CN208040750U - 风扇的温控调速装置及系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种风扇的温控调速装置及系统，该装置包括：调速控制电路的输入端与温度采集器连接，调速控制电路的输出端与风扇连接；调速控制电路用于根据温度采集器的阻值的变化控制风扇的高低速转动。该装置通过温度采集器阻值的变化实现风扇高低速切换，风扇高低速控制过程由硬件电路实现，不需要使用CPU资源消耗，同时，温度采集器使用NTC热敏电阻，大幅降低了设计成本，缓解了现有的IIC总线控制风扇风速的装置消耗的CPU资源大，设计成本高的技术问题。

Description

风扇的温控调速装置及系统

技术领域

本实用新型涉及风扇的技术领域，尤其是涉及一种风扇的温控调速装置及系统。

背景技术

在工程现场，经常需要使用风扇进行降温，对于电压控制型风扇，在不同环境的使用过程中，有时并不需要一直保持高速运转，持续的高速运转会增加环境噪音，也会大大降低风扇的使用寿命。

现有的风扇风速的调节装置中，一般是由CPU通过IIC总线定时读取温感数据，然后再去控制风扇控制电路，以对风扇的风速进行调节，如图1所示。

采用IIC总线控制风扇风速的方式中，CPU需要实时读取温感数据，需要一直占用CPU资源，另外，温感数据的采集需要使用专用的带IIC的温控芯片，成本高。

综上，现有的IIC总线控制风扇风速的装置需要消耗大量CPU资源，并且设计成本高。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种风扇的温控调速装置及系统，以缓解现有的IIC总线控制风扇风速的装置消耗的CPU资源大，设计成本高的技术问题。

第一方面，本实用新型实施例提供了一种风扇的温控调速装置，所述装置包括：温度采集器和调速控制电路；

所述调速控制电路的输入端与所述温度采集器连接，所述调速控制电路的输出端与风扇连接，其中，所述温度采集器包括NTC热敏电阻；

所述调速控制电路用于根据所述温度采集器的阻值的变化控制所述风扇的高低速转动。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，所述装置还包括控制芯片；

所述控制芯片与所述调速控制电路的输入端连接，所述控制芯片用于通过所述调速控制电路控制所述风扇的开关状态，以及通过改变输出的脉冲占空比调节风扇高低速调节的温度值。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，所述调速控制电路包括：比较器，第一三极管，第二三极管，正向温度调节电阻，反向温度调节电阻，基准电压调节引脚，风扇开关引脚，第一电阻，第一电容，第二电阻，第三电阻，第四电阻，滤波电容和连接器；

所述比较器的正向输入端分别与所述正向温度调节电阻，所述NTC热敏电阻连接，所述正向温度调节电阻的另一端接地，所述NTC热敏电阻的另一端外接直流电源；

所述比较器的反向输入端分别与所述反向温度调节电阻，所述第一电阻，所述第一电容连接，所述第一电阻的另一端与所述基准电压调节引脚连接，所述第一电容的另一端接地；

所述比较器的输出端与所述第二电阻连接，所述第二电阻的另一端分别与所述第三电阻的一端，所述第一三极管的基极连接；

所述第一三极管的发射极与所述第三电阻的另一端连接且接地，所述第一三极管的集电极分别与所述第二三极管的集电极，所述连接器的一端连接；

所述第二三极管的基极与所述风扇开关引脚连接，所述第二三极管的发射极与所述第四电阻的一端连接，所述第四电阻的另一端接地；

所述连接器的另一端分别与所述滤波电容，外界直流电源连接。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，所述控制芯片分别与所述基准电压调节引脚，所述风扇开关引脚，所述比较器的输出端连接。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，所述反向温度调节电阻包括：第一反向温度调节电阻，第二反向温度调节电阻；

所述第一反向温度调节电阻的一端与外界直流电源连接，所述第一反向温度调节电阻的另一端与所述比较器的反向输入端连接，所述第二反向温度调节电阻的一端接地，所述第二反向温度调节电阻的另一端与所述比较器的反向输入端连接。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，所述正向温度调节电阻包括：第一正向温度调节电阻，第二正向温度调节电阻；

所述第一正向温度调节电阻的一端接地，所述第一正向温度调节电阻的另一端接所述第二正向温度调节电阻的一端，所述第二正向温度调节电阻的另一端分别与所述热敏电阻，所述比较器的正向输入端连接。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，所述滤波电容包括：第一滤波电容，第二滤波电容；

所述第一滤波电容与所述第二滤波电容并联。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第七种可能的实施方式，其中，所述连接器用于插接所述风扇。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第八种可能的实施方式，其中，所述控制芯片包括以下任一种：CPU芯片，MCU芯片，CPLD芯片。

第二方面，本实用新型实施例还提供了一种风扇的温控调速系统，包括：上述第一方面中所述的风扇的温控调速装置，还包括风扇，其中，所述风扇的温控调速装置与所述风扇连接。

本实用新型实施例带来了以下有益效果：本实用新型实施例提供了一种风扇的温控调速装置及系统，该装置包括：温度采集器和调速控制电路；调速控制电路的输入端与温度采集器连接，调速控制电路的输出端与风扇连接，其中，温度采集器包括NTC热敏电阻；调速控制电路用于根据温度采集器的阻值的变化控制风扇的高低速转动。

现有的IIC总线控制风扇风速的方法中，CPU需要实时读取温感数据，需要一直占用CPU资源，并且温感数据的采集需要使用专用的带IIC的控制芯片，成本高。与现有的控制风扇风速的方法比，本实用新型实施例中的风扇的温控调速装置中，调速控制电路的输入端与温度采集器连接，调速控制电路的输出端与风扇连接，该装置中，温度采集器根据外界温度的变化变更自身的阻值，进而调速控制电路根据温度采集器阻值的变化控制风扇的高低速转动。即当外界温度到达指定温度后，温度采集器的阻值为特定阻值，该特定的阻值能够使得调速控制电路对风扇的高低速转动进行控制，也就是能够实现指定温度的高低速调控。该装置通过温度采集器阻值的变化实现风扇高低速切换，风扇高低速控制过程由硬件电路实现，不需要使用CPU资源消耗，同时，温度采集器使用NTC热敏电阻，大幅降低了设计成本，缓解了现有的IIC总线控制风扇风速的装置消耗的CPU资源大，设计成本高的技术问题。

本实用新型的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的传统的风扇风速的调节装置的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的一种风扇的温控调速装置的结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的另一种风扇的温控调速装置的结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的风扇的温控调速装置的具体结构示意图；

图5为本实用新型实施例提供的带有数值的风扇的温控调速装置的结构示意图；

图6为本实用新型实施例提供的风扇的温控调速系统的结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

为便于对本实施例进行理解，首先对本实用新型实施例所公开的一种风扇的温控调速装置进行详细介绍。

实施例一：

一种风扇的温控调速装置，参考图2，该装置包括：温度采集器和调速控制电路；

调速控制电路的输入端与温度采集器连接，调速控制电路的输出端与风扇连接，其中，温度采集器包括NTC热敏电阻；

调速控制电路用于根据温度采集器的阻值的变化控制风扇的高低速转动。

现有的IIC总线控制风扇风速的方法中，CPU需要实时读取温感数据，需要一直占用CPU资源，并且温感数据的采集需要使用专用的带IIC的控制芯片，成本高。与现有的控制风扇风速的方法比，本实用新型实施例中的风扇的温控调速装置中，调速控制电路的输入端与温度采集器连接，调速控制电路的输出端与风扇连接，该装置中，温度采集器根据外界温度的变化变更自身的阻值，进而调速控制电路根据温度采集器阻值的变化控制风扇的高低速转动。即当外界温度到达指定温度后，温度采集器的阻值为特定阻值，该特定的阻值能够使得调速控制电路对风扇的高低速转动进行控制，也就是能够实现指定温度的高低速调控。该装置通过温度采集器阻值的变化实现风扇高低速切换，风扇高低速控制过程由硬件电路实现，不需要使用CPU资源消耗，同时，温度采集器使用NTC热敏电阻，大幅降低了设计成本，缓解了现有的IIC总线控制风扇风速的装置消耗的CPU资源大，设计成本高的技术问题。

上述内容对温控调速装置到达指定温度后进行高低速调控的连接结构进行了整体介绍，下面对其调节高低速调节的温度值和控制风扇开关的连接结构进行介绍。

可选地，参考图3，该装置还包括控制芯片；

控制芯片与调速控制电路的输入端连接，控制芯片用于通过调速控制电路控制风扇的开关状态，以及通过改变输出的脉冲占空比调节风扇高低速调节的温度值。

其中涉及的具体内容以及结构将在下文中进行介绍，在此不再赘述。

上述内容对风扇的温控调速装置的结构进行了简单介绍，下面对其中涉及到的具体结构进行详细说明。

可选地，参考图4，调速控制电路包括：比较器A1，第一三极管Q14，第二三极管Q15，正向温度调节电阻，反向温度调节电阻，基准电压调节引脚PWM_FAN，风扇开关引脚FAN_ON，第一电阻R1，第一电容C1，第二电阻R2，第三电阻R3，第四电阻R4，滤波电容和连接器J21；

比较器A1的正向输入端分别与正向温度调节电阻，NTC热敏电阻RT7连接，正向温度调节电阻的另一端接地，NTC热敏电阻RT7的另一端外接直流电源VDD3V3；

比较器A1的反向输入端分别与反向温度调节电阻，第一电阻R1，第一电容连接C1，第一电阻R1的另一端与基准电压调节引脚PWM_FAN连接，第一电容C1的另一端接地；

比较器A1的输出端与第二电阻R2连接，第二电阻R2的另一端分别与第三电阻R3的一端，第一三极管Q14的基极连接；

第一三极管Q14的发射极与第三电阻R3的另一端连接且接地，第一三极管Q14的集电极分别与第二三极管Q15的集电极，连接器J21的一端连接；

第二三极管Q15的基极与风扇开关引脚FAN_ON连接，第二三极管Q15的发射极与第四电阻R4的一端连接，第四电阻R4的另一端接地；

连接器J21的另一端分别与滤波电容，外界直流电源VDD12V连接。

具体的，正向温度调节电阻和反向温度调节电阻能够调节高低速切换的温度值。

可选地，控制芯片分别与基准电压调节引脚PWM_FAN，风扇开关引脚FAN_ON，比较器的输出端FAN_CTRL连接。

可选地，反向温度调节电阻包括：第一反向温度调节电阻R5，第二反向温度调节电阻R6；

第一反向温度调节电阻R5的一端与外界直流电源VDD3V3连接，第一反向温度调节电阻R5的另一端与比较器A1的反向输入端连接，第二反向温度调节电阻R6的一端接地，第二反向温度调节电阻R6的另一端与比较器A1的反向输入端连接。

可选地，正向温度调节电阻包括：第一正向温度调节电阻R7，第二正向温度调节电阻R8；

第一正向温度调节电阻R7的一端接地，第一正向温度调节电阻R7的另一端接第二正向温度调节电阻R8的一端，第二正向温度调节电阻R8的另一端分别与热敏电阻RT7，比较器A1的正向输入端连接。

可选地，滤波电容包括：第一滤波电容C2，第二滤波电容C3；

第一滤波电容C2与第二滤波电容C3并联。

可选地，连接器J21用于插接风扇。

可选地，控制芯片包括以下任一种：CPU芯片，MCU芯片，CPLD芯片。

可选地，比较器A1与外部直流电源VDD3V3连接。同时，外部直流电源VDD3V3与第二电容C4连接，第二电容C4的另一端接地。

下面以一个具体的实施例对该装置的工作过程进行介绍：

参考图5，图5中示出了各个电阻和电容的值。通过其中的正向温度调节电阻(即R7，R8)和反向温度调节电阻(即R5，R6)的阻值可以确定得到该电路中风扇高低速切换的温度值为40℃。

具体的，当温度达到40℃时，热敏电阻的阻值随着温度的升高而降低，这样电路中A点电压大于B点电压(约为1.65V)，电路中C点位置为高电平，电压约为3.3V，第一三级管Q14导通，相当于其集电极和发射级之间接通，连接器J21之间的压差为12V，能够使得风扇高速运转；

当温度低于40℃时，热敏电阻阻值随着温度的降低而升高，这样电路中A点电压小于B点电压(约为1.65V)，电路中C点位置为低电平，电压约为0V，第一三极管Q14截止，常态中，第二三极管Q15导通，相当于其集电极和发射级之间接通，这样第四电阻R4分压，使得连接器两端电压减小，约为9V，使得风扇低速运转。

上述过程为到达指定温度(比如40℃)进行高低速调控的过程，当然可以通过改变正向温度调节电阻和反向温度调节电阻的阻值实现对指定温度(比如40℃)的调节，本实用新型实施例对上述的阻值大小不进行具体限制。

上述过程为高低速转动控制的过程，另外，该电路还能够实现调节高低速调控的温度值，通过PWM_FAN引脚实现，通过该引脚控制比较器的基准电压，进而实现对高低速调控的温度值进行调节的作用。

具体的，当常温时，风扇低速转动，通过FAN_CTRL检测风扇处于什么状态，当FAN_CTRL为高电平时，风扇此时处于高速转动状态；当FAN_CTRL为低电平时，风扇此时处于低速转动状态。也就是常温时，风扇低速转动，一直到40℃时，自动切为高速转动，然后，控制芯片调节，再降到35℃后，再切为低速转动，所以在35℃到40℃之间风扇可能为高速转动也可能为低速转动。

具体实现的功能为：

1、在达到设定的温度(比如40℃)时，开启风扇，通过FAN_CTRL来实现检测风扇状态，当FAN_CTRL为高时代表风扇为高速状态，通过PWM_FAN引脚(通过降低输出脉冲波的占空比实现)下调切换到低速转动时的温度值(比如35℃)；

2、当温度低于设定温度(比如35℃)时，通过FAN_CTRL来实现检测风扇状态，当FAN_CTRL为低时代表风扇为低速状态，通过PWM_FAN引脚调回开启温度(比如40℃)；

3、当需要关闭风扇时，将FAN_ON引脚拉低，并且将PWM_FAN输出高电平，那么风扇将关闭；

4、当需要开启风扇时，将FAN_ON引脚拉高，并且将PWM_FAN设置成高阻态或者初始设定的PWM波(比如占空比为50％的方波)，那么风扇将开启。

图5中电路电阻配置实现的高低温控制点为40℃开启高速控制，35℃恢复低速控制，通过PWM调节以达到温度滞回的效果(如果没有PWM调节，那么只能实现大于40℃高速转动，低于40℃低速转动，切换频繁)。各工作点状态及控制方式如下表所示：

风扇的开关是人为控制的，通过人机交互界面用户可以选择OFF或者ON对风扇的开关控制，风扇关时，控制芯片的FAN_ON输出低电平，从而使得风扇关闭。

具体的，对整个控制过程进行描述：

当需要打开风扇时，PWM_FAN输出50％占空比的方波，FAN_ON输出高电平，温度达到40℃后，风扇高速运行，控制芯片检测到FAN_CTRL为高之后，PWM_FAN输出40％占空比，降低基准电压，门限温度降低为35℃，温度达到35℃以下后，风扇低速运转，控制芯片检测到FAN_CTRL为低之后，PWM_FAN输出50％占空比或者不输出，门限温度调回到40℃，下一次温度达到40℃后，风扇高速运行，如此循环切换。

本实用新型中的装置在温度控制过程中由硬件电路实现，有效减小CPU资源消耗，大幅降低设计成本。通过温度反馈及风扇电路各点电压的控制，实现风扇开关及高低速切换。本方案支持纯硬件控制风扇在某个温度点的高低速切换，同时能够实现温度滞回功能的风扇高低速切换及开关。

实施例二：

一种风扇的温控调速系统，参考图6，该系统包括上述实施例一中的风扇的温控调速装置，还包括风扇，其中，风扇的温控调速装置与风扇连接。

另外，在本实用新型实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本实用新型的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本实用新型各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本实用新型的具体实施方式，用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制，本实用新型的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种风扇的温控调速装置，其特征在于，所述装置包括：温度采集器和调速控制电路；

所述调速控制电路的输入端与所述温度采集器连接，所述调速控制电路的输出端与风扇连接，其中，所述温度采集器包括NTC热敏电阻；

所述调速控制电路用于根据所述温度采集器的阻值的变化控制所述风扇的高低速转动。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括控制芯片；

所述控制芯片与所述调速控制电路的输入端连接，所述控制芯片用于通过所述调速控制电路控制所述风扇的开关状态，以及通过改变输出的脉冲占空比调节风扇高低速调节的温度值。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述调速控制电路包括：比较器，第一三极管，第二三极管，正向温度调节电阻，反向温度调节电阻，基准电压调节引脚，风扇开关引脚，第一电阻，第一电容，第二电阻，第三电阻，第四电阻，滤波电容和连接器；

所述比较器的正向输入端分别与所述正向温度调节电阻，所述NTC热敏电阻连接，所述正向温度调节电阻的另一端接地，所述NTC热敏电阻的另一端外接直流电源；

所述比较器的反向输入端分别与所述反向温度调节电阻，所述第一电阻，所述第一电容连接，所述第一电阻的另一端与所述基准电压调节引脚连接，所述第一电容的另一端接地；

所述比较器的输出端与所述第二电阻连接，所述第二电阻的另一端分别与所述第三电阻的一端，所述第一三极管的基极连接；

所述第一三极管的发射极与所述第三电阻的另一端连接且接地，所述第一三极管的集电极分别与所述第二三极管的集电极，所述连接器的一端连接；

所述第二三极管的基极与所述风扇开关引脚连接，所述第二三极管的发射极与所述第四电阻的一端连接，所述第四电阻的另一端接地；

所述连接器的另一端分别与所述滤波电容，外界直流电源连接。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述控制芯片分别与所述基准电压调节引脚，所述风扇开关引脚，所述比较器的输出端连接。

5.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述反向温度调节电阻包括：第一反向温度调节电阻，第二反向温度调节电阻；

所述第一反向温度调节电阻的一端与外界直流电源连接，所述第一反向温度调节电阻的另一端与所述比较器的反向输入端连接，所述第二反向温度调节电阻的一端接地，所述第二反向温度调节电阻的另一端与所述比较器的反向输入端连接。

6.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述正向温度调节电阻包括：第一正向温度调节电阻，第二正向温度调节电阻；

所述第一正向温度调节电阻的一端接地，所述第一正向温度调节电阻的另一端接所述第二正向温度调节电阻的一端，所述第二正向温度调节电阻的另一端分别与所述热敏电阻，所述比较器的正向输入端连接。

7.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述滤波电容包括：第一滤波电容，第二滤波电容；

所述第一滤波电容与所述第二滤波电容并联。

8.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述连接器用于插接所述风扇。

9.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述控制芯片包括以下任一种：CPU芯片，MCU芯片，CPLD芯片。

10.一种风扇的温控调速系统，其特征在于，所述系统包括权利要求1至9中任一项所述的风扇的温控调速装置，还包括风扇，其中，所述风扇的温控调速装置与所述风扇连接。