信号周期大于所述暂态持续时间时，输出一个矩形波信号。
单稳态触发器是一种具有稳态和暂态两种工作状态的基本脉冲单元电路，在没有外加信号触发时，电路处于稳态。在外加信号触发下，电路从稳态翻转为暂态，并且经过一段时间后，电路有会自动回到稳态。暂态时间的长短取决于电路自身参数，而与触发信号的作用时间长短无关；
单稳态电路每接收到一次触发，即将会输出一个高脉冲信号(触发单稳态触发器处于暂态)，暂态持续一段时间后，将再次回到稳态，其中暂态持续时间Tw与电路中R1和C1参数相关，关系式为Tw＝0.45×R1×C1；
当风扇反馈信号周期小于或等于Tw时，由于风扇反馈信号周期小于或等于Tw，单稳态触发器被触发产生的暂态在还未返回稳态时，将被再次触发，这样单稳态触发器输出的暂态将会被叠加，叠加后的信号为一个持续高电平信号。当风扇反馈信号周期大于Tw时，由于风扇反馈信号周期大于Tw，单稳态触发器由暂态回到稳态后才会被反馈信号再一次触发，这样单稳态触发器将会输出一个矩形波信号。
此外，在一个具体示例中，当所述单稳态触发器输出一个矩形波信号时，在所述MCU对所述矩形波信号进行下降沿识别，得到所述矩形波信号的下降沿，根据所述下降沿判定风扇转速小于所述预设风扇转速告警门限值。
将单稳态触发电路输出信号连接至MCU，MCU内部则可以采用下降沿方式对此信号进行识别，当捕捉到下降沿信号后，则说明风扇状态出现异常。
当单稳态触发器输出一个持续高电平信号时，MCU不会捕捉到下降沿，则说明风扇转速正常。当单稳态触发器输出为一个矩形波信号时，MCU将会捕捉到信号下降沿，MCU根据所述下降沿判定当前风扇出现转速异常。
为了更好地理解上述方法，以下详细阐述一个本发明风扇转速监控方法的应用实例。本应用实例用一个转速为2500(转/分)的标准风扇，实时监控其转速不低于风扇转速告警门限值的实例进行说明。
如图4所示，该应用实例可以包括：
步骤S401：设置风扇转速告警门限值为1500(转/分)；
步骤S402：根据表达式获取单稳态触发器的暂态持续时间Tw，其中N1为上述预设风扇转速告警门限值1500(转/分)，暂态持续时间Tw与单稳态触发器电路中R1和C1参数相关，关系式为Tw＝0.45×R1×C1，结合上述表达式可以计算出R1和C1的具体参数，根据R1和C1的具体参数获取相应的单稳态触发器，单稳态触发器的组成如图3所示；
单稳态触发器是一种具有稳态和暂态两种工作状态的基本脉冲单元电路，在没有外加信号触发时，电路处于稳态。在外加信号触发下，电路从稳态翻转为暂态，并且经过一段时间后，电路有会自动回到稳态。暂态时间的长短取决于电路自身参数，而与触发信号的作用时间长短无关；
单稳态电路每接收到一次触发，即将会输出一个高脉冲信号(触发单稳态触发器处于暂态)，暂态持续一段时间后，将再次回到稳态，其中暂态持续时间Tw与电路中R1和C1参数相关；
步骤S403：获取风扇转速反馈信号；
步骤S404：将获取的风扇转速反馈信号接入上述单稳态触发器的输入端；
步骤S405：在单稳态触发器根据获取的风扇转速反馈信号得到风扇反馈信号周期，即其中N为获取的风扇转速反馈信号，T为风扇反馈信号周期；
步骤S406：当上述风扇反馈信号周期T小于或等于上述暂态持续时间Tw时，单稳态触发器输出一个持续高电平信号；当上述风扇反馈信号周期T大于上述暂态持续时间Tw时，单稳态触发器输出一个矩形波信号；
当风扇反馈信号周期小于或等于Tw时，由于风扇反馈信号周期小于或等于Tw，单稳态触发器被触发产生的暂态在还未返回稳态时，将被再次触发，这样单稳态触发器输出的暂态将会被叠加，叠加后的信号为一个持续高电平信号，如图5所示；当风扇反馈信号周期大于Tw时，由于风扇反馈信号周期大于Tw，单稳态触发器由暂态回到稳态后才会被反馈信号再一次触发，这样单稳态触发器将会输出一个矩形波信号，如图6所示；
步骤S407：将单稳态触发器输出信号接入MCU；
步骤S408：在MCU内部可以采用下降沿方式单稳态触发器输出信号进行识别，当捕捉到下降沿信号后，则说明风扇状态出现异常；当单稳态触发器输出一个持续高电平信号时，MCU不会捕捉到下降沿，判定风扇转速大于或等于上述预设风扇转速告警门限值1500(转/分)，风扇转速正常；当单稳态触发器输出为一个矩形波信号时，MCU将会捕捉到信号下降沿，判定风扇转速小于上述预设风扇转速告警门限值1500(转/分)，风扇转速异常。
当风扇转速大于或等于1500(转/分)时，风扇反馈信号周期T小于或等于暂态持续时间Tw，由此信号触发产生的暂态波形将如图5所示，在暂态未返回稳态时，又被触发一次，暂态将被持续叠加，输出为一个持续高电平信号；当风扇转速低于1500(转/分)时，风扇反馈信号周期T大于暂态持续时间Tw，由此信号触发产生暂态波形将如图6所示，由于风扇反馈信号周期大于暂态持续时间，单稳态触发器暂态恢复到稳态后，才被信号再一次触发，则暂态输出波形不会被叠加，输出为一个矩形波信号。将单稳态触发期的输出信号接入MCU，MCU对此信号进行下降沿识别，当风扇转速大于或等于风扇转速告警门限值1500(转/分)时，风扇反馈信号周期T小于或等于暂态持续时间Tw，暂态信号被叠加，输出为持续的高电平信号，此时MCU不会捕捉到下降沿，则说明风扇转速正常。当风扇转速低于风扇转速告警门限值1500(转/分)时，风扇反馈信号周期T大于暂态持续时间Tw，触发器由暂态恢复到稳态后，才会再次被触发，则输出为一个矩形波，此时MCU会捕捉到信号下降沿，MCU获取到当前风扇出现转速异常信息。
本应用实例无需通过MCU实时测算、判定当前风扇转速信号是否正常，而由外部单稳态触发器实现，当转速低于设定转速时，外部单稳态触发器将发出告警信号，通知MCU，MUC再进行相应处理，极大降低MCU内部资源消耗，同时可以自由设定风扇转速告警门限值，满足不同应用场合需求。
一个实施例中风扇转速监控系统，如图7所示，包括：
获取模块701，用于获取风扇转速反馈信号；
反馈信号接入模块702，用于将所述风扇转速反馈信号接入单稳态触发器703的输入端；
所述单稳态触发器703，用于根据暂态持续时间和所述风扇转速反馈信号输出信号，所述暂态持续时间根据预设风扇转速告警门限值设置；
输出信号接入模块704，用于将所述输出信号接入MCU705；
所述MCU705，用于对所述输出信号进行下降沿识别，并根据识别结果判断所述风扇转速是否小于所述预设风扇转速告警门限值。
基于图7所示的本实施例的系统，一个具体的工作过程可以是如下所述：
首先获取模块701获取风扇转速反馈信号；然后反馈信号接入模块702将所述风扇转速反馈信号接入单稳态触发器703的输入端；单稳态触发器703根据暂态持续时间和上述风扇转速反馈信号输出信号，所述暂态持续时间根据预设风扇转速告警门限值设置；再由输出信号接入模块704将所述输出信号接入MCU705；MCU705对所述输出信号进行下降沿识别，并根据识别结果判断所述风扇转速是否小于所述预设风扇转速告警门限值。
从以上描述可知，本发明由外部单稳态触发器实现当前风扇转速信号的实时测算，当转速低于设定转速时，外部单稳态触发器将发出告警信号，通知MCU，MUC再进行相应处理，极大降低MCU内部资源消耗。
此外，在一个具体示例中，根据表达式获取所述暂态持续时间Tw，其中N1为所述预设风扇转速告警门限值。单稳态触发器的暂态持续时间Tw与电路中R1和C1参数相关，关系式为Tw＝0.45×R1×C1，结合上述表达式可以计算出R1和C1的具体参数，根据R1和C1的具体参数获取相应的单稳态触发器，保证后续处理正常进行，单稳态触发器的组成如图3所示。
此外，在一个具体示例中，所述单稳态触发器根据所述风扇转速反馈信号得到风扇反馈信号周期；当所述风扇反馈信号周期小于或等于所述暂态持续时间时，输出一个持续高电平信号；当所述风扇反馈信号周期大于所述暂态持续时间时，输出一个矩形波信号。
单稳态触发器是一种具有稳态和暂态两种工作状态的基本脉冲单元电路，在没有外加信号触发时，电路处于稳态。在外加信号触发下，电路从稳态翻转为暂态，并且经过一段时间后，电路有会自动回到稳态。暂态时间的长短取决于电路自身参数，而与触发信号的作用时间长短无关；
单稳态电路每接收到一次触发，即将会输出一个高脉冲信号(触发单稳态触发器处于暂态)，暂态持续一段时间后，将再次回到稳态，其中暂态持续时间Tw与电路中R1和C1参数相关，关系式为Tw＝0.45×R1×C1；
当风扇反馈信号周期小于或等于Tw时，由于风扇反馈信号周期小于或等于Tw，单稳态触发器被触发产生的暂态在还未返回稳态时，将被再次触发，这样单稳态触发器输出的暂态将会被叠加，叠加后的信号为一个持续高电平信号。当风扇反馈信号周期大于Tw时，由于风扇反馈信号周期大于Tw，单稳态触发器由暂态回到稳态后才会被反馈信号再一次触发，这样单稳态触发器将会输出一个矩形波信号。
此外，在一个具体示例中，当所述单稳态触发器输出一个矩形波信号时，所述MCU对所述矩形波信号进行下降沿识别，得到所述矩形波信号的下降沿，根据所述下降沿判定风扇转速小于所述预设风扇转速告警门限值。
将单稳态触发电路输出信号连接至MCU，MCU内部则可以采用下降沿方式对此信号进行识别，当捕捉到下降沿信号后，则说明风扇状态出现异常。
当单稳态触发器输出一个持续高电平信号时，MCU不会捕捉到下降沿，则说明风扇转速正常。当单稳态触发器输出为一个矩形波信号时，MCU将会捕捉到信号下降沿，MCU根据所述下降沿判定当前风扇出现转速异常。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种风扇转速监控方法，其特征在于，包括以下步骤：
获取风扇转速反馈信号；
将所述风扇转速反馈信号接入单稳态触发器的输入端；
在所述单稳态触发器根据暂态持续时间和所述风扇转速反馈信号输出信号，所述暂态持续时间根据预设风扇转速告警门限值设置；
将所述输出信号接入MCU；
在所述MCU对所述输出信号进行下降沿识别，并根据识别结果判断所述风扇转速是否小于所述预设风扇转速告警门限值。
2.根据权利要求1所述的风扇转速监控方法，其特征在于，根据表达式获取所述暂态持续时间Tw，其中N1为所述预设风扇转速告警门限值。
3.根据权利要求2所述的风扇转速监控方法，其特征在于，在所述单稳态触发器根据暂态持续时间和所述风扇转速反馈信号输出信号的步骤包括：
根据所述风扇转速反馈信号得到风扇反馈信号周期；
当所述风扇反馈信号周期小于或等于所述暂态持续时间时，输出一个持续高电平信号；
当所述风扇反馈信号周期大于所述暂态持续时间时，输出一个矩形波信号。
4.根据权利要求3所述的风扇转速监控方法，其特征在于，当所述单稳态触发器输出一个矩形波信号时，在所述MCU对所述矩形波信号进行下降沿识别，得到所述矩形波信号的下降沿，根据所述下降沿判定风扇转速小于所述预设风扇转速告警门限值。
5.一种风扇转速监控系统，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取风扇转速反馈信号；
反馈信号接入模块，用于将所述风扇转速反馈信号接入单稳态触发器的输入端；
所述单稳态触发器，用于根据暂态持续时间和所述风扇转速反馈信号输出信号，所述暂态持续时间根据预设风扇转速告警门限值设置；
输出信号接入模块，用于将所述输出信号接入MCU；
所述MCU，用于对所述输出信号进行下降沿识别，并根据识别结果判断所述风扇转速是否小于所述预设风扇转速告警门限值。
6.根据权利要求5所述的风扇转速监控系统，其特征在于，根据表达式获取所述暂态持续时间Tw，其中N1为所述预设风扇转速告警门限值。
7.根据权利要求6所述的风扇转速监控系统，其特征在于，所述单稳态触发器根据所述风扇转速反馈信号得到风扇反馈信号周期；当所述风扇反馈信号周期小于或等于所述暂态持续时间时，输出一个持续高电平信号；当所述风扇反馈信号周期大于所述暂态持续时间时，输出一个矩形波信号。
8.根据权利要求7所述的风扇转速监控系统，其特征在于，当所述单稳态触发器输出一个矩形波信号时，所述MCU对所述矩形波信号进行下降沿识别，得到所述矩形波信号的下降沿，根据所述下降沿判定风扇转速小于所述预设风扇转速告警门限值。
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