一种基于智能控制的模块化风扇组件及控制方法与流程

1.本发明涉及计算机应用领域，具体涉及一种基于智能控制的模块化风扇组件及控制方法。


背景技术：

2.直流电机风扇广泛应用于计算机应用、工业控制等领域，主要用于发热部件散热，保障设备长期稳定运行。主流的计算机散热风扇为直流电机风扇，其工作信号包含电源正、电源负、转速信号、pwm信号。计算机对直流电机风扇供直流电源工作，并可通过pwm信号控制其转速，风扇工作时可通过转速信号反馈其转速信息。
3.由于直流电机风扇是机械部件，在电机运转过程中，定子和转子会摩擦产生热量，同时电流在线圈中产生热功耗，电机发热会缩短风扇的使用寿命。现有的直流电机风扇安装在计算机内部，直接和发热器件固定安装为一个整体，当直流电机风扇发生损坏时，不方便更换。
4.高可靠计算机要求能够长期稳定工作，连续工作时间超过上万小时，然而现有的直流电机风扇的寿命无法满足该时间要求，需要定期更换，且更换过程较复杂，更换时，需要计算机断电停止工作，并拆卸大量零部件才能进行更换。因此，现有的直流电机风扇不符合高可靠计算机连续工作的要求，需要一种基于智能控制的模块化风扇组件，使得计算机不需要断电停止工作也能够快速更换风扇组件。


技术实现要素：

5.本发明所要解决的技术问题是现有的直流电机风扇需要定期更换，更换风扇过程复杂，需要计算机断电停止工作，并拆卸大量零部件，不符合高可靠计算机连续工作的要求，目的在于提供一种基于智能控制的模块化风扇组件及控制方法，解决了上述的问题。
6.本发明通过下述技术方案实现：
7.一种基于智能控制的模块化风扇组件，包括风扇单元、风扇控制盒以及面板；
8.所述风扇单元布置有多个风扇；所述风扇控制盒内设置有控制器；
9.所述风扇单元和所述风扇控制盒分别设置于所述面板上；所述面板设置有用于将所述模块化风扇组件固定于计算机发热组件部位的固定件；所述风扇控制盒上设置有第一热插拔接口和第二热插拔接口；所述控制器通过第一热插拔接口与计算机连接；所述控制器还通过第二热插拔接口与风扇单元连接。
10.本发明将风扇单元和风扇控制盒固定在面板上，风扇控制盒内设置有控制器；风扇控制盒内的控制器用于连接计算机内的多路温度传感器以获得发热组件的温度信息，同时控制器还连接风扇，并根据获得的发热组件的温度信息控制风扇的开启或者关闭，以及控制风扇转速。本发明的风扇单元和风扇控制盒均集成设置在面板上，面板上设置有固定件，固定件用于将模块化风扇组件快速定位和固定于计算机内需要散热的发热组件位置，本发明热插拔接口的设计能够在计算机带电工作的情况下快速更换风扇组件。
11.进一步地，所述多个风扇成排布置，并与所述风扇控制盒设置于所述面板的同一侧；所述风扇控制盒靠近多个风扇的一侧设置有第二热插拔接口。
12.进一步地，所述第一热插拔接口和第二热插拔接口均为热插拔式接口连接器。
13.进一步地，所述固定件为定位销。定位销的设计用于方便模块化风扇组件的安装和更换：安装时，方便风扇组件盲插安装到计算机；当风扇组件损坏时，可直接拔出风扇组件进行快速更换。
14.进一步地，所述面板位于风扇的位置为镂空形状或者透风网孔状结构。面板面板位于风扇的位置需要较好的空气流动性，因此，面板于风扇的位置设计为镂空形状或者透风网孔状结构。
15.进一步地，所述面板上开设有螺纹孔，所述风扇单元通过螺栓固定于所述面板上。风扇单元可以以焊接的方式固定在面板上，也可以以可拆卸的方式安装在面板上；为了方便更换损坏的风扇，优选以螺纹连接的方式固定于面板上。
16.进一步地，所述风扇为直流电机风扇，所述直流电机风扇包括电动机和叶轮，所述电动机连接到所述叶轮以驱动所述叶轮。
17.进一步地，所述直流电机风扇还包括上下开口的筒状风扇壳体，所述叶轮设置在所述风扇壳体内。筒状风扇壳体用于更好地固定风扇，以及用于保护风扇不因外力而损坏。
18.进一步地，所述控制器为mcu控制器，所述mcu控制器通过i2c总线分布式连接计算机内多路温度传感器。每一个发热组件上均安装有对应的温度传感器，其中，每一个温度传感器均与mcu控制器信号连接。
19.一种模块化风扇组件控制方法，包括：
20.实时监测直流电机风扇是否正常，若不正常，则报警提示更换风扇组件，若正常，则监测计算机发热组件温度并判断计算机发热组件温度是否超过设定阈值；
21.若计算机发热组件温度超过设定阈值，则控制器通过pwm信号输出启动频率，启动风扇，并根据发热组件温度高低输出pwm信号，控制风扇改变转速；
22.若计算机发热组件温度未超过设定阈值，则控制器通过pwm信号输出频率为零，关闭风扇。
23.本发明模块化风扇组件控制方法，以控制器为测控核心，采用i2c总线分布式连接多路温度传感器，实时监测每个发热组件的温度值，并根据软件算法进行阈值判定，通过多路pwm控制信号对多个风扇的转速进行线性调节，并通过转速信息实时监测风扇工作情况，用以判定风扇是否损坏。
24.本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
25.1、本发明提供的一种基于智能控制的模块化风扇组件及控制方法，本发明将风扇单元和风扇控制盒固定在面板上，风扇控制盒内设置有控制器；风扇控制盒内的控制器用于连接计算机内的多路温度传感器以获得发热组件的温度信息，同时控制器还连接风扇，并根据获得的发热组件的温度信息控制风扇的开启或者关闭，以及控制风扇转速。本发明的风扇单元和风扇控制盒均集成设置在面板上，面板上设置有固定件，固定件用于将模块化风扇组件快速定位和固定于计算机内需要散热的发热组件位置，本发明能够在计算机带电工作的情况下快速更换风扇组件。
26.2、本发明提供的一种基于智能控制的模块化风扇组件及控制方法，设计了风扇控
制盒，可以实时监测设备发热组件的温度，根据温度大小控制风扇转速，并可通过转速信息自动判断风扇是否损坏。计算机内部每个发热组件配套独立风扇，进行单独的温度监测和转速控制，实现了各发热组件的分布式散热控制，可延长电机使用寿命、降低噪声。
27.3、本发明提供的一种基于智能控制的模块化风扇组件及控制方法，将风扇、风扇控制盒、面板集成为一体式风扇组件，可进行整体的装、卸操作。同时，设计热插拔接口，可在计算机带电工作的情况下快速更换风扇组件，保障计算机在工业控制、军事运用等场景中连续不断电运行。
附图说明
28.为了更清楚地说明本发明示例性实施方式的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。在附图中：
29.图1为本发明模块化风扇组件组成示意图；
30.图2为本发明智能控制系统框图；
31.图3为本发明产品框图；
32.图4为本发明模块化风扇组件的智能控制流程图。
33.附图中标记及对应的零部件名称：
34.1-面板，2-直流电机风扇，3-风扇控制盒，4-固定件，5-螺栓，31-第一热插拔接口，32-第二热插拔接口。
具体实施方式
35.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
36.实施例1
37.本实施例1提供一种基于智能控制的模块化风扇组件，包括风扇单元、风扇控制盒3以及面板1；如图1所示，在本实施例中，风扇单元包括四个风扇；四个风扇以及风扇控制盒3分别采用螺钉固定在面板1上；所述风扇控制盒3内设置有控制器；所述风扇单元和所述风扇控制盒3分别设置于所述面板1上；所述面板1设置有用于将所述模块化风扇组件固定于计算机发热组件部位的固定件4；所述风扇控制盒3上设置有第一热插拔接口31和第二热插拔接口32；所述控制器通过第一热插拔接口31与计算机连接；所述控制器还通过第二热插拔接口32与风扇单元连接。所述多个风扇成排布置，并与所述风扇控制盒3设置于所述面板1的同一侧；所述风扇控制盒3靠近多个风扇的一侧设置有第二热插拔接口32。所述第一热插拔接口31和第二热插拔接口32均为热插拔式接口连接器。
38.本实施例1将风扇单元和风扇控制盒3固定在带有固定件4的面板1上，风扇控制盒3内的mcu控制器用于连接计算机内的多路温度传感器以获得温度信息，同时mcu控制器还连接风扇，并根据获的温度信息控制风扇转速；本实施例的风扇单元和风扇控制盒3均设置在面板1上，面板1上设置有固定件4，用于将模块化风扇组件快速固定于计算机内需要散热
的发热组件位置，本实施例能够在计算机带电工作的情况下快速更换风扇组件。
39.如图1所示，所述面板1位于风扇的位置为透风网孔状结构。所述面板1上开设有螺纹孔，所述风扇单元通过螺栓5固定于所述面板1上。所述风扇为直流电机风扇2，所述直流电机风扇2包括电动机和叶轮，所述电动机连接到所述叶轮以驱动所述叶轮。所述直流电机风扇2还包括上下开口的筒状风扇壳体，所述叶轮设置在所述风扇壳体内。
40.如图2所示，本实施例中的控制器为mcu控制器，所述mcu控制器通过i2c总线分布式连接计算机内多个发热组件对应的多路温度传感器。具体地，每一个发热组件上均安装有对应的温度传感器，其中，每一个温度传感器均与mcu控制器信号连接。mcu控制器通过pwm信号控制风扇的转速，同时，风扇将转速信息反馈给mcu控制器。mcu控制器根据获得的发热组件的温度信息控制风扇的开启或者关闭，以及控制风扇转速。
41.为了方便更换损坏的风扇，优选地，本实施例通过螺钉将风扇和风扇控制盒3固定安装在面板1上，风扇控制盒3通过第二热插拔接口32连接控制风扇，风扇控制盒3通过第一热插拔接口31连接计算机。为了便于安装和更换模块化风扇组件，面板1两端设置有至少两个固定件4。面板1集成固定件4，需要安装风扇组件时，可以将风扇组件盲插安装到计算机，当风扇组件损坏时，可直接拔出风扇组件进行快速更换。在高可靠计算机的应用中，需要保持上万小时的不断电连续工作，该模块化设计有利于快速更换风扇组件，当风扇组件损坏时，可直接拔出风扇组件进行快速更换。
42.实施例2
43.本实施例2与实施例1不同的是，风扇在安装组件上的固定方式以及风扇的数量，本实施例的模块化风扇组件应用于军事综合电子信息系统设备；本实施例2提供一种基于智能控制的模块化风扇组件，包括风扇单元、风扇控制盒3以及用于集成风扇单元和风扇控制盒3的安装架；风扇控制盒3内设置有mcu控制器；风扇单元包括六个风扇；安装架为带有固定件4的金属框；风扇单元和风扇控制盒3分别设置于带有固定件4的金属框上；六个风扇以及风扇控制盒3采用铆钉固定在金属框上，风扇控制盒3上设置有第一热插拔接口31和第二热插拔接口32，第一热插拔接口31和第二热插拔接口32均为热插拔接口；第一热插拔接口31用于连接控制器和计算机内发热组件的温度传感器，第二热插拔接口32用于连接控制器和风扇单元内的六个风扇。
44.本实施例2将风扇单元和风扇控制盒3固定在带有固定件4的金属框上，风扇控制盒3内的mcu控制器用于连接计算机内的多路温度传感器以获得温度信息，同时mcu控制器还连接风扇，并根据获的温度信息控制风扇转速；本实施例的风扇单元和风扇控制盒3均设置在金属框上，金属框上设置有固定件4，用于将模块化风扇组件快速固定于计算机内需要散热的发热组件位置，本实施例能够在计算机带电工作的情况下快速更换风扇组件。
45.所述风扇为直流电机风扇2，所述直流电机风扇2包括电动机和叶轮，所述电动机连接到所述叶轮以驱动所述叶轮。所述直流电机风扇2还包括上下开口的筒状风扇壳体，所述叶轮设置在所述风扇壳体内。
46.如图2所示，本实施例中的控制器为mcu控制器，所述mcu控制器通过i2c总线分布式连接计算机内多个发热组件对应的多路温度传感器。具体地，每一个发热组件上均安装有对应的温度传感器，其中，每一个温度传感器均与mcu控制器信号连接。mcu控制器通过pwm信号控制风扇的转速，同时，风扇将转速信息反馈给mcu控制器。mcu控制器根据获得的
发热组件的温度信息控制风扇的开启或者关闭，以及控制风扇转速。
47.为了方便更换损坏的风扇，优选地，本实施例通过螺钉将风扇和风扇控制盒3固定安装在面板1上，风扇控制盒3通过第二热插拔接口32连接控制风扇，风扇控制盒3通过第一热插拔接口31连接计算机。为了便于安装和更换模块化风扇组件，面板1两端设置有至少两个固定件4。面板1集成固定件4，需要安装风扇组件时，可以将风扇组件盲插安装到计算机，当风扇组件损坏时，可直接拔出风扇组件进行快速更换。在高可靠计算机的应用中，需要保持上万小时的不断电连续工作，该模块化设计有利于快速更换风扇组件，当风扇组件损坏时，可直接拔出风扇组件进行快速更换。
48.实施例3
49.本实施例3提供一种模块化风扇组件控制方法，如图4所示，包括：
50.实时监测直流电机风扇2是否正常，若不正常，则报警提示更换风扇组件，若正常，则监测计算机发热组件温度并判断计算机发热组件温度是否超过设定阈值；
51.若计算机发热组件温度超过设定阈值，则控制器通过pwm信号输出启动频率，启动风扇，并根据发热组件温度高低输出pwm信号，控制风扇改变转速；
52.若计算机发热组件温度未超过设定阈值，则控制器通过pwm信号输出频率为零，关闭风扇。
53.本实施例的控制方法，以mcu控制器为测控核心，采用i2c总线分布式连接多路温度传感器，实时监测每个发热组件的温度值，并根据软件算法进行阈值判定，通过多路pwm控制信号对多个风扇的转速进行线性调节，并通过转速信息实时监测风扇工作情况，用以判定风扇是否损坏。
54.以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。