专利名称：无刷直流pwm风扇转速检测装置及方法
技术领域：
本发明涉及一种自动测试风扇转速的装置及方法。
背景技术：
PWM(Pulse Width Modulation，脉宽调制)，把变流器的输出电压斩波成为脉冲，通过改变脉冲的宽度、数量或者分布规则，以改变输出电压的数值和频率的控制方法。因PWM风扇有节能等诸多优点，而成为PC系统散热领域的新宠。
占空比(Duty Cycle)是指高低电平所占的时间的比率，占空比越大，电路开通时间就越长。PWM风扇的转速随着占空比的大小成比例的增大，达到风扇转速控制的目的。
但由于其为新产品，利用原来的检测方式，即为用电源供应器提供风扇电源，用信号发生器产生所需要的一定频率、占空比(需用示波器侦测)的PWM波，再用转速计测试风扇的转速的检测方式。该检测方式所需设备众多，占用空间比较大，并且测试相当麻烦，所需人员素质也必须较高，因此不适合于生产线大量产品的流水线作业。
因此有必要提供一种适合于生产线大量产品的流水线作业的新的PWM风扇测试仪，提高测试准确性和效率。
发明内容本发明的目的在于提供一种适合生产线大量产品使用的无刷直流PWM风扇转速检测装置。
本发明的另一目的在于提供一种适合生产线大量产品使用的无刷直流PWM风扇转速检测方法。
为实现第一个发明目的，本发明揭露一种无刷直流PWM风扇转速检测装置，其包括一PWM风扇、一测试该PWM风扇的风扇检测仪及一提供风扇检测仪电源的电源供应器。所述风扇检测仪由电源、操作按键、LCD屏幕、单片机、PWM波形发生器、接线端子排构成。其中电源提供本检测仪和风扇电源，可以在外部电源切断时，保存最近一次风扇测试资料；接线端子排连接风扇检测仪与PWM风扇；PWM波形发生器分别连接单片机和接线端子排；操作按键和LCD屏幕位于风扇检测仪表面，二者通过数据线与单片机相连。
所述单片机接收PWM风扇传回的转速回馈信号，实时计算风扇转速，并产生特定PWM波所需的频率和占空比参数，控制PWM波形发生器工作，并且处理操作按键和LCD屏幕显示信息。该单片机包括一系统初始化模块，用于调出储存在单片机的EEPROM中PWM风扇的料号参数、初始化程序中操作按键的标志位及初始化测试点数变量；一参数更新模块，用于从一个测试点切换到测试下一个测试点时更新占空比和对应的参考转速这两个参数；一转速计算模块，用于通过侦测PWM风扇的速度回馈线，用单片机捕获这一系列的脉冲，通过计算该脉冲信号的频率再乘以一个转速因子就得到该PWM风扇的转速；一判断模块，用于判断是否到测试时间、判断风扇转速是否在误差范围内、判断所有测试点是否测试完毕。
所述PWM波形发生器在单片机的控制下产生符合要求的PWM波，提供给PWM风扇做转速控制之用。所述操作按键用于完成对风扇料号参数的输入。所述LCD屏幕用于显示测试过程中的PWM风扇的参数信息，所述参数信息包括转速参考值、频率值、占空比、测试时间以及测试的结果。
为实现第二个发明目的，本发明揭露一种无刷直流PWM风扇转速检测方法，包括如下步骤(a)开启电源供应器，初始化标志位及初始化测试点数变量I等于零，调出储存在单片机EEPROM中的料号参数；(b)计算PWM风扇在某测试点的实际转速；(c)判断是否到达测试下一个测试点的测试时间；(d)判断上述测试点的实际转速是否在误差范围内；(e)判断该PWM风扇的所有测试点是否测试完毕；(f)在LCD屏幕上显示该PWM风扇通过测试的提示信息；(g)等待测试下一个PWM风扇；(h)实时监控操作按键状态。
其中实时监控操作按键状态的步骤包括(h1)实时监控判断每个操作按键的断开与闭合状态；(h2)如果监控到表示停止检测的操作按键闭合，则执行停止检测的动作，切断电源供应器；(h3)如果监控到表示需增加或减少PWM风扇参考转速的操作按键闭合，则执行重新设定参考转速的动作，再计算该PWM风扇的实际转速；(h4)如果监控到表示需更换PWM风扇的料号，则进入INTO中断服务程序，重新设定该新料号的料号参数。
本发明提供的检测装置体积小，且可提供可程序的PWM波，采用LCD显示，人机界面丰富，信息显示完备；且实时侦测风扇转速，设定测试点数与测试时间，测试资料在外部电源切断后仍可得到保护。
图1是无刷直流PWM风扇转速检测装置的硬件架构图。
图2是本发明风扇检测仪硬件框图。
图3是本发明单片机的功能模块图。
图4是本发明无刷直流PWM风扇转速检测方法的相同料号检测作业流程图。
图5是本发明无刷直流PWM风扇转速检测方法的进入中断服务程序设置参数的流程图。
具体实施方式参阅图1所示，是本发明无刷直流PWM风扇转速检测装置的硬件架构图。该风扇检测装置包括一风扇检测仪10、一电源供应器20及一待检测的PWM风扇30。其中，电源供应器20提供电源给风扇检测仪10，二者通过电源线相连。风扇检测仪10的详细结构如图2所示。
参阅图2所示，是本发明风扇检测仪硬件框图。该风扇检测仪10由电源101、操作按键102、LCD屏幕103、单片机104、PWM波形发生器105、接线端子排106构成。其中电源101提供单片机104和接线端子排106不间断电源，可以在外部电源切断时，保存最近一次PWM风扇测试资料。接线端子排106连接风扇检测仪10与待检测的PWM风扇30。PWM波形发生器105分别连接单片机104和接线端子排106。操作按键102和LCD屏幕103位于风扇检测仪表面，二者通过数据线与单片机104相连。
单片机104接收PWM风扇30传回的转速回馈信号，实时计算风扇转速，产生特定PWM波所需的频率和占空比参数，控制PWM波形发生器105工作，并且处理操作按键102和LCD屏幕显示信息。该单片机104包括一系列功能模块，详见图3。
PWM波形发生器105是PWM波产生的硬件基础，其在单片机104的控制下产生符合要求的PWM波提供给PWM风扇30做转速控制之用。
操作按键102用于完成对风扇料号参数等资料的输入，例如测试点数、PWM波的频率、占空比、风扇参考转速、测试时间等的设定。
LCD屏幕103用于显示测试过程中的参数信息，如转速值、频率值、占空比、测试时间以及测试的结果等。
参阅图3所示，是本发明单片机的功能模块图。单片机104包括一系统初始化模块1041，一参数更新模块1042，一转速计算模块1043和一判断模块1044。
其中，系统初始化模块1041用于调出储存在单片机104的EEPROM中PWM风扇30的料号参数、初始化程序中操作按键102的标志位、初始化变量。所述料号参数包括测试点数、测试时间、PWM波频率、占空比及参考转速等。测试点数的设定一般是由客户决定。因PWM风扇在相同电压不同占空比下会有不同的转速，为检测不同占空比下的转速，需要设定测试点数。如一款PWM风扇，须测占空比为0％、25％、75％、100％这四个点下对应的转速，因此该款PWM风扇的测试点数设定为4。然后把对应的占空比与所对应的参考转速输入。所述参考转速是由风扇厂商提供的，是由风扇的性能决定的。测试时间是指一个测试点到下一个测试点的测试时间，如从测0％到测25％之间需4秒，该时间长短的设定主要由风扇转速稳定的时间决定，因为不同占空比下的转速一般是不同的，风扇从一种转速变到另一种转速需要一段延迟时间。所述初始化程序中标志位指初始化每个操作按键102的标志位，每个操作按键102唯一对应一个标志位，标志位为1表示该按键闭合，为0表示该按键断开。例如操作按键1的标志位为1，表示操作按键1闭合，需要检测不同于上次检测PWM风扇30料号的风扇，需进入中断以重新设定料号参数；操作按键2的标志位为1，表示操作按键2闭合，需要将正在检测的PWM风扇30的参考转速由原来的数值再增加20；操作按键3的标志位为1，表示现在操作按键3闭合，需要将正在检测的PWM风扇30的参考转速由原来的数值再减少20。初始化变量包括初始化测试点数变量I为零。
参数更新模块1042用于从一个测试点切换到测试下一个测试点时更新占空比和对应的参考转速这两个参数。
转速计算模块1043用于通过侦测PWM风扇30的速度回馈线，利用单片机104的Timer2捕获这一系列的脉冲，通过计算这个脉冲信号的频率再乘以一个转速因子就得到该PWM风扇30的转速。
判断模块1044用于判断是否到测试时间，判断风扇转速是否正确，判断所有测试点是否测试完毕。其中判断风扇转速是否正确是通过将实测转速与参考转速进行比较来判别的，判断公式为参考转速X(1-公差％)＝＜实测转速＜＝参考转速X(1+公差％)。
参阅图4所示，是本发明无刷直流PWM风扇转速检测方法的相同料号检测作业流程图。假设后续测试的PWM风扇的料号与电源供应器20断电前测试的风扇料号相同。首先，开启电源供应器20，系统初始化模块1041初始化标志位及初始化测试点数变量I等于零，调出储存在单片机104EEPROM中的料号参数、测试点数、测试时间、PWM波频率、占空比及参考转速等(步骤400)。通过转速计算模块1043计算该PWM风扇30在某测试点的转速(步骤S402)。判断是否到达测试下一个测试点的测试时间(步骤S404)。如果测试时间还没有到，则进入步骤S414；如果测试时间到了，则将上述计算得到的某点实际转速与参考转速对比，判断实际转速是否在误差范围内(步骤S406)。如果该测试点的实际转速不在误差范围内，则表明该PWM风扇30没有通过测试，则通过LCD屏幕103显示出报警信息，再进入步骤S412(步骤S418)；如果该测试点的实际转速在误差范围内，则将测试点数变量I累加1，对比变量I与测试点数，判断I是否大于测试点数，即判断所有测试点是否测试完毕(步骤S408)。如果还有测试点没有测试，则更新一下测试点的参数，包括该测试点的占空比和该占空比所对应的参考转速，再进入步骤S414(步骤S416)；如果所有测试点均测试完毕，则表明该PWM风扇30通过了测试，在LCD屏幕103上显示通过测试提示信息(步骤S410)。等待测试下一个同样料号的PWM风扇30(步骤S412)。在步骤S414，实时监控判断操作按键102的断开与闭合状态。如果监控到表示停止检测的操作按键闭合，其对应的标志位为1，则执行停止检测的动作，切断电源供应器20(步骤S420)；如果监控到需增加或减少PWM风扇的参考转速，则执行重新设定参考转速的动作，在本实施例中，可以按下加1或减1的操作按键，每按下一次即参考转速增加1或减少1，增加或减少参考转速后再转到步骤S402计算实际转速(步骤S422)；如果监控到需更换PWM风扇30的料号，则调出INTO中断服务程序，重新设定该新的料号参料，再执行步骤S402计算实际转速(步骤S424)。
参阅图5所示，是本发明无刷直流PWM风扇转速检测方法的进入中断服务程序设置参数流程图。进入INTO(步骤S500)；关闭INTO(步骤S502)；设定某料号PWM风扇30的测试点数(步骤S504)；设定从每个测试点到下一个测试点的测试时间(步骤S506)；设定每个测试点PWM波频率(步骤S508)；设定每个测试点的占空比(步骤S510)；设定每个测试点占空比对应的参考转速(步骤S512)；打开INTO(步骤S513)。
如果电源供应器20一开始上电，用户就要测试与上次停止检测时不同料号的PWM风扇，则可以在步骤S400系统初始化完标志位和变量后不执行调出EEPROM中的旧的料号参数，而是直接进入INTO中断，设定该新料号PWM风扇30的所有料号参数，再从步骤S402开始执行。
权利要求
1.一种无刷直流PWM风扇转速检测装置，包括一PWM风扇、一测试该PWM风扇的风扇检测仪及一提供风扇检测仪电源的电源供应器，其特征在于，所述风扇检测仪由电源、操作按键、LCD屏幕、单片机、PWM波形发生器、接线端子排构成，其中电源为风扇检测仪与PWM风扇提供电源，其在外部电源切断时，保存最近一次PWM风扇测试资料；接线端子排连接风扇检测仪与待检测的PWM风扇；PWM波形发生器分别连接单片机和接线端子排；操作按键和LCD屏幕位于风扇检测仪表面，二者通过数据线与单片机相连。
2.如权利要求1所述的无刷直流PWM风扇转速检测装置，其特征在于，所述单片机接收PWM风扇从接线端子排传回的转速回馈信号，实时计算风扇转速，产生特定PWM波所需的频率和占空比参数，控制PWM波形发生器工作，并且处理操作按键和LCD屏幕显示信息。
3.如权利要求2所述的无刷直流PWM风扇转速检测装置，其特征在于，所述单片机包括一系统初始化模块，用于调出储存在单片机EEPROM中的PWM风扇的料号参数，初始化程序中操作按键的标志位及初始化测试点数的变量；一参数更新模块，用于从一个测试点切换到下一个测试点时更新占空比和对应的参考转速；一转速计算模块，用于计算该PWM风扇的转速；一判断模块，用于判断是否到测试时间，判断风扇转速是否在误差范围之内及判断所有测试点是否测试完毕。
4.如权利要求1所述的无刷直流PWM风扇转速检测装置，其特征在于，其中PWM波形发生器在单片机的控制下产生符合要求的PWM波，提供给PWM风扇做转速控制之用。
5.如权利要求1所述的无刷直流PWM风扇转速检测装置，其特征在于，其中操作按键用于完成对风扇料号参数的输入。
6.如权利要求5所述的无刷直流PWM风扇转速检测装置，其特征在于，其中风扇料号参数包括测试点数、PWM波的频率、占空比、风扇参考转速、测试时间。
7.如权利要求1所述的无刷直流PWM风扇转速检测装置，其特征在于，其中LCD屏幕用于显示测试过程中的PWM风扇的参数信息，所述参数信息包括转速值、频率值、占空比、测试时间以及测试的结果。
8.一种无刷直流PWM风扇转速检测方法，其可通过风扇检测仪提供可程序的PWM波、设置PWM风扇的测试点数检测PWM风扇转速，其特征在于，该方法包括如下步骤开启一电源供应器，初始化程序中的标志位及初始化测试点数变量I等于零，调出系统储存在一单片机EEPROM中的料号参数；计算该PWM风扇在某测试点的实际转速；判断是否到达下一个测试点的测试时间；若到达下一个测试点的测试时间，则判断上述测试点的实际转速是否在误差范围内；若该测试点的实际转速没有超出误差范围，则判断该PWM风扇的所有测试点是否测试完毕；若该PWM风扇的所有测试点均已测试完毕，则在LCD屏幕上显示该PWM风扇通过测试的提示信息；等待测试下一个PWM风扇；及实时监控操作按键状态。
9.如权利要求8所述的无刷直流PWM风扇转速检测方法，其特征在于，其中判断是否到达下一个测试点的测试时间的步骤还包括如果没有到达下一个测试点的测试时间，则进入实时监控操作按键状态的步骤。
10.如权利要求8所述的无刷直流PWM风扇转速检测方法，其特征在于，其中判断上述测试点的实际转速是否在误差范围内的步骤还包括如果该测试点的实际转速超出了误差范围，则在LCD屏幕显示该PWM风扇没有通过测试的警示信息，进入等待测试下一个PWM风扇的步骤。
11.如权利要求8所述的无刷直流PWM风扇转速检测方法，其特征在于，其中判断该PWM风扇的所有测试点是否测试完毕的步骤还包括如果还有测试点没有测完，则更新下一个测试点的占空比和该测试点参数，进入实时监控操作按键状态的步骤。
12.如权利要求8所述的无刷直流PWM风扇转速检测方法，其特征在于，其中实时监控操作按键状态的步骤包括实时监控判断每个操作按键的断开与闭合状态；如果监控到表示停止检测的操作按键闭合，则执行停止检测的动作，切断电源供应器；如果监控到表示需增加或减少PWM风扇参考转速的操作按键闭合，则执行重新设定参考转速的动作，再计算该PWM风扇的实际转速；如果监控到表示需更换PWM风扇的料号，则进入INT0中断服务程序，重新设定该新料号的料号参数，再计算新料号风扇在各个测试点的实际转速。
13.如权利要求12所述的无刷直流PWM风扇转速检测方法，其特征在于，所述进入INT0中断服务程序包括步骤关闭INT0中断；设定该料号PWM风扇的测试点数；设定到达每个测试点的测试时间；设定每个测试点PWM波的频率；设定每个测试点的占空比；设定每个测试点占空比对应的参考转速；及开INT0中断。
全文摘要
本发明提供一种无刷直流PWM风扇转速检测装置，该装置包括一PWM风扇、一测试该PWM风扇的风扇检测仪及一提供风扇检测仪电源的电源供应器。所述风扇检测仪由电源、操作按键、LCD屏幕、单片机、PWM波形发生器、接线端子排构成。其中电源提供风扇检测仪和PWM风扇电源，可以在外部电源切断时，保存最近一次风扇测试资料；接线端子排连接风扇检测仪与PWM风扇；PWM波形发生器分别连接单片机和接线端子排；操作按键和LCD屏幕位于风扇检测仪表面，二者通过数据线与单片机相连。本发明还提供一种无刷直流PWM风扇转速检测方法。该检测装置体积小，可提供可程序的PWM波，采用LCD显示，设定测试点数与测试时间，适用生产线需求。
文档编号G01P3/42GK1811197SQ20051003306
公开日2006年8月2日 申请日期2005年1月28日 优先权日2005年1月28日
发明者黄登聪, 徐华勇 申请人:鸿富锦精密工业(深圳)有限公司, 鸿海精密工业股份有限公司