CN201623678U - 基于单片机pwm实现的散热风机自动调速装置 - Google Patents

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徐颖
刘富利
韩洪臣
韦健
管晓磊
李尚�
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本实用新型提供了一种基于单片机PWM实现的散热风机自动调速装置，它是由五部分构成的：单片机处理部分，数据采集部分、风机控制部分、报警处理部分、电源部分。本装置以MSP430F1132单片机为核心，其它各部分分别与单片机系统进行连接，并且由独立的电源部分进行供电。此装置可根据功率器件和系统的温度自动无级连续地调节散热风机的转速。解决了大多数散热风机转速是恒定的，产生的风量也是固定的，而不能根据功率器件和系统的温度来调整散热风机的转速和风量的缺陷，有效的提高了散热风机的工作效率。此设计方案经实践检验，其性能可靠、体积小，造价低廉。

Description

基于单片机PWM实现的散热风机自动调速装置
(一)技术领域
本实用新型属于一种电机自动控制技术，具体涉及一种散热风机自动调速技术。
(二)背景技术
在电力电子控制系统中，核心功率器件如MOSFET半导体场效应晶体管、双极型功率晶体管和绝缘栅双极型功率晶体管IGBT等应用都会通过较大的电流并且产生大量的热。为了使功率器件和系统能正常工作，风冷降温的形式是多数大功率器件采用的冷却方式，但风冷降温的风机往往是恒速的，产生的风量也是固定的，而不能根据功率器件和系统的温度来调整风机的转速和风量，此实用新型专利正是为了解决此类问题而设计的。
(三)发明内容
本实用型的目的在于提供一种性能可靠，能根据功率器件和系统的温度无级连续地调节散热风机转速的装置。
本实用型的目的是这样实现的：散热风机自动调速装置是由五部分构成的：单片机处理部分，数据(温度、电流)采集部分、风机控制部分、报警处理部分、电源部分。本装置以MSP430F1132单片机为核心，其它各部分分别与单片机系统进行连接，并且由独立的电源部分进行供电。
本实用新型还有这样一些技术特征：
1、所述的数据采集部分，是采用负温度系数的温敏电阻将需要控制的电流和温度信号传送给单片机进行数据处理。
2、所述的风机控制部分是将单片机输出的风机控制PWM信号，通过光耦隔离转换到散热风机控制电路中对风机转速进行控制。
3、所述的报警处理部分是将单片机接收到的工作信号和数据进行处理上传。
本实用新型属于一种电机自动控制装置，具体涉及的是一种电力电子系统中散热风机自动调速技术，此装置可有效的保证散热风机的工作效率。此设计方案经实践检验，其性能可靠、体积小，造价低廉，具有广阔的市场前景。
(四)附图说明
图1为本实用新型的原理框图；
图2为单片机控制部分原理图；
图3为单片机输出的PWM信号示意图；
图4为风机控制原理图。
(五)具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的说明：
本实施例的原理框图如图1所示。
1、单片机控制系统部分
本系统是以MSP430F1132单片机为核心的，通过采集的大功率器件或系统的环境温度所对应的电压数据，经过AD转换运算得到实际温度值。依据实际温升的多少通过精准的运算控制，改变单片机内定时器的设定的参数，即用软件改变PWM的占空比和周期，再由单片机对应的P1.1口输出PWM电平，通过风机运行时的风机电流所对应的电压数据，经过AD转换和参数运算得到实际的风机电流。依据风机电流的大小判断风机运行的状态，如果运行状态不对，可以通过P1.0口输出高低电平经过光耦的转换控制风机的启停，并产生报警信号。在图2中R7、R8为上拉电阻，R3、R5为限流电阻，R2、R6为分压电阻，R4为高精度线性温敏电阻，X1为8M有源晶振，O1、O2为隔离光耦。
2、数据采集部分
本实用新型采用的是负温度系数的温敏电阻，即随着温度的上升电阻的阻值降低。其主要优点是灵敏度高、工作温度范围宽、体积小、热稳定性好。通过温度的变化温敏电阻的阻值在0-10K欧姆之间变化，经过上拉电阻分压使单片机采样的电压在0-2.5伏范围内，不超过单片机采样的上下限。数据采集的大功率器件的环境温度是单片机内定时器输出PWM的依据，即风机的转速和外界的环境温度成正比，同理风机电流与风机的转速也成正比的，风机的转速越高风机电流越大。通过采样风机电流的大小可以判断风机的运行状态。
3、风机控制部分
单片机输出的PWM信号是一种具有固定周期和不同占空比的数字信号，改变风机的转速就是改变PWM信号的占空比来实现的。PWM信号占空比是由改变单片机内定时器的计数器大小决定的，如图3所示，单片机输出的风机控制PWM信号，通过光耦隔离转换到硬件控制电路控制风机转速，具体原理如图4，当PWM信号输出低电平时，电容E1放电，三极管T1慢慢进入截止状态，达林顿管T3导通，电容E2充电，风机的输出电压随之逐步升高，同时三极管T4 导通，风机的输出电流增大，其通过电阻R14使三极管T2导通，E1放电，直到下一个高电平到来。
当PWM信号输出高电平时，电容E1开始充电，三极管T1慢慢进入导通状态，达林顿管T3截止，风机继续运行时，电容E2放电，风机的输出电压随之下降，风机的输出电流也降低，三极管T2进入截止状态，E1充电，直到下一个低电平的到来。
PWM信号输出低电平的占空比越大，风机的输出电压值随之增加，风机的转速就越高。即通过PWM信号控制风机的电压值，从而来控制风机转速的。其中D3稳压管能保证风机的输出电压的最低限。
4、报警处理部分
本实用新型由两种报警信号。这两种报警信号都是通过数据采集得到的。当环境温度采样达到设定的上限时，单片机产生温度报警信号上传。当风机停止运行或风机电流过大时，单片机产生风机故障信号上传。

Claims (2)

1.一种基于单片机PWM实现的散热风机自动调速装置，其特征在于它是由五部分构成的：单片机处理部分，数据采集部分、风机控制部分、报警处理部分、电源部分，本装置以MSP430F1132单片机为核心，其它各部分分别与单片机系统进行连接，并且由独立的电源部分进行供电。
2.根据权利要求1所述的基于单片机PWM实现的散热风机自动调速装置，其特征在于所述的数据采集部分采用的负温度系数的温敏电阻，即随着温度的上升电阻的阻值降低。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN102419625A (zh) * 2011-12-31 2012-04-18 曙光信息产业股份有限公司 散热系统和风扇控制装置
CN106376210A (zh) * 2015-07-22 2017-02-01 利思电气（上海）有限公司 一种用于柱上电力有源滤波装置的散热装置
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CN110977608A (zh) * 2019-12-14 2020-04-10 陈丽可 一种单片机控制的自动切割机

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