一种基于电脑硬件监控电路的自动控制系统

1、一种基于电脑硬件监控电路的自动控制系统，系统由电脑、执行器、被控对象、传感 器组成；电脑的主板上具有电脑硬件监控电路及其风扇转速计数输入端口、风扇转速控制输 出端口，电脑主板上硬件监控电路作为控制器，其特征是：风扇转速计数输入端口、风扇转 速控制输出端口为输入/输出冗余风扇端口；电脑、执行器、被控对象、传感器组成闭环自动 控制系统，电脑主板上的风扇输出通道为执行器输出通道，风扇转速计数输入通道为反馈信 号通道；风扇转速控制输出端与执行器输入连接；传感器为用来测量被控对象参数的传感器， 传感器输出的信号为频率信号，传感器的输出端与风扇转速计数输入端连接。
2、根据权利要求1所述的自动控制系统，其特征是：传感器为模拟传感器，它通过参数 /频率转换器输出频率信号。
3、根据权利要求1或2所述的自动控制系统，其特征是：传感器为温度传感器或液位传 感器或湿度传感器。
4、根据权利要求1所述的自动控制系统，其特征是：硬件监控电路的风扇转速控制输出 端与执行器输出电隔离。
5、根据权利要求1所述的自动控制系统，其特征是：硬件监控电路的风扇转速计数输入 端与传感器输出信号电隔离。
6、根据权利要求1所述的自动控制系统，其特征是电脑硬件监控电路的被控参数定值和 允许区间通过电脑的基本输入输出系统设置。
7、根据权利要求1所述的自动控制系统，其特征是执行器为固态继电器或风扇或伺服器 或电动机。

技术领域\n本发明涉及包括个人电脑或电脑服务器(下面统称电脑)的自动控制系统，特别是基于 具有可编程硬件监控集成电路、风扇转速计数输入端口和风扇转速控制输出端口的电脑主板 的自动控制系统。\n背景技术\n我们知道，一个自动控制系统包括以下几个基本部分：被控对象、传感器(变送器)、控 制器和执行器。被控对象——需要调节其参数的设备或环境，传感器——用来感受参数并将 其转换成一种特定信号的装置，控制器——把传感器送来的测量信号与参数需要保持的给定 信号进行比较，得到偏差信号，并按照预先设计好的某种调节规律进行运算之后，输出相应 的控制信号去指挥执行器，执行器——包括伺服机构或调节阀等。\n现在，电脑技术的发展日新月异，其中中央处理器CPU和集成电路的主频和集成度在不 断提高，因此会产生大量的热量，使器件和机箱内部温度上升，通常使用风扇来通风散热， 多数电脑的主板上都带有硬件监控电路，实时监测和控制电脑的运行状况，例如监控CPU温 度、电脑机箱内的温度、风扇转速和工作电压。在这些监控电路中广泛应用了脉冲宽度调制 (PWM)和自动控制技术，电脑运行过程中监控电路会根据被测元件的温度或风扇转速信号自 动调节风扇转速，电脑采用灵巧风扇(Smart fan)技术，电脑硬件监控电路会根据设定温度 或设定转速控制风扇转动，给电脑器件散热，温度下降或转速偏高时，风扇转速自动降低， 温度上升或转速偏低时，风速转速自动上升，目的是降低风扇噪声，节约电量使用，延长风 扇寿命，保证系统有效工作。\n通常，电脑的监控电路提供2-8个风扇转速计数(fan speed count)输入端口和2-4个 风扇转速控制(fan speed control)输出端口，这些风扇端口及其监控电路的用途专一，只 用于电脑主板直流风扇的连接，不方便与其它冷却设备连接，且多数情况只使用CPU风扇， 常有1个以上输入/输出冗余风扇端口，使电脑的资源闲置。\n发明内容\n本发明所要解决的技术问题是：提供一种基于电脑硬件监控电路的自动控制系统，它可 利用电脑的资源，达到自动监测和控制更广泛被控对象(如电脑内部和外部的器件、设备) 的目的。\n本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：系统由电脑、执行器、被控对象、传感 器组成；电脑的主板上具有电脑硬件监控电路及其风扇转速计数输入端口、风扇转速控制输 出端口；电脑主板上硬件监控电路作为控制器；风扇转速计数输入端口、风扇转速控制输出 端口为输入/输出冗余风扇端口；电脑、执行器、被控对象、传感器组成闭环自动控制系统， 电脑主板上的风扇输出通道为执行器输出通道，风扇转速计数输入通道为反馈信号通道；风 扇转速控制输出端与执行器输入连接；传感器为用来测量被控对象参数的传感器，传感器输 出的信号为频率信号，它的输出端与风扇转速计数输入端连接。\n传感器为模拟传感器，它通过参数/频率转换器输出频率信号。\n传感器为温度传感器或液位传感器或湿度传感器。\n硬件监控电路的风扇转速控制输出端与执行器输出电隔离。\n硬件监控电路的风扇转速计数输入端与传感器输出信号电隔离。\n电脑硬件监控电路的被控参数定值和允许区间通过电脑的基本输入输出系统设置。\n执行器为固态继电器或风扇或伺服器或电动机。\n本发明由电脑、执行器、被控对象、传感器组成闭环自动控制系统，它利用电脑主板上 现有的硬件监控电路提供的既成控制器和控制算法，用监控电路内部已集成的PWM电路，完 成数/模(D/A)转换。自动控制系统从风扇转速控制端输出模拟电压，用风扇输出通道作为 执行器输出通道；用风扇转速计数输入通道作为反馈信号通道，反馈信号由风扇转速计数端 输入硬件监控电路。被控对象及其参数传感器可以是电脑内部或外部的对象及其参数传感器。\n本发明用参数/频率转换器将传感器输出的被调参数转换成频率信号，完成模/数(A/D) 转换。\n本发明用硬件监控电路或电脑的CPU作控制器，完成监控运算。用电脑提供的既成方法 ——通过基本输入输出系统(BIOS)设置被调参数定值和允许区间。\n本发明的有益效果是：充分利用电脑已有的硬件和软件资源，将专一转速信号测量通通 变化成为多用途信号测量通道，将专一风扇输出通道扩展成为执行器输出通道，将专一用途 转速自动调节系统演化成多用途闭环自动控制系统，以达到自动监测和控制更广泛被控对象 的目的。\n本发明结构简洁(比较使用通过电脑PCI插槽输入/输出信号)，即插即用，无须驱动程 序，可在不占用CPU和应用程序的状态下运行。\n附图说明\n图1是测速风扇脉冲波形图\n图2是测速风扇与电脑主机板连接原理图\n图3是监控电路PWM控制电路原理图\n图4是风扇插座与SSR、负载和反馈信号连接图\n图5是温度巡环方式下PWM控制信号1和被调对象温度过程曲线1\n图6是温度巡环方式下PWM控制信号2和被调对象温度过程曲线2\n图7是转速巡环方式下PWM控制信号和风扇转速过程曲线\n图8是现有的电脑系统转速巡环组成方框图\n图9是电脑系统使用T/F转换器时自动控制系统组成方框图\n图10是本发明实施例1自动控制系统组成方框图\n图11是电脑系统控制外部对象时自动控制系统组成方框图\n图12是温度/频率转换器电路图\n图13是本发明实施例2——液位自动控制示意图\n具体实施方案\n在现有的个人电脑和服务器中，尽管品牌、厂商和CPU主频不同，电脑冷却风扇外型和 转速不一，但电脑主板上的风扇接口和电气参数却是众厂商共同遵守的事实标准，一般采用 3脚风扇接口，3脚风扇接口的定义和参数见表1。表1中插头2是电源正极，为直流风扇提 供+12VMAX工作电源，用脉宽调制(PWM)输出控制风扇转速时此端电压可以调节(也可设为定值， 电脑默认12V)；插头3是公共地(G)；插头1是检测风扇转速快慢的反馈信号输入端，对于 具有测速功能的风扇，“风扇每旋转一周释放两个脉冲信号(下面均以此为分析依据)，电脑 系统监控芯片就会据此计算出风扇的旋转速度”。\n             表1   插座号   名称   参数   1   转速脉冲   频率信号   2   风扇电源   12Vmax.DC   3   地   0\n风扇厂商提供的资料和实际测量均表明，转速信号的脉冲波形是矩形波，矩形波的信号 频率f与转速N成线性关系见图1，由图1可见风扇转速脉冲与周期T相关：\n周期T＝t1+t2    转速N＝60÷(2×T)    (转/分钟)\n又频率f与周期的关系是f＝1/T，f的单位是赫兹(Hz)，T的单位是秒(S)\n得：N＝30×f            (转/分钟)        式1\n一般情况，风扇旋转一周产生的脉冲数为n时，则转速N＝60÷n×f\nn＝1、2、3、4等。图1中输出信号的高电平VOh，即电压幅值由主板电路决定，输出信号 的低电平VOh由风扇内置测速信号电路决定，其原理如图2，风扇内置测速信号电路输出采用 集电极开路型式，外接上拉负载电阻，\nQ导通时I＝10mAmax输出电压VOh＝0.4伏(典型值)\nQ断开时1≈0mAmin输出电压VOh＝Ed(主板监控电路工作电压)\n因为输出VOh是取自主板监控电路电源，所以电扇测速信号发生电路自动适应主板芯片的 工作电压，通常是+5V(或+3.3V)，风扇转速在电脑的基本输入输出系统(BIOS)中可见，使用 应用软件(程序)在操作系统下也可监测风扇转速，BIOS和应用程序可以根据风扇转速输入的 不同数值作显示和调节。\n反馈测量通道实施例：本实施例采用转速信号测量通道来测量温度，用温度/频率(T/F) 转换器的输出替代风扇的转速反馈，温度/频率(T/F)转换器的电路图如图12，T/F转换的 工作原理如下，在图12中使用LM35作温度传感器，LM35是高精度集成电路温度传感器，LM35 将驱动电路、信号处理电路以及必要的逻辑控制电路集成在单片IC上，有使用方便、尺寸小 等特点，传感器的输出电压与温度的变化呈线性关系，其主要特性是：当温度在-50℃～+ 150℃变化时。它能以10mV/℃的线性变化率输出与摄氏温度成正比的电压量。实现温度到 电压的转换，按图12的单电源接法，它可以实现0～+150℃的测温，对应的输出电压是0～ 1.5V，该集成电路的检测精度可达±0.5℃，而且不需要对它自身作任何校准，它的电源适应 性强，能在4～30V范围内工作，所需的电流仅仅60μA，这使得它因电流热效应而产生的自 身温升可以忽略不计，它的输出电阻一般低达0.1Ω，有很好的带负载能力。LM35常见的封 装形式为TO-92塑料封装，引脚向下，从字符面看自左至右各引脚依次为正电源端、输出端 和接地端(测量零下温度时，接地端要加上负电源)，这种封装的LM35可以很方便地装在电 脑发热体上，只要将它的字符所在的平面紧贴发热体上，用胶粘紧即可。图12中R1、C1组 成低通滤波器，可减少输入电压中的干扰信号，有利于提高转换精度。电路中LM331是电压/ 频率(V/F)转换器，LM331作为电压/频率转换器是一种常见电路，适于作A/D转换器，LM331 接受LM35的电压信号并将电压转换成频率信号，从7端输入0～1.5V的电压量经LM331的 电压/频率转换成频率量送给后续电脑监控电路计数，这里T/F转换电路进行了两次转换，即 温度/电压(T/V)转换和电压/频率(V/F)转换。LM331的主要特点有：V/F的非线性误差小(0.01 ％)。电源适应能力强，允许单电源使用。V/F转换范围宽(1Hz～100kHz)。温度稳定性好， 输出驱动管采用集电极开路形式，因而可以适配TTL和CMOS等不同的逻辑电路。按图12所 示电路，选取合适的电路参数就可用温度/频率曲线拟合转速/频率曲线。电路中，R4和可调 电位器Rw1的作用是调整LM331的增益偏差和由R2、R5及C3引起的偏差，R6的大小根据工 作电压调整以适合4N28输入电流要求。\n已知LM35的输出：\n\n又根据LM331资料输出频率：\n根据图12中的参数计算得：\n将式2代入得：\n这样将温度以频率信号的形式输入至风扇脉冲计数端。完成了T/F转换。当输入电压为 0～1.5V时，输出频率为0～384Hz，可见整个电路在温度为0～150℃变化时，电脑显示数是 与之对应的0～11520转/分钟，计数非常方便。在温度是55±3度时，输出频率是141±9Hz， 对应转速在4219转/分钟上下。这些数据在见下文表2中会用到。\n本实施例使用电脑主板风扇接口为三脚，从这里输入经传感器转化后的频率信号。为了 减少电源干扰，电路工作电源12V由隔离型DC/DC电压转换器从电脑的12V电源取得或者由 电脑外部电路提供。为了减少通道干扰，LM331的频率输出采用光电隔离，使T/F转换器与 电脑无电联系，由LM331的3端输出信号通过光耦合器4N28的输出传输至转速反馈的测量端。 4N28是一种光电结合器件，具有体积小、寿命长、无触点、抗干扰性能强等特点。使用其它 形式的温度/频率转换器，如数字温度传感器，电路可更为简化。\n反馈信号的计数和运算由硬件监控电路完成，硬件监控电路以可编程集成电路为核心组 成。硬件监控电路多采用高度集成的集成电路如W83782D、W83792D、W83627HF、W83637HF、 ADM1031等，这些芯片的共有基本特性是1.均为可编程器件，2.均用PWM占空比调节电压控 制风扇转速，3.均提供风扇转速计数和温度测量通道，这三点是组成电脑监控电路自动控制 系统的基础。下面以W83637HF为例进行论述说明，该系列产品在市场上有较广的应用，具有 典型性和代表性，其它芯片原理类似。硬件监控电路在控制系统中的既成控制功能主要完成 温度和转速的设定、调节区间的设定、温度和转速的检测，以及温度和转速偏差的形成和控 制运算。W83637HF是一种通用接口电路，提供输入输出设备连接，具有驱动器接口、串行接 口、并行接口、键盘和鼠标接口、红外口、智能卡接口、系统电源管理等等。与本文相关的 主要功能有W83637HF提供的电脑硬件状态监视，能测量多组电脑系统参数，如工作电压、风 扇转速、CPU温度。W83637HF支持灵巧风扇(Smart fan)控制系统，包括温度巡环(Thermal Cruise)和转速巡环(Speed Cruise)这两种自动方式。W83637HF的主要性能(仅列举与本 文相关部分)：\nW83637HF是可编程器件，时钟频率24或48MHZ\n支持LPC总线\n3路温度测量，支持热敏电阻、二极管和CPU内置PN结测量方式\n内置8位A/D转换器\n5路电压监视(+5V、+3.3V、Vcoro、Vbat、+5VSB)\n40端可编程通用输入/输出口\n3路风扇转速计数\n3路风扇转速控制\n超温输出中断信号OVT#\n系统管理中断信号SMI#\n可编程中断保护信号有效/无效\n可编程所有监视参数的设定值和区间\n支持应用软件测量电脑系统监控参数(Intel、Acer和Winbond等公司程序)\n带自动检测电源电压声响\n遵从Microsofe电脑2000/电脑2001硬件设计指南\n支持ACPI和DPM电源管理\n片内8位寄存器和总线配置\n128脚封装\n硬件监控电路具有风扇转速控制功能，控制风扇转速使用调节风扇工作电压的方法，调 节风扇工作电压是通过调节PWM占空比(Duty cycle)实现。PWM输出经平滑滤波后变为模 拟电压，调节PWM占空比使输出电压的摆幅(调节范围)是0-12伏(对12V直流电源)，其 实质是一个数/模转换器。简单说来，PWM原理就是对脉冲宽度进行调节，提供PWM输出的方 法有如下两种，一种是通过脉冲宽度调制法提供周期固定，占空比可变，分辩率为1/256(8 位)的PWM信号；另一种是通过脉冲频率可变，而占空比固定，电脑监控电路通常使用前一 种方法。在W83637HF中提供了3路基于脉冲宽度调制的风扇转速控制，脉冲宽度的占空比能 够用程序控制，默认占空比是100％，对应12V输出电压，不调速风扇则运行在这个状态下。 PWM应用电路原理图如图3，电路包括了PWM控制信号输入，滤波、隔离放大和输出驱动，通 常电脑风扇端口能够输出电流Io达300~1000mA，可直接驱动固态继电器和其它伺服器，笔 记本电脑风扇端口能够输出电流Io典型值也在150mA。电路输出电压与PWM占空比成线性关 系，因此输出电压：\n            Vo＝Vcc×PWM Duty cycle           式5\n\n最小输出电压Vomin＝Vcc×0％＝0V\n最大输出电压Vomax＝Vcc×100％＝Vcc＝12V\n输出电压在0~12V连接可调。在不同电脑和电子设备中的电路中也有直流+5V、+24V、+48V 等电压等级，同样适用上述分析结果。\n电脑硬件监控电路具有灵15风扇自动控制系统，灵巧风扇自动控制系统根据系统组成方 式和返回信号是温度或是转速之分有2种，一种是温度巡环(Thermal Cruise)自动控制系 统，另一种是转速巡环(Speed Cruuise)自动控制系统。在温度巡环方式下，有3路温度/PWM 电压控制：系统温度/PWM1电压控制、CPU温度/PWM2电压控制、机箱温度/PWM3电压控制， PWM电压控制通过风扇转速控制端输出。由集成电路；W83637HF提供的灵巧风扇自动控制系统， 能够根据设定的温度自动控风扇转速，保持温度在设定的温度范围内。电脑运行前，通过BIOS 设定温度和温度允许区间(例如55±3度)，运行中只要温度在设定区间内，风扇处于停止状 态，一旦温度超出设定温度的上限值(58度)，风扇将开起以设定的转速运转，此开起转速 对应的开起PWM占空比由BIOS设定(例如设置占空比为80％)，然后硬件监控电路根据温度 的改变自动控制PWM占空比改变风扇电压，调节风扇转速，对照图5、图6，讨论下面3种情 况：\n(1)如果温度仍然超出上限设定T(例如：58度)。PWM占空比将会缓慢增加，如果风扇 已经是最高转速运行(占空比最大)，而温度仍超出设定上限(例如58度)，系统将产生一警 告信息，以保护电脑系统。\n(2)如果温度在充定上限之下(例如58度)，但在设定下限之上(例如52度)，风扇转 速将保持在当前转速不变，只要温度在设定的区间内(52-58度)都如此。\n(3)如果温度在设定下限(例如52度)，PWM占空系比将会缓慢减少，直至转速为零， 只要温度在52度以下，风扇就不运转。\n在风扇转速巡环方式下，系统提供了3路转速/PWM电压控制：风扇转速1/PWM1电压控制、 风扇转速2/PWM2电压控制、风扇转速3/PWM3电压控制，风扇转速通过风扇转速计数端输入。 由W83637HF根据设置的预定转速(常用转速因子Count表示，以方便分析，Count与转速的 关系见式6)控制风扇的转速，使风扇转速在一定区间内运行。通过BIOS设定需要的风扇转 速因子Count(设定转速)，例如设定Count为160±10，只要风扇的转速在设定范围内，输 出PWM占空比将保持不变，风扇工作电压则不变；如果当前风扇转速因子高于设定的上限， 例如160+10，则PWM占空比将增加，输出电压增加以保持转速因子小于设定上限，另一种情 况，如果当前风扇转速常数低于设定的下限160-10，则PWM占空比将减小，输出电压减小以 保持转速因予在设定下限之上。表2是Count、转速、温度、输入频率的对照表。表中Count 和转速由式6计算得来，频率由式1计算得来，温度由式4计算得来。表2和表中温度栏在 下文中还将会用到。\n                             表2\n\n转速N与转速因子Count的关系由集成电路W83637HF说明书给出：\n           N＝K/Count                          式6\n可见转速因子Count与N是反比关系，默认常数K＝1.35×106/2。较大Count对应较小N， 当N＝1000时，Count＝675；较小Count对应较大N，设BIOS中转速计数为5位数字，则当 N＝99999时，Count＝6.7。\n在温度巡环和转速巡环系统中，都要接受硬件监控电路W87637HF的指令，因此硬件监控 电路W87637HF是实际上的控制器，是自动调节系统的核心。\n在电脑的温度巡环方式运行时结构框图如图9，只是图中的反馈环节是用A/D代替了T/F： 这时使用半导体温度传感器，传感器输出到电脑监控电路的是模拟信号，经监控电路内A/D 转换器变成数字信号。硬件监控电路W83637HF起着控制器的作用，把温度传感器送来的测量 信号与设定温度进行比较，得到偏差信号，并按照预先设计好的控制算法进行运算之后，通 过调节PWM占空比调节输出电压信号，风扇起着执行器的作用，被调对象即电脑部件，在这 种运行方式下，电脑部件温度的高低决定风扇转速的大小，这是一个闭环反馈自动调节系统。\n在电脑的转速巡环方式运行时结构如图8，硬件监控电路W83637HF也起着控制器的作用， 通过调节PWM占空比调节输出电压信号，控制风扇转速，同时监控电路接受风扇的转速信号， 而与实际被控对象——电脑部件之间没有直接信号联系，在这种运行方式下，冷却对象温度 的高低与控制器没有确切关系。改进方法是，按图9结构，使用T/F转换电路构成反馈环节， 在电脑部件上安装测温元件，将温度信号转换为与之成正比(或反比)的频率信号，由风扇 转速计数端输入反馈信号，即可计算出对应的温度，这样的结构有几大优点：\n(1)冷却对象(被控对象)与电脑硬件监控电路(控制器)有信号联系，冷却对象温 度(被控参数)的高低与风扇转速(执行器输出)相关，组成了闭环自动调节系统。\n(2)传感器线性好，误差小\n(3)频率信号易于远传，易于隔离\n(4)不用A/D转换器\n(5)可利用电脑主板上提供的既成风扇插座做接口，连接方便\n此时原转速巡环已成为一种闭环自动调节系统，上面对图5和图6的分析同样适用用此 时的情况，表2列出了T/F转换电路设定温度在55±3度时，频率、Count和转速之间的对 应关系，按表2转速因子Count对应的温度的设定值和允许区间。因此可见，Count能够对 应转换为频率量的参数，而不仅仅是对应转速。\n电脑中除主板提供受控风扇插座之外，还有交流电源风扇、显卡风扇等，只有所有风扇 噪声减小，环境噪声才会有效减小；只有电脑所有风扇中功耗较大的风扇节约电量，电脑系 统节约电量的效果才会更好。\n本发明自动控制系统实施例1：该基于电脑硬件监控电路的自动控制系统为电脑部件温度 自动控制系统，它由电脑、执行器——固态继电器(SSR)控制的风扇、被控对象——电脑部 件、温度传感器组成；电脑的主板上具有电脑硬件监控电路及其风扇转速计数输入端口、风 扇转速控制输出端口，风扇转速控制输出端与风扇的固态继电器(SSR)控制输入连接；温度 传感器为用来测量电脑部件温度参数的传感器，温度传感器输出的信号通过温度/频率(T/F) 转换器为频率信号，温度/频率转换器的输出端与风扇转速计数输入端连接。电脑硬件监控电 路的被控参数定值和允许区间通过电脑的基本输入输出系统设置。硬件监控电路的风扇转速 控制输出端与固态继电器输出电隔离，风扇转速计数输入端与温度传感器电路输出电隔离。\n本发明实施例1，为扩大自动控制系统的使用范围，做到既能控制多种电压等级直流风扇 也能控制更大功率的交流风扇，使用T/F转换器和固态继电器(SSR)后的转速巡环组成方框 图如图10，它是对图9的改进，在SSR后接风扇，当然也可用电磁继电器和其它伺服装置代 替SSR，组成闭环自动控制系统。\n电脑工作时除了对温度有要求外，根据使用场合也有对湿度、振动、辐射、气压等其它 环境要求，这些量均可由传感器或变送器转换为电量后再转换为频率信号或直接转换为频率 信号，通过电脑转速反馈端测量，构成控制系统。这样也就均可利用电脑为转速信号设置的 报警和中断信号。例如通过测量湿度信号，构成湿度自动控制系统，加湿或去湿。\n灵巧风扇系统除了工作在上述自动控制方式下，也能够工作在BIOS手动控制方式下。此 外，因为硬件监控电路的可编程集成电路具有与CPU连接的内部总线如LPC总线、ISA总线、 SMbus总线，所以监控电路也可以与CPU通信交换数据，许多应用程序也是这样做的如 speedfan.exe和英特尔(INTEL)LDCM软件，在这种情况下，用CPU做控制器，在应用程序 中编写控制算法，用转速信号测量通道作为反馈信号测量通道，用风扇转速控制输出通道作 为执行器输出通道，连接被控对象也能够组成闭环自动控制系统。\n除了监控电脑内参数外，根据控制系统的组成原理，同样能适用电脑外部过程控制，组 成自动控制系统，图11中作进一步扩展，在SSR后接入执行机构或调节阀，被控对象可以是 生产过程，同时通过传感器转换被控参数信号，再经V/F转换，用频率信号作反馈的最后输 出，这样就构成了一闭环自动控制系统。一个自动控制系统，除了上述几部分之外，设有辅 助装置。例如给定装置、显示装置、转换装置等，这些在电脑上通过键盘、显示器和电脑外 部器件实现。\n本发明自动控制系统实施例2：它为一种闭环自动控制系统——料罐液位自动控制系统， 系统组成示意见图13，它由电脑主机、电脑主板上的硬件监控电路(控制器)、执行器—— 具有SSR的电动调节阀、被控对象——料罐、用来测量被控对象内液位的液位传感器组成， 液位传感器通过电压/频率(V/F)转换器输出频率信号。\nSSR和V/F转换器设置在电脑机箱内，液位传感器的输出连接图12电路的V/F转换器， SSR的输出控制电动调节阀。电脑机箱内，风扇转速控制输出端口与SSR输入连接；V/F输出 端与风扇转速计数输入端口连接，如图11原理实现系统组成。如果料罐高1000mm，要求罐 内液位在500mm±50mm，构成液位调节系统，qi表示物料的流入量，qo表示物料的流出量，h 表示贮罐的液位：hs表示生产需要的贮罐液位高度。在稳态下，当单位时间的流入量和流出 量相符时，液位高度恰好维持在所需要的液位高度上。液位传感器把料罐内液位的变化情况 (被控参数)送到电脑控制器，电脑硬件监控电路W87637HF则根据液位传感器送来的被调参 数h与给定的液位高度hs(给定信号)进行比较，并根据比较所得的偏差信号发出相应的控 制信号，控制进口阀的开度，以改变液体的流入量，使液位保持在给定值hs附近。注意本例 须将执行器按反作用方式连接，既液位上升时，执行器向关小方向动作，用传感器迁移也能 做到。\n如果贮罐液位传感器输出0-5V对应0-1000mm液位，则输出：Vo＝5h，又由图12电路和 式3，\n                 得：f＝1280h                      式7\n根据式6和式1有：转速因子Count＝K/N＝K/30f计算出不同频率下的Count值， 给定Count和允许变化区间，计算得Count＝35±4，通过BIOS键入数值，则料罐液位在500\n50mm自动调节液位。\n                             表3\n\n在图4中给出了通过风扇插座连接反馈环节、SSR和负载的接法，图4中的“负载”既可 以是风扇，也可以是其它执行机构如电动执行器等，图4中的电源既可以是交流电源，也可 以是直流电源，根据系统需要选择。\n用本发明组成自动控制系统的特点：充分利用电脑既成资源，无须编程，应用面广，是 低成本闭环自动控制系统。按图11构成的闭环自动调节系统尤其适合定值调节，只要根据传 感器与V/F转换器输出的频率信号关系，计算出相对应的转速因子Count和允许变化区间， 设定被调参数和允许变化区间，列出类似表3的表格通过BIOS键入数值即可，控制器的算法 无须普通用户参入。