CN106438435A - 温度控制方法及机柜 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种温度控制方法，适用于一机柜，其中一风扇设置于所述机柜，且所述风扇根据一输入讯号而运转。所述的温度控制方法包括撷取对应所述机柜的一温度讯号，计算所述输入讯号与所述温度讯号之间的一偏差讯号，根据偏差讯号来执行一模糊学习，以产生一第一比例系数、一第一积分系数与一第一微分系数，以及根据所述第一比例系数、所述第一积分系数与所述第一微分系数产生一驱动讯号，以执行一比例积分微分(Proportional Integral Derivative,PID)控制，其中所述驱动讯号用以驱动所述风扇以调节所述机柜的温度。

Description

温度控制方法及机柜
技术领域
本发明涉及一机柜，特别涉及一种具有温度传感器的机柜。
背景技术
工业生产和测试的过程当中，温度是常见的控制参数之一，因此温度的测量及控制具有广泛的应用价值。目前温度控制方法主要是使机柜内部的温度可以自行调整至一设定温度，然而当机柜被设置于复杂的操作环境，例如与多个机柜一同摆设，环境温度易有大幅的变化，而仅具有内部温度调整的机柜无法立即对环境温度的变化产生反应，使得机柜内部的元件的温度随环境温度大幅变化，以至于损毁。
发明内容
本发明在于提供一种温度控制方法及机柜，用以侦测环境温度变化并因应执行散热的动作。
依据本发明一实施例的温度控制方法，适用于一机柜，其中一风扇设置于所述机柜，且所述风扇根据一输入讯号而运转。所述的温度控制方法包括：撷取对应所述机柜的一温度讯号；计算所述输入讯号与所述温度讯号之间的一偏差讯号；根据偏差讯号来执行一模糊学习，以产生一第一比例系数、一第一积分系数与一第一微分系数；以及根据所述第一比例系数、所述第一积分系数与所述第一微分系数产生一驱动讯号，以执行一比例积分微分(Proportional-Integral-Derivative,PID)控制，其中所述驱动讯号用以驱动所述风扇以调节所述机柜的温度。
依据本发明一实施例的机柜，具有一风扇、一温度传感器、一模糊学习模块以及一PID控制模块。其中偏差计算模块耦接于温度感测模块及模糊学习模块，且PID控制模块耦接于模糊学习模块。风扇系用以根据一输入讯号而运转，温度传感器则用以撷取对应所述机柜的一温度讯号，偏差计算模块系用以计算所述输入讯号与所述温度讯号之间的一偏差讯号，模糊学习模块根据偏差讯号来执行一模糊学习，以产生一第一比例系数、一第一积分系数与一第一微分系数，且PID控制模块是用以根据所述第一比例系数、所述第一积分系数与所述第一微分系数产生一驱动讯号，以执行一PID控制，其中所述驱动讯号用以驱动所述些风扇以调节所述机柜的温度。
通过上述结构，本案所揭示的温度控制方法及机柜，侦测对应机柜的温度讯号，通过模糊学习及PID算法产生驱动讯号，对机柜的风扇执行PID控制，以调节机柜的温度。因此，当环境温度有大幅变化时，例如机柜位于其他机柜的出风口，其他机柜所排出的热气使环境温度上升，本发明所提出的温度控制方法及机柜可以随着环境温度变化产生驱动讯号以控制风扇的转速，避免机柜因温度大幅变化而内部元件损坏的情形。
以上之关于本揭露内容的说明及以下的实施方式的说明系用以示范与解释本发明的精神与原理，并且提供本发明的专利申请范围更进一步的解释。
附图说明
图1是依据本发明一实施例所绘示的机柜。
图2是依据本发明一实施例所绘示的机柜操作环境的示意图。
图3是依据本发明一实施例所绘示的温度控制方法流程图。
图4是依据本发明一实施例所绘示的讯号处理示意图。
符号说明：
10：机柜
101：风扇
103：温度传感器
105：偏差计算模块
107：模糊学习模块
109：比例积分微分控制模块
1091：比例单元
1093：积分单元
1095：微分单元
20：机柜
211：进风口
213：出风口
203a、203b：感测单元
30第二机柜
313：出风口
S1：温度讯号
S2：输入讯号
S3：驱动讯号
e1：偏差讯号
Kp：第一比例系数
Ti：第一积分系数
Td：第一微分系数
具体实施方式
以下在实施方式中详细叙述本发明的详细特征以及优点，其内容足以使任何熟习相关技艺者了解本发明的技术内容并据以实施，且根据本说明书所揭露的内容、申请专利范围及图式，任何熟习相关技艺者可轻易地理解本发明相关的目的及优点。以下的实施例是进一步详细说明本发明的观点，但非以任何观点限制本发明的范畴。
请参考图1，图1是依据本发明一实施例所绘示的机柜。如图1所示，机柜10具有风扇101、温度传感器103、偏差计算模块105、模糊学习模块107及比例积分微分(Proportional-Integral-Derivative,PID)控制模块109。其中偏差计算模块105耦接于温度感测模块103及模糊学习模块107，且PID控制模块109耦接于模糊学习模块107。
风扇101例如是用以排出机柜10内热空气的散热风扇，用以根据一输入讯号而运转。其中输入讯号例如是关于装置预设温度值或使用者所设定的温度值，本发明不予限制。温度传感器103例如是一温度检测电路，用以撷取对应所述机柜的温度讯号。在一实施例中，温度检测电路通过三线制热电阻方法，将机柜相关的温度值转换产生差动电压讯号，差动电压讯号经放大器放大后经类比数位转换成为一电流讯号或电压讯号，温度检测电路再将所述电流讯号或电压讯号传送至偏差计算模块105。偏差计算模块105例如是一减法器，用以计算输入讯号与温度讯号之间的差值作为偏差讯号。模糊学习模块107例如是一软件，根据偏差讯号执行模糊学习，以产生第一比例系数、第一积分系数与第一微分系数。在另一实施例中，模糊学习模块107是具有上述功能的芯片。PID控制模块109例如是进阶精简指令集机器(Advanced RISC Machine,ARM)芯片，根据第一比例系数、第一积分系数与第一微分系数产生驱动讯号，以执行PID控制。其中，驱动讯号是用以驱动风扇101以调节机柜的温度。
请一并参考图1及图2。图2是依据本发明一实施例所绘示的机柜操作环境的示意图。在一实施例中，机柜20具有图1所示的实施例中的风扇101、温度传感器103、偏差计算模块105、模糊学习模块107及PID控制模块109，上述各元件的作用及彼此的连接关系在此不再赘述。除了上述元件，机柜20更具有一进风口211及一出风口213，且机柜20的风扇201是设置于进风口211或出风口213。如图2所示，机柜20在操作环境下被摆设于第二机柜30周遭，其中第二机柜30例如是与机柜20相同的机种，或是其他具有出风口313的机种，本发明不予限制。在此实施例中，机柜20的温度传感器103撷取对应于机柜20的温度讯号，其中温度讯号包括对应于进风口211的一第一温度及对应于出风口213的一第二温度。更详细地说，温度传感器103例如包括两温度感测单元203a,203b，分别设置于机柜20的进风口211及出风口213，且两温度感测单元分别侦测对应所述进风口211的第一温度以及对应于所述出风口213的第二温度。如此一来，机柜20通过温度感测单元1031,1033侦测周遭环境的温度，侦测到的温度讯号再经偏差计算模块105、模糊学习模块107及PID控制模块109处理以产生驱动讯号控制风扇201。也就是说，机柜20可以依据周遭环境的温度以控制风扇101调节机柜温度。举例来说，当机柜20的出风口213与第二机柜30的出风口313相对，且第二机柜30排出热气时，机柜20位于出风口213的温度感测单元103b将侦测到的温度讯号传送至偏差计算模块105，偏差计算模块105计算输入讯号及温度讯号之间的偏差讯号，模糊学习模块107依据偏差讯号产生第一比例系数、第一积分系数与第一微分系数，PID控制模块109再依据模糊学习模块107所产生的各系数产生驱动讯号以驱动风扇，使机柜20能立即对应第二机柜30排出的热气产生反应，避免以往当环境温度骤升，机柜因无法实时侦测环境温度，内部温度亦随之骤升，而导致元件损毁的情况。
请参考图1至图3。图3是依据本发明一实施例所绘示的温度控制方法流程图。在一实施例中，温度控制方法适用于如图1所示的机柜10。在步骤S31中，温度传感器103撷取对应于机柜10的温度讯号。在另一实施例中，温度控制方法适用于如图2所示的机柜20，温度传感器103所撷取的温度讯号包括对应进风口211的第一温度以及对应出风口213的第二温度。在步骤S33中，偏差计算模块105计算一输入讯号与温度讯号之间的偏差讯号。在步骤S35中，模糊学习模块107根据偏差讯号来执行模糊学习，以产生第一比例系数、第一积分系数及第一微分系数。在一实施例中，偏差讯号包括偏差值以及偏差值变化率，模糊学习模块107判断偏差值是否超过一第一预设范围，并判断偏差值变化率是否超过一第二预设范围，当偏差值超过第一预设范围或偏差值变化率超过第二预设范围，调整偏差值变化率。而当偏差值不超过第一预设范围且偏差值变化率不超过第二预设范围，模糊学习模块107执行模糊学习。在一实施例中，输入讯号与温度讯号之间的偏差讯号包括偏差值及偏差值变化率，模糊学习模块107根据一量化因子，将偏差值与偏差值变化率量化至一模糊域，以求得第二比例系数、第二积分系数及第二微分系数，再将第二比例系数、第二积分系数及第二微分系数去模糊化，以产生第一比例系数、第一积分系数及第一微分系数。在步骤S37中，PID控制模块109根据第一比例系数、第一积分系数与第一微分系数产生一驱动讯号，以执行PID控制，其中驱动讯号是用以驱动风扇101以调节机柜的温度。在一实施例中，PID控制模块109根据第一比例系数、第一积分系数与第一微分系数计算驱动讯号的脉冲宽度调制的一占空比，以驱动风扇101。
请参考图1及图4。图4是依据本发明一实施例所绘示的讯号处理示意图。温度传感器103撷取对应机柜10的温度讯号S1并传送制偏差计算模块105，偏差计算模块105计算输入讯号S2与温度讯号S1的一偏差讯号e1再将偏差讯号e1传送至模糊学习模块107以进行模糊学习。模糊学习模块107通过模糊学习以产生第一比例系数Kp、第一积分系数Ti及第一微分系数Td，并将上述系数分别传送至PID控制模块109的比例单元1091、积分单元1093及微分单元1095。PID控制模块109依据第一比例系数Kp、第一积分系数Ti及第一微分系数Td产生驱动讯号S3，以控制风扇101的转速。在一实施例中，温度传感器103持续将撷取到的温度讯号S1反馈至偏差计算模块105，直至温度讯号S1与输入讯号S2一致或小于一阈值，避免机柜10因温度剧烈变化，导致内部元件毁损的情形。
通过上述结构，本案所揭示的温度控制方法及机柜，侦测对应机柜的温度讯号，通过模糊学习及PID算法产生驱动讯号，对机柜的风扇执行PID控制，以调节机柜的温度。因此，当环境温度有大幅变化时，例如机柜位于其他机柜的出风口，其他机柜所排出的热气使环境温度上升，本发明所提出的温度控制方法及机柜可以随着环境温度变化产生驱动讯号以控制风扇的转速，避免机柜因温度大幅变化而内部元件损坏的情形。
虽然本发明以前述的实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。在不脱离本发明的精神和范围内，所为的更动与润饰，均属本发明的专利保护范围。关于本发明所界定的保护范围请参考所附的申请专利范围。

Claims (10)

1.一种温度控制方法，适用于一机柜，所述机柜设置一风扇，所述风扇根据一输入讯号而运转，所述所述温度控制方法包括：
撷取对应所述机柜的一温度讯号；
计算所述输入讯号与所述温度讯号之间的一偏差讯号；
根据所述偏差讯号来执行一模糊学习，以产生一第一比例系数、一第一积分系数与一第一微分系数；以及
根据所述第一比例系数、所述第一积分系数与所述第一微分系数产生一驱动讯号，以执行一比例积分微分(PID)控制，其中所述驱动讯号用以驱动所述风扇以调节所述机柜的温度。
2.如权利要求1所述的温度控制方法，其特征在于，所述机柜具有一进风口与一出风口，所述温度讯号包括对应所述进风口的一第一温度与对应所述出风口的一第二温度，所述风扇设置于所述进风口或所述出风口。
3.如权利要求1所述的温度控制方法，其特征在于，所述偏差讯号包括一偏差值与一偏差值变化率，在根据所述偏差讯号来执行所述模糊学习，以产生对应所述PID控制的所述第一比例系数、所述第一积分系数与所述第一微分系数的步骤中，还包括：
根据一量化因子，将所述偏差值与所述偏差值变化率量化至一模糊域，以求得一第二比例系数、一第二积分系数与一第二微分系数；以及
将所述第二比例系数、所述第二积分系数与所述第二微分系数去模糊化，以产生所述第一比例系数、所述第一积分系数与所述第一微分系数。
4.如权利要求3所述的温度控制方法，其特征在于，在根据所述偏差讯号来执行所述模糊学习，以产生对应所述PID控制的所述第一比例系数、所述第一积分系数与所述第一微分系数的步骤中，还包括：
判断所述偏差值是否超过一第一预设范围以及所述偏差值变化率是否超过一第二预设范围；以及
当所述偏差值超过所述第一预设范围或所述偏差值变化率超过所述第二预设范围时，则调整所述偏差值变化率。
5.如权利要求3所述的温度控制方法，其特征在于，在根据所述第一比例系数、所述第一积分系数与所述第一微分系数产生所述驱动讯号，以执行所述PID控制的步骤中，包括：
根据所述第一比例系数、所述第一积分系数与所述第一微分系数计算所述驱动讯号的脉冲宽度调制的一占空比，以驱动所述风扇。
6.一种机柜，包括：
一风扇，用以根据一输入讯号而运转；
一温度传感器，用以撷取对应所述机柜的一温度讯号；
一偏差计算模块，耦接所述温度传感器，用以计算所述输入讯号与所述温度讯号之间的一偏差讯号；
一模糊学习模块，耦接所述偏差计算模块，根据所述偏差讯号来执行一模糊学习，以产生一第一比例系数、一第一积分系数与一第一微分系数；以及
一PID控制模块，耦接所述模糊学习模块，用以根据所述第一比例系数、所述第一积分系数与所述第一微分系数产生一驱动讯号，以执行一PID控制，其中所述驱动讯号用以驱动所述风扇以调节所述机柜的温度。
7.如权利要求6所述的机柜，其特征在于，所述机柜具有一进风口与一出风口，所述温度讯号包括对应所述进风口的一第一温度与对应所述出风口的一第二温度，所述风扇设置于所述进风口或所述出风口。
8.如权利要求6所述的机柜，其特征在于，所述偏差讯号包括一偏差值与一偏差值变化率，而所述模糊学习模块更进一步根据一量化因子，将所述偏差值与所述偏差值变化率量化至一模糊域，以求得一第二比例系数、一第二积分系数与一第二微分系数，以及将所述第二比例系数、所述第二积分系数与所述第二微分系数去模糊化，以产生所述第一比例系数、所述第一积分系数与所述第一微分系数。
9.如权利要求8所述的机柜，其特征在于，所述模糊学习模块更进一步判断所述偏差值是否超过一第一预设范围以及所述偏差值变化率是否超过一第二预设范围，以及当所述偏差值超过所述第一预设范围或所述偏差值变化率超过所述第二预设范围时，则调整所述偏差值变化率。
10.如权利要求8所述的机柜，其特征在于，所述PID控制模块更进一步根据所述第一比例系数、所述第一积分系数与所述第一微分系数计算所述驱动讯号的脉冲宽度调制的一占空比，以驱动所述风扇。
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