风扇调速装置及调速方法与流程

本发明涉及通信设备散热技术领域，特别涉及一种风扇调速装置及调速方法。

背景技术：

工业上的交换机和服务器等通信设备在功率较大时会产生较多热量，导致设备温度升高。为了保证设备在一个相对适的环境温度下温度运行，通常需要设计散热装置降低设备的温度，进而保证系统正常工作，一般会采用安装散热风扇的方案。

目前的通信设备上选用的风扇都是传统的直流轴流风机，只有电源线和地线两个端子，没有调节转速和转速反馈的功能，系统在运行过程中不能获取风扇的运行状态，不具有高温预警和故障告警的功能，不便于设备的维护，加之风扇在系统运行中会有积灰，需要不定期对风扇进行维护，且风扇属于通信系统中的易损坏件，出现故障时候需要进行更换，所以获取风扇的运行状态就显得尤其重要。

技术实现要素：

(一)要解决的技术问题

鉴于上述技术缺陷和应用需求，本申请提出一种风扇调速装置及调速方法，以解决现有的风扇调速装置散热效率低下的问题。

(二)技术方案

为解决上述问题，第一方面，本发明提供一种风扇调速装置，包括：控制器和用于获取环境温度信息的温度检测器；

所述控制器用于获取所述环境温度信息和风扇的转速信息，并基于所述环境温度信息和所述转速信息调整所述风扇的转速。

其中，所述控制器通过用于实现pwm的电平转换的风扇驱动电路与所述风扇信号相连。

其中，所述控制器通过用于调节所述风扇的输出方波幅度的转速反馈电路与所述风扇信号相连。

其中，所述风扇调速装置还包括与所述控制器信号相连的蜂鸣器。

其中，所述风扇调速装置还包括上位机和仿真器，所述上位机与所述仿真器信号相连，所述仿真器与所述控制器信号相连。

其中，所述上位机通过rs232电平转换电路与所述控制器信号相连。

其中，所述风扇调速装置还包括用于为所述控制器供电的电源。

其中，所述电源通过用于把12v直流电源转换成3.3v直流电源的电源电路与所述控制器电连接。

第二方面，本发明还提供一种调速方法，包括：控制器基于温度检测器发送的环境温度信息和风扇发送的转速信息调整所述风扇的转速。

其中，还包括：控制器基于所述环境温度信息和预设环境温度控制蜂鸣器进行相应的动作。

(三)有益效果

本发明提供的风扇调速装置及调速方法，温度检测器将检测到的环境温度信息传输至控制器，控制器可以获取风扇的转速信息，控制器基于环境温度信息和转速信息调整风扇的转速；当获取的环境温度高于预设温度时，控制器根据获取的转速计算出转速的增加量，即在现有的转速基础上进行调高；当获取的环境温度低于预设温度时，控制器根据获取的转速计算出转速的减小量，即在现有的转速基础上进行降低。该风扇调速装置根据系统的温度来调节风扇的转速，可以大大降低设备的能耗，具有可靠性高，控制灵活，节约设备的能耗等优势。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，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是本发明实施例提供的风扇调速装置的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的电源电路原理图；

图3是本发明实施例提供的风扇接口的电路图；

图4是本发明实施例提供的rs232电平转换电路原理图；

其中，1、控制器；2、温度检测电路；3、风扇；4、风扇驱动电路；5、转速反馈电路；6、pc机；7、仿真器；8、rs232电平转换电路；9、电源电路；10、蜂鸣器驱动电路；11、蜂鸣器。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

从节能角度出发，通信系统在运行过程中，环境温度不同，需要的散热能力也不相同，为了保证高温环境下设备的稳定运行，往往就需要选用大功率的风扇，就势必会造成能源的浪费。因此，如果可以根据设备的内部温度，调节风扇的转速，进而调节设备的散热能力，就可以降低设备中风扇的用电量，从而达到降低设备的功耗。对于具有温度反馈功能的风扇调速散热系统，可以根据环境温度调节转速，实现风扇故障告警和高温预警的功能。相对于传统的风扇散热系统，其具有可靠性高，控制灵活，节省系统能耗的优势。

图1是本发明实施例提供的风扇调速装置的结构示意图，如图1所示，本发明实施例提供的风扇调速装置，包括：控制器1和用于获取环境温度信息的温度检测器；

温度检测器和风扇3均与控制器1信号相连，控制器1用于获取环境温度信息和风扇的转速信息，并基于环境温度信息和转速信息调整风扇的转速。

需要说明的是，控制器为混合信号处理器msp430f5438a，该芯片具有较高的运算速度和运算精度，具备逻辑控制和丰富的外设单元，简化了系统的硬件设计，降低了设计成本，并且极大地提升了系统的控制性能。

可以理解的是，温度检测电路2通过两线式数字温度传感器tmp75aidgkt实现环境温度的采集，温度检测电路2与控制器1通过iic总线实现环境温度的实时采集。即温度检测器可以为数字温度传感器tmp75aidgkt。风扇可以为4线制无刷直流调速风扇，规格型号为ad5012ub-c7b。

在本发明实施例中，温度检测器将检测到的环境温度信息传输至控制器1，控制器1可以获取风扇的转速信息，控制器1基于环境温度信息和转速信息调整风扇的转速；当获取的环境温度高于预设温度时，控制器1根据获取的转速计算出转速的增加量，即在现有的转速基础上进行调高；当获取的环境温度低于预设温度时，控制器1根据获取的转速计算出转速的减小量，即在现有的转速基础上进行降低。该风扇调速装置根据系统的温度来调节风扇的转速，可以大大降低设备的能耗，具有可靠性高，控制灵活，节约设备的能耗等优势。

在上述实施例的基础上，如图3所示，控制器1通过用于实现pwm的电平转换的风扇驱动电路4与风扇3信号相连。

在本发明实施例中，风扇为4线制调速风扇，包括电源引脚vcc，地引脚gnd，pwm调速引脚，fg转速反馈引脚。控制器1输出不同的占空比，风扇的转速会随着占空比的变化而变化。当占空比为100％时，风扇达到最大转速。风扇驱动电路4的功能是实现pwm的电平转换，并为风扇提供较大的驱动电流。

可以理解的是，可以通过调节pwm的占空比调节风扇的转速，msp430f5438a型控制器1的pwm输出端与风扇驱动电路4相连接，风扇驱动电路4与风扇的pwm调速引脚相连接。

在上述实施例的基础上，控制器1通过用于调节风扇的输出方波幅度的转速反馈电路5与风扇3信号相连。

在本发明实施例中，msp430f5438a型控制器1的cap端子与转速反馈电路相连，获取风扇的转速。转速反馈电路与风扇的fg转速反馈引脚相连接。

可以理解的是，转速反馈电路5的功能调节风扇输出方波的幅度，将输入到msp430f5438a型控制器1的方波幅度调节为3.3v电平。

在上述实施例的基础上，风扇调速装置还包括与控制器1信号相连的蜂鸣器11。

在本发明实施例中，蜂鸣器11经蜂鸣器驱动电路10与msp430f5438a型控制器1的gpio连接，当风扇故障或者环境温度大于设定的温度时，控制器1通过gpio驱动蜂鸣器，实现风扇故障告警和高温告警。

在上述实施例的基础上，风扇调速装置还包括上位机和仿真器7，上位机与仿真器7信号相连，仿真器7与控制器1信号相连。

在本发明实施例中，msp430f5438a型控制器1的jtag接口通过仿真器与上位机相连接，用于代码撰写。上位机可以为pc机6。

在上述实施例的基础上，如图4所示，上位机通过rs232电平转换电路8与控制器1信号相连。

在本发明实施例中，上位机通过rs232电平转换电路8与msp430f5438a型控制器1的串行通信接口scia相连接。用户能够获得系统当前的风扇运行状态及环境温度等信息，并且在上位机上实时显示。

在上述实施例的基础上，如图2所示，风扇调速装置还包括用于为控制器1供电的电源。

在本发明实施例中，电源通过用于把12v直流电源转换成3.3v直流电源的电源电路9与控制器1电连接。

可以理解的是，电源电路9的功能是为整个控制器提供3.3v的电源。电源电路9中选用的电源芯片为tps56628降压型dcdc电源。电源电路9输入电压范围为5-17v的直流源。

本发明实施例提供的风扇调速装置，选择混合信号处理器msp430f5438a作为本发明实施例所用到的控制器，利用控制器本身自带的cap捕获单元来获取风扇的转速信息和利用控制器本身自带的脉冲宽度调制单元可以输出不同占空比的pwm，不同的占空比风扇的转速会随着占空比的变化而变化。

本发明实施例还提供一种上述各实施例所提供的风扇调速装置的调速方法，包括：

控制器基于温度检测器发送的环境温度信息和风扇发送的转速信息调整风扇的转速。

在本发明实施例中，温度检测器将检测到的环境温度信息传输至控制器1，控制器1可以获取风扇的转速信息，控制器1基于环境温度信息和转速信息调整风扇的转速；当获取的环境温度高于预设温度时，控制器1根据获取的转速计算出转速的增加量，即在现有的转速基础上进行调高；当获取的环境温度低于预设温度时，控制器1根据获取的转速计算出转速的减小量，即在现有的转速基础上进行降低。该调速方法，根据系统的温度调节风扇的转速，可以大大降低设备的能耗，具有可靠性高，控制灵活，节能设备的能耗等优势。

在上述实施例的基础上，还包括：控制器基于环境温度信息和预设环境温度控制蜂鸣器进行相应的动作。

在本发明实施例中，当风扇故障或者环境温度大于预设环境温度时，控制器1通过gpio驱动蜂鸣器，实现风扇故障告警和高温告警。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。