一种风扇监控板的制作方法

1.本实用新型属于风扇环境监控技术领域，涉及一种风扇监控板。


背景技术：

2.在市场上众多终端电子设备中，许多元器件运行都会产生大量的热量，为保证终端设备的正常运行，大多会采用风扇进行设备的降温。但是，风扇使用时间较长后，会出现老化的情况，如果风扇老化且没有及时发现，可能影响导致终端设备的正常运行,甚至损毁发生火灾事故。
3.目前市面上终端电子设备散热通常采用直驱方式,风扇一直运行,首先此方式无法监测终端设备当前温度,是否处于正常运转状态；其次此方式无法知晓风扇是否损坏,两种问题都会导致事故甚至发生火灾。


技术实现要素：

4.本实用新型解决的技术问题在于提供一种风扇监控板，通过采集风扇控制模块内的电压和电流来监测风扇的状态。
5.本实用新型是通过以下技术方案来实现：
6.一种风扇监控板，包括安装于由顶壳和底壳组成的板壳内的pcb板，pcb板上设有伸出板壳的电源接口和风扇接口；
7.电源接口与风扇接口之间设有用于控制多路风扇运行的风扇控制模块；
8.pcb板上还设有电流电压采集模块、主控模块和协议转换模块；电源接口处设有用于为电流电压采集模块和协议转换模块供电的电源转换模块，以及用于为协议转换模块和主控模块供电的隔离电源转换模块；
9.风扇控制模块与电流电压采集模块相连，并将电流电压信息通过协议转换模块传输至主控模块；
10.主控模块与风扇控制模块之间设有由隔离电源转换模块供电且用于控制风扇控制模块的驱动模块。
11.进一步地，所述pcb板上设有与电源接口相连的波控供电模块和数字综合供电模块；
12.pcb板上设有伸出板壳外部且与波控供电模块相连的波控接口，以及伸出板壳外部且与数字综合供电模块相连的数字综合接口；
13.波控供电模块和数字综合供电模块均与电流电压采集模块相连；
14.波控供电模块和数字综合供电模块均与驱动模块相连。
15.进一步地，所述pcb板上设有与隔离电源模块和主控模块相连且用于监测风扇姿态的风扇姿态采集模块。
16.进一步地，所述pcb板(3)上设有伸出板壳的调试接口(6)；
17.所述所述主控模块上设有用于控制外部设备的gpio接口，以及用于测试的jtag接
口；gpio接口和jtag接口均与调试接口相连；
18.主控模块与调试接口之间还设有用于通信的rs232控制模块及用于监测环境温度的温度监控模块。
19.进一步地，风扇控制模块、波控供电模块和数字综合供电模块与电源接口之间均设有保险丝。
20.进一步地，所述风扇控制模块通过风扇接口控制20路风扇；风扇控制模块为设有风扇控制电路的电路板；
21.风扇控制电路由20路单路控制电路组成，单路控制电路用于控制20路风扇中任一路风扇；单路控制电路为用串联的电阻r97、整流二极管d23和功率场效应管q2组成；
22.整流二极管d23型号为1n5822smd，功率场效应管q2型号为fdmc86340et80。
23.进一步地，所述电流电压采集模块为设有电流电压采集电路的电路板，电流电压采集电路由6块电流电压采集芯片u11组成；电流电压采集芯片u11用于采集风扇控制模块、波控供电模块、数字综合供电模块以及隔离电源转换模块的电流电压信息；
24.电流电压采集芯片u11的型号为pac1934t-i/jq。
25.进一步地，所述协议转换模块为设有协议转换电路的电路板，协议转换电路通过协议转换芯片u2将主控模块与电流电压采集模块连接，用于实现数据的双向传输；
26.协议转换芯片u2的型号为adum1251arz。
27.进一步地，所述驱动模块为设有驱动电路的电路板，驱动电路由数字隔离芯片u8和数字隔离芯片u15，以及与风扇控制模块、波控供电模块和数字综合供电模块相连的逻辑芯片u13、逻辑芯片u14、逻辑芯片u16组成；
28.数字隔离芯片u8的spi1_sdi和spi1_sck引脚与主控模块相连；
29.数字隔离芯片u15的spi1_ncs2和spi1_noe引脚与主控模块相连；
30.数字隔离芯片u8的spi1_sdi和spi1_sck引脚、数字隔离芯片u15的spi1_ncs2和spi1_noe引脚均作为逻辑芯片u13、逻辑芯片u14和逻辑芯片u16的输入端，逻辑芯片u13、逻辑芯片u14和逻辑芯片u16用于控制20路风扇控制电路、波控供电模块和数字综合供电模块；
31.数字隔离芯片u8和数字隔离芯片u15的型号均为si8423nb；逻辑芯片u13、逻辑芯片u14和逻辑芯片u16的型号均为74hc595d。
32.与现有技术相比，本实用新型具有以下有益的技术效果：
33.1、本实用新型中，通过电流电压采集模块采集风扇控制模块的电流电压信息，并将电流电压信息通过协议转换模块转换后传输至主控模块，由主控模块监测多路风扇状况；在风扇停止或异常时，风扇相应的电流和电压信息均会发生变化，主控模块通过电流电压采集模块监测到风扇的电流和电压信息异常，控制驱动模块对电流和电压信息异常的风扇对应的风扇控制模块断电；而且主控模块还可以通过驱动模块控制风扇控制模块以实现分别控制20路风扇运行；而且可单独控制20路中任一路的风扇启停,根据最优控制,节能减排,解决电池供电不足问题。
34.2、本实用新型中，可通过主控模块控制波控供电模块和数字综合供电模块以提供三路24v(100w)的设备电源；主控模块还能够实时检测风扇姿态采集模块的数据,以监控风扇所处的姿态；主控模块还能够通过温度监控模块实时检测设备上任意三处的温度。
附图说明
35.图1为本实用新型整体结构示意图；
36.图2为本实用新型装置各个模块框架图；
37.图3为电源接口的电源接口电路的电路图；
38.图4为风扇接口的风扇接口电路的电路图；
39.图5为调试接口的调试接口电路的电路图；
40.图6为风扇控制模块的风扇控制电路中任一路的电路图；
41.图7为电流电压采集模块用于采集风扇控制模块电流电压信息的电流电压采集电路的部分电路图；
42.图8为电流电压采集模块用于采集波控供电模块、数字综合供电模块和隔离电源转换模块的电流电压采集电路的电路图；
43.图9为协议转换模块的协议转换电路的电路图；
44.图10为主控模块的主控板电路图；
45.图11为电源转换模块的电源转换电路图；
46.图12为隔离电源转换模块的隔离电源转换电路的电路图；
47.图13为驱动模块的驱动电路的电路图；
48.图14为用于给波控供电模块和数字综合供电模块供电的36v供电的电路图；
49.图15为波控供电模块的波控供电电路的电路图；
50.图16为数字综合供电模块的数字综合供电电路的电路图；
51.图17为波控接口的波控接口电路的电路图；
52.图18为数字综合接口的数字综合接口电路的电路图；
53.图19为风扇姿态采集模块的风扇姿态采集电路的电路图；
54.图20为rs232控制模块的rs232控制电路的电路图；
55.图21为温度监控模块的温度监控电路的电路图。
56.其中，1、顶壳；2、底壳；3、pcb板；4、电源接口；5、风扇接口；6、调试接口；7、波控接口；8、数字综合接口。
具体实施方式
57.下面结合附图对本实用新型做进一步详细描述，所述是对本实用新型的解释而不是限定。
58.如图1和图2所示，本实用新型公开了一种风扇监控板，包括安装于由顶壳1和底壳2组成的板壳内的pcb板3，pcb板3上设有伸出板壳的电源接口4和风扇接口5；
59.具体的，如图3和图4所示，pcb板3的电源接口4和风扇接口5上设有与之相应的电源接口电路和风扇接口电路；
60.电源接口4与风扇接口5之间设有用于控制多路风扇运行的风扇控制模块；
61.具体的，所述风扇控制模块通过风扇接口5控制20路风扇；风扇控制模块为设有风扇控制电路的电路板；风扇控制电路由20路单路控制电路组成，如图6所示，单路控制电路用于控制20路风扇中任一路风扇；单路控制电路为用串联的电阻r97、整流二极管d23和功率场效应管q2组成；整流二极管d23型号为1n5822smd，功率场效应管q2型号为
fdmc86340et80。
62.pcb板3上还设有电流电压采集模块、主控模块和协议转换模块；电源接口4处设有用于为电流电压采集模块和协议转换模块供电的电源转换模块，以及用于为协议转换模块和主控模块供电的隔离电源转换模块；
63.具体的，如图10所示，主控模块为型号为gd32f103t8u6的主控板，用于控制电流电压采集、通信、风扇控制电路的通断、温度监测、风扇姿态监测；
64.如图11所示，电源转换模块为设有电源转换电路的电路板，电源转换电路通过电压转换芯片p2将24v转换为5v和3.3v供协议转换模块和电流电压采集模块使用；电压转换芯片p2型号为r1904-rdc28d1a5a-a。
65.如图12所示，隔离电源转换模块为设有隔离电源转换电路的电路板，隔离电源转换电路通过电感对电源接口4接入电压通过电感l1进行滤波后转换为24v，24v电源通过电压转换芯片p1和电压转换芯片u1转换为5v和3.3v的供电电源；电压转换芯片p1型号为r1816-djb24s05rr，电压转换芯片u1型号为mic5233-3.3ym5；
66.5v供电电源通过电压转换芯片u20(mic5233-3.3ym5)转换为3.3v的输入失调电压；电压转换芯片u20型号为mic5233-3.3ym5；
67.隔离电源转换模块与电流电压采集模块相连，电流电压采集模块采集未经隔离电源转换模块隔离的电流电压信息，并将电流电压信息通过协议转换模块传输至主控模块；
68.如图2所示，风扇控制模块与电流电压采集模块相连，电流电压采集模块采集风扇控制模块内每路风扇的电流电压信息，并将电流电压信息通过协议转换模块传输至主控模块；
69.具体的，如图7和图8所示，所述电流电压采集模块为设有电流电压采集电路的电路板，电流电压采集电路由6块电流电压采集芯片u11组成；电流电压采集芯片u11用于采集风扇控制模块、波控供电模块、数字综合供电模块以及隔离电源转换模块的电流电压信息；电流电压采集芯片u11的型号为pac1934t-i/jq。
70.如图9所示，所述协议转换模块为设有协议转换电路的电路板，协议转换电路通过协议转换芯片u2将主控模块与电流电压采集模块连接，用于实现数据的双向传输；协议转换芯片u2的型号为adum1251arz。
71.如图2所示，主控模块与风扇控制模块之间设有由隔离电源转换模块供电且用于控制风扇控制模块的驱动模块；
72.具体的，如图13所示，所述驱动模块为设有驱动电路的电路板，驱动电路由数字隔离芯片u8和数字隔离芯片u15，以及与风扇控制模块、波控供电模块和数字综合供电模块相连的逻辑芯片u13、逻辑芯片u14、逻辑芯片u16组成；
73.数字隔离芯片u8的spi1_sdi和spi1_sck引脚与主控模块相连；
74.数字隔离芯片u15的spi1_ncs2和spi1_noe引脚与主控模块相连；
75.数字隔离芯片u8的spi1_sdi和spi1_sck引脚、数字隔离芯片u15的spi1_ncs2和spi1_noe引脚均作为逻辑芯片u13、逻辑芯片u14和逻辑芯片u16的输入端，逻辑芯片u13、逻辑芯片u14和逻辑芯片u16用于控制20路风扇控制电路、波控供电模块和数字综合供电模块；
76.数字隔离芯片u8和数字隔离芯片u15的型号均为si8423nb；逻辑芯片u13、逻辑芯
片u14和逻辑芯片u16的型号均为74hc595d。
77.风扇控制模块、波控供电模块和数字综合供电模块与电源接口4之间均设有保险丝，保险丝用于保护风扇控制模块、波控供电模块和数字综合供电模块不会过载。
78.如图2所示，所述pcb板3上设有与电源接口4相连的波控供电模块和数字综合供电模块；pcb板3上设有伸出板壳外部且与波控供电模块相连的波控接口7，以及伸出板壳外部且与数字综合供电模块相连的数字综合接口8；
79.具体的，如图14和图15所示，波控供电模块为设有波控供电电路的电路板；波控供电电路用于提供两路24v(100w)的设备电源；数字综合供电模块为设有数字综合供电电路的电路板；数字综合供电电路用于提供一路24v(100w)的设备电源；
80.如图14和图16所示，数字综合供电电路和波控供电电路均有36v供电电路供电；36v供电电路用于将电源接口4接入的电压通过电压转换芯片p3转换为36v的驱动脉冲电压；电压转换芯片p3型号为r1816-djb24s12rr。
81.如图17和图18所示，pcb板3上的数字综合接口8和波控接口7上均设有与之对应的数字综合接口电路和波控接口电路；
82.波控供电模块和数字综合供电模块均与电流电压采集模块相连；电流电压采集模块用于采集波控供电模块和数字综合供电模块的电流和电压信息；
83.波控供电模块和数字综合供电模块均与驱动模块相连，驱动模块用于控制波控供电模块和数字综合供电模块的通断。
84.如图2所示，所述pcb板3上设有与隔离电源模块和主控模块相连且用于监测风扇姿态的风扇姿态采集模块；
85.具体的，风扇姿态采集模块为设有风扇姿态采集电路的电路板；风扇姿态采集电路中，将隔离电源转换电路中的5v供电电源电压通过电感l3及电压转换芯片u17转换为适用于传感器芯片m1的3.3v电压；电压转换芯片u17型号为mic5233-3.3ym5，传感器芯片m1型号为adis16210cmlz；传感器芯片m1与主控模块相连即可将风扇的姿态信息传输至主控模块内。
86.如图2所示，所述pcb板3上设有伸出板壳的调试接口6；如图5所示，pcb板3的调试接口6上设有与之相应的调试接口电路；
87.所述主控模块上设有用于控制外部设备的gpio接口，以及用于测试的jtag接口；gpio接口和jtag接口均与调试接口6相连；
88.具体的，如图5和图10所示，主控模块的gpio1引脚和gpio2引脚与调试接口6连接；主控模块的swclk引脚和swdio引脚与调试接口6连接；
89.如图2所示，主控模块与调试接口6之间还设有用于通信的rs232控制模块及用于监测温度的温度监控模块；
90.具体的，如图20所示，rs232控制模块为设有rs232控制电路的电路板，rs232控制电路中的电平转换芯片u21，用于实现上位机与主控模块之间的通信；电平转换芯片u21型号为max3232d；
91.如图21所示，调试接口6处通过ds18b20单总线接入温度传感器，主控模块通过时序读取ds18b20的温度；温度监控模块为设有温度监控电路的电路板，温度监控电路用于监测板壳内或者引出检测设备外围温度。
92.以上给出的实施例是实现本实用新型较优的例子，本实用新型不限于上述实施例。本领域的技术人员根据本实用新型技术方案的技术特征所做出的任何非本质的添加、替换，均属于本实用新型的保护范围。