一種機箱溫度智能控制系統(tǒng)和方法
【專利摘要】本發(fā)明提出一種基于單片機的智能化的機箱溫度控制系統(tǒng)和方法，所述機箱溫度控制系統(tǒng)包括單片機、機箱內(nèi)溫度傳感器、機箱外溫度傳感器、風扇和風扇運行驅(qū)動電路，兩個溫度傳感器感測的溫度值輸出給單片機，所述單片機包括風扇低速運轉(zhuǎn)控制端和風扇高速運轉(zhuǎn)控制端，分別連接于風扇運行驅(qū)動電路，所述風扇運行驅(qū)動電路基于單片機的控制信號控制風扇處于高速運轉(zhuǎn)、低速運轉(zhuǎn)或停止運轉(zhuǎn)狀態(tài)，本發(fā)明的方案充分考慮了機箱內(nèi)部的溫度和機箱所處環(huán)境的溫度條件，創(chuàng)新的提出一種能夠綜合考慮機箱內(nèi)外溫度環(huán)境的溫度控制策略，進而使得所述機箱能夠持久的工作于理想的溫度條件，提高了溫度控制效率，有效降低了風扇電能消耗。
【專利說明】一種機箱溫度智能控制系統(tǒng)和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及溫度控制領(lǐng)域，更具體的涉及一種基于單片機的機箱溫度控制系統(tǒng)和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)的機箱如電腦機箱的溫度控制一般是直接利用電源給風扇供電，而風扇常轉(zhuǎn)來控制機箱的溫度，這樣不但難以對機箱的溫度達到準確的控制，而且會造成電能的較大浪費?，F(xiàn)有技術(shù)中有時為了降低噪音，也采用可調(diào)變阻器來調(diào)節(jié)風扇的轉(zhuǎn)速，但這種人為的調(diào)節(jié)也沒有根據(jù)機箱的實際溫度來控制風扇的轉(zhuǎn)速，無法根據(jù)實際環(huán)境將機箱內(nèi)的溫度控制到理想范圍之內(nèi)?，F(xiàn)有技術(shù)中也有通過在機箱內(nèi)設(shè)置溫度傳感器來檢測機箱內(nèi)的溫度，并根據(jù)這種檢測結(jié)果來控制風扇運轉(zhuǎn)以達到理想冷卻效果的技術(shù)，但是這種溫度傳感器往往設(shè)置于機箱內(nèi)的特定位置，單純根據(jù)溫度傳感器的檢測數(shù)值控制風扇的運行，并沒有考慮機箱所處環(huán)境的溫度條件，比如在夏天即使機箱內(nèi)的發(fā)熱部件處于未運行狀態(tài)，因環(huán)境溫度較高，這種機箱內(nèi)溫度傳感器檢測的溫度值也可能達到風扇運行開啟條件，導致電能的浪費，而在寒冷的冬季，盡管發(fā)熱元件已經(jīng)很熱，但是因環(huán)境溫差的自然對流，機箱內(nèi)溫度傳感器感測到的溫度值偏低可能達不到風扇開啟溫度條件，導致發(fā)熱元件可能被熱損壞，因此現(xiàn)有技術(shù)中在對含有發(fā)熱元件的機箱的溫度進行控制時，沒有達到精確控制機箱內(nèi)溫度的效果，影響了發(fā)熱元件的正常運行，并在一定程度上造成了電能的浪費。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題，提出一種基于單片機的智能化的機箱溫度自動控制系統(tǒng)和方法，充分考慮了機箱內(nèi)部的溫度和機箱所處環(huán)境的溫度條件，引入了兩個溫度傳感器，并通過單片機對傳感器檢測溫度的數(shù)值關(guān)系分析，創(chuàng)新的提出一種能夠綜合考慮機箱內(nèi)外溫度環(huán)境的溫度控制策略，進而使得所述機箱能夠持久的工作于理想的溫度條件，提高了溫度控制效率，有效降低了風扇電能消耗，并提高了發(fā)熱元件的使用壽命。
[0004]本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案如下:
一種機箱溫度智能控制系統(tǒng)，包括單片機、機箱內(nèi)溫度傳感器、機箱外溫度傳感器、風扇和風扇運行驅(qū)動電路，兩個溫度傳感器感測的溫度值輸出給單片機，所述單片機包括風扇低速運轉(zhuǎn)控制端和風扇高速運轉(zhuǎn)控制端，分別連接于風扇運行驅(qū)動電路，所述風扇運行驅(qū)動電路基于單片機的控制信號控制風扇處于高速運轉(zhuǎn)、低速運轉(zhuǎn)或停止運轉(zhuǎn)狀態(tài)。
[0005]進一步的根據(jù)本發(fā)明所述的機箱溫度智能控制系統(tǒng)，其中所述風扇運行驅(qū)動電路包括分壓電阻、電壓源VCC和四個晶體三極管，所述單片機的風扇低速運轉(zhuǎn)控制端連接于第一晶體三極管的基極，第一晶體三極管的集電極連接于電壓源VCC，第一晶體三極管的發(fā)射極連接于第三晶體三極管的基極，第三晶體三極管的集電極經(jīng)分壓電阻連接于風扇一端，第三晶體三極管的發(fā)射極接地，風扇的另一端連接于所述電壓源VCC，所述單片機的風扇高速運轉(zhuǎn)控制端連接于第二晶體三極管的基極，第二晶體三極管的集電極連接于所述電壓源vcc，第二晶體三極管的發(fā)射極連接于第四晶體三極管的基極，第四晶體三極管的集電極連接于所述風扇的一端，第四晶體三極管的發(fā)射極接地。
[0006]進一步的根據(jù)本發(fā)明所述的機箱溫度智能控制系統(tǒng)，其中還包括數(shù)碼管驅(qū)動芯片和數(shù)碼管，所述數(shù)碼管驅(qū)動芯片連接于單片機的溫度顯示狀態(tài)輸出端，所述數(shù)碼管連接于數(shù)碼管驅(qū)動芯片，用于顯示溫度傳感器感測的機箱內(nèi)溫度和機箱外環(huán)境溫度。
[0007]進一步的根據(jù)本發(fā)明所述的機箱溫度智能控制系統(tǒng)，其中上述四個晶體三極管的基極端均連接有電阻，且四個晶體三極管均為NPN晶體三級管，所述第一晶體三極管和第二晶體三極管為小功率晶體三極管，所述風扇的數(shù)量為兩個，且相互并聯(lián)的設(shè)置于機箱內(nèi)。
[0008]進一步的根據(jù)本發(fā)明所述的機箱溫度智能控制系統(tǒng)，其中所述單片機中預存有標準的風扇工作溫度查詢表，所述風扇工作溫度查詢表給出各種機箱外環(huán)境溫度值下，對應于風扇各種運行狀態(tài)的機箱內(nèi)溫度值條件，具體包括風扇關(guān)閉運轉(zhuǎn)溫度條件、風扇低速運轉(zhuǎn)開啟溫度條件、風扇高速運轉(zhuǎn)關(guān)閉溫度條件和風扇高速運轉(zhuǎn)開啟溫度條件。
[0009]進一步的根據(jù)本發(fā)明所述的機箱溫度智能控制系統(tǒng)，其中當所述溫度傳感器感測的溫度符合所述風扇低速運轉(zhuǎn)開啟溫度條件時，所述單片機的風扇低速運轉(zhuǎn)控制端輸出高電平信號、風扇高速運轉(zhuǎn)控制端輸出低電平信號，當所述溫度傳感器感測的溫度符合所述風扇高速運轉(zhuǎn)開啟溫度條件時，所述單片機的風扇高速運轉(zhuǎn)控制端輸出高電平信號、風扇低速運轉(zhuǎn)控制端輸出低電平信號，當所述溫度傳感器感測的溫度符合所述風扇高速運轉(zhuǎn)關(guān)閉溫度條件時，所述單片機的風扇低速運轉(zhuǎn)控制端輸出高電平信號、風扇高速運轉(zhuǎn)控制端輸出低電平信號，當所述溫度傳感器感測的溫度符合所述風扇關(guān)閉運轉(zhuǎn)溫度條件時，所述單片機的風扇低速運轉(zhuǎn)控制端和風扇高速運轉(zhuǎn)控制端均輸出低電平信號。
[0010]進一步的根據(jù)本發(fā)明所述的機箱溫度智能控制系統(tǒng)，其中所述單片機包括低通濾波器、風扇控制模塊和故障檢測模塊，所述低通濾波器對溫度傳感器輸入的溫度數(shù)據(jù)進行濾波處理后分別輸出給風扇控制模塊和故障檢測模塊，所述風扇控制模塊基于溫度數(shù)據(jù)生成并輸出風扇運行狀態(tài)的控制信號，所述故障檢測模塊基于溫度數(shù)據(jù)進行故障判定，當其向風扇控制模塊輸出故障信號時，風扇控制模塊生成并輸出風扇高速運轉(zhuǎn)控制信號。
[0011]進一步的根據(jù)本發(fā)明所述的機箱溫度智能控制系統(tǒng)，其中所述溫度傳感器型號為DS18B20，所述單片機型號為STC89C516RD+，所述第一晶體三極管和第二晶體三極管為S9013型號的小功率晶體三極管，所述第三晶體三極管和第四晶體三極管為TIP122晶體三極管。
[0012]一種機箱溫度的智能控制方法，所述智能控制方法基于上述技術(shù)方案之一所述的機箱溫度智能控制系統(tǒng)進行，所述機箱溫度智能控制系統(tǒng)包括的單片機中預存有標準的風扇工作溫度查詢表，所述風扇工作溫度查詢表給出各種機箱外環(huán)境溫度值下，對應于風扇理想運行狀態(tài)的機箱內(nèi)溫度值條件，包括風扇關(guān)閉運轉(zhuǎn)溫度值條件、風扇低速運轉(zhuǎn)開啟溫度值條件、風扇高速運轉(zhuǎn)關(guān)閉溫度值條件和風扇高速運轉(zhuǎn)開啟溫度值條件，所述智能控制方法包括以下步驟:
(I)、單片機讀取機箱外溫度傳感器感測的環(huán)境溫度值T_eXp，并根據(jù)該環(huán)境溫度值T_exp在所述風扇工作溫度查詢表中提取關(guān)閉風扇運轉(zhuǎn)的機箱內(nèi)標準溫度值Tl、開啟風扇低速運轉(zhuǎn)的機箱內(nèi)標準溫度值T2、關(guān)閉風扇高速運轉(zhuǎn)的機箱內(nèi)標準溫度值T3和開啟風扇高速運轉(zhuǎn)的機箱內(nèi)標準溫度值T4 ； (2)、單片機讀取機箱內(nèi)溫度傳感器感測的機箱內(nèi)溫度值T_in，并基于該機箱內(nèi)溫度值T_in和對應于風扇理想運行狀態(tài)的所述機箱內(nèi)標準溫度值Tl、T2、T3、T4之間的關(guān)系控制風扇處于低速、高速或停止運行狀態(tài)。
[0013]進一步的根據(jù)本發(fā)明所述的智能控制方法，其中所述機箱內(nèi)標準溫度值Tl、T2、T3、T4之間的關(guān)系為T1<T2<T3<T4，所述步驟(2)進一步包括以下步驟:
Α、當機箱內(nèi)溫度值T_in大于等于機箱內(nèi)標準溫度值T2且小于機箱內(nèi)標準溫度值T4時，單片機控制風扇低速運轉(zhuǎn)；
B、當機箱內(nèi)溫度值T_in小于等于機箱內(nèi)標準溫度值Tl時，單片機控制風扇停 止運轉(zhuǎn)；
C、當機箱內(nèi)溫度值T_in大于機箱內(nèi)標準溫度值Tl且小于機箱內(nèi)標準溫度值 T2時，單片機保持之前風扇的運行狀態(tài)；
D、當機箱內(nèi)溫度值T_in大于等于機箱內(nèi)標準溫度值T4時，單片機控制風扇高 速運轉(zhuǎn)，直至讀取的機箱內(nèi)溫度值T_in小于等于機箱內(nèi)標準溫度值T3時，單片機控制
風扇由高速運轉(zhuǎn)狀態(tài)切換至低速運轉(zhuǎn)狀態(tài)。
[0014]進一步的根據(jù)本發(fā)明所述的智能控制方法，其中還包括故障檢測步驟，當所述溫度傳感器檢測的機箱外環(huán)境溫度值T_exp或機箱內(nèi)溫度值T_in出現(xiàn)異常時，單片機控制風扇高速運轉(zhuǎn)。
[0015]通過本發(fā)明的技術(shù)方案至少能夠達到以下技術(shù)效果:
I)、通過兩個溫度傳感器同時檢測機箱內(nèi)外的溫度條件，提高了對機箱內(nèi)的溫度控制精度，保證了機箱內(nèi)發(fā)熱元件運行于理想溫度條件。
[0016]2)、通過動態(tài)調(diào)整風扇的運行，提高了對機箱的實際冷卻效率，避免了電子元件發(fā)熱損壞的可能。
[0017]3)、相對于傳統(tǒng)冷卻方式，有效地降低了對冷卻電能的使用消耗，達到了節(jié)能的目的。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]附圖1為本發(fā)明所述機箱溫度智能控制系統(tǒng)的電路結(jié)構(gòu)原理圖；
附圖2為本發(fā)明所述機箱溫度智能控制方法中預設(shè)的風扇工作溫度查詢表；
附圖3為本發(fā)明所述機箱溫度智能控制系統(tǒng)中單片機包括的控制模塊結(jié)構(gòu)；
附圖4為使用本發(fā)明所述機箱溫度智能控制方法進行溫度控制的實例測試圖。
【具體實施方式】
[0019]以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案進行詳細的描述，以使本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠更加清楚的理解本發(fā)明的方案，但并不因此限制本發(fā)明的保護范圍。
[0020]如附圖1所示，本發(fā)明所提供的機箱溫度智能控制系統(tǒng)包括單片機、兩個溫度傳感器、數(shù)碼管、數(shù)碼管驅(qū)動芯片、若干電阻、四個晶體三極管(NPN:S9013_1、S9013_2、TIP122_1、ΤΙΡ122_2)和兩個風扇(F1、F2)。其中兩個溫度傳感器的輸出端連接單片機，向所述單片機輸入溫度感測信號，其中一個溫度傳感器安裝于機箱內(nèi)部，優(yōu)選靠近主要發(fā)熱元件，用于實時感測機箱內(nèi)部溫度，另一個溫度傳感器安裝于機箱外部，用于實時準確的感測機箱外部環(huán)境溫度，兩個溫度傳感器的型號優(yōu)選為DS18B20。所述單片機的溫度顯示狀態(tài)輸出端(P0.0-P0.7端口)連接所述數(shù)碼管驅(qū)動芯片，所述數(shù)碼管驅(qū)動芯片為74HC573芯片，其輸出端連接所述數(shù)碼管，所述數(shù)碼管用于顯示溫度傳感器感測的機箱內(nèi)溫度和機箱外環(huán)境溫度值。所述的單片機優(yōu)選為STC89C516RD+單片機，其接收兩個溫度傳感器T_in和T_exp傳來的信號，經(jīng)過內(nèi)部程序分析處理后(在下面詳細描述)，決定其控制信號輸出端B_low(Pl.0端子)和B_high(Pl.1端子)的輸出狀態(tài)是O還是I,其中單片機的B_low信號輸出端經(jīng)電阻Rl連接于晶體三極管S9013_l的基極，晶體三極管S9013_l的集電極連接于電壓源VCC，晶體三極管S9013_l的發(fā)射極經(jīng)電阻R3連接于晶體三極管TIP122_1的基極，晶體三極管ΤΙΡ122_1的集電極經(jīng)分壓電阻R4連接于兩個并聯(lián)風扇的一端和晶體三極管ΤΙΡ122_2的集電極，晶體三極管ΤΙΡ122_1的發(fā)射極接地，單片機的B_high信號輸出端經(jīng)電阻R2連接于晶體三極管S9013_2的基極，晶體三極管S9013_2的集電極連接于所述電壓源VCC，晶體三極管S9013_2的發(fā)射極經(jīng)電阻R5連接于晶體三極管TIP122_2的基極，晶體三極管ΤΙΡ122_2的集電極連接于兩個并聯(lián)風扇和電阻R4，晶體三極管ΤΙΡ122_2的發(fā)射極接地。所述兩個風扇F1、F2并聯(lián)連接，并聯(lián)的一端連接于所述電壓源VCC，并聯(lián)的另一端如上所述連接于所述電阻R4和晶體三極管TIP122_2的集電極，上述兩個風扇優(yōu)選固定在機箱頂部(數(shù)量可根據(jù)需要設(shè)置)，轉(zhuǎn)動時往外排氣，采用兩個12V直流風扇。晶體三極管S9013_l和晶體三極管S9013_2即為S9013小功率三極管，晶體三極管TIP122_1和晶體三極管ΤΙΡ122_2為ΤΙΡ122晶體管。當單片機的程序決定當前兩個風扇應低速轉(zhuǎn)動時，其Β_low信號輸出端輸出高電平信號“I”即B_low=l，此時單片機管腳的微電流經(jīng)電阻Rl流入晶體三極管S9013_l的基極，S9013_l導通，由S9013_l的發(fā)射極流出的小電流經(jīng)限流電阻R3進入晶體三極管TIP122_1的基極，ΤΙΡ122_1導通，大電流經(jīng)VCC —風扇F1/F2 —電阻R4 — ΤΙΡ122_1 —地，風扇Fl和F2轉(zhuǎn)動，但由于電阻R4的限流分壓作用，電壓源VCC僅有一部分電壓作用在風扇Fl和F2上，此時Fl和F2并不是全速運轉(zhuǎn)，而處于低速運轉(zhuǎn)狀態(tài)。當單片機內(nèi)部的程序決定當前兩個風扇F1、F2應高速轉(zhuǎn)動時，其B_high信號輸出端輸出高電平信號“I”即B_high=l，此時單片機管腳的微電流經(jīng)電阻R2流入晶體三極管S9013_2基極，S9013_2導通，由S9013_2的發(fā)射極流出的小電流經(jīng)限流電阻R5進入TIP122_2的基極，ΤΙΡ122_2導通，大電流經(jīng)電壓源VCC —風扇F1/F2 — ΤΙΡ122_2 —地，風扇Fl和F2轉(zhuǎn)動，此時電壓源VCC的電壓幾乎全部作用在風扇Fl和F2上，此時Fl和F2高速運轉(zhuǎn)。這里單片機的控制信號輸出端B_low和B_high分別用了兩個功率不同的三極管進行二級放大，即保證了兩個風扇運轉(zhuǎn)時有充足的電流，同時由于最后一級(TIP122)采用可通過較大電流的三極管，有效降低了三極管的工作溫度。
[0021]這樣本發(fā)明的單片機基于溫度傳感器的感測信號進行內(nèi)部的程序分析處理后，通過輸出高低電平信號來控制兩個風扇同時工作于低速運轉(zhuǎn)狀態(tài)還是同時工作于高速運轉(zhuǎn)狀態(tài)，當基于傳感器的檢測信號確定需要對發(fā)熱元件加強制冷作用時，單片機控制其1high端輸出高電平即可使兩個風扇高速運轉(zhuǎn)，當基于傳感器的檢測信號確定對發(fā)熱元件僅需普通制冷即可時，單片機控制其[10?端輸出高電平可使兩個風扇低速運轉(zhuǎn)。因此通過本發(fā)明附圖1所示的系統(tǒng)電路結(jié)構(gòu)，只要在單片機中設(shè)定好溫度智能控制策略即如何基于溫度傳感器的信號智能控制風扇的工作狀態(tài)，即可達到對機箱溫度的智能控制，使發(fā)熱元件工作于理想的溫度環(huán)境。[0022]下面對結(jié)合附圖2-4來詳細的說明本發(fā)明機箱溫度的智能控制策略。為了敘述方便，假設(shè)機箱內(nèi)的溫度傳感器感測的機箱內(nèi)部的溫度為T_in，機箱外環(huán)境溫度傳感器感測的機箱所處環(huán)境的溫度為T_exp，單片機STC89C516RD+分別讀取兩個溫度傳感器的感測溫度T_in和T_exp，并控制數(shù)碼管顯示其溫度值，在單片機中預存有標準狀態(tài)下的風扇工作溫度查詢表，單片機將讀取的T_in和T_exp溫度值和其內(nèi)存儲的風扇工作溫度查詢表進行比對判定后，決定兩個風扇是靜止、低速轉(zhuǎn)動還是高速轉(zhuǎn)動。
[0023]具體的單片機內(nèi)存儲的風扇工作溫度查詢表如附圖2所示，其給出了環(huán)境溫度值、機箱內(nèi)溫度值和風扇運行條件之間的理想關(guān)系，具體的給出了各環(huán)境溫度值下對應于風扇各種理想運行狀態(tài)的機箱內(nèi)溫度值條件，其中橫坐標代表的是環(huán)境溫度，縱坐標代表的是機箱內(nèi)溫度，曲線LowOn表示風扇低速開啟條件，曲線LowOff表示風扇低速關(guān)閉條件，曲線HighOn表示風扇高速開啟條件，曲線HighOff表示風扇高速關(guān)閉條件，即四條曲線自下而上依次表示風扇關(guān)閉運轉(zhuǎn)溫度條件、風扇低速運轉(zhuǎn)開啟溫度條件、風扇高速運轉(zhuǎn)關(guān)閉溫度條件和風扇高速運轉(zhuǎn)開啟溫度條件。
[0024]可見隨著環(huán)境溫度的不同，決定風扇運轉(zhuǎn)狀態(tài)的機箱內(nèi)溫度值亦不相同，從而通過這種預設(shè)的風扇工作溫度查詢表能夠充分的考慮環(huán)境溫度來決定機箱內(nèi)的制冷條件，避免了【背景技術(shù)】中的問題。所述單片機基于上述風扇工作溫度查詢表和溫度傳感器實際感測的溫度值來對風扇的運行狀態(tài)進行控制的具體過程如下:
首先，單片機讀取環(huán)境溫度傳感器感測的機箱所處環(huán)境的溫度值T_exp，并在其中預存的風扇工作溫度查詢表中查找該溫度值T_exp在其橫坐標上的位置，然后根據(jù)該位置信息在風扇工作溫度查詢表中提取以下溫度數(shù)值條件(橫坐標T_exp溫度值所對應的LowOn曲線、LowOff曲線、HighOn曲線和HighOff曲線的縱坐標溫度值):關(guān)閉風扇運轉(zhuǎn)的機箱內(nèi)標準溫度值Tl、開啟風扇低速運轉(zhuǎn)的機箱內(nèi)標準溫度值T2、關(guān)閉風扇高速運轉(zhuǎn)的機箱內(nèi)標準溫度值T3、開啟風扇高速運轉(zhuǎn)的機箱內(nèi)標準溫度值T4，優(yōu)選的T1<T2<T3<T4。
[0025]然后，單片機讀取機箱內(nèi)溫度傳感器感測的機箱內(nèi)溫度值T_in，并根據(jù)T_in溫度值和上述溫度數(shù)值條件Tl、T2、T3、T4之間的關(guān)系對風扇運行狀態(tài)進行如下控制:
(O當機箱內(nèi)溫度值T_in大于等于T2且小于T4時，單片機輸出風扇低速運轉(zhuǎn)的控制信號即B_low=l，B_high=0，控制風扇以低速狀態(tài)進行運轉(zhuǎn)；
(2)當機箱內(nèi)溫度值乙化小于等于Tl時，單片機輸出關(guān)閉風扇運轉(zhuǎn)的控制信號即B_1w=O, B_high=0,控制風扇停止運轉(zhuǎn),處于靜止狀態(tài)；
(3)當機箱內(nèi)溫度值T_in大于Tl且小于T2時，單片機不做任何處理，保持之前風扇的運行狀態(tài)；
(4)當機箱內(nèi)溫度值乙化大于等于T4時，單片機輸出風扇高速運轉(zhuǎn)的控制信號即B_1w=O, B_high=l,控制風扇以高速狀態(tài)進行運轉(zhuǎn),并一直保持這種B_low=0, B_high=l的控制信號輸出，直至讀取的機箱內(nèi)溫度值T_in小于等于T3時，輸出控制信號B_low=l，B_high=0，將風扇由高速運轉(zhuǎn)狀態(tài)切換至低速運轉(zhuǎn)狀態(tài)。
[0026]某一時刻所述的單片機按照上述方式之一控制所述風扇的運轉(zhuǎn)，結(jié)合所述風扇工作溫度查詢表，提供如下典型溫度條件數(shù)值:當環(huán)境溫度在_40°C至0°C之間時，所述 T1=23°C、T2=27°C、T3=28°C、T4=30°C ;當環(huán)境溫度為 10°C 時，所述 T1=24°C、T2=28°C、T3=29°C、T4=31°C ;當環(huán)境溫度為 20°C 時，所述 T1=25°C、T2=29°C、T3=30°C、T4=32°C ;當環(huán)境溫度為30°C時，所述T1=32°C、T2=35°C、T3=36°C、T4=38°C ;當環(huán)境溫度為40°C時，所述T1=37°C、T2=38°C、T3=39°C、T4=41°C。對于其他的溫度點也以類似的方式進行控制。上述風扇工作溫度查詢表采用了預設(shè)值，這是根據(jù)若干次試驗而得到的能夠適用于大多數(shù)機箱穩(wěn)定運行的標準參考值。
[0027]另外為了進一步保證溫度控制效果，在上述單片機中還設(shè)置了故障檢測機制，在出現(xiàn)故障時單片機輸出風扇高速運轉(zhuǎn)控制信號B_low=0,B_high=l,這種故障檢測機制通過故障檢測模塊實現(xiàn)，具體判定方式為:兩個溫度傳感器之一感測的溫度值偏離預設(shè)的正常范圍、或者兩個溫度傳感器感測的溫度差值超過預設(shè)范圍、或者溫度傳感器感測的機箱溫度上升速度過快超出預設(shè)范圍或者溫度傳感器出現(xiàn)別的工作故障，等等，在這種情況下單片機中的故障檢測模塊向風扇控制模塊輸出故障信號B_err=l,當風扇控制模塊接收到B_err=l的信號時,控制B_low=0, B_high=l使風扇高速運轉(zhuǎn)。
[0028]優(yōu)詵的，應用于本發(fā)明中的單片機STC89C516RD+(溫控系統(tǒng)控制策略簡圖)如附圖3所示:包括低通濾波器、風扇控制模塊和故障檢測模塊，其中兩個溫度傳感器輸入的溫度數(shù)據(jù)T_in和T_exp先經(jīng)過低通濾波器進行濾波，防止溫度傳感器信號由于干擾導致信號不穩(wěn)定引起風扇的異常起停，經(jīng)過濾波處理后的溫度傳感器數(shù)據(jù)分別輸出給風扇控制模塊和故障檢測模塊，并在風扇控制模塊中實現(xiàn)上述關(guān)鍵的溫度控制策略并輸出相應的控制信號B_low和B_high,而故障檢測模塊基于溫度傳感器感測的溫度數(shù)據(jù)T_in和T_exp來進行故障判定，如這種溫度值T_in或T_exp或其差值是否偏離預設(shè)的正常范圍、T_in上升速度是否過快等等，當與預設(shè)值比較出現(xiàn)故障時，其向風扇控制模塊輸出故障信號B_err=l，風扇控制模塊接收到該信號時直接控制B_low=0, B_high=l使風扇高速運轉(zhuǎn)，同時故障檢測模塊向單片機的故障指示燈輸出故障信號B_err_In或B_err_Exp,控制故障燈進行故障顯示提醒。
[0029]實施例1
以下以機箱外環(huán)境溫度傳感器檢測的環(huán)境溫度T_exp=10攝氏度為例，給出通過本發(fā)明所述方案進行機箱溫度控制的實施例。首先對照附圖2所示的風扇工作溫度查詢表，得到關(guān)閉風扇運轉(zhuǎn)的機箱內(nèi)標準溫度值T1=24°C、開啟風扇低速運轉(zhuǎn)的機箱內(nèi)標準溫度值T2=28 °C、關(guān)閉風扇高速運轉(zhuǎn)的機箱內(nèi)標準溫度值T3=29 °C、開啟風扇高速運轉(zhuǎn)的機箱內(nèi)標準溫度值T4=31°C。然后當機箱溫度傳感器感測的機箱內(nèi)溫度值T_in超過28度時，單片機輸出控制信號B_low=l，B_high=0控制風扇低速轉(zhuǎn)動，若溫度持續(xù)上升到31度時，單片機輸出控制信號B_low=0，B_high=l控制風扇高速轉(zhuǎn)動，隨著機箱溫度的下降，在29-31度之間風扇繼續(xù)保持高速轉(zhuǎn)動(B_low=0,B_high=l),直至機箱溫度降到29度以下時，單片機輸出控制信號B_low=l，B_high=0控制風扇由高速變?yōu)榈退俎D(zhuǎn)動，然后當感測到機箱溫度在24-29度之間時,單片機保持B_low=l, B_high=0,使風扇仍然維持之前的低速轉(zhuǎn)動，當機箱內(nèi)溫度低于24度后，單片機輸出控制信號B_low=0，B_high=0，使風扇停止轉(zhuǎn)動。
[0030]為了測試溫度控制能否達到預期目標，如附圖4所示，進一步進行了實踐測試，對控制系統(tǒng)進行仿真附圖4中Tin為傳感器感測的機箱內(nèi)部溫度，Texp為感測的環(huán)境溫度，low為風扇低速控制位，high為風扇高速控制位。一般情況下外部溫度Texp比較穩(wěn)定,本測試中環(huán)境溫度在10°C左右，其中包括了隨機噪聲信號。當機箱內(nèi)部溫度升高超過低速開啟限值T2時,兩個風扇低速轉(zhuǎn)動(B_low=l,B_high=0),當溫度持續(xù)升高超過高速轉(zhuǎn)動開啟限值T4時,兩個風扇高速轉(zhuǎn)動(B_low=0, B_high=l),機箱內(nèi)部溫度下降過程中，當機箱內(nèi)部溫度低于高速風扇關(guān)閉限值T3時，兩個風扇低速轉(zhuǎn)動(B_low=l，B_high=0)，當機箱內(nèi)部溫度低于低速風扇關(guān)閉限值Tl時，兩個風扇關(guān)閉(B_low=0，B_high=0)。測試結(jié)果完全吻合預期的溫度控制過程。
[0031]以上僅是對本發(fā)明的優(yōu)選實施方式進行了描述，并不將本發(fā)明的技術(shù)方案限制于此，本領(lǐng)域技術(shù)人員在本發(fā)明的主要技術(shù)構(gòu)思的基礎(chǔ)上所作的任何公知變形都屬于本發(fā)明所要保護的技術(shù)范疇，本發(fā)明具體的保護范圍以權(quán)利要求書的記載為準。
【權(quán)利要求】
1.一種機箱溫度智能控制系統(tǒng)，其特征在于，包括單片機、機箱內(nèi)溫度傳感器、機箱外溫度傳感器、風扇和風扇運行驅(qū)動電路，兩個溫度傳感器感測的溫度值輸出給單片機，所述單片機包括風扇低速運轉(zhuǎn)控制端和風扇高速運轉(zhuǎn)控制端，分別連接于風扇運行驅(qū)動電路，所述風扇運行驅(qū)動電路基于單片機的控制信號控制風扇處于高速運轉(zhuǎn)、低速運轉(zhuǎn)或停止運轉(zhuǎn)狀態(tài)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機箱溫度智能控制系統(tǒng)，其特征在于，其中所述風扇運行驅(qū)動電路包括分壓電阻、電壓源VCC和四個晶體三極管，所述單片機的風扇低速運轉(zhuǎn)控制端連接于第一晶體三極管的基極，第一晶體三極管的集電極連接于電壓源VCC，第一晶體三極管的發(fā)射極連接于第三晶體三極管的基極，第三晶體三極管的集電極經(jīng)分壓電阻連接于風扇一端，第三晶體三極管的發(fā)射極接地，風扇的另一端連接于所述電壓源VCC，所述單片機的風扇高速運轉(zhuǎn)控制端連接于第二晶體三極管的基極，第二晶體三極管的集電極連接于所述電壓源VCC，第二晶體三極管的發(fā)射極連接于第四晶體三極管的基極，第四晶體三極管的集電極連接于所述風扇的一端，第四晶體三極管的發(fā)射極接地。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的機箱溫度智能控制系統(tǒng)，其特征在于，還包括數(shù)碼管驅(qū)動芯片和數(shù)碼管，所述數(shù)碼管驅(qū)動芯片連接于單片機的溫度顯示狀態(tài)輸出端，所述數(shù)碼管連接于數(shù)碼管驅(qū)動芯片，用于顯示溫度傳感器感測的機箱內(nèi)溫度和機箱外環(huán)境溫度。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的機箱溫度智能控制系統(tǒng)，其特征在于，上述四個晶體三極管的基極端均連接有電阻，且四個晶體三極管均為NPN晶體三級管，所述第一晶體三極管和第二晶體三極管為小功率晶體三極管，所述風扇的數(shù)量為兩個，且相互并聯(lián)的設(shè)置于機箱內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項所述的機箱溫度智能控制系統(tǒng)，其特征在于，所述單片機中預存有標準的風扇工作溫度查詢表，所述風扇工作溫度查詢表給出各種機箱外環(huán)境溫度值下，對應于風扇各種運行狀態(tài)的機箱內(nèi)溫度值條件，具體包括風扇關(guān)閉運轉(zhuǎn)溫度條件、風扇低速運轉(zhuǎn)開啟溫度條件、風扇高速運轉(zhuǎn)關(guān)閉溫度條件和風扇高速運轉(zhuǎn)開啟溫度條件。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的機箱溫度智能控制系統(tǒng)，其特征在于，其中當所述溫度傳感器感測的溫度符合所述風扇低速運轉(zhuǎn)開啟溫度條件時，所述單片機的風扇低速運轉(zhuǎn)控制端輸出高電平信號、風扇高速運轉(zhuǎn)控制端輸出低電平信號，當所述溫度傳感器感測的溫度符合所述風扇高速運轉(zhuǎn)開啟溫度條件時，所述單片機的風扇高速運轉(zhuǎn)控制端輸出高電平信號、風扇低速運轉(zhuǎn)控制端輸出低電平信號，當所述溫度傳感器感測的溫度符合所述風扇高速運轉(zhuǎn)關(guān)閉溫度條件時，所述單片機的風扇低速運轉(zhuǎn)控制端輸出高電平信號、風扇高速運轉(zhuǎn)控制端輸出低電平信號，當所述溫度傳感器感測的溫度符合所述風扇關(guān)閉運轉(zhuǎn)溫度條件時，所述單片機的風扇低速運轉(zhuǎn)控制端和風扇高速運轉(zhuǎn)控制端均輸出低電平信號。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6任一項所述的機箱溫度智能控制系統(tǒng)，其特征在于，所述單片機包括低通濾波器、風扇控制模塊和故障檢測模塊，所述低通濾波器對溫度傳感器輸入的溫度數(shù)據(jù)進行濾波處理后分別輸出給風扇控制模塊和故障檢測模塊，所述風扇控制模炔基于溫度數(shù)據(jù)生成并輸出風扇運行狀態(tài)的控制信號，所述故障檢測模炔基于溫度數(shù)據(jù)進行故障判定，當其向風扇控制模塊輸出故障信號時，風扇控制模塊生成并輸出風扇高速運轉(zhuǎn)控制信號。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7任一項所述的機箱溫度智能控制系統(tǒng)，其特征在于，所述溫度傳感器型號為DS18B20，所述單片機型號為STC89C516RD+，所述第一晶體三極管和第二晶體三極管為S9013型號的小功率晶體三極管，所述第三晶體三極管和第四晶體三極管為TIP122晶體三極管。
9.一種機箱溫度的智能控制方法，其特征在于，所述智能控制方法基于權(quán)利要求1-8任一項所述的機箱溫度智能控制系統(tǒng)進行，所述機箱溫度智能控制系統(tǒng)包括的單片機中預存有標準的風扇工作溫度查詢表，所述風扇工作溫度查詢表給出各種機箱外環(huán)境溫度值下，對應于風扇理想運行狀態(tài)的機箱內(nèi)溫度值條件，包括風扇關(guān)閉運轉(zhuǎn)溫度值條件、風扇低速運轉(zhuǎn)開啟溫度值條件、風扇高速運轉(zhuǎn)關(guān)閉溫度值條件和風扇高速運轉(zhuǎn)開啟溫度值條件，所述智能控制方法包括以下步驟 : (1)、單片機讀取機箱外溫度傳感器感測的環(huán)境溫度值T_exp，并根據(jù)該環(huán)境溫度值T_exp在所述風扇工作溫度查詢表中提取關(guān)閉風扇運轉(zhuǎn)的機箱內(nèi)標準溫度值Tl、開啟風扇低速運轉(zhuǎn)的機箱內(nèi)標準溫度值T2、關(guān)閉風扇高速運轉(zhuǎn)的機箱內(nèi)標準溫度值T3和開啟風扇高速運轉(zhuǎn)的機箱內(nèi)標準溫度值T4 ； (2)、單片機讀取機箱內(nèi)溫度傳感器感測的機箱內(nèi)溫度值T_in，并基于該機箱內(nèi)溫度值T_in和對應于風扇理想運行狀態(tài)的所述機箱內(nèi)標準溫度值Tl、T2、T3、T4之間的關(guān)系控制風扇處于低速、高速或停止運行狀態(tài)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的智能控制方法，其特征在于，其中所述機箱內(nèi)標準溫度值Tl、T2、T3、T4之間的關(guān)系為T1<T2<T3<T4，所述步驟(2)進一步包括以下步驟: A、當機箱內(nèi)溫度值T_in大于等于機箱內(nèi)標準溫度值T2且小于機箱內(nèi)標準溫度值T4時，單片機控制風扇低速運轉(zhuǎn)； B、當機箱內(nèi)溫度值乙化小于等于機箱內(nèi)標準溫度值Tl時，單片機控制風扇停止運轉(zhuǎn)； C、當機箱內(nèi)溫度值乙化大于機箱內(nèi)標準溫度值Tl且小于機箱內(nèi)標準溫度值T2時，單片機保持之前風扇的運行狀態(tài)； D、當機箱內(nèi)溫度值乙化大于等于機箱內(nèi)標準溫度值T4時，單片機控制風扇高速運轉(zhuǎn)，直至讀取的機箱內(nèi)溫度值T_in小于等于機箱內(nèi)標準溫度值T3時，單片機控制風扇由高速運轉(zhuǎn)狀態(tài)切換至低速運轉(zhuǎn)狀態(tài)。
11.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的智能控制方法，其特征在于，還包括故障檢測步驟，當所述溫度傳感器檢測的機箱外環(huán)境溫度值T_exp或機箱內(nèi)溫度值T_in出現(xiàn)異常時，單片機控制風扇高速運轉(zhuǎn)。
【文檔編號】G06F1/20GK103488211SQ201310339528
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2013年8月6日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月6日
【發(fā)明者】林國偉 申請人:奇瑞汽車股份有限公司