CN207049050U - 风扇控制器及机柜 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种风扇控制器，用于控制一个散热风扇，风扇控制器包括一个控制芯片、一个热敏电阻测温电路、一个控制电路、一个状态监测电路和一个报警电路。控制芯片包括一个比较器和一个计数器。控制芯片能够根据比较器接收热敏电阻测温电路发出的温度电压信号和预设电压信号生成一个控制信号。控制电路根据控制信号控制散热风扇。控制芯片能够根据状态监测电路发出的脉冲信号生成故障信号，报警电路能够根据故障信号发出警报信号。本实用新型的风扇控制器，利用控制芯片实现控制和监控功能，提高散热可靠性同时降低了生产成本。本实用新型还提供了具有上述风扇控制器的机柜。

Description

风扇控制器及机柜

技术领域

本实用新型涉及一种控制器，尤其是一个种用于散热风扇的控制器。及具有上述风扇控制器的机柜。

背景技术

DCS(Distributed Control System)即分布式控制系统，在国内自控行业又称之为集散控制系统。DCS机柜经常需要用风扇进行强制散热，传统的风扇控制器是利用热敏电阻感测温度并控制风扇启停，这种风扇控制器不能监测风扇的运行状态，为了防止风扇故障，增加散热的可靠性，需要额外安装独立的风扇检测装置，增加了生产成本。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种风扇控制器，能够根据温度自动控风扇，同时具有风扇检测功能，散热可靠性高，且生产成本低。

本实用新型的另一个目的是提供一种机柜，能够根据温度自动控风扇，同时具有风扇检测功能，散热可靠性高，且生产成本低。

本实用新型的风扇控制器，用于控制一个散热风扇，风扇控制器包括一个控制芯片、一个热敏电阻测温电路、一个控制电路、一个状态监测电路和一个报警电路。控制芯片包括一个比较器和一个计数器。热敏电阻测温电路接入控制芯片，热敏电阻测温电路能够采集机柜内的温度并转化为一个温度电压信号，热敏电阻测温电路还能够产生一个预设电压信号，该预设电压信号根据实际使用情况，比较器能够接收温度电压信号和预设电压信号并比较，控制芯片能够根据比较器的比较结果生成一个控制信号。控制电路接入控制芯片，控制电路能够接收并根据控制信号控制散热风扇启动或停止。状态监测电路接入控制芯片，状态监测电路能够采集流经散热风扇的电流并转化为脉冲信号，计数器能够接收脉冲信号并计数，控制芯片能够根据计数器的计数结果生成一个故障信号。报警电路接入控制芯片，报警电路能够接收并根据故障信号发出警报信号。

本实用新型的风扇控制器，通过热敏电阻测温电路、控制芯片和控制电路实现了对散热风扇的自动控制，同时还能够借助状态监测电路、报警电路和同一个控制芯片实现对散热风扇运行状态的监控，并在风扇非正常运行时发出报警，使散热风扇的散热可靠性更高，且利用同一个控制芯片实现控制和监控功能，有效降低了生产成本。

在风扇控制器的再一种示意性实施方式中，控制芯片还包括两个比较器输入端口；热敏电阻测温电路包括一个负温度系数热敏电阻、一个第一分压电阻、一个第二分压电阻和一个第三分压电阻。负温度系数热敏电阻和第一分压电阻串联于风扇控制器的电源的正极和负极之间，一个比较器输入端口连接负温度系数热敏电阻和第一分压电阻之间；第二分压电阻和第三分压电阻串联于风扇控制器的电源的正极和负极之间，另一个比较器输入端口连接第二分压电阻和第三分压电阻之间。

在风扇控制器的又一种示意性实施方式中，状态监测电路还包括一个温度调节电位器，温度调节电位器、第二分压电阻和第三分压电阻串联于风扇控制器的电源的正极和负极之间。温度调节电位器能够灵活方便的调节预设电压，方便温度的设定。

在风扇控制器的另一种示意性实施方式中，控制芯片还包括一个第一输出端口；控制电路包括一个第一电磁继电器、一个第一驱动三极管和一个第一续流二极管。第一电磁继电器的驱动线圈的一端连接风扇控制器的电源正极，第一电磁继电器的开关端与散热风扇串联在同一回路；第一驱动三极管的集电极连接第一电磁继电器的驱动线圈的另一端，第一驱动三极管的发射极连接电源负极，第一驱动三极管的基极连接第一输出端口；第一续流二极管的正极连接第一驱动三极管的集电极，第一续流二极管的负极连接电源正极。

在风扇控制器的另一种示意性实施方式中，控制芯片包括一个计时器输入端口；状态监测电路包括一个电流采样电阻、一个低通滤波电路和一个电压采样芯片。电流采样电阻包括两个电流采样端和两个电压输出端。电流采样电阻藉由电流采样端与散热风扇串联在同一回路，用于将流经散热风扇的电流信号转化为差分电压信号。低通滤波电路包括两个低通滤波电阻和两个低通滤波电容。各低通滤波电阻的一端一一对应的连接一个电压输出端，各低通滤波电容的一端一一对应的连接低通滤波电阻的另一端，各低通滤波电容的另一端连接风扇控制器的电源的负极。电压采样芯片包括两个采样电压输入端口和一个脉冲输出端口。各采样电压输入端口一一对应的连接低通滤波电阻的另一端，脉冲输出端口连接计时器输入端口，用于将差分电压信号转化为脉冲信号并发送给计时器。

在风扇控制器的另一种示意性实施方式中，电压采样芯片为BL0937电能计量芯片。

在风扇控制器的另一种示意性实施方式中，控制芯片包括一个第二输出端口；报警电路包括一个第二电磁继电器、一个第二驱动三极管和一个第二续流二极管。第二电磁继电器的驱动线圈的一端连接电源正极，第二电磁继电器的开关端能够与一个报警设备串联在同一回路。第二驱动三极管的集电极连接第二电磁继电器的驱动线圈的另一端，第二驱动三极管的发射极连接电源负极，第二驱动三极管的基极连接第二输出端口，第二续流二极管的正极连接第二驱动三极管的集电极，第二续流二极管的负极连接电源正极。

在风扇控制器的另一种示意性实施方式中，控制芯片为STC15W201S单片机。

在风扇控制器的另一种示意性实施方式中，风扇控制器还包括一个电源转换芯片，用于将散热风扇的电源转化为风扇控制器的电源。风扇控制器可以通过散热风扇的电源供电，省去了额外的供电，方便了风扇控制器的安装和使用

本实用新型还提供一个种机柜，包括一个散热风扇和一个上述的风扇控制器，控制电路能够接收并根据控制信号控制散热风扇启动或停止；状态监测电路能够采集流经散热风扇的电流并转化为脉冲信号。

下文将以明确易懂的方式，结合附图说明优选实施例，对风扇控制器及机柜的上述特性、技术特征、优点及其实现方式予以进一个步说明。

附图说明

以下附图仅对本实用新型做示意性说明和解释，并不限定本实用新型的范围。

图1是用于说明风扇控制器的一种示意性实施方式的结构示意图。

图2是用于说明风扇控制器的一种示意性实施方式的电路示意图。

标号说明

10 控制芯片

12 比较器输入端口

14 第一输出端口

16 计时器输入端口

18 第二输出端口

20 热敏电阻测温电路

30 控制电路

40 状态监测电路

42 电流采样端

44 电压输出端

46 电压采样芯片

47 采样电压输入端口

49 脉冲输出端口

50 报警电路

60 电源转换芯片

70 散热风扇

NTC 负温度系数热敏电阻

R1 第一分压电阻

R2 第二分压电阻

R3 第三分压电阻

R4 低通滤波电阻

RP 温度调节电位器

Rs 电流采样电阻

C1 低通滤波电容

K1 第一电磁继电器

K2 第二电磁继电器

V1 第一驱动三极管

V2 第二驱动三极管

D1 第一续流二极管

D2 第二续流二极管。

具体实施方式

为了对实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本实用新型的具体实施方式，在各图中相同的标号表示结构相同或结构相似但功能相同的部件。

在本文中，“示意性”表示“充当实例、例子或说明”，不应将在本文中被描述为“示意性”的任何图示、实施方式解释为一个种更优选的或更具优点的技术方案。

图1是用于说明风扇控制器的一种示意性实施方式的结构示意图，参照图1，风扇控制器用于控制一个散热风扇70，风扇控制器包括一个控制芯片10、一个热敏电阻测温电路20、一个控制电路30、一个状态监测电路40和一个报警电路50。

控制芯片10包括一个比较器和一个计数器，其可以是任何具有上述功能的芯片。热敏电阻测温电路20接入控制芯片10，热敏电阻测温电路20能够采集机柜内的温度并转化为一个温度电压信号，热敏电阻测温电路20还能够产生一个预设电压信号，预设电压信号由预先设计好的电路通电产生，比较器能够接收温度电压信号和预设电压信号并比较，控制芯片10能够根据比较器的比较结果生成一个控制信号。控制电路30接入控制芯片10，控制电路30能够接收并根据控制信号控制散热风扇70启动或停止。状态监测电路40接入控制芯片10，状态监测电路40能够采集流经散热风扇70的电流并转化为脉冲信号，计数器能够接收脉冲信号并计数，控制芯片10能够根据计数器的计数结果生成一个故障信号。报警电路50接入控制芯片10，报警电路50能够接收并根据故障信号发出警报信号。

本实用新型的风扇控制器，通过热敏电阻测温电路20、控制芯片10和控制电路30实现了对散热风扇70的自动控制，同时还能够借助状态监测电路40、报警电路50和同一个控制芯片10实现对散热风扇70运行状态的监控，并在散热风扇70非正常运行时发出报警，使散热风扇70的散热可靠性更高，且利用同一个控制芯片10实现控制和监控功能，有效降低了生产成本。

图2是用于说明风扇控制器的一种示意性实施方式的电路示意图。参照图2，在示意性实施方式中，控制芯片10为STC15W201S单片机，然而并不局限于此，在其他示意性实施方式中，也可以是其他具有比较器和计数器的芯片。单片机10包括两个比较器输入端口12。热敏电阻测温电路20包括一个负温度系数热敏电阻NTC、一个第一分压电阻R1、一个第二分压电阻R2和一个第三分压电阻R3。负温度系数热敏电阻NTC和第一分压电阻R1串联于风扇控制器的电源的正极和负极之间，分压生成温度电压信号，一个比较器输入端口12连接负温度系数热敏电阻NTC和第一分压电阻R1之间，接收该温度电压信号。第二分压电阻R2和第三分压电阻R3串联于风扇控制器的电源的正极和负极之间，分压生成预设电压信号，另一个比较器输入端口12连接第二分压电阻R2和第三分压电阻R3之间，接收该预设电压信号。

单片机10还包括一个第一输出端口14。控制电路30包括一个第一电磁继电器K1、一个第一驱动三极管V1和一个第一续流二极管D1。第一电磁继电器K1的驱动线圈的一端连接风扇控制器的电源正极，第一电磁继电器K1的开关端与散热风扇70串联在同一回路。第一驱动三极管V1的集电极连接第一电磁继电器K1的驱动线圈的另一端，第一驱动三极管V1的发射极连接电源负极，第一驱动三极管V1的基极连接第一输出端口14。第一续流二极管D1的正极连接第一驱动三极管V1的集电极，第一续流二极管D1的负极连接电源正极。

在示意性实施方式中，参照图2，第二分压电阻R2和第三分压电阻R3预先设计好，所以预设电压为一个预设好的定值，由于负温度系数热敏电阻NTC的阻值根据温度升高而减小，所以温度电压信号随温度变化，比较器对预设电压信号和温度电压信号进行比较，当温度变化使温度电压信号变化超过定值时，如温度电压信号大于预设电压信号或温度电压信号小于预设电压信号时，比较器触发，第一输出端口14输出对应的高电平或低电平，控制第一驱动三极管导通或关闭，控制第一电磁继电器K1吸合或断开，从而控制散热风扇70启动和停止。

在示意性实施方式中，参照图2，状态监测电路40还包括一个温度调节电位器RP，温度调节电位器RP、第二分压电阻R2和第三分压电阻R3串联于风扇控制器的电源的正极和负极之间。温度调节电位器RP能够灵活方便的调节预设电压，方便温度的设定。

在示意性实施方式中，参照图2，单片机10包括一个计时器输入端口16。状态监测电路40包括一个电流采样电阻Rs、一个低通滤波电路和一个电压采样芯片46。电流采样电阻Rs采用合金精密电阻，其包括两个电流采样端42和两个电压输出端44。电流采样电阻Rs藉由电流采样端42与散热风扇70串联在同一回路，用于将流经散热风扇70的电流信号转化为差分电压信号。在示意性实施方式中，低通滤波电路为平衡式的低通滤波器，包括两个低通滤波电阻R4和两个低通滤波电容C1。各低通滤波电阻R4的一端一一对应的连接一个电压输出端44，各低通滤波电容C1的一端一一对应的连接低通滤波电阻R4的另一端，各低通滤波电容C1的另一端连接风扇控制器的电源的负极。电压采样芯片46包括两个采样电压输入端口47和一个脉冲输出端口49。各采样电压输入端口47一一对应的连接低通滤波电阻R4的另一端，脉冲输出端口49连接计时器输入端口16，用于将差分电压信号转化为脉冲信号并发送给计时器，在示意性实施方式中，电压采样芯片46为BL0937电能计量芯片。

在示意性实施方式中，参照图2，单片机10包括一个第二输出端口18。报警电路50包括一个第二电磁继电器K2、一个第二驱动三极管V2和一个第二续流二极管D2。第二电磁继电器K2的驱动线圈的一端连接电源正极，第二电磁继电器K2的开关端能够与一个报警设备串联在同一回路，报警设备可以是指示灯、蜂鸣器或报警装置的信息输入端。第二驱动三极管V2的集电极连接第二电磁继电器K2的驱动线圈的另一端，第二驱动三极管V2的发射极连接电源负极，第二驱动三极管V2的基极连接第二输出端口18，第二续流二极管D2的正极连接第二驱动三极管V2的集电极，第二续流二极管D2的负极连接电源正极。

在示意性实施方式中，参照图2，电流采样电阻Rs能够在散热风扇70启动时采集流经散热风扇70的电流，并转化为差分电压信号，经过低通滤波发送给电压采样芯片46，电压采样芯片46将差分电压信号转换为电压脉冲信号并发送给计数器计数，由于电压采样芯片46采集的是电压信号的有效值，因此状态监测电路40能够适用于运行在直流电路或交流电路中的散热风扇70的状态监测。在散热风扇70非正常运行时，如堵转、断路或短路，流经散热风扇70的电流会发生变化，计数器通过对电压脉冲信号计数，单片机10将计数结果与预设的比较值进行比较，确定散热风扇70处于非正常运行状态，并通过第二输出端口18输出高电平，控制第一驱动三极管导通，进而控制第一电磁继电器K1吸合，从而发出报警信号。

在示意性实施方式中，参照图2，风扇控制器还包括一个电源转换芯片60，用于将散热风扇70的电源转化为风扇控制器的电源。风扇控制器可以通过散热风扇70的电源供电，省去了额外的供电，方便了风扇控制器的安装和使用。

本实用新型还提供一个种机柜，包括一个散热风扇70和一个上述的风扇控制器，控制电路30能够接收并根据控制信号控制散热风扇70启动或停止。状态监测电路40能够采集流经散热风扇70的电流并转化为脉冲信号。

应当理解，虽然本说明书是按照各个实施例描述的，但并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

上文所列出的一个系列的详细说明仅仅是针对本实用新型的可行性实施例的具体说明，它们并非用以限制本实用新型的保护范围，凡未脱离本实用新型技艺精神所作的等效实施方案或变更，如特征的组合、分割或重复，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.风扇控制器，用于控制一个散热风扇(70)，其特征在于，所述风扇控制器包括：

一个控制芯片(10)，其包括一个比较器和一个计数器；

一个热敏电阻测温电路(20)，其接入所述控制芯片(10)，所述热敏电阻测温电路(20)能够采集DCS机柜内的温度并转化为一个温度电压信号，所述热敏电阻测温电路(20)还能够产生一个预设电压信号，所述比较器能够接收所述温度电压信号和所述预设电压信号并比较，所述控制芯片(10)能够根据所述比较器的比较结果生成一个控制信号；

一个控制电路(30)，其接入所述控制芯片(10)，所述控制电路(30)能够接收并根据所述控制信号控制所述散热风扇(70)启动或停止；

一个状态监测电路(40)，其接入所述控制芯片(10)，所述状态监测电路(40)能够采集流经所述散热风扇(70)的电流并转化为脉冲信号，所述计数器能够接收所述脉冲信号并计数，所述控制芯片(10)能够根据所述计数器的计数结果生成一个故障信号，及

一个报警电路(50)，其接入所述控制芯片(10)，所述报警电路(50)能够接收并根据所述故障信号发出警报信号。

2.如权利要求1所述的风扇控制器，其特征在于，

所述控制芯片(10)还包括两个比较器输入端口(12)；

所述热敏电阻测温电路(20)包括：

一个负温度系数热敏电阻(NTC)，

一个第一分压电阻(R1)，所述负温度系数热敏电阻(NTC)和所述第一分压电阻(R1)串联于所述风扇控制器的电源的正极和负极之间，一个所述比较器输入端口(12)连接所述负温度系数热敏电阻(NTC)和所述第一分压电阻(R1)之间，

一个第二分压电阻(R2)，和

一个第三分压电阻(R3)，所述第二分压电阻(R2)和所述第三分压电阻(R3)串联于所述风扇控制器的电源的正极和负极之间，另一个所述比较器输入端口(12)连接所述第二分压电阻(R2)和所述第三分压电阻(R3)之间。

3.如权利要求2所述的风扇控制器，其特征在于，所述状态监测电路(40)还包括一个温度调节电位器(RP)，所述温度调节电位器(RP)、所述第二分压电阻(R2)和所述第三分压电阻(R3)串联于所述风扇控制器的电源的正极和负极之间。

4.如权利要求2所述的风扇控制器，其特征在于，

所述控制芯片(10)还包括一个第一输出端口(14)；

所述控制电路(30)包括：

一个第一电磁继电器(K1)，所述第一电磁继电器(K1)的驱动线圈的一端连接所述风扇控制器的电源正极，所述第一电磁继电器(K1)的开关端与所述散热风扇(70)串联在同一回路，

一个第一驱动三极管(V1)，所述第一驱动三极管(V1)的集电极连接所述第一电磁继电器(K1)的驱动线圈的另一端，所述第一驱动三极管(V1)的发射极连接电源负极，所述第一驱动三极管(V1)的基极连接所述第一输出端口(14)，和

一个第一续流二极管(D1)，所述第一续流二极管(D1)的正极连接所述第一驱动三极管(V1)的集电极，所述第一续流二极管(D1)的负极连接电源正极。

5.如权利要求1所述的风扇控制器，其特征在于，

所述控制芯片(10)包括一个计时器输入端口(16)；

所述状态监测电路(40)包括：

一个电流采样电阻(Rs)，其包括：

两个电流采样端(42)，所述电流采样电阻(Rs)藉由所述电流采样端(42)与所述散热风扇(70)串联在同一回路，用于将流经散热风扇(70)的电流信号转化为差分电压信号，和

两个电压输出端(44)，及

一个低通滤波电路，其包括：

两个低通滤波电阻(R4)，各低通滤波电阻(R4)的一端一一对应的连接一个电压输出端(44)，

两个低通滤波电容(C1)，各低通滤波电容(C1)的一端一一对应的连接一个所述低通滤波电阻(R4)的另一端，各低通滤波电容(C1)的另一端连接风扇控制器的电源的负极，

一个电压采样芯片(46)，其包括两个采样电压输入端口(47)和一个脉冲输出端口(49)，各所述采样电压输入端口(47)一一对应的连接所述低通滤波电阻(R4)的另一端，所述脉冲输出端口(49)连接所述计时器输入端口(16)，用于将差分电压信号转化为脉冲信号并发送给所述计时器。

6.如权利要求5所述的风扇控制器，其特征在于，所述电压采样芯片(46)为BL0937电能计量芯片。

7.如权利要求5所述的风扇控制器，其特征在于，

所述控制芯片(10)包括一个第二输出端口(18)；

所述报警电路(50)包括：

一个第二电磁继电器(K2)，所述第二电磁继电器(K2)的驱动线圈的一端连接电源正极，所述第二电磁继电器(K2)的开关端能够与一个报警设备串联在同一回路；

一个第二驱动三极管(V2)，所述第二驱动三极管(V2)的集电极连接所述第二电磁继电器(K2)的驱动线圈的另一端，所述第二驱动三极管(V2)的发射极连接电源负极，所述第二驱动三极管(V2)的基极连接所述第二输出端口(18)，和

一个第二续流二极管(D2)，所述第二续流二极管(D2)的正极连接所述第二驱动三极管(V2)的集电极，所述第二续流二极管(D2)的负极连接电源正极。

8.如权利要求1所述的风扇控制器，其特征在于，所述控制芯片(10)为STC15W201S单片机。

9.如权利要求1所述的风扇控制器，其特征在于，所述风扇控制器还包括一个电源转换芯片(60)，所述电源转换芯片(60)连接散热风扇的电源，用于将所述散热风扇的电源转化为所述风扇控制器的电源。

10.机柜，其特征在于，包括

一个散热风扇(70)，及

一个如权利要求1至9中任一项所述的风扇控制器，所述控制电路(30)能够接收并根据所述控制信号控制所述散热风扇(70)启动或停止；所述状态监测电路(40)能够采集流经所述散热风扇(70)的电流并转化为脉冲信号。