一种风扇故障检测电路及装置的制作方法

1.本实用新型涉及故障检测技术领域，具体而言，涉及一种风扇故障检测电路及装置。


背景技术：

2.风扇是用电驱动产生气流的装置，因其能够对设备进行散热，在各个领域中广泛使用。风扇发生故障时会直接影响设备的运转性能，因此需要实时检测风扇故障，便于及时进行维修。
3.影响风扇运行状态的因素包括电压、电流、温度和气压等，其中电流是体现风扇运行状态的直接因素，其次，电压和温度也是影响风扇运行的重要因素。目前的风扇故障检测方法大多都是围绕这几个因素进行的，例如：
4.熔丝节点反馈法，该方法通过检测风扇电流，大电流时熔丝烧坏，触发节点信号导通，从而判断风扇的状态，这种方法检测风扇短路故障的效果较好，但不适用于检测风扇堵转等故障。
5.温度间接检测法，通过检测设备温度间接判断风扇故障，例如设备在稳定运行时温度突然升高导致报过温故障，则判断风扇可能出现故障，但这种方法的检测精度较低。
6.脉冲检测法，可通过转速判断风扇的运行状态，该方法仅适用于带脉冲输出的风扇，但脉冲信号容易受外界干扰，容易误报风扇故障。
7.电流检测法，此方法通过检测风扇供电回路中的电流，将电流转化为电压信号，通过对电压信号进行放大、整流、比较等处理，最终将风扇运行状态反馈至控制系统，但此方法容易受环境温度、工作电压的影响，导致风扇误报故障。
8.但是，上述方法均存在检测准确度较低的情况。


技术实现要素：

9.本实用新型解决的问题是如何提高风扇故障的检测准确度。
10.为解决上述问题，本实用新型提供一种风扇故障检测电路及装置。
11.第一方面，本实用新型提供了一种风扇故障检测电路，包括用于采集风扇电压的电压采样电路、用于采集风扇电流的电流采样电路、用于采集风扇温度的温度采样电路、算术运算电路和关系运算电路，所述电压采样电路的输出端和所述温度采样电路的输出端分别连接至所述算术运算电路的输入端，所述算术运算电路的输出端与所述关系运算电路的输入端电连接，所述关系运算电路的输入端还与所述电流采样电路的输出端电连接，所述关系运算电路的输出端用于输出故障检测信号。
12.可选地，所述算术运算电路包括第一加法器、第二加法器、第一减法器和第二减法器，所述电压采样电路的输出端与所述第一减法器的输入端电连接，所述第一减法器的输出端分别与所述第一加法器的第一输入端和所述第二加法器的第一输入端电连接，所述温度采样电路的输出端与所述第二减法器的输入端电连接，所述第二减法器的输出端分别与
所述第一加法器的第二输入端和所述第二加法器的第二输入端电连接，所述第一加法器的输出端连接至所述关系运算电路的第一输入端，所述第二加法器的输出端连接至所述关系运算电路的第二输入端。
13.可选地，所述关系运算电路包括比较器，所述比较器的第一输入端连接至所述第一加法器的输出端，所述比较器的第二输入端连接至所述第二加法器的输出端，所述比较器的第三输入端连接至所述电流采样电路的输出端，所述比较器的输出端用于输出所述故障检测信号。
14.可选地，所述电流采样电路包括依次连接的电流互感器、整流桥、第一低通滤波器和第一放大器，所述电流互感器用于串接在风扇的供电回路中，所述第一放大器的输出端连接至所述关系运算电路的输入端。
15.可选地，所述电压采样电路包括依次连接的差分电阻、隔离放大器、全桥整流器、滤波器和第二放大器，所述差分电阻的输入端用于连接至风扇的一端，所述第二放大器的输出端连接至所述算术运算电路的输入端。
16.可选地，所述温度采样电路包括依次连接的热敏电阻、第二低通滤波器和第三放大器，所述热敏电阻用于设置在风扇上，所述第三放大器的输出端连接至所述算术运算电路的输入端。
17.可选地，还包括故障指示装置，所述故障指示装置与所述关系运算电路的输出端电连接。
18.可选地，所述故障指示装置包括故障指示灯。
19.第二方面，本实用新型提供了一种风扇故障检测装置，包括至少两个风扇、逻辑运算电路和与各个所述风扇对应的如上所述的风扇故障检测电路，每个所述风扇分别通过对应的所述风扇故障检测电路连接至所述逻辑运算电路的输入端，所述逻辑运算电路的输出端用于输出检测信号。
20.可选地，还包括显示装置，所述显示装置与所述逻辑运算电路的输出端电连接。
21.本实用新型的风扇故障检测电路及装置的有益效果是：将电压采样电路采集的风扇电压和温度采样电路采集的风扇温度输入算术运算电路，可根据风扇电压和风扇温度对电流上下限阈值进行实时修正，将修正后的电流上下限阈值和电流采样电路采集的风扇电流输入关系运算电路，可对风扇电流与电流上下限阈值进行对比，根据对比结果判断风扇是否发生故障，输出例如高低电平的故障检测信号。本实用新型的技术方案仅通过相应硬件电路，便可结合风扇电流、风扇电压和风扇温度来判断风扇是否发生故障，能够减少故障误报，提高了检测准确度。
附图说明
22.图1为本实用新型实施例的一种风扇故障检测电路的结构示意图；
23.图2为本实用新型另一实施例的一种风扇故障检测电路的结构示意图；
24.图3为本实用新型又一实施例的一种风扇故障检测装置的结构示意图。
具体实施方式
25.为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本
实用新型的具体实施例做详细的说明。
26.需要说明的是，本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本实用新型的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。
27.风扇包括直流风扇和交流风扇，在电力等行业中，交流电扇应用广泛，例如电力转换装置工作时发热量较大，交流风扇在电力转换装置中具有重要作用，交流风扇发生故障将直接影响电力转换装置的运转。
28.如图1所示，本实用新型实施例提供的一种风扇故障检测电路，包括用于采集风扇电压的电压采样电路、用于采集风扇电流的电流采样电路、用于采集风扇温度的温度采样电路、算术运算电路和关系运算电路，所述电压采样电路的输出端和所述温度采样电路的输出端分别连接至所述算术运算电路的输入端，所述算术运算电路的输出端与所述关系运算电路的输入端电连接，所述关系运算电路的输入端还与所述电流采样电路的输出端电连接，所述关系运算电路的输出端用于输出故障检测信号，其中，算术运算电路包括加法器和减法器，所述关系运算电路包括比较器。
29.本实施例中，将电压采样电路采集的风扇电压和温度采样电路采集的风扇温度输入算术运算电路，可根据风扇电压和风扇温度对电流上下限阈值进行实时修正，将修正后的电流上下限阈值和电流采样电路采集的风扇电流输入关系运算电路，可对风扇电流与电流上下限阈值进行对比，根据对比结果判断风扇是否发生故障，输出例如高低电平的故障检测信号。本实用新型的技术方案仅通过相应硬件电路，便可结合风扇电流、风扇电压和风扇温度来判断风扇是否发生故障，能够减少故障误报，提高了检测准确度。
30.可选地，如图2所示，所述算术运算电路包括第一加法器、第二加法器、第一减法器和第二减法器，其中，第一加法器即为加法器1，第二加法器即为加法器2，第一减法器即为减法器1，第二减法器即为减法器2，所述电压采样电路的输出端与所述第一减法器的输入端电连接，所述第一减法器的输出端分别与所述第一加法器的第一输入端和所述第二加法器的第一输入端电连接，所述温度采样电路的输出端与所述第二减法器的输入端电连接，所述第二减法器的输出端分别与所述第一加法器的第二输入端和所述第二加法器的第二输入端电连接，所述第一加法器的输出端连接至所述关系运算电路的第一输入端，所述第二加法器的输出端连接至所述关系运算电路的第二输入端。
31.具体地，第一减法器用于生成电压偏移量，对风扇电压对应的信号v2与参考电压vv进行求差，参考电压vv位于第一减法器的参考端，输出电压偏移量δvv，作为第一加法器和第二加法器的输入信号。第二减法器用于生成温度偏移量，对风扇温度对应的信号v3与参考电压v
t
进行求差，参考电压v
t
位于第二减法器的参考端，输出温度偏移量δv
t
，作为第一加法器和第二加法器的输入信号。第一加法器将电压偏移量δvv和温度偏移量δv
t
补偿到初始电流上限阈值v
i1
，初始电流上限阈值v
i1
位于第一加法器的参考端，得到当前电流上限阈值vh＝v
i1
δvv δv
t
，实现电流上限阈值vh的修正。第二加法器将电压偏移量δvv和温度偏移量δv
t
补偿到初始电流下限阈值v
i2
，初始电流下限阈值v
i2
位于第二加法器的参考端，得到当前电流下限阈值v
l
＝v
i2
δvv δv
t
，实现电流下限阈值v
l
的修正。
32.本可选的实施例中，充分考虑风扇工作电压和温度变化对风扇电流的影响，通过
采集的风扇电压和风扇温度实时修正电流上下限阈值，能够提高对风扇堵转等异常状态的检测准确性。
33.可选地，所述关系运算电路包括比较器，所述比较器的第一输入端连接至所述第一加法器的输出端，所述比较器的第二输入端连接至所述第二加法器的输出端，所述比较器的第三输入端连接至所述电流采样电路的输出端，所述比较器的输出端用于输出所述故障检测信号。
34.具体地，比较器将采集的电流与电流上下限阈值进行对比，电流采样电路采集的风扇电流经处理输出为电压信号v1，风扇正常运转时v1介于电流上限阈值vh和电流下限阈值v
l
之间，此时比较器输出高电平；当v1大于电流上限阈值vh，或v1小于电流下限阈值v
l
时，比较器输出低电平，表示此时风扇可能出现故障。
35.可选地，所述电流采样电路包括依次连接的电流互感器、整流桥、第一低通滤波器和第一放大器，所述电流互感器用于串接在风扇的供电回路中，所述第一放大器的输出端连接至所述关系运算电路的输入端。
36.具体地，风扇包括交流风扇，当采集交流风扇的工作电流时，通过电流互感器采集风扇的工作电流，可在电流互感器的二次侧串接取样电阻，将电流互感器的输出电流转化为电压信号，然后通过整流桥对电压信号进行整流，再通过第一低通滤波器滤除噪声，并通过第一放大器放大，最后输出风扇电流对应的电压信号v1。
37.可选地，所述电压采样电路包括依次连接的差分电阻、隔离放大器、全桥整流器、滤波器和第二放大器，所述差分电阻的输入端用于连接至风扇的一端，所述第二放大器的输出端连接至所述算术运算电路的输入端。
38.具体地，差分电阻包括依次连接的隔离电阻和取样电阻，通过差分电阻采集风扇的工作电压，采集的电压信号经过隔离放大器，然后通过全桥整流器进行整流，再通过滤波器进行滤波，第一放大器进行放大，最后输出风扇电压对应的电压信号v2。
39.可选地，所述温度采样电路包括依次连接的热敏电阻、第二低通滤波器和第三放大器，所述热敏电阻用于设置在风扇上，所述第三放大器的输出端连接至所述算术运算电路的输入端。
40.具体地，通过设置在风扇上的热敏电阻采集风扇温度，热敏电阻可设置在风扇的电机区域，可采用热敏电阻和取样电阻串联的分压法采集温度，将采集的温度信号通过第二低通滤波器滤除噪声，再通过第二放大器放大，得到风扇温度对应的电压信号v3。
41.本可选的实施例中，将采集的风扇电流信号、风扇温度信号和风扇电压信号统一转换为电压信号，便于进行数据比对，进而提高故障检测准确性。
42.可选地，还包括故障指示装置，所述故障指示装置与所述关系运算电路的输出端电连接。
43.可选地，所述故障指示装置包括故障指示灯。
44.具体地，故障指示装置还可包括声光报警器等，当关系运算电路输出的故障检测信号为低电平时，故障指示装置发出信号指示风扇发生故障，例如故障指示灯点亮指示风扇发生故障。
45.本可选的实施例中，通过故障指示装置可以直观地反应风扇的状态，在风扇发生故障时进行故障状态指示，便于及时进行故障处理。
46.如图3所示，本实用新型另一实施例提供的一种风扇故障检测装置，包括至少两个风扇、逻辑运算电路和与各个所述风扇对应的如上所述的风扇故障检测电路，每个所述风扇分别通过对应的所述风扇故障检测电路连接至所述逻辑运算电路的输入端，所述逻辑运算电路的输出端用于输出检测信号。
47.具体地，图3中n大于或等于2，每个风扇对应一个风扇故障检测电路，每个风扇与对应的风扇故障检测电路中的电压采样电路、电流采样电路电连接，且风扇故障检测电路的温度采样电路中的热敏电阻设置在风扇上，风扇故障检测电路的输出端，即关系运算电路的输出端连接至逻辑运算电路的输入端。
48.本实施例中，风扇故障检测装置可对多个风扇进行故障检测，每个风扇分别连接至对应的风扇故障检测电路的输入端，风扇故障检测电路的输出端连接至逻辑运算电路，当所有风扇均运转正常时，逻辑运算电路输出高电平信号；当至少一个风扇出现故障时，逻辑运算电路输出低电平信号，此时出现故障的风扇对应的风扇故障检测电路中的故障检测电路发出故障指示，例如风扇对应的故障指示灯点亮。通过逻辑运算电路对多个风扇状态的监测，结合每个风扇故障检测电路中的故障指示装置，可在风扇发生故障时迅速定位故障风扇，简单便捷，便于及时对故障风扇进行修复，保护风扇和待散热设备。
49.可选地，还包括显示装置，所述显示装置与所述逻辑运算电路的输出端电连接。
50.具体地，显示装置可根据多个逻辑运算电路输出的检测信号，显示各个风扇的运行状态。故障指示装置可设置在对应的风扇旁，显示装置可设置在控制室内，当逻辑运算电路输出的检测信号为高电平时，显示装置显示各个风扇运行状态正常。当逻辑运算电路输出的检测信号为低电平时，显示装置显示有风扇出现故障，此时只需到现场观察各个故障指示装置的显示状态，就可迅速定位故障风扇，可以减少人工巡检风扇的次数，简单高效。
51.虽然本实用新型公开披露如上，但本实用新型公开的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员在不脱离本实用新型公开的精神和范围的前提下，可进行各种变更与修改，这些变更与修改均将落入本实用新型的保护范围。