CN1916868A - 风扇运行状况监测系统 - Google Patents

Abstract

本发明是一种风扇运行状况监测系统，该系统包括：检测模块、差动放大模块、第一处理模块、第二处理模块及控制模块；本发明的风扇运行状况监测系统通过该检测模块检测该风扇运转时产生的微小脉动电流可扩大风扇转速的测量范围，通过该控制模块计算该风扇的工作电流，从而解决了现有技术中无法测量风扇工作电流的缺点，本发明的风扇运转状况监测系统，可通过该控制模块精确计算该风扇的转速及工作电流，从而便于该控制模块根据计算结果对风扇的运行状况进行有效的监控，保证风扇可靠的运行。

Description

风扇运行状况监测系统

技术领域

本发明是关于一种监测系统，特别是关于一种对计算机系统内风扇运行状况进行监测的系统。

背景技术

由于电子技术发展迅速，计算机等电子装置已在人们生活及工作中占有愈来愈重要的地位，并成为不可缺少的工具。但由于信息越发达，与之相对应的，所需计算机的工作速度也愈来愈快，计算机的工作速度越快，计算机内部工作电子零件(例如CPU)消耗的功率也就越大，由此导致电子零件产生的热量也越大。众所周知，温度越高，计算机内部电子零件的工作曲线就越容易漂移，由此导致电子零件运行不稳定，容易使计算机产生误操作，甚至产生计算机死机现象，严重时会烧毁计算机内部工作的电子零件。由此可见，高速运行的计算机等电子装置的散热一直是一个问题，因而利用风扇进行电子零件的散热就成为计算机中不可缺少的环节，尤其是风扇的可靠性对于计算机运行更是具有重要作用。因此，装配在计算机内部风扇的运转速度及寿命已成为计算机系统散热中的一个焦点。

目前，在风扇转速测量方面，业界主要是采用红外线光电反射转速测量技术，例如FOTEK mirror reflex、MG-2MX等器件，接触式转速测量digital tachometer，例如SHIMPO的PH-200LC等，以及非接触式闪频转速测量技术digital stroboscope，例如DT-2239A等。例如以非接触式闪频仪观测高速旋转的物体(例如风扇)为例，通过调节闪频仪的闪动频率，使其与被测物的转动速度接近并同步时，被测物虽然在高速运动着，但看上去却是缓慢运动或相对静止的。这种视觉暂留现象，使人目测就能轻易观测高速运动物体的运行状况。但是上述这些转速测量技术的转速测量范围大约为100-1000rpm(round per minute)，由于其测量的转速范围太小，因而无法应用在更大范围转速的测量，此外，上述这些转速测量技术也无法测量出风扇运转时的工作电流。

因此，如何提出一种风扇运转状况监测系统，检测风扇运转时的转速及其工作电流，克服现有技术中无法测量风扇工作电流及风扇转速测量范围过小等缺点，实已成为目前业界急待攻克的难题。

发明内容

为克服上述现有技术的缺点，本发明的主要目的在于提供一种监测风扇运转时的转速及工作电流的风扇运转状况监测系统。

本发明的另一目的在于提供一种增大风扇转速测量的范围的风扇运转状况监测系统。

本发明的再一目的在于提供一种能够对风扇的运行状况进行有效监控的风扇运行状况监测系统。

为达上述及其它目的，本发明提供一种风扇运行状况监测系统，该系统包括：检测模块，检测该风扇运转时产生的脉动电流信号，且将该脉动电流信号转变成脉动电压信号；差动放大模块，接收该脉动电压信号，并对所接收到的脉动电压信号进行差动放大及滤波处理，产生模拟放大信号；第一处理模块，接收该差动放大模块产生的模拟放大信号，将该模拟放大信号转变成脉冲信号，以便计算该脉冲信号的频率；第二处理模块，接收该检测模块检测的脉冲电流信号，并将该脉冲电流信号进行处理，以便产生数字信号；以及控制模块，根据该第一处理模块计算的脉冲信号的频率，计算该风扇的运转速度，且根据该第二处理模块所产生的数字信号，计算该风扇的工作电流。

上述该检测模块是与该风扇串联的电阻，该风扇运转时产生的脉动电流信号流经该电阻时，在该电阻上产生脉动电压信号，从而通过该电阻检测该风扇运转时的脉动电流，并可将该脉动电流信号转变成脉动电压信号输出。

该差动放大模块可以是差动信号感测电路，该差动信号感测电路截取该电阻两端的电压信号，并对截取的电压信号以差动方式进行放大及滤波处理，从而产生放大信号输出。

该第一处理模块包括：模拟数字转换模块，将该放大信号转换成脉冲信号；以及计频模块，接收该脉冲信号后，计算该脉冲信号的频率，同时将计算结果传送到该控制模块，供该控制模块据此计算该风扇的转速。

该第二处理模块包括：第一转换模块，接收该检测模块检测到的脉动电流信号，并将该脉动电流信号转换成直流电流信号；以及第二转换模块，将该直流电流信号转换成数字信号，供该控制模块据此计算该风扇的工作电流。

与现有技术相比，本发明的风扇运行状况监测系统通过该检测模块检测该风扇运转时产生的微小脉动电流，通过该电流计算出脉动电压信号，并经过该差动放大模块的放大及滤波后，再经过该第一处理模块处理，从而可扩大风扇转速的测量范围。

此外，本发明的风扇运行状况监测系统，还可通过第二处理模块将该检测模块检测的脉动电流信号转换成数字信号，供该控制模块计算该风扇的工作电流，从而解决了现有技术中无法测量风扇工作电流的缺点。

再者，本发明的风扇运转状况监测系统，可通过该控制模块精确计算该风扇的转速及工作电流，从而便于该控制模块根据计算结果对风扇的运行状况进行有效的监控，保证风扇可靠的运行。

附图说明

图1是本发明的风扇运行状况监测系统的应用结构示意图；

图2A是图1所示检测模块的结构示意图；

图2B是图1所示第一处理模块的结构示意图；以及

图2C是图1所示第二处理模块的结构示意图。

具体实施方式

实施例

图1是本发明的风扇运行状况监测系统的应用结构示意图。如图所示，该监测系统1用于监测风扇2的运行状况，该监测系统包括：检测模块10、差动放大模块12、第一处理模块14、第二处理模块16及控制模块18。

上述该检测模块10用于监测该风扇2运行时产生的脉动电流信号I1，且可将该脉动电流信号I1转换成脉动电压信号V1。在本实施例中，该检测模块10是一个与该风扇2串联的电阻R(如图2A所示)，该电阻R的两端a、b分别与该风扇2连接及接地端3连接，该风扇2运转时产生的脉动电流信号I1流经该电阻R时，在该电阻R上产生脉动电压信号V1，从而通过该电阻R检测该风扇2运转时的脉动电流，并可将该脉动电流信号I1转变成脉动电压信号V1输出。

该差动放大模块12用于接收该检测模块10产生的脉动电压信号V1，并对该脉动电压信号V1进行差动放大及滤波处理，从而产生放大信号输出。在本实施例中，该脉动电压信号是通过线缆(未标出)传送到该差动放大模块12，该差动放大模块12再对该脉动电压信号V1进行放大处理，滤除该信号传送过程中受到的噪声干扰。上述差动放大模块12是差动信号感测电路(differential signal sensor circuit)，它用于截取该电阻R两端a、b的电压信号，并对其进行差动放大处理及滤波处理以产生放大信号，并输出到该第一处理模块14。此外，根据实际设计需要，上述该差动信号感测电路也可由功能相似的电子器件或电子电路所代替。

该第一处理模块14用于接收该差动放大模块12产生的放大信号，并将该放大信号转换成脉冲信号(方形脉冲信号)，再计算该脉冲信号的频率，即计算每秒钟产生的脉冲数，之后将计算结果传送到该控制模块18，该控制模块18对其进行相应的处理。上述该第一处理模块14包括模拟数字转换模块140及计频模块142(如图2B所示)。

该模拟数字转换模块140用于将该放大信号转换成脉冲信号(即transistor-transistor logic；TTL)，并传送到该计频模块142，由该计频模块142计算该脉冲信号的频率，且将计算结果传送到该控制模块18进行相应的处理。上述该模拟数字转换模块140是模拟数字转换器(analogic to digital converter；ADC)，但根据实际设计需要，该ADC也可由功能相似的电子器件或电子电路所代替。上述该计频模块142是用于执行计频功能的单芯片电路，但根据实际设计需要，该单芯片电路也可由功能相似的电子器件或电子电路所代替。

该第二处理模块16用于接收该检测模块10检测到的脉动电流信号，并将该脉动电流信号转换成直流电流信号，之后可将该直流电流信号转换成数字信号，供该控制模块18对该数字信号进行相应的处理。上述该第二处理模块16包括第一转换模块160及第二转换模块162(如图2C所示)。

该第一处理模块160用于接收该脉动电流信号I1，并将该脉动电流信号I1转换成直流信号，该第二转换模块162将该直流电流转换成数字信号并输出到该控制模块18。上述该第一转换模块160是平均电流电路(average current circuit)，它将该脉动电流信号I1进行处理以转换成直流电流输出，但根据实际设计需要，该平均电流电路也可由功能相似的电子器件或电子电路代替。上述该第二转换模块162是电压信号测量仪，可将流经其内部的直流电流转换成数字电压信号传送到该控制模块18，同时可通过该电压信号测量仪直接读出该数字电压信号值，该电压信号测量仪也可由功能相似的电子器件或电子电路代替。

该控制模块18用于根据该第一处理模块14传送的脉冲信号的频率，计算该风扇2运行时的转速，该控制模块18是根据该脉冲信号的频率(即每秒产生的脉冲数n1及该风扇2的转子数n2)根据下列公式(1)进行运算，得出该风扇2运行时的转速：

转速(rpm)＝(n1÷n2)×60      (1)

此外，该控制模块18也根据该第二处理模块16传送的数字信号进行相应的运算，得出该风扇2运行时的工作电流。其中，该控制模块18是依据该电压信号测量仪传送的数字电压信号V以及该电压信号测量仪的等效电阻Re，根据公式(2)进行运算，得出该风扇2运行时的工作电流：

工作电流＝V÷Re      (2)

上述该控制模块18是安装在计算机系统(未标出)的控制软件，由该控制软件精确计算该风扇2运行时的转速及工作电流，同时该控制软件根据计算结果对该风扇的运行状况进行有效的控制，保证该风扇有效且可靠的运行。

因此，本发明的风扇运行状况监测系统，主要是借由该检测模块10检测该风扇2运行时产生的脉动电流信号，并将该脉动电流信号转换成脉动电压信号，该差动放大模块12、该第一处理模块14及该控制模块18对该脉动电压信号进行依次处理，计算出该风扇运行时的转速，同时，由于本发明是将该风扇2运行时产生的微小脉动电流信号转变成脉动电压信号，并经过该差动放大模块的放大处理，产生可供该第一处理模块14处理的放大信号，从而扩大风扇转速的测量范围，避免现有技术中风扇转速测量范围过小的缺点。

此外，本发明的风扇运行状况监测系统，可通过该第二处理模块16将该检测模块10检测到的电流信号转换成直流信号，以便转换成数字信号，该控制模块18根据该数字信号计算该风扇运行时的工作电流。可避免现有技术中无法测量风扇运行时工作电压的缺点。

再者，本发明可通过该控制模块18根据计算的结果，对该风扇2的运行状况进行有效的监控，从而保证风扇2有效、可靠的运行。

Claims (9)

1.一种风扇运行状况监测系统，其特征在于，该系统包括：

检测模块，检测该风扇运转时产生的脉动电流信号，且将该脉动电流信号转变成脉动电压信号；

差动放大模块，接收该脉动电压信号，并对所接收到的脉动电压信号进行差动放大及滤波处理，产生模拟放大信号；

第一处理模块，接收该差动放大模块产生的模拟放大信号，将该模拟放大信号转变成脉冲信号，以便计算该脉冲信号的频率；

第二处理模块，接收该检测模块检测的脉冲电流信号，并将该脉冲电流信号进行处理，以便产生数字信号；以及

控制模块，根据该第一处理模块计算的脉冲信号的频率，计算该风扇的运转速度，且根据该第二处理模块所产生的数字信号，计算该风扇的工作电流。

2.如权利要求1所述的风扇运行状况监测系统，其特征在于，该检测模块是与该风扇串联的电阻。

3.如权利要求2所述的风扇运行状况监测系统，其特征在于，该差动放大模块是差分信号感测电路，它截取该电阻两端的电压信号，并以差动方式对其接收到的电压信号进行滤波及放大处理，从而产生模拟放大信号输出。

4.如权利要求1所述的风扇运行状况监测系统，其特征在于，该第一处理模块包括：

模拟数字信号转换模块，接收该差动放大模块产生的模拟放大信号，并将该模拟放大信号转换成脉冲信号；以及

计频模块，接收该模拟数字信号转换模块转换的脉冲信号，并据此计算出该脉冲信号的频率，且将计算结果传送到该控制模块。

5.如权利要求4所述的风扇运行状况监测系统，其特征在于，该模拟数字转换模块是模拟数字转换器。

6.如权利要求4所述的风扇运转状况监测系统，其特征在于，该计频模块是单芯片电路，计算出该模拟数字信号转换模块转换的脉冲信号的频率，供该控制模块根据该脉冲信号的频率计算出该风扇的运转速度。

7.如权利要求1所述的风扇运行状况监测系统，其特征在于，该第二处理模块包括：

第一转换模块，将该检测模块检测到的脉动电流信号转变成直流电流；以及

第二转换模块，将该第一转换模块转变成的直流电流转换成数字信号并传送到该控制模块。

8.如权利要求7所述的风扇运行状况监测系统，其特征在于，该第一转换模块是平均电流电路。

9.如权利要求7所述的风扇运行状况监测系统，其特征在于，该第二转换模块是电压测量仪，它将流经其内部的直流电流转变成数字电压信号，供该控制模块依据该数字电压信号及该电压测量仪的等效电阻计算出该风扇的工作电流。

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