CN104236736B - 用于测定电子装置的环境温度的方法和系统 - Google Patents

Abstract

一种用于测定电子装置的环境温度的方法，所述装置包括：定位于共用壳体(101)内的发热部件(102)和温度传感器(105)，所述方法包括以下步骤：在具有受控环境温度的环境中：测定(307)第一功率模式(E_min)与第二功率模式(E_max)之间的功率耗散变化的装置特定系数(a)，其中在所述第二功率模式(E_max)中，所述装置比在所述第一功率模式(E_min)中耗散更多功率；以及在将要测定所述环境温度的环境中：通过用于所述第一功率模式(E_min)和所述第二功率模式(E_max)的温度传感器(105)测量(203‑205)温度(T_min,T_max)，根据所测量的温度(T_min,T_max)和功率耗散变化的所述装置特定系数(a)计算(206)环境温度(T_amb)。

Description

用于测定电子装置的环境温度的方法和系统

技术领域

本发明涉及测定电子装置的环境温度。

背景技术

电子装置通常被设计成在通过可容许湿度和温度范围所界定的特定环境条件下操作，所述范围对于期望操作所述装置的给定地理区域来说通常是正常的。例如，可能期望在+5至+35摄氏度的温度范围内操作装置。这个范围对于家庭内部来说通常为正常的。

然而，在终端用户住宅房屋处，装置可能常常被无意地放置在条件超过容许温度范围的环境中。例如，DVD播放器或机顶盒可能放置在遭受日照的密闭橱柜中。在那些条件下，考虑到由装置本身产生的热量和日照热量，所述装置的环境大气将可能超过容许温度。这可能导致由过热引起的装置故障。此外，即使环境温度在容许限度内，但装置安装不当时，所述装置仍可能过热，例如，由于在装置顶部上铺放报纸而遮盖装置壳体处的通气口从而引起装置的热阻增加的情况。

因此希望监控电子装置的环境温度，以便例如当温度超过容许范围时，引起装置自动断电或存储数据以达维修目的。希望进一步监控电子装置的热阻变化。

环境温度可通过定位在装置外部壳体处的专用温度传感器来监控。

例如，US8374730提出用于动态地预算功率使用来控制数据处理系统中的温度的方法和设备。所述系统包括：第一传感器，其测定数据处理系统所处环境的环境温度；连接到所述传感器的控制器，其根据环境温度控制数据处理系统的操作；以及第二传感器，其测定数据处理系统的部件的实际温度。

同样，US6754607提出用于控制设备的故障诊断方法，所述设备包括：第一传感器，其用于检测控制设备的内部温度；第二传感器，其用于检测控制设备的外部温度；以及内部存储介质，其用于存储在控制设备内部已创建的信息。

这种专用环境温度传感器增加了装置的成本和复杂性。

发明内容

本发明的目的是一种用于测定电子装置的环境温度的方法，所述装置包括：定位于共用壳体内的发热部件和温度传感器，所述方法包括以下步骤：在具有受控环境温度的环境中：测定第一功率模式(E_min)与第二功率模式(E_max)之间的功率耗散变化的装置特定系数(a)，其中在所述第二功率模式(E_max)中，所述装置比在所述第一功率模式(E_min)中耗散更多功率；以及在将要测定环境温度的环境中：通过用于所述第一功率模式(E_min)和所述第二功率模式(E_max)的温度传感器测量温度(T_min,T_max)，根据所测量的温度(T_min,T_max)和功率耗散变化的所述装置特定系数(a)来计算环境温度(T_amb)。

优选地，所述方法进一步包括以下步骤：将所测定的环境温度(T_amb)与最大容许环境温度(T_ambmax)相比较，并且在所测定的环境温度(T_amb)高于所述最大容许环境温度(T_ambmax)的情况下发出报警。

优选地，所述方法进一步包括以下步骤：在具有所述受控环境温度的所述环境中：测定所述装置与装置环境之间的热阻(R)和所述第一功率模式(E_min)中的功率耗散(P_min)的装置特定乘积(R*P_min)，以及在将要测定所述环境温度的所述环境中：根据所测量的温度(T_min,T_max)和装置特定乘积(R*P_min)来测定装置-装置环境热阻变化的系数(b)。

优选地，所述方法进一步包括以下步骤：在所计算的热阻系数(b)超过值1的情况下，发出报警。

本发明的另一目的是一种计算机程序以及一种计算机可读介质，所述计算机程序包括当所述程序在计算机上运行时用于执行根据本发明的所述方法的所有步骤的程序代码装置，所述计算机可读介质存储计算机可执行指令，所述计算机可执行指令在计算机上执行时执行根据本发明的所述方法的所有步骤。

本发明的目的还是一种电子装置，其包括定位于共用壳体内的发热部件和温度传感器，所述装置进一步包括：非易失性存储器，其被配置来存储第一功率模式(E_min)与第二功率模式(E_max)之间的功率耗散变化的装置特定系数(a)，其中在所述第二功率模式(E_max)中，所述装置比在所述第一功率模式(E_min)中耗散更多功率；以及控制器，其被配置来通过以下测定所述环境温度：通过用于所述第一功率模式(E_min)和所述第二功率模式(E_max)的温度传感器测量温度(T_min,T_max)，根据所测量的温度(T_min,T_max)和从所述非易失性存储器读取的功率耗散变化的所述装置特定系数(a)来计算所述环境温度(T_amb)。

优选地，所述控制器被进一步配置来将所测定的环境温度(T_amb)与最大容许环境温度(T_ambmax)相比较，并且在所测定的环境温度(T_amb)高于所述最大容许环境温度(T_ambmax)的情况下发出报警。

优选地，所述非易失性存储器被进一步配置来存储所述装置与装置环境之间的热阻(R)和所述第一功率模式(E_min)中的功率耗散(P_min)的装置特定乘积(R*P_min)；以及所述控制器被进一步配置来通过根据所测量的温度(T_min,T_max)和装置特定乘积(R*P_min)测定装置-装置环境热阻变化的系数(b)来检测装置-装置环境热阻变化的系数。

优选地，所述控制器被进一步配置来在所计算的热阻系数(b)超过值1的情况下，发出报警。

本发明利用装置壳体内部的单一传感器来测定环境温度和热阻变化。这简化了电子装置的设计并允许使用通常用于所述装置中的传感器之一，而无需将专用环境温度传感器安装在装置壳体外部。

附图说明

本发明借助于附图上的示例性实施方案示出，其中：

图1呈现其中可应用本发明的典型电子装置的示意图；

图2呈现用于测定环境温度的方法；

图3呈现用于测定装置特定参数的方法。

具体实施方式

图1呈现可应用本发明的典型电子装置的示意图。装置具有壳体101，发热部件102安装在所述壳体中。

典型的发热部件102包括数据处理器、信号放大器或电源。控制器104用来通过分析温度传感器105的性质并且根据图2示出的过程操作功率产生部件来测定温度。功率产生部件可通过功率模式调节器103控制，所述功率模式调节器被配置来设置装置以便在特定功率模式下操作，所述特定功率模式诸如有源(包括最大功率耗散模式)、无源、关闭或备用模式。

控制器104包括非易失性存储器111，其用于存储装置特定参数：功率耗散变化系数(a)、装置与装置的环境之间的热阻(R)和功率耗散(P_min)的乘积(R*P_min)以及最大容许环境温度(T_ambmax)。控制器104进一步包括操作寄存器112，其用于存储测量数据：所测量的温度(T_min,T_max)和所计算的系数：装置-装置环境热阻变化的系数(b)和所测定的环境温度(T_amb)。

以下是本发明方法的理论介绍。

在称为E_min的无源模式中，以下关系出现在E_min模式中：

(1)T_min＝T_ambEmin+R_min*P_min

其中：

T_min–在E_min模式中由温度传感器105所指示的温度，

T_ambEmin–E_min模式中的装置环境温度，

R_min–E_min模式中的装置-装置环境热阻，

P_min–E_min模式中所耗散的功率。

在装置比E_min模式中消耗更多功率的称为E_max的较高功率消耗模式中，出现以下关系：

(2)T_max＝T_ambEmax+R_max*P_max

其中：

T_max–在E_max模式中由温度传感器105所指示的温度，

T_ambEmax–E_max模式中的装置环境温度，

R_max–E_max模式中的装置-装置环境热阻，

P_max–E_max模式中所耗散的功率。

本发明假定环境温度在E_min模式和E_max模式中是恒定的。在典型的机顶盒中，当装置可从E_min中的稳定温度开始达到E_max中的稳定温度时，期间所经过的时间平均为30分钟。在其它装置中，这个时间可能更长，即数小时。

假定环境温度在E_min模式和E_max模式中是恒定的(T_amb＝T_ambEmin＝T_ambEmax)，并且装置-装置环境热阻在E_min模式和E_max模式中是恒定的，即R_th＝R_min＝R_max，那么方程(1)和(2)以以下形式出现：

(3)

同时

(4)

Rth＝R+ΔR

其中：

R_th–工作环境中的装置-装置环境热阻，

R–实验室环境(即，具有受控环境温度的环境)中的装置-装置环境热阻，所述装置在符合手动操作所需的这种热阻的环境中工作，

ΔR–工作环境与实验室环境的热阻之间的差，

并且

(5)

Pmax＝Pmin+ΔP

其中ΔP–E_max模式与E_min模式的功率耗散之间的差，

方程组(3)等于

(6)

将(6)两边同时除以乘积R*P_min，得到

(7)

假定

(8)

其中b–装置-装置环境热阻变化的系数，

并且

(9)

其中a–功率耗散变化的系数，

方程组(7)等于

(10)

将(10)两边同时相除，得到

(11)

因此，装置的环境温度是

(12)

并且装置-装置环境热阻变化的系数是

(13)

利用(12)替换T_amb，得到

(14)

b＝1指示：装置在符合手动操作所需的这种热阻的环境中工作，如(8)所示。

系数a和乘积R*P_min对于每个具体装置来说是恒定和特定的。它们在相同类型的装置之间由于每个装置中所使用的电子部件或机械部件的可变参数而可能稍有不同。在将装置布置在实验室中之前，将要根据图3的过程来测定所述参数。

如(11)所述，在实验室环境中，即对于E_min模式和E_max模式中的恒定环境温度和E_min模式和E_max模式中的恒定装置-装置环境热阻来说，其中ΔR＝0；

(15)

(16)

P*Pmin＝Tminl-Tambl

其中：

T_maxl–在实验室环境中，在E_max模式中由温度传感器所指示的温度，

T_minl–在实验室环境中，在E_min模式中由温度传感器所指示的温度，

T_ambl–在实验室环境中的装置环境温度。

图2呈现一种用于测定环境温度的方法，所述方法通过控制器104来操作。在步骤201中使装置通电之后，过程开始，此时装置在步骤202中切换成无源模式。接着，在步骤203中通过从温度传感器105读取温度测量值而获得温度T_min。然后，在步骤204中通过经由功率模式调节器103将装置转换成较高功率消耗模式来增加功率消耗，例如通过启用在无源模式中通常停用的大多数功率消耗功能来进行。

接着，在步骤205中，从温度传感器105读取温度T_max。接着，在步骤206中，基于以上指定的方程(12)计算环境温度T_amb。然后，在步骤207中，可基于以上指定的方程(13)计算系数b。在步骤208中，控制器检查环境温度T_amb是否高于最大容许环境温度T_ambmax，并且如果是，那么控制器将在步骤209中发出报警。

然后，控制器可在步骤210中检查系数b是否高于1，并且如果是，那么控制器在步骤211中发出报警。接着，过程返回到无源模式，并且可在预定温度测量事件之后重复测量过程。因此，图2的过程容许首先测定环境温度(T_amb)，并其次测定装置热阻(b)是否存在变化。

温度测量事件测定应测量温度的时刻。当装置在容许设置两个不同功率模式的模式中操作时可测量温度，其中装置在第二模式中比在第一模式中耗散更多功率。例如，这可在装置处于备用模式(其中可临时调用较高功率耗散模式)时完成。或者，这可在甚至当装置处于正常操作模式，但没有启用装置的所有功能并且装置可临时切换成较高功率模式(通过启用其它功能)时完成。

所述事件可以循环方式调用，例如每小时或每天一次(例如，在特定时间段，如中午)。或者，可在改变装置状态之后调用所述事件，例如每次将装置切换成备用模式或从断电模式通电时(就可能的限制来说，测量将例如每天仅完成一次)。

图3呈现用于测量具体装置的参数‘a’、‘R*P_min’的过程。所述参数是特定乘积，并且测量值(计算结果)应在设计/试验阶段执行，和/或所述测量值(计算结果)对于具体装置可为特定的，并且所述过程应在装置完全组装之后的制造阶段执行。例如，所述过程可在装置的老化测试期间执行。首先，在步骤301中将装置通电并在步骤302中使用外部传感器获得环境温度T_amb。在步骤303中将装置切换成无源模式，并且在步骤304中从装置温度传感器105读取温度T_min。然后，在步骤305中将装置切换成较高功率消耗模式，并且在步骤306中从装置温度传感器105读取温度T_max。接着，在步骤307中，使用方程(15)计算系数a的值并将其存储在装置的非易失性存储器111中。然后，在步骤308中，使用方程(16)计算R*P_min的值并将其存储在装置的非易失性存储器111中。值(a)和(R*P_min)与容许最大温度T_ambmax一起存储在装置的非易失存储器111中。

本领域技术人员可容易认识到，用于测定电子装置的环境温度的前述方法可通过一个或多个计算机程序来执行和/或控制。这类计算机程序通常通过利用装置的计算资源来执行。计算机程序可存储在非易失性存储器(例如闪存)或易失性存储器(例如RAM)中，并通过处理单元来执行。这些存储器是用于存储计算机程序的示例性记录介质，所述计算机程序包括执行根据本文提出的技术概念的计算机实现方法的所有步骤的计算机可执行指令。

虽然已参考具体优选实施方案来描绘、描述以及界定本文提出的本发明，但前述说明书中实行方案的这类参考和实施例不暗示对本发明的任何限制。然而，显然的是，在不脱离技术概念的较宽范围的情况下，可对本发明做出各种修改和改变。所提出的优选实施方案仅仅是示例性且不是对本文提出的技术概念范围的详尽阐明。因此，保护范围不限于说明书中描述的优选实施方案，而仅通过随附权利要求书来限定。

Claims (8)

1.一种用于测定电子装置的环境温度的方法，所述电子装置包括：定位于共用壳体(101)内的发热部件(102)和温度传感器(105)，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

-在具有受控恒定环境温度T_ambl的环境中：

-测定第一功率模式E_min与第二功率模式E_max之间的功率耗散变化的装置特定系数a，其中在所述第二功率模式E_max中，所述电子装置比在所述第一功率模式E_min中耗散更多功率，采用如下方程计算装置特定系数a：

其中T_minl是在环境中的所述第一功率模式E_min中被所述温度传感器(105)所指示的温度以及T_maxl是在环境中的所述第二功率模式E_max中被所述温度传感器(105)所指示的温度；

-在所述电子装置的非易失性存储器(111)中存储所述功率耗散变化的装置特定系数a；

-在将要测定环境温度的环境中：

-通过用于所述第一功率模式E_min和所述第二功率模式E_max的温度传感器(105)测量温度T_min,T_max，

-根据所测量的温度T_min,T_max和功率耗散变化的所述电子装置特定系数a计算所述环境温度T_amb，方程如下：

2.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括以下步骤：将所测定的环境温度T_amb与最大容许环境温度T_ambmax相比较，并且在所测定的环境温度T_amb高于所述最大容许环境温度T_ambmax的情况下发出报警。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其进一步包括以下步骤：

-在具有所述受控恒定环境温度的所述环境中：

-测定所述电子装置与装置环境之间的热阻R和所述第一功率模式E_min中的功率耗散P_min的装置特定乘积R*P_min，

-在将要测定所述环境温度的所述环境中：

-根据所测量的温度T_min,T_max和装置特定乘积R*P_min测定装置-装置环境热阻变化的系数b，方程如下：

。

4.根据权利要求3所述的方法，其进一步包括步骤：在所计算的热阻系数b超过值1的情况下，发出报警。

5.一种电子装置，其包括定位于共用壳体(101)内的发热部件(102)和温度传感器(105)，其特征在于，所述电子装置进一步包括：

-非易失性存储器(111)，其被配置来存储第一功率模式E_min与第二功率模式E_max之间的功率耗散变化的装置特定系数a，其中在所述第二功率模式E_max中，所述电子装置比在所述第一功率模式E_min中耗散更多功率，其中具有受控恒定环境温度T_ambl的环境中所述功率耗散变化的装置特定系数a采用如下方程计算：

其中T_minl是在环境中的所述第一功率模式E_min中被所述温度传感器(105)所指示的温度以及T_maxl是在环境中的所述第二功率模式E_max 中被所述温度传感器(105)所指示的温度；

-控制器(104)，其被配置来通过以下方法测定环境温度：

-通过用于所述第一功率模式E_min和所述第二功率模式E_max的温度传感器(105)测量温度T_min,T_max，

-根据所测量的温度T_min,T_max和从所述非易失性存储器(111)读取的功率耗散变化的所述电子装置特定系数a来计算所述环境温度T_amb，方程如下：

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述控制器(104)被进一步配置来将所测定的环境温度T_amb与最大容许环境温度T_ambmax相比较，并且在所测定的环境温度T_amb高于所述最大容许环境温度T_ambmax的情况下发出报警。

7.根据权利要求5或6所述的装置，其特征在于：

-所述非易失性存储器(111)被进一步配置来存储所述电子装置与装置环境之间的热阻R和所述第一功率模式E_min中的功率耗散P_min的装置特定乘积R*P_min，

-并且，所述控制器(104)被进一步配置来通过根据所测量的温度T_min,T_max和装置特定乘积R*P_min测定装置-装置环境热阻变化的系数b来检测装置-装置环境热阻变化的系数，方程如下：

8.根据权利要求7所述的装置，其中所述控制器被进一步配置来在所计算的热阻系数b超过值1的情况下，发出报警。