專利名稱：一種風扇轉(zhuǎn)速控制方法及設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于自動控制技術(shù)領(lǐng)域，尤其適用于一種風扇轉(zhuǎn)速控制方法及設(shè)備。
背景技術(shù)：
隨著人們對各種通信業(yè)務(wù)的要求越來越高，電信設(shè)備的功能越來越強，功耗急劇 增大，使得設(shè)備的散熱問題越來越突出，多數(shù)設(shè)備中需要設(shè)置風冷散熱裝置，并且設(shè)備的散 熱設(shè)計通常具有較大的冗余。具備足夠冗余的代價就是采用較高的風扇轉(zhuǎn)速和使用數(shù)量較 多的風扇，在實際應(yīng)用中各種不同的設(shè)備需要根據(jù)不同的工況來調(diào)整風扇轉(zhuǎn)速已達到散熱 目的。目前業(yè)界比較通用的控制風扇轉(zhuǎn)速散熱的做法是這樣的在設(shè)備的進、出風口布設(shè)溫 度探頭，通過溫度探頭檢測的進、出風口的溫度對風扇轉(zhuǎn)速進行控制。由于該方法只能基于 溫度檢測對風扇轉(zhuǎn)速進行控制?？梢姮F(xiàn)有技術(shù)中對風扇轉(zhuǎn)速進行控制的方案功能較弱。
發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有技術(shù)中對風扇轉(zhuǎn)速進行控制的方案功能較弱的問題，本發(fā)明實施例 提供了一種風扇轉(zhuǎn)速控制方法，包括對風扇的轉(zhuǎn)速進行控制操作，并檢測設(shè)備中震動敏感器件的震動值；在對風扇的轉(zhuǎn)速進行控制過程中，若檢測到震動值大于閾值，則基于當前風扇轉(zhuǎn) 速重新調(diào)節(jié)風扇的轉(zhuǎn)速。同時本發(fā)明實施例還提供一種風扇轉(zhuǎn)速控制設(shè)備，包括上位機，用于對風扇的轉(zhuǎn)速進行控制操作；震動傳感器，用于檢測設(shè)備中震動敏感器件的震動值；微控制單元，用于在對風扇的轉(zhuǎn)速進行控制過程中，若檢測到震動值大于閾值，則 重新調(diào)節(jié)風扇的轉(zhuǎn)速。由本發(fā)明提供的具體實施方案可以看出，正是由于基于震動檢測，對風扇的轉(zhuǎn)速 進行控制，使得可以減少因結(jié)構(gòu)問題產(chǎn)生的共振的可能性，進而提高了設(shè)備和振動敏感器 件的可靠性和壽命，與現(xiàn)有的對風扇轉(zhuǎn)速進行控制的方案相比功能得到了加強。
圖1為本發(fā)明提供的第一實施例的方法流程圖；圖2為本發(fā)明提供的第二實施裝置結(jié)構(gòu)圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例，對一種風扇轉(zhuǎn)速控制方法及設(shè)備的具體實施方式
進行說 明。首先對本實施例設(shè)備的硬件進行說明，該設(shè)備包括風扇、震動敏感器件、震動傳感 器、溫度敏感器件、溫度傳感器、上位機和MCU (微控制單元，MicroContro 1 Unit)，在設(shè)備的進風口處和溫度敏感器件如設(shè)備的關(guān)鍵芯片和PCB (印刷電路板，Printed circuit board) 附近設(shè)有溫度傳感器，其中設(shè)在進風口處的溫度傳感器用于檢測設(shè)備運行的環(huán)境溫度，溫 度敏感器件附近的溫度傳感器用于檢測溫度敏感器件的溫度。在振動敏感器件如硬盤附近 布設(shè)震動傳感器如基于MEMS技術(shù)的加速度傳感器(此類傳感器一般為微機械結(jié)構(gòu)，與信號 調(diào)理電路，數(shù)字接口電路一起封裝成單個芯片，大小只有幾個毫米)，用于檢測震動敏感器 件的震動值。為了確保設(shè)備能夠工作在正常工作的溫度范圍，上位機根據(jù)目標溫度和設(shè)備 的檢測溫度對風扇的轉(zhuǎn)速進行控制，這樣的目的是能夠確保設(shè)備能夠工作在正常工作的溫 度范圍，本實施例中的目標溫度可以是關(guān)鍵芯片正常工作的節(jié)溫，設(shè)備的檢測溫度包括檢 測得到的溫度敏感器件的溫度和設(shè)備運行的環(huán)境溫度。當然這只是一個優(yōu)選的方案，上位 機也可以根據(jù)其它的條件對風扇的轉(zhuǎn)速進行控制。如上位機根據(jù)CPU的使用率對風扇的轉(zhuǎn) 速進行控制。在對風扇的轉(zhuǎn)速進行控制過程中，若震動傳感器檢測到震動過大，達到振動敏 感器件允許的振動上限時，MCU會基于上位機發(fā)送的轉(zhuǎn)速控制信號重新調(diào)節(jié)風扇的轉(zhuǎn)速，也 就是基于當前風扇轉(zhuǎn)速重新調(diào)節(jié)風扇的轉(zhuǎn)速。 下面需要進行一些實驗確定溫度控制曲線，即找到設(shè)備運行的環(huán)境溫度、目標溫 度 、敏感器件溫度和風扇調(diào)整轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系。具體實施時可以將設(shè)備置于高低溫試驗箱 中，滿負荷運行，高低溫試驗箱的溫度設(shè)置的高低限為設(shè)備正常運行時的高低限。例如，將 高低溫試驗箱設(shè)置為20度即此時設(shè)備運行的環(huán)境溫度為20，設(shè)定此時的目標溫度為30度， 此時測量得到的敏感器件溫度為40度，根據(jù)該實驗散熱系統(tǒng)的設(shè)計目標如30秒達到熱平 衡，測試得到風扇調(diào)整轉(zhuǎn)速應(yīng)提高500轉(zhuǎn)/分鐘。在進行溫升實驗確定溫度控制曲線后，就需要根據(jù)確定的溫度控制曲線建立一個 PID (比例積分微分，Proportion Integration Differentiation)控制模型，實際運行時上 位機將檢測到的設(shè)備的關(guān)鍵芯片附近溫度傳感器檢測的溫度、進風口處的溫度傳感器檢測 的溫度，以及關(guān)鍵芯片正常工作的節(jié)溫作為輸入，輸入到PID控制模型得到數(shù)字參量fOut， fOut與調(diào)整轉(zhuǎn)速對應(yīng)。本發(fā)明提供的第一實施例是一種風扇轉(zhuǎn)速控制方法，流程如圖1所示，包括以下 步驟步驟101，上位機根據(jù)入風口處傳感器檢測的溫度18度，查表1得到對應(yīng)的目標溫 度為35度。 表 1本實施例中采用入風口處傳感器檢測的溫度18作為設(shè)備運行的環(huán)境溫度，目標溫度35度指關(guān)鍵芯片正常工作的節(jié)溫為35度，此時的系統(tǒng)溫升為35度減去18度為7度， 表1是PID控制模型的一部份。步驟102，上位機將關(guān)鍵芯片處傳感器檢測的溫度40度與目標溫度35度相減得到 偏差值ek = 5度。步驟103，上位機對偏差值ek進行PID運算產(chǎn)生輸出結(jié)果fOut，fOut = 5為調(diào)整 轉(zhuǎn)速對應(yīng)的數(shù)字參量。進行PID運算時，根據(jù)之前建立的PID的控制模型，該控制模型可保存PID運算所 需要的P、I、D系數(shù)等信息，本實施例中的調(diào)整參量取值范圍為1-100，表示最高轉(zhuǎn)速的百分 比，例如最高轉(zhuǎn)速為5400轉(zhuǎn)/分，fOut = 5則表示將轉(zhuǎn)速提高5400轉(zhuǎn)/分的5%即270轉(zhuǎn)/分。步驟104，上位機根據(jù)當前轉(zhuǎn)速為對應(yīng)的數(shù)字參量50，和調(diào)整轉(zhuǎn)速對應(yīng)的數(shù)字參 量5的得到調(diào)整后的數(shù)字參量55并向MCU發(fā)送。步驟105，MCU判斷MEMS傳感器檢測到設(shè)備中硬盤的震動值是否大于閾值lOOmg， 若是則執(zhí)行步驟106，否則執(zhí)行步驟107。例如MEMS (微機電系統(tǒng)，Micro-Electro-Mechanical Systems)傳感器檢測到設(shè) 備中硬盤的震動值為95mg不大于閾值100mg，則執(zhí)行步驟106，MEMS傳感器檢測到設(shè)備中 硬盤的震動值為105mg大于閾值100mg，則執(zhí)行步驟107。步驟106，MCU直接輸出數(shù)字參量55到風扇PWM(脈沖寬度調(diào)制，Pulseffidth Modulation)控制器，PWM控制器輸出驅(qū)動信號到驅(qū)動電路，在驅(qū)動電路的驅(qū)動下風扇的轉(zhuǎn) 速被調(diào)節(jié)到2970轉(zhuǎn)/秒。具體實施的過程中，風扇調(diào)速的過程是一個往復(fù)的不間斷修正的 過程，需要根據(jù)目標溫度和設(shè)備的檢測溫度對風扇的轉(zhuǎn)速實時的進行控制，要基于自適應(yīng) 控制確保被控系統(tǒng)的動態(tài)品質(zhì)校正。在控制過程中要求系統(tǒng)能夠根據(jù)被測參數(shù)，如根據(jù)設(shè) 備的檢測溫度的變化而自動對系統(tǒng)進行調(diào)節(jié)，使系統(tǒng)隨時處于最佳狀態(tài)。本步驟中將數(shù)字參量55作為數(shù)字輸出，輸出到風扇PWM控制器，經(jīng)PWM控制器得 到另一個輸出信號，該輸出信號作為輸入到驅(qū)動電路的信號。調(diào)整后的數(shù)字參量55是一個 轉(zhuǎn)速控制信號，并作為一個恒量的PWM輸入信號。步驟107，MCU重新調(diào)節(jié)數(shù)字參量55，向PWM控制器輸出調(diào)節(jié)后的數(shù)字參量，PWM控 制器輸出驅(qū)動信號到驅(qū)動電路，在驅(qū)動電路的驅(qū)動下風扇的轉(zhuǎn)速被重新調(diào)節(jié)?？梢姡谏鲜鰧︼L扇的轉(zhuǎn)速進行控制過程中，由于MEMS傳感器檢測到震動值大于 閾值，因此基于數(shù)字參量55 (即基于當前風扇轉(zhuǎn)速)重新調(diào)節(jié)風扇的轉(zhuǎn)速。調(diào)節(jié)風扇的轉(zhuǎn) 速時可以啟動風扇正弦調(diào)速，基于當前調(diào)整后的數(shù)字參量55，查表2獲得偏移量參數(shù)士4， 將調(diào)整后的數(shù)字參量55調(diào)制成正弦PWM輸入信號，重新調(diào)節(jié)風扇的轉(zhuǎn)速。MCU采用正弦調(diào) 速的方式調(diào)節(jié)風扇的轉(zhuǎn)速時，相鄰的風扇彼此相位錯開，例如兩個相鄰的風扇同一時刻，一 個風扇加速另一個風扇減速，保證在同一時刻這兩個風扇的轉(zhuǎn)速彼此不同。MCU使用定時器 定期查硬盤的震動值，若查得的震動值大于閾值，則根據(jù)當前恒量的PWM輸入信號查找表2 獲得對應(yīng)的正弦偏移量得到的PWM輸出，通過調(diào)節(jié)定時值可改變正弦頻率。 表 2本發(fā)明的實施例提供第二實施例是一種風扇轉(zhuǎn)速控制設(shè)備，如圖2所示，包括上位機201，用于對風扇的轉(zhuǎn)速進行控制操作；震動傳感器202，用于檢測設(shè)備中震動敏感器件的震動值；微控制單元203，用于在對風扇的轉(zhuǎn)速進行控制過程中，若檢測到震動值大于閾 值，則基于當前風扇轉(zhuǎn)速重新調(diào)節(jié)風扇的轉(zhuǎn)速。進一步，上位機201，還用于根據(jù)目標溫度和設(shè)備的檢測溫度對風扇的轉(zhuǎn)速進行控 制。進一步，上位機201，還用于根據(jù)當前設(shè)備運行的環(huán)境溫度確定目標溫度，根據(jù)確 定的目標溫度和溫度敏感器件的溫度得到偏差值，對偏差值進行比例積分微分運算得到風 扇轉(zhuǎn)速調(diào)整值，根據(jù)調(diào)整值對風扇的轉(zhuǎn)速進行控制，設(shè)備的檢測溫度包括溫度敏感器件的 溫度和設(shè)備運行的環(huán)境溫度。進一步，微控制單元203，還用于采用正弦調(diào)速的方式調(diào)節(jié)風扇的轉(zhuǎn)速。進一步，微控制單元203，還用于采用正弦調(diào)速的方式調(diào)節(jié)風扇的轉(zhuǎn)速時，相鄰的 風扇彼此相位錯開。顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本發(fā)明進行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精 神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍 之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變型在內(nèi)。
權(quán)利要求
一種風扇轉(zhuǎn)速控制方法，其特征在于，包括對風扇的轉(zhuǎn)速進行控制操作，并檢測設(shè)備中震動敏感器件的震動值；在對風扇的轉(zhuǎn)速進行控制過程中，若檢測到震動值大于閾值，則基于當前風扇轉(zhuǎn)速重新調(diào)節(jié)風扇的轉(zhuǎn)速。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，對風扇的轉(zhuǎn)速進行控制具體為根據(jù)目標溫 度和設(shè)備的檢測溫度對風扇的轉(zhuǎn)速進行控制。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，根據(jù)當前設(shè)備運行的環(huán)境溫度確定目標溫 度，根據(jù)確定的目標溫度和溫度敏感器件的溫度得到偏差值，對偏差值進行比例積分微分 運算得到風扇轉(zhuǎn)速調(diào)整值，根據(jù)調(diào)整值對風扇的轉(zhuǎn)速進行控制，設(shè)備的檢測溫度包括溫度 敏感器件的溫度和設(shè)備運行的環(huán)境溫度。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，調(diào)節(jié)風扇的轉(zhuǎn)速具體為采用正弦調(diào)速的方 式調(diào)節(jié)風扇的轉(zhuǎn)速。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，采用風扇正弦調(diào)速的方式調(diào)節(jié)風扇的轉(zhuǎn)速 具體為采用正弦調(diào)速的方式調(diào)節(jié)風扇的轉(zhuǎn)速時，相鄰的風扇彼此相位錯開。
6.一種風扇轉(zhuǎn)速控制設(shè)備，其特征在于，包括上位機，用于對風扇的轉(zhuǎn)速進行控制操作；震動傳感器，用于檢測設(shè)備中震動敏感器件的震動值；微控制單元，用于在對風扇的轉(zhuǎn)速進行控制過程中，若檢測到震動值大于閾值，則基于 當前風扇轉(zhuǎn)速重新調(diào)節(jié)風扇的轉(zhuǎn)速。
7.如權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其特征在于，上位機，還用于根據(jù)目標溫度和設(shè)備的檢測 溫度對風扇的轉(zhuǎn)速進行控制。
8.如權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其特征在于，上位機，還用于根據(jù)當前設(shè)備運行的環(huán)境溫 度確定目標溫度，根據(jù)確定的目標溫度和溫度敏感器件的溫度得到偏差值，對偏差值進行 比例積分微分運算得到風扇轉(zhuǎn)速調(diào)整值，根據(jù)調(diào)整值對風扇的轉(zhuǎn)速進行控制，設(shè)備的檢測 溫度包括溫度敏感器件的溫度和設(shè)備運行的環(huán)境溫度。
9.如權(quán)利要求8所述的設(shè)備，其特征在于，微控制單元，還用于采用正弦調(diào)速的方式調(diào) 節(jié)風扇的轉(zhuǎn)速。
10.如權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其特征在于，微控制單元，還用于采用正弦調(diào)速的方式 調(diào)節(jié)風扇的轉(zhuǎn)速時，相鄰的風扇彼此相位錯開。
全文摘要
為了解決現(xiàn)有技術(shù)中對風扇轉(zhuǎn)速進行控制的方案功能較弱的問題，本發(fā)明公開了一種風扇轉(zhuǎn)速控制方法及設(shè)備，該方法包括，對風扇的轉(zhuǎn)速進行控制操作，并檢測設(shè)備中震動敏感器件的震動值，在對風扇的轉(zhuǎn)速進行控制過程中，若檢測到震動值大于閾值，則基于當前風扇轉(zhuǎn)速重新調(diào)節(jié)風扇的轉(zhuǎn)速，正是由于基于震動檢測，對風扇的轉(zhuǎn)速進行控制，使得可以減少產(chǎn)生共振的可能，較現(xiàn)有技術(shù)相比功能得到增強。
文檔編號F04D27/00GK101876320SQ20101020771
公開日2010年11月3日 申請日期2010年6月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月13日
發(fā)明者常輝, 王侃, 王勇, 鄒鵬 申請人:中興通訊股份有限公司