專利名稱：一種風扇工作狀況的檢測方法和檢測裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及計算機的風冷散熱技術，特別是涉及一種風扇工作狀況的檢 測方法和檢測裝置。
技術背景隨著計算機技術日新月異的發展，用戶對計算機性能的要求也越來越高， 尤其是一些特殊的用戶，如游戲發燒友、小型工作站用戶等，大型服務器用 戶對于性能的要求更是不必再說。為此，計算機生產廠商一直在不斷的推出 速度更快、性能更強的機型以滿足用戶日益高漲的需求。性能的提升帶來了功耗的增加，因此要保證計算機正常工作，對散熱性 能的要求也就越來越高了 。而整個系統的散熱狀況會直接影響到計算機的性能和穩定性，根據統計，8%的計算機故障是由散熱不足引起的。目前絕大部分計算機采用的都是風冷(即風扇散熱)的散熱方式，因此， 為了提高散熱性能，許多生產商采用了多系統風扇同時工作，來增加散熱效 果。同時為了防止因風扇故障而導致系統散熱不良進而危害到系統安全，很 多生產商采用了增加冗余風扇的方式，即增加一個備用系統風扇。備用風扇 平時是不工作的，只有在系統風扇發生故障時，才啟動備用風扇，暫時替代 系統風扇，并啟動報警，提醒用戶更換風扇。這樣，即使用戶因某些原因來 不及馬上更換系統風扇，系統的散熱效果也不會下降。這可以說是比較安全 的一種設計，但是隨之而來的還有以下幾個問題備用風扇平時是不工作的，如果備用風扇因某些原因出現故障(非工作 期間)，系統是無法得知的。在這種情況下， 一旦系統風扇出現問題，備用風 扇也無法被啟動，系統的散熱效果便會下降。而且，如果系統風扇得不到及 時更換，有可能因系統的散熱效果下降而導致系統工作不穩定。某些特殊的機箱設計無法提供備用風扇的安裝位置， 一旦有系統風扇出 現故障，除非用戶馬上更換故障風扇，否則極有可能出現因系統的散熱效果 下降而導致系統工作不穩定的情況。為了保證系統的散熱效果，現有技術會對風扇進行檢測，其一般方法是: 直接測量工作中的風扇轉速，并判斷風扇是否出現故障，如果判斷結果為風 扇故障則啟動報警或是使故障風扇的冷卻對象上的其它風扇全速運行。具體 流程可以歸納為檢測風扇速度…判斷風扇出現故障----然后報警(或者同時 啟動其他風扇全速運行)。然而，在實際使用過程中，系統風扇故障的絕大部分是因為風扇磁芯老化 或積塵造成的，這使風扇無法達到最大轉速，而且提速慢，當磁芯老化或積 塵到一定程度，風扇在正常工作電壓下轉動很慢甚至根本不轉。這樣的話， 即使控制芯片已經給風扇發出全速運行的命令，風扇也無法達到其最大的散 熱效果。從而導致系統散熱效率低下，容易因散熱不良而產生其他穩定性問 題。而且,如果風扇仍在轉動，有轉速輸出，傳統的檢測方法根本無法判斷系統 風扇是否故障(傳統的檢測方法一般只有在風扇停轉的時候才認為是風扇故 障)。因此現有技術的檢測只是簡單的獲取風扇轉速，僅能檢測到已經出現故 障的風扇，不能預知有故障風險的風扇，而等檢測到故障發生時如果沒有備 用風扇的話，會直接影響到系統性能，即使立即更換風扇，也會對正在進行 的工作帶來影響。發明內容本發明的目的在于提供一種風扇工作狀況的檢測方法和檢測裝置，解決 現有技術不能在風扇發生故障前檢測到有故障風險的風扇，不能對風扇故障 進行預警的技術問題。為了實現上述目的，本發明提供了一種風扇工作狀況的檢測方法，其中， 包括如下步驟步驟一，控制風扇由最低轉速跳變到最高轉速，獲取風扇的最高轉速以 及跳變所需的最小緩沖時間；步驟二，將所述最高轉速和最小緩沖時間分別與預設的轉速門限和時間 門限進行比較，從而確定風扇是否能夠繼續保持正常工作，并對不能夠保持 正常工作的風扇發出預警。
上述的方法，其中，所述步驟一包括步驟a，將系統對風扇的脈沖調制輸出持續控制為低電平，使風扇達到最 低轉速；步驟b，將系統對風扇的脈沖調制輸出持續控制為高電平，使風扇達到最高轉速；步驟c，將風扇由最低轉速達到最高轉速所需的時間作為最小緩沖時間，記錄所述最小緩沖時間和風扇的最高轉速。上述的方法，其中，所述步驟二包括步驟A，判斷所述最高轉速是否小于預設的轉速門限，是則執行步驟C，否則執行步驟B;步驟B，判斷所述最小緩沖時間是否大于預設的時間門限，是則執行步 驟C，否則結束本次檢測；步驟c，確定風扇己不能夠繼續保持正常工作，有發生故障的風險，發出警報提醒用戶及時更換風扇。上述的方法，其中，在所述步驟一之前，還包括設定每次檢測的時間間 隔，以及設定所述轉速門限和時間門限的步驟。為了實現本發明的目的，本發明還提供了一種風扇工作狀況的檢測裝置，其中，包括參數獲取模塊，用于控制風扇由最低轉速跳變到最高轉速， 獲取風扇的最高轉速以及跳變所需的最小緩沖時間；報警模塊，用于將所述最高轉速和最小緩沖時間分別與預設的轉速門限和時間門限進行比較，從 而確定風扇是否能夠繼續保持正常工作，并對不能夠保持正常工作的風扇發 出預警。上述的裝置，其中，所述參數獲取模塊通過控制對風扇的脈沖調制輸出， 來使風扇達到所述最低轉速和所述最高轉速。上述的裝置，其中，所述參數獲取模塊通過檢測風扇轉速輸出的引腳來 獲取風扇的轉速信息。上述的裝置，其中，還包括參數設定模塊，用于設定每次檢測的時間間 隔，以及設定所述轉速門限和所述時間門限。本發明的優點在于
本發明是通過特定的測試程序，使風扇完成一次由最低轉速到最高轉速 的的跳變(測試加速性能)。并根據讀取到的風扇轉速值對風扇的跳變響應速 度以及能達到的最大轉速進行判斷。如果所獲得的值低于預設值，說明風扇 已經老化或者扇頁積塵過多，不適宜繼續工作(可能會出現故障)，提醒用戶 及時更換風扇。這樣用戶可以在系統風扇發生故障之前對其進行更換，避免 因發生問題后再更換風扇對正在進行的工作所帶來的影響。
圖1為本發明方法的步驟流程圖2為計算機系統風扇的接口圖
圖3為本發明提供的一個簡單的風扇轉速檢測控制系統的示意圖； 圖4為本發明依據最大轉速判斷風扇老化程度的工作流程圖。
具體實施例方式
風扇磁芯老化和積塵會使風扇無法達到最大轉速，而且提速慢，而要積 累到發生故障的程度是需要一個過程的，達到一定程度以后才會出現失效， 使風扇在正常工作電壓下轉動很慢甚至根本不轉，即風扇卡死。本發明針對 這一現象，提出了一種風扇工作狀況的檢測方法，圖1為本發明方法的步驟 流程圖，如圖，本發明方法包括
步驟101，控制風扇由最低轉速跳變到最高轉速，獲取風扇的最高轉速 以及跳變所需的最小緩沖時間；
步驟102，將所述最高轉速和最小緩沖時間分別與預設的轉速門限和時 間門限進行比較，從而確定風扇是否能夠繼續保持正常工作，并對不能夠保 持正常工作的風扇發出預警。
本發明通過以上步驟對風扇進行定期的檢測，并且根據預先設定好的一 些參數來判斷系統風扇的磁芯老化或積塵的程度，是否需要更換系統風扇等。 如果監測到系統風扇老化程度已經超過了可允許的范圍，即通過聲音或視覺 提示通知用戶及時更換系統風扇。這樣，用戶就可以在風扇發生故障之前及 時釆取措施，防患于未然。相對傳統的發生故障再報警的方式有了一定的進 步。
下面就以常用的4pin (引腳)系統風扇為例來說明一下本發明的具體實 現方式。圖2為系統風扇的接口圖，如圖，風扇接口包括有四個引腳，第lpin 和第2pin分別為風扇的接地(GND)和電源輸入(VCC)。第3pin為風扇轉 速輸出，通過這個信號，系統可以獲知風扇當前的轉速。第4pin為風扇轉速 控制輸入，系統可以通過這個pin對風扇轉速進行調節和控制。 圖3為一個簡單的風扇轉速檢測控制系統的示意圖，如圖 當系統PWM (脈沖調制)控制輸出為高電平時，風扇達到最高速度；當 系統PWM控制輸出為低電平時，風扇達到系統可控的最低速度；當系統PWM 控制輸出為頻率一定的方波時，可以通過調節輸出方波的占空比來控制風扇 的轉速。一般來說，風扇由最低轉速跳變到最高轉速，是需要有一個緩沖時間的。 這跟風扇磁芯的機械特性，良好程度以及頁片積塵厚度都有很大關系。對于一個磁芯的機械特性處于良好狀態的的新風扇來說，當系統PWM 控制輸出從持續的低電平變為持續的高電平后，風扇的轉速可以很快的從低 轉速或停止狀態(部分風扇當PWM控制輸出為低電平時，風扇轉速為零) 達到它額定的最大轉速Vmax，并以這個轉速穩定的工作；而當風扇經過長時間的使用以后，磁芯老化。工作過程中，當系統PWM 控制輸出從持續的低電平變為持續的高電平，風扇的反應很慢，而且無法達 到額定的最大轉速Vmax。只能達到當前的最大轉速vmax。因此，本發明通過測定風扇的最小緩沖時間和最大轉速來獲知風扇的老 化程度，并與預定值進行比較，就可以對風扇老化進行預警了。當然，對于風扇老化程度的判斷，不但可以通過最小緩沖時間和最大轉 速來綜合評定，也可以單獨依據其中一個作為判斷標準。圖4為本發明方法依據最大轉速判斷風扇老化程度的工作流程圖。如果 vmax低于一定值，系統的散熱效率將會變得很低，系統的穩定性也將難以得 到保障。因此，我們只要定期的檢測系統風扇的vmax值，并且與我們預先 設定的門限值(比較轉速Vset)進行比較，便可獲知，系統風扇是否還能繼 續正常工作。具體工作流程如下步驟401，啟動后，設定比較轉速Vset和檢測間隔時間T。對于Vset和 T，系統有一個默認值。第一次啟動時，如果用戶沒有進行設定，則會按照默
認值來進行比較和檢測。用戶進行設定后，所設定得值會保存在非易失性寄 存器中，除非寄存器掉電或者用戶進行重新設定，下一次啟動調入上一次設 定的值。步驟402，系統風扇控制PWM輸出持續為低； 步驟403，經過一個延時，是風扇轉速達到最低； 步驟404，系統風扇控制PWM輸出持續為高；步驟405，經過一定的延時(系統風扇達到最高轉速需要一定的時間)； 步驟406，系統讀取風扇的當前最高轉速vmax 。并將讀取到的vmax值 與用戶設定的門限值Vset比較。如果系統風扇當前最高轉速vmax〉Vset，說 明風扇的磁芯老化程度還可以接受，風扇可以繼續工作，轉步驟408。如果 系統風扇當前最高轉速vmax《Vset，說明風扇的磁芯老化程度比較嚴重， 可能會影響系統散熱，轉步驟407。步驟407，系統向用戶發出報警信號，提醒用戶及時更換風扇。 步驟40S，根據設定的檢測間隔時間T，等待時間T后返回步驟402。 當然，對圖4中的參數稍作變化，就可以以最小緩沖時間作為判斷標準 評定風扇老化程度，或者以最小緩沖時間和最大轉速來綜合評定，在此不再 贅述。由上可知，本發明是通過特定的測試程序，使風扇完成一次由最低轉速 到最高轉速的的跳變(測試加速性能)。并根據讀取到的風扇轉速值對風扇的 跳變響應速度以及能達到的最大轉速進行判斷。如果所獲得的值低于預設值， 說明風扇已經老化或者扇頁積塵過多，不適宜繼續工作(可能會出現故障)， 提醒用戶及時更換風扇。這樣用戶可以在系統風扇發生故障之前對其進行更 換，避免因發生問題后再更換風扇對正在進行的工作所帶來的影響。以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普 通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以作出若干改進和潤 飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護范圍。
權利要求
1. 一種風扇工作狀況的檢測方法，其特征在于，包括如下步驟步驟一，控制風扇由最低轉速跳變到最高轉速，獲取風扇的最高轉速以及跳變所需的最小緩沖時間；步驟二，將所述最高轉速和最小緩沖時間分別與預設的轉速門限和時間門限進行比較，從而確定風扇是否能夠繼續保持正常工作，并對不能夠保持正常工作的風扇發出預警。
2. 根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟一包括 步驟a，將系統對風扇的脈沖調制輸出持續控制為低電平，使風扇達到最低轉速；步驟b，將系統對風扇的脈沖調制輸出持續控制為高電平，使風扇達到 最高轉速；步驟c，將風扇由最低轉速達到最高轉速所需的時間作為最小緩沖時間， 記錄所述最小緩沖時間和風扇的最高轉速。
3. 根據權利要求2所述的方法，其特征在于，所述步驟二包括 步驟A，判斷所述最高轉速是否小于預設的轉速門限，是則執行步驟C，否則執行步驟B;步驟B，判斷所述最小緩沖時間是否大于預設的時間門限，是則執行步 驟C，否則結束本次檢測；步驟C，確定風扇已不能夠繼續保持正常工作，有發生故障的風險，發 出警報提醒用戶及時更換風扇。
4. 根據權利要求1、 2或3所述的方法，其特征在于，在所述步驟一之 前，還包括設定每次檢測的時間間隔，以及設定所述轉速門限和時間門限的
5. —種風扇工作狀況的檢測裝置，其特征在于，包括 參數獲取模塊，用于控制風扇由最低轉速跳變到最高轉速，獲取風扇的最高轉速以及跳變所需的最小緩沖時間；報警模塊，用于將所述最高轉速和最小緩沖時間分別與預設的轉速門限和時間門限進行比較，從而確定風扇是否能夠繼續保持正常工作，并對不 能夠保持正常工作的風扇發出預警。
6. 根據權利要求5所述的裝置，其特征在于，所述參數獲取模塊通過控制對風扇的脈沖調制輸出，來使風扇達到所述最低轉速和所述最高轉速。
7. 根據權利要求6所述的裝置，其特征在于，所述參數獲取模塊通過檢測風扇轉速輸出的引腳來獲取風扇的轉速信息。
8. 根據權利要求5、 6或7所述的裝置，其特征在于，還包括參數設定 模塊，用于設定每次檢測的時間間隔，以及設定所述轉速門限和所述時間門 限。
全文摘要
本發明公開了一種風扇工作狀況的檢測方法和檢測裝置，方法包括步驟一，控制風扇由最低轉速跳變到最高轉速，獲取風扇的最高轉速以及跳變所需的最小緩沖時間；步驟二，將所述最高轉速和最小緩沖時間分別與預設的轉速門限和時間門限進行比較，從而確定風扇是否能夠繼續保持正常工作，并對不能夠保持正常工作的風扇發出預警。本發明是通過使風扇完成一次由最低轉速到最高轉速的跳變來測試風扇的加速性能和最大轉速，可以在系統風扇發生故障之前對其進行預警，避免因發生問題后再更換風扇對正在進行的工作所帶來的影響。
文檔編號G06F11/30GK101211304SQ20061017156
公開日2008年7月2日 申請日期2006年12月30日 優先權日2006年12月30日
發明者彥 何, 巖 安 申請人:聯想(北京)有限公司