CN107061335B - 风量自动补偿之控制模组及其风扇系统 - Google Patents

Abstract

一种风量自动补偿之控制模组及其风扇系统，该风扇系统包含复数风扇，每一风扇具有一控制模组用以风量自动补偿，该控制模组包含一侦测单元侦测其所属的一风扇的转速产生一转速讯号；一处理单元连接该侦测单元接收该转速讯号，并将该转速讯号输出给至少另一风扇，且接收从该至少另一风扇传过来的一外来的转速讯号，并将该外来转速讯号与一转速比较值比对产生一比对结果，并根据该比对结果维持或提升该风扇的转速。

Description

风量自动补偿之控制模组及其风扇系统

【技术领域】

本发明是有关一种风扇领域，特别指风量自动补偿之控制模组及其风扇系统。

【背景技术】

随着网路科技的发展与进步，伺服器的市场与需求量也日亦庞大，伺服器主机的最大特点，即是在于其强大的运算能力，而运算能力越强大的伺服器主机，其运作时所会产生的热量相对越高，长时间下来，轻则影响伺服器的运作效能，重则将可能导致伺服器损坏；因此，为解决上述问题，通常业者会将伺服器设置在通风良好的机柜，并配备多个风扇来进行散热。

为了达到预定的散热需求，会同时使用多个风扇来进行散热，而使用风扇的多寡则根据散热上的需求来设计，如控制温度或保持整体风量等，然而当其中一个或多个风扇发生停止转动或降低转速之状况时，都会使原本预设的散热效果变差，而无法达成预定的散热需求。

是以，要如何解决上述之问题与缺失，即为本案之发明人与从事此行业之相关厂商所亟欲研究改善之方向所在。

【发明内容】

因此，为有效解决上述之问题，本发明之主要目的，提供一种当任一或多个风扇转速偏低或失效时，其他风扇自动提升转速来补足风量之风量自动补偿之控制模组及其风扇系统。

本发明之另一主要目的，提供一种将自己的转速讯号传给其它风扇，也可以接收其它风扇的转速讯号进而判断其它风扇的转速是否正常或不正常，并在其它风扇转速不正常时透过驱动讯号提升自己的风扇转速的风量自动补偿之控制模组。

本发明之另一主要目的，提供一种具有多个风扇的系统，当其中个别的风扇没有转速或转速偏低时，正常风扇的风量将自动提升以弥补系统的总风量的风扇系统。

为达成上述之目的，本发明提供一种风量自动补偿之控制模组，应用于一风扇，该控制模组包含：一侦测单元，侦测该风扇的转速产生一转速讯号；一处理单元，连接该侦测单元接收该转速讯号，并将该转速讯号输出给至少另一风扇，且接收从该至少另一风扇传过来的一外来的转速讯号，并将该外来转速讯号与一转速比较值比对产生一比对结果，并根据该比对结果维持或提升该风扇的转速。

本发明另外提供一种风扇系统，包含：复数风扇，每一风扇具有一控制模组用以风量自动补偿，该控制模组包含：一侦测单元，侦测一风扇的转速产生一转速讯号；一处理单元，连接该侦测单元接收该转速讯号，并将该转速讯号输出给至少另一风扇，且接收从该至少另一风扇传过来的一外来的转速讯号，并将该外来转速讯号与一转速比较值比对产生一比对结果，并根据该比对结果维持或提升该风扇的转速。

在一实施例，该风扇具有一驱动马达。

在一实施例，该处理单元包括：一输出元件，用以输出该侦测单元侦测的转速讯号；一输入元件，接收该外来的转速讯号；一储存元件，储存该转速比较值；一比较元件，比较该外来的转速讯号及该转速比较值产生该比较结果；一转速控制元件，用以输出一驱动讯号给该驱动马达，且根据该比对结果控制该风扇的驱动马达的转速维持或提升。

在一实施例，该比较结果为该外来的转速讯号低于该转速比较值，该转速控制元件提升该风扇转速。

在一实施例，该比较结果为该外来的转速讯号等于该转速比较值，该转速控制元件维持该风扇转速。

【附图说明】

下列图式之目的在于使本发明能更容易被理解，于本文中会详加描述该些图式，并使其构成具体实施例的一部份。透过本文中之具体实施例并参考相对应的图式，俾以详细解说本发明之具体实施例，并用以阐述发明之作用原理。

图1A为本发明应用在风扇的控制模组的方块示意图；

图1B为本发明处理单元的方块示意图；

图2A为本发明风扇系统第一实施的串接形态示意图；

图2B为本发明风扇系统第一实施的并排形态示意图；

图2C为本发明风扇系统第一实施之方块示意图；

图2D为本发明风扇系统的第一实施的控制模组之方块示意图；

图3A为本发明风扇系统的第二实施之方块示意图；

图3B为本发明风扇系统的第二实施的控制模组之方块示意图。

主要符号说明：

10风扇

11控制模组

111侦测单元

112处理单元

1121输入元件

1122输出元件

1123储存元件

1124比较元件

1125转速控制元件

12驱动马达

20第一风扇

21第一控制模组

211第一侦测单元

212第一处理单元

2121第一输入元件

2122第一输出元件

2123第一储存元件

2124第一比较元件

2125第一转速控制元件

SF1第一转速讯号

22第一驱动马达

30第二风扇

31第二控制模组

311第二侦测单元

312第二处理单元

3121第二输入元件

3122第二输出元件

3123第二储存元件

3124第二比较元件

3125第二转速控制元件

SF2第二转速讯号

32第二驱动马达

40第三风扇

41第三控制模组

411第三侦测单元

412第三处理单元

4121第三输入元件

4122第三输出元件

4123第三储存元件

4124第三比较元件

4125第三转速控制元件

SF3第三转速讯号

42第三驱动马达。

【具体实施方式】

本发明之上述目的及其结构与功能上的特性，将依据所附图式之较佳实施例予以说明。

请参考图1A为本发明应用在风扇的控制模组的方块示意图；图1B为本发明处理单元的方块示意图。如图所示一风扇10包括一控制模组11及一驱动马达12，该控制模组11产生一驱动讯号（例如PWM讯号）驱动该驱动马达12转动以带动风扇10转动，控制模组11将该驱动马达12运转时的转速讯号输出给其他风扇，也接收其他风扇传过来的外来转速讯号，藉此判断其他风扇的转速是否正常或异常，然后在其他风扇的转速异常（例如转速偏低或无转速）时，提升自己的风扇转速以补偿其它转速不正常的风扇的风量。

该控制模组11包括一侦测单元111及一处理单元112。该侦测单元111感应该驱动马达12 的转速产生一转速讯号（例如正弦方波FG）给该处理单元112，该侦测单元111例如但不限制为一转速感应器（例如霍尔元件）。该处理单元112连接该侦测单元111以接收该转速讯号，并将该转速讯号输出给至少另一风扇，且接收从至少另一风扇传过来的一外来的转速讯号，并将该外来的转速讯号与一转速比较值比对产生一比对结果，并根据该比对结果维持或提升该自己的风扇转速。

具体而言，该处理单元112包括一输入元件1121、一输出元件1122、一储存元件1123、一比较元件1124及一转速控制元件1125。该输出元件1122（例如一输出埠）连接该侦测单元111以输出该侦测单元111侦测的转速讯号给其他风扇。该输入元件1121（例如一输出埠）接收该从其他风扇传过来的外来的转速讯号。该储存元件1123（例如一记忆体）储存该转速比较值，该转速比较值例如为一预设的转速值。该比较元件1124（例如为一比较器或一比较电路）分别连接该输入元件1121及该储存元件1123比较该外来的转速讯号及该转速比较值产生比较结果。该转速控制元件1125用以输出驱动讯号给该驱动马达12，且根据该比较元件1124的比对结果控制该风扇10的驱动马达12的转速维持或提升。

更详细而言，该比较元件1124比较该外来的转速讯号低于该转速比较值时，该转速控制元件1125改变其输出的驱动讯号的工作周期(Duty Cycle)驱动该驱动马达12提升运转，进而提升该风扇转速。另外，比较元件1124比较该外来的转速讯号等于该转速比较值，该转速控制元件1125维持其输出的驱动讯号的工作周期(Duty Cycle)，进而维持该风扇的目前转速。

请参第2A及2B及2C及2D，表示具有控制模组的风扇在一风扇系统的示意图，在本实施风扇系统包括两个风扇，每一风扇及其控制模组跟上述的结构相同，为了清楚表示两个风扇的关系，因此其中一风扇称为第一风扇20，另一风扇称为第二风扇30。

如图2A为本发明风扇系统第一实施的串接形态示意图；图2B为本发明风扇系统第一实施的并排形态示意图。风扇系统可以是第一风扇20及第二风扇30串接一起的风扇系统，或者第一风扇20及第二风扇30并排在一起的风扇系统。

续如图2C为本发明风扇系统第一实施之方块示意图；图2D为本发明风扇系统的第一实施的控制模组之方块示意图。如图所示，第一风扇20包括一第一控制模组21及一第一驱动马达22，该第一控制模组21产生一第一驱动讯号（例如PWM讯号）驱动该第一驱动马达22转动以带动第一风扇20转动。第二风扇30包括一第二控制模组31及一第二驱动马达32，该第二控制模组31产生一第二驱动讯号（例如PWM讯号）驱动该第二驱动马达32转动以带动第二风扇20转动。该第一驱动讯号跟第二驱动讯号的工作周期及频率相同，也就是第一风扇20及第二风扇30的以相同转速运转。

该第一控制模组21包括一第一侦测单元211及一第一处理单元212。该第一侦测单元211感应该第一驱动马达22 的转速产生一第一转速讯号SF1给该第一处理单元112，该第一侦测单元211例如但不限制为一转速感应器（例如霍尔元件）。该第一处理单元212包括一第一输入元件2121、一第一输出元件2122、一第一储存元件2123、一第一比较元件2124及一第一转速控制元件2125。该第一输出元件2122（例如一输出埠）连接该第一侦测单元211以输出该第一侦测单元211侦测的第一转速讯号SF1给第二风扇20。该第一输入元件2121（例如一输出埠）接收从第二风扇30传过来的外来的第二转速讯号SF2（如后面的说明）。该第一储存元件2123（例如一记忆体）储存该转速比较值。该第一比较元件2124（例如为一比较器或一比较电路）分别连接该第一输入元件2121及该第一储存元件2123比较该外来的第二转速讯号SF2及该转速比较值产生比较结果。该第一转速控制元件2125用以输出驱动讯号给该第一驱动马达22，且根据该第一比较元件2124的比对结果控制该第一风扇20的第一驱动马达22的运转维持或提升。

该第二控制模组31包括一第二侦测单元311及一第二处理单元312。该第二侦测单元311感应该第二驱动马达32 的转速产生一第二转速讯号SF2给该第二处理单元312，该第二侦测单元311例如但不限制为一转速感应器（例如霍尔元件）。该第二处理单元312包括一第二输入元件3121、一第二输出元件3122、一第二储存元件3123、一第二比较元件3124及一第二转速控制元件3125。该第二输出元件3122（例如一输出埠）连接该第二侦测单元311以输出该第二侦测单元311侦测的第二转速讯号SF2给第一风扇20。该第二输入元件3121（例如一输入埠）接收从第一风扇20传过来的外来的第一转速讯号SF1。该第二储存元件3123（例如一记忆体）储存该转速比较值。该第二比较元件3124（例如为一比较器或一比较电路）分别连接该第二输入元件3121及该第二储存元件3123比较该外来的第一转速讯号SF1及该转速比较值产生比较结果。该第二转速控制元件3125用以输出驱动讯号给该第二驱动马达32，且根据该第二比较元件3124的比对结果控制该第二风扇30的第二驱动马达32的运转维持或提升。

上述的第一转速讯号SF1表示该第一风扇20的目前运转的转速，且该第二转速讯号SF2表示该第二风扇30的目前运转的转速。该第一转速讯号SF1对于第二风扇30而言为外来的转速讯号。另外，该第二转速讯号SF2对于该第一风扇20而言为外来的转速讯号。该第一、二风扇20、30藉由接收该第一转速讯号SF1及第二转速讯号SF2得知对方的目前转速。

更详细而言，该第一风扇20的第一比较元件2124比较该外来的转速讯号（也就是第二转速讯号SF2）与该第一储存元件2132内存的转速比较值。该第二风扇30的第二比较元件3124比较该外来的转速讯号（也就是第一转速讯号SF1）与该第二储存元件3132内存的转速比较值。如此，该第一风扇20及第二风扇30透过比较对方的目前转速与自己内存的转速比较值，进而判断对方的运转异常与否。当该第一风扇20或第二风扇30其中任一转速异常或无转速时，另一风扇随即提升转速弥补损失的风量。

例如当该第二风扇30的运转转速偏低或没有运转（亦即转速为零）时，该第一风扇20的第一比较元件2124比较该第二转速讯号SF2低于该第一储存元件2123内转速比较值时，该第一转速控制元件2125根据该第一比较元件2124的比较结果改变其输出的驱动讯号的工作周期驱动该第一风扇的20的第一驱动马达22提升转速，弥补第二风扇30损失的风量。

同样的，若第一风扇20的风扇转速偏低或没有运转（亦即转速为零）时，该第二风扇30的第二比较元件3124比较该第一转速讯号SF1低于该第二储存元件3132内转速比较值时，该第二转速控制元件3125根据该第二比较元件3124的比较结果改变其输出的驱动讯号的工作周期驱动该第二风扇的30的第二驱动马达32提升转速，弥补第一风扇20损失的风量。

另外，若第一比较元件2124比较该外来的转速讯号（第二转速讯号SF2）等于该第一储存元件2123内存的转速比较值，该第一转速控制元件2125维持其输出的驱动讯号的工作周期，进而维持该第一风扇20的目前转速。

同样的，若第二比较元件3124比较该外来的转速讯号（第一转速讯号SF1）等于该第二储存元件3123内存的转速比较值，该第二转速控制元件3125维持其输出的驱动讯号的工作周期，进而维持该第二风扇的目前转速。

在另一替代实施，如图3A及3B所示，风扇系统包括三个风扇，除了前述的第一、二风扇20、30外，增加一第三风扇40，在本实施虽然没有图示但是参考前一实施所述风扇系统例如为三个串接或并排的风扇形式。其中第一二风扇20、30的结构请参考前面的叙述。该第三风扇40包括一第三控制模组41及一第三驱动马达42，该第三控制模组41产生一第三驱动讯号（例如PWM讯号）驱动该第三驱动马达42转动以带动第三风扇40转动。

该第三控制模组41包括一第三侦测单元411及一第三处理单元412。该第三侦测单元411感应该第三驱动马达42 的转速产生一第三转速讯号SF3给该第三处理单元412，该第三侦测单元411例如但不限制为一转速感应器（例如霍尔元件）。该第三处理单元412包括一第三输入元件4121、一第三输出元件4122、一第三储存元件4123、一第三比较元件4124及一第三转速控制元件4125。该第三输出元件4122（例如一输出埠）连接该第三侦测单元411以输出该第三侦测单元411侦测的第三转速讯号SF3。该第三输入元件4121（例如一输出埠）接收从另外两个风扇传过来的外来的转速讯号。该第三储存元件4123（例如一记忆体）储存该转速比较值。该第三比较元件4124（例如为一比较器或一比较电路）分别连接该第三输入元件4121及该第三储存元件4123比较该外来的转速讯号及该转速比较值产生比较结果。该第三转速控制元件4125用以输出驱动讯号给该第三驱动马达42，且根据该第三比较元件4124的比对结果控制该第三风扇40的第三驱动马达42的运转维持或提升。

在本实施，该第一风扇20的第一输入元件2121接收该第二风扇30的第二转速讯号SF2及第三风扇40的第三转速讯号SF3。该第二风扇30的第二输入元件3121接收该第一风扇20的第一转速讯号SF1及第三风扇40的第三转速讯号SF3。该第三风扇的第三输入元件4121接收该第一风扇20的第一转速讯号SF1及第二风扇30的第二转速讯号SF2。该第一、二、三风扇20、30、40分别接收对方的转速讯号（例如第一、二、三转速讯号SF1、SF2、SF3）得知对方的目前转速。

更详细而言，该第一风扇20的第一比较元件2124比较该外来的转速讯号（也就是第二转速讯号SF2及第三转速讯号SF3）与该第一储存元件2132内存的转速比较值。该第二风扇30的第二比较元件3124比较该外来的转速讯号（也就是第一转速讯号SF1及第三转速讯号SF3）与该第二储存元件3132内存的转速比较值。该第三风扇40的第三比较元件4124比较该外来的转速讯号（也就是第一转速讯号SF1及第二转速讯号SF2）与该第三储存元件3132内存的转速比较值。如此，该第一风扇20及第二风扇30及第三风扇40透过比较对方的目前转速与自己内存的转速比较值，进而判断对方的运转异常与否。当该第一风扇20或第二风扇30或第三风扇40其中任一转速异常时，另两个风扇随即提升转速弥补损失的风量。

例如当该第二风扇30的风扇运转的转速偏低或没有运转时，该第一风扇20的第一比较元件2124比较该第二转速讯号SF2低于该第一储存元件2132内转速比较值，该第一转速控制元件2125根据该第一比较元件2124的比较结果改变其输出的驱动讯号的工作周期驱动该第一风扇的20的第一驱动马达22提升转速。同时，该第三风扇40的第三比较元件4124比较该第二转速讯号SF2低于该第三储存元件4132内存的转速比较值，该第三转速控制元件4125根据该第三比较元件4124的比较结果改变其输出的驱动讯号的工作周期驱动该第三风扇的40的第三驱动马达42提升转速。因此风扇系统通过第一风扇20及第三风扇40的转速提升以弥补第二风扇30损失的风量。

综上所述，本发明的应用在风扇内的控制模组可以将自己的风扇的转速讯号传给其它风扇，也可以接收其它风扇的转速讯号进而判断其它风扇的转速是否正常或不正常，并在其它风扇转速偏低或风扇失效没有转速输出时透过驱动讯号提升自己的风扇转速来补足失效或转速降低的风扇所损失的风量。尤其是在具有多个风扇的风扇系统中，当其中个别的风扇没有转速或转速偏低时，其他正常风扇的风量将自动提升以弥补风扇系统的总风量。

以上已将本发明做一详细说明，惟以上所述，仅为本发明之一较佳实施例而已，当不能限定本发明实施之范围。即凡依本发明申请范围所作之均等变化与修饰等，皆应仍属本发明之专利涵盖范围。

Claims (4)

1.一种风量自动补偿之控制模组，其特征在于，应用于一风扇，该控制模组包含：

一侦测单元，侦测该风扇的转速产生一转速讯号为正弦方波讯号；

一处理单元，连接该侦测单元接收该转速讯号，并将该转速讯号输出给至少另一风扇，且接收从该至少另一风扇传过来的一外来的转速讯号，并将该外来的转速讯号与一转速比较值比对产生一比对结果，并根据该比对结果维持或提升该风扇的转速，

其中，该外来的转速讯号低于该转速比较值，该处理单元判断另一风扇转速偏低，并提升自己的风扇转速补偿另一风扇偏低转速，

其中，该风扇具有一驱动马达，

其中，该处理单元包括：

一输出元件，用以输出该侦测单元侦测的转速讯号；

一输入元件，接收该外来的转速讯号；

一储存元件，储存该转速比较值；

一比较元件，比较该外来的转速讯号及该转速比较值产生该比对结果；

一转速控制元件，用以输出一驱动讯号给该驱动马达，且根据该比较元件的比对结果控制该风扇的驱动马达的转速维持或提升，

其中，该转速比较值为一预设的转速值。

2.根据权利要求1所述的风量自动补偿之控制模组，其特征在于，该外来的转速讯号等于该转速比较值，该转速控制元件维持该风扇转速。

3.一种风扇系统，其特征在于，包含：

复数风扇，每一风扇具有一控制模组用以风量自动补偿，该控制模组包含：

一侦测单元，侦测一风扇的转速产生一转速讯号为正弦方波讯号；

一处理单元，连接该侦测单元接收该转速讯号，并将该转速讯号输出给至少另一风扇，且接收从该至少另一风扇传过来的一外来的转速讯号，并将该外来的转速讯号与一转速比较值比对产生一比对结果，并根据该比对结果维持或提升该风扇的转速，

其中，该外来的转速讯号低于该转速比较值，该处理单元判断另一风扇转速偏低，并提升自己的风扇转速补偿另一风扇偏低转速，

其中，每一风扇具有一驱动马达，

其中，该处理单元包括：

一输出元件，用以输出该侦测单元侦测的转速讯号；

一输入元件，接收该外来的转速讯号；

一储存元件，储存该转速比较值；

一比较元件，比较该外来的转速讯号及该转速比较值产生该比对结果；

一转速控制元件，用以输出一驱动讯号给该驱动马达，且根据该比较元件的比对结果控制该风扇的驱动马达的转速维持或提升，

其中，该转速比较值为一预设的转速值。

4.根据权利要求3所述的风扇系统，其特征在于，该外来的转速讯号等于该转速比较值，该转速控制元件维持该风扇转速。

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