CN117979623A - 散热装置及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
一种应用于运算单元的散热装置，包含风扇单元、信号接收单元、时间单元以及控制单元。信号接收单元接收卫星定位信号，且依据卫星定位信号产生信号强度。时间单元产生实时时间。控制单元与风扇单元、信号接收单元以及时间单元电性连接，且依据信号强度以及实时时间，调整风扇单元的转速，以达散热目的。本发明更包含一种散热装置的控制方法。
Description
技术领域
本发明有关一种散热装置及其控制方法，尤指藉由卫星定位信号与实时时间控制风扇转速的一种散热装置及其控制方法。
背景技术
随着数字装置的功能与效能越来越提升，在高速运算的期间容易产生许多热量，故如何对数字装置进行有效散热系相当重要的议题。
然而，传统上对于数字装置的散热方式系采用固定转速的设置模式，且产生固定大小的声量，且无法依据环境条件而自动地调整，以兼顾不同使用环境的散热效率与声学优化。
为此，如何设计出一种散热装置及其控制方法，来解决前述的技术问题，乃为本案发明人所研究的重要课题。
发明内容
本发明的其中一目的在于提供一种散热装置，可针对所处环境而自动地改变风扇转速，从而解决了现有技术的无法依据环境条件而自动地调整散热效率与声学优化的技术问题，达到方便使用的目的。
为达成前揭目的，本发明所提出的散热装置应用于运算单元，且包含风扇单元、信号接收单元、时间单元以及控制单元。信号接收单元接收卫星定位信号，且依据卫星定位信号产生信号强度。时间单元产生实时时间。控制单元与风扇单元、信号接收单元以及时间单元电性连接，且依据信号强度以及实时时间，调整风扇单元的转速。
在某些实施例中，信号强度与转速呈正比，且当即时时间的格式为二十四小时制，则实时时间与转速呈反比。
在某些实施例中，所述的散热装置更包含拾音单元，拾音单元与控制单元电性连接，接收环境音讯，且依据环境音讯产生声量。控制单元依据声量、信号强度以及实时时间，调整风扇单元的转速，且声量与转速呈正比。
在某些实施例中，所述的散热装置更包含温度单元，温度单元与控制单元电性连接，且感测运算单元的温度。控制单元依据温度、信号强度以及实时时间，调整风扇单元的转速，且温度与转速呈正比。
在某些实施例中，所述的散热装置更包含储存单元，储存单元与控制单元电性连接，且储存查找表。控制单元依据信号强度、实时时间以及查找表，调整风扇单元的转速。
本发明的其中另一目的在于提供一种散热装置的控制方法，可针对所处环境而自动地改变风扇转速，从而解决了现有技术的无法依据环境条件而自动地调整散热效率与声学优化的技术问题，达到方便使用的目的。
为达成前揭目的，本发明所提出的控制方法应用于运算单元，且包含下列步骤：接收卫星定位信号，且依据卫星定位信号产生信号强度；产生实时时间；以及依据信号强度以及实时时间的至少一者调整风扇单元的转速。
在某些实施例中，信号强度与转速呈正比，且当即时时间的格式为二十四小时制，则实时时间与转速呈反比。
在某些实施例中，所述的控制方法更包含下列步骤：接收环境音讯，且依据环境音讯产生声量；以及依据声量、信号强度以及实时时间，调整风扇单元的转速，且声量与转速呈正比。
在某些实施例中，所述的控制方法更包含下列步骤：感测运算单元的温度；以及依据温度、信号强度以及实时时间，调整风扇单元的转速，且温度与转速呈正比。
在某些实施例中，所述的控制方法更包含下列步骤：读取查找表，且依据信号强度、实时时间以及查找表调整风扇单元的转速。
综上所述，本发明的散热装置及其控制方法可以藉由散热装置所处的环境而自动地改变风扇单元的转速，借以达到不同条件状态下对应不同的散热状态。
值得一提的是，当所处环境为室外，则风扇单元的转速可以提升，加强散热效果，而不用担心风扇单元产生的噪音干扰使用者或其他人；当所处环境为室内，则风扇单元的转速可以降低，在运算单元可安全运作的前提下，还兼顾到尽可能地避免风扇单元产生的噪音干扰使用者或其他人；又或是，当所处环境的时间为下午或晚上，则风扇单元的转速可以降低，在运算单元可安全运作的前提下，还兼顾到尽可能地避免风扇单元产生的噪音干扰使用者或其他人。
为此，本发明所述的散热装置及其控制方法可针对所处环境而自动地改变风扇转速，从而解决了现有技术的无法依据环境条件而自动地调整散热效率与声学优化的技术问题，达到方便使用的目的。
以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。
附图说明
图1为本发明散热装置的第一实施例的功能方块示意图；
图2为本发明控制方法的第一实施例的流程示意图；
图3为本发明散热装置的第二实施例的功能方块示意图；以及
图4为本发明控制方法的第二实施例的流程示意图。
其中，附图标记：
1、2：散热装置
10：风扇单元
11：马达
20：信号接收单元
21：卫星定位信号
22：信号强度
30：时间单元
31：实时时间
40：控制单元
50：拾音单元
51：环境音讯
52：声量
60：温度单元
70：储存单元
100：运算单元
101：温度
S1～S6：步骤
具体实施方式
下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理作具体的描述：
以下系藉由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，本领域的技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。本发明亦可藉由其他不同的具体实例加以施行或应用，本发明说明书中的各项细节亦可基于不同观点与应用在不悖离本发明的精神下进行各种修饰与变更。
须知，本说明书所附图式绘示的结构、比例、大小、元件数量等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供本领域的技术人员了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。
兹有关本发明的技术内容及详细说明，配合图式说明如下。
图1为本发明散热装置的第一实施例的功能方块示意图；图2为本发明控制方法的第一实施例的流程示意图。
请一并参阅图1及图2，本发明所提出的第一实施例的散热装置1应用于运算单元100，且包含风扇单元10、信号接收单元20、时间单元30以及控制单元40。且散热装置1的控制方法可包含步骤S1至步骤S3。
运算单元100可包含微控制器(micro control Unit,MCU)、微处理器(microprocessing unit,MPU)、中央处理器(central processing unit,CPU)、特殊应用集成电路(application specific integrated circuit,ASIC)、数字信号处理器(digitalsignalprocessor,DSP)、图形处理器(graphic processing unit,GPU)、现场可程序化逻辑阵列(fieldprogrammable gate array,FPGA)、以及系统单晶片(system on a chip,SoC)的其中一者。所述微控制器(MCU)亦可包含基于Arduino机器码架构的电路板，例如，印刷电路板(printed circuitboard,PCB)，然其非限制性。
风扇单元10包含可枢转且环设有多数个扇叶(图中未示)的气动结构，例如，轮叶扇、鼓风扇等，风扇单元10系藉由改变其转速，而调整所输出的风速或风量，然其非限制性。
在某些实施例中，风扇单元10更包含与气动结构枢接的马达11，且藉由马达11改变气动结构的转速，继而调整所输出的风速或风量，然其非限制性。
如步骤S1，信号接收单元20接收卫星定位信号21，且依据卫星定位信号 21产生信号强度22。
在某些实施例中，所述卫星定位信号21可包含接收自地球轨道上的卫星所输出的无线信号。进一步而言，卫星定位信号21可兼容于全球导航卫星系统(global navigationsatellite system,GNSS)的卫星信号，例如辅助全球卫星定位系统(assisted globalpositioning system,AGPS)、美国的全球定位系统(global positioning system,GPS)、俄罗斯的格洛纳斯系统(global navigation satellite system,GLONASS)、中国的北斗卫星导航系统(Beidou navigation satellite system,BDS)、以及欧盟的伽利略定位系统(Galileo satellite system)等，然其非限制性。
在某些实施例中，信号接收单元20可包含加速规(accelerometer)，又可被称之为加速计、加速针、加速度传感器、重力计(G-sensor)等，是测量加速度的装置，相对于远距感测的装置，其测量的是自身的运动。当加速规应用于测量重力(即地心引致的重力加速度G值)时，可称之为重力计。当加速规应用于微机电系统(microelectromechanical systems,MEMS)或地理定位时，亦可被称之为全球导航卫星系统(GNSS)，然其非限制性。
值得一提的是，本发明系藉由产生信号强度22来判断散热装置1是在室内或室外。进一步而言，一般建筑物具有坚固的材料架构(例如，水泥、钢筋等)，对于来自卫星或基地台等地无线信号均造成强度衰减的作用。进一步而言，当散热装置1于室内时，卫星定位信号21会受到建筑物干扰而衰减，信号接收单元20藉由确认所接收的信号强度22小于某阈值(图中未示)为弱，来判断散热装置1位于室内；当散热装置1于室外时，卫星定位信号21不受到建筑物干扰而衰减，信号接收单元20藉由确认所接收的信号强度22大于某阈值为强，来判断散热装置1位于室外，然其非限制性。
如步骤S2，时间单元30产生实时时间31。
在某些实施例中，时间单元30可兼容于世界协调时间(coordinated universaltime,UTC)、国际原子时间(international atomic time)、格林威治平均时间(Greenwichmean time,GMT)、集成电路时间(或可称之为实时时钟(real-time clock，RTC))、网络时间协议(network time protocol,NTP)或全球导航卫星系统(GNSS)等，然其非限制性。
进一步而言，所述时间单元30可以是与运算单元100电性连接的集成电路(例如，计算机主机板上的BIOS芯片等)，故所述实时时间31系RTC，然其非限制性。
进一步而言，所述时间单元30亦可以是操作系统(例如，Windows、MAC、 Linux等)的时间程序，故所述实时时间31系NTP，然其非限制性。
值得一提的是，本发明系藉由实时时间31来判断散热装置1是否需对应使用者所处时区与作息进行调整。例如，时间单元30可对应散热装置1在不同时区的变化，而产生相应环境的实时时间31，例如可随时更新的GNSS，这对于经常需要国际差旅的使用者相当实用，不会因为短时间内将散热装置1 携至不同时区，而错置了对应不同时区的正常人类作息时间，藉此降低调整时差的干扰，然其非限制性。
进一步而言，当时间单元30所输出的实时时间31的格式为二十四小时制，则数字越大代表越接近正常人类作息的休息时间，反之则数字越小则越接近正常人类作息的清醒时间(例如，以上午六点之后为例)。为此，控制单元40可以藉由实时时间31来判断休息时间，且降低风扇单元10的转速，在运算单元 100可安全运作的前提下，兼顾到尽可能地避免风扇单元10产生的噪音干扰使用者或其他人，然其非限制性。
控制单元40与风扇单元10、信号接收单元20以及时间单元30电性连接。
如步骤S3，控制单元40依据信号强度22以及实时时间31，调整风扇单元10的转速。
在某些实施例中，控制单元40可包含微控制器(MCU)、微处理器(MPU)、中央处理器(CPU)、特殊应用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、图形处理器(GPU)、现场可程序化逻辑阵列(FPGA)、以及系统单晶片(SoC)的其中一者。所述微控制器(MCU)亦可包含基于Arduino机器码架构的电路板，例如，印刷电路板(PCB)。系统单晶片可以是树莓派(RaspberryPi)，且其型号可以是 1A型、1A+型、1B型、1B+型、2B型、3B型、3B+型、3A+型或4B型，然其非限制性。
值得一提的是，控制单元40包含可输出脉冲宽度调制(pulse-width modulation,PWM)信号的集成电路，控制单元40可输出脉波至马达11，且藉由对于输出的脉波进行工作周期(duty cycle)的控制，调整与马达11的转速，藉此改变风扇单元10所输出的风速或风量，然其非限制性。
在某些实施例中，信号强度22与转速呈正比，即控制单元40依据散热装置1所处环境是室内或室外的判断结果，进一步调整风扇单10的转速；且当即时时间31的格式为二十四小时制，则实时时间31与转速呈反比，即控制单元40依据所处环境的正常人类作息时间的判断结果，进一步调整风扇单10 的转速，然其非限制性。
为此，本发明的散热装置1及其控制方法可以藉由散热装置1所处的环境而自动地改变风扇单元10的转速，借以达到不同条件状态下对应不同的散热状态。
值得一提的是，当所处环境为室外，则风扇单元10的转速可以提升，加强散热效果，而不用担心风扇单元10产生的噪音干扰使用者或其他人；当所处环境为室内，则风扇单元10的转速可以降低，在运算单元100可安全运作的前提下，还兼顾到尽可能地避免风扇单元10产生的噪音干扰使用者或其他人；又或是，当所处环境的时间为下午或晚上，则风扇单元10的转速可以降低，在运算单元100可安全运作的前提下，还兼顾到尽可能地避免风扇单元 10产生的噪音干扰使用者或其他人，然其非限制性。
图3为本发明散热装置的第二实施例的功能方块示意图；图4为本发明控制方法的第二实施例的流程示意图。
请一并参阅图3及图4，本发明所提出的第二实施例的散热装置2与前述第一实施例的散热装置1大致相同，惟散热装置2更包含拾音单元50、温度单元60以及储存单元70。且散热装置2的控制方法相对于前述散热装置1的控制方法更包含步骤S4至步骤S6。
拾音单元50与控制单元40电性连接。如步骤S4，拾音单元50接收环境音讯51，且依据环境音讯51产生声量52。进一步而言，在前述步骤S3中，控制单元40可依据声量52、信号强度22以及实时时间31，调整风扇单元10 的转速，且声量52与转速呈正比。
在某些实施例中，拾音单元50可包含动圈式麦克风(dynamic microphone)、电容式麦克风(condenser microphone)、驻极体电容麦克风(electret condensermicrophone)、微机电麦克风(mems microphone)、铝带式麦克风(ribbon microphone)、碳精麦克风(carbon microphone)或辅助式情境感知工具组 (assistive context-awaretoolkit,ACAT)，且所述声量52的单位可以是声压级 (soundpressure level)，单位为分贝(decibel,dB)，然其非限制性。
值得一提的是，控制单元40依据声量52判断所处环境对于风扇单元10 产生的噪音的容忍度，即是，当控制单元40依据声量52判断所处环境为吵杂时，即判断所处环境对噪音容忍度高，则不限制或进一步地提升风扇单元10 的转速，以维持或提高对于运算单元100的散热效果；当控制单元40依据声量52判断所处环境为安静时，即判断所处环境对噪音容忍度低，则进一步地降低风扇单元10的转速，在运算单元100可安全运作的前提下，还兼顾到尽可能地避免风扇单元10产生的噪音干扰使用者或其他人，然其非限制性。
温度单元60与控制单元40电性连接。如步骤S5，温度单元60感测运算单元100的温度101。进一步而言，在前述步骤S3中，控制单元40可依据温度101、信号强度22以及实时时间31，调整风扇单元10的转速，且温度101 与转速呈正比。
在某些实施例中，温度单元60可包含热电耦元件、半导体温度传感器或晶体振荡器等，然其非限制性。
值得一提的是，控制单元40依据温度101判断运算单元100的负载状况，若控制单元40判断温度101过高，则进一步地提升风扇单元10的转速，以提高对于运算单元100的散热效果，避免运算单元100过热而受损；若控制单元 40判断温度101在安全范围以下，则不限制或进一步地降低风扇单元10的转速，在运算单元100可安全运作的前提下，还兼顾到尽可能地避免风扇单元 10产生的噪音干扰使用者或其他人，然其非限制性。
储存单元70与控制单元40电性连接，且储存查找表(look-up-table,LUT)。如步骤S6，在前述步骤S3中，控制单元40读取查找表，且可依据信号强度 22、实时时间31以及查找表调整风扇单元10的转速。
在某些实施例中，储存单元70可包含NAND Flash或EEPROM等非挥发性储存媒介，借以妥善储存所述查找表，以供控制单元40可随时读取，且可透过I2C的有线烧录方式或空中编程(over-the-airprogramming,OTA)的无线传输方式等多种方式更新所储存的查找表，然其非限制性。
在某些实施例中，查找表可包含关于信号强度22、实时时间31、声量52 以及温度101的至少一者对应风扇单元10的转速的控制规则，用以供控制单元40来控制风扇单元10的转速。例如，以信号强度22是零(例如，收不到卫星定位信号21)或大于零(例如，收得到卫星定位信号21)来判断所处环境是室外或室内。
在某些实施例中，当一并考虑信号强度22、实时时间31以及声量52的情况下，当所处环境为声量52大的吵杂环境时，无论信号强度22以及实时时间31如何，控制单元40都不特别对风扇单元10的转速进行控制，即让风扇单元10运作于正常状态；当所处环境为声量52中等的吵杂环境时，无论信号强度22以及实时时间31如何，控制单元40对风扇单元10的转速进行控制为正常状态的转速的90％；当所处环境为声量52小的安静环境时，且依信号强度22判断为室内时，则控制单元40依据实时时间31对风扇单元10的转速进行控制为上午以及中午为正常状态的转速的90％，且晚上为正常状态的转速的 80％；当所处环境为声量52小的安静环境时，且依信号强度22判断为室外时，则无论实时时间31如何，控制单元40对风扇单元10的转速进行控制为正常状态的转速的90％，以上仅示例性说明，然其非限制性。
为此，除了前述第一实施例的信号强度22以及实时时间31，在第二实施例中控制单元40更可藉由声量52以及温度101来使得控制单元40进一步地依据不同环境条件而调整风扇单元10的转速，可以藉由感测的环境条件的增加，使得对于转速的调整更贴近实际需求，且使风扇单元10的运作模式具更多样性，然其非限制性。
综上所述，本发明的散热装置及其控制方法可以藉由散热装置所处的环境而自动地改变风扇单元的转速，借以达到不同条件状态下对应不同的散热状态。
值得一提的是，当所处环境为室外，则风扇单元的转速可以提升，加强散热效果，而不用担心风扇单元产生的噪音干扰使用者或其他人；当所处环境为室内，则风扇单元的转速可以降低，在运算单元可安全运作的前提下，还兼顾到尽可能地避免风扇单元产生的噪音干扰使用者或其他人；又或是，当所处环境的时间为下午或晚上，则风扇单元的转速可以降低，在运算单元可安全运作的前提下，还兼顾到尽可能地避免风扇单元产生的噪音干扰使用者或其他人。
值得一提的是，除了依据信号强度以及实时时间判断风扇单元的转速，在某些实施例中，控制单元更可藉由声量以及温度来使得控制单元进一步地依据不同环境条件而调整风扇单元的转速，可以藉由感测的环境条件的增加，使得对于转速的调整更贴近实际需求，且使风扇单元的运作模式具更多样性，然其非限制性。
为此，本发明所述的散热装置及其控制方法可针对所处环境而自动地改变风扇转速，从而解决了现有技术的无法依据环境条件而自动地调整散热效率与声学优化的技术问题，达到方便使用的目的。
当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
Claims (10)
1.一种散热装置，应用于一运算单元，其特征在于，包含：
一风扇单元；
一信号接收单元，接收一卫星定位信号，且依据该卫星定位信号产生一信号强度；
一时间单元，产生一实时时间；以及
一控制单元，与该风扇单元、该信号接收单元以及该时间单元电性连接，且依据该信号强度以及该实时时间，调整该风扇单元的一转速。
2.如权利要求1所述的散热装置，其特征在于，其中，该信号强度与该转速呈正比，且当该实时时间的格式为二十四小时制，则该实时时间与该转速呈反比。
3.如权利要求1所述的散热装置，其特征在于，更包含：
一拾音单元，与该控制单元电性连接，接收一环境音讯，且依据该环境音讯产生一声量；
其中，该控制单元依据该声量、该信号强度以及该实时时间，调整该风扇单元的该转速，且该声量与该转速呈正比。
4.如权利要求1所述的散热装置，其特征在于，更包含：
一温度单元，与该控制单元电性连接，且感测该运算单元的一温度；
其中，该控制单元依据该温度、该信号强度以及该实时时间，调整该风扇单元的该转速，且该温度与该转速呈正比。
5.如权利要求1所述的散热装置，其特征在于，更包含：
一储存单元，与该控制单元电性连接，且储存一查找表；
其中，该控制单元依据该信号强度、该实时时间以及该查找表，调整该风扇单元的该转速。
6.一种散热装置的控制方法，该散热装置应用于一运算单元，其特征在于，该控制方法包含：
接收一卫星定位信号，且依据该卫星定位信号产生一信号强度；
产生一实时时间；以及
依据该信号强度或该实时时间的至少一者调整一风扇单元的一转速。
7.如权利要求6所述的控制方法，其特征在于，其中，该信号强度与该转速呈正比，且当该实时时间的格式为二十四小时制，则该实时时间与该转速呈反比。
8.如权利要求6所述的控制方法，其特征在于，更包含：
接收一环境音讯，且依据该环境音讯产生一声量；以及
依据该声量、该信号强度以及该实时时间，调整该风扇单元的该转速，且该声量与该转速呈正比。
9.如权利要求6所述的控制方法，其特征在于，更包含：
依据该运算单元感测一温度；以及
依据该温度、该信号强度以及该实时时间，调整该风扇单元的该转速，且该温度与该转速呈正比。
10.如权利要求6所述的控制方法，其特征在于，更包含：
读取一查找表，且依据该信号强度、该实时时间以及该查找表调整该风扇单元的该转速。
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