CN101672292A - 带报警的温度控制工控机风扇模块 - Google Patents

Abstract

本发明公开了带报警的温度控制工控机风扇模块，它采用单片机作为控制核心，所述单片机内设置有单片机A/D转换器和采用C语言设计的脉宽调制器和单片机选择器，单片机控制模块包括：由热敏电阻与单片机A/D转换器组成的测试电路、脉宽调制器与机箱风扇组成的控制电路和单片机选择器、LED发光二极管及蜂鸣器组成的报警电路。所述单片机选择器内设置74HC151片选集成芯片，单片机为八位单片机。本发明采用单片机集成各功能电路，大部分功能通过C语言在单片机内实现，电路设计简单，成本低，性能好；提供了报警装置，从而较好地解决了散热风扇出现故障时不易被及时发现的问题，为工控计算机的安全运行提供了可靠的保障。

Description

带报警的温度控制工控机风扇模块

技术领域：

本发明涉及带报警的温度控制工控机风扇模块。

背景技术：

目前在工业现场对工业控制计算机普遍采用的散热方法是设置大功率风扇来加速空气流动，对计算机热源进行散热。因现场可能出现恶劣的高温环境，所以好的工业计算机都采用多风扇进行散热，以确保设备在恶劣的环境中能够正常工作。目前工控机与风扇的连接方式决定了这些风扇一般在主机启动时便开始高速运转，直到关机才会停止。

风扇连接风扇控制器，以往的风扇控制器存在无风扇故障报警功能，只能控制一个或两个风扇，控制电路设计复杂、故障多、成本高的缺点，效率低，耗时间，控制芯片的集成度不高，导致电路的元器件多，部件越多越容易出现问题。

如专利公开号为CN2671226的专利公开了一种智能风扇控制器，它包括电源电路，微处理器及调速部分，所述调速部分由按键输入单元、过零监测电路、可控硅驱动控制电路组成，由按键输入单元和过零检测电路的信号输出控制可控硅触发角，改变风扇电机的电压。所述专利设计的电路复杂，调制程序麻烦，电子元器件多，容易出现故障并且出现故障时也无报警功能等。

发明内容：

为了解决上述现有技术存在的问题，本发明提供带报警的温度控制工控机风扇模块，性能优越、成本低廉。

带报警的温度控制工控机风扇模块，包括单片机、单片机外部中断源、DC/DC转换器、片选集成芯片、三极管、二极管、LED发光二极管、热敏电阻和蜂鸣器等电子元器件。

进一步，所述单片机为八位单片机，所述片选集成芯片为74HC151片选集成芯片；

所述八位单片机内置有A/D转换器和通过C语言设计的脉宽调制器PWM及单片机选择器，所述脉宽调制器PWM通过控制单片机的输出来调节风扇的转速，所述单片机选择器用于判断哪一个风扇出现故障。

所述热敏电阻用于检测机箱内热源的温度，随温度的高低而改变阻值的特性通过电流的方式反馈给所述八位单片机。

所述DC/DC转换器为转变输入电压后有效输出固定电压的电压转换器；

所述LED发光二极管通过发光来显示与风扇控制器电连接的哪一个机箱风扇出现故障；

所述蜂鸣器在机箱风扇出现故障LED发光二级管发光的同时发出报警音。

上述电子元器件中，所述热敏电阻设置在控制器内部电路中，热敏电阻的一端连于电路中，另一端连接所述八位单片机内置的A/D转换器的输入端，所述A/D转换器的输出端连接所述八位单片机内置的脉宽调制器PWM的输入端，所述脉宽调制器PWM的输出端分别连接多个机箱风扇的输入端，所述多个机箱风扇的输出端连接单片机选择器的输入端，所述单片机选择器的输出端通过单片机外部中断源及I/O端口分别连接LED发光二极管和蜂鸣器。

所述热敏电阻与所述A/D转换器组成测试电路，热敏电阻对温度信号进行采集，并通过A/D转换器将采集结果送入所述八位单片机；所述脉宽调制器PWM与风扇组成控制电路，控制电路接收到所述测试电路中的A/D转换器的信号后，由脉宽调制器PWM来控制所述风扇的转速；所述74HC151片选集成芯片、单片机外部中断源、LED发光二极管和蜂鸣器组成报警电路，利用74HC151片选集成芯片来选择出现故障的风扇，通过单片机外部中断源进入中断处理程序，再通过I/O端口控制LED发光二极管发光显示哪一个风扇出现故障，同时，蜂鸣器发出报警音。

本发明的设计方法及工作原理简述如下：

通过热敏电阻随温度的高低而改变阻值的特性通过电流的方式反馈给八位单片机，利用所述八位单片机内置的A/D转换器转换成八位单片机可处理的数字信号，再利用C语言在八位单片机内部设计脉宽调制器PWM来控制八位单片机的输出，最终控制多个风扇的转速。

故障报警方面：使用片选芯片来选择出现故障的风扇，片选芯片的输出作为控制核心单片机的输入，利用C语言编写一个选择器来判断哪一个风扇出现故障，再通过LED发光二极管来显示哪一个风扇故障，并且，此时蜂鸣器发出报警音。

本发明的有益效果是：

1、本发明控制电路采用单片机设计，大部分功能通过C语言在单片机内实现，电路设计简单，成本低，性能好。

2、本发明提供了报警装置，从而较好地解决了散热风扇出现故障时不易被及时发现的问题，为工控计算机的安全运行提供了可靠的保障。

附图说明：

图1为本实用新型的结构示意图。

具体实施方式：

以下结合附图和具体实施方式来进一步说明本发明；

实施例：

参看图1，带报警的温度控制工控机风扇模块，包括八位单片机、单片机外部中断源、DC/DC转换器、74HC151片选集成芯片、三极管、二极管、LED发光二极管6、热敏电阻1和蜂鸣器7。

所述八位单片机内设置有单片机A/D转换器2和通过C语言设计的脉宽调制器3及4选1选择器5，所述脉宽调制器3通过控制单片机的输出来调节风扇的转速，所述4选1选择器5用于判断哪一个风扇出现故障。

热敏电阻1的一端连于八位单片机的主电路中，另一端连接单片机A/D转换器2的输入端，所述单片机A/D转换器2的输出端连接所述八位单片机内置的脉宽调制器3的输入端，脉宽调制器3的输出端并联连接四个机箱风扇41、42、43和44的输入端，所述四个机箱风扇的输出端共同连接4选1选择器5的输入端，所述4选1选择器5的输出端通过单片机外部中断源及I/O端口分别连接LED发光二极管6和蜂鸣器7。

上述电子元器件分别组成本发明的控制模块的测试电路、控制电路与报警电路，如下所述：

测试电路：热敏电阻1与单片机A/D转换器2组成测试电路，热敏电阻1是温度传感器的一种，用于检测机箱内热源的温度，单片机A/D转换器2对模拟信号进行采集并将结果送入八位单片机。测试电路工作过程是：热敏电阻1随着温度高低的变化而改变阻值并产生电压信号，经过单片机A/D转换器2转换成所述八位单片机可处理的数字信号。

控制电路：所述脉宽调制器3与四个机箱风扇41、42、43及44组成控制电路，控制电路接收到所述测试电路中的单片机A/D转换器2的数字信号后，单片机内通过C语言程序预先设定的脉宽调制器3来控制单片机的输出，进而最终控制所述四个机箱风扇的转速。

报警电路：74HC151片选集成芯片、单片机外部中断源、LED发光二极管6和蜂鸣器7组成报警电路，74HC151片选集成芯片是一个八选一数据选择器，它有八个数据输入端D0-D7，1个选通端S，三个数据选择端A、B、C和两个输出端Y、W，当三个数据选择端A、B、C从000到111变化时，可以选择不同的通道。所述74HC151片选集成芯片的输出端作为控制核心单片机的输入端，通过单片机外部中断源进入中断处理程序，再通过I/O端口控制LED发光二极管6来显示出哪一个风扇故障，同时，蜂鸣器7发出报警音。

本发明的设计方法及工作原理简述如下：

通过热敏电阻1随温度的高低而改变阻值的特性通过电流的方式反馈给八位单片机，利用所述八位单片机内置的单片机A/D转换器2转换成八位单片机可处理的数字信号，再利用C语言在八位单片机内部设计脉宽调制器3来控制八位单片机的输出，最终控制多个风扇的转速。

故障报警方面：使用74HC151片选集成芯片来选择出现故障的风扇，74HC151片选集成芯片的输出端作为控制核心单片机的输入端，通过单片机外部中断源进入中断处理程序，再通过I/O端口控制LED发光二极管6来显示出哪一个风扇故障，并且，此时蜂鸣器7发出报警音。

在本发明中带报警的温度控制工控机风扇模块，利用脉宽调制器3、单片机A/D转换器2、单片机外部中断源和74HC151片选集成芯片分别实现了对工控机风扇调速控制和风扇故障报警的功能，并且全部程序都采用了单片机C语言程序设计，从而简化了电路设计，降低了使用成本。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (4)

1、带报警的温度控制工控机风扇模块，其特征在于，它采用单片机作为控制核心，所述单片机内设置有单片机A/D转换器(2)和采用C语言设计的脉宽调制器(3)和4选1选择器(5)，单片机整个控制模块包括：

由热敏电阻(1)与单片机A/D转换器(2)组成的测试电路，热敏电阻(1)感应温度产生电压信号，并通过单片机A/D转换器(2)对模拟信号进行采集，并将采集结果送入单片机；

脉宽调制器(3)与机箱风扇(41、42、43、44)组成的控制电路，所述控制电路接收到上述测试电路中的单片机A/D转换器(2)输出的数字信号后，通过脉宽调制器(3)控制单片机的输出，来控制机箱风扇(41、42、43、44)的转速；

74HC151片选集成芯片、4选1选择器(5)、单片机外部中断源、LED发光二极管(6)及蜂鸣器(7)组成的报警电路。

2、根据权利要求1所述的带报警的温度控制工控机风扇模块，所述单片机为八位单片机。

3、根据权利要求1所述的带报警的温度控制工控机风扇模块，所述74HC151片选集成芯片的输出端作为控制核心单片机的输入端，通过单片机外部中断源进入中断处理程序，再通过I/O端口控制LED发光二极管(6)发光显示哪一个风扇出现故障，同时，蜂鸣器(7)发出报警音。

4、根据根据权利要求1或2或3所述的带报警的温度控制工控机风扇模块，所述热敏电阻(1)的一端连于单片机的主电路中，另一端连接单片机A/D转换器(2)的输入端，所述单片机A/D转换器(2)的输出端连接所述八位单片机内置的脉宽调制器(3)的输入端，脉宽调制器(3)的输出端并联连接四个机箱风扇(41、42、43、44)的输入端，所述四个机箱风扇的输出端共同连接单片机选择器(5)的输入端，所述单片机选择器(5)的输出端通过单片机外部中断源及I/O端口分别连接LED发光二极管(6)和蜂鸣器(7)。