CN103423187A - 风扇转速控制系统 - Google Patents
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Abstract
一种风扇转速控制系统，用以对一风扇转速进行调节，所述风扇转速控制系统包括一开关输入模块、一转速控制模块、一信号采集模块、一解码模块和一显示模块，所述开关输入模块向转速控制模块输入一转速信号，所述转速控制模块接收转速信号，并根据所述转速信号输出一第一直流电压为所述风扇供电，所述转速控制模块根据转速信号改变所述第一直流电压的大小和极性，所述信号采集模块根据风扇的转动采集其转动信息，所述转速控制模块接收风扇转动信息，并将所述风扇转动信息经解码模块解码成一转速值显示在所述显示模块上。
Description
技术领域
本发明涉及一种控制系统，特别是指一种可对风扇转速进行精确控制的风扇转速控制系统。
背景技术
现有的风扇控制功能基本上都是通过PWM（Pulse-Width Modulation，脉宽调制）或Voltage（电压调节）来实现的。PWM方式是采用固定的频率控制风扇电源的开关状态，通过调整PWM信号的有效周期以控制风扇的转速，有效周期越大，风扇的转速就越快，例如：当PWM信号的有效周期为50% Duty cycle（占空比）、频率为50Hz时，风扇会在前0.01秒被供电，在下一个0.01秒被切断供电，则风扇的平均转速为其全速的一半；当PWM信号的有效周期为70% Duty cycle、频率为50Hz时，风扇会在前0.014秒被供电，在下一个0.006秒被切断供电，风扇的平均转速为其全速的70%。而Voltage方式是通过调整电压的高低来控制风扇的转速，当热敏元件侦测到的温度越高时，提供给风扇的电压越高，风扇转速越快。通常主板厂商都选择PWM方式，因为PWM方式比Voltage方式能更灵活地控制风扇转速。但是，由于风扇制程的限制，同一厂家生产的同一种类型的风扇的全速有差异，因而对应同一个PWM信号的有效周期其转速也会有差异，因而传统的PWM方式不能精确地控制风扇的转速。
发明内容
鉴于以上内容，有必要提供一种可对风扇转速进行精确控制的风扇转速控制系统。
一种风扇转速控制系统，用以对一风扇转速进行调节，所述风扇转速控制系统包括一开关输入模块、一转速控制模块、一信号采集模块、一解码模块和一显示模块，所述开关输入模块向转速控制模块输入一转速信号，所述转速控制模块接收转速信号，并根据所述转速信号输出一第一直流电压为所述风扇供电，所述转速控制模块根据转速信号改变所述第一直流电压的大小和极性，所述信号采集模块根据风扇的转动采集其转动信息，所述转速控制模块接收风扇转动信息，并将所述风扇转动信息经解码模块解码成一转速值显示在所述显示模块上。
相较于现有技术，上述风扇转速控制系统通过所述开关输入模块向转速控制模块输入一转速信号，所述转速控制模块接收转速信号，并根据所述转速信号输出一第一直流电压为所述风扇供电，所述转速控制模块根据转速信号改变所述第一直流电压的大小和极性，实现了对风扇的转速的精确控制。
附图说明
图1是本发明风扇转速控制系统较佳实施方式的框图，所述电源测试系统包括一开关输入模块、一转速控制模块、一信号采集模块、一解码模块和一显示模块。
图2是图1中开关模块、转速控制模块和风扇电性连接的电路图。
图3是图1中信号采集模块的电路图。
图4是图1中解码模块和显示模块电性连接的电路图。
主要元件符号说明
| 开关输入模块 | 100 |
| 转速控制模块 | 200 |
| 信号采集模块 | 300 |
| 解码模块 | 400 |
| 显示模块 | 500 |
| 风扇 | 600、800 |
| 按钮开关 | S0~S9 |
| 微控制器 | U1 |
| 转速控制芯片 | U2 |
| 第一三极管 | T1 |
| 第二三极管 | T2 |
| 第一电阻 | R1 |
| 第二电阻 | R2 |
| 比较器 | U3 |
| 光电耦合器 | U4 |
| 可变电阻 | VR |
| 单刀双掷开关 | S10 |
| 第三电阻 | R3 |
| 移位寄存器 | J0~J3 |
| 八段数码管 | D0~D3 |
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
请参阅图1，本发明风扇转速控制系统的一较佳实施方式用以对风扇600和800的转速进行调节，所述风扇转速控制系统包括一开关输入模块100、一转速控制模块200、一信号采集模块300、一解码模块400和一显示模块500。所述开关输入模块100向转速控制模块200输入一转速信号。所述转速控制模块200接收转速信号，并根据所述转速信号输出一第一直流电压为所述风扇600和800供电。所述转速控制模块200根据转速信号改变所述第一直流电压的大小和极性。所述信号采集模块300块根据风扇600和800的转动采集其转动信息。所述转速控制模块200接收风扇600和800的转动信息，并将所述风扇600和800的转动信息经解码模块400解码成一转速值显示在所述显示模块500上。
请参阅图2，所述开关模块100包括若干按钮开关S0~S9。所述转速控制模块200包括一微控制器U1、一转速控制芯片U2、一第一三极管T1、一第二三极管T2、一第一电阻R1和一第二电阻R2。所述微控制器U1包括一第一控制信号输出端PA0、一第二控制信号输出端PA1、一转速微调输入端PA3、若干转速信号输入端PB0~PB6、一转动信息输入端PB7、一串行数据信号输出端PC0、一时钟信号输出端PC1、一第一脉冲信号输出端PD0和一第二脉冲信号输出端PD1。所述转速控制芯片U2包括一第一脉冲信号输入端EN1、一第二脉冲信号输入端EN2、一第一电压输出端OUT1、一第二电压输出端OUT2、一第三电压输出端OUT3、一第四电压输出端OUT4、一第一控制信号输入端IN1、一第二控制信号输入端IN2、一第三控制信号输入端IN3和一第四控制信号输入端IN4。
所述按钮开关S0和S5的一端分别电性连接所述转速信号输入端PB0。所述按钮开关S1和S6的一端分别电性连接所述转速信号输入端PB1。所述按钮开关S2和S7的一端分别电性连接所述转速信号输入端PB2。所述按钮开关S3和S8的一端分别电性连接所述转速信号输入端PB3。所述按钮开关S4和S9的一端分别电性连接所述转速信号输入端PB4。所述按钮开关S0~S4另一端分别电性连接所述转速信号输入端PB5。所述按钮开关S5~S9另一端分别电性连接所述转速信号输入端PB6。所述微控制器U1的第一脉冲信号输出端PD0和第二脉冲信号输出端PD1分别电性连接所述转速控制芯片U2的第一脉冲信号输入端EN1和第二脉冲信号输入端EN2。
所述微控制器U1的第一控制信号输出端PA0电性连接所述转速控制芯片U2的第一控制信号输入端IN1。所述微控制器U1的第一控制信号输出端PA0电性连接所述第一三极管T1的基极。所述第一三极管T1的发射极接地。所述第一三极管T1的集电极经由所述第一电阻R1接收一第二直流电压。所述第一三极管T1的集电极电性连接所述转速控制芯片U2的第二控制信号输入端IN2。
所述微控制器U1的第二控制信号输出端PA1电性连接所述转速控制芯片U2的第三控制信号输入端IN3。所述微控制器U1的第二控制信号输出端PA1电性连接所述第二三极管T2的基极。所述第二三极管T2的发射极接地。所述第二三极管T2的集电极经由所述第二电阻R2接收所述第二直流电压。所述第二三极管T2的集电极电性连接所述转速控制芯片U2的第四控制信号输入端IN4。所述转速控制芯片U2的第一电压输出端OUT1和第二电压输出端OUT2分别电性连接所述风扇600的电压输入端。所述转速控制芯片U2的第三电压输出端OUT3和第四电压输出端OUT4分别电性连接所述风扇800的电压输入端。其中，所述第二直流电压的大小为+12V。
请参阅图3，所述信号采集模块300包括一比较器U3、一光电耦合器U4、一可变电阻VR、一单刀双掷开关S10和一第三电阻R3。所述光电耦合器U4包括一开关单元和一发光单元。所述可变电阻VR包括一第一端、一第二端和一调节端。所述单刀双掷开关S10包括一第一端、一第二端和一第三端。所述比较器U3的同向输入端经由所述光电耦合器U4的开关单元接地。所述比较器U3的反向输入端电性连接所述可变电阻VR的调节端。所述可变电阻VR的第一端接收一第三直流电压。所述可变电阻VR的第二端电性连接所述发光单元的阴极。所述发光单元的阳极经由所述第三电阻R3接收第三直流电压。所述发光单元的阳极经由所述开关单元接地。所述比较器U3的输出端电性连接所述微控制器U1的转动信息输入端PB7。其中，所述第三直流电压的大小为+5V。
请参阅图4，所述解码模块400包括若干移位寄存器J0~J3，每一移位寄存器J0~J3包括两串行数据信号输入端a1、a2、一时钟信号输入端a3和若干数字信号输出端b1~b8。所述移位寄存器J0的串行数据信号输入端a1、a2分别电性连接所述微控制器U1的串行数据信号输出端PC0以接收所述风扇600和800的转动信息。所述移位寄存器J1的串行数据信号输入端a1、a2电性连接所述移位寄存器J0的数字信号输出端b8。所述移位寄存器J2的串行数据信号输入端a1、a2电性连接所述移位寄存器J1的数字信号输出端b8。所述移位寄存器J3的串行数据信号输入端a1、a2电性连接所述移位寄存器J2的数字信号输出端b8。所述移位寄存器J0~J3的时钟信号输入端a3分别电性连接所述微控制器U1的时钟信号输出端PC0以接收时钟信号。
所述显示模块500包括若干八段数码管D0~D3，每一八段数码管D0~D3包括若干数字信号输入端c1～c8。每一八段数码管D0~D3的数字信号输入端c1～c8电性连接相应移位寄存器J0~J3的数字信号输出端b1~b8以接收所述风扇600和800的转速值。其中，所述风扇600为一线性风扇，所述风扇800为一脉宽调制风扇。
工作时，通过按压所述按钮开关S0~S9向微控制器U1输入转速信号对所述风扇600和800的转速进行设置。所述微控制器U1根据该转速信号在第一脉冲信号输出端PD0和第二脉冲信号输出端PD1输出相应占空比的脉宽调制信号给所述转速控制芯片U2的第一脉冲信号输入端EN1和第二脉冲信号输入端EN2。所述转速控制芯片U2在第一电压输出端OUT1和第二电压输出端OUT2输出相应大小的第一直流电压为所述风扇600供电。所述转速控制芯片U2在第三电压输出端OUT3和第四电压输出端OUT4输出相应大小的第一直流电压为所述风扇800供电。所述风扇600和800在第一直流电压的作用下分别以设置的转速转动，所述微控制器U1的转速微调输入端PA3可对所述风扇600和800的转速进行微调。其中，所述按钮开关S0~S9分别代表0～9的九个数字。
同时，所述微控制器U1的转动信息输入端PB7分别接收风扇600和800的转动信息。当采集所述风扇600的转动信息时，拨动所述单刀双掷开关S10使其第一端和第三端电性相连。所述风扇600上设有一感光标识，当所述光电耦合器U4的发光单元发出的光线照射到风扇600上的感光标识时，所述感光标识将光线反射至所述光电耦合器U4的开关单元，所述光电耦合器U4的开关单元导通。所述比较器U3的输出端输出一低电位的风扇600的转动信息；当所述光电耦合器U4的发光单元发出的光线未照射到风扇600上的感光标识时，所述感光标识无法将光线反射至所述光电耦合器U4的开关单元，所述光电耦合器U4的开关单元截至。所述光电耦合器U4的开关单元输出一高电位的风扇600的转动信息。当采集所述风扇800的转动信息时，拨动所述单刀双掷开关S10使其第二端和第三端电性相连。所述微控制器U1将接收到的风扇600和800的高低电位的转动信息经所述移位寄存器J0~J3解码为十进制的数字显示在八段数码管D0~D3上。
所述转速控制芯片U2在为风扇600和800提供第一直流电压的同时，所述微控制器U1的第一控制信号输出端PA0和第二控制信号输出端PA1可分别发出高低电位的控制信号给所述转速控制芯片U2的第一控制信号输入端IN1、第二控制信号输入端IN2、第三控制信号输入端IN3和第四控制信号输入端IN4，从而改变所述第一直流电压的极性，进而使得所述风扇600和800的转动方向发生改变。
当所述微控制器U1的第一控制信号输出端PA0输出高电位的控制信号时，所述转速控制芯片U2的第一控制信号输入端IN1接收高电位的控制信号。所述第一三极管T1的基极接收高电位的控制信号而导通。所述第一三极管T1的集电极输出低电位的控制信号给所述转速控制芯片U2的第二控制信号输入端IN2。此时所述转速控制芯片U2的第一电压输出端OUT1为高电位，所述转速控制芯片U2的第二电压输出端OUT2为低电位，所述风扇600以一第一方向转动；当所述微控制器U1的第一控制信号输出端PA0输出低电位的控制信号时，所述转速控制芯片U2的第一控制信号输入端IN1接收低电位的控制信号。所述第一三极管T1的基极接收低电位的控制信号而截至。所述第一三极管T1的集电极输出高电位的控制信号给所述转速控制芯片U2的第二控制信号输入端IN2。此时所述转速控制芯片U2的第一电压输出端OUT1为低电位，所述转速控制芯片U2的第二电压输出端OUT2为高电位，所述风扇600以与第一方向相反的一第二方向转动。同理，所述微控制器U1也可控制所述转速控制芯片U2在第三电压输出端OUT3和第四电压输出端OUT4分别输出不同电位的信号以改变所述第一直流电压的极性，从而改变所述风扇800的转动方向。
本发明风扇转速控制系统通过所述开关输入模块100向转速控制模块200输入一转速信号。所述转速控制模块200接收转速信号，并根据所述转速信号输出一第一直流电压为所述风扇600和800供电。所述转速控制模块200根据转速信号改变所述第一直流电压的大小和极性，实现了对风扇600和800的转速的精确控制。
Claims (10)
1.一种风扇转速控制系统，用以对一风扇的转速进行调节，所述风扇转速控制系统包括一开关输入模块、一转速控制模块、一信号采集模块、一解码模块和一显示模块，其特征在于：所述开关输入模块向转速控制模块输入一转速信号，所述转速控制模块接收转速信号，并根据所述转速信号输出一第一直流电压为所述风扇供电，所述转速控制模块根据转速信号改变所述第一直流电压的大小和极性，所述信号采集模块根据风扇的转动采集其转动信息，所述转速控制模块接收风扇的转动信息，并将所述风扇的转动信息经解码模块解码成一转速值显示在所述显示模块上。
2.如权利要求1所述的风扇转速控制系统，其特征在于：所述转速控制模块包括一微控制器和一转速控制芯片，所述微控制器包括一第一脉冲信号输出端和一第二脉冲信号输出端，所述转速控制芯片包括一第一脉冲信号输入端、一第二脉冲信号输入端、至少一第一电压输出端和一第二电压输出端，所述微控制器的第一脉冲信号输出端和第二脉冲信号输出端分别电性连接所述转速控制芯片的第一脉冲信号输入端和第二脉冲信号输入端，所述微控制器接收转速信号，并根据所述转速信号在第一脉冲信号输出端和第二脉冲信号输出端输出脉宽调制信号，所述转速控制芯片根据接收到的脉宽调制信号在第一电压输出端输出所述第一直流电压。
3.如权利要求2所述的风扇转速控制系统，其特征在于：所述转速控制模块还包括至少一第一三极管和一第一电阻，所述微控制器还包括至少一第一控制信号输出端，所述转速控制芯片还包括至少一第一控制信号输入端和一第二控制信号输入端，所述微控制器的第一控制信号输出端电性连接所述转速控制芯片的第一控制信号输入端，所述微控制器的第一控制信号输出端电性连接所述第一三极管的基极，所述第一三极管的发射极接地，所述第一三极管的集电极经由所述第一电阻接收一第二直流电压，所述第一三极管的集电极电性连接所述转速控制芯片的第二控制信号输入端。
4.如权利要求3所述的风扇转速控制系统，其特征在于：所述信号采集模块包括一比较器、一光电耦合器、一可变电阻和一第三电阻，所述微控制器还包括一转动信息输入端，所述光电耦合器包括一开关单元和一发光单元，所述可变电阻包括一第一端、一第二端和一调节端，所述比较器的同向输入端经由所述光电耦合器的开关单元接地，所述比较器的反向输入端电性连接所述可变电阻的调节端，所述可变电阻的第一端接收一第三直流电压，所述可变电阻的第二端电性连接所述发光单元的阴极，所述发光单元的阳极经由所述第三电阻接收第三直流电压，所述发光单元的阳极经由所述开关单元接地，所述比较器的输出端电性连接所述微控制器的转动信息输入端。
5.如权利要求4所述的风扇转速控制系统，其特征在于：所述信号采集模块还包括一单刀双掷开关，所述风扇包括一反馈信号输出端，所述单刀双掷开关包括一第一端、一第二端和一第三端，所述单刀双掷开关的第一端电性连接所述比较器的输出端，所述单刀双掷开关的第二端电性连接所述风扇的反馈信号输出端，所述单刀双掷开关的第三端电性连接所述微控制器的转动信息输入端。
6.如权利要求5所述的风扇转速控制系统，其特征在于：当所述风扇为一线性风扇时，拨动所述单刀双掷开关使其第一端和第三端电性相连，所述风扇上设有一感光标识，当所述光电耦合器的发光单元发出的光线照射到风扇上的感光标识时，所述感光标识将光线反射至所述光电耦合器的开关单元，所述光电耦合器的开关单元输出一第一状态的风扇的转动信息，当所述光电耦合器的发光单元发出的光线未照射到风扇上的感光标识时，所述光电耦合器的开关单元输出一第二状态的风扇的转动信息。
7.如权利要求5所述的风扇转速控制系统，其特征在于：当所述风扇为一脉宽调制风扇时，拨动所述单刀双掷开关使其第二端和第三端电性相连。
8.如权利要求5所述的风扇转速控制系统，其特征在于：所述开关模块包括至少一第一开关、一第二开关、一第三开关和一第四开关，所述微控制器还包括一第一转速信号输入端、一第二转速信号输入端、一第三转速信号输入端、一第四转速信号输入端和一第五转速信号输入端，所述第一开关、第二开关、第三开关和第四开关一端分别电性连接所述微控制器的第一转速信号输入端、第二转速信号输入端、第三转速信号输入端和第四转速信号输入端，所述第一开关、第二开关、第三开关和第四开关另一端电性连接所述微控制器的第五转速信号输入端。
9.如权利要求5所述的风扇转速控制系统，其特征在于：所述解码模块包括一第一移位寄存器、一第二移位寄存器、一第三移位寄存器和一第四移位寄存器，所述微控制器还包括一串行数据信号输出端，每一移位寄存器包括两串行数据信号输入端和若干数字信号输出端，所述微控制器的串行数据信号输出端电性连接第一移位寄存器的两串行数据信号输入端以输出所述风扇的转速值，所述第二移位寄存器的两串行数据信号输入端电性连接所述第一移位寄存器的一数字信号输出端以接收所述风扇的转速值，所述第三移位寄存器的两串行数据信号输入端电性连接所述第二移位寄存器的一数字信号输出端以接收所述风扇的转速值，所述第四移位寄存器的两串行数据信号输入端电性连接所述第三移位寄存器的一数字信号输出端以接收所述风扇的转速值。
10.如权利要求9所述的风扇转速控制系统，其特征在于：所述显示模块包括一第一数码管、一第二数码管、一第三数码管和一第四数码管，每一数码管包括若干数字信号输入端，所述第一移位寄存器的若干数字信号输出端电性连接所述第一数码管的若干数字信号输入端以输出风扇转动信息，所述第二移位寄存器的若干数字信号输出端电性连接所述第二数码管的若干数字信号输入端以输出风扇转动信息，所述第三移位寄存器的若干数字信号输出端电性连接所述第三数码管的若干数字信号输入端以输出风扇转动信息，所述第四移位寄存器的若干数字信号输出端电性连接所述第四数码管的若干数字信号输入端以输出风扇转动信息。
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Application publication date: 20131204 |