TW201606201A - 風扇控制裝置 - Google Patents

Abstract

一種風扇控制裝置，包括通訊處理模組、風扇控制模組以及狀態偵測模組。通訊處理模組接收外部系統所發送之風扇控制指令而產生控制信號，並根據外部系統之狀態偵測要求而產生偵測信號，且將狀態資訊提供至外部系統。風扇控制模組根據控制信號而控制風扇之轉速，並將控制結果傳送至通訊處理模組。狀態偵測模組根據偵測信號偵測環境狀態以及風扇之狀態，並根據環境狀態以及風扇之狀態產生狀態資訊，其中通訊處理模組、風扇控制模組以及狀態偵測模組係為實體分離。

Description

風扇控制裝置

本發明係有關於一種風扇控制裝置，特別係有關於一種多處理器之風扇控制裝置。

於諸如電腦系統之電子系統中，冷卻風扇扮演維持它們操作性能之重要的一個角色。無法從電子系統排除多餘的熱量會導致系統永久性的破壞。由於現有電子系統的複雜度，需要具有除了冷卻空氣之外的加值功能之冷卻風扇，例如控制風扇速度的能力、監視風扇上之轉速計脈衝以判斷瞬間風散速度之能力以及偵測風扇是否失效或比預定速度更慢之能力。

目前市面上的馬達產品設計，多為單一控制單元，可分為類比控制訊號之方式以及數位控制訊號之方式。類比控制訊號之方式，係為利用不同的電壓控制馬達轉速，其主要優點係為系統端控制電路的設計較為簡單，但速度之穩定度以及控速之解析度卻遠遠不及數位控制訊號之方式。

數位控制訊號之方式係為利用通訊或是訊號時間週期控制馬達轉速，其主要優點為具有強大的附屬功能，可控制或讀取更多資訊。但由於通訊速度日新月異以及所需功能不 斷地擴充，造成馬達控制單元工作負載過大，而使得馬達控制之功能有所限制。因此亟需一個高效率馬達控制之架構，以符合達到高品質與高效能之馬達處理效果。

有鑑於此，本發明提出一種風扇控制裝置，適用於一風扇，包括一通訊處理模組、一風扇控制模組以及一狀態偵測模組。上述通訊處理模組接收一外部系統所發送之一風扇控制指令而產生一控制信號，並根據上述外部系統之一狀態偵測要求而產生一偵測信號，且將一狀態資訊提供至上述外部系統。上述風扇控制模組根據上述控制信號而控制上述風扇之轉速，並將一控制結果傳送至上述通訊處理模組。上述狀態偵測模組根據上述偵測信號偵測一環境狀態以及上述風扇之狀態，並根據上述環境狀態以及上述風扇之狀態產生上述狀態資訊，其中上述通訊處理模組、上述風扇控制模組以及上述狀態偵測模組係為實體分離。

根據本發明之一實施例，上述風扇控制模組包括一轉速控制單元以及一啟動控制單元。上述轉速控制單元根據上述控制信號而控制上述風扇之轉速。上述啟動控制單元根據上述控制信號而控制上述風扇之啟動以及停止，其中上述轉速控制單元以及上述啟動控制單元之間係為實體分離。

根據本發明之一實施例，上述通訊處理模組、上述轉速控制單元以及上述啟動控制單元之任一者係為獨立之封裝。

根據本發明之一實施例，上述狀態偵測模組包括一溫度偵測單元、一轉速偵測單元、一電流偵測單元、以及一電壓偵測單元。上述溫度偵測單元根據上述狀態偵測請求而偵測一溫度資訊，其中上述溫度資訊包括一環境溫度資訊以及一風扇溫度資訊。上述轉速偵測單元根據上述偵測信號而偵測關於上述風扇之一風扇轉速資訊。上述電流偵測單元根據上述偵測信號而偵測關於上述風扇之一控制電流資訊。上述電壓偵測單元，根據上述偵測信號而偵測關於上述風扇之一控制電壓資訊，其中上述溫度偵測單元、上述轉速偵測單元、上述電流偵測單元以及上述電壓偵測單元分別具有一感測器，且上述通訊處理模組、上述溫度偵測單元、上述轉速偵測單元、上述電流偵測單元以及上述電壓偵測單元之間係為實體分離。

根據本發明之一實施例，上述通訊處理模組、上述溫度偵測單元、上述轉速偵測單元、上述電流偵測單元以及上述電壓偵測單元之任一者係為獨立之封裝。

根據本發明之一實施例，上述外部系統係為一人機介面系統，上述人機介面系統根據一使用者之一操作指令而產生上述風扇控制指令，並且透過上述通訊處理模組產生上述控制信號來控制上述風扇之轉速，上述人機介面系統更根據上述操作指令而產生上述狀態偵測要求，並透過上述通訊處理模組產生上述偵測信號來要求上述狀態偵測模組偵測上述環境狀態以及上述風扇之狀態，並將上述通訊處理模組傳回之上述狀態資訊顯示於上述人機介面系統。

本發明更提出一種風扇控制裝置，包括一通訊處 理模組、一轉速控制單元、一啟動控制單元、一溫度偵測單元、一轉速偵測單元、一電流偵測單元以及一電壓偵測單元。上述通訊處理模組接收一外部系統所發送之一風扇控制指令而產生一控制信號，並根據上述外部系統之一狀態偵測要求而產生一偵測信號，且將一狀態資訊提供至上述外部系統。上述轉速控制單元根據上述控制信號而控制上述風扇之轉速，並將一控制結果傳送至上述通訊處理模組。上述啟動控制單元根據上述控制信號而控制上述風扇之啟動以及停止，並將一啟閉結果傳送至上述通訊處理模組。

根據本發明之一實施例，上述溫度偵測單元根據上述偵測信號而偵測一溫度資訊，其中上述溫度資訊包括一環境溫度資訊以及一風扇溫度資訊。上述轉速偵測單元根據上述偵測信號而偵測關於上述風扇之一風扇轉速資訊。上述電流偵測單元，根據上述偵測信號而偵測關於上述風扇之一控制電流資訊。上述電壓偵測單元根據上述偵測信號而偵測關於上述風扇之一控制電壓資訊，其中上述轉速偵測單元、上述電流偵測單元以及上述電壓偵測單元分別具有一感測器，且上述通訊處理模組、上述轉速控制單元、上述啟動控制單元、上述溫度偵測單元、上述轉速偵測單元、上述電流偵測單元以及上述電壓偵測單元之間係為實體分離。

根據本發明之一實施例，上述通訊處理模組、上述轉速控制單元、上述啟動控制單元、上述溫度偵測單元、上述轉速偵測單元、上述電流偵測單元以及上述電壓偵測單元之間係分別為獨立之封裝。

根據本發明之一實施例，上述外部系統係為一人機介面系統，上述人機介面系統根據一使用者之一操作指令而產生上述風扇控制指令，並且透過上述通訊處理模組產生上述控制信號來控制上述風扇之轉速，上述人機介面系統更根據上述操作指令而產生上述狀態偵測要求，並透過上述通訊處理模組產生上述偵測信號來要求上述狀態偵測模組偵測上述環境狀態以及上述風扇之狀態，並將上述通訊處理模組傳回之上述狀態資訊顯示於上述人機介面系統。

10‧‧‧外部系統

20‧‧‧風扇

101‧‧‧通訊處理模組

102‧‧‧風扇控制模組

103‧‧‧狀態偵測模組

201‧‧‧轉速控制單元

202‧‧‧啟動控制單元

301‧‧‧溫度偵測單元

302‧‧‧轉速偵測單元

303‧‧‧電流偵測單元

304‧‧‧電壓偵測單元

S_I‧‧‧風扇控制指令

S_C‧‧‧控制信號

S_R‧‧‧回報信號

S_D‧‧‧偵測信號

S_S‧‧‧狀態信號

S_P‧‧‧實體信號

S_T‧‧‧感測器信號

S_CF‧‧‧風扇控制信號

S_V‧‧‧電位信號

S_ST‧‧‧溫度感測信號

S_SP‧‧‧連續脈衝信號

S_SI‧‧‧電流感測信號

S_SV‧‧‧電壓感測信號

第1圖係顯示根據本發明之一實施例所述之風扇控制裝置之方塊圖；第2圖係顯示根據本發明之一實例所述之風扇控制模組之方塊圖；以及第3圖係顯示根據本發明之一實施例所述之狀態偵測模組之方塊圖。

為使本發明之上述目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特例舉一較佳實施例，並配合所附圖式，來作詳細說明如下：以下將介紹係根據本發明所述之較佳實施例。必須要說明的是，本發明提供了許多可應用之發明概念，在此所 揭露之特定實施例，僅是用於說明達成與運用本發明之特定方式，而不可用以侷限本發明之範圍。

第1圖係顯示根據本發明之一實施例所述之風扇控制裝置之方塊圖。如第1圖所示，風扇控制裝置100包括通訊處理模組101、風扇控制模組102以及狀態偵測模組103。通訊處理模組101接收外部系統10所發送之風扇控制指令S_I之風扇控制指令而產生控制信號S_C。風扇控制模組102接收到控制信號S_C後，隨即根據控制信號S_C之指示發出實體信號S_P，用以調整以及控制風扇20之狀態，並且風扇控制模組102隨後將控制結果經由回報信號S_R告知通訊處理模組101已順利完成調整以及控制。根據本發明之一實施例，風扇控制模組102利用實體信號S_P，控制風扇20之轉速、啟動以及停止，並且隨後將以一實施例詳細描述。根據本發明之一實施例，實體信號S_P係為PWM控制信號或一控制電壓。

通訊處理模組101並根據外部系統10之風扇控制指令S_I之狀態偵測要求而產生偵測信號S_D，當狀態偵測模組103接收到偵測信號S_D後，隨即利用感測器(第1圖中並未顯示)接收風扇20所發出之感測器信號S_T，用以得知風扇20即時之狀態資訊，並利用狀態信號S_S將狀態資訊傳送至通訊處理模組101。外部系統10可根據使用者之要求，而顯示傳送至通訊處理模組101之狀態資訊。根據本發明之一實施例，感測器信號S_T係為電壓、電流、連續脈衝以及溫度之一者或其任意組合。

根據本發明之一實施例，狀態資訊包括風扇20之狀態以及當時之環境狀態，風扇20之狀態包括風扇20之溫度、 轉速、電壓、電流等資訊，而環境狀態包括當時之環境溫度。根據本發明之一實施例，風扇控制模組102以及狀態偵測模組103係為實體分離，之間並無任何資料傳遞；根據本發明之另一實施例，通訊處理模組101、風扇控制模組102以及狀態偵測模組103係分別各為一個獨立之封裝。

第2圖係顯示根據本發明之一實例所述之風扇控制模組之方塊圖。如第2圖所示，風扇控制模組102包括轉述控制單元201以及啟動控制單元202。轉速控制單元201根據控制信號S_C而發出風扇控制信號S_CF，用以控制風扇20之轉速，當轉速控制單元201控制風扇20之轉速後，轉速控制單元201隨即利用回報信號S_R告知通訊處理模組101已順利完成控制之動作。根據本發明之一實施例，風扇控制信號S_CF係為PWM信號或電壓信號。

啟動控制單元202根據控制信號S_C而發出電位信號S_V，用以控制風扇20之啟動以及停止，當啟動控制單元202啟動或停止了風扇20後，啟動控制單元202隨即利用回報信號S_R告知通訊處理模組101已順利完成控制之動作。根據本發明之一實施例，轉速控制單元201以及啟動控制單元202之間係為實體分離，並且兩者皆為獨立運作，彼此之間並無任何通訊交流。根據本發明之另一實施例，轉速控制單元201以及啟動控制單元202係分別各為一個獨立之封裝。根據本發明之一實施例，操作電壓係為5V時，電位信號S_V則為0V或5V。

在此所述之轉速控制以及啟動控制功能僅用於舉例說明，風扇控制模組可包括往後發明之控制風扇之功能，並 非以任何型式限定於此。

第3圖係顯示根據本發明之一實施例所述之狀態偵測模組之方塊圖。狀態偵測模組103包括溫度偵測單元301、轉速偵測單元302、電流偵測單元303以及電壓偵測單元304，其中溫度偵測單元301、轉速偵測單元302、電流偵測單元303以及電壓偵測單元304皆於風扇20上分別具有一個感測器，第3圖中並未顯示。

當溫度偵測單元301接收到通訊處理模組101所發出之偵測信號S_D時，溫度偵測單元301根據偵測信號S_D而接收風扇20之感測器所發出之溫度感測信號S_ST，用以接收溫度資訊。根據本發明之一實施例，溫度資訊包括環境溫度資訊以及風扇20之風扇溫度資訊。轉速偵測單元302接收偵測信號S_D時，接收風扇20之感測器所發出之連續脈衝信號S_SP，用以接收風扇20之風扇轉速資訊。電流偵測單元303接收偵測信號S_D時，接收風扇20之感測器所發出之電流感測信號S_SI，用以接收風扇20之控制電流資訊。電壓偵測單元304接收偵測信號S_D時，接收風扇20之感測器所發出之電壓感測信號S_SV，用以接收風扇20之控制電壓資訊。

其中，溫度偵測單元301、轉速偵測單元302、電流偵測單元303以及電壓偵測單元304皆透過狀態信號S_S，分別將溫度資訊、風扇轉速資訊、控制電流資訊以及控制電壓資訊傳送至通訊處理模組101。根據本發明之一實施例，溫度偵測單元301、轉速偵測單元302、電流偵測單元303以及電壓偵測單元304之間係為實體分離；根據本發明之另一實施例，溫度 偵測單元301、轉速偵測單元302、電流偵測單元303以及電壓偵測單元304皆為獨立之封裝。

根據本發明之一實施例，本發明之狀態偵測模組並非限定於偵測溫度、轉速、電流以及電壓等功能，可依據風扇控制裝置所應用之領域，新增所有之偵測功能，本發明並非以任何型式限定於此。

為了清楚表達本發明之風扇控制裝置之用途，以下將以冷卻風扇作為一實施例，並結合第1-3圖予以詳細說明。此外，在此僅利用冷卻風扇作為風扇控制裝置之一實施例，並非以任何型式限定於此。

根據本發明之一實施例，外部系統10係為人機介面系統。當一使用者透過人機介面系統設定溫度為30度後，人機介面系統隨即發送風扇控制指令S_I至通訊處理模組101。當通訊處理模組101接收到風扇控制指令S_I後，當通訊處理模組101利用偵測信號S_D要求溫度偵測單元301接收溫度感測信號S_ST而進行環境溫度以及風扇溫度之偵測。偵測完畢後，溫度偵測單元301利用狀態信號S_S將溫度感測信號S_ST之溫度資訊傳送至通訊處理模組101。

根據本發明之一實施例，通訊處理模組101接收到溫度資訊後，發現環境溫度係為35度，判斷環境溫度高於使用者設定之溫度，且需要啟動風扇20予以降溫，因而發出控制信號S_C至啟動控制單元202，發出電位信號S_V以啟動風扇20，此外同樣利用控制信號S_C通知轉速控制單元201發出風扇控制信號S_CF而將風扇20之轉速調整至適當速度。轉速控制單元201以 及啟動控制單元202完成控制動作後，皆以回報信號S_R告知通訊處理模組101任務執行完成。

根據本發明之一實施例，當通訊處理模組101根據溫度偵測單元301接收之溫度感測信號S_ST而回報之風扇溫度高於安全範圍時，通訊處理模組101即發出控制信號S_C，利用轉速控制單元201發出風扇控制信號S_CF而將風扇20之轉速降低，或是利用啟動控制單元202發出電位信號S_V而將風扇20予以停止運轉，等到溫度偵測單元301接收之溫度感測信號S_ST之溫度資訊回報之風扇溫度回復正常時，再將風扇20予以啟動。

根據本發明之一實施例，通訊處理模組101可即時根據偵測模組103接收之感測器信號S_T之環境狀態以及風扇20之狀態，而利用風扇控制模組102發出實體信號S_P來調整風扇20之運作；根據本發明之另一實施例，通訊處理模組101可利用偵測信號S_D要求狀態偵測模組103停止蒐集狀態資訊(即，停止接收感測器信號S_T)，以達到省電之目的；根據本發明之又一實施例，通訊處理模組101可於一既定時間之間隔，要求狀態偵測模組103蒐集狀態資訊(即，接收感測器信號S_T)，並判斷是否需要調整風扇20之運作。

根據本發明之一實施例，使用者可透過人機介面系統(即外部系統10)，要求狀態偵測模組103蒐集狀態資訊(即，接收感測器信號S_T)，並將接收之接收感測器信號S_T所含的即時狀態資訊顯示於人機系統(即外部系統10)上，以供使用者判讀。

本發明係提出一種多處理器之風扇控制裝置，其 中每一項功能係以一個單一功能的處理模組進行處理根據本發明之一實施例，單一功能的處理模組係為一單一功能之電路，或是一單一功能之微處理器。由於單一功能之電路或處理器之設計難度較為簡單，因而使得該處理模組之複雜度大為降低，進而增進處理模組之設計效率以及散熱效率，因而使得整體的成本大幅降低。

對於一般市面上將所有控制、偵測以及通訊功能整合於單一處理模組之方式，由於各種功能之間的牽扯過於複雜，設計過程中勢必需要花費大量的人力與時間釐清各種功能間的交互關係是否會發生不可預期之效應，而使得處理模組發生不可預期之損害。並且，所有功能整合於一處理模組中，勢必提高處理模組之發熱功率，當功能越多元時，甚至需要額外的風扇予以降溫。

本發明係將所有的控制功能拆解為單一處理模組(可為一電路或一處理器)，將用以溝通處理模組之間以及溝通外部系統的工作交辦給通訊處理模組，而每個控制單元以及每個偵測單元之間係為實體分離，也就是每個控制單元以及偵測單元僅負責其控制或偵測之工作。當所有控制功能以及偵測功能分別拆解為獨立的單元時，由於不需考慮各個功能之間的相互影響，設計難度將大幅降低而降低設計成本，並且由單一處理模組拆解為數個處理模組後，散熱面積亦將大幅增加，散熱成本亦可隨之降低，使得總體的生產成本得以降低，生產效率提高。

以上敘述許多實施例的特徵，使所屬技術領域中 具有通常知識者能夠清楚理解本說明書的形態。所屬技術領域中具有通常知識者能夠理解其可利用本發明揭示內容為基礎以設計或更動其他製程及結構而完成相同於上述實施例的目的及/或達到相同於上述實施例的優點。所屬技術領域中具有通常知識者亦能夠理解不脫離本發明之精神和範圍的等效構造可在不脫離本發明之精神和範圍內作任意之更動、替代與潤飾。

10‧‧‧外部系統

20‧‧‧風扇

101‧‧‧通訊處理模組

102‧‧‧風扇控制模組

103‧‧‧狀態偵測模組

S_I‧‧‧風扇控制指令

S_C‧‧‧控制信號

S_R‧‧‧回報信號

S_D‧‧‧偵測信號

S_S‧‧‧狀態信號

Claims (9)

1. 一種風扇控制裝置，適用於一風扇，包括：一通訊處理模組，接收一外部系統所發送之一風扇控制指令而產生一控制信號，並根據上述外部系統之一狀態偵測要求而產生一偵測信號，且將一狀態資訊提供至上述外部系統；一風扇控制模組，根據上述控制信號而控制上述風扇之轉速，並將一控制結果傳送至上述通訊處理模組；以及一狀態偵測模組，根據上述偵測信號偵測一環境狀態以及上述風扇之狀態，並根據上述環境狀態以及上述風扇之狀態產生上述狀態資訊，其中上述通訊處理模組、上述風扇控制模組以及上述狀態偵測模組係為實體分離。
2. 如申請專利範圍第1項所述之風扇控制裝置，其中上述風扇控制模組包括：一轉速控制單元，根據上述控制信號而控制上述風扇之轉速；以及一啟動控制單元，根據上述控制信號而控制上述風扇之啟動以及停止，其中上述轉速控制單元以及上述啟動控制單元之間係為實體分離。
3. 如申請專利範圍第2項所述之風扇控制裝置，其中上述通訊處理模組、上述轉速控制單元以及上述啟動控制單元之任一者係為獨立之封裝。
4. 如申請專利範圍第1項所述之風扇控制裝置，其中上述狀態偵測模組包括： 一溫度偵測單元，根據上述偵測信號而偵測一溫度資訊，其中上述溫度資訊包括一環境溫度資訊以及一風扇溫度資訊；一轉速偵測單元，根據上述偵測信號而偵測關於上述風扇之一風扇轉速資訊；一電流偵測單元，根據上述偵測信號而偵測關於上述風扇之一控制電流資訊；以及一電壓偵測單元，根據上述偵測信號而偵測關於上述風扇之一控制電壓資訊，其中上述溫度偵測單元、上述轉速偵測單元、上述電流偵測單元以及上述電壓偵測單元分別具有一感測器，且上述通訊處理模組、上述溫度偵測單元、上述轉速偵測單元、上述電流偵測單元以及上述電壓偵測單元之間係為實體分離。
5. 如申請專利範圍第4項所述之風扇控制裝置，其中上述通訊處理模組、上述溫度偵測單元、上述轉速偵測單元、上述電流偵測單元以及上述電壓偵測單元之任一者係為獨立之封裝。
6. 如申請專利範圍第1項所述之風扇控制裝置，其中上述外部系統係為一人機介面系統，上述人機介面系統根據一使用者之一操作指令而產生上述風扇控制指令，並且透過上述通訊處理模組產生上述控制信號來控制上述風扇之轉速，上述人機介面系統更根據上述操作指令而產生上述狀態偵測要求，並透過上述通訊處理模組產生上述偵測信號來要求上述狀態偵測模組偵測上述環境狀態 以及上述風扇之狀態，並將上述通訊處理模組傳回之上述狀態資訊顯示於上述人機介面系統。
7. 一種風扇控制裝置，適用於一風扇，包括：一通訊處理模組，接收一外部系統所發送之一風扇控制指令而產生一控制信號，並根據上述外部系統之一狀態偵測要求而產生一偵測信號，且將一狀態資訊提供至上述外部系統；一轉速控制單元，根據上述控制信號而控制上述風扇之轉速，並將一控制結果傳送至上述通訊處理模組；一啟動控制單元，根據上述控制信號而控制上述風扇之啟動以及停止，並將一啟閉結果傳送至上述通訊處理模組；一溫度偵測單元，根據上述狀態偵測請求而偵測一溫度資訊，其中上述溫度資訊包括一環境溫度資訊以及一風扇溫度資訊；一轉速偵測單元，根據上述偵測信號而偵測關於上述風扇之一風扇轉速資訊；一電流偵測單元，根據上述偵測信號而偵測關於上述風扇之一控制電流資訊；以及一電壓偵測單元，根據上述偵測信號而偵測關於上述風扇之一控制電壓資訊，其中上述轉速偵測單元、上述電流偵測單元以及上述電壓偵測單元分別具有一感測器，且上述通訊處理模組、上述轉速控制單元、上述啟動控制單元、上述溫度偵測單元、上述轉速偵測單元、 上述電流偵測單元以及上述電壓偵測單元之間係為實體分離。
8. 如申請專利範圍第7項所述之風扇控制裝置，其中上述通訊處理模組、上述轉速控制單元、上述啟動控制單元、上述溫度偵測單元、上述轉速偵測單元、上述電流偵測單元以及上述電壓偵測單元之間係分別為獨立之封裝。
9. 如申請專利範圍第7項所述之風扇控制裝置，其中上述外部系統係為一人機介面系統，上述人機介面系統根據一使用者之一操作指令而產生上述風扇控制指令，並且透過上述通訊處理模組產生上述控制信號來控制上述風扇之轉速，上述人機介面系統更根據上述操作指令而產生上述狀態偵測要求，並透過上述通訊處理模組產生上述偵測信號來要求上述狀態偵測模組偵測上述環境狀態以及上述風扇之狀態，並將上述通訊處理模組傳回之上述狀態資訊顯示於上述人機介面系統。