風扇轉速測試系統及方法
2024-02-28 07:44:15
專利名稱：風扇轉速測試系統及方法
技術領域：
本發明涉及一種風扇轉速測試系統及方法，尤其涉及一種基於可 編程門陣列的風扇轉速測試系統及方法。
背景技術：
PWM的全稱是Pulse Width Modulation (脈衝寬度調製)，其把 變流器的輸出電壓斬波成為脈沖，通過改變脈衝的寬度、數量或者分 布規則，以改變輸出電壓的數值和頻率的控制方法。因PWM風扇有 節能等諸多優點，而成為PC系統散熱領域的新寵。
佔空比(Duty Cycle)是指高電平在一個周期之內所佔的時間比 率，佔空比越大，電路開通時間就越長。PWM風扇的轉速隨著佔空 比的大小成比例的增大，達到風扇轉速控制的目的。
但由於其為新產品，利用原來的檢測方式，用信號發生器產生所 需要的一定頻率、佔空比(需用示波器偵測)的PWM波，再用轉速 計測試風扇的轉速的檢測方式。該檢測方式所需設備眾多，佔用空間 比較大，並且測試相當麻煩，所需人員專業素質也必須較高，因此不 適合於生產線大量產品的流水線作業。
此外，原來的檢測方式都是通過單片機控制信號發生器產生符合 要求的PWM波提供給風扇做轉速控制之用，這樣得到的PWM波頻 率不夠高，會影響到測試結果的精度。
發明內容
鑑於以上內容，有必要提供一種風扇轉速測試系統，其可利用可 編程門陣列產生高頻率的PWM波，提高測試準確性，降低測試成本。
鑑於以上內容，還有必要提供一種風扇轉速測試方法，其可利用 可編程門陣列產生高頻率的PWM波，提高測試準確性，降低測試成
本。
一種風扇轉速測試系統，包括風扇接口板，所述風扇接口板連接 有待檢測的脈衝寬度調製風扇。該風扇轉速測試系統還包括主機、數 據採集卡及可編程門陣列，所述主機於測試開始時調出儲存於其中的 風扇料號參數，所述風扇料號參數包括測試點數、脈衝寬度調製波的 頻率、佔空比、各佔空比對應的風扇參考轉速及測試時間，初始化所 述測試點數的變量並傳送所述的脈衝寬度調製波的頻率和佔空比給
所述可編程門陣列；
所述可編程門陣列根據所述脈衝寬度調製波的頻率和佔空比產 生高頻率的脈衝寬度調製波，對待檢測的脈衝寬度調製風扇進行轉速 控制；
所述數據採集卡根據所述測試時間向所述可編程門陣列傳送採
集信息，由可編程門陣列通過風扇接口板採集待檢測的脈衝寬度調製
風扇的轉速回饋信號，傳送給數據採集卡，數據採集卡將該轉速回饋 信號轉換成數位訊號傳送給主機；
所述主機根據所述數位訊號計算出該脈衝寬度調製風扇的實際 轉速並根據所述佔空比對應的風扇參考轉速判斷風扇實際轉速是否 在誤差範圍之內。
一種風扇轉速測試方法，包括如下步驟主才幾調出儲存於其中的 風扇料號參數，所述風扇料號參數包括測試點數、脈衝寬度調製波的 頻率、佔空比、各佔空比對應的風扇參考轉速及測試時間，並初始化 測試點數的變量為零；主機傳送一脈衝寬度調製波的頻率和佔空比給 可編程門陣列，使可編程門陣列產生高頻率的脈衝寬度調製波控制與 風扇接口板連接的待檢測的脈衝寬度調製風扇的轉速；主機根據所述 測試時間參數判斷是否到達測試時間；當到達測試時間時，主機通過 數據採集卡傳送一採集信息給可編程門陣列，由可編程門陣列通過風 扇接口板採集待^r測的脈衝寬度調製風扇的轉速回饋信號，並傳送給 數據採集卡；數據採集卡收到所述轉速回饋信號後，將該轉速回饋信 號轉換成數位訊號並傳給主機；主機根據該數位訊號計算出該脈衝寬
度調製風扇的實際轉速並根據所述佔空比對應的風扇參考轉速判斷 風扇實際轉速是否在誤差範圍之內。
相較於現有技術，所述的風扇轉速測試系統及方法，利用可編程
門陣列產生高頻率的PWM波，提高了測試的準確性，降低了測試成 本，更適合生產線大量產品的流水線作業。
圖1是本發明風扇轉速測試系統較佳實施例的硬體架構圖。 圖2是圖1所示主機的功能模塊圖。
圖3是本發明風扇轉速測試方法較佳實施例的整體流程圖。 圖4是本發明風扇轉速測試方法較佳實施例的進入中斷服務程 序設置參數的流程圖。
具體實施例方式
如圖1所示，是本發明風扇轉速測試系統較佳實施例的硬體架構 圖。該系統主要包括顯示設備IO、主機20、數據採集卡30、可編程 門陣列40及風扇接口板50，所述風扇接口板50提供4個通道的風 扇接口 ，用於將待檢測的PWM風扇60跟可編程門陣列40連接起來， 通過轉速回饋線70將採集到的待檢測PWM風扇60的轉速回饋信號 傳給可編程門陣列40。其中，主機20負責運行系統的應用程式，對 各個設備進行控制調配，該主機20中存儲有多個常用PWM風扇的 料號參數，所述風扇料號參數包括測試點數、PWM波的頻率、佔 空比、各佔空比對應的風扇參考轉速及測試時間等。該主機20於測 試開始時調出儲存於其中的風扇料號參數，初始化所述測試點數的變 量並通過RS232串行傳輸口 (也可以是其它串行或並行傳輸口 )傳 送所述的PWM波的頻率和佔空比給所述可編程門陣列40。
所述可編程門陣列40用於根據主機20傳送過來的PWM波的頻 率和佔空比產生高頻率的PWM波對待檢測的PWM風扇60進行轉 速控制。
所述數據採集卡30用於根據所述測試時間向所述可編程門陣列 40傳送採集信息，由可編程門陣列40通過風扇接口板50採集待檢 測的PWM風扇60的轉速回饋信號，傳送給數據採集卡30，數據採 集卡30將該轉速回饋信號轉換成數位訊號傳送給主機20。
所述主機20對該數位訊號進行數字濾波處理，然後根據該數字 信號計算出該待檢測的PWM風扇60的實際轉速，並根據風扇料號 參數、該待檢測的PWM風扇60的實際轉速和測試點數的變量判斷 該待檢測的PWM風扇60的實際轉速是否在誤差範圍之內，判斷所 有測試點是否測試完畢等。
所述顯示設備10用於顯示測試過程中的參數信息及測試結果， 如轉速值、頻率值、佔空比、測試時間以及報警信息等。
如圖2所示，是圖1所示主機的功能模塊圖。所述主機20包括 系統初始化模塊201,參數變更模塊202，轉速計算模塊203及判斷 模塊204。
其中，系統初始化模塊201用於根據主機20下達的測試指令調 出存儲於主機20中的待檢測的PWM風扇60的料號參數並初始化測 試點數的變量I為零。
轉速計算模塊203用於根據數據採集卡30轉換得到的待檢測的 PWM風扇60的轉速回饋數位訊號，對該數位訊號進行數字濾波處 理，計算該數位訊號的頻率再乘以一個轉速因子就得到該待檢測的 PWM風扇60的實際轉速。
判斷模塊204用於根據風扇料號參數、該待檢測的PWM風扇60 的實際轉速和測試點數的變量I判斷是否到測試時間，判斷該待檢測 的PWM風扇60的實際轉速是否在誤差範圍之內及判斷所有測試點 是否測試完畢等。
參數變更模塊202用於從一個測試點切換到下一個測試點時變 更PWM波的頻率、佔空比和該佔空比對應的風扇參考轉速。
如下所述，是通過前述風扇轉速測試系統，實施風扇轉速測試的 步驟。
當測試人員要對一個新的PWM風扇進行轉速測試時，首先，觀'J
試人員在主機20中設置多個常用PWM風扇的料號參數，所述風扇 料號參數包括測試點數、PWM波的頻率、佔空比、各佔空比對應 的風扇參考轉速及測試時間等。測試點數的設定一般是由客戶決定， 因PWM風扇在相同電壓不同佔空比下會有不同的轉速，為檢測不同 佔空比下的轉速，需要設定測試點數。如一款PWM風扇，須測佔空 比為0%、 25%、 75%、 100%這四個點下對應的轉速，因此該款PWM 風扇的測試點數設定為4。然後把對應的佔空比與各佔空比所對應的 參考轉速輸入，所述參考轉速是由風扇的性能所決定。所述測試時間 是指從一個測試點到下一個測試點的測試時間，如從測佔空比為0% 到測佔空比為25%之間需4秒，該時間長短的設定主要由風扇轉速穩 定的時間決定，因為不同佔空比下的轉速是不同的，風扇從一種轉速 變到另 一種轉速需要一段延遲時間。
然後，主機20下達測試指令，系統初始化4莫塊201根據該測試 指令初始化測試點數的變量I等於零，調出儲存在主機20中的風扇 料號參數。可編程門陣列40接收到主機20發送的風扇轉速測試指令 後，根據主機20傳送的PWM波的頻率和佔空比產生高頻率的PWM 波對待檢測的PWM風扇60進行轉速控制。然後，判斷模塊204根 據風扇料號參數中的測試時間參數判斷是否到達測試點的測試時間。 如果測試時間到了 ，主機20通過數據採集卡30傳送一採集信息給可 編程門陣列40,可編程門陣列40的內部信號採集電路通過風扇接口 板50採集該PWM風扇60的轉速回饋信號，將該轉速回饋信號傳送 給數據採集卡30。數據採集卡30獲得的該轉速回饋信號是一種模擬 信號，由於主機20隻能接收和處理數位訊號，數據採集卡30將該轉 速回饋信號轉換成數位訊號後傳送給主機20。主機20的轉速計算模 塊203對該數位訊號進行數字濾波處理，消除該數位訊號裡的噪聲和 靜電幹擾，計算該數位訊號的頻率再乘以一個轉速因子就得到該 PWM風扇60的實際轉速。
然後，判斷模塊204判斷該PWM風扇60的實際轉速是否正常，
即將上述計算得到的該PWM風扇60的實際轉速與所述佔空比對應 的風扇參考轉速對比，判斷該PWM風扇60的實際轉速是否在誤差 範圍內，其判斷公式為參考轉速x (1-公差％)=<實際轉速<=參考 轉速x ( 1+公差％)。如果該PWM風扇60的實際轉速不在誤差範圍 內，則表明該PWM風扇60沒有通過測試，則通過顯示設備10顯示 出l艮警信息。如果該PWM風扇60的實際轉速在誤差範圍內，則將 測試點數的變量I累加1，對比測試點數的變量I與測試點數參數， 如果測試點數的變量I小於測試點數參數，則判斷所有測試點未測試 完畢。如果還有測試點沒有測試，則切換到下一個測試點，通過參數 變更模塊202變更測試參數，包括測試點的PWM波的頻率、佔空比 和該佔空比所對應的參考轉速，把下一個測試點的PWM波的頻率和 佔空比傳送給可編程門陣列40,進行下一個測試點測試。如果測試 點數的變量I等於測試點數參數，則判斷模塊204判斷該PWM風扇 60通過了測試，在顯示設備10上顯示該PWM風扇60通過測試的提 示信息，測試停止。
如圖3所示，是本發明風扇轉速測試方法較佳實施例的整體流程 圖。首先，測試人員在主機20中設置多個常用PWM風扇的料號參 數，所述風扇料號參數包括測試點數、PWM波的頻率、佔空比、 各佔空比對應的風扇參考轉速及測試時間等。然後，主機20下達測 試指令，系統初始化模塊201根據該測試指令初始化測試點數的變量 I等於零，調出儲存在主機20中的風扇料號參數(步驟S300 )。可編 程門陣列40接收到主機20發送的風扇轉速測試指令後，根據主機 20傳送的PWM波的頻率和佔空比產生高頻率的PWM波對待檢測的 PWM風扇60進行轉速控制。然後，判斷模塊204根據風扇料號參數 中的測試時間參數判斷是否到達測試點的測試時間(步驟S301 )。如 果測試時間到了 ，主機20通過數據採集卡30傳送一採集信息給可編 程門陣列40,可編程門陣列40的內部信號採集電路通過風扇接口板 50採集該PWM風扇60的轉速回饋信號，將該轉速回饋信號傳送給 數據採集卡30 (步驟S302 )。數據採集卡30獲得的該轉速回饋信號是一種模擬信號，由於主機20隻能接收和處理數位訊號，數據採集 卡30將該轉速回饋信號轉換成數位訊號後傳送給主機20 (步驟 S303 )。主機20的轉速計算模塊203對該數位訊號進行數字濾波處理， 消除該數位訊號裡的噪聲和靜電幹擾，計算該數位訊號的頻率再乘以 一個轉速因子就得到該PWM風扇60的實際轉速(步驟S304 )。
然後，判斷模塊204判斷該PWM風扇60的實際轉速是否正常 (步驟S305 )，即將上述計算得到的該PWM風扇60的實際轉速與 所述佔空比對應的風扇參考轉速對比，判斷該PWM風扇60的實際 轉速是否在誤差範圍內，其判斷公式為參考轉速x (1-公差％)=< 實際轉速< (1+公差％)。如果該PWM風扇60的實際轉 速不在誤差範圍內，則表明該PWM風扇60沒有通過測試，則通過 顯示設備10顯示出報警信息(步驟S308),測試停止。如果該PWM 風扇60的實際轉速在誤差範圍內，則將測試點數的變量I累加1，對 比測試點數的變量I與測試點數參數，判斷測試點數的變量I是否小 於測試點數參數，即判斷所有測試點是否測試完畢(步驟S306)。如 果測試點數的變量I小於測試點數參數，則判斷所有測試點未測試完 畢，切換到下一個測試點，通過參數變更模塊202變更測試參數，包 括測試點的PWM波的頻率、佔空比和該佔空比所對應的參考轉速， 把下一個測試點的PWM波的頻率和佔空比傳送給可編程門陣列40， 進行下一個測試點測試(步驟S307)。如果測試點數的變量I等於測 試點數參數，則判斷模塊204判斷該PWM風扇60通過了測試，在 顯示設備10上顯示該PWM風扇60測試通過的提示信息，測試停止。
在上述較佳實施例中，若被測試PWM風扇60的料號不在可編 程門陣列40所接收的多個常用風扇料號的範圍內，測試人員可在主 機20中增加對料號參數的設置。在設置該料號參數前，首先要進入 中斷服務程序設置參數，如圖4所示。
如圖4所示，是本發明風扇轉速測試方法較佳實施例的進入中斷 服務程序設置參數的流程圖。進入INTO中斷(步驟S400 );關閉INTO (步驟S401);設定某料號PWM風扇60的測試點數(步驟S402 );
設定從每個測試點到下一個測試點的測試時間(步驟S403);設定每 個測試點PWM波的頻率(步驟S404);設定每個測試點的佔空比(步 驟S405);設定每個測試點佔空比對應的參考轉速(步驟S406);打 開INTO (步驟S407 )。
權利要求
1.一種風扇轉速測試系統，包括風扇接口板，所述風扇接口板連接有待檢測的脈衝寬度調製風扇，其特徵在於該風扇轉速測試系統還包括主機、數據採集卡及可編程門陣列，所述主機於測試開始時調出儲存於其中的風扇料號參數，所述風扇料號參數包括測試點數、脈衝寬度調製波的頻率、佔空比、各佔空比對應的風扇參考轉速及測試時間，初始化所述測試點數的變量並傳送所述的脈衝寬度調製波的頻率和佔空比給所述可編程門陣列；所述可編程門陣列根據所述脈衝寬度調製波的頻率和佔空比產生高頻率的脈衝寬度調製波，對待檢測的脈衝寬度調製風扇進行轉速控制；所述數據採集卡根據所述測試時間向所述可編程門陣列傳送採集信息，由可編程門陣列通過風扇接口板採集待檢測的脈衝寬度調製風扇的轉速回饋信號，傳送給數據採集卡，數據採集卡將該轉速回饋信號轉換成數位訊號傳送給主機；所述主機根據所述數位訊號計算出該脈衝寬度調製風扇的實際轉速並根據所述佔空比對應的風扇參考轉速判斷風扇實際轉速是否在誤差範圍之內。
2. 如權利要求1所述的風扇轉速測試系統，其特徵在於，所述 主機還根據測試點數參數和測試點數的變量判斷是否所有的測試點 數已測試完畢，若測試點數的變量小於測試點數參數，表示未測試完 畢則傳送另 一脈沖寬度調製波的頻率和佔空比給所述可編程門陣列 進行下 一個測試點測試。
3. 如權利要求1所述的風扇轉速測試系統，其特徵在於，所述 主機在接收到數據採集卡傳送過來的數位訊號後，會對該數位訊號進 行數字濾波處理。
4. 如權利要求1所述的風扇轉速測試系統，其特徵在於，所述 風扇轉速測試系統還包括一顯示設備，用於顯示測試過程中的參數信息及測i式結果。
5. 如權利要求1所述的風扇轉速測試系統，其特徵在於，所述 脈衝寬度調製風扇的轉速回饋信號是通過一轉速回饋線反饋給可編 程門陣列。
6. 如權利要求1所述的風扇轉速測試系統，其特徵在於，所述 脈衝寬度調製風扇的實際轉速是通過該數位訊號的頻率再乘以一個 轉速因子得到的。
7. —種風扇轉速測試方法，其特徵在於，該方法包括如下步驟 主機調出儲存於其中的風扇料號參數，所述風扇料號參數包括測試點數、脈衝寬度調製波的頻率、佔空比、各佔空比對應的風扇參考 轉速及測試時間，並初始化測試點數的變量為零；主機傳送一脈衝寬度調製波的頻率和佔空比給可編程門陣列，使 可編程門陣列產生高頻率的脈沖寬度調製波控制與風扇接口板連接 的待檢測的脈衝寬度調製風扇的轉速；主機根據所述測試時間參數判斷是否到達測試時間；當到達測試時間時，主機通過數據採集卡傳送一採集信息給可編 程門陣列，由可編程門陣列通過風扇接口板採集待檢測的脈沖寬度調 制風扇的轉速回饋信號，並傳送給數據採集卡；數據採集卡收到所述轉速回饋信號後，將該轉速回饋信號轉換成 數位訊號並傳給主機；主機根據該數位訊號計算出該脈衝寬度調製風扇的實際轉速並 根據所述佔空比對應的風扇參考轉速判斷風扇實際轉速是否在誤差 範圍之內。
8. 如權利要求7所述的風扇轉速測試方法，其特徵在於，所述 方法進一步包括如果風扇實際轉速超出了誤差範圍，則通過顯示設備顯示出報警 信息，並停止測試；如果風扇實際轉速在誤差範圍內，則測試點數的變量累加1; 主機根據測試點數參數和測試點數的變量判斷是否所有的測試點數已測試完畢；若測試點數的變量小於測試點數參數，則主機傳送另 一脈衝寬度調製波的頻率和佔空比給所述可編程門陣列進行下一個測試點測試； 若測試點數的變量等於測試點數參數，則在顯示設備上顯示該脈 沖寬度調製風扇測試通過的提示信息。
9. 如權利要求7所述的風扇轉速測試方法，其特徵在於，所述 主機在接收到數據採集卡傳送過來的數位訊號後，會對該數位訊號進 行數字濾波處理。
10. 如權利要求7所述的風扇轉速測試方法，其特徵在於，所述 脈衝寬度調製風扇的實際轉速是通過該數位訊號的頻率再乘以一個 轉速因子得到的。
全文摘要
一種風扇轉速測試系統及方法，該方法包括如下步驟主機調出儲存於其中的風扇料號參數，並初始化測試點數的變量為零；主機傳送一脈衝寬度調製波的頻率和佔空比給可編程門陣列，使可編程門陣列產生高頻率的脈衝寬度調製波；主機根據測試時間參數判斷是否到達測試時間；當到達測試時間時，由可編程門陣列通過風扇接口板採集待檢測的脈衝寬度調製風扇的轉速回饋信號，並傳送給數據採集卡；數據採集卡將該轉速回饋信號轉換成數位訊號並傳給主機；主機根據該數位訊號計算出該脈衝寬度調製風扇的實際轉速並根據佔空比對應的風扇參考轉速判斷風扇實際轉速是否在誤差範圍之內。利用本發明提高了測試準確性，降低了測試成本。
文檔編號F04B51/00GK101105501SQ20061006165
公開日2008年1月16日 申請日期2006年7月14日 優先權日2006年7月14日
發明者餘國俊, 軍 蘭, 黃登聰, 豐 龍 申請人:鴻富錦精密工業(深圳)有限公司;鴻海精密工業股份有限公司