一種多風扇轉速檢測的方法和裝置的製作方法

2023-11-01 22:43:17

專利名稱：一種多風扇轉速檢測的方法和裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及網絡通訊技術領域，具體涉及一種多風扇轉速檢測的方法和裝置。
背景技術：
在網絡通信系統中，經常使用風扇對網絡通信設備進行風冷，以降低網絡通信設備的工作溫度，從而保證網絡通信設備正常運行。
但是由於風扇的持續高速轉動會產生高噪音、多灰塵以及縮短風扇自身壽命等諸多問題，很多需要風冷的網絡通信設備均採用調節風扇轉速的方法來解決上述問題。
調節風扇轉速的前提為可獲得風扇轉速。因此能否簡單而準確的檢測風扇轉速是風扇調速的關鍵技術之一。
調節風扇轉速需要被調節轉速的風扇具有轉速反饋功能，即需要風扇能夠輸出轉速反饋信號，根據風扇輸出的轉速反饋信號可獲得風扇轉速。
具有轉速反饋信號的風扇輸出的轉速反饋信號為脈衝信號。
現有技術是利用FAN_IC(風扇監控晶片)或EPLD(可編程邏輯晶片)實現風扇轉速檢測；其實現方案為獲得風扇輸出的轉速反饋脈衝信號，並將其傳輸至FAN_IC或EPLD，由FAN_IC或EPLD根據風扇轉速反饋脈衝信號獲得風扇轉速。
現有技術中獲得風扇轉速反饋脈衝信號的電路接口如圖1所示。
在圖1中，風扇轉速反饋脈衝信號由風扇的OC-GATE(集電極門)輸出至電路接口部分，電路接口部分對風扇轉速反饋脈衝信號進行上拉電阻的電壓調節後由output端輸出。
風扇轉速反饋脈衝信號可以經過隔離或非隔離後由OC-GATE輸出至電路接口部分的output端，在電路接口部分通過將風扇轉速反饋脈衝信號上拉電阻後，可得到符合FAN_IC或EPLD的電壓要求的風扇轉速反饋脈衝信號。
電路接口的output端輸出的風扇轉速反饋脈衝信號的波形圖如附圖2所示。
風扇提供的轉速反饋脈衝信號通常為一周期信號，隨著轉速的不同，信號的周期改變，信號的周期是指產生一個脈衝信號所需要的時間，信號的周期T(秒/轉)與風扇的轉速N對應關係為T＝60×TIME/(K×N)其中TIME為預定時間(秒s)，N為風扇轉速(每分鐘轉速rpm)，K為風扇的極對數，通常為2、3、或4。
風扇轉速檢測的方法是對轉速信號的周期進行計數，並通過上述的公式換算得到風扇的轉速。
現有的風扇轉速檢測技術是利用專用風扇監控晶片或外加可編程邏輯晶片來檢測風扇轉速信號，現有的風扇轉速檢測技術的實現方案如附圖3所示。
在圖3中FAN_IC為風扇控制專用晶片；EPLD為可編程邏輯晶片。
風扇控制專用晶片或可編程邏輯晶片對於風扇轉速的檢測都是通過檢測風扇轉速反饋脈衝信號的周期來完成的。其內部實現的原理如下1、根據輸入信號的上升沿或下降沿觸發計數器開始計數，在一個周期或幾個周期內結束計數，並將此計數值存入某寄存器內。
2、CPU通過內部總線local bus或串行總線如I2C讀取特定地址的寄存器，取得脈衝信號的周期值，並通過上述換算公式得到風扇轉速。
利用現有技術無論是使用可編程邏輯器件還是使用風扇專用控制晶片實現風扇轉速檢測，都會增加網絡通訊系統設備額外的成本開銷。
由於風扇專用控制晶片受風扇轉速輸入管腳個數的限制。通常的風扇專用控制晶片只有3個以下的風扇轉速檢測管腳，即最多只能對三個風扇進行轉速檢測，若需要檢測的風扇個數多於三個，則風扇專用控制晶片不能全部滿足風扇檢測轉速的需求。
由於在網絡通訊系統設備中增加了檢測電路部分及CPU基於總線進行讀取等操作，增加了網絡通訊設備的硬體及數據傳輸的出錯概率，使網絡通訊設備的可靠性降低。

發明內容
本發明的目的在於，提供一種多風扇轉速檢測的方法和裝置，以解決現有技術中不能同時滿足轉速檢測可靠性高且成本低的問題。
為達到上述目的，本發明提供如下的技術方案一種多風扇轉速檢測的方法，該方法利用了具有多個輸入輸出埠的CPU，包括a、將多個風扇的轉速反饋信號輸入相應的CPU輸入輸出埠；b、從所述CPU的輸入輸出埠獲取每個風扇的轉速反饋信號；c、根據獲取的轉速反饋信號確定所述每個風扇的轉速。
所述的步驟a具體為將多個風扇的轉速反饋信號經過電壓調節後輸入相應的CPU輸入輸出埠。
所述的風扇轉速反饋信號包括風扇轉速反饋脈衝信號。
所述的步驟b具體為在預定時間內按照預定間隔時間從所述CPU的輸入輸出埠獲取每個風扇轉速反饋脈衝信號的電平。
所述的步驟c包括c1、根據獲取的每個風扇的轉速反饋脈衝信號的電平獲取在預定時間內所述電平的變化次數；
c2、根據所述電平變化次數和所述預定時間獲得所述風扇的轉速。
所述的步驟c2包括c21、根據所述電平變化次數和所述預定時間獲得所述每個風扇轉速反饋脈衝信號的周期；c22、根據所述每個風扇轉速反饋脈衝信號的周期並利用公式N＝60×TIME/(T×K)獲得所述風扇的轉速；所述的N表示風扇的轉速(轉/分鐘)；所述的TIME表示預定時間(秒)；所述的T表示信號的周期(秒/轉)；所述的K表示風扇的極對數(個)。
一種多風扇轉速檢測的裝置，包括信號獲取模塊用於從所述CPU的輸入輸出埠獲取風扇轉速反饋信號並將其傳輸到轉速獲取模塊；轉速獲取模塊用於根據所述信號獲取模塊傳輸來的風扇轉速反饋信號確定並輸出所述風扇的轉速。
所述的裝置還包括外置於CPU的信號電壓調節模塊用於對風扇轉速反饋信號進行電壓調節，並將調節後的風扇轉速反饋信號傳輸至所述CPU的輸入輸出埠。
所述的外置於CPU的信號電壓調節模塊包括上拉電阻。
所述的轉速獲取模塊包括計數子模塊用於根據計時子模塊傳輸來的開始計數信號開始對所述信號獲取模塊傳輸來的風扇轉速反饋脈衝信號電平的變化進行計數，並根據計時子模塊傳輸來的結束計數信號停止計數，同時將計數結果輸出到獲取轉速子模塊；計時子模塊用於預定時間和預定間隔時間的計時，當預定時間開始計時時，將開始計數信號傳輸至所述計數子模塊，當預定時間的計時值達到預定時間時，預定時間的計時值復位並將結束計數信號傳輸至所述計數子模塊，當預定間隔時間開始計時時，觸發所述信號獲取模塊獲取風扇轉速反饋信號，當預定間隔時間的計時值達到預定間隔時間時，預定間隔時間的計時值復位；獲取轉速子模塊用於根據預定時間和所述計數子模塊傳輸來的計數結果獲取所述風扇的轉速。
利用本發明，通過將風扇轉速反饋脈衝信號直接引入CPU的輸入輸出埠，可以不增加網絡通訊設備的硬體設施由CPU進行風扇轉速檢測；由於利用CPU進行風扇轉速檢測，減少了CPU讀取外部數據的操作，進而減少了數據傳輸的出錯概率；同時，由於CPU具有豐富的輸入輸出埠，所以可同時對三個以上的多風扇進行轉速檢測；從而實現了提高網絡通訊設備的可靠性和降低網絡通訊設備成本的目的。


圖1是現有技術的獲得風扇轉速反饋脈衝信號的電路接口示意圖；圖2是風扇轉速反饋信號的波形圖；圖3是現有技術的風扇轉速檢測技術的實現方案；圖4是本發明的多風扇轉速檢測的實現方案；圖5是基於本發明的多風扇轉速檢測實現方案獲得風扇轉速反饋信號的波形圖；圖6是本發明的多風扇轉速檢測裝置的邏輯框圖。
具體實施例方式
本發明的核心思想為利用CPU的輸入輸出埠來獲取風扇的轉速反饋信號並根據轉速反饋信號來獲取風扇轉速。由於CPU具有豐富的輸入輸出埠，所以採用這種方法實現風扇轉速檢測，可以對三個以上的多風扇同時進行轉速檢測。
其中，對任何一個風扇進行轉速檢測的具體方案為將風扇的轉速反饋信號引入CPU的輸入輸出埠，從CPU的輸入輸出埠獲取風扇的轉速反饋信號，當風扇轉速反饋信號為脈衝信號時，記錄每次獲取的風扇轉速反饋脈衝信號的電平，在預定時間內檢測風扇轉速反饋脈衝信號的電平跳變次數，即可根據預定時間和電平跳變次數獲取風扇的轉速。
下面結合附圖對本發明作進一步詳細說明。
本發明實現多風扇轉速檢測的方案如附圖4所示。
在圖4中，通過將每個風扇的轉速反饋信號接入CPU的不同的輸入輸出埠，可實現同時對三個以上的風扇進行轉速檢測。
每個風扇的轉速反饋脈衝信號的電壓如果是CPU允許接收的信號的電壓，則可直接將轉速反饋信號輸入CPU的輸入輸出埠；如果轉速反饋脈衝信號的電壓超過了CPU允許接收的信號的電壓，將風扇輸出的轉速反饋脈衝信號經過上拉電阻進行電壓調節，並將其調節至CPU允許接收的信號的電壓，將電壓調節後的每個風扇的轉速反饋脈衝信號輸入至CPU的不同的輸入輸出埠。
針對其中任何一個風扇的轉速檢測過程為按照預定間隔時間從CPU的輸入輸出埠讀取風扇轉速反饋脈衝信號的電平。
我們設定預定間隔時間為1ms(毫秒)，設定預定時間為1s(秒)，可以設定預定間隔時間比1ms稍短或稍長一些，也可以將預定時間設定的稍短或稍長一些，。預定間隔時間設定的適當短一些，預定時間設定的適當長一些可使風扇轉速的檢測結果更準確。
設置計數變量，計數變量清零。
在1s的預定時間內，每預定間隔時間1ms從CPU的輸入輸出埠讀取風扇轉速脈衝信號的電平，獲得的順序相連的電平如果有電平跳變，即一高電平、一低電平時，可以認為獲得了一個脈衝周期的信號。
當獲得的順序相連的電平有電平的跳變時，計數變量為其計數。
在預定時間1s內，根據計數變量的計數結果可獲得風扇轉速信號的周期。
根據風扇轉速信號的周期，利用公式N＝60×TIME/(T×K)，可獲得所述風扇的轉速。
其中N表示風扇的轉速(轉/分鐘)；TIME表示預定時間(秒)；T表示在信號的周期(秒/轉)；K表示風扇的極對數(個)。
具體舉例如下在60s的定時時間內，每預定間隔時間1ms從CPU的輸入輸出埠讀取風扇轉速脈衝信號的電平，電平變化次數的計數值為200次；則信號的周期T＝60/200(秒/轉)；如果風扇的極對數為2，則風扇的轉速N＝60×1/(K×T)＝100(轉/分鐘)。
以一秒的預定時間，一毫秒的預定間隔，對CPU的輸入輸出埠的風扇轉速反饋脈衝信號進行電平變化的檢測結果，如附圖5所示。
本發明提供的多風扇轉速檢測的裝置如附圖6所示。
在圖6中，本發明提供的裝置包括信號獲取模塊600，轉速獲取模塊610。
信號獲取模塊600根據預定間隔時間從所述CPU的輸入輸出埠獲取風扇轉速反饋信號並將其傳輸到轉速獲取模塊610。
轉速獲取模塊610根據所述信號獲取模塊600傳輸來的轉速反饋信號確定並輸出所述風扇的轉速。
轉速獲取模塊610包括計數子模塊611，計時子模塊612，獲取轉速子模塊613。
計數子模塊611根據計時子模塊612傳輸來的開始計數信號開始對所述信號獲取模塊600傳輸來的風扇轉速反饋脈衝信號電平的變化進行計數，並根據計時子模塊612傳輸來的結束計數信號停止計數，同時將計數結果輸出到獲取轉速子模塊613。
計時子模塊612用於預定時間和預定間隔的計時，當預定時間開始計時時，向所述計數子模塊611傳輸開始計數信號，當預定時間的計時值達到預定時間時，預定時間的計時值復位並向所述計數子模塊611傳輸結束計數信號，當預定間隔開始計時時觸發所述信號獲取模塊600獲取風扇轉速反饋信號，當預定間隔的計時值達到預定間隔時，預定間隔的計時值復位；獲取轉速子模塊613根據預定時間、預定間隔和所述計數子模塊611傳輸來的計數結果獲取所述風扇的轉速。
信號電壓調節模塊620將風扇的轉速反饋信號經過電壓調節後輸入所述CPU的輸入輸出埠。
雖然通過實施例描繪了本發明，本領域普通技術人員知道，本發明有許多變形和變化而不脫離本發明的精神，希望所附的權利要求包括這些變形和變化。
權利要求
1.一種多風扇轉速檢測的方法，該方法利用了具有多個輸入輸出埠的CPU，其特徵在於，該方法包括a、將至少一個風扇的轉速反饋信號輸入CPU的多個輸入輸出埠中的一個；b、從所述CPU的輸入輸出埠獲取每個風扇轉速的反饋信號；c、根據獲取的轉速反饋信號確定所述每個風扇的轉速。
2.如權利要求1所述的一種多風扇轉速檢測的方法，其特徵在於所述的步驟a具體為將每個風扇的轉速反饋信號經過電壓調節後輸入CPU的多個輸入輸出埠中的一個。
3.如權利要求1或2所述的一種多風扇轉速檢測的方法，其特徵在於所述的風扇轉速反饋信號包括風扇轉速反饋脈衝信號。
4.如權利要求3所述的一種多風扇轉速檢測的方法，其特徵在於所述的步驟b具體為在預定時間內按照預定間隔時間從所述CPU的輸入輸出埠獲取每個風扇的轉速反饋脈衝信號的電平。
5.如權利要求4所述的一種多風扇轉速檢測的方法，其特徵在於所述的步驟c包括c1、根據獲取的每個風扇的轉速反饋脈衝信號的電平獲取在預定時間內所述電平的變化次數；c2、根據所述電平變化次數和所述預定時間獲得所述每個風扇的轉速。
6.如權利要求5所述的一種多風扇轉速檢測的方法，其特徵在於所述的步驟c2進一步包括c21、根據所述電平變化次數和所述預定時間獲得所述每個風扇的轉速反饋脈衝信號的周期；c22、根據所述風扇轉速反饋脈衝信號的周期並利用公式N＝60×TIME/(T×K)獲得所述風扇的轉速；所述的N表示風扇的轉速(轉/分鐘)；所述的TIME表示預定時間(秒)；所述的T表示信號的周期(秒/轉)；所述的K表示風扇的極對數(個)。
7.一種多風扇轉速檢測的裝置，其包括有一具有多個輸入輸出埠的CPU，其特徵在於，所述裝置進一步包括信號獲取模塊用於從所述CPU的輸入輸出埠獲取風扇轉速反饋信號並將其傳輸到轉速獲取模塊；轉速獲取模塊用於根據所述信號獲取模塊傳輸來的風扇轉速反饋信號確定並輸出所述風扇的轉速。
8.如權利要求7所述的一種多風扇轉速檢測的裝置，其特徵在於所述的裝置還進一步包括信號電壓調節模塊用於對風扇轉速反饋信號進行電壓調節，並將調節後的風扇轉速反饋信號傳輸至所述CPU的輸入輸出埠。
9.如權利要求8所述的一種多風扇轉速檢測的裝置，其特徵在於所述的信號電壓調節模塊包括上拉電阻。
10.如權利要求7或8或9所述的一種風扇轉速的檢測裝置，其特徵在於所述的轉速獲取模塊包括計數子模塊用於根據計時子模塊傳輸來的開始計數信號開始對所述信號獲取模塊傳輸來的風扇轉速反饋脈衝信號電平的變化進行計數，並根據計時子模塊傳輸來的結束計數信號停止計數，同時將計數結果輸出到獲取轉速子模塊；計時子模塊用於預定時間和預定間隔時間的計時，當預定時間開始計時時，將開始計數信號傳輸至所述計數子模塊，當預定時間的計時值達到預定時間時，預定時間的計時值復位並將結束計數信號傳輸至所述計數子模塊，當預定間隔時間開始計時時，觸發所述信號獲取模塊獲取風扇轉速反饋信號，當預定間隔時間的計時值達到預定間隔時間時，預定間隔時間的計時值復位；獲取轉速子模塊用於根據預定時間和所述計數子模塊傳輸來的計數結果獲取所述風扇的轉速。
全文摘要
本發明提供一種多風扇轉速檢測方法，包括將至少一個風扇的轉速反饋信號輸入CPU的多個輸入輸出埠中的一個；從所述CPU的輸入輸出埠獲取每個風扇轉速的反饋信號；根據獲取的轉速反饋信號確定所述每個風扇的轉速。本發明還提供一種多風扇轉速檢測的裝置，包括信號獲取模塊和轉速獲取模塊。通過本發明，在不需要增加網絡通訊設備的硬體設施和不增加CPU讀取操作的情況下，可對三個以上的多風扇同時進行轉速檢測，減少了網絡通訊設備的硬體及數據傳輸的出錯概率；實現了提高網絡通訊設備的可靠性和降低網絡通訊設備成本的目的。
文檔編號G01P3/42GK1591021SQ03155480
公開日2005年3月9日 申請日期2003年8月30日 優先權日2003年8月30日
發明者張冬豔, 陳國光 申請人:華為技術有限公司