专利名称：一种风扇转速控制方法及设备的制作方法
技术领域：
本发明属于自动控制技术领域，尤其适用于一种风扇转速控制方法及设备。
背景技术：
随着人们对各种通信业务的要求越来越高，电信设备的功能越来越强，功耗急剧 增大，使得设备的散热问题越来越突出，多数设备中需要设置风冷散热装置，并且设备的散 热设计通常具有较大的冗余。具备足够冗余的代价就是采用较高的风扇转速和使用数量较 多的风扇，在实际应用中各种不同的设备需要根据不同的工况来调整风扇转速已达到散热 目的。目前业界比较通用的控制风扇转速散热的做法是这样的在设备的进、出风口布设温 度探头，通过温度探头检测的进、出风口的温度对风扇转速进行控制。由于该方法只能基于 温度检测对风扇转速进行控制。可见现有技术中对风扇转速进行控制的方案功能较弱。
发明内容
为了解决现有技术中对风扇转速进行控制的方案功能较弱的问题，本发明实施例 提供了一种风扇转速控制方法，包括对风扇的转速进行控制操作，并检测设备中震动敏感器件的震动值；在对风扇的转速进行控制过程中，若检测到震动值大于阈值，则基于当前风扇转 速重新调节风扇的转速。同时本发明实施例还提供一种风扇转速控制设备，包括上位机，用于对风扇的转速进行控制操作；震动传感器，用于检测设备中震动敏感器件的震动值；微控制单元，用于在对风扇的转速进行控制过程中，若检测到震动值大于阈值，则 重新调节风扇的转速。由本发明提供的具体实施方案可以看出，正是由于基于震动检测，对风扇的转速 进行控制，使得可以减少因结构问题产生的共振的可能性，进而提高了设备和振动敏感器 件的可靠性和寿命，与现有的对风扇转速进行控制的方案相比功能得到了加强。
图1为本发明提供的第一实施例的方法流程图；图2为本发明提供的第二实施装置结构图。
具体实施例方式下面结合附图和实施例，对一种风扇转速控制方法及设备的具体实施方式
进行说 明。首先对本实施例设备的硬件进行说明，该设备包括风扇、震动敏感器件、震动传感 器、温度敏感器件、温度传感器、上位机和MCU (微控制单元，MicroContro 1 Unit)，在设备的进风口处和温度敏感器件如设备的关键芯片和PCB (印刷电路板，Printed circuit board) 附近设有温度传感器，其中设在进风口处的温度传感器用于检测设备运行的环境温度，温 度敏感器件附近的温度传感器用于检测温度敏感器件的温度。在振动敏感器件如硬盘附近 布设震动传感器如基于MEMS技术的加速度传感器(此类传感器一般为微机械结构，与信号 调理电路，数字接口电路一起封装成单个芯片，大小只有几个毫米)，用于检测震动敏感器 件的震动值。为了确保设备能够工作在正常工作的温度范围，上位机根据目标温度和设备 的检测温度对风扇的转速进行控制，这样的目的是能够确保设备能够工作在正常工作的温 度范围，本实施例中的目标温度可以是关键芯片正常工作的节温，设备的检测温度包括检 测得到的温度敏感器件的温度和设备运行的环境温度。当然这只是一个优选的方案，上位 机也可以根据其它的条件对风扇的转速进行控制。如上位机根据CPU的使用率对风扇的转 速进行控制。在对风扇的转速进行控制过程中，若震动传感器检测到震动过大，达到振动敏 感器件允许的振动上限时，MCU会基于上位机发送的转速控制信号重新调节风扇的转速，也 就是基于当前风扇转速重新调节风扇的转速。 下面需要进行一些实验确定温度控制曲线，即找到设备运行的环境温度、目标温 度 、敏感器件温度和风扇调整转速之间的关系。具体实施时可以将设备置于高低温试验箱 中，满负荷运行，高低温试验箱的温度设置的高低限为设备正常运行时的高低限。例如，将 高低温试验箱设置为20度即此时设备运行的环境温度为20，设定此时的目标温度为30度， 此时测量得到的敏感器件温度为40度，根据该实验散热系统的设计目标如30秒达到热平 衡，测试得到风扇调整转速应提高500转/分钟。在进行温升实验确定温度控制曲线后，就需要根据确定的温度控制曲线建立一个 PID (比例积分微分，Proportion Integration Differentiation)控制模型，实际运行时上 位机将检测到的设备的关键芯片附近温度传感器检测的温度、进风口处的温度传感器检测 的温度，以及关键芯片正常工作的节温作为输入，输入到PID控制模型得到数字参量fOut， fOut与调整转速对应。本发明提供的第一实施例是一种风扇转速控制方法，流程如图1所示，包括以下 步骤步骤101，上位机根据入风口处传感器检测的温度18度，查表1得到对应的目标温 度为35度。 表 1本实施例中采用入风口处传感器检测的温度18作为设备运行的环境温度，目标温度35度指关键芯片正常工作的节温为35度，此时的系统温升为35度减去18度为7度， 表1是PID控制模型的一部份。步骤102，上位机将关键芯片处传感器检测的温度40度与目标温度35度相减得到 偏差值ek = 5度。步骤103，上位机对偏差值ek进行PID运算产生输出结果fOut，fOut = 5为调整 转速对应的数字参量。进行PID运算时，根据之前建立的PID的控制模型，该控制模型可保存PID运算所 需要的P、I、D系数等信息，本实施例中的调整参量取值范围为1-100，表示最高转速的百分 比，例如最高转速为5400转/分，fOut = 5则表示将转速提高5400转/分的5%即270转/分。步骤104，上位机根据当前转速为对应的数字参量50，和调整转速对应的数字参 量5的得到调整后的数字参量55并向MCU发送。步骤105，MCU判断MEMS传感器检测到设备中硬盘的震动值是否大于阈值lOOmg， 若是则执行步骤106，否则执行步骤107。例如MEMS (微机电系统，Micro-Electro-Mechanical Systems)传感器检测到设 备中硬盘的震动值为95mg不大于阈值100mg，则执行步骤106，MEMS传感器检测到设备中 硬盘的震动值为105mg大于阈值100mg，则执行步骤107。步骤106，MCU直接输出数字参量55到风扇PWM(脉冲宽度调制，Pulseffidth Modulation)控制器，PWM控制器输出驱动信号到驱动电路，在驱动电路的驱动下风扇的转 速被调节到2970转/秒。具体实施的过程中，风扇调速的过程是一个往复的不间断修正的 过程，需要根据目标温度和设备的检测温度对风扇的转速实时的进行控制，要基于自适应 控制确保被控系统的动态品质校正。在控制过程中要求系统能够根据被测参数，如根据设 备的检测温度的变化而自动对系统进行调节，使系统随时处于最佳状态。本步骤中将数字参量55作为数字输出，输出到风扇PWM控制器，经PWM控制器得 到另一个输出信号，该输出信号作为输入到驱动电路的信号。调整后的数字参量55是一个 转速控制信号，并作为一个恒量的PWM输入信号。步骤107，MCU重新调节数字参量55，向PWM控制器输出调节后的数字参量，PWM控 制器输出驱动信号到驱动电路，在驱动电路的驱动下风扇的转速被重新调节。可见，在上述对风扇的转速进行控制过程中，由于MEMS传感器检测到震动值大于 阈值，因此基于数字参量55 (即基于当前风扇转速)重新调节风扇的转速。调节风扇的转 速时可以启动风扇正弦调速，基于当前调整后的数字参量55，查表2获得偏移量参数士4， 将调整后的数字参量55调制成正弦PWM输入信号，重新调节风扇的转速。MCU采用正弦调 速的方式调节风扇的转速时，相邻的风扇彼此相位错开，例如两个相邻的风扇同一时刻，一 个风扇加速另一个风扇减速，保证在同一时刻这两个风扇的转速彼此不同。MCU使用定时器 定期查硬盘的震动值，若查得的震动值大于阈值，则根据当前恒量的PWM输入信号查找表2 获得对应的正弦偏移量得到的PWM输出，通过调节定时值可改变正弦频率。 表 2本发明的实施例提供第二实施例是一种风扇转速控制设备，如图2所示，包括上位机201，用于对风扇的转速进行控制操作；震动传感器202，用于检测设备中震动敏感器件的震动值；微控制单元203，用于在对风扇的转速进行控制过程中，若检测到震动值大于阈 值，则基于当前风扇转速重新调节风扇的转速。进一步，上位机201，还用于根据目标温度和设备的检测温度对风扇的转速进行控 制。进一步，上位机201，还用于根据当前设备运行的环境温度确定目标温度，根据确 定的目标温度和温度敏感器件的温度得到偏差值，对偏差值进行比例积分微分运算得到风 扇转速调整值，根据调整值对风扇的转速进行控制，设备的检测温度包括温度敏感器件的 温度和设备运行的环境温度。进一步，微控制单元203，还用于采用正弦调速的方式调节风扇的转速。进一步，微控制单元203，还用于采用正弦调速的方式调节风扇的转速时，相邻的 风扇彼此相位错开。显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精 神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围 之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
权利要求
一种风扇转速控制方法，其特征在于，包括对风扇的转速进行控制操作，并检测设备中震动敏感器件的震动值；在对风扇的转速进行控制过程中，若检测到震动值大于阈值，则基于当前风扇转速重新调节风扇的转速。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，对风扇的转速进行控制具体为根据目标温 度和设备的检测温度对风扇的转速进行控制。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，根据当前设备运行的环境温度确定目标温 度，根据确定的目标温度和温度敏感器件的温度得到偏差值，对偏差值进行比例积分微分 运算得到风扇转速调整值，根据调整值对风扇的转速进行控制，设备的检测温度包括温度 敏感器件的温度和设备运行的环境温度。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，调节风扇的转速具体为采用正弦调速的方 式调节风扇的转速。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，采用风扇正弦调速的方式调节风扇的转速 具体为采用正弦调速的方式调节风扇的转速时，相邻的风扇彼此相位错开。
6.一种风扇转速控制设备，其特征在于，包括上位机，用于对风扇的转速进行控制操作；震动传感器，用于检测设备中震动敏感器件的震动值；微控制单元，用于在对风扇的转速进行控制过程中，若检测到震动值大于阈值，则基于 当前风扇转速重新调节风扇的转速。
7.如权利要求6所述的设备，其特征在于，上位机，还用于根据目标温度和设备的检测 温度对风扇的转速进行控制。
8.如权利要求6所述的设备，其特征在于，上位机，还用于根据当前设备运行的环境温 度确定目标温度，根据确定的目标温度和温度敏感器件的温度得到偏差值，对偏差值进行 比例积分微分运算得到风扇转速调整值，根据调整值对风扇的转速进行控制，设备的检测 温度包括温度敏感器件的温度和设备运行的环境温度。
9.如权利要求8所述的设备，其特征在于，微控制单元，还用于采用正弦调速的方式调 节风扇的转速。
10.如权利要求6所述的设备，其特征在于，微控制单元，还用于采用正弦调速的方式 调节风扇的转速时，相邻的风扇彼此相位错开。
全文摘要
为了解决现有技术中对风扇转速进行控制的方案功能较弱的问题，本发明公开了一种风扇转速控制方法及设备，该方法包括，对风扇的转速进行控制操作，并检测设备中震动敏感器件的震动值，在对风扇的转速进行控制过程中，若检测到震动值大于阈值，则基于当前风扇转速重新调节风扇的转速，正是由于基于震动检测，对风扇的转速进行控制，使得可以减少产生共振的可能，较现有技术相比功能得到增强。
文档编号F04D27/00GK101876320SQ20101020771
公开日2010年11月3日 申请日期2010年6月13日 优先权日2010年6月13日
发明者常辉, 王侃, 王勇, 邹鹏 申请人:中兴通讯股份有限公司