本實用新型涉及機電控制領(lǐng)域，具體涉及一種支持電源熱插拔的智能控制裝置。

背景技術(shù)：

在當(dāng)今工業(yè)控制、通訊領(lǐng)域里，隨著需處理的數(shù)據(jù)量越來越大，使用的環(huán)境越來越廣，功能需求也越來越多，相應(yīng)的外部設(shè)備的接入也越來越多。在自動生產(chǎn)領(lǐng)域、野外等自然環(huán)境惡劣的地方，一旦出現(xiàn)外部設(shè)備的損壞往往需要對整個硬件工作系統(tǒng)進行停機檢修，如此一來就會造成降低工作效率，維修成本高等問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種支持電源熱插拔的智能控制裝置，以解決現(xiàn)有技術(shù)中外部設(shè)備一旦損壞不易檢修的問題。

為了達到上述目的，本實用新型提出了一種支持電源熱插拔的智能控制裝置，包括：熱插拔模塊、溫度傳感器、存儲器以及處理器；所述處理器連接所述熱插拔模塊、溫度傳感器、存儲器以及所述外部設(shè)備；所述熱插拔模塊連接外部電源與所述溫度傳感器、存儲器、處理器以及外部設(shè)備；所述溫度傳感器采集環(huán)境的溫度信息并將其傳送給所述處理器，所述處理器根據(jù)所述存儲器內(nèi)存儲的配置模式與所述溫度信息，發(fā)送控制信號至所述外部設(shè)備，所述外部設(shè)備根據(jù)所述控制信號運行。

進一步地，還包括外部設(shè)備狀態(tài)檢測器，其連接于所述處理器與外部設(shè)備，監(jiān)測所述外部設(shè)備并生成運行狀態(tài)信息，并將所述運行狀態(tài)信息發(fā)送給所述處理器。

進一步地，還包括無線傳輸模塊，其連接于所述處理器，將所述運行狀態(tài)信息傳送給外部的信息接收裝置。

進一步地，還包括報警器，所述報警器連接于所述處理器，當(dāng)硬件工作不正常時，發(fā)出報警信號。

進一步地，所述外部設(shè)備為多個，均連接所述處理器。

進一步地，所述的熱插拔模塊為TI公司的TPS24750芯片。

進一步地，所述處理器為FPGA，其型號為京微雅格CME M1。

進一步地，所述溫度傳感器與處理器的連接方式為IIC總線連接。

進一步地，所述存儲器與處理器的連接方式為SPI總線連接。

進一步地，所述外部設(shè)備為風(fēng)扇。

本實用新型有益效果在于，通過溫度傳感器為處理器提供環(huán)境溫度信息，然后根據(jù)該信息控制外部設(shè)備的運行，技術(shù)人員可以靈活調(diào)整外部設(shè)備在不同溫度下的運行模式，并且由于本實用新型具有熱插拔模塊，一方面保護了外部設(shè)備，另一方面也方便技術(shù)人員在系統(tǒng)運行過程中，對出現(xiàn)故障的外部設(shè)備進行更換，極大地提高了系統(tǒng)的可靠性和維修性。

附圖說明

為了更清楚地說明本實用新型實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作一簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本實用新型實施例的支持電源熱插拔的智能控制裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本實用新型另一實施例的支持電源熱插拔的智能控制裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為本實用新型又一實施例的支持電源熱插拔的智能控制裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

下面將結(jié)合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒緦嵱眯滦椭械膶嵤├?，本領(lǐng)域相關(guān)技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型的保護的范圍。

圖1為本實用新型實施例的支持電源熱插拔的智能控制裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖1所示，本實用新型提出了一種支持電源熱插拔的智能控制裝置，包括：熱插拔模塊、溫度傳感器、存儲器以及處理器；所述處理器連接所述熱插拔模塊、溫度傳感器、存儲器以及所述外部設(shè)備；所述熱插拔模塊連接外部電源與所述溫度傳感器、存儲器、處理器以及外部設(shè)備；所述溫度傳感器采集環(huán)境的溫度信息并將其傳送給所述處理器，所述處理器根據(jù)所述存儲器內(nèi)存儲的配置模式與所述溫度信息，發(fā)送控制信號至所述外部設(shè)備，所述外部設(shè)備根據(jù)所述控制信號運行。

本實用新型采用的技術(shù)方案為通過熱插拔模塊連接外部電源與溫度傳感器、存儲器以及外部設(shè)備，從而實現(xiàn)對溫度傳感器、存儲器以及外部設(shè)備保護的目的。外部設(shè)備種類可以為多種類型，以外部設(shè)備為一風(fēng)扇的具體實施例對本實用新型進行介紹。

在此需要了解，以往傳統(tǒng)的風(fēng)扇散熱不能根據(jù)溫度的變化適時調(diào)節(jié)風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速，不論是低溫、常溫、高溫下都是全速工作；但實際上低溫甚至常溫時，很多系統(tǒng)風(fēng)扇都只需要較低的轉(zhuǎn)速。傳統(tǒng)的風(fēng)扇工作方式，既浪費電資源、產(chǎn)生噪聲、又影響風(fēng)扇的生命力，同時風(fēng)扇壞了之后，又不能及時報警，更不能帶電更換，需將整個系統(tǒng)斷電后才能更換風(fēng)扇，影響整個系統(tǒng)的工作。

針對以上背景，在本實用新型的支持電源熱插拔的智能控制裝置具體實施時。首先，熱插拔模塊連接外部電源與所述溫度傳感器、存儲器、處理器以及外部風(fēng)扇，通過自身內(nèi)部電路進行判斷，電源供電是否正常，溫度傳感器、存儲器、處理器等硬件是否運轉(zhuǎn)正常。在一切硬件正常完備的情況下，溫度傳感器采集環(huán)境的溫度，將溫度信號轉(zhuǎn)換為溫度信息(電信號)傳送給處理器，處理器接收溫度信息后，計算風(fēng)扇應(yīng)當(dāng)在該溫度下的轉(zhuǎn)速或者輸出功率。該計算過程分為兩步驟：第一步，處理器要從存儲器中讀取信息配置的工作模式；第二步，處理器從外部存儲器讀取的工作模式配置到RAM里面運行輸出控制外部風(fēng)扇如何運行的信號。當(dāng)處理器完成根據(jù)溫度信息控制輸出風(fēng)扇轉(zhuǎn)速控制信號后，將所述轉(zhuǎn)速控制信號發(fā)送給風(fēng)扇內(nèi)部的轉(zhuǎn)速控制器。該轉(zhuǎn)速控制器完成將風(fēng)扇轉(zhuǎn)速控制信號轉(zhuǎn)換為驅(qū)動外部風(fēng)扇進行運轉(zhuǎn)的驅(qū)動電流/電壓。外部風(fēng)扇在接收驅(qū)動電流/電壓后進行運轉(zhuǎn)，最終實現(xiàn)對風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速進行控制。

本實施例中，熱插拔模塊可以允許用戶在不關(guān)閉系統(tǒng)，不切斷電源的情況下取出和更換損壞的處理器、風(fēng)扇、存儲器、溫度傳感器，從而提高了系統(tǒng)對災(zāi)難的及時恢復(fù)能力、擴展性和靈活性等。當(dāng)外部風(fēng)扇、電源出現(xiàn)故障時，例如風(fēng)扇損壞，該熱插拔模塊可以實現(xiàn)在不用斷開整個系統(tǒng)的電源的情況下，直接替換風(fēng)扇、電源，極大的提高了可靠性與維修性。在具體實施過程中，熱插拔模塊可以選擇為TI公司的TPS24750芯片。該芯片可支持2.5V至18V的工作電壓，最大持續(xù)電流高達12A，可滿足絕大部分風(fēng)扇控制單元使用。該芯片支持電源緩啟動，在啟動過程中，負載電流以一個已用戶定義的斜升速率啟動；并且其最大負載電流被限制用戶的設(shè)定值內(nèi)，如負載電流超出用戶設(shè)定值，該芯片會將負載和電源及時斷開，保護后級設(shè)備；同時具有過熱保護，電源故障輸出等功能。在風(fēng)扇控制單元電源熱插拔的時候，電源首先通過該芯片然后再給處理器及風(fēng)扇供電，防止在電源熱插拔瞬間把處理器等燒壞。

并且，本實施例中溫度采集為中斷方式，當(dāng)溫度變化超過設(shè)定值時，馬上產(chǎn)生中斷讓FPGA及時處理，并根據(jù)溫度信息及時改風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速來滿足系統(tǒng)的要求。采用中斷方式即達到實時性的要求，又減少了系統(tǒng)開銷(相對輪詢方式要不斷地輪詢)。在此說明的是，存儲器中儲存有信息配置的工作模式，當(dāng)技術(shù)人員發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有的存儲器中的工作模式不能夠滿足實際需要時，一方面可以通過向存儲器中重新寫入新的工作模式來迎合目標(biāo)工作狀態(tài)，另一方面也可以通過直接更換儲存有不同工作模式的存儲器來達到調(diào)整工作模式的目的。本方案可以針對實際情況靈活分配存儲器中的工作模式，具有操作簡單、適應(yīng)各種情況的優(yōu)點。

在具體實施過程中，處理器可以選擇為FPGA芯片，其型號為京微雅格CME M1。該芯片集成了增強型8051處理器硬核和FPGA等資源，能夠?qū)崿F(xiàn)完全定制系統(tǒng)設(shè)計和IP保護能力，而且易于使用。其最大可支持1024個可編程單元，2x9Kbit可配置雙端口DPRAM存儲器EMB9K，1個PLL，8個全局時鐘，3.3V LVCMOS/LVTTL I/O，可承受5V輸入，最多用戶I/O可達111個。設(shè)計者可以便捷地利用CME的Primace進行FPGA設(shè)計，利用第三方EDA工具Keil TM進行嵌入式設(shè)計?；贑ME M1的單芯CAP(Configurable Application Platform)比傳統(tǒng)專屬功能微控制器具有更大的靈活性、比現(xiàn)有使用軟核處理器的FPGA具有更低的成本，能夠?qū)崿F(xiàn)超越現(xiàn)有8051系統(tǒng)性的極限，采用SRAM的0.13微米工藝。另外M1芯片具有多種安全機制：配置數(shù)據(jù)加密、基于密鑰flash訪問控制，配置memory保護等，這些安全特性不僅能夠保護用戶的FPGA設(shè)計也能保護用戶的固件?；谝陨咸匦訫1芯片可廣泛的用于顯示控制、工業(yè)控制、數(shù)據(jù)安全、通行接口等領(lǐng)域。CME M1芯片支持配置數(shù)據(jù)加密，使用LSFR算法給配置數(shù)據(jù)加密，用戶可以自定義128的密鑰。JTAG操作保護使能后，在AS模式下JTAG不能讀取SPI FLASH的數(shù)據(jù)，也不能操作FPGA；JTAG操作保護使能后，只有BE指令(芯片擦除)和RDSR指令(讀取狀態(tài)寄存器)有效，其他指令都會被M1內(nèi)部的安全機制過濾。1位的JTAG操作保護使能標(biāo)志和配置數(shù)據(jù)一起編程到FLASH里。CME M1的這些安全特性不僅能夠保護本方案的FPGA設(shè)計，不讓其他人盜取本方案的設(shè)計，還能保護FLASH不讓其他人修改。風(fēng)扇轉(zhuǎn)速控制模塊根據(jù)FPGA采集到系統(tǒng)當(dāng)前的溫度來直接控制風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速。風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速是通過FPGA擴展的PWM信號來控制，當(dāng)該信號占空比為100％時風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速最大；當(dāng)信號的占空比為0％時，風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速最小。根據(jù)該原理，默認常溫下(+25℃)將風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速設(shè)為中速，即PWM的占空比為50％；溫度每低5度，占空比減少5％，轉(zhuǎn)速慢慢降低，當(dāng)?shù)?25℃以下溫度時，風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速為最小轉(zhuǎn)速；溫度每高5度，占空比增加5％，當(dāng)?shù)?75℃即以上溫度時，風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速為最大轉(zhuǎn)速。本系統(tǒng)風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速控制采用中斷的方式，當(dāng)溫度傳感器的溫度變化達到5度后，馬上給FPGA上報中斷，F(xiàn)PGA馬上采集當(dāng)前溫度，再根據(jù)當(dāng)前溫度及時控制風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速。

圖2為本實用新型另一實施例的支持電源熱插拔的智能控制裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖2所示，本實用新型的支持電源熱插拔的智能控制裝置，包括：電源、熱插拔模塊、溫度傳感器、存儲器、處理器、外部設(shè)備狀態(tài)檢測器、報警器、無線傳輸模塊以及外部設(shè)備。本實施例中的溫度傳感器、存儲器以及處理器在各方面與圖1實施例相同，在此不作贅述。

外部設(shè)備狀態(tài)檢測器，其連接于所述處理器與外部設(shè)備，監(jiān)測所述外部設(shè)備并生成運行狀態(tài)信息，并將所述運行狀態(tài)信息發(fā)送給所述處理器。該外部設(shè)備狀態(tài)檢測器可以通過FPGA的GPIO來采樣外部設(shè)備的當(dāng)前工作狀態(tài)，判斷外部設(shè)備是否工作，并監(jiān)測運行中的外部設(shè)備的具體運行信息。其檢測模式為采用輪詢的方式來檢測外部設(shè)備狀態(tài)。

報警器連接于處理器，當(dāng)硬件工作不正常時，發(fā)出報警信號。當(dāng)硬件工作不正常時，該報警器根據(jù)處理器發(fā)出的信號進行報警。硬件工作不正常的情況包括，電源電壓不穩(wěn)定、溫度傳感器的傳輸信號不穩(wěn)定等。當(dāng)外部設(shè)備正常工作時，相應(yīng)的報警器處于停止報警狀態(tài)，不發(fā)出報警信號。通過引入該報警器可以實現(xiàn)對整個系統(tǒng)運行狀態(tài)的監(jiān)測，在出現(xiàn)非正常運行狀態(tài)的狀況下，及時通知相關(guān)人員對系統(tǒng)進行檢修，以減少可避免的人身、財產(chǎn)損失。在此說明，報警器可以為燈光報警器，其通過變換不同的燈光顏色、亮度或者閃爍頻率來區(qū)分報警狀態(tài)與非報警狀態(tài)；報警器還可以為聲音報警器，其通過發(fā)出聲音信號來指示報警。

無線傳輸模塊，其連接于所述處理器，將所述運行狀態(tài)信息傳送給外部的信息接收裝置。無線傳輸模塊作為將處理器中的運行狀態(tài)信息傳送至外部的接收單元，可以幫助技術(shù)人員實現(xiàn)對系統(tǒng)的遠程監(jiān)控，用以方便技術(shù)人員實時查看外部設(shè)備的運行狀況。在具體實施的過程中無線傳輸模塊，可以選用ZigBee等模塊；外部的信息接收裝置可以為手機、電腦等電子裝置。

本實用新型的外部設(shè)備可以為多個，均連接所述處理器。圖3為本實用新型又一實施例的支持電源熱插拔的智能控制裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖3所示，在本實施例中，外部設(shè)備為多個，每個外部設(shè)備均通過單獨的通信信道與處理器連接。并且，支持電源熱插拔的智能控制裝置中所有外部設(shè)備、處理器、溫度傳感器、存儲器均連接于熱插拔模塊(考慮構(gòu)圖簡潔，熱插拔模塊與其他硬件的連接關(guān)系以虛線框示出)。本實施例的支持電源熱插拔的智能控制裝置運行時，溫度傳感器采集環(huán)境的溫度，將溫度信號轉(zhuǎn)換為溫度信息(電信號)傳送給處理器，處理器接收溫度信息后，計算外部設(shè)備應(yīng)當(dāng)在該溫度下的運行狀態(tài)。該計算過程分為兩步驟：第一步，處理器要從存儲器中讀取信息配置的工作模式；第二步，處理器從外部存儲器讀取的工作模式配置到RAM里面運行輸出控制外部設(shè)備如何運行的信號。當(dāng)處理器完成根據(jù)溫度信息控制輸出外部設(shè)備控制信號后，將所述外部設(shè)備控制信號分別發(fā)送給該多個外部設(shè)備。最終實現(xiàn)對多個外部設(shè)備的控制。

本實用新型有益效果在于，通過溫度傳感器為處理器提供環(huán)境溫度信息，然后根據(jù)該信息控制外部設(shè)備的運行，技術(shù)人員可以靈活調(diào)整外部設(shè)備在不同溫度下的運行模式，并且由于本實用新型具有熱插拔模塊，一方面保護了外部設(shè)備，另一方面也方便技術(shù)人員在系統(tǒng)運行過程中，對出現(xiàn)故障的外部設(shè)備進行更換，極大地提高了系統(tǒng)的可靠性和維修性。

以上所述的具體實施方式，對本實用新型的目的、技術(shù)方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本實用新型的具體實施方式而已，并不用于限定本實用新型的保護范圍，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。