应用于pc-based自动化设备的冷却风扇智能控制系统的制作方法
【专利摘要】应用于PC-BASED自动化设备的冷却风扇智能控制系统，涉及一种冷却风扇控制系统，其结构包括至少一个冷却风扇模块，每个冷却风扇模块包括温湿度传感器、冷却风扇和用于驱动该冷却风扇的驱动单元，本冷却风扇智能控制系统还包括用于控制所述驱动单元的控制单元和用于给所述冷却风扇供电的开关电源，每个温湿度传感器分别与控制单元连接，温湿度传感器采集其所处位置的温度值传送给控制单元，控制单元根据该温度值以及该温湿度传感器所处位置的预设温度值产生PWM控制信号传送给包括该温湿度传感器的冷却风扇模块中的驱动单元以控制该温湿度传感器所处位置的温度值趋于预设温度值，还包括用于与存储设备或所述PC-BASED自动化设备中的工控机连接的接口单元。
【专利说明】应用于PC-BASED自动化设备的冷却风扇智能控制系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种冷却风扇控制系统，具体涉及一种应用于PC-BASED自动化设备的冷却风扇智能控制系统。
【背景技术】
[0002]PC-BASED技术是一项个人电脑的应用技术，就是使用PC采集真实世界中的物理量数据，使用PC来显示数据、保存数据、处理数据、打印报表等，同时也使用PC向相关执行设备输出控制信号，以达到对设备或整个系统的控制调节。PC-BASED自动化设备广泛应用于工业自动化生产中，其采用工控机来作为控制主机，工控机具有重要的计算机属性和特征，其具有CPU、硬盘、内存、外设和接口，同时还有操作系统、控制网络和协议、计算能力、友好的人机界面。但是工控机对于扩展性的要求也非常高，其接口的设计需要满足特定的外部设备，因此大多数情况下工控机需要单独定制。
[0003]PC-BASED自动化设备的某些部件工作时会产生大量的热量从而使其温度攀升，为了保证PC-BASED自动化设备正常工作和延长使用寿命，就会在容易发热的部件附近设置冷却风扇来进行温度控制，传统的冷却风扇是以恒定功率一直运行以达到散热的目的的，然而，PC-BASED自动化设备中的各个发热部件的发热情况并不相同，有些部件发热量大，有些则比较小，另外，由于季节的不同，各个发热部件的温升情况也会有所变化，传统的冷却风扇这样一恒定功率一直运行，一方面会造成能源的浪费，另一方面，当某些发热量大的部件的温度比较高时，冷却风扇的功率却不会同样提高以加强降温效果，所以传统的冷却风扇在某些情况下还存在降温效果不佳的问题。
【发明内容】
[0004]本实用新型的目的是提供一种节约能耗、降温效果好、方便对多个冷却风扇进行集中控制同时方便与工控机连接通信的应用于PC-BASED自动化设备的冷却风扇智能控制系统。
[0005]为实现上述目的，本实用新型提供以下技术方案。
[0006]应用于PC-BASED自动化设备的冷却风扇智能控制系统，包括至少一个冷却风扇模块，每个冷却风扇模块包括温湿度传感器、冷却风扇和用于驱动该冷却风扇的驱动单元，本冷却风扇智能控制系统还包括用于控制所述驱动单元的控制单元和用于给所述冷却风扇供电的开关电源，每个温湿度传感器分别与控制单元连接，温湿度传感器采集其所处位置的温度值传送给控制单元，控制单元根据该温度值以及该温湿度传感器所处位置的预设温度值产生PWM控制信号传送给包括该温湿度传感器的冷却风扇模块中的驱动单元以控制该温湿度传感器所处位置的温度值趋于预设温度值，本冷却风扇智能控制系统还包括用于与存储设备或所述PC-BASED自动化设备中的工控机连接的接口单元，接口单元与控制单元连接，各个冷却风扇模块的驱动单元电路结构相同，每个驱动单元包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、光耦Ul和可控开关，光耦Ul —个输入端经由电阻Rl外接电源，另一个输入端与控制单元连接以接收所述PWM控制信号，光耦Ul —个输出端经由电阻R2外接电源，另一个输出端接地，可控开关设置有两个导通端和一个用于控制所述两个导通端之间的通断的控制端，可控开关的控制端经由电阻R3连接于光耦Ul和电阻R2的接点，可控开关一个导通端经由电阻R5接地，另一个导通端接该驱动单元驱动的冷却风扇的一个输入端，该冷却风扇的另一个输入端接所述开关电源的电源输出端，电阻R4连接在可控开关的控制端与可控开关和该冷却风扇的接点之间。
[0007]其中，控制单元基于AVR单片机实现。
[0008]其中，接口单元基于CP2012芯片实现。
[0009]其中，所述温湿度传感器为DHT21温湿度传感器，光耦Ul的型号为TLP621，可控开关为MOS管或继电器。
[0010]其中，可控开关为型号为IRF7201的MOS管。
[0011]本实用新型的有益效果是:设置温湿度传感器来采集监测需要进行降温的位置的温度并反馈到控制单元，控制单元根据预设的温度和温湿度传感器的反馈产生PWM控制信号控制冷却风扇的功率，采用反馈控制的方式可以根据需要进行降温的位置的实际情况来决定冷却风扇的功率，温度较高时升高冷却风扇的功率以达到更好的降温效果，温度较低时可以降低冷却风扇的功率甚至关闭冷却风扇，以节约能耗；每个冷却风扇模块均连接到同一个控制单元，方便对所有冷却风扇进行集中控制，另外，接口单元的设置方便控制单元与工控机连接通信，接口单元可根据工控机的接口情况进行定制，极大地增强了本实用新型应用于PC-BASED自动化设备的冷却风扇智能控制系统的拓展性。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1为本实用新型的应用于PC-BASED自动化设备的冷却风扇智能控制系统的结构框图。
[0013]图2为驱动单元的电路原理图。
【具体实施方式】
[0014]以下结合附图和具体实施例对本实用新型作详细说明。
[0015]如图1所示，本实用新型的应用于PC-BASED自动化设备的冷却风扇智能控制系统，包括至少一个冷却风扇模块，PC-BASED自动化设备的每个发热量大的部件附件均设置至少一个所述冷却风扇模块来进行降温，图1中的N的大小，即冷却风扇模块的个数，由控制单元决定，控制单元由不同的控制芯片搭建，冷却风扇模块的个数便由所述控制芯片的接口数量决定。每个冷却风扇模块包括温湿度传感器、冷却风扇和用于驱动该冷却风扇的驱动单元，本实施例中，所述温湿度传感器为DHT21温湿度传感器，本冷却风扇智能控制系统还包括用于控制所述驱动单元的控制单元和用于给所述冷却风扇供电的开关电源，每个温湿度传感器分别与控制单元连接，温湿度传感器采集其所处位置的温度值传送给控制单元，控制单元根据该温度值以及该温湿度传感器所处位置的预设温度值产生PWM控制信号传送给包括该温湿度传感器的冷却风扇模块中的驱动单元以控制该温湿度传感器所处位置的温度值趋于预设温度值，本冷却风扇智能控制系统还包括用于与存储设备或所述PC-BASED自动化设备中的工控机连接的接口单元，接口单元与控制单元连接。设置温湿度传感器来采集监测需要进行降温的位置的温度并反馈到控制单元，控制单元根据预设的温度和温湿度传感器的反馈产生PWM控制信号控制冷却风扇的功率，采用反馈控制的方式可以根据需要进行降温的位置的实际情况来决定冷却风扇的功率，温度较高时升高冷却风扇的功率以达到更好的降温效果，温度较低时可以降低冷却风扇的功率甚至关闭冷却风扇，以节约能耗；每个冷却风扇模块均连接到同一个控制单元，方便对所有冷却风扇进行集中控制，另外，接口单元的设置方便控制单元与工控机连接通信，接口单元可根据工控机的接口情况进行定制，极大地增强了本实用新型应用于PC-BASED自动化设备的冷却风扇智能控制系统的拓展性，这也为使用本实用新型的应用于PC-BASED自动化设备的冷却风扇智能控制系统给使用传统的冷却风扇的PC-BASED自动化设备升级冷却风扇控制系统提供了便利条件。
[0016]本实施例中，控制单元基于AVR单片机实现，AVR单片机成本低廉，因此拉低了本实用新型的应用于PC-BASED自动化设备的冷却风扇智能控制系统的成本，AVR单片机的功能也比较多样，可以通过对AVR单片机编程实现多种控制方案，比如设定冷却风扇启动温度阈值，当温湿度传感器采集到的温度达到启动温度阈值时才启动对应的冷却风扇，又如设定报警关机温度阈值，当其中一个温湿度传感器采集到的温度达到对应的报警关机温度阈值时报警并向工控机发出关机请求信号。接口单元基于CP2012芯片实现，基于CP2012芯片实现的接口单元可提供USB接口，USB接口是应用非常广泛的接口，通过USB接口，本实用新型的应用于PC-BASED自动化设备的冷却风扇智能控制系统可以和大部分工控机连接通信。
[0017]各个冷却风扇模块的驱动单元电路结构相同，如图2所示，每个驱动单元包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、光耦Ul和可控开关，光耦Ul的型号为TLP621，可控开关为MOS管或继电器，本实施例中，如图2所示，采用型号为IRF7201的MOS管Ql作为可控开关。光耦Ul—个输入端经 由电阻Rl外接电源，另一个输入端与控制单元连接以接收所述PWM控制信号，光耦Ul—个输出端经由电阻R2外接电源，另一个输出端接地，MOS管Ql栅极经由电阻R3连接于光耦Ul和电阻R2的接点，源极经由电阻R5接地，漏极接该驱动单元驱动的冷却风扇FAN的一个输入端，该冷却风扇FAN的另一个输入端接所述开关电源的电源输出端AVCC，电阻R4连接在MOS管Ql的栅极与MOS管Ql和该冷却风扇FAN的接点之间。控制单元发出的PWM控制信号经光耦隔离后作用于MOS管Ql的栅极使得MOS管Ql的栅极的电平随该PWM控制信号的频率变化，从而MOS管Ql的源极和漏极之间也以PWM控制?目号的频率通断，便可控制冷却风扇FAN的功率。
[0018]最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对本实用新型保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的实质和范围。
【权利要求】
1.应用于PC-BASED自动化设备的冷却风扇智能控制系统，其特征在于:包括至少一个冷却风扇模块，每个冷却风扇模块包括温湿度传感器、冷却风扇和用于驱动该冷却风扇的驱动单元，本冷却风扇智能控制系统还包括用于控制所述驱动单元的控制单元和用于给所述冷却风扇供电的开关电源，每个温湿度传感器分别与控制单元连接，温湿度传感器采集其所处位置的温度值传送给控制单元，控制单元根据该温度值以及该温湿度传感器所处位置的预设温度值产生PWM控制信号传送给包括该温湿度传感器的冷却风扇模块中的驱动单元以控制该温湿度传感器所处位置的温度值趋于预设温度值，本冷却风扇智能控制系统还包括用于与存储设备或所述PC-BASED自动化设备中的工控机连接的接口单元，接口单元与控制单元连接，各个冷却风扇模块的驱动单元电路结构相同，每个驱动单元包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、光耦Ul和可控开关，光耦Ul 一个输入端经由电阻Rl外接电源，另一个输入端与控制单元连接以接收所述PWM控制信号，光耦Ul —个输出端经由电阻R2外接电源，另一个输出端接地，可控开关设置有两个导通端和一个用于控制所述两个导通端之间的通断的控制端，可控开关的控制端经由电阻R3连接于光耦Ul和电阻R2的接点，可控开关一个导通端经由电阻R5接地，另一个导通端接该驱动单元驱动的冷却风扇的一个输入端，该冷却风扇的另一个输入端接所述开关电源的电源输出端，电阻R4连接在可控开关的控制端与可控开关和该冷却风扇的接点之间。
2.根据权利要求1所述的应用于PC-BASED自动化设备的冷却风扇智能控制系统，其特征在于:控制单元基于AVR单片机实现。
3.根据权利要求1所述的应用于PC-BASED自动化设备的冷却风扇智能控制系统，其特征在于:接口单元基于CP2012芯片实现。
4.根据权利要求1所述的应用于PC-BASED自动化设备的冷却风扇智能控制系统，其特征在于:所述温湿度传感器为DHT21温湿度传感器，光耦Ul的型号为TLP621，可控开关为MOS管或继电器。
5.根据权利要求4所述的应用于PC-BASED自动化设备的冷却风扇智能控制系统，其特征在于:可控开关为型号为IRF7201的MOS管。
【文档编号】G06F1/20GK203673427SQ201320886954
【公开日】2014年6月25日 申请日期:2013年12月31日 优先权日:2013年12月31日
【发明者】熊烨 申请人:东莞铭丰集团有限公司