專利名稱：機(jī)架式設(shè)備的多路風(fēng)扇轉(zhuǎn)速自動(dòng)控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及通信、數(shù)據(jù)采集及工業(yè)控制領(lǐng)域，尤其涉及一種機(jī)架式設(shè)備的多路風(fēng)扇轉(zhuǎn)速自動(dòng)控制系統(tǒng)，適用于機(jī)架式設(shè)備中需要對多路風(fēng)扇進(jìn)行轉(zhuǎn)速控制的場合和其他設(shè)有多個(gè)風(fēng)扇的系統(tǒng)中。
背景技術(shù)：
近年來，隨著用戶接入帶寬需求的不斷提高，通信產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展，通信產(chǎn)品也進(jìn)入了多功能、高性能和大容量的發(fā)展方向。與此同時(shí)，也使得設(shè)備的整機(jī)功耗越來越大，加上設(shè)備對環(huán)境適應(yīng)性的要求也越來越高，因此，風(fēng)扇在系統(tǒng)產(chǎn)品中的地位也逐漸重視起來， 對風(fēng)扇的性能、數(shù)量和可控性上的要求也不斷提高。另一方面，隨著低碳和綠色節(jié)能等概念的推動(dòng)，設(shè)備對功耗和噪音的要求也越來越高，為了達(dá)到有效的散熱性能的同時(shí)又要降低設(shè)備整體功耗和降低設(shè)備的噪音，對風(fēng)扇的靈活轉(zhuǎn)速控制已顯得非常重要和迫切。目前常用的多路風(fēng)扇控制系統(tǒng)只能對系統(tǒng)中的多路脈沖寬度調(diào)制(PWM，Pulse Width Modulation)風(fēng)扇進(jìn)行統(tǒng)一配置，即提供一路PWM信號(hào)，經(jīng)過模塊延時(shí)處理或直接提供給多路PWM風(fēng)扇，進(jìn)行對風(fēng)扇的速率配置。若需修改時(shí)，則所有風(fēng)扇的速率也均被改動(dòng)， 因此不能靈活自如的進(jìn)行分別單獨(dú)配置。系統(tǒng)各部分對風(fēng)扇配置需求不一至?xí)r，無法進(jìn)行靈活調(diào)配。同時(shí)因系統(tǒng)沒有設(shè)計(jì)多路風(fēng)扇與CPU的交互功能，CPU無法實(shí)時(shí)的監(jiān)測每路風(fēng)扇的運(yùn)行狀態(tài)，當(dāng)遇到某路風(fēng)扇運(yùn)行失效時(shí)，系統(tǒng)無法及時(shí)獲取風(fēng)扇運(yùn)作信息等情況。此外，現(xiàn)有的大部分風(fēng)扇轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)采用的是分級(jí)分檔的轉(zhuǎn)速控制，無法實(shí)現(xiàn)風(fēng)扇的無級(jí)調(diào)速，即不能任意設(shè)置系統(tǒng)風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速。還有，目前大部分風(fēng)扇轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)只根據(jù)系統(tǒng)內(nèi)一個(gè)溫度檢測點(diǎn)的溫度來調(diào)整風(fēng)扇轉(zhuǎn)速，無法根據(jù)任意槽位單盤的溫度來實(shí)時(shí)調(diào)整風(fēng)扇轉(zhuǎn)速。因此有必要，在現(xiàn)有技術(shù)基礎(chǔ)上提供一種適合大中型電子、通訊機(jī)架式設(shè)備的多路風(fēng)扇轉(zhuǎn)速自動(dòng)控制系統(tǒng)，能無需過多的人為干預(yù)，自動(dòng)靈活的配置各路風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速，同時(shí)系統(tǒng)也能實(shí)時(shí)監(jiān)測風(fēng)扇的運(yùn)轉(zhuǎn)情況。

實(shí)用新型內(nèi)容有鑒于此，本實(shí)用新型的主要目的在于提供一種機(jī)架式設(shè)備的多路風(fēng)扇轉(zhuǎn)速自動(dòng)控制系統(tǒng)，不需要人為干預(yù)，即可自動(dòng)配置各路風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)控制的實(shí)時(shí)性、靈活性、可靠性、全面性和實(shí)用性的目的。即在機(jī)架式系統(tǒng)中，系統(tǒng)CPU通過背板，根據(jù)系統(tǒng)各單盤的溫度或功耗信息自動(dòng)監(jiān)控多路風(fēng)扇中的每路風(fēng)扇，而不影響其他風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速，同時(shí)達(dá)到風(fēng)扇轉(zhuǎn)速調(diào)整和風(fēng)扇轉(zhuǎn)速獲取以及告警獲取的實(shí)時(shí)性；能夠?qū)崿F(xiàn)對風(fēng)扇的無級(jí)調(diào)速和實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速獲取，達(dá)到風(fēng)扇轉(zhuǎn)速控制的靈活性；能夠監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)各部分的溫度和功耗信息，根據(jù)多個(gè)監(jiān)測點(diǎn)信息調(diào)整風(fēng)扇轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)風(fēng)扇轉(zhuǎn)速控制的全面性。為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的—種機(jī)架式設(shè)備的多路風(fēng)扇轉(zhuǎn)速自動(dòng)控制系統(tǒng)，該風(fēng)扇控制系統(tǒng)主要包括風(fēng)扇單元、系統(tǒng)主控單元、背板及電源單元；其中，所述電源模塊為該控制系統(tǒng)供電，保證系統(tǒng)能夠正常工作；所述系統(tǒng)主控單元，系統(tǒng)CPU收到所述風(fēng)扇單元傳送過來的信息，以及對整個(gè)系統(tǒng)所有單盤的溫度或功耗的監(jiān)控信息的分析，并根據(jù)實(shí)時(shí)情況，調(diào)整每一路風(fēng)扇速率配置， 再將配置信息發(fā)送給所述風(fēng)扇單元的MCU ；所述風(fēng)扇單元，接收系統(tǒng)主控單元傳來的風(fēng)扇配置信息，對多路風(fēng)扇的PWM進(jìn)行配置，將對應(yīng)輸出每路的PWM波形傳送給對應(yīng)風(fēng)扇，同時(shí)對速率波形進(jìn)行采樣、計(jì)數(shù)統(tǒng)計(jì)、 監(jiān)測每路風(fēng)扇速率值與PWM配置對應(yīng)的轉(zhuǎn)速標(biāo)稱值之間的差異，將每路風(fēng)扇轉(zhuǎn)速統(tǒng)計(jì)值、 風(fēng)扇停轉(zhuǎn)以及風(fēng)扇速率轉(zhuǎn)數(shù)異常的情況，實(shí)時(shí)上報(bào)系統(tǒng)主控單元，并配置狀態(tài)指示燈；所述背板，分別連接風(fēng)扇單元、系統(tǒng)主控單元、系統(tǒng)其他單盤及電源單元，是各單元模塊之間信號(hào)交互的接口。其中，該系統(tǒng)進(jìn)一步包括系統(tǒng)其他單盤，其包含溫度及功耗監(jiān)測單元，通過與所述背板相連能夠?qū)囟缺O(jiān)測信息和功耗監(jiān)測數(shù)據(jù)通過背板傳送給所述風(fēng)扇單元。所述系統(tǒng)主控單元，進(jìn)一步包括系統(tǒng)CPU、溫度及功耗監(jiān)測單元。所述風(fēng)扇單元進(jìn)一步包括與所述微控制單元MCU相連的風(fēng)扇控制電路、復(fù)位電路、電可擦寫可編程只讀存儲(chǔ)器EEPROM和狀態(tài)指示燈；PWM風(fēng)扇通過風(fēng)扇控制電路與MCU 相連；所述風(fēng)扇單元能夠通過MCU獨(dú)立對多個(gè)PWM風(fēng)扇進(jìn)行監(jiān)控，并根據(jù)接收系統(tǒng)CPU的轉(zhuǎn)速設(shè)置和實(shí)時(shí)通告系統(tǒng)CPU每路風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速和狀態(tài)信息。所述風(fēng)扇控制電路進(jìn)一步包括雙通道光耦、分壓電阻、上拉電阻、濾波電容、穩(wěn)壓二極管、熔斷絲、電感以及TVS管；該風(fēng)扇控制電路與PWM風(fēng)扇一一對應(yīng)，每一路風(fēng)扇控制電路對應(yīng)一路PWM風(fēng)扇，該風(fēng)扇控制電路將與之相連的MCU生成的PWM占空比脈沖波形傳送給每路風(fēng)扇；同時(shí)，MCU也通過該風(fēng)扇控制電路獲取每路PWM的運(yùn)行信息，并上報(bào)系統(tǒng)控制單元。所述風(fēng)扇控制電路中，對于每路PWM信號(hào)和SPEED信號(hào)電路上進(jìn)一步包含濾波電容和穩(wěn)壓二極管以及分壓電阻，用于消去瞬態(tài)尖峰毛刺、浪涌，和穩(wěn)定PWM波形，并降低風(fēng)
扇噪音。其中，所述MCU進(jìn)一步包括初始化模塊、獲取配置模塊、風(fēng)扇配置模塊、轉(zhuǎn)速計(jì)算模塊和風(fēng)扇監(jiān)控模塊；其中，所述MCU的初始化模塊用于對MCU接口的初始化配置，以及對各路PWM風(fēng)扇的PWM 值進(jìn)行初始化配置；所述獲取配置模塊，用于MCU先通過從EEPROM獲取每路風(fēng)扇的PWM的配置值，以及用于MCU通過背板獲取系統(tǒng)CPU對每路PWM風(fēng)扇的配置信息；所述風(fēng)扇配置模塊，用于MCU先從EEPROM獲取各路風(fēng)扇的PWM配置值，進(jìn)行CRC 校驗(yàn)運(yùn)算，校驗(yàn)通過，則按EEPROM里存儲(chǔ)的PWM配置值配置各路PWM風(fēng)扇，否則按預(yù)定配置值配置各路PWM風(fēng)扇；所述轉(zhuǎn)速計(jì)算模塊、監(jiān)控模塊，用于MCU配置各路風(fēng)扇后，啟用定時(shí)器，對各路PWM 風(fēng)扇的速率SPEED波形進(jìn)行采樣、計(jì)數(shù)。其中，所述MCU的輸入輸出接口 I/O接口能夠配置為PWM輸出模式。所述EEPROM中存儲(chǔ)最近一次系統(tǒng)配置PWM值，使用時(shí)先進(jìn)行CRC校驗(yàn)運(yùn)算，校驗(yàn)通過，則按EEPROM里存儲(chǔ)的PWM配置值配置各路PWM風(fēng)扇，否則按預(yù)定配置值配置各路PWM 風(fēng)扇。本實(shí)用新型所提供的機(jī)架式設(shè)備的多路風(fēng)扇轉(zhuǎn)速自動(dòng)控制系統(tǒng)，具有以下優(yōu)點(diǎn)該系統(tǒng)不需要人為干預(yù)，即可自動(dòng)根據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)內(nèi)所有單盤的實(shí)時(shí)溫度或功率信息，對各路風(fēng)扇自動(dòng)進(jìn)行配置并能實(shí)時(shí)的監(jiān)測風(fēng)扇的運(yùn)行狀況。CPU不但能實(shí)時(shí)獲取風(fēng)扇停轉(zhuǎn)狀態(tài)還可根據(jù)風(fēng)扇的失效機(jī)理實(shí)時(shí)監(jiān)測風(fēng)扇接近失效的情況并提前預(yù)警。此系統(tǒng)模塊簡易、安全，原理清晰且系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，適用于大中型電子產(chǎn)品、通訊產(chǎn)品的機(jī)架式設(shè)備或設(shè)置有多路風(fēng)扇的系統(tǒng)中。

圖Ia為機(jī)架式設(shè)備的多路風(fēng)扇轉(zhuǎn)速自動(dòng)控制系統(tǒng)的豎插式機(jī)架示意圖；圖Ib為機(jī)架式設(shè)備的多路風(fēng)扇轉(zhuǎn)速自動(dòng)控制系統(tǒng)的橫插式機(jī)架示意圖；圖2為本實(shí)用新型機(jī)架式設(shè)備的多路風(fēng)扇轉(zhuǎn)速自動(dòng)控制系統(tǒng)的硬件框圖；圖3為本實(shí)用新型的風(fēng)扇控制電路硬件框圖；圖4為本實(shí)用新型的MCU的功能模塊圖；圖5為本實(shí)用新型的MCU風(fēng)扇配置的流程圖；圖6為本實(shí)用新型的MCU監(jiān)測風(fēng)速的流程具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖及本實(shí)用新型的實(shí)施例對本新型的自動(dòng)控制系統(tǒng)作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。如圖Ia和圖Ib所示，該系統(tǒng)整體架構(gòu)圖有兩種形式，一種是豎插式，一種是橫插式。豎插式是指風(fēng)扇單元是橫臥在機(jī)架設(shè)備頂部，系統(tǒng)的其他電路單盤均豎插在風(fēng)扇盤底部與機(jī)架底部之間的空間插槽中；橫插式是指風(fēng)扇單元是側(cè)在機(jī)架設(shè)備的左邊，其他電路單盤橫插在風(fēng)扇盤底部與機(jī)架底部之間的空間插槽中。主要包括整體機(jī)架100、風(fēng)扇系統(tǒng) 101、狀態(tài)指示燈102及η個(gè)電路單盤103，所述風(fēng)扇系統(tǒng)，即多路風(fēng)扇轉(zhuǎn)速自動(dòng)控制系統(tǒng)。圖2為本實(shí)用新型機(jī)架式設(shè)備的多路風(fēng)扇轉(zhuǎn)速自動(dòng)控制系統(tǒng)的硬件框圖，如圖2 所示，該自動(dòng)控制系統(tǒng)主要由五大部分組成風(fēng)扇單元200、系統(tǒng)主控單元201、背板207、系統(tǒng)其他單盤209及電源模塊211。其中，電源模塊211用于為整個(gè)系統(tǒng)供電，保證系統(tǒng)里的所有電子元件正常工作。其中，風(fēng)扇單元200進(jìn)一步包括PWM風(fēng)扇202、風(fēng)扇控制電路203、微控制單元 (MCU) 204、復(fù)位電路205、電可擦寫可編程只讀存儲(chǔ)器(EEPROM) 206和狀態(tài)指示燈208。其能夠通過MCU204獨(dú)立對多個(gè)風(fēng)扇進(jìn)行監(jiān)控，而不需要系統(tǒng)CPU更多的參與，只需要接收系統(tǒng)CPU的轉(zhuǎn)速設(shè)置和實(shí)時(shí)通告系統(tǒng)CPU每路風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速和狀態(tài)信息。系統(tǒng)CPU可根據(jù)系統(tǒng)各單盤的溫度或功耗信息自動(dòng)監(jiān)控多路風(fēng)扇中的每路風(fēng)扇；CPU不但能實(shí)時(shí)獲取風(fēng)扇停轉(zhuǎn)狀態(tài)還可根據(jù)風(fēng)扇的失效機(jī)理實(shí)時(shí)監(jiān)測風(fēng)扇接近失效的情況并提前預(yù)警。其主要工作是 接收系統(tǒng)CPU的風(fēng)扇配置信息，對多路風(fēng)扇PWM進(jìn)行配置，對應(yīng)輸出每路的PWM波形傳送給對應(yīng)風(fēng)扇。同時(shí)對速率波形進(jìn)行采樣、計(jì)數(shù)統(tǒng)計(jì)、監(jiān)測每路風(fēng)扇速率值與PWM配置對應(yīng)的轉(zhuǎn)速標(biāo)稱值之間的差異，將每路風(fēng)扇轉(zhuǎn)速統(tǒng)計(jì)值、風(fēng)扇停轉(zhuǎn)以及風(fēng)扇速率轉(zhuǎn)數(shù)異常情況，能實(shí)時(shí)上報(bào)CPU，并配置狀態(tài)指示燈。所述PWM風(fēng)扇202是目前常用到的風(fēng)扇類型，能夠通過改變脈沖信號(hào)的占空比 (Duty Cycle)來控制PWM風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速。占空比越大，電路開通的時(shí)間就越長，風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速就越快，反之占空比越小，則風(fēng)扇轉(zhuǎn)速越慢。所述風(fēng)扇控制電路203，其進(jìn)一步由光耦、濾波電容、穩(wěn)壓二極管、電感以及電阻等元器件組成。能夠?qū)⒃擄L(fēng)扇控制電路203的風(fēng)扇SPEED信號(hào)正確而穩(wěn)定的轉(zhuǎn)傳給該MCU， 同時(shí)將MCU提供的PWM信號(hào)正確而穩(wěn)定的轉(zhuǎn)傳給風(fēng)扇，使風(fēng)扇和MCU均能獲取正確的波形信號(hào)。同時(shí)PWM波形穩(wěn)定可減少風(fēng)扇噪音。所述微控制單元(1 ^)204，接收系統(tǒng)0 似08的風(fēng)扇配置信息，對多路PWM風(fēng)扇 202進(jìn)行配置，對應(yīng)輸出每路的PWM波形。同時(shí)對速率波形進(jìn)行采樣、計(jì)數(shù)統(tǒng)計(jì)、監(jiān)測每路風(fēng)扇速率值與PWM配置對應(yīng)的轉(zhuǎn)速標(biāo)稱值之間的差異，將每路風(fēng)扇轉(zhuǎn)速統(tǒng)計(jì)值、風(fēng)扇停轉(zhuǎn)以及風(fēng)扇速率轉(zhuǎn)數(shù)異常情況，能實(shí)時(shí)上報(bào)CPU 208，并配置狀態(tài)指示燈107。所述復(fù)位電路205用于控制MCU 204進(jìn)行復(fù)位。所述EEPROM 206主要用于存儲(chǔ)最近一次系統(tǒng)配置PWM值，當(dāng)系統(tǒng)重新啟動(dòng)后，每路風(fēng)扇202則會(huì)按照EEPROM 206存儲(chǔ)的PWM配置工作。其中，系統(tǒng)主控單元201進(jìn)一步包括系統(tǒng)CPU 210、溫度及功耗監(jiān)測單元212。 該CPU210收到風(fēng)扇控制系統(tǒng)傳送過來的信息，以及對整個(gè)系統(tǒng)所有單盤的溫度或功耗的監(jiān)控信息的分析，可靈活的根據(jù)實(shí)時(shí)情況，調(diào)整每一路風(fēng)扇速率配置，并將配置信息發(fā)送給 MCU204。其中，背板207，分別連接風(fēng)扇單元200、系統(tǒng)主控單元201、系統(tǒng)其他單盤209、電源單元211，是各單元模塊之間信號(hào)交互的橋梁；也是MCU204與系統(tǒng)主控單元201、系統(tǒng)其他單盤209進(jìn)行信號(hào)交互的接口電路板。系統(tǒng)CPU210通過對整個(gè)系統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行溫度或功耗監(jiān)測后，獲取系統(tǒng)各單盤的溫度或功耗信息，并根據(jù)實(shí)時(shí)的監(jiān)測數(shù)據(jù)，通過背板207將配置信息傳送給MCU 204，對每路風(fēng)扇進(jìn)行靈活獨(dú)立的配置。MCU 204也將實(shí)時(shí)監(jiān)測每路風(fēng)扇的運(yùn)轉(zhuǎn)情況及時(shí)的通過背板207傳送給CPU210。可根據(jù)，通過背板將對每路風(fēng)扇的配置信息傳送給MCU ；MCU也通過背板將配置后對風(fēng)扇轉(zhuǎn)速波形進(jìn)行采樣、計(jì)數(shù)統(tǒng)計(jì)的各路風(fēng)扇的速率等信息傳送給CPU。其中，系統(tǒng)其他單盤209進(jìn)一步包括溫度及功耗監(jiān)測單元212。如上所述，MCU204為該系統(tǒng)的核心器件上電，初始配置4路(或N路)風(fēng)扇速率，設(shè)置PWM信號(hào)波形；對每路風(fēng)扇的速率波形進(jìn)行采樣、計(jì)數(shù)，統(tǒng)計(jì)風(fēng)扇速率值，配置狀態(tài)指示燈，上報(bào)CPU ；接收CPU的配置信息，配置風(fēng)扇。該MCU進(jìn)一步包括一系統(tǒng)初始化模塊 初始化MCU，以及正確獲取EEPROM里存取的PWM配置值，配置每路風(fēng)扇；一轉(zhuǎn)速采樣、計(jì)數(shù)模塊采樣每路風(fēng)扇的SPEED波形，并統(tǒng)計(jì)轉(zhuǎn)數(shù)。一風(fēng)扇自動(dòng)監(jiān)控模塊獲取CPU對PWM配置，以及實(shí)時(shí)獲取的轉(zhuǎn)數(shù)值，進(jìn)行監(jiān)控每路風(fēng)扇運(yùn)行是否正常、是否停轉(zhuǎn)，據(jù)實(shí)時(shí)情況配置狀態(tài)指示燈。圖3為本實(shí)用新型的風(fēng)扇控制電路硬件框圖，如圖3所示，該風(fēng)扇控制電路主要包括雙通道光耦300、分壓電阻301、上拉電阻302、濾波電容303、穩(wěn)壓二極管304、熔斷絲 305、電感306以及TVS管307等元器件。該風(fēng)扇控制電路與PWM風(fēng)扇是一一對應(yīng)的，每一路風(fēng)扇控制電路模塊對應(yīng)一路風(fēng)
7扇。風(fēng)扇控制電路硬件是比較關(guān)鍵的部分，是PWM風(fēng)扇202獲取穩(wěn)定而正確的PWM占空比脈沖波形，以及MCU獲取正確而穩(wěn)定的SPEED波形的基礎(chǔ)。只有MCU生成的PWM占空比脈沖波形通過風(fēng)扇控制電路模塊穩(wěn)定而不失真的傳送給每路風(fēng)扇，每路風(fēng)扇才能按照MCU的配置，穩(wěn)定而均勻的運(yùn)轉(zhuǎn)。同時(shí)MCU通過風(fēng)扇控制電路模塊，獲取不失真的風(fēng)扇的SPEED波形，進(jìn)行計(jì)數(shù)統(tǒng)計(jì)、準(zhǔn)確配置狀態(tài)指示燈、準(zhǔn)確告知系統(tǒng)CPU每路風(fēng)扇真實(shí)的運(yùn)行狀況。為達(dá)到該目的，在此電路模塊中熔斷絲305、電感306、TVS管307以及-48V GND是用來保證風(fēng)扇能正常運(yùn)行，為風(fēng)扇提供穩(wěn)定電源和地信號(hào)。因PWM風(fēng)扇與MCU的電壓值不一致，而且風(fēng)扇與MCU之間交互的是兩路信號(hào)，在控制電路中使用了雙通道光耦300，進(jìn)行隔離導(dǎo)通， 同時(shí)也能隔離一些較小的瞬態(tài)毛刺。在PWM脈沖波形轉(zhuǎn)換中，除了設(shè)有上拉電阻302外，為保證輸入給風(fēng)扇的PWM信號(hào)，電流、電壓值符合風(fēng)扇PWM信號(hào)的屬性要求，設(shè)置了分壓電阻 301和穩(wěn)壓二級(jí)管304。PWM信號(hào)準(zhǔn)確、穩(wěn)定，則可以降低風(fēng)扇運(yùn)行的噪聲。在SPEED波形轉(zhuǎn)換中，分壓電阻301和濾波電容303的作用顯得尤為重要。分壓電阻303，若設(shè)置過小，容易毀壞光耦，或者影響光耦的使用壽命；若設(shè)置過大容易導(dǎo)致風(fēng)扇速率高到一定速度時(shí)，無法關(guān)閉光耦，光耦總保持打開狀態(tài)，導(dǎo)致MCU獲取到的SPEED信號(hào)均是低電平，影響SPEED 波形采樣、計(jì)數(shù)、統(tǒng)計(jì)。于是，根據(jù)所選的風(fēng)扇，必須選擇合適的分壓電阻。PWM風(fēng)扇產(chǎn)生的 SPEED波形，頻率不高，但瞬態(tài)產(chǎn)生的毛刺尖峰比較大，如果不進(jìn)行過濾或者過濾不徹底，則會(huì)導(dǎo)致MCU采樣的波形失真，計(jì)數(shù)統(tǒng)計(jì)的速率誤差很大，無法準(zhǔn)確統(tǒng)計(jì)每路風(fēng)扇的實(shí)際轉(zhuǎn)數(shù)，最終則會(huì)導(dǎo)致，系統(tǒng)無法實(shí)時(shí)準(zhǔn)確的監(jiān)測每路風(fēng)扇的實(shí)際運(yùn)行狀況。針對風(fēng)扇SPEED波形，低頻率，毛刺尖峰較大的特性，選擇容值較大的鉭電容。圖4為本實(shí)用新型的MCU的功能模塊圖，如圖4(結(jié)合圖2)所示，圖2所示的該控制系統(tǒng)的MCU的功能模塊中，MCU 401包括一 MCU初始化模塊402，一獲取配置模塊403， 一風(fēng)扇配置模塊404，一轉(zhuǎn)速計(jì)算模塊405，一風(fēng)扇監(jiān)控模塊406 ；其中，所述MCU初始化模塊402用于對MCU 204接口的初始化配置，以及對各路PWM風(fēng)扇202的PWM值進(jìn)行初始化配置，為防止各路風(fēng)扇均啟動(dòng)，產(chǎn)生的加總電源信號(hào)的峰值瞬間劇增，導(dǎo)致系統(tǒng)電源信號(hào)瞬間過低，使系統(tǒng)不能正常工作的情況發(fā)生，將各路PWM風(fēng)扇202 的初始化速率配置成最低速，即PWM配置成最小值0%占空比。所述獲取配置模塊403，用于MCU 204先通過從EEPROM 206獲取每路風(fēng)扇的PWM 的配置值。后當(dāng)MCU 204通過背板207獲取系統(tǒng)CPU 210對每路PWM風(fēng)扇202的配置信息。所述風(fēng)扇配置模塊404，用于MCU 204先從EEPROM 206獲取各路風(fēng)扇202的PWM 配置值后，為保證獲取的每路配置值正確，必須先對取出的所有風(fēng)扇的PWM配置值進(jìn)行CRC 校驗(yàn)運(yùn)算，校驗(yàn)通過，則按EEPROM 206里存儲(chǔ)的PWM配置值配置各路PWM風(fēng)扇202，否則按預(yù)定配置值配置各路PWM風(fēng)扇202。而后，當(dāng)獲取了系統(tǒng)CPU 210的配置信息，同樣為保證獲取的配置準(zhǔn)確無誤，必須先通過獲取的所有風(fēng)扇的PWM配置值進(jìn)行校驗(yàn)運(yùn)算通過，按系統(tǒng)CPU 210傳送過來的配置值對各路風(fēng)扇202進(jìn)行配置。否則，不更改各路PWM風(fēng)扇202 的PWM配置。所述轉(zhuǎn)速計(jì)算模塊405、監(jiān)控模塊406用于MCU 204配置各路風(fēng)扇后，啟用定時(shí)器，對各路PWM風(fēng)扇202的速率SPEED波形進(jìn)行采樣、計(jì)數(shù)。統(tǒng)計(jì)各路風(fēng)扇的速率的統(tǒng)計(jì)數(shù)值，根據(jù)每路配置的PWM配置值與速率SPEED的對應(yīng)關(guān)系分析各路風(fēng)扇的運(yùn)行狀況。并根據(jù)所有風(fēng)扇的運(yùn)行情況正常、停轉(zhuǎn)、轉(zhuǎn)數(shù)不正確三種情況，點(diǎn)亮狀態(tài)指示燈，以示系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)。同時(shí)將每路的統(tǒng)計(jì)信息通過背板207傳送給系統(tǒng)CPU 210。CPU 210獲取了風(fēng)扇信息后，將更新的配置信息發(fā)送給MCU 204，MCU 204獲取配置，重復(fù)獲取配置模塊403的工作。若CPU 210不更新配置信息，則MCU 204沒有獲取新的配置信息，則會(huì)轉(zhuǎn)到轉(zhuǎn)速計(jì)算模塊405運(yùn)行，就這樣MCU幾大模塊不斷重復(fù)、周而復(fù)始的運(yùn)行，就是此機(jī)架式設(shè)備多路風(fēng)扇轉(zhuǎn)速自動(dòng)控制系統(tǒng)運(yùn)行的方法。本系統(tǒng)最核心的部分就是獲取配置模塊403、風(fēng)扇配置模塊404、轉(zhuǎn)速計(jì)算模塊 405、監(jiān)控模塊406這四個(gè)模塊。下面先參照圖5，詳細(xì)分解獲取配置模塊403和風(fēng)扇配置模塊404。然后參照圖6， 詳細(xì)分解轉(zhuǎn)速計(jì)算模塊305、監(jiān)控模塊306。如圖5所示的本實(shí)用新例多路風(fēng)扇轉(zhuǎn)速自動(dòng)控制系統(tǒng)的MCU配置風(fēng)扇的流程圖， 包括步驟501、系統(tǒng)上電，進(jìn)行系統(tǒng)初始化。用于對MCU接口進(jìn)行初始化配置，為防止各路風(fēng)扇同時(shí)啟動(dòng)，產(chǎn)生的加總電源信號(hào)的峰值瞬間劇增，導(dǎo)致系統(tǒng)電源信號(hào)瞬間過低，使系統(tǒng)不能正常工作的情況發(fā)生，將各路PWM風(fēng)扇202的PWM配置成最小值0%占空比。步驟502、從EEPROM 206里取出每一路的P麗風(fēng)扇202的P麗的配置值及CRC校驗(yàn)碼。這里，所述PWM配置即占空比配置，占空比的配置取值可從0%取到100%。占空比取值越小，風(fēng)扇轉(zhuǎn)速越慢；為確保每次從EEPROM中的取值正確無誤，設(shè)置了一個(gè)校驗(yàn)碼。只有當(dāng)每路風(fēng)扇配置值及校驗(yàn)碼均正確的時(shí)候，MCU才按EERPOM的配置值配置風(fēng)扇。否則按預(yù)定的配置值進(jìn)行每路風(fēng)扇配置。步驟503、實(shí)時(shí)監(jiān)控獲取系統(tǒng)CPU 210傳送信息，系統(tǒng)CPU 210的配置信息是分別
對應(yīng)每一路風(fēng)扇配置。步驟504、收到系統(tǒng)CPU 210傳送過來的配置信息后，通過對收獲的配置信息進(jìn)行 CRC校驗(yàn)。校驗(yàn)成功后，每路風(fēng)扇分別按各自獲取的CPU信息進(jìn)行配置，與此同時(shí)將每路PWM 風(fēng)扇202的配置信息，并生成一個(gè)校驗(yàn)碼，并存入EEPROM中。否則，不更改PWM風(fēng)扇202、 EEPROM中存儲(chǔ)的配置信息，風(fēng)扇按原配置運(yùn)行；未收到系統(tǒng)CPU 210傳送過來的風(fēng)扇配置信息時(shí)，均保持此前的配置。步驟505、重復(fù)步驟503的工作。圖6為本實(shí)用新型的MCU監(jiān)測風(fēng)速的流程圖，如圖6所示，該流程包括。步驟601、系統(tǒng)初始化(同步驟501)。步驟602、對各路風(fēng)扇進(jìn)行速率配置，即同圖5所示的步驟502。步驟603、啟用MCU 204的timeO定時(shí)器。步驟604、分別采樣每路PWM風(fēng)扇的SPEED脈沖信號(hào)，并進(jìn)行計(jì)數(shù)、統(tǒng)計(jì)。步驟605、當(dāng)定時(shí)器定時(shí)完畢時(shí)，立刻關(guān)閉定時(shí)器，隨即結(jié)束對每路SPEED脈沖信號(hào)的計(jì)數(shù)、統(tǒng)計(jì)。步驟606、據(jù)每路SPEED的統(tǒng)計(jì)數(shù)，進(jìn)行風(fēng)扇運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測。PWM風(fēng)扇的PWM占空比O % -100 %，均有一個(gè)速率轉(zhuǎn)數(shù)標(biāo)稱與之對應(yīng)，占空比越低，其對應(yīng)的速率轉(zhuǎn)數(shù)越少， 即占空比0%時(shí)，風(fēng)扇的速率最低。判斷風(fēng)扇轉(zhuǎn)速是否正常則按照實(shí)測與標(biāo)稱轉(zhuǎn)數(shù)的判斷公式進(jìn)行判斷，公式為實(shí)測速率值與PWM轉(zhuǎn)速標(biāo)稱值(1-+公差％ )進(jìn)行比較。一旦實(shí)測速率值< 0%標(biāo)稱值* (1-公差％ )，則定為停轉(zhuǎn)，狀態(tài)指示燈ACT熄滅，ALAM亮紅燈。PWM轉(zhuǎn)速標(biāo)稱值(1-公差％ ) < =實(shí)測速率值<=PWM轉(zhuǎn)速標(biāo)稱值(1+公差％ ):風(fēng)扇運(yùn)行正常時(shí)，狀態(tài)指示燈ACT亮綠燈，ALAM燈熄滅；實(shí)測速率值超出了 PWM轉(zhuǎn)速標(biāo)稱值(1_+公差％ ) 的范圍風(fēng)扇運(yùn)行非正常，狀態(tài)指示燈ACT亮綠燈，ALAM亮黃燈。這樣可根據(jù)狀態(tài)指示燈， 很容易監(jiān)測風(fēng)扇的運(yùn)行狀況。步驟606、將每路的PWM風(fēng)扇202實(shí)測速率數(shù)據(jù)通過連接器端子傳送給系統(tǒng)CPU， 重復(fù)步驟604。MCU配置完各路風(fēng)扇后，啟用定時(shí)器，采樣各路風(fēng)扇的SPEED波形，統(tǒng)計(jì)、計(jì)數(shù)。定時(shí)結(jié)束后，關(guān)閉定時(shí)器。對SPEED計(jì)數(shù)值進(jìn)行監(jiān)測、比較。每路轉(zhuǎn)數(shù)在轉(zhuǎn)數(shù)標(biāo)稱值的一定誤差范圍內(nèi)，為正常，配置狀態(tài)指示燈；有一路或多路轉(zhuǎn)數(shù)超出誤差范圍內(nèi)，轉(zhuǎn)數(shù)非正常告警， 配置狀態(tài)指示燈；有一路或多路轉(zhuǎn)數(shù)小于某一轉(zhuǎn)數(shù)值或者停轉(zhuǎn)，停轉(zhuǎn)告警，配置狀態(tài)指示燈 (正常狀態(tài)，ACT亮綠燈；轉(zhuǎn)數(shù)非正常告警，ACT亮綠燈，ALAM亮橙色燈；停轉(zhuǎn)告警，ACT燈滅， ALAM亮紅燈)。并將各路轉(zhuǎn)數(shù)信息和告警信息，均傳送給系統(tǒng)CPU。這樣不斷周而復(fù)始的，配置PWM風(fēng)扇、采樣計(jì)數(shù)SPEED、點(diǎn)指示燈、傳送信息、獲取信息、配置PWM風(fēng)扇，則實(shí)現(xiàn)了本實(shí)用新型的設(shè)計(jì)目標(biāo)，這樣，既可靈活的配置每一路風(fēng)扇速率，又可實(shí)時(shí)監(jiān)測每一路風(fēng)扇運(yùn)行情況，而幾乎不需人為干涉，既簡便又靈活。以上所述，僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并非用于限定本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.一種機(jī)架式設(shè)備的多路風(fēng)扇轉(zhuǎn)速自動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于，該風(fēng)扇控制系統(tǒng)主要包括風(fēng)扇單元、系統(tǒng)主控單元、背板及電源單元；其中，所述電源模塊為該控制系統(tǒng)供電，保證系統(tǒng)能夠正常工作；所述系統(tǒng)主控單元，系統(tǒng)CPU收到所述風(fēng)扇單元傳送過來的信息，以及對整個(gè)系統(tǒng)所有單盤的溫度或功耗的監(jiān)控信息的分析，并根據(jù)實(shí)時(shí)情況，調(diào)整每一路風(fēng)扇速率配置，再將配置信息發(fā)送給所述風(fēng)扇單元的MCU ；所述風(fēng)扇單元，接收系統(tǒng)主控單元傳來的風(fēng)扇配置信息，對多路風(fēng)扇的PWM進(jìn)行配置， 將對應(yīng)輸出每路的PWM波形傳送給對應(yīng)風(fēng)扇，同時(shí)對速率波形進(jìn)行采樣、計(jì)數(shù)統(tǒng)計(jì)、監(jiān)測每路風(fēng)扇速率值與PWM配置對應(yīng)的轉(zhuǎn)速標(biāo)稱值之間的差異，將每路風(fēng)扇轉(zhuǎn)速統(tǒng)計(jì)值、風(fēng)扇停轉(zhuǎn)以及風(fēng)扇速率轉(zhuǎn)數(shù)異常的情況，實(shí)時(shí)上報(bào)系統(tǒng)主控單元，并配置狀態(tài)指示燈；所述背板，分別連接風(fēng)扇單元、系統(tǒng)主控單元、系統(tǒng)其他單盤及電源單元，是各單元模塊之間信號(hào)交互的接口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)架式設(shè)備的多路風(fēng)扇轉(zhuǎn)速自動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)進(jìn)一步包括系統(tǒng)其他單盤，其包含溫度及功耗監(jiān)測單元，通過與所述背板相連能夠?qū)囟缺O(jiān)測信息和功耗監(jiān)測數(shù)據(jù)通過背板傳送給所述風(fēng)扇單元。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)架式設(shè)備的多路風(fēng)扇轉(zhuǎn)速自動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)主控單元，進(jìn)一步包括系統(tǒng)CPU、溫度及功耗監(jiān)測單元。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)架式設(shè)備的多路風(fēng)扇轉(zhuǎn)速自動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述風(fēng)扇單元進(jìn)一步包括與所述微控制單元MCU相連的風(fēng)扇控制電路、復(fù)位電路、電可擦寫可編程只讀存儲(chǔ)器EEPROM和狀態(tài)指示燈；PWM風(fēng)扇通過風(fēng)扇控制電路與MCU相連；所述風(fēng)扇單元能夠通過MCU獨(dú)立對多個(gè)PWM風(fēng)扇進(jìn)行監(jiān)控，并根據(jù)接收系統(tǒng)CPU的轉(zhuǎn)速設(shè)置和實(shí)時(shí)通告系統(tǒng)CPU每路風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速和狀態(tài)信息。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的機(jī)架式設(shè)備的多路風(fēng)扇轉(zhuǎn)速自動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述風(fēng)扇控制電路進(jìn)一步包括雙通道光耦、分壓電阻、上拉電阻、濾波電容、穩(wěn)壓二極管、熔斷絲、電感以及TVS管；該風(fēng)扇控制電路與PWM風(fēng)扇一一對應(yīng)，每一路風(fēng)扇控制電路對應(yīng)一路 PWM風(fēng)扇，該風(fēng)扇控制電路將與之相連的MCU生成的PWM占空比脈沖波形傳送給每路風(fēng)扇； 同時(shí)，MCU也通過該風(fēng)扇控制電路獲取每路PWM的運(yùn)行信息，并上報(bào)系統(tǒng)控制單元。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的機(jī)架式設(shè)備的多路風(fēng)扇轉(zhuǎn)速自動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述風(fēng)扇控制電路中，對于每路PWM信號(hào)和SPEED信號(hào)電路上進(jìn)一步包含濾波電容和穩(wěn)壓二極管以及分壓電阻，用于消去瞬態(tài)尖峰毛刺、浪涌，和穩(wěn)定PWM波形，并降低風(fēng)扇噪音。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的機(jī)架式設(shè)備的多路風(fēng)扇轉(zhuǎn)速自動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述MCU進(jìn)一步包括初始化模塊、獲取配置模塊、風(fēng)扇配置模塊、轉(zhuǎn)速計(jì)算模塊和風(fēng)扇監(jiān)控模塊；其中，所述MCU的初始化模塊用于對MCU接口的初始化配置，以及對各路PWM風(fēng)扇的P麗值進(jìn)行初始化配置；所述獲取配置模塊，用于MCU先通過從EEPROM獲取每路風(fēng)扇的PWM的配置值，以及用于MCU通過背板獲取系統(tǒng)CPU對每路PWM風(fēng)扇的配置信息；所述風(fēng)扇配置模塊，用于MCU先從EEPROM獲取各路風(fēng)扇的PWM配置值，進(jìn)行CRC校驗(yàn)運(yùn)算，校驗(yàn)通過，則按EEPROM里存儲(chǔ)的PWM配置值配置各路PWM風(fēng)扇，否則按預(yù)定配置值配置各路PWM風(fēng)扇；所述轉(zhuǎn)速計(jì)算模塊、監(jiān)控模塊，用于MCU配置各路風(fēng)扇后，啟用定時(shí)器，對各路PWM風(fēng)扇的速率SPEED波形進(jìn)行采樣、計(jì)數(shù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的機(jī)架式設(shè)備的多路風(fēng)扇轉(zhuǎn)速自動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述MCU的輸入輸出接口 I/O接口能夠配置為PWM輸出模式。
9.據(jù)權(quán)利要求4所述的機(jī)架式設(shè)備的多路風(fēng)扇轉(zhuǎn)速自動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述EEPROM中存儲(chǔ)最近一次系統(tǒng)配置PWM值，使用時(shí)先進(jìn)行CRC校驗(yàn)運(yùn)算，校驗(yàn)通過，則按 EEPROM里存儲(chǔ)的PWM配置值配置各路PWM風(fēng)扇，否則按預(yù)定配置值配置各路PWM風(fēng)扇。
專利摘要本實(shí)用新型公開一種機(jī)架式設(shè)備的多路風(fēng)扇轉(zhuǎn)速自動(dòng)控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括電源模塊為該控制系統(tǒng)供電，保證系統(tǒng)能夠正常工作；系統(tǒng)主控單元，用于接收風(fēng)扇單元傳送過來的信息，對整個(gè)系統(tǒng)所有單盤的溫度或功耗的監(jiān)控信息的分析，并根據(jù)實(shí)時(shí)情況，調(diào)整每一路風(fēng)扇速率配置，再將配置信息發(fā)送給所述風(fēng)扇單元；風(fēng)扇單元，接收系統(tǒng)主控單元傳來的風(fēng)扇配置信息，對多路風(fēng)扇的PWM進(jìn)行配置，將對應(yīng)輸出每路的PWM波形傳送給對應(yīng)風(fēng)扇，同時(shí)上報(bào)相關(guān)信息給系統(tǒng)主控單元，并配置狀態(tài)指示燈；背板，分別連接風(fēng)扇單元、系統(tǒng)主控單元、系統(tǒng)其他單盤及電源單元。利用該系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)PWM風(fēng)扇控制的實(shí)時(shí)性、靈活性、可靠性、全面性和實(shí)用性。
文檔編號(hào)F04D27/00GK201953698SQ20102068419
公開日2011年8月31日 申請日期2010年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月28日
發(fā)明者丁穎, 劉志爐 申請人:武漢烽火網(wǎng)絡(luò)有限責(zé)任公司