CN215177880U - 一种用于散热风机的非接触式状态监测系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种用于散热风机的非接触式状态监测系统，其安装在散热风机的风道口，并包括转速检测电路、温度采集与风压检测电路、震动检测电路、MCU电路、以及电源电路，其中转速检测电路、温度采集与风压检测电路、以及震动检测电路均与散热风机的叶片电连接；电源电路通过MCU电路与转速检测电路、温度采集与风压检测电路、以及震动检测电路电连接，并为MCU电路、转速检测电路、温度采集与风压检测电路、以及震动检测电路提供工作电压。本系统能够解决现有散热风机监测方法在散热风机的防护网、风道及叶片上积累灰尘时会导致监测精度不高的技术问题，以及现有散热风机监测方法无法检测散热风机转动异常、散热风机无法转动等故障的技术问题。
Description
技术领域
本实用新型属于电力电子技术领域，更具体地，涉及一种用于散热风机的非接触式状态监测系统。
背景技术
计算机、大型通讯机等设备在工作过程中通常采用风冷方式降温，风冷过程一般是通过控制散热风机转动来实现，一旦散热风机停止工作，设备周围集聚的热量造成局部空间温度急剧上升，温度过高可能导致设备告警、停止工作，甚至出现由于过热而烧毁设备的情况。有鉴于此，监测散热风机是否正常工作显得非常有必要。
现有的散热风机监测方法主要是通过光电传感器实现。然而，该方法存在一些不可忽略的缺陷：第一，由于通常情况下，散热风机在散热的同时，防护网、风道及叶片上往往容易积累灰尘，这会对监测过程造成较大干扰，并导致监测的精度不高；第二，该方法无法检测散热风机转动异常、散热风机无法转动等故障。
实用新型内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本实用新型提供了一种用于散热风机的非接触式状态监测系统，其目的在于，解决现有散热风机监测方法在散热风机的防护网、风道及叶片上积累灰尘时，会对散热风机的监测过程造成较大干扰，并影响监测精度不高的技术问题，以及现有散热风机监测方法无法检测散热风机转动异常、散热风机无法转动等故障的技术问题。
为实现上述目的，按照本实用新型的一个方面，提供了一种用于散热风机的非接触式状态监测系统，其安装在散热风机的风道口，并包括转速检测电路、温度采集与风压检测电路、震动检测电路、MCU电路、以及电源电路，转速检测电路、温度采集与风压检测电路、以及震动检测电路均与散热风机的叶片电连接，电源电路通过MCU电路与转速检测电路、温度采集与风压检测电路、以及震动检测电路电连接，并为MCU电路、转速检测电路、温度采集与风压检测电路、以及震动检测电路提供工作电压。
优选地，转速检测电路采用A3144型霍尔传感器，以采集设置在散热风机叶片上的磁铁所产生的转速信息。
优选地，温度采集与风压检测电路采用BMP280型气压温度传感器，以采集散热风机风道口的温度信息、以及外风道的风压信息。
优选地，震动检测电路采用SW-1801P型震动传感器，以采集散热风机叶片转动一圈时，霍尔传感器检测到的磁场强度最大值，并将该磁场强度最大值与散热风机叶片转动两圈时，霍尔传感器检测到的磁场强度最大值进行比较，进而判断散热风机叶片的震动情况。
优选地，MCU电路采用STM32030F4P6型单片机。
优选地，MCU电路的工作电压为3.3V。
优选地，MCU电路中，是通过PA2/PA3引脚读取转速检测电路获取的转速信息，通过PA4引脚读取温度采集与风压检测电路获取的温度信息，通过PA5/PA6引脚读取温度采集与风压检测电路获取的风压信息，通过PA7/PB1引脚读取震动检测电路获取的磁场强度，通过PA9及PA10引脚实现串口数据收发，通过PA13及PA14引脚实现系统调试接口。
优选地，电源电路的型号LM317芯片，将系统外部的电源变换成3.3V电压。
总体而言，通过本实用新型所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：
(1)本实用新型可有效排除自然风、风道积灰等外界因素对散热风机监测的干扰，并可用于恶劣天气或恶劣工况下散热风机工作的检测；
(2)本实用新型兼具测速、测温、测风压、以及测散热风机震动4种功能，比现有散热风机的单一功能更加全面；
(3)由于本实用新型与散热风机是两个独立的系统，二者通过机械结构连接，本实用新型作为散热风机的辅助装置，拆卸方便，稳定性高，适应性广，并且完全不会影响散热风机的工作；
(4)本实用新型所包括的各个电路组件价格低廉，使得本实用新型具有较高性价比。
附图说明
图1是本实用新型用于散热风机的非接触式状态监测系统的安装示意图。
图2是本实用新型用于散热风机的非接触式状态监测系统的结构框图。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
如图1所示，本实用新型提供了一种用于散热风机的非接触式状态监测系统，其安装在散热风机的风道口，用于检测散热风机的转速、温度、风压及震动等多种运行状态信息，并将信息进行处理和融合，以此判断散热风机是否出现故障。
如图2所示，本实用新型提供的用于散热风机的非接触式状态监测系统包括转速检测电路1、温度采集与风压检测电路2、震动检测电路3、微处理器(Micro-controllerunit，简称MCU)电路4、以及电源电路5。
转速检测电路1、温度采集与风压检测电路2、以及震动检测电路3均与散热风机的叶片电连接，电源电路5通过MCU电路4与转速检测电路1、温度采集与风压检测电路2、以及震动检测电路3电连接，并为MCU电路4、转速检测电路1、温度采集与风压检测电路2、以及震动检测电路3提供3.3V的工作电压。
在本实用新型中，转速检测电路1采用霍尔传感器，具体是使用A3144型霍尔传感器。
转速检测电路1用于采集设置在散热风机叶片上的小型磁铁所产生的转速信息，此电路有电源指示灯及信号输出指示灯，只要有磁场切割就会有信号输出，单信号输出稳定。叶片上的小型磁铁选用强磁铁，对散热风机的转速和散热风机的本体磁路不会产生影响。
本实用新型采用霍尔传感器，其主要原因在于散热风机风道是容易积灰的地方，时间久了积灰严重，常规光电传感器等检测方式常常受到干扰，甚至每半年需取下清洗后才能正常工作，而采用霍尔传感器检测转速就能避免此种弊端。A3144型霍尔传感器为普通精度传感器，如果配合一个电压比较器，可以输出干净的波形，适用于转速精度要求不高的场合。若散热风机需要精准测速，可采用高精度线性霍尔传感器，其灵敏度更高，加上电压比较器和外围运算放大器等外围电路，可读取其数字量和模拟量，但成本也会相应增加。
温度采集与风压检测电路2采用BMP280型气压温度传感器，用于采集散热风机风道口的温度信息、以及外风道的风压信息。
温度采集与风压检测电路2兼具温度检测和风压检测两种功能，从而可减少电路板面积，降低干扰影响因素，减少MCU电路的采样通道资源，系统的稳定性和可靠性更高。温度采集与风压检测电路2的检测精度可以根据需要进行配置。
震动检测电路3采用SW-1801P型震动传感器，其用于采集散热风机叶片转动一圈时，霍尔传感器检测到的磁场强度最大值，并将该磁场强度最大值与散热风机叶片转动两圈时，霍尔传感器检测到的磁场强度最大值进行比较，进而判断散热风机叶片的震动情况，如果两个值发生变化，则说明散热风机的叶片发生了震动。
MCU电路4采用STM32030F4P6型单片机，其工作电压为3.3V，其通过PA2/PA3引脚读取转速检测电路1获取的转速信息，通过PA4引脚读取温度采集与风压检测电路2获取的温度信息，通过PA5/PA6引脚读取温度采集与风压检测电路2获取的风压信息，通过PA7/PB1引脚读取震动检测电路3获取的震动频率信息，另外，其PA9及PA10引脚用于串口数据收发，PA13及PA14引脚用作系统调试接口。
电源电路5的型号LM317芯片，将本实用新型系统外部的电源变换成3.3V电压。
本实用新型的工作原理为：首先，本实用新型的系统启动，MCU电路4进入初始化状态；随后，温度采集与风压检测电路2间隔一段时间完成对散热风机温度与风压的检测(推荐采样频率为0.1kHz～1kHz)；其后，转速检测电路1检测散热风机叶片的震动幅度，进而确定叶片的轴是否出现松动；随后，利用震动检测电路3检测散热风机是否有震动；最后，将上述检测结果反馈给用户。
需要说明的是，文中所述诸如“包含”、“包括”或者其他任何变体意在涵盖非排他性的包含，均为囊括了一系列要素的过程、方法、物品、或者装置所固有的特性。在无更多限制情况下，文中出现“本实用新型的一个......”限定的要素，并不排除所述要素的过程、方法、物品或装置之外相同的要素。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种用于散热风机的非接触式状态监测系统，其安装在散热风机的风道口，并包括转速检测电路、温度采集与风压检测电路、震动检测电路、MCU电路、以及电源电路，其特征在于，
转速检测电路、温度采集与风压检测电路、以及震动检测电路均与散热风机的叶片电连接；
电源电路通过MCU电路与转速检测电路、温度采集与风压检测电路、以及震动检测电路电连接，并为MCU电路、转速检测电路、温度采集与风压检测电路、以及震动检测电路提供工作电压。
2.根据权利要求1所述的用于散热风机的非接触式状态监测系统，其特征在于，转速检测电路采用A3144型霍尔传感器，以采集设置在散热风机叶片上的磁铁所产生的转速信息。
3.根据权利要求1所述的用于散热风机的非接触式状态监测系统，其特征在于，温度采集与风压检测电路采用BMP280型气压温度传感器，以采集散热风机风道口的温度信息、以及外风道的风压信息。
4.根据权利要求1所述的用于散热风机的非接触式状态监测系统，其特征在于，震动检测电路采用SW-1801P型震动传感器，以采集散热风机叶片转动一圈时，霍尔传感器检测到的磁场强度最大值，并将该磁场强度最大值与散热风机叶片转动两圈时，霍尔传感器检测到的磁场强度最大值进行比较，进而判断散热风机叶片的震动情况。
5.根据权利要求1所述的用于散热风机的非接触式状态监测系统，其特征在于，MCU电路采用STM32030F4P6型单片机。
6.根据权利要求1所述的用于散热风机的非接触式状态监测系统，其特征在于，MCU电路的工作电压为3.3V。
7.根据权利要求6所述的用于散热风机的非接触式状态监测系统，其特征在于，MCU电路中，是通过PA2/PA3引脚读取转速检测电路获取的转速信息，通过PA4引脚读取温度采集与风压检测电路获取的温度信息，通过PA5/PA6引脚读取温度采集与风压检测电路获取的风压信息，通过PA7/PB1引脚读取震动检测电路获取的磁场强度，通过PA9及PA10引脚实现串口数据收发，通过PA13及PA14引脚实现系统调试接口。
8.根据权利要求1所述的用于散热风机的非接触式状态监测系统，其特征在于，电源电路的型号LM317芯片，将系统外部的电源变换成3.3V电压。
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