CN216450058U

CN216450058U - 一种基于单片机的笔记本cpu风扇清洁报警装置

Info

Publication number: CN216450058U
Application number: CN202123016268.9U
Authority: CN
Inventors: 陈源
Original assignee: Nanjing University of Information Science and Technology
Current assignee: Nanjing University of Information Science and Technology
Priority date: 2021-12-03
Filing date: 2021-12-03
Publication date: 2022-05-06
Anticipated expiration: 2031-12-03

Abstract

本实用新型涉及一种基于单片机的笔记本CPU风扇清洁报警装置，包括散热风扇，所述散热风扇的顶面固定安装有U型金属架，所述U型金属架的顶面设有灰尘检测机构，所述灰尘检测机构包括一支撑件，所述支撑件包括上下平行分布的水平板，两个所述水平板之间且位于其四角处均垂直固定有立柱，位于底部的所述水平板的顶面开设有凹槽，所述凹槽内通过粘胶嵌有光敏电阻，位于顶部的所述水平板的底面固定安装有STM单片机，位于顶部的所述水平板的底面固定安装LED灯，位于顶部的所述水平板的底面固定安装有定时器。通过这样的光敏电阻和温度传感器双重检测，使得只有当灰尘堆积达到影响CPU正常散热情况时，再提醒使用者进行清理，尽可能的减少清灰次数。

Description

一种基于单片机的笔记本CPU风扇清洁报警装置

技术领域

本实用新型涉及CPU风扇技术领域，具体为一种基于单片机的笔记本CPU风扇清洁报警装置。

背景技术

随着社会的进步与发展，笔记本电脑已经逐步走近的人们的工作，生活之中，相较于台式机，笔记本更易于携带，并且随时随地可以进行使用，而任何产品在使用过程中都避免不了灰尘的堆积，对于笔记本来说，内置的CPU，内存条，散热器上都会产生灰尘的堆积，而在笔记本的散热风扇上，灰尘堆积的尤为严重，灰尘对于笔记本的影响也是巨大的，积灰过多会引起笔记本电脑散热能力降低，从而使得硬件温度升高，运算速度变慢俗称变卡，甚至严重情况下还有可能烧毁硬件，这也警示我们对于笔记本的清灰是必不可少的一个保养步骤。

现在人们对于自己的笔记本的灰尘堆积程度并不了解，绝大多数人都是通过笔记本运行速度明显下降，笔记本发烫严重，笔记本出风口风速降低等主观感受来判断是否CPU风扇堆积灰尘过多，而这还是部分对于笔记本电脑有一定了解的用户才会察觉是因为灰尘堆积引起的故障，对于那些并不是很了解笔记本的用户可能他们仅仅会认为这是笔记本使用时间长了性能下降所导致的，以至于他们继续使用下去，从而导致笔记本的寿命减少甚至于短时间内的损坏。

退一步说，就算人们通过笔记本的异常察觉出这是灰尘堆积导致的，对于笔记本来说，当它们因为灰尘堆积而产生异常时，实际上已经对其本身有或多或少的损伤了，而如此日积月累下去，一样会减少我们的笔记本使用寿命。

中国专利CN 110455819 A中公开了一种电子产品内部灰尘检测系统及其清灰方法，在台式机机箱内通过增加电机驱动风扇吹起灰尘检测，而笔记本内空间狭小，此方法就不能奏效，而且台式机相较于笔记本更容易拆卸并且不容易造成对电脑的损坏，笔记本的频繁拆卸更易减少电脑寿命，所以我们应当在笔记本不出现异常情况下尽可能减少清灰次数。

笔记本相较于台式机的不同在于，笔记本的灰尘堆积主要存在于风扇后以及出风口处，现在市场上对笔记本的清灰大部分也只是对风扇处进行清洁，而现有的灰尘检测大多通过使用灰尘传感器，而灰尘传感器的原理大都是通过吸排周围的空气来检测，所以不能在有强风处使用，检测精准性较低，由此可见灰尘传感器并不适合此处的检测，故而提出一种基于单片机的笔记本CPU风扇清洁报警装置以解决上述问题。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种基于单片机的笔记本CPU风扇清洁报警装置，该基于单片机的笔记本CPU风扇清洁报警装置通过灰尘和温度的双重检测，可以尽可能减少笔记本拆卸清洁的次数，最大化笔记本的使用寿命。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种基于单片机的笔记本CPU风扇清洁报警装置，包括安装在CPU上用以对CPU进行散热的散热风扇，所述散热风扇的顶面固定安装有U型金属架，所述U型金属架的顶面设有灰尘检测机构。

其中，所述灰尘检测机构包括一支撑件，所述支撑件包括上下平行分布的水平板，两个所述水平板之间且位于其四角处均垂直固定有立柱，位于底部的所述水平板的顶面开设有凹槽，所述凹槽内通过粘胶嵌有光敏电阻，位于顶部的所述水平板的底面固定安装用以控制光敏电阻的STM单片机，此外，位于顶部的所述水平板的底面固定安装位于STM单片机右侧的LED灯，位于顶部的所述水平板的底面固定安装有位于LED灯右侧可被STM单片机控制的定时器。

同时，位于顶部的所述水平板的顶面固定安装有可被STM单片机控制的蜂鸣器。

进一步，所述U型金属架的内顶壁固定安装有可被STM单片机控制的温度传感器。

进一步，两个所述水平板均为透明塑料，所述STM单片机通过DAC输出电压连接光敏电阻，所述温度传感器与STM单片机的ADC的连接，所述STM单片机通过其上的ADC对光敏电阻两端的电压进行采样，所述STM单片机通过串口与PC连接。

与现有技术相比，本申请的技术方案具备以下有益效果：

该基于单片机的笔记本CPU风扇清洁报警装置，利用STM单片机、光敏电阻及温度传感器设计了一款检测笔记本电脑CPU风扇清洁警报装置，资源使用少，利用率高，并且准确度高，通过串口发送给PC能让用户看到实时的数据，解决了过去人们通过主观感受来判断是否需要清灰的问题，并且针对笔记本的特殊性提出了改良的解决方案，区别于台式机机箱的检测方法，通过这样的光敏电阻和温度传感器双重检测，使得只有当灰尘堆积达到影响CPU正常散热情况时，再提醒使用者进行清理，尽可能的减少清灰次数，最大化笔记本电脑的寿命，从而尽可能减少拆卸清灰对笔记本的损伤。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图；

图2是本实用新型系统示意图；

图3是本实用新型蜂鸣器电路图；

图4是本实用新型温度传感器电路图；

图5是本实用新型光敏电阻电路图。

图中：1散热风扇、2 U型金属架、3温度传感器、4凹槽、5 STM32单片机、6 LED灯、7定时器、8光敏电阻、9立柱、10水平板、11蜂鸣器。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。

请参阅图1-2，本实用新型中的基于单片机的笔记本CPU风扇清洁报警装置，包括安装在CPU上用以对CPU进行散热的散热风扇1，散热风扇1的顶面固定安装有U型金属架2，U型金属架2的顶面设有灰尘检测机构。

其中，灰尘检测机构包括一支撑件，支撑件包括上下平行分布的水平板10，两个水平板10之间且位于其四角处均垂直固定有立柱9，四个立柱9和两个水平板10之间形成了一个正常情况下的灰尘堆积的平面环境，位于底部的水平板10的顶面开设有凹槽4，凹槽4内通过粘胶嵌有光敏电阻8，位于顶部的水平板10的底面固定安装用以控制光敏电阻8的STM32单片机5，此外，位于顶部的水平板10的底面固定安装位于STM32单片机5右侧的LED灯6，位于顶部的水平板10的底面固定安装有位于LED灯6右侧可被STM32单片机5控制的定时器7。

同时，位于顶部的水平板10的顶面固定安装有可被STM32单片机5控制的蜂鸣器11，U型金属架2的内顶壁固定安装有可被STM32单片机5控制的温度传感器3。

其中，两个水平板10均为透明塑料，透明是为了不遮挡光线，STM32单片机5通过DAC输出电压连接光敏电阻8，温度传感器3与STM32单片机5的ADC的连接，STM32单片机5通过其上的ADC对光敏电阻8两端的电压进行采样，STM32单片机5通过串口与PC连接。

工作时，通过STM32单片机5的DAC输出电压连接光敏电阻8，LED灯6亮，开始检测，此时当两个水平板10之间有灰尘堆积覆盖光敏电阻8时，由于光敏电阻8的阻值变化，从而导致光敏电阻8两端电压发生变化，再通过STM32单片机5的ADC对其两端电压进行采样，即可得知风扇上的灰尘堆积程度，同时，温度传感器3安装在CPU散热口，并连接STM32单片机5的ADC，将温度传感器3采集并转化的电信号送入STM32单片机5内部处理，在系统工作的同时将两路数据通过串口发送到PC上，使得用户能够实时观察到数据，当灰尘堆积检测数值达到预设值，而温度检测未达到预设值时，仅显示数据不发出警报，当二者数据都达到预设值时，驱动蜂鸣器11发出警报，通过这样的双重检测，使得只有当灰尘堆积达到影响CPU正常散热情况时，再提醒使用者进行清理，尽可能的减少清灰次数，最大化笔记本电脑的寿命，从而尽可能减少拆卸清灰对笔记本的损伤。

应当理解的是，由于笔记本电脑内部相对密闭，光线不够充足，可能会影响检测的准确度，所以在透明的两个水平板10之间设置一个小型LED灯6，且LED灯6通过STM32单片机5供以5V的电压驱动。

STM32单片机5为STM32F1系列单片机，蜂鸣器11为电磁式的有源蜂鸣器11，可参阅图3，图3为电磁式的有源蜂鸣器11的电路图，蜂鸣器11自带震荡电路，只需要对蜂鸣器11输出直流电流即可使其发出蜂鸣声，由于蜂鸣器11的驱动电流为30mA左右，而使用的STM32F1系列单片机IO口最大电流为25mA，所以通过三极管扩流后再驱动蜂鸣器11，电阻R38用来防止蜂鸣器11误发声，IO口输出高电平则蜂鸣器11发声，低电平蜂鸣器11停止发声。

此外，温度传感器3型号为DS18B20，DS18B20是DALLAS公司的1-Wire单总线数字温度计芯片，温度测量范围从-55℃至+125℃，DS18B20可通过寄生供电和外部供电两种方式，在寄生供电方式下，可以不外接电源线，仅通过一根数据线连接传感器和单片机，DS18B20工作所需的电源可以从数据线获得，外部供电则更加稳定，抗干扰能力强，具体的可参照图4，图4为温度传感器3电路图，图中R16为4.7K的上拉电阻，使传感器能正常输出高电平，电容C31，C32是为了稳定电源电压，DQ是连接STM32传送数据的数据线，温度传感器3将采集的数据转换成电信号输送到STM32的AD采样输入口，通过单片机AD采样数据将模拟信号转化为数字信号给单片机处理。

光敏电阻8在电路中的设计为与一普通电容并联再与另一个普通电阻串联，再连接到STM32单片机5的DAC口上并使得DAC口输出3.3V的电压，使得光敏电阻8与普通电阻串联的回路总电压为3.3V，具体可参阅图5，图5为光敏电阻8电路图，当光线的强度变化时，光敏电阻8阻值发生变化，由于串联分压，导致光敏电阻8两端电压发生变化，光敏电阻8并联的电容C1目的是稳定STM32单片机5对光敏电阻8两端采样时的输出电压，使得ADC采样的值更加稳定，所以当灰尘堆积遮挡光敏电阻8时，光敏电阻8阻值发生变化，由于光敏电阻8与普通电阻进行串联分压，从而导致光敏电阻8两端电压发生变化，再通过STM32单片机5的ADC对电阻两端电压进行采样，从而获得CPU风扇上的灰尘堆积程度，然后，需要说明的是，在STM32单片机5内部设置这两路信号的警戒值，通过代码编程实现两种信号都达到警戒值时驱动蜂鸣器11使其报警，而在只有光敏电阻8传入的信号达到警戒值时警报不会响起，由于LED灯6如果持续点亮会产生一定程度的热量，这不利于笔记本的散热，所以通过STM32单片机5的定时器7来控制整个系统的间隔运行，间隔时间可由用户自己设定，当定时器7未计数到间隔时间时，LED灯6处于熄灭状态，同时停止对光敏电阻8两端ADC的采样，仅让温度传感器3运行并持续检测温度，并且系统在运行过程中，通过串口将温度数据传送至PC端，使其在PC端实时显示，而灰尘堆积数据在定时器7计数到时间间隔时，开始检测并打开串口，传送数据到PC端。

上述实施例的工作原理为：

通过STM32单片机5的DAC输出电压连接光敏电阻8，LED灯6亮，开始检测，此时当两个水平板10之间有灰尘堆积覆盖光敏电阻8时，由于光敏电阻8的阻值变化，从而导致光敏电阻8两端电压发生变化，再通过STM32单片机5的ADC对其两端电压进行采样，即可得知风扇上的灰尘堆积程度，同时，温度传感器3安装在CPU散热口，并连接STM32单片机5的ADC，将温度传感器3采集并转化的电信号送入STM32单片机5内部处理，在系统工作的同时将两路数据通过串口发送到PC上，使得用户能够实时观察到数据，当灰尘堆积检测数值达到预设值，而温度检测未达到预设值时，仅显示数据不发出警报，当二者数据都达到预设值时，驱动蜂鸣器11发出警报。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims

1.一种基于单片机的笔记本CPU风扇清洁报警装置，包括安装在CPU上用以对CPU进行散热的散热风扇（1），其特征在于：所述散热风扇（1）的顶面固定安装有U型金属架（2），所述U型金属架（2）的顶面设有灰尘检测机构；

其中，所述灰尘检测机构包括一支撑件，所述支撑件包括上下平行分布的水平板（10），两个所述水平板（10）之间且位于其四角处均垂直固定有立柱（9），位于底部的所述水平板（10）的顶面开设有凹槽（4），所述凹槽（4）内通过粘胶嵌有光敏电阻（8），位于顶部的所述水平板（10）的底面固定安装用以控制光敏电阻（8）的STM32单片机（5），此外，位于顶部的所述水平板（10）的底面固定安装位于STM32单片机（5）右侧的LED灯（6），位于顶部的所述水平板（10）的底面固定安装有位于LED灯（6）右侧可被STM32单片机（5）控制的定时器（7）；

同时，位于顶部的所述水平板（10）的顶面固定安装有可被STM32单片机（5）控制的蜂鸣器（11）。

2.根据权利要求1所述的一种基于单片机的笔记本CPU风扇清洁报警装置，其特征在于：所述U型金属架（2）的内顶壁固定安装有可被STM32单片机（5）控制的温度传感器（3）。

3.根据权利要求2所述的一种基于单片机的笔记本CPU风扇清洁报警装置，其特征在于：两个所述水平板（10）均为透明塑料，所述STM32单片机（5）通过DAC输出电压连接光敏电阻（8），所述温度传感器（3）与STM32单片机（5）的ADC的连接，所述STM32单片机（5）通过其上的ADC对光敏电阻（8）两端的电压进行采样，所述STM32单片机（5）通过串口与PC连接。