CN1979174A - 风扇转速检测装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种风扇转速检测装置，其包括一风扇检测仪及一提供该风扇检测仪电源的交流电源，所述风扇检测仪通过一风扇端子与一待测脉宽调制解调风扇相连。该风扇转速检测装置还包括：一计算机，该计算机与所述风扇检测仪相连，用于设置、编辑风扇料号参数，向风扇检测仪中的单片机传递风扇料号参数并保存在该单片机中的一存储单元中。所述风扇检测仪包括一低压测试继电器、一正常测试继电器及相串连的一脉宽调制解调波形发生器和一浮空测试继电器。本发明还提供一种风扇转速检测方法。本发明量测准确、便捷，测试效率高，使用范围广。

Description

风扇转速检测装置及方法

【技术领域】

本发明涉及一种自动测试风扇转速的装置及方法。

【背景技术】

与常规三线式风扇(两根电源线，一根信号线模式)相比，PWM风扇将导线数增至4线，多出的一根线用于控制风扇导通时间。PWM的全称是Pulse Width Modulation(脉冲宽度调制)，它被用来控制风扇的转速。不过前提是风扇的电源是四针接口。风扇的转速可以利用PWM的循环变化进行精确的控制，实现噪声和性能之间的平衡。PWM控制风扇转速是按照脉冲宽度的百分比进行的，其控制精度很高。

因风扇有节能等诸多优点，而成为PC系统散热领域的新宠。现在对于PWM风扇存在一定检测方式，即为用电源供应器提供风扇电源，用信号发生器产生所需要的一定频率、占空比(需用示波器侦测)的PWM波，再用转速计测试风扇的转速的检测方式。但是，该检测方式所需设备众多，占用空间比较大，并且测试相当麻烦，所需人员素质也必须较高，因此不适合于生产线大量产品的流水线作业。并且PWM风扇测试参数较多，现存测试方式多用按键编辑器来编辑测试参数，速度较慢，效率较低。

【发明内容】

鉴于以上内容，有必要提供一种风扇转速检测装置，其量测准确、便捷，测试效率高，使用范围广。

鉴于以上内容，还有必要提供一种风扇转速检测方法，其量测准确、便捷，测试效率高，使用范围广。

一种风扇转速检测装置，包括一风扇检测仪及一为该风扇检测仪提供电源的交流电源，所述风扇检测仪通过一风扇端子与一待测脉宽调制解调风扇相连。该风扇转速检测装置还包括一计算机，该计算机与所述风扇检测仪相连，用于设置、编辑风扇料号参数，向风扇检测仪中的单片机传递风扇料号参数，并将该料号参数保存在该单片机中的一存储单元中。所述的风扇检测仪包括：一低压测试继电器，用于当需要低压启动测试时接通上述单片机与风扇端子进行低压启动测试；一正常测试继电器，用于接通上述单片机与风扇端子进行正常启动测试；一脉宽调制解调波形发生器及一浮空测试继电器，该脉宽调制解调波形发生器与浮空测试继电器串连在一起连接上述单片机与风扇端子以进行浮空测试。

所述单片机通过一转速回馈线接收风扇从风扇端子传回的转速回馈信号，实时计算风扇转速，控制脉宽调制解调波形发生器工作。该单片机包括：一系统初始化模块，用于调出储存在单片机中存储单元的风扇料号参数，初始化程序中操作按键的标志位及初始化测试点数的变量；一参数更新模块，用于从一个测试点切换到下一个测试点时更新占空比和对应的参考转速；一转速计算模块，用于计算该风扇的转速；一判断模块，用于判断是否到测试时间，判断风扇转速是否在误差范围之内及判断所有测试点是否测试完毕。

所述风扇料号参数包括测试点数、脉宽调制解调波的频率、占空比、是否浮空测试、各占空比对应的风扇参考转速、测试时间、是否低压启动、低压启动时间、低压启动参考转速及是否为自动测试。

一种风扇转速检测方法，用于测试脉宽调制解调风扇的转速，该风扇转速检测方法包括如下步骤：(a)连接一计算机与一风扇检测仪，该风扇检测仪包括一单片机及一风扇端子，该单片机及风扇端子分别通过一低压启动测试设备、一正常启动测试设备及串联在一起的一脉宽调制解调波形发生器和一浮空测试设备相连；(b)所述单片机接收上述计算机发送的风扇料号参数；(c)系统初始化；(d)接通上述正常启动测试设备进行正常启动测试，计算被测风扇在一测试点的实际转速；(e)若该测试点的实际转速在误差范围内，则判断所有测试点是否都测试完毕；(f)若该测试点的实际转速不在误差范围内，或若所有测试点都已通过测试，则断开正常启动测试设备。

所述的风扇检测装置及方法，可通过计算机下载多个料号的参数，减少编辑料号的时间，提高测试效率，且量测准确，更适合生产线更换料号比较频繁的测试作业，同时该风扇检测装置及方法还适用于三线式风扇的测试，增加了使用范围。

【附图说明】

图1是本发明风扇转速检测装置较佳实施例的硬件架构图。

图2是图1所示风扇检测仪硬件框图。

图3是图2所示单片机的功能模块图。

图4是本发明风扇转速检测方法较佳实施例的检测作业流程图。

图5是本发明风扇转速检测方法较佳实施例的进入中断服务程序设置参数的流程图。

【具体实施方式】

参阅图1所示，是本发明风扇转速检测装置较佳实施例的硬件架构图。该风扇检测装置既可用于PWM风扇及三线式风扇转速的自动检测，还可用于PWM风扇转速的手动检测，其包括一计算机10、一交流电源20、一风扇检测仪30、一电源供应器40及一待检测的风扇50。其中，计算机10中存储有多个常用料号风扇的料号参数，其中PWM风扇的料号参数包括：测试点数、PWM波的频率、占空比、是否浮空测试、各占空比对应的风扇参考转速、测试时间、是否低压启动、低压启动时间、低压启动参考转速及是否为自动测试等；三线式风扇的料号参数包括：风扇参考转速、测试时间、是否低压启动、低压启动时间等。该计算机10向风扇检测仪30传递上述料号参数。风扇50可通过一转速回馈线60将其实际转速反馈给风扇检测仪30。

交流电源20与电源供应器40均通过电源线与风扇检测仪30相连，以提供所需电源电压给风扇检测仪30。在本较佳实施例中，该交流电源20一般采用的是220v交流电，是风扇测试仪30的常用电源，而电源供应器40只作为风扇测试仪30的备用电源，只有当风扇50的功率较大时才利用该电源供应器40给风扇检测仪30提供电源电压。风扇检测仪30的详细结构如图2所示。

参阅图2所示，是图1所示风扇检测仪硬件框图。该风扇检测仪30由电源101、操作按键102、LCD屏幕103、发光二极管104、单片机105、低压测试继电器106、正常测试继电器107、蜂鸣器108、PWM波形发生器109、浮空测试继电器110及一风扇端子111构成。其中电源101提供单片机105不间断电源，可以在外部电源切断时，保存最近一次计算机10传送的风扇测试资料和操作按键102编辑的风扇测试资料。除待测风扇50为大功率风扇时该电源101由电源供应器40提供外，其它情况该电源101均由交流电源20提供。本较佳实施例中交流电源20提供的是220v交流电，风扇检测仪30能够将该220v交流电转换成检测风扇50转速所需的直流电压。

操作按键102、LCD屏幕103及发光二极管104均位于风扇检测仪30的表面，且通过数据线与单片机105相连。蜂鸣器108位于风扇检测仪30的内部，也通过数据线与单片机105相连。

操作按键102用于当待测风扇50的料号不在单片机105所接收的计算机10所发送的常用风扇料号范围内时，才用其完成对风扇料号参数等资料的输入。

LCD屏幕103用于显示测试过程中的参数信息，如转速值、频率值、占空比、测试时间以及测试的结果等。

发光二极管104及蜂鸣器108用于当被测风扇50测试失败时进行声光报警，即当被测风扇50的转速不在允许误差范围内时，发光二极管104亮红灯，且蜂鸣器108发出报警信号。

风扇端子111用于连接风扇检测仪30与风扇50，该风扇端子111可分别通过低压测试继电器106和正常测试继电器107与单片机105相连。在本较佳实施例中，低压测试继电器106可在开启测试时与单片机105接通，并通过风扇端子111提供给风扇50一个5v低电压，以测试风扇50在该低压下的转速是否正常。当低压启动时间已到且经检测低压转速正常时，低压测试继电器106会自动断开，而正常测试继电器107开始与单片机105接通，并通过风扇端子111提供给风扇50一个12v正常电压，以测试风扇50在该正常电压下的转速是否正常。

浮空测试继电器110是与PWM波形发生器109一起用来连接单片机105和风扇端子111的，浮空测试继电器110与风扇端子111之间的连线为一PWM线。若风扇50为三线式风扇，则浮空测试继电器110不起作用，PWM线始终是断开的，若风扇50为PWM风扇且在料号参数中已设置有浮空测试，则当该风扇50的所有测试点均测试完毕后，浮空测试继电器110断开，从而把PWM线也断开，以测试风扇在占空比为100％及PWM线悬空状态下的转速是否正常。

单片机105可通过转速回馈线60接收风扇50传回的转速回馈信号，实时计算风扇转速，控制PWM波形发生器109工作。该单片机105包括一系列功能模块，详见图3。

PWM波形发生器109是PWM波产生的硬件基础，其在单片机105的控制下产生符合要求的PWM波提供给风扇50做转速控制之用。

参阅图3所示，是图2所示单片机的功能模块图。单片机105包括一系统初始化模块1051，一参数更新模块1052，一转速计算模块1053和一判断模块1054。

其中，系统初始化模块1051用于调出存于单片机105的一存储单元中的由计算机10向单片机105发送的风扇50的料号参数、初始化程序中操作按键102的标志位、初始化变量。所述存储单元可为一EEPROM。若风扇50为PWM风扇，其料号参数包括：测试点数、PWM波的频率、占空比、是否浮空测试、各占空比对应的风扇参考转速、测试时间、是否低压启动、低压启动时间、低压启动参考转速及是否为自动测试等；若风扇50为三线式风扇，其料号参数包括：风扇参考转速、测试时间、是否低压启动、低压启动时间等。测试点数的设定一般是由客户决定。因PWM风扇在相同电压不同占空比下会有不同的转速，为检测不同占空比下的转速，需要设定测试点数。如一款风扇，须测占空比为0％、25％、75％、100％这四个点下对应的转速，因此该款风扇的测试点数设定为4。然后把对应的占空比与各占空比所对应的参考转速输入。所述参考转速是由风扇厂商提供的，是由风扇的性能决定的。测试时间是指一个测试点到下一个测试点的测试时间，如从测0％到测25％之间需4秒，该时间长短的设定主要由风扇转速稳定的时间决定，因为不同占空比下的转速一般是不同的，风扇从一种转速变到另一种转速需要一段延迟时间。所述初始化程序中标志位指初始化每个操作按键102的标志位，每个操作按键102唯一对应一个标志位，标志位为1表示该按键闭合，为0表示该按键断开。例如：操作按键1的标志位为1，表示操作按键1闭合，需要检测不同于上次检测风扇50料号的风扇，需进入中断以重新设定料号参数；操作按键2的标志位为1，表示操作按键2闭合，如果闭合时间小于3秒，则需要对编辑的参数进行移位，如果闭合的时间大于3秒，则需要编辑下一个参数；操作按键3的标志位为1，表示现在操作按键3闭合，需要将编辑的参数加1。初始化变量包括初始化测试点数变量I为零。

参数更新模块1052用于从一个测试点切换到测试下一个测试点时更新占空比和对应的参考转速这两个参数。

转速计算模块1053用于通过侦测风扇50的速度回馈线60，利用单片机105的Timer2捕获这一系列的脉冲，通过计算这个脉冲信号的频率再乘以一个转速因子就得到该风扇50的转速。所述Timer2为单片机105中的一计数器。

判断模块1054用于判断是否到测试时间，判断风扇转速是否正确，判断所有测试点是否测试完毕，判断是否低压启动及判断是否进行浮空测试等。其中判断风扇转速是否正确是通过将实测转速与参考转速进行比较来判别的，判断公式为：参考转速X(1-公差％)＝＜实测转速＜＝参考转速X(1+公差％)。

参阅图4所示，是本发明风扇转速检测方法较佳实施例的检测作业流程图。该方法既适用于PWM风扇及三线式风扇转速的自动检测，也适用于PWM风扇的手动测试。本较佳实施例以自动测试PWM风扇为例进行介绍，且假设该被测PWM风扇的料号在单片机105所接收的多个常用风扇料号的范围内。首先，单片机105接收计算机10发送的多个常用料号风扇的料号参数，并将该参数保存到单片机105的存储单元中，该存储单元可为一EEPROM，所述料号参数包括：测试点数、PWM频率、占空比、是否浮空测试、各占空比对应的风扇参考转速、测试时间、是否低压启动、低压启动时间、低压启动参考转速及是否为自动测试等(步骤S100)；系统初始化模块1051初始化标志位及初始化测试点数变量I等于零，调出储存在单片机105的存储单元中的料号参数(步骤102)。判断模块1054判断风扇50的料号参数中是否设有低压启动，所述低压启动是指低压测试继电器106将单片机105与风扇端子111接通，以通过风扇端子111给风扇50提供某一特定低电压使其运转，本较佳实施例提供的是一5v电压(步骤S104)。若是，则进行低压启动，并计算低压启动转速，且低压启动时间到达后，判断模块1054判断低压启动转速是否正确，即将上述计算得到的低压启动实际转速与低压启动参考转速对比，判断实际转速是否在误差范围内(步骤S106)。若是，则低压测试继电器106断开，正常测试继电器107接通，以给风扇50供应正常运转电压(步骤S108)。通过转速计算模块1053计算该风扇50在一测试点的实际转速(步骤S110)。判断是否到达测试下一个测试点的测试时间(步骤S112)。如果测试时间还没有到，则返回步骤S110；如果测试时间到了，则判断转速是否正常，即将上述计算得到的该测试点的实际转速与该测试点对应的参考转速对比，判断实际转速是否在误差范围内(步骤S114)。如果该测试点的实际转速在误差范围内，则将测试点数变量I累加1，对比变量I与测试点数，判断I是否大于测试点数，即判断所有测试点是否测试完毕(步骤S116)。如果所有测试点均测试完毕，则判断被测风扇50的料号参数中是否设有浮空测试，所述浮空测试是指在占空比为100％时将PWM线断开并测试其转速(步骤S118)。若设有浮空测试，则将浮空测试继电器110断开，并通过计算模块1053计算风扇50在该浮空状态下的实际转速(步骤S120)。测试时间到后判断模块1054判断所计算的浮空转速是否正确，即是否在所允许的误差范围内(步骤S122)。若转速正确，则表明风扇50通过了测试，同时在LCD屏幕103上显示通过测试显示信息(步骤S124)，测试停止。

在步骤S104中，若没有设低压启动，则转入步骤S108。

在步骤S106中，若低压启动实际转速不在误差范围内，则进行声光报警，即发光二极管104红灯亮，且蜂鸣器108发出报警信号(步骤S123)，且正常测试继电器107断开，测试停止。

在步骤S114中，若实际转速不在误差范围内，则转入步骤S123，且断开正常测试继电器107。

在步骤S116中，如果还有测试点没有测试，则参数更新模块1052更新下一测试点的参数，包括该测试点的占空比和该占空比所对应的参考转速，再进入步骤S110(步骤S117)。

在步骤S118中，若不进行浮空测试，则转入步骤S124。

在步骤S122中，若判断浮空转速不在误差范围内，则转入步骤S123，且断开正常测试继电器107。

在上述较佳实施例中，若被测试PWM风扇50的料号不在单片机105所接收的多个常用风扇料号的范围内，也可通过操作按键102对料号参数进行设置。在设置参数前，首先要进入INT0中断服务程序设置参数，如图5所示。

参阅图5所示，是本发明风扇转速检测方法较佳实施例的进入中断服务程序设置参数流程图。进入INT0(步骤S500)；关闭INT0(步骤S502)；设定某料号风扇50的测试点数(步骤S504)；设定从每个测试点到下一个测试点的测试时间(步骤S506)；设定PWM波频率(步骤S508)；设定每个测试点的占空比(步骤S510)；设定每个测试点占空比对应的参考转速(步骤S512)；打开INT0(步骤S513)。

如果交流电源20一开始上电，用户就要测试单片机没有接收到的料号风扇，则可以在步骤S102系统初始化完标志位和变量后不执行调出存储单元中的旧的料号参数，而是直接进入INT0中断，通过操作按键102设定该新料号风扇50的所有料号参数，再从步骤S104开始执行。

本较佳实施例所提供的风扇测试系统及方法，不仅能完成PWM风扇转速的自动测试，还能完成三线式风扇转速的自动测试及PWM风扇的手动测试。所述三线式风扇的自动测试，是指由用户根据需要对三线式风扇进行低压启动转速的测试及正常启动转速的测试，无浮空测试。所述PWM风扇的手动测试，是指由用户根据需要选择需测试的点及点之间的切换时间，所述点之间的切换由用户对已设定的操作按键102的操作来完成。由用户在LCD屏幕103上观察每一测试点的转速状况并判断转速是否正确。

Claims (16)

1.一种风扇转速检测装置，包括一风扇检测仪及一为该风扇检测仪提供电源的交流电源，所述风扇检测仪通过一风扇端子与一待测脉宽调制解调风扇相连，其特征在于：

该风扇转速检测装置还包括一计算机，该计算机与所述风扇检测仪相连，用于设置、编辑风扇料号参数，向风扇检测仪中的单片机传递风扇料号参数，并将该料号参数保存在该单片机中的一存储单元中；

所述的风扇检测仪包括：

一低压测试继电器，用于当需要低压启动测试时接通上述单片机与风扇端子进行低压启动测试；

一正常测试继电器，用于接通上述单片机与风扇端子进行正常启动测试；

一脉宽调制解调波形发生器及一浮空测试继电器，该脉宽调制解调波形发生器与浮空测试继电器串连在一起连接上述单片机与风扇端子以进行浮空测试。

2.如权利要求1所述的风扇转速检测装置，其特征在于，该风扇转速检测装置还包括一与上述风扇检测仪相连的电源供应器，作为该风扇检测仪的备用电源以测试大功率脉宽调制解调风扇。

3.如权利要求1所述的风扇转速检测装置，其特征在于，所述的风扇检测仪还包括一与上述单片机相连的发光二极管，用于当风扇转速不在误差范围内时发光以提示用户。

4.如权利要求1或3所述的风扇转速检测装置，其特征在于，所述的风扇检测仪还包括一与上述单片机相连的蜂鸣器，用于当风扇转速不在误差范围内时发出报警信号以提示用户。

5.如权利要求1所述的风扇转速检测装置，其特征在于，所述的风扇检测仪还包括一与上述单片机相连的操作按键，当待测风扇的料号参数不在上述存储单元中时，该操作按键可输入其料号参数。

6.如权利要求1所述的风扇转速检测装置，其特征在于，所述的单片机通过一转速回馈线接收风扇从风扇端子传回的转速回馈信号，实时计算风扇转速，控制脉宽调制解调波形发生器工作。

7.如权利要求1所述的风扇转速检测装置，其特征在于，所述单片机包括：

一系统初始化模块，用于调出储存在单片机中存储单元的风扇料号参数，初始化程序中操作按键的标志位及初始化测试点数的变量；

一参数更新模块，用于从一个测试点切换到下一个测试点时更新占空比和对应的参考转速；

一转速计算模块，用于计算该风扇的转速；

一判断模块，用于判断是否到测试时间，判断风扇转速是否在误差范围之内及判断所有测试点是否测试完毕。

8.如权利要求1所述的风扇转速检测装置，其特征在于，其中风扇料号参数包括测试点数、脉宽调制解调波的频率、占空比、是否浮空测试、各占空比对应的风扇参考转速、测试时间、是否低压启动、低压启动时间、低压启动参考转速及是否为自动测试。

9.一种风扇转速检测方法，用于测试脉宽调制解调风扇的转速，其特征在于，该风扇转速检测方法包括如下步骤：

连接一计算机与一风扇检测仪，该风扇检测仪包括一单片机及一风扇端子，该单片机及风扇端子分别通过一低压启动测试设备、一正常启动测试设备及串联在一起的一脉宽调制解调波形发生器和一浮空测试设备相连；

所述单片机接收上述计算机发送的风扇料号参数；

系统初始化；

接通上述正常启动测试设备进行正常启动测试，计算被测风扇在一测试点的实际转速；

若该测试点的实际转速在误差范围内，则判断所有测试点是否都测试完毕；

若该测试点的实际转速不在误差范围内，或若所有测试点都已通过测试，则断开正常启动测试设备。

10.如权利要求9所述的风扇转速检测方法，其特征在于，所述的正常启动测试步骤之前还包括如下步骤：

判断是否需要进行低压启动；

若需要低压启动，则接通上述低压启动测试设备进行低压启动并计算低压启动转速；

若低压启动转速在误差范围内，则断开上述低压启动测试设备；

若低压启动转速不在误差范围内，则停止测试。

11.如权利要求9所述的风扇转速检测方法，其特征在于，该方法还包括：

判断是否需要进行浮空测试；

若需要，则断开浮空测试设备进行浮空测试，计算及判断浮空转速是否在误差范围内。

12.如权利要求9所述的风扇转速检测方法，其特征在于，所述的低压启动测试设备接通后可提供给待测风扇一5v电压。

13.如权利要求9所述的风扇转速检测方法，其特征在于，所述的正常启动测试设备接通后可提供给待测风扇一12v电压。

14.如权利要求9所述的风扇转速检测方法，其特征在于，其中系统初始化的步骤包括：

初始化程序中的标志位及初始化测试点数I等于零，选择并调出上述单片机中的一存储单元中的一个料号风扇的料号参数。

15.如权利要求9所述的风扇转速检测方法，其特征在于，所述的浮空测试是指对脉宽调制解调风扇在占空比为100％且无脉宽调制解调波提供的情况下进行转速测试。

16.如权利要求9所述的风扇转速检测方法，其特征在于，若待测脉宽调制解调风扇的料号不在上述计算机所发送的风扇料号参数范围内时，可先进入一中断服务程序，再通过所述风扇检测仪中的一与单片机相连的操作按键编辑被测风扇的料号参数。

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