基于单片机ＰＷＭ实现的散热风机自动调速装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供了一种基于单片机ＰＷＭ实现的散热风机自动调速装置，它是由五部分构成的：单片机处理部分，数据采集部分、风机控制部分、报警处理部分、电源部分。本装置以ＭＳＰ４３０Ｆ１１３２单片机为核心，其它各部分分别与单片机系统进行连接，并且由独立的电源部分进行供电。此装置可根据功率器件和系统的温度自动无级连续地调节散热风机的转速。解决了大多数散热风机转速是恒定的，产生的风量也是固定的，而不能根据功率器件和系统的温度来调整散热风机的转速和风量的缺陷，有效的提高了散热风机的工作效率。此设计方案经实践检验，其性能可靠、体积小，造价低廉。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于一种电机自动控制技术，具体涉及一种散热风机自动调速技术。
技术介绍
在电力电子控制系统中，核心功率器件如MOSFET半导体场效应晶体管、双极型功 率晶体管和绝缘栅双极型功率晶体管IGBT等应用都会通过较大的电流并且产生大量的 热。为了使功率器件和系统能正常工作，风冷降温的形式是多数大功率器件采用的冷却方 式，但风冷降温的风机往往是恒速的，产生的风量也是固定的，而不能根据功率器件和系统 的温度来调整风机的转速和风量，此技术专利正是为了解决此类问题而设计的。
技术实现思路
本实用型的目的在于提供一种性能可靠，能根据功率器件和系统的温度无级连续 地调节散热风机转速的装置。本实用型的目的是这样实现的散热风机自动调速装置是由五部分构成的单片 机处理部分，数据(温度、电流)采集部分、风机控制部分、报警处理部分、电源部分。本装 置以MSP430F1132单片机为核心，其它各部分分别与单片机系统进行连接，并且由独立的 电源部分进行供电。本技术还有这样一些技术特征1、所述的数据采集部分，是采用负温度系数的温敏电阻将需要控制的电流和温度 信号传送给单片机进行数据处理。2、所述的风机控制部分是将单片机输出的风机控制PWM信号，通过光耦隔离转换 到散热风机控制电路中对风机转速进行控制。3、所述的报警处理部分是将单片机接收到的工作信号和数据进行处理上传。本技术属于一种电机自动控制装置，具体涉及的是一种电力电子系统中散热 风机自动调速技术，此装置可有效的保证散热风机的工作效率。此设计方案经实践检验，其 性能可靠、体积小，造价低廉，具有广阔的市场前景。附图说明图1为本技术的原理框图；图2为单片机控制部分原理图；图3为单片机输出的PWM信号示意图；图4为风机控制原理图。具体实施方式以下结合附图和具体实施例对本技术作进一步的说明本实施例的原理框图如图1所示。1、单片机控制系统部分本系统是以MSP430F1132单片机为核心的，通过采集的大功率器件或系统的环境 温度所对应的电压数据，经过AD转换运算得到实际温度值。依据实际温升的多少通过精准 的运算控制，改变单片机内定时器的设定的参数，即用软件改变PWM的占空比和周期，再由 单片机对应的Pl. 1 口输出PWM电平，通过风机运行时的风机电流所对应的电压数据，经过 AD转换和参数运算得到实际的风机电流。依据风机电流的大小判断风机运行的状态，如果 运行状态不对，可以通过Pl. 0 口输出高低电平经过光耦的转换控制风机的启停，并产生报 警信号。在图2中R7、R8为上拉电阻，R3、R5为限流电阻，R2、R6为分压电阻，R4为高精度 线性温敏电阻，Xl为8M有源晶振，01、02为隔离光耦。2、数据采集部分本技术采用的是负温度系数的温敏电阻，即随着温度的上升电阻的阻值降 低。其主要优点是灵敏度高、工作温度范围宽、体积小、热稳定性好。通过温度的变化温敏 电阻的阻值在0-10K欧姆之间变化，经过上拉电阻分压使单片机采样的电压在0-2. 5伏范 围内，不超过单片机采样的上下限。数据采集的大功率器件的环境温度是单片机内定时器 输出PWM的依据，即风机的转速和外界的环境温度成正比，同理风机电流与风机的转速也 成正比的，风机的转速越高风机电流越大。通过采样风机电流的大小可以判断风机的运行 状态。3、风机控制部分单片机输出的PWM信号是一种具有固定周期和不同占空比的数字信号，改变风机 的转速就是改变PWM信号的占空比来实现的。PWM信号占空比是由改变单片机内定时器的 计数器大小决定的，如图3所示，单片机输出的风机控制PWM信号，通过光耦隔离转换到硬 件控制电路控制风机转速，具体原理如图4，当PWM信号输出低电平时，电容El放电，三极 管Tl慢慢进入截止状态，达林顿管T3导通，电容E2充电，风机的输出电压随之逐步升高， 同时三极管T4导通，风机的输出电流增大，其通过电阻R14使三极管T2导通，El放电，直 到下一个高电平到来。当PWM信号输出高电平时，电容El开始充电，三极管Tl慢慢进入导通状态，达林 顿管T3截止，风机继续运行时，电容E2放电，风机的输出电压随之下降，风机的输出电流也 降低，三极管T2进入截止状态，El充电，直到下一个低电平的到来。PWM信号输出低电平的占空比越大，风机的输出电压值随之增加，风机的转速就越 高。即通过PWM信号控制风机的电压值，从而来控制风机转速的。其中D3稳压管能保证风 机的输出电压的最低限。4、报警处理部分本技术由两种报警信号。这两种报警信号都是通过数据采集得到的。当环境 温度采样达到设定的上限时，单片机产生温度报警信号上传。当风机停止运行或风机电流 过大时，单片机产生风机故障信号上传。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于单片机ＰＷＭ实现的散热风机自动调速装置，其特征在于它是由五部分构成的：单片机处理部分，数据采集部分、风机控制部分、报警处理部分、电源部分，本装置以ＭＳＰ４３０Ｆ１１３２单片机为核心，其它各部分分别与单片机系统进行连接，并且由独立的电源部分进行供电。

【技术特征摘要】
一种基于单片机PWM实现的散热风机自动调速装置，其特征在于它是由五部分构成的单片机处理部分，数据采集部分、风机控制部分、报警处理部分、电源部分，本装置以MSP430F1132单片机为核心，其它各部分分别与单...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐颖，刘富利，韩洪臣，韦健，管晓磊，李尚，
申请(专利权)人：哈尔滨九洲电气股份有限公司，
类型：实用新型
国别省市：93[中国|哈尔滨]