CN102102679A - 动态调整风扇转速的控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种动态调整风扇转速的控制系统及方法。根据本发明的控制系统包含第一传感器、第二传感器及控制器。第一传感器可检测环境状态，而第二传感器可检测散热目标温度。控制器预设有预设临界值、第一温度与风扇转速关系及第二温度与风扇转速关系。控制器根据第一传感器所检测的环境状态取得环境参考值，并且比较环境参考值与预设临界值。若环境参考值大于预设临界值，则控制器根据第一温度与风扇转速关系与散热目标温度控制风扇转速。若环境参考值小于预设临界值，则控制器根据第二温度与风扇转速关系及散热目标温度控制风扇转速。本发明可以根据不同环境，而使用不同的散热目标温度对风扇转速关系以控制风扇转速。

Description

动态调整风扇转速的控制系统及方法

技术领域

本发明涉及一种动态调整风扇转速的控制系统及方法，并且特别地，本发明涉及一种根据环境噪音及温度以动态调整风扇转速的控制系统及方法。

背景技术

在传统电子装置的散热系统中，大多利用风扇或水冷泵来实现散热的目的。而在风扇及水冷泵的转速控制机制中，是根据散热目标(例如，微处理器、绘图芯片、北桥芯片……)或周围的环境温度为依据，通过一控制芯片来控制转速的增减。

请参见图1，图1所示为在已知的散热系统中风扇转速对散热目标的温度的关系图。风扇的转速是在一最低转速1000rpm及一最高转速3000rpm之间做调整。

当散热目标的温度是在高于60℃的高温状态时，控制芯片将会控制风扇以最大转速数值3000rpm运转，以满足散热目标在此时的较大散热需求。当散热目标的温度逐渐降低至40℃至60℃的中等温区域时，此时散热目标的散热需求随之减少，并且不需要散热系统提供最大散热能力。因此随着散热目标的温度的下降，控制芯片将会控制风扇逐渐降低转速，以降低风扇所造成的噪音。此时，散热目标的温度与风扇的转速呈线性关系。当散热目标的温度降低至40℃以下的低温区域时，此时散热系统只需提供最小的散热能力即可满足散热目标的散热需求。因此控制芯片将控制风扇以最小转速数值1000rpm运转，由此可以使风扇具有最低噪音值的表现。

然而，在实际运用时，在较吵杂的环境中，使用者容易忽略风扇的噪音，因此可以对散热系统产生的噪音能有较高的容忍程度。在较安静的环境中，使用者容较容易注意到风扇的噪音，因而会更在意散热系统运行时的噪音表现特性。上述控制风扇转速的机制，并未考虑环境的噪音程度对使用者观感的影响。

发明内容

因此，本发明的一目的在于提供一种动态调整风扇转速的方法，以解决现有技术的问题。

本发明的方法包含下列步骤：首先，取得环境参考值。接着检测散热目标温度以取得温度数值。最后，比较环境参考值与预设临界值。若环境参考值大于预设临界值，根据第一温度与风扇转速关系及温度数值控制风扇转速。若环境参考值小于预设临界值，根据第二温度与风扇转速关系及温度数值控制风扇转速。

本发明的另一目的在于提供一种动态调整风扇转速的控制系统，以解决现有技术的问题。

本发明的控制系统包含第一传感器、第二传感器以及控制器。第一传感器用以检测环境状态，并且输出环境感测信号。第二传感器用以检测散热目标温度，并且输出温度感测信号。控制器电连接风扇、第一传感器及第二传感器，并且控制器预设有预设临界值、第一温度与风扇转速关系及第二温度与风扇转速关系。控制器根据环境感测信号得到环境参考值，控制器根据温度感测信号得到温度数值，并且控制器比较环境参考值与预设临界值。若环境参考值大于预设临界值，则控制器根据第一温度与风扇转速关系及温度数值控制风扇转速。若环境参考值小于预设临界值，则控制器根据第二温度与风扇转速关系及温度数值控制风扇转速。

综上所述，根据本发明的动态调整风扇转速的方法与控制系统，可以根据使用者在不同环境下对噪音容忍能力的差异，而使用不同的散热目标温度对风扇转速关系以控制风扇转速。由此，应用本发明的动态调整风扇转速的方法与控制系统的散热系统，可以达到更理想的噪音抑制表现，改善使用者对于散热系统噪音的观感。

关于本发明的优点与精神可以利用以下的发明详述及附图得到进一步的了解。

附图说明

图1所示为在已知的散热系统中风扇转速对散热目标的温度的关系图。

图2A所示为本发明的第一具体实施例的动态调整风扇转速的控制系统的功能方框图。

图2B所示为本发明的第二具体实施例的动态调整风扇转速的控制系统的功能方框图。

图3A所示为根据本发明的一具体实施例的第一温度与风扇转速关系中温度对风扇转速的关系曲线图。

图3B所示为根据本发明的一具体实施例的第二温度与风扇转速关系中温度对风扇转速的关系曲线图。

图4所示为本发明的一具体实施例的动态调整风扇转速的方法流程图。

具体实施方式

本发明提供了一种动态调整风扇转速的方法及控制系统，可以根据不同环境状态提供相应的控制模式，进而动态调整散热目标温度对风扇转速的关系。关于本发明的动态调整风扇转速的方法及控制系统的若干具体实施例揭示如下。

请参见图2A，图2A所示为本发明的第一具体实施例的动态调整风扇转速的控制系统1的功能方框图。如图所示，本发明的动态调整风扇转速的控制系统1包含控制器10、第一传感器12及第二传感器14。

第一传感器12用以检测环境状态，并且输出环境感测信号至控制器10。在本具体实施例中，第一传感器12是一麦克风，用以检测一段时间的环境噪音的音量，并且输出一噪音感测信号。第二传感器14用以检测散热目标温度，并且输出温度感测信号至控制器10。在实际应用中，第二传感器14可设置于散热目标(例如微处理器、绘图芯片、北桥芯片…)的邻近处，或直接贴附于散热目标上，以检测散热目标的温度。控制器10电连接风扇2、第一传感器12及第二传感器14。控制器10预设有一预设临界值、一第一温度与风扇转速关系以及一第二温度与风扇转速关系。

请参见图3A及3B，图3A及3B所示分别为根据本发明的一具体实施例的第一温度与风扇转速关系及第二温度与风扇转速关系中，温度对风扇转速的关系曲线图。如图所示，第一温度与风扇转速关系及第二温度与风扇转速关系在40℃以下及60℃以上的温度区间，都被设定以使风扇2分别以最小转速数值1000rpm及最大转速数值3000rpm运转。

然而在40℃至60℃的温度区间内时，在第一温度与风扇转速关系中的风扇转速，在较低温度处即开始呈现较陡峭的升降速曲线，因而此种较积极的控制模式适宜使用于较吵杂的环境中。而在第二温度与风扇转速关系中，风扇转速在较低温度区间时，则呈现一较缓和的升降速曲线，此种控制模式适宜使用于一较安静的环境中。也即，根据相同温度数值，则通过第一温度与风扇转速关系计算得到的风扇转速大于或等于通过第二温度与风扇转速关系计算得到的风扇转速。

控制器10选择温度与风扇转速关系并控制风扇转速的机制说明如下。首先，控制器10接收来自第一传感器12的环境感测信号，并且根据环境感测信号得到一环境参考值。更详细而言，控制器10是接收麦克风于一段时间内输出的噪音感测信号，并且根据噪音感测信号计算出一噪音水平值以作为环境参考值。接着，控制器10自第二传感器14接收温度感测信号，并且根据温度感测信号取得一温度数值。

随后，控制器10将会比较环境参考值与预设临界值。在实际应用中，预设临界值可由控制系统1的设计者或使用者进行设定。若环境参考值大于预设临界值，则代表控制系统1处于较吵杂的环境中，此时使用者对于风扇2的噪音可以有较高的容忍程度，因此控制器10会根据第一温度与风扇转速关系与温度数值控制风扇转速。若环境参考值小于预设临界值，则代表控制系统1处于较安静的环境中，此时使用者对于风扇2的噪音会有较低的容忍程度，因此控制器10会根据第二温度与风扇转速关系与温度数值控制风扇转速。

举例而言，若周围环境是属于较吵杂的环境，则控制器10根据麦克风所输出的噪音感测信号，可以计算并且得到一大于预设临界值的噪音水平值。接着在控制器10判断噪音水平值大于预设临界值后，将会选择第一温度与风扇转速关系以控制风扇2运转。举例来说，若此时周围温度是46℃时，则控制器10通过第一温度与风扇转速关系计算将可以得到2100rpm的一风扇转速，并且进一步控制风扇2以2100rpm的速度运转。

而在较安静的环境下时，控制器10根据麦克风所输出的噪音感测信号，可以计算并且得到一小于预设临界值的噪音水平值。接着在控制器10判断噪音水平值小于预设临界值后，将会选择第二温度与风扇转速关系以控制风扇2。举例来说，若此时周围温度同样是46℃时，控制器10通过第二温度与风扇转速关系将可以计算得到1300rpm的一风扇转速，并且进一步控制风扇2以1300rpm的速度运转。

由于声音是由物体振动所发出，所以环境振动参数也可以视为当下环境噪音水平的参考。因此在另一实施方式中，第一传感器12也可以是振动测量元件，用以检测一环境振动参数，并且输出一振动感测信号至控制器10。控制器10接收来振动测量元件在一段时间内输出的振动感测信号，并且根据振动感测信号计算出一振动水平值以作为环境参考值。

举例而言，第一传感器12可以是加速规。当所处的环境有一大音量声源及较吵杂的程度时，则加速规将可以检测到较大的环境加速度值。同时，控制器10根据所接收到的振动感测信号，可以计算出一大于预设临界值的环境参考值，因此接下来会选择第一温度与风扇转速关系以控制风扇2。

在另一实施方式中，第一传感器12可以是一光感应器，用以检测一段时间的环境亮度，并且输出一亮度感测信号。控制器10接收来自光感应器于一段时间内输出的亮度感测信号，并且根据亮度感测信号计算出一亮度水平值以作为环境参考值。在实际应用中，第一传感器12可设置于应用本发明的控制系统1的电子装置(例如，但不限于，笔记本电脑)的表面，用以感测电子装置或使用者所处的环境的亮度。

举例而言，当周围环境具有较低的明亮度时，则代表所处环境可能具有较低强度的活动状态(例如，但不限于，会议中、飞机上…)。此时，第一传感器12会检测到一较低的环境亮度，并且控制器10根据亮度感测信号可以计算并且得到一小于预设临界值的环境参考值。因此，控制器10将会选择第二温度与风扇转速关系以控制风扇2，进一步减少风扇转速以降低噪音。相对地，当周围环境具有较高的明亮度时，控制器10可以进一步增加风扇转速，以取得较佳的散热能力。

请参见图2B，图2B所示为本发明的第二具体实施例的动态调整风扇转速的控制系统的功能方框图。在本具体实施例中，控制系统1包含控制器10、第一传感器12、第二传感器14及第三传感器16。其中，第一传感器12用以检测环境噪音，并且输出一噪音感测信号。第二传感器14用以检测散热目标温度，并且输出一温度感测信号。第三传感器16用以检测一环境亮度，并且输出一亮度感测信号。

在本具体实施例中，控制器10可以同时根据噪音感测信号及亮度感测信号为参数，计算得到一环境参考值。接着控制器10进一步比较环境参考值与预设临界值，以选择相应的温度与风扇转速关系以控制风扇2的转速。由此，控制器10可根据不同的环境状况，对风扇转速做更精密的控制。

请一并参见图2A及图4，图4所示为本发明的一具体实施例的动态调整风扇转速的方法流程图。本方法可适用于本发明的第一具体实施例的控制系统1，因此以下将以前述控制系统1为例，说明本方法流程。

如图4所示，本发明的方法包含下列步骤：首先，第一传感器12检测环境状态，并且输出一环境感测信号。控制器10则接收并根据环境感测信号，取得一环境参考值(步骤S20)。更详细而言，第一传感器12是一麦克风，其检测一段时间的环境噪音并且输出一噪音感测信号。而控制器10则根据一段时间的噪音感测信号加以计算，以取得一噪音水平值而作为环境参考值。随后，第二传感器14检测散热目标温度，并且输出温度感测信号，控制器10则根据检测到的温度感测信号产生温度数值(步骤S21)。

接着，控制器10比较环境参考值与一预设临界值(步骤S22)。若环境参考值大于预设临界值，则控制器10根据一第一温度与风扇转速关系及温度数值控制风扇转速(步骤S23)。若环境参考值小于预设临界值，则控制器10根据一第二温度与风扇转速关系及温度数值控制风扇转速(步骤S24)。

在另一实施方式中，第一传感器12是一振动测量元件，因此第一传感器12检测一段时间的环境振动，并且输出一振动感测信号。控制器10则根据一段时间的振动感测信号加以计算，以取得一振动水平值而作为环境参考值。接着，控制器10将会比较环境参考值与预设临界值，以进一步决定控制风扇转速的模式。

在另一实施方式中，第一传感器12是一光感应器，因此第一传感器12检测一段时间的环境亮度，并输出一亮度感测信号。控制器10则根据一段时间的亮度感测信号加以计算，以取得一亮度水平值而作为环境参考值。接着，控制器10将会比较环境参考值与预设临界值，以进一步决定控制风扇转速的模式。

此外，在实际应用中，控制器10可同时根据噪音水平值以及环境亮度数值，以选择相应的温度与风扇转速关系来控制风扇2的转速。换言之，控制器10可以同时读取噪音感测信号及亮度感测信号，并且使计算出环境参考数值的参数与噪音水平值及/或环境亮度数值相关。

综上所述，本发明的动态调整风扇转速的控制系统及方法，可以使控制系统利用多组温度与风扇转速关系以控制风扇转速，并且各温度与风扇转速关系具有不同的温度与风扇转速的关系曲线图。在较吵杂的环境下而让使用者有较高的噪音容忍度时，控制系统可以选择较积极的控制模式，以使风扇有较高的平均转速而有较佳的热散能力。反之，在较安静的环境下而让使用者有较低的噪音容忍度时，控制系统可以选择较保守的控制模式，以使风扇有较低的平均转速而提供较安静的运转模式。由此，控制系统可以在不同的环境噪音等级下，调整散热能力与风扇噪音的平衡能力，进而改善了使用者对控制系统的噪音等级的观感。

利用以上较佳具体实施例的详述，是希望能更加清楚描述本发明的特征与精神，而并非以上述所揭示的较佳具体实施例来对本发明的范围加以限制。相反地，其目的是希望能涵盖各种改变及具相等性的安排于本发明所欲申请的权利要求的范围内。因此，本发明所申请的权利要求的范围应该根据上述的说明作最宽广的解释，以致使其涵盖所有可能的改变以及具相等性的安排。

Claims (10)

1.一种动态调整风扇转速的方法，其特征是，上述方法包含下列步骤：

取得环境参考值；

检测散热目标温度以取得温度数值；

比较上述环境参考值与预设临界值；

若上述环境参考值大于上述预设临界值，根据第一温度与风扇转速关系与上述温度数值控制上述风扇转速；以及

若上述环境参考值小于上述预设临界值，根据第二温度与风扇转速关系与上述温度数值控制上述风扇转速。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征是，上述取得环境参考值的步骤进一步包含检测一段时间的环境噪音，并取得噪音水平值以作为上述环境参考值。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征是，上述取得环境参考值的步骤进一步包含检测一段时间的环境振动，并取得振动水平值以作为上述环境参考值。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征是，上述取得环境参考值的步骤进一步包含检测一段时间的环境亮度，并取得亮度水平值以作为上述环境参考值。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征是，根据上述温度数值，通过上述第一温度与风扇转速关系计算得到的上述风扇转速的数值大于或等于通过上述第二温度与风扇转速关系计算得到的上述风扇转速的数值。

6.一种动态调整风扇转速的控制系统，其特征是，包含：

第一传感器，用以检测环境状态，并且输出环境感测信号；

第二传感器，用以检测散热目标温度，并且输出温度感测信号；以及

控制器，电连接上述风扇、上述第一传感器及上述第二传感器，并且上述控制器预设有预设临界值、第一温度与风扇转速关系及第二温度与风扇转速关系，上述控制器根据上述环境感测信号得到环境参考值，上述控制器根据上述温度感测信号得到温度数值，并且上述控制器比较上述环境参考值与上述预设临界值，若上述环境参考值大于上述预设临界值，则上述控制器根据上述第一温度与风扇转速关系及上述温度数值控制上述风扇转速，若上述环境参考值小于上述预设临界值，则上述控制器根据上述第二温度与风扇转速关系及上述温度数值控制上述风扇转速。

7.根据权利要求6所述的控制系统，其特征是，上述第一传感器为麦克风，用以检测一段时间的环境噪音，并且输出噪音感测信号，上述控制器根据上述噪音感测信号取得噪音水平值以作为上述环境参考值。

8.根据权利要求6所述的控制系统，其特征是，上述第一传感器为振动测量元件，用以检测一段时间的环境振动参数，并且输出振动感测信号，上述控制器根据上述振动感测信号取得振动水平值以作为上述环境参考值。

9.根据权利要求6所述的控制系统，其特征是，上述第一传感器为光感应器，用以检测一段时间的环境亮度，并且输出亮度感测信号，上述控制器根据上述亮度感测信号取得亮度水平值以作为上述环境参考值。

10.根据权利要求6所述的控制系统，其特征是，根据上述温度数值，通过上述第一温度与风扇转速关系计算得到的上述风扇转速的数值大于或等于通过上述第二温度与风扇转速关系计算得到的上述风扇转速的数值。

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