CN107238504A - 模拟负载箱 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种模拟负载箱,包括用于模拟目标设备且与控制单元连接的PTC负载;包含显示屏和按键的人机单元;用于测量温度的测温单元;用于接收来自中央处理器的指令并控制PTC负载的控制单元;用于信息传输的通讯单元;中央处理器,与控制单元、人机单元、通讯单元和测温单元分别连接,接收来自人机单元、通讯单元和测温单元的信息,并且通过控制单元来控制PTC负载;以及用于向所述模拟负载箱供电的电源模块。本发明能够在测试过程中模拟目标设备发热,从而为机房散热或制冷系统的测试提供准确且可靠的依据。
Description
技术领域
本发明涉及模拟负载箱,尤其涉及针对机房的散热和电力测试而设置的模拟负载箱。
背景技术
在现有的机房中,各种类型的目标设备(例如服务器)在工作过程中需要散发大量的热量,目标设备的温度过高有可能导致目标设备的性能骤降,这就对机房的散热或制冷功能提出了较高的要求。在机房的散热或制冷系统正式投入使用之前,通常需要对该系统进行测试以确保其能够达到一定的要求。例如,在若干台目标设备正常运行的情况下,将机房的室内温度保持在一定的水平。而在测试的过程中,如果使用真正的目标设备进行测试,则有可能造成不必要的损失和浪费。实际上,真正的目标设备也很难达到测试目的,因为它们的功率和温度往往是不受控的。因此需要一种在上述测试过程中模拟目标设备运行时发热的模拟负载箱。此外,机房或与之类似的环境对电力配给、UPS性能等方面也有较高的要求。因此,还需要能够在对供电或不间断电源等电力项目进行测试时提供稳定负载的模拟负载箱。
发明内容
本发明提出了一种模拟负载箱,能够在测试过程中模拟目标设备发热,从而为机房散热或制冷系统的测试提供准确且可靠的依据。同时,还能在测试过程中模拟目标设备的负载情况,从而为机房电力系统的测试提供准确、可靠的依据。
本发明提出一种模拟负载箱,包括:PTC负载,用于模拟目标设备,并且与控制单元连接;人机单元,包括显示屏和按键;测温单元,用于测量所述模拟负载箱内外的温度;控制单元,用于接收来自中央处理器的指令,并且控制所述PTC负载;通讯单元,用于所述模拟负载箱与外界的信息传输;所述中央处理器,与所述控制单元、所述人机单元、所述通讯单元和所述测温单元分别连接,接收来自所述人机单元、所述通讯单元和所述测温单元的信息,并且通过所述控制单元来控制所述PTC负载;以及电源模块,用于向所述模拟负载箱供电。
在一个优选的实施例中,还包括用于为所述模拟负载箱提供散热的散热风扇。在另一个优选的实施例中,还包括向所述电源模块供电的主电源。进一步地,所述显示屏显示所述模拟负载箱内外的温度值以及与所述一个或多个AC或DC电源相关的信息。
优选地,经由所述人机单元可实现以下各项中的一个或多个:给所述模拟负载箱通电/断电、设定所述模拟负载箱的目标功率、设定所述模拟负载箱的外部温度。在一个优选的实施例中,设定所述模拟负载箱的目标功率包括设定恒定功率或者设定功率曲线;设定所述模拟负载箱的外部温度包括设定恒定温度或者设定温度曲线。
在又一个实施例中,本发明提出的模拟负载箱还包括一个或多个AC或DC电源,用于向所述PTC负载供电,所述AC或DC电源与整流单元连接,所述整流单元经由采集单元连接到所述控制单元;所述中央处理器与所述采集单元连接,并且接收来自所述采集单元的信息。
此外,当所述测温单元测量的所述模拟负载箱的内部温度超过一阈值时,所述中央处理器指示所述控制单元给所述PTC负载断电。优选地,所述PTC负载的数量是一个或多个,当存在多个PTC负载时,所述控制单元可同时给所述多个PTC负载中的一个或多个通电和/或断电。
附图说明
附图的目的是提供对本公开内容的进一步的理解。附图示出了本公开内容的实施例,并与本说明书一同起到解释本公开内容原理的作用。在结合附图并阅读了下面的对特定的非限制性本公开内容的实施例之后,本公开内容的技术方案及其优点将变得显而易见。其中:
图1示出了根据本发明的模拟负载箱的系统架构。
具体实施方式
参考在附图中示出的和在以下描述中详述的非限制性实施例,更完整地说明本公开内容的多个技术特征和有利细节。并且,以下描述忽略了对公知的原始材料、处理技术、组件以及设备的描述,以免不必要地混淆本公开内容的技术要点。然而,本领域技术人员能够理解到,在下文中描述本公开内容的实施例时,描述和特定示例仅作为说明而非限制的方式来给出。
在任何可能的情况下,在所有附图中将使用相同的标记来表示相同或相似的部分。此外,尽管本公开内容中所使用的术语是从公知公用的术语中选择的,但是本公开内容的说明书中所提及的一些术语可能是公开内容人按他或她的判断来选择的,其详细含义在本文的描述的相关部分中说明。此外,要求不仅仅通过所使用的实际术语,而是还要通过每个术语所蕴含的意义来理解本公开内容。
图1示出了根据本发明的模拟负载箱的系统架构,其中包括AC/DC电源101、整流单元106、采集单元107、控制单元108、PTC(Positive TemperatureCoefficient正温度系数)负载109、中央处理器110、人机单元112、测温单元111、通讯单元105、电源模块103、主电源102以及散热风扇104。
图1所示的实施例中包括4个AC/DC电源101,本领域技术人员可以根据实际需要设置更多或更少个电源。AC/DC电源101的作用是为模拟负载箱中的PTC负载109供电。与电源101连接的是整流单元106,在一个优选的实施例中,可以采用全桥整流电路,将输入的AC或DC电源经整流后统一得到DC电源进行处理。设置整流单元106的优点是可以避免为AC电源、DC电源分别设置两个接口,这样仅一个接口就可以同时满足AC和DC电源。
整流单元106与采集单元107相连接,采集单元107负责采集电源101的相关信息,并将该相关信息传输到中央处理器110。在一个优选的实施例中,电压可以采用电阻分压,再经过信号隔离放大电路、滤波电路(隔离放大电路、滤波电路都属于采集单元107的一部分,框图中未单独列出),最后送至中央处理器110AD口进行采集。在另一个优选的实施例中,电流可以采用分流器获得差分电压,再经过信号隔离放大电路、滤波电路(未示出),最后送至中央处理器110AD口进行采集。
上述采集单元107还分别与控制单元108和中央处理器110相连接。该控制单元108也与中央处理器110连接,用于接收来自中央处理器110的指令,并且根据该指令来控制PTC负载109。例如,在模拟负载箱开始运行时,中央处理器110向控制单元108发送给一个或多个PTC负载109通电的指令,控制单元108根据该指令给相应的PTC负载109通电。当测试结束或者模拟负载箱发热导致自身温度过高时,控制单元108可以根据来自中央处理器110的指令对相应的PTC负载109进行断电处理(高温自我保护机制)。控制单元108可包含控制和驱动两部分,控制部分由中央处理器110完成,驱动部分由晶体管和直流固态继电器完成,每路PTC负载均配有一套独立驱动。另外,直流固态继电器本身发热厉害,因此每个固态继电器均配有一个散热器,再通过风扇散热。
控制单元108所控制的PTC负载109的作用是模拟目标设备(例如机房中的服务器)运行时发热或者模拟目标设备的负载,其额定功率和数量可由本领域普通技术人员根据实际测试情况的需要来设置,图1所示的四个PTC负载109仅出于示例的目的。在一个优选的实施例中,单个PTC负载的额定值可以被设为例如1.5kw/220V,本领域普通技术人员也可以根据需要设置其他的额定值。本领域普通技术人员可以理解的是,在某一时刻,该模拟负载箱可以启用一个PTC负载,也可以同时启用一个以上PTC负载。
与中央处理器110相连接的人机单元112包括显示屏(包括但不限于TFT液晶显示屏、LCD点阵屏等)和多个按键(实体按键或虚拟触摸按键),以实现人机对话。测试人员可以通过该人机单元112启动或关闭模拟负载箱,也可以输入所需要的功率值、温度值等相关信息。其中,显示屏可以显示模拟负载箱箱体内外的相关信息,例如某一时间点或各个规定时间点(如每隔10或30分钟)的箱体内外的温度、与内部电源有关的电压或电流信息、当前实际的功率值、实际功率曲线等。
除了通过人机单元112来控制模拟负载箱,还可以通过通讯单元105来实现对该模拟负载箱的远程控制。在一个实施例中,该通讯单元105可通过有线或无线连接到机房的管理控制系统,可将自身获得的相关信息(箱体内外的温度信息、模拟负载箱的当前功率或一段时间内的功率曲线、相关的电压电流信息等)传输到该管理控制系统;同时也能够接收来自该管理控制系统的指令,包括但不限于设定恒定功率(或功率曲线)、设定恒定温度(或温度曲线)等。
与上述中央处理器110连接的测温单元111用于测量温度,包括测量模拟负载箱内部和外部的温度。在一个实施例中,该测温单元111可采用NTC温度传感器,其中3路用于测量箱体内部的温度,另外5路用于测量箱体外部的温度。本领域技术人员可以理解,测量箱体内外的温度传感器的数量可根据实际需要而定。
在另一个实施例中,该测温单元111内部采用电压分压的方式,经滤波后送至中央处理器110AD口进行采集。其中,测量箱体内部的温度可用于保护模拟负载箱自身的运行和安全,例如,当箱体内部的温度超过一预设阈值时,模拟负载箱可自动地给PTC负载断电。测量箱体外部的温度可供测试人员用于分析机房中的散热/制冷系统的分布和运行情况。
上述中央处理器110控制整个模拟负载箱的运行。中央处理器110的功能包括接收来自人机单元112或通讯单元105的指令信息,接收采集单元107所采集的电源相关信息,分析上述指令信息并采取相应的动作(例如,根据输入的功率值来计算PTC负载的占空比),向控制单元108发送控制指令,接收来自测温单元111的温度数据,判断模拟负载箱箱体的内部温度是否超过阈值,并且当模拟负载箱的内部温度超过阈值时采取相应的动作等。
在一个实施例中,中央处理器110通过人机单元112接收被设定的恒定功率值。在计算对应PTC负载109的通电占空比之后,中央处理器110将控制指令发送到控制单元108。控制单元108根据所接收的控制指令给相应的PTC负载109按照指定的占空比进行通电,以使模拟负载箱的工作功率稳定在之前的设定值。本领域技术人员可以理解的是,中央处理器110可以选择给一个或多个PTC负载109通电。例如,单个PTC负载的额定值为1.5kw/220V,而设定的恒定功率为1kw,那么中央处理器110可以指示控制单元108仅给一个PTC负载通电,也可以指示控制单元同时给一个以上PTC负载通电,通过不同的通电占空比都可以实现1kw的恒定功率。
在另一个实施例中,当模拟负载箱运行时,中央处理器110可以根据来自人机单元112的输入和/或测温单元111所传输的温度信息随时调整该模拟负载箱的运行。例如,中央处理器110通过人机单元112接收一被设定的恒定温度值。在一个优选的实施例中,若当前模拟负载箱的外部温度值低于该恒定温度值,则中央处理器110可指示控制单元108给全部可用的PTC负载109通电,并且令这些PTC负载109满负荷运行,以尽快达到恒定温度值。若当前的外部温度值高于恒定温度值,则中央处理器110可指示控制单元108给一个或多个正在运行的PTC负载109断电或调整其通电占空比,以减少负载运行散发的热量,直至达到设定的恒定温度。这一点对于负载在机房中的位置部署十分重要。
在又一个优选的实施例中,当来自测温单元111的温度值已经超过一预设阈值时,中央处理器110可向控制单元108发送给一个或多个PTC负载109断电的指令,以使模拟负载箱内和/或外部的温度保持在适当预设的水平。
根据本发明的模拟负载箱还可包括为模拟负载箱散热的散热风扇104以及电源模块103,该电源模块103由主电源(AC或DC)102供电,并且为中央处理器110、控制单元108和散热风扇104等供电。在一个实施例中,该电源模块103采用开关电源,输入AC或DC兼容,输出12V及5V。
虽然本发明的一些实施方式已经在本申请文件中予以了描述,但是对本领域技术人员显而易见的是,这些实施方式仅仅是作为示例示出的。本领域技术人员可以想到众多的变型方案、替代方案和改进方案而不超出本发明的范围。所附权利要求书旨在限定本发明的范围,并藉此涵盖这些权利要求本身及其等同变换的范围内的方法和结构。
Claims (10)
1.一种模拟负载箱,包括:
PTC负载,用于模拟目标设备,并且与控制单元连接;
人机单元,包括显示屏和按键;
测温单元,用于测量所述模拟负载箱内外的温度;
控制单元,用于接收来自中央处理器的指令,并且控制所述PTC负载;
通讯单元,用于所述模拟负载箱与外界的信息传输;
所述中央处理器,与所述控制单元、所述人机单元、所述通讯单元和所述测温单元分别连接,接收来自所述采集单元、所述人机单元、所述通讯单元和所述测温单元的信息,并且通过所述控制单元来控制所述PTC负载;以及
电源模块,用于向所述模拟负载箱供电。
2.如权利要求1所述的模拟负载箱,还包括用于为所述模拟负载箱提供散热的散热风扇。
3.如权利要求1所述的模拟负载箱,还包括向所述电源模块供电的主电源。
4.如权利要求1-3中任一项所述的模拟负载箱,其特征在于,经由所述人机单元实现以下各项中的一个或多个:给所述模拟负载箱通电/断电、设定所述模拟负载箱的目标功率、设定所述模拟负载箱的外部温度。
5.如权利要求4所述的模拟负载箱,其特征在于,设定所述模拟负载箱的目标功率包括设定恒定功率或者设定功率曲线。
6.如权利要求4所述的模拟负载箱,其特征在于,设定所述模拟负载箱的外部温度包括设定恒定温度或者设定温度曲线。
7.如权利要求1-3中任一项所述的模拟负载箱,其特征在于,当所述测温单元测量的所述模拟负载箱的内部温度超过一阈值时,所述中央处理器指示所述控制单元给所述PTC负载断电。
8.如权利要求1-3中任一项所述的模拟负载箱,其特征在于,所述PTC负载的数量是一个或多个,当存在多个PTC负载时,所述控制单元可同时给所述多个PTC负载中的一个或多个通电和/或断电。
9.如权利要求1所述的模拟负载箱,还包括一个或多个AC或DC电源,用于向所述PTC负载供电,所述AC或DC电源与整流单元连接,所述整流单元经由采集单元连接到所述控制单元;所述中央处理器与所述采集单元连接,并且接收来自所述采集单元的信息。
10.如权利要求9所述的模拟负载箱,其特征在于,所述显示屏显示所述模拟负载箱内外的温度值以及与所述一个或多个AC或DC电源相关的信息。
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