一种风扇故障检测信号处理电路及系统的制作方法

本实用新型涉及信号处理领域，特别涉及一种风扇故障检测信号处理电路及系统。

背景技术：

目前，散热风扇通常可以利用散热风扇内部的霍尔开关元件检测风扇转子的位置，不同位置会导致霍尔开关元件的开和关动作，例如，当霍尔开关元件正对风扇的转子时，霍尔开关元件处于开状态，当霍尔开关元件正对风扇的转子之间的空隙时，霍尔开关元件处于关状态；或者，当霍尔开关元件正对风扇的转子时，霍尔开关元件处于关状态，当霍尔开关元件正对风扇的转子之间的空隙时，霍尔开关元件处于开状态。这样，散热风扇持续转动时，霍尔开关原件能够保持开和关不断重复的过程，因而霍尔开关元件输出的风扇故障检测信号为交替变化的高电平和低电平；当散热风扇故障或者堵转时，即散热风扇静止不转动时，则霍尔开关元件输出的风扇故障检测信号为恒定的高电平或者低电平，进而可以根据霍尔开关元件输出的风扇故障检测信号确定风扇是否故障。其中，输出的风扇故障检测信号为高电平还是低电平由散热风扇故障或堵转后转子停止的位置决定。

但是，目前确定散热风扇是否故障的方式通常有两种。一种方式是，将风扇故障检测信号输入一单片机的输入输出(Input/Output，I/O)接口，通过判断I/O接口的电平状态确定散热风扇是否故障。其中，当I/O接口的电平交替变化时，则可以确定散热风扇正常运行；当I/O接口的电平恒定不变时，则可以确定散热风扇发生故障。另一种方式是，将风扇故障检测信号输入一电阻/电容(Resistance-Capacitance，RC)低通滤波器滤波后变成直流信号，进而根据读取的直流信号的幅值确定散热风扇是否故障。其中，若风扇故障检测信号的高电平幅值为V，则当直流信号的幅值为V的二分之一左右时，则可以确定散热风扇正常运行；而当直流信号的幅值为V或者0左右时，则可以确定散热风扇发生故障。这两种方式都是针对只有一个散热风扇的情况进行的，而目前为了保证设备的性能和安全，通常会在设备中设置多个散热风扇，而相应的，散热风扇的数量增加时，每一个散热风扇都需要相应的增加一个对应的接口，或为单片机的I/O接口，或为读取RC低通滤波器滤波后的直流信号的接口，这样，需要占用较多的接口资源，还使得检测散热风扇的结构也较为复杂。

技术实现要素：

本实用新型实施例提供一种风扇故障检测信号处理电路及系统，用于对多个风扇的故障检测信号进行处理，以通过处理后得到的一个输出信号判断风扇是否故障。

第一方面，提供一种风扇故障检测信号处理电路，应用于包括M个风扇的设备中，该电路包括：

所述第一级脉冲触发器与所述M个风扇中两个风扇的故障检测信号输出端相连，所述M个风扇中除所述两个风扇之外的剩余风扇的故障检测信号输出端分别与所述M-2个边沿型D触发器的控制端相连，所述第一级脉冲触发器的输出端与所述边沿型D触发器串联组的输入端相连，所述边沿型D触发器串联组中的输出端与状态判断电路的输入端相连；

所述两个风扇的故障检测信号输出至所述第一级脉冲触发器，以及所述剩余风扇的故障检测信号分别输出至所述M-2个边沿型D触发器的控制端，所述第一级脉冲触发器以及所述M-2个边沿型D触发器根据自身的输入端和控制端接收的信号确定输出至下一个边沿型D触发器的输出信号，所述边沿型D触发器串联组的输出信号输出至所述状态判断电路，以使得所述状态判断电路能够根据所述输出信号判断所述M个风扇是否发生故障。

可选的，所述第一级脉冲触发器包括第一边沿型D触发器；其中，所述两个风扇的故障检测信号输出端分别与所述第一边沿型D触发器的输入端和控制端相连，所述第一边沿型D触发器的输出端与所述边沿型D触发器串联组的输入端相连。

可选的，所述第一级脉冲触发器包括边沿型T触发器和第二边沿型D触发器；其中，所述边沿型T触发器的输出端与所述第二边沿型D触发器的输入端相连，以及所述两个风扇的故障检测信号输出端分别与所述边沿型T触发器和边沿型D触发器的控制端相连，所述第二边沿型D触发器的输出端与所述边沿型D触发器串联组的输入端相连。

第二方面，提供一种风扇故障检测系统，该系统包括：

M个风扇，第一级脉冲触发器，以及边沿型D触发器串联组，状态判断电路；其中，所述边沿型D触发器串联组包括串联的M-2个边沿型D触发器，M为不小于2的正整数；

所述第一级脉冲触发器与所述M个风扇中两个风扇的故障检测信号输出端相连，所述M个风扇中除所述两个风扇之外的剩余风扇的故障检测信号输出端分别与所述M-2个边沿型D触发器的控制端相连，所述第一级脉冲触发器的输出端与所述边沿型D触发器串联组的输入端相连，所述边沿型D触发器串联组的输出端与所述状态判断电路的输入端相连；

所述两个风扇的故障检测信号输出至所述第一级脉冲触发器，以及所述剩余风扇的故障检测信号分别输出至所述M-2个边沿型D触发器的控制端，所述第一级脉冲触发器以及所述M-2个边沿型D触发器根据自身的输入端和控制端接收的信号确定输出至下一个边沿型D触发器的输出信号，所述边沿型D触发器串联组的输出信号输出至状态判断电路，以使得所述状态判断电路能够根据所述输出信号判断所述M个风扇是否发生故障。

可选的，所述第一级脉冲触发器包括第一边沿型D触发器；其中，所述两个风扇的故障检测信号输出端分别与所述第一边沿型D触发器的输入端和控制端相连，所述第一边沿型D触发器的输出端与所述边沿型D触发器串联组的输入端相连。

可选的，所述第一级脉冲触发器包括边沿型T触发器和第二边沿型D触发器；其中，所述边沿型T触发器的输出端与所述第二边沿型D触发器的输入端相连，以及所述两个风扇的故障检测信号输出端分别与所述边沿型T触发器和边沿型D触发器的控制端相连，所述第二边沿型D触发器的输出端与所述边沿型D触发器串联组的输入端相连。

可选的，所述状态判断电路为单片机，则所述边沿型D触发器串联组的输出端与所述单片机的输入输出I/O接口相连，所述单片机根据所述I/O接口的状态判断所述M个风扇是否发生故障。

可选的，所述状态判断电路包括滤波器，则所述边沿型D触发器串联组的输出端通过所述滤波器与所述状态判断电路相连，所述状态判断电路根据所述滤波器输出的电平的幅值确定所述M个风扇是否发生故障。

在本实用新型实施例中，通过第一脉冲触发器以及多个边沿型D触发器对多个散热风扇输出的故障检测信息进行处理，最终得到一个输出信号，并通过该输出信号来确定这多个风扇是否故障。这样，只需要通过一个接口资源就可以监控多个风扇的故障情况，更加节省接口资源，并且由于无需针对每一个散热风扇都与一个接口资源连接，从而使得检测风扇的结构也相对更加简单。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对本实用新型实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所介绍的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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的附图。

图1为本实用新型实施例提供的风扇故障检测信号处理电路的连接示意图；

图2为本实用新型实施例提供的一种风扇故障检测信号处理电路的连接示意图；

图3为本实用新型实施例提供的用于处理两个风扇的故障检测信号的一种故障检测信号处理电路的连接示意图；

图4为本实用新型实施例提供的两个风扇均正常运转时的一种时序图；

图5为本实用新型实施例提供的风扇1故障而风扇2正常运转时的一种时序图；

图6为本实用新型实施例提供的风扇2故障而风扇1正常运转时的一种时序图；

图7为本实用新型实施例提供的另一种风扇故障检测信号处理电路的连接示意图；

图8为本实用新型实施例提供的用于处理两个风扇的故障检测信号的另一种故障检测信号处理电路的连接示意图；

图9为本实用新型实施例提供的两个风扇均正常运转时的另一种时序图；

图10为本实用新型实施例提供的风扇1故障而风扇2正常运转时的另一种时序图；

图11为本实用新型实施例提供的风扇2故障而风扇1正常运转时的另一种时序图；

图12为本实用新型实施例提供的风扇故障检测系统的连接示意图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

下面介绍本实用新型实施例的技术背景。

目前，目前确定散热风扇是否故障的方式通常有两种。一种方式是，将风扇故障检测信号输入一单片机的I/O接口，通过判断I/O接口的电平状态确定散热风扇是否故障；另一种方式是，将风扇故障检测信号输入一RC低通滤波器滤波后变成直流信号，进而根据读取的直流信号的幅值确定散热风扇是否故障。但是，这两种方式都是针对只有一个散热风扇的情况进行的，到那时目前为了保证设备的性能和安全，通常会在设备中设置多个散热风扇，而相应的，散热风扇的数量增加时，每一个散热风扇都需要相应的增加一个对应的接口，或为单片机的I/O接口，或为读取RC低通滤波器滤波后的直流信号的接口，这样，需要占用较多的接口资源，还使得检测散热风扇的结构也较为复杂。

鉴于此，本实用新型实施例提供一种风扇故障检测信号处理电路，通过第一脉冲触发器以及多个边沿型D触发器对多个散热风扇输出的故障检测信息进行处理，最终得到一个输出信号，并通过该输出信号来确定这多个风扇是否故障。这样，只需要通过一个接口资源就可以监控多个风扇的故障情况，更加节省接口资源，并且由于无需针对每一个散热风扇都与一个接口资源连接，从而使得检测风扇的结构也相对更加简单。

下面结合附图介绍本实用新型实施例提供的技术方案。

请参见图1，本实用新型一实施例提供一种风扇故障检测信号处理电路，该电路应用于包括M个风扇的设备中。其中，风扇例如可以是散热风扇，还可以是其他任何能够输出故障检测信号的风扇，本实用新型实施例对此不做限制。

具体的，风扇故障检测信号处理电路包括第一级脉冲触发器，以及边沿型D触发器串联组，边沿型D触发器串联组包括串联的M-2个边沿型D触发器；M为不小于2的正整数。其中，这里所指的串联具体是指边沿型D触发器串联组中包括的任意两个相邻的边沿型D触发器中的前一个的输出端与后一个的输入端相连。如图1中所示，边沿型D触发器中的D端即为输入端，Q端为输出端，三角符号表示的一端为控制端。

其中，第一级脉冲触发器可以与M个风扇中两个风扇的故障检测信号输出端相连，M个风扇中除这两个风扇之外的剩余风扇的故障检测信号输出端分别与边沿型D触发器串联组包括的M-2个边沿型D触发器的控制端相连，第一级脉冲触发器的输出端与边沿型D触发器串联组的输入端相连，边沿型D触发器串联组中的输出端与状态判断电路的输入端相连。两个风扇的故障检测信号输出至第一级脉冲触发器，以及剩余风扇的故障检测信号分别输出至M-2个边沿型D触发器的控制端，第一级脉冲触发器以及M-2个边沿型D触发器根据自身的输入端和控制端接收的信号确定输出至下一个边沿型D触发器的输出信号，边沿型D触发器串联组的输出信号输出至状态判断电路，状态判断电路能够根据输出信号判断M个风扇是否发生故障。

请参见图2，第一级脉冲触发器可以包括一个第一边沿型D触发器。其中，上述M个风扇中两个风扇的故障检测信号输出端分别与第一边沿型D触发器的输入端和控制端相连，第一边沿型D触发器的输出端与边沿型D触发器串联组的输入端相连。

下面以M＝2为例对本实用新型实施例的信号处理原理进行描述。

请参见图3，当M＝2时，风扇故障检测信号处理电路仅包括第一级脉冲触发器，即只包括第一边沿型D触发器。

其中，风扇的故障检测信号在风扇正常运转时，为高低电平交替变化的信号，而当风扇发生故障时，为恒定的高电平或者恒定的低电平。边沿型D触发器的工作原理为：当控制端输入的信号处于上升沿时，边沿型D触发器将输出与输入端相同的信号；当控制端输入的信号处于下降沿时，边沿型D触发器将输出与上一时刻相同的信号。当然，也可以是在控制端输入的信号处于下降沿时，边沿型D触发器将输出与输入端相同的信号，这与具体的边沿型D触发器的特性相关，在实际应用中可以进行选用。

请参见图4，为风扇1和风扇2都正常运转时的信号时序图。其中，风扇1输出的故障检测信号1，和风扇2输出的故障检测信号2均为高低电平交替变换的信号。以第一边沿型D触发器为上升沿触发器件为例，当故障检测信号2处于上升沿时，输出信号与故障检测信号1一致，当故障检测信号2处于下降沿以及恒定电平时，输出信号保持与上一时刻的输出信号一致，如图4中所示，输出信号为高低电平交替变化的信号。

请参见图5，为当风扇1发生故障，而风扇2正常运转时的信号时序图。其中，风扇1输出的故障检测信号1为恒定高电平或者恒定低电平的信号，即使风扇2输出的故障检测信号2为高低电平交替变换的信号，即存在上升沿或者下降沿，但是由于输入端的信号为恒定的，那么边沿型D触发器输出的信号也为电平恒定的信号，若故障检测信号1为恒定的高电平，输出信号为恒定的高电平；若故障检测信号1为恒定低电平的信号，输出信号为恒定低电平的信号。如图5中所示，风扇1发生故障后的故障检测信号1为恒定低电平的信号，而输出信号对应的也为恒定低电平的信号。

请参见图6，为当风扇1正常运转，而风扇2发生故障时的信号时序图。其中，风扇1输出的故障检测信号1为高低电平交替变换的信号，而风扇2输出的故障检测信号2为恒定高电平或者恒定低电平的信号，则不存在上升沿或者下降沿，那么边沿型D触发器输出的信号则不会发生任何变化，即输出信号为恒定的高电平或者低电平。如图6中所示，风扇2发生故障后的故障检测信号2为恒定的低电平，在上一时刻的输出信号为高电平，因而输出信号为恒定的高电平。

可以看出，当风扇1和风扇2都正常运转时，输出信号为高低电平交替变化的信号；而当风扇1和风扇2任意一个发生故障时，输出信号均为恒定高电平或者恒定低电平的信号，且该原理同样适用于M大于2的情况，即M个风扇均正常运转时，输出信号为高低电平交替变化的信号；而当M个风扇中任意一个发生故障时，输出信号均为恒定高电平或者恒定低电平的信号。因此，通过输出信号则可以判断M个风扇中是否有风扇发生故障。其中，在判断风扇是否发生故障时，为了保证判断的准确性，可以根据一段较长的时间的输出信号进行判断，例如若2分钟之内的输出信号都保持恒定电平，那么则可以判断有风扇发生故障，当然，时间的长短可以根据具体需求进行设置，本发明实施例对此不做限制。这样，通过将多个故障检测信号合并成一个输出信号，也就只需要一个接口资源，从而节省了设备中的接口资源，降低了设备的结构的复杂度。

请参见图7，第一级脉冲触发器可以包括边沿型T触发器和第二边沿型D触发器。其中，边沿型T触发器的输出端与第二边沿型D触发器的输入端相连，以及两个风扇的故障检测信号输出端分别与边沿型T触发器和边沿型D触发器的控制端相连，第二边沿型D触发器的输出端与边沿型D触发器串联组的输入端相连。

下面同样以M＝2为例对本实用新型实施例的信号处理原理进行描述。

请参见8，当M＝2时，风扇故障检测信号处理电路仅包括第一级脉冲触发器，即只包括边沿型T触发器和第二边沿型D触发器。

边沿型T触发器的工作原理为：当控制端输入的信号处于上升沿时，边沿型D触发器将输出与上一时刻相反的信号，例如，上一时刻输出高电平时，控制端输入的信号为上升沿，那么下一时刻输出的信号为低电平，当下一个上升沿时，输出的信号继续变成高电平。当然，也可以是在控制端输入的信号处于下降沿时，输出与上一时刻相反的信号，这与具体的边沿型T触发器的特性相关，在实际应用中可以进行选用。

请参见图9，为当风扇1和风扇2都正常运转时的信号时序图。其中，风扇1输出的故障检测信号1，和风扇2输出的故障检测信号2均为高低电平交替变换的信号。当故障检测信号2处于上升沿时，输出信号与边沿型T触发器的输出端输出的信号一致，当故障检测信号2处于下降沿时，输出信号保持与上一时刻的输出信号一致，如图9中所示，输出信号为高低电平交替变化的信号。

请参见图10，为当风扇1发生故障，而风扇2正常运转时的信号时序图。其中，风扇1输出的故障检测信号1为恒定高电平或者恒定低电平的信号，那么边沿型T触发器输出的信号则为恒定高电平或者恒定低电平的信号，即使风扇2输出的故障检测信号2为高低电平交替变换的信号，即存在上升沿或者下降沿，但是由于第二电平边沿型D触发器的输入端的信号为恒定的，那么边沿型D触发器输出的信号也为电平恒定的信号，即输出信号为恒定高电平或者恒定低电平的信号。如图10中所示，风扇1发生故障后的故障检测信号1为恒定低电平的信号，而输出信号对应的也为恒定低电平的信号。

请参见图11，为当风扇1正常运转，而风扇2发生故障时的信号时序图。其中，风扇1输出的故障检测信号1为高低电平交替变换的信号，而风扇2输出的故障检测信号2为恒定高电平或者恒定低电平的信号，则不存在上升沿或者下降沿，那么在风扇2发生故障之后的边沿型D触发器输出的信号则不会发生任何变化，即输出信号为恒定的高电平或者低电平。如图11中所示，风扇2发生故障后的故障检测信号2为恒定的低电平，而在上一时刻的输出信号为低电平，因而输出信号为恒定的低电平。

可以看出，当风扇1和风扇2都正常运转时，输出信号为高低电平交替变化的信号；而当风扇1和风扇2任意一个发生故障时，输出信号均为恒定高电平或者恒定低电平的信号，且该原理同样适用于M大于2的情况，即M个风扇均正常运转时，输出信号为高低电平交替变化的信号；而当M个风扇中任意一个发生故障时，输出信号均为恒定高电平或者恒定低电平的信号。因此，通过输出信号则可以判断M个风扇中是否有风扇发生故障。这样，通过将多个故障检测信号合并成一个输出信号，也就只需要一个接口资源，从而节省了设备中的接口资源，降低里设备的结构的复杂度。

本实用新型实施例中，可以将输出信号输入一状态判断电路，进而通过状态判断电路根据输出信号确定风扇是否发生故障。其中，状态判断电路可以为单片机或者滤波器，由于通过单片机或者滤波器判断风扇是否故障属于现有技术的范畴，因此在此不再赘述。

本实用新型实施例中，上述的边沿型T触发器或者边沿型D触发器均应被理解成功能性器件，即能够实现边沿型T触发器或者边沿型D触发器的功能的器件，具体的实现形式多种多样，例如，边沿型T触发器或者边沿型D触发器可以通过具有边沿型T触发器或者边沿型D触发器的功能的芯片来实现，或者，还可以通过对基础触发器进行改造进而使其能够实现边沿型T触发器或者边沿型D触发器的功能，例如通过将边沿型D触发器的反向输出端，接到输入端即可实现边沿型T触发器的功能。其中，边沿型T触发器的功能即为在控制端输入信号为上升沿时，输出改变与上一个时刻相反的状态；或者，在控制端输入信号为下降沿时，输出改变与上一个时刻相反的状态，即在每个触发边沿，输出状态翻转为相反的状态。

所述边沿型D触发器是输入为高电平或者低电平时，在时钟的上升沿或者下降沿位置，输出状态保持和输入状态一致。

综上所述，本实用新型实施例提供一种风扇故障检测信号处理电路，通过第一脉冲触发器以及多个边沿型D触发器对多个散热风扇输出的故障检测信息进行处理，最终得到一个输出信号，并通过该输出信号来确定这多个风扇是否故障。这样，只需要通过一个接口资源就可以监控多个风扇的故障情况，更加节省接口资源，并且由于无需针对每一个散热风扇都与一个接口资源连接，从而使得检测风扇的结构也相对更加简单。

请参见图12，基于同一构思，本实用新型一实施例提供一种风扇故障检测系统，该系统包括：

M个风扇，第一级脉冲触发器，以及边沿型D触发器串联组，状态判断电路；其中，边沿型D触发器串联组包括串联的M-2个边沿型D触发器，M为不小于2的正整数；

第一级脉冲触发器与M个风扇中两个风扇的故障检测信号输出端相连，M个风扇中除两个风扇之外的剩余风扇的故障检测信号输出端分别与M-2个边沿型D触发器的控制端相连，第一级脉冲触发器的输出端与边沿型D触发器串联组的输入端相连，边沿型D触发器串联组的输出端与状态判断电路的输入端相连；

两个风扇的故障检测信号输出至第一级脉冲触发器，以及剩余风扇的故障检测信号分别输出至M-2个边沿型D触发器的控制端，第一级脉冲触发器以及M-2个边沿型D触发器根据自身的输入端和控制端接收的信号确定输出至下一个边沿型D触发器的输出信号，边沿型D触发器串联组的输出信号输出至状态判断电路，以使得状态判断电路能够根据输出信号判断M个风扇是否发生故障。

可选的，第一级脉冲触发器包括第一边沿型D触发器；其中，两个风扇的故障检测信号输出端分别与第一边沿型D触发器的输入端和控制端相连，第一边沿型D触发器的输出端与边沿型D触发器串联组的输入端相连。

可选的，第一级脉冲触发器包括边沿型T触发器和第二边沿型D触发器；其中，边沿型T触发器的输出端与第二边沿型D触发器的输入端相连，以及两个风扇的故障检测信号输出端分别与边沿型T触发器和边沿型D触发器的控制端相连，第二边沿型D触发器的输出端与边沿型D触发器串联组的输入端相连。

可选的，状态判断电路为单片机，则边沿型D触发器串联组的输出端与单片机的输入输出I/O接口相连，单片机根据I/O接口的状态判断M个风扇是否发生故障。

可选的，状态判断电路包括滤波器，则边沿型D触发器串联组的输出端通过滤波器与状态判断电路相连，状态判断电路根据滤波器输出的电平的幅值确定M个风扇是否发生故障。

对于该系统的各功能模块所能够实现的功能等可参考图1所示的实施例的描述，不多赘述。

以上所述，以上实施例仅用以对本申请的技术方案进行了详细介绍，但以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型实施例的方法，不应理解为对本实用新型实施例的限制。本技术领域的技术人员可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型实施例的保护范围之内。