CN111284002B - 一种目标追踪散热系统及控制方法 - Google Patents

一种目标追踪散热系统及控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种目标追踪散热系统及控制方法，本系统包括微处理器、电磁继电器、超声波传感器、散热塔和排气塔，所述微处理器分别与电磁继电器和超声波传感器相连接，所述电磁继电器分别与散热塔和排气塔相连接。本发明通过控制散热塔对需要散热的目标设备进行追踪散热，能有效提高散热效果，使得目标设备大大提高工作质量和工作效率，而且通过散热塔和排气塔能方便气体排出能有效减少设备工作时产生的异味，减少了工作人员的工作负担。本发明可广泛应用于散热领域中。

Description

一种目标追踪散热系统及控制方法
技术领域
本发明涉及散热技术领域，尤其涉及一种目标追踪散热系统及控制方法。
背景技术
熔融沉积成型(Fused Deposition Modelling,FDM)是一种工业成型方法，由美国学者Dr.Scott Crump于1988年研制成功。美国知名的FDM(熔融沉积成型)设备生产商主要是Stratasys和3Dsystems,设备主要类型分为工业级和桌面级。FDM(熔融沉积成型)具有成本低、速度快、使用方便、维护简单、体积小无污染等特点，极大地缩短了产品开发周期，降低了成本,从而能够快速响应市场变化,满足顾客的个性化需求,被广泛应用于工业制造、医疗、建筑、教育、大众消费等领域。
目前市场上对3D打印模型散热不足及打印头熔融材料气味挥发的问题尚无有效解决方案，现有技术中FDM(熔融沉积成型)式3D打印机对模型散热，通常采用小功率风扇散热，通过风扇向下送风对模型进行散热冷却，但此方案在打印时存在散热风量少，风速慢，散热不良等问题。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明的目的在于一种目标追踪散热系统及控制方法。
第一方面，本发明实施例提供了一种目标追踪散热系统，包括微处理器、电磁继电器、超声波传感器、散热塔和排气塔，所述微处理器分别与电磁继电器和超声波传感器相连接，所述电磁继电器分别与散热塔和排气塔相连接。
进一步，所述微处理器还连接有温控开关。
进一步，所述微处理器还连接有震动传感器。
进一步，所述散热塔包括有第一支撑架，所述第一支撑架上安装有第一旋转圆盘，所述第一旋转圆盘的底部安装有第一水平角度控制器，所述第一旋转圆盘上安装有垂直控制支架和垂直角度控制器，所述垂直控制支架与垂直角度控制器的转轴臂相连接，所述垂直控制支架上安装有第一风扇，所述第一风扇与电磁继电器连接。
进一步，所述第一风扇包括有第一风扇支架和安装在所述第一风扇支架内的第一风扇本体。
进一步，所述排气塔包括有第二支撑架，所述第二支撑架上安装有第二旋转圆盘，所述第二旋转圆盘上安装有第二风扇，所述第二旋转圆盘的底部安装有第二水平角度控制器，所述第二风扇与电磁继电器连接。
第二方面，本发明实施例提供了一种应用于一种目标追踪散热系统的控制方法，包括以下步骤：
当检测到目标设备满足散热条件，则启动散热塔和排气塔对目标设备进行散热处理；
检测超声波传感器与目标设备中的目标器件之间的第一距离，并获取超声波传感器与散热塔之间的第二距离，以及获取排气塔到目标器件与超声波传感器所在竖直平面的垂直距离作为第三距离，其中，所述散热塔中的第一风扇的中心、超声波传感器的中心和目标器件的中心处于同一水平面上，且所述第一风扇和所述超声波传感器之间的中心连线与所述目标器件和所述超声波传感器之间的中心连线相互垂直；
根据第一距离和第二距离，确定所述目标器件相对散热塔的第一角度；
根据第一距离和第三距离，确定所述目标器件相对排气塔的第二角度；
根据所述第一角度，控制所述散热塔的第一风扇按照所述第一角度进行旋转，使得第一风扇的朝向正对所述目标器件；
根据所述第二角度，控制所述排气塔的第二风扇按照所述第二角度进行旋转，使得第二风扇的朝向背对所述目标器件。
进一步，还包括：
当检测到目标器件的中心高度发生变化，则控制超声波传感器和所述散热塔中的第一风扇进行对应调整，使得所述散热塔中的第一风扇的中心、超声波传感器的中心和目标器件的中心处于同一水平面上。
进一步，还包括：
当所述目标设备停机，则控制散热塔的第一风扇和排气塔中的第二风扇风向朝向所述目标设备，并在目标器件的温度达到温控开关设定值或以下时，关闭目标追踪散热系统。
进一步，所述散热条件至少包括以下之一：
所述目标设备处于预热状态；
所述目标设备处于工作状态。
本发明的有益效果是：
本发明一种目标追踪散热系统及控制方法通过控制散热塔对需要散热的目标设备进行追踪散热，能有效提高散热效果，使得目标设备大大提高工作质量和工作效率，而且通过散热塔和排气塔能方便气体排出能有效减少设备工作时产生的异味，减少了工作人员的工作负担。
附图说明
图1是本发明一种目标追踪散热系统的原理方框图；
图2是本发明一种目标追踪散热系统一个实施例的原理示意图；
图3是本发明一种目标追踪散热系统一个实施例中散热塔的结构示意图；
图4是本发明一种目标追踪散热系统一个实施例中排气塔的结构示意图；
图5是本发明控制方法一个实施例的步骤流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的详细说明。对于以下实施例中的步骤编号，其仅为了便于阐述说明而设置，对步骤之间的顺序不做任何限定，实施例中的各步骤的执行顺序均可根据本领域技术人员的理解来进行适应性调整。而且需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
参考图1～图4，本发明实施例提供了一种目标追踪散热系统，包括微处理器、电磁继电器、超声波传感器204、散热塔201和排气塔202，微处理器分别与电磁继电器和超声波传感器204相连接，电磁继电器分别与散热塔201和排气塔202相连接。
本实施例如图2所示，所需散热的设备为3D打印机，则散热塔201和排气塔202分别放置在3D打印机前后两边，通过微处理器结合超声波传感器204控制散热塔201对3D打印机进行追踪散热，能有效缓解因材料挤出后温度下降过慢导致材料产生形变，从而提高打印质量；同时通过前端散热塔201的散热风扇对打印头203的追踪散热以及后方排气塔202的排气风扇对气体的排出协同实现散热及排风功能。通过目标追踪，实现风扇送风方向始终朝向3D打印机的打印头203部分，后置排气风扇可以很好的将散热风扇送出的气体排出，在很大程度上缓解3D打印机工作时气味扩散严重的问题，同时提高了模型的打印质量。全自动化的工作方式不会造成工作人员额外的工作负担，外置散热器的设计不仅方便清灰及维修，相比内置散热器还能有效避免将粉尘及高温空气带到机器内部，影响机器的性能甚至增加故障率。
进一步作为本实施例可能的实施方式，所述微处理器还连接有温控开关，温控开关用于检测所需散热设备当前的温度情况。
进一步作为本实施例可能的实施方式，所述微处理器还连接有震动传感器，震动传感器用于检测所需散热设备是否处于工作状态。
参考图3，进一步作为本实施例可能的实施方式，所述散热塔201包括有第一支撑架308，所述第一支撑架308上安装有第一旋转圆盘306，所述第一旋转圆盘306的底部安装有第一水平角度控制器307，所述第一旋转圆盘306上安装有垂直控制支架和垂直角度控制器310，所述垂直控制支架与垂直角度控制器310的转轴臂相连接，所述垂直控制支架上安装有第一风扇。所述第一风扇包括有第一风扇支架302和安装在所述第一风扇支架302内的第一风扇本体301，所述第一风扇与电磁继电器连接。
本实施例中，散热塔201的安装过程为：
(1)将第一风扇本体301安装在风扇支架302上，扣上风扇固定卡扣311；
(2)将风扇垂直角度控制支架305插入风扇正面右侧的风扇支架302，扣上带轴风扇支架固定卡扣(薄片)303，风扇左侧的第一风扇支架302扣上带轴风扇支架固定卡扣(厚片)309；
(3)将第一风扇支撑架304安装在第一旋转圆盘306上；
(4)将垂直角度控制器310固定在第一旋转圆盘306上方的底座上；
(5)将第一水平角度控制器307固定在第一旋转圆盘306底部中心位置；
(6)将上述(3)(4)(5)步骤组装的部件整体，如图3所示嵌入第一支撑架308中；
(7)将上述(1)(2)步骤组装的部件整体，如图3所示嵌入第一风扇支撑架304，注意风扇垂直角度控制支架305下方卡扣与垂直角度控制器310的转轴臂的组接；
(8)将舵机电源插头按标识与相应接口连接，散热塔201组装完成。
参考图4，进一步作为本实施例可能的实施方式，所述排气塔202包括有第二支撑架405，所述第二支撑架405上安装有第二旋转圆盘403，所述第二旋转圆盘403上安装有第二风扇，所述第二旋转圆盘403的底部安装有第二水平角度控制器404，所述第二风扇与电磁继电器连接。
本实施例中，排气塔202的安装过程为：
(1)将第二风扇401安装在风扇支架402上，扣上风扇固定卡扣406；然后扣上无轴风扇支架固定卡扣407；
(2)将上述(1)中组装的整体安装在第二旋转圆盘403上方；
(3)将第二水平角度控制器404固定在第二旋转圆盘403底部中心位置；
(4)将上述(2)(3)步骤组装的部件整体，如图4所示嵌入第二支撑架405中；
(5)将舵机线路按标识与相应接口连接，排气塔202组装完成。
参考图5，本发明实施例提供了一种应用于一种目标追踪散热系统的控制方法，包括以下步骤：
S101、当检测到目标设备满足散热条件，则启动散热塔201和排气塔202对目标设备进行散热处理。
S102、检测超声波传感器204与目标设备中的目标器件之间的第一距离，并获取超声波传感器204与散热塔201之间的第二距离，以及获取排气塔202到目标器件与超声波传感器204所在竖直平面的垂直距离作为第三距离，其中，所述散热塔201中的第一风扇的中心、超声波传感器204的中心和目标器件的中心处于同一水平面上，且所述第一风扇和所述超声波传感器204之间的中心连线与所述目标器件和所述超声波传感器204之间的中心连线相互垂直。
本实施例中，第二距离和第三距离可以在组装时进行测量得出，也可以通过其他仪器进行测量得出。
S103、根据第一距离和第二距离，确定目标器件相对散热塔201的第一角度。
S104、根据第一距离和第三距离，确定目标器件相对排气塔202的第二角度。
本实施例中，可通过三角函数计算出目标器件相对散热塔201的第一角度以及目标器件相对排气塔202的第二角度。
S105、根据所述第一角度，控制所述散热塔201的第一风扇按照所述第一角度进行旋转，使得第一风扇的朝向正对所述目标器件。
S106、根据所述第二角度，控制所述排气塔202的第二风扇按照所述第二角度进行旋转，使得第二风扇的朝向背对所述目标器件。
进一步作为本实施例可能的实施方式，还包括：
当检测到目标器件的中心高度发生变化，则控制超声波传感器204和所述散热塔201中的第一风扇进行对应调整，使得所述散热塔201中的第一风扇的中心、超声波传感器204的中心和目标器件的中心处于同一水平面上。
进一步作为本实施例可能的实施方式，还包括：
当所述目标设备停机，则控制散热塔201的第一风扇和排气塔202中的第二风扇风向朝向所述目标设备，并在目标器件的温度达到温控开关设定值或以下时，关闭目标追踪散热系统。
本实施例中，在3D打印机完成打印后，两个风扇同时旋转朝向打印完成的模型，对模型进行散热，当温度低于40摄氏度时，温控开关断路，单片机通过断开电磁继电器电源关闭风扇，所有控制风扇的舵机复位，该过程极大的提高了打印完成后平台的冷却速度。
进一步作为本实施例可能的实施方式，所述散热条件至少包括以下之一：
所述目标设备处于预热状态；
所述目标设备处于工作状态。
本实施例中，散热条件可以根据实际情况进行增添，使得当只有满足所有的散热条件，才会进行后续的散热处理。
从上述内容可知，本发明通过控制散热塔201对需要散热的目标设备进行追踪散热，能有效提高散热效果，使得目标设备大大提高工作质量和工作效率，而且通过散热塔201和排气塔202能方便气体排出能有效减少设备工作时产生的异味，减少了工作人员的工作负担。
以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (8)

1.一种目标追踪散热系统，其特征在于，包括微处理器、电磁继电器、超声波传感器、散热塔和排气塔，所述微处理器分别与电磁继电器、超声波传感器、散热塔和排气塔相连接，所述电磁继电器分别与散热塔和排气塔相连接；
其中，所述散热塔包括第一风扇，所述第一风扇的中心、所述超声波传感器的中心和目标器件的中心处于同一水平面上；
所述散热塔包括有第一支撑架，所述第一支撑架上安装有第一旋转圆盘，所述第一旋转圆盘的底部安装有第一水平角度控制器，所述第一旋转圆盘上安装有垂直控制支架和垂直角度控制器，所述垂直控制支架与所述垂直角度控制器的转轴臂相连接，所述垂直控制支架上安装有第一风扇，所述第一风扇与所述电磁继电器连接；
所述排气塔包括有第二支撑架，所述第二支撑架上安装有第二旋转圆盘，所述第二旋转圆盘上安装有第二风扇，所述第二旋转圆盘的底部安装有第二水平角度控制器，所述第二风扇与所述电磁继电器连接；
所述散热塔用于当检测到目标设备满足散热条件时，启动并对目标设备进行散热处理；
所述排气塔用于当检测到目标设备满足散热条件时，启动并对目标设备进行散热处理；
所述超声波传感器用于检测所述超声波传感器与目标设备中的目标器件之间的第一距离；
所述微处理器用于获取所述超声波传感器与所述散热塔之间的第二距离，以及获取所述排气塔到所述目标器件与所述超声波传感器所在竖直平面的垂直距离作为第三距离，其中，所述第一风扇和所述超声波传感器之间的中心连线与所述目标器件和所述超声波传感器之间的中心连线相互垂直；
所述微处理器用于根据所述第一距离和所述第二距离，确定所述目标器件相对所述散热塔的第一角度；根据所述第一距离和所述第三距离，确定所述目标器件相对所述排气塔的第二角度；根据所述第一角度，控制所述散热塔的第一风扇按照所述第一角度进行旋转，使得所述第一风扇的朝向正对所述目标器件；根据所述第二角度，控制所述排气塔的第二风扇按照所述第二角度进行旋转，使得所述第二风扇的朝向背对所述目标器件。
2.根据权利要求1所述的一种目标追踪散热系统，其特征在于：所述微处理器还连接有温控开关。
3.根据权利要求1所述的一种目标追踪散热系统，其特征在于：所述微处理器还连接有震动传感器。
4.根据权利要求1所述的一种目标追踪散热系统，其特征在于：所述第一风扇包括有第一风扇支架和安装在所述第一风扇支架内的第一风扇本体。
5.一种应用于权利要求1～4任一项一种目标追踪散热系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
当检测到目标设备满足散热条件，则启动散热塔和排气塔对目标设备进行散热处理；
检测超声波传感器与目标设备中的目标器件之间的第一距离，并获取超声波传感器与散热塔之间的第二距离，以及获取排气塔到目标器件与超声波传感器所在竖直平面的垂直距离作为第三距离，其中，所述散热塔中的第一风扇的中心、所述超声波传感器的中心和目标器件的中心处于同一水平面上，且所述第一风扇和所述超声波传感器之间的中心连线与所述目标器件和所述超声波传感器之间的中心连线相互垂直；
根据所述第一距离和所述第二距离，确定所述目标器件相对散热塔的第一角度；
根据所述第一距离和所述第三距离，确定所述目标器件相对排气塔的第二角度；
根据所述第一角度，控制所述散热塔的第一风扇按照所述第一角度进行旋转，使得所述第一风扇的朝向正对所述目标器件；
根据所述第二角度，控制所述排气塔的第二风扇按照所述第二角度进行旋转，使得所述第二风扇的朝向背对所述目标器件。
6.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于：还包括：
当检测到所述目标器件的中心高度发生变化，则控制所述超声波传感器和所述散热塔中的第一风扇进行对应调整，使得所述散热塔中的第一风扇的中心、所述超声波传感器的中心和目标器件的中心处于同一水平面上。
7.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于：还包括：
当所述目标设备停机，则控制所述散热塔的第一风扇和所述排气塔中的第二风扇风向朝向所述目标设备，并在所述目标器件的温度达到温控开关设定值或以下时，关闭目标追踪散热系统。
8.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于：所述散热条件至少包括以下之一：
所述目标设备处于预热状态；
所述目标设备处于工作状态。
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