[發明專利]一種風扇狀態反饋控制裝置及其方法

有效

• 申請號: 201310175712.2
• 申請日: 2013-05-13
• 公開（公告）號: CN103233904A
• 公開（公告）日: 2013-08-07
• 發明（設計）人: 鐘真;毛暢;陳展;張超
• 申請（專利權）人: 株洲南車時代電氣股份有限公司
• 主分類號: F04D27/00
• 分類號: F04D27/00
• 代理公司: 湖南兆弘專利事務所 43008
• 代理人: 趙洪

技術領域

本發明涉及一種風扇控制裝置及其方法，尤其是涉及一種應用于鐵路機車車輛列控設備的風扇狀態反饋控制裝置及其方法，本發明也可以應用于其他類似領域的風扇狀態反饋控制。

背景技術

隨著目前鐵路列控設備系統功能的復雜化，系統設計集成度變大，大量高密度集成電路被廣泛應用。但是，列車的空間有限，設備體積不能無限擴張，導致硬件密度不斷提高，設備整體發熱量也大幅度提高。因此，目前列車上的列控設備普遍設計有由各種風扇組成的散熱組件，風扇散熱組件能夠為車載列控設備提供通暢的風道，實現主動熱交換，以起到為設備降溫，保證良好運行溫度環境的效果。

風扇通常是由電機組件和扇葉設計組成，在商業級應用上屬于易耗件。而隨著風扇電機使用年限的不斷提高，可能出現轉速降低甚至停轉的現象。風扇自身的狀態將影響到整個系統運行環境的溫度品質。性能良好的風扇狀態反饋控制系統能夠做到使系統及時獲取散熱系統的工作狀態并提示用戶進行處理，以保證設備始終處于良好的運用溫度環境。因此，實時、高效的風扇狀態監測需求成為當前亟待解決的技術問題。

而當前，隨著市場化競爭、系統功能的復雜化，對監測系統又提出了新的要求，那就是設計應輕量化即低成本、免維護，并且對系統的消耗應處于最低，即對系統處理壓力應保證在最小狀態。目前市面上有很多方案都是采用處理器（MCU/FPGA）+轉速采集電路+反饋電路的技術方案組成。在設計時，需要對MCU/FPGA進行編程，通過轉速采集電路采集到的風扇轉速信息進行判斷是否滿足要求，然后通過反饋電路反饋給系統。目前的解決方案都需要用到處理器，并要對處理器進行編程，由此造成了無謂的成本提升，并且程序代碼的不可控性、處理器速度、采樣率等因素既會影響到設備的效率，同時可能會存在代碼的缺陷，導致后期升級維護等工作。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種風扇狀態反饋控制裝置及其方法，解決了現有技術需要借助微處理器參與計算，電路成本高的缺陷，通過簡單的電路結構實現風扇轉速監測，真正做到了設計簡化、低成本、免維護。

為了實現上述發明目的，本發明具體提供了一種風扇狀態反饋控制裝置的技術實現方案，一種風扇狀態反饋控制裝置，包括：信息采集判斷電路、狀態信號輸出電路和狀態信號顯示電路。所述信息采集判斷電路進一步包括一級比較電路、高通濾波電路、二級比較電路和頻壓轉換電路。所述一級比較電路將電壓波動的風扇轉速輸入信號轉換為穩定的高低電平信號，所述高低電平信號經過所述高通濾波電路進行高通濾波處理后，再輸出至所述頻壓轉換電路進行頻率電壓轉換，經過頻率電壓轉換的固定電壓信號輸入所述二級比較電路與參考電壓進行比較后得到風扇狀態信號，所述風扇狀態信號輸出至所述狀態信號輸出電路和狀態信號顯示電路，用于指示風扇狀態。

優選的，所述風扇狀態反饋控制裝置包括N組信息采集判斷電路用于檢測兩路以上的與所述信息采集判斷電路對應的風扇轉速輸入信號，N≥2。所述狀態信號輸出電路包括N個與風扇轉速輸入信號路數對應的電壓比較通路，所述狀態信號顯示電路包括N個與風扇轉速輸入信號路數對應的風扇狀態指示電路。

優選的，所述電壓波動的風扇轉速輸入信號與一給定電壓信號經過所述一級比較電路比較后輸出穩定的高低電平信號，所述給定電壓信號由風扇轉速輸入信號的最低壓差決定，并由供電電路通過電阻分壓取得。

優選的，所述高通濾波電路包括電容C1和電阻R2，所述電容C1與電阻R2并聯，所述電容C1的容值C由以下公式給出：R為電阻R2的阻值與電容C1的容阻之和，n為風扇轉速。

優選的，所述狀態信號輸出電路進一步包括三極管和繼電器，所述三極管分別與多組所述信息采集判斷電路的二級比較電路輸出端相連。當所述信息采集判斷電路均輸出高電平時，則所述三極管導通，所述繼電器吸合，通過所述繼電器的觸點反饋一弱電信號，或拉低控制裝置中給出的一電平信號，提示所有風扇工作正常；當多組所述信息采集判斷電路的二級比較電路的輸出信號中有一路為低電平，則所述三極管截止，導致所述繼電器吸合斷開，對應的弱電信號斷開或電平信號被抬高，提示有風扇工作異常。

優選的，所述二級比較電路的參考電壓Uc'由以下公式決定：

Uc'≈V₀+(V₁-V₀)×(1-exp^-t/R′C′)，其中，V₀為頻壓轉換電路中電容上的初始電壓值，V₁為t時刻電容上的電壓值，t為充電時間，R′為頻壓轉換電路中電阻的電阻值，C′為電容的電容值。