DE10000607A1 - Temperaturüberwachungssystem - Google Patents

Abstract

Ein Temperaturüberwachungssystem kann verwendet werden, um die Temperaturen von Baugruppen in einem Gerät zu bestimmen. Das Temperaturüberwachungssystem umfaßt einen Sensor, der unterschiedliche Typen von gasförmigen Molekülen messen kann. Das Temperaturüberwachungssystem umfaßt ferner eine Überwachungsvorrichtung, die mit dem Sensor gekoppelt ist, um Parameter, basierend auf den Mengen der unterschiedlichen Typen von gasförmigen Molekülen, die von den Baugruppen freigesetzt werden, zu erzeugen. Eine Steuerungseinrichtung, die mit der Überwachungsvorrichtung gekoppelt ist, bestimmt die Temperaturen der Baugruppen unter Verwendung der Parameter, die von der Überwachungsvorrichtung erzeugt werden. Falls die Steuerungseinrichtung bestimmt, daß die Temperaturen einer oder mehrerer der Baugruppen eine maximale erwünschte Betriebstemperatur übersteigt, reduziert die Steuerungseinrichtung die in den Baugruppen dissipierte Energie, um die Temperaturen der Baugruppen zu reduzieren.

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf die Bestimmung einer Tempe­ ratur. Insbesondere bezieht sich diese Erfindung auf die Be­ stimmung der Temperatur von Baugruppen in einem Gerät.

Viele unterschiedliche Typen von Geräten umfassen Baugrup­ pen, die Energie dissipieren oder anderweitig erwärmt wer­ den. Bei dem Betrieb dieser Geräte ist es von fortwährender Bedeutung, sicherzustellen, daß die Temperatur dieser Bau­ gruppen in einem korrekten Betriebsbereich beibehalten wird. Falls die Temperaturen über den korrekten Betriebsbereich hinaus ansteigen, kann an den Geräten eine Beschädigung auf­ treten oder im Extremfall kann eine Feuergefahr entstehen. Zusätzlich zu der Möglichkeit einer Beschädigung oder eines Feuers können Temperaturen außerhalb des korrekten Betriebs­ bereichs die Freisetzung von giftigen Dämpfen oder von stö­ renden Gerüchen ergeben.

Ausgehend von diesem Stand der Technik besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein verbessertes unaufwen­ diges Konzept zu schaffen, mittels dem die Temperatur von Baugruppen in einem Gerät überwacht werden kann, um zu be­ stimmen, wann sich die Betriebstemperaturen außerhalb des korrekten Bereichs befinden.

Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung zum Überwachen einer Temperatur gemäß Anspruch 1, durch ein Verfahren zum Überwachen einer Energiedissipation gemäß Anspruch 9 und durch ein Gerät gemäß Anspruch 18 gelöst.

Eine Vorrichtung zum Überwachen einer Temperatur einer er­ sten Baugruppe in einem Gerät umfaßt folglich einen Sensor, um eine Menge eines ersten Typs von gasförmigen Molekülen zu erfassen, die von der ersten Baugruppe freigesetzt werden.

Die Vorrichtung umfaßt ferner eine Überwachungsvorrichtung, die mit dem Sensor gekoppelt ist und die konfiguriert ist, um einen ersten Parameter zu erzeugen, der sich auf die Tem­ peratur der ersten Baugruppe bezieht und auf der Messung der Menge des ersten Typs von gasförmigen Molekülen durch den Sensor basiert.

Bei einer Vorrichtung, die eine erste Baugruppe aufweist, umfaßt ein Verfahren zum Überwachen einer Energiedissipation (Energieabgabe) in dem Gerät das Messen einer Menge eines ersten Typs von gasförmigen Molekülen, die von der ersten Baugruppe freigesetzt werden. Das Verfahren umfaßt ferner die Erzeugung eines ersten Parameters, der sich auf eine Temperatur der ersten Baugruppe bezieht und auf der Messung der Menge des ersten Typs von gasförmigen Molekülen basiert.

Ein Gerät umfaßt eine erste Baugruppe, die einen ersten Typ von gasförmigen Molekülen freisetzen kann. Das Gerät umfaßt ferner einen Sensor, der konfiguriert ist, um eine Menge des ersten Typs von gasförmigen Molekülen zu messen. Zusätzlich umfaßt das Gerät eine Überwachungsvorrichtung, die mit dem Sensor gekoppelt ist und die konfiguriert ist, um einen er­ sten Parameter zu erzeugen, der sich auf eine Temperatur der ersten Baugruppe bezieht und auf der Messung der Menge des ersten Typs von gasförmigen Molekülen durch den Sensor ba­ siert. Das Gerät umfaßt ferner eine Steuerungseinrichtung, die mit der Überwachungsvorrichtung gekoppelt ist und konfi­ guriert ist, um die Temperatur der ersten Baugruppe unter Verwendung des ersten Parameters zu bestimmen.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein hochstufiges Blockdiagramm eines Geräts, das ein Ausführungsbeispiel des Temperaturüberwachungssy­ stems aufweist.

Fig. 2 ein hochstufiges Flußdiagramm eines Verfahrens zur Verwendung des Ausführungsbeispiels des Systems für das in Fig. 1 gezeigte Temperaturüberwachungssystem.

Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die spezifischen beispielhaften Ausführungsbeispiele, die in dieser Beschrei­ bung dargestellt sind, begrenzt. Obwohl die Ausführungsbei­ spiele des Temperaturüberwachungssystems in dem Zusammenhang eines Geräts mit allgemeinen Baugruppen erörtert wird, soll­ te es offensichtlich sein, daß das Temperaturüberwachungssy­ stem besonders gut für eine Verwendung bei elektronischen Geräten, wie z. B. Computern, Datenspeichersystemen, Druckern oder dergleichen, geeignet ist. Typischerweise umfassen der­ artige Geräte eine Vielzahl von Baugruppen, wie z. B. inte­ grierte Schaltungen, Leistungsversorgungen, Übertrager, Mo­ toren oder Leistungshalbleiter, für die es für ein korrektes Betriebsverhalten und eine korrekte Betriebszuverlässigkeit wichtig ist, eine Betriebstemperatur in einem bestimmten Be­ reich beizubehalten.

Baugruppen in einem Gerät enthalten sehr häufig Materialien mit organischen chemischen Verbindungen in denselben. Diese Materialien umfassen beispielsweise Kunststoffe, Epoxydharz, Lack, Email-Materialien oder Schmierstoffe. Wenn diese Bau­ gruppen Energie in der Form von Wärme dissipieren, tritt als Folge einen Temperaturanstieg auf, der die Verdampfung eines Teils der organischen Moleküle in diesen Materialien in gas­ förmige Moleküle ergibt. Die Wärme, die die Verdampfung be­ wirkt, kann aus der Umwandlung von Energie in der Baugruppe in Wärme oder aus einer Energiequelle, die sich außerhalb zu der Baugruppe befindet und die Energiedissipation in der Baugruppe verursacht, entstehen. Da die auftretende Verdamp­ fungsmenge auf die Temperatur bezogen ist, kann die Menge der gasförmigen Moleküle, die durch die Baugruppe freige­ setzt wird, verwendet werden, um die Temperatur der Baugrup­ pe anzuzeigen. Zusätzlich könnte auch der Typ der freige­ setzten gasförmigen Moleküle die Temperatur anzeigen. Orga­ nische Moleküle in den Baugruppen können durch das Anlegen von ausreichend hohen Temperaturen chemisch modifiziert wer­ den. Die Anwesenheit dieser chemisch modifizierten, organi­ schen Moleküle zeigt an, daß die Baugruppen eine Temperatur erreicht haben, die für das Auftreten einer chemischen Modi­ fikation notwendig ist. Eine Messung dieser chemisch modifi­ zierten, organischen Moleküle (nachdem diese zu gasförmigen Molekülen wurden) liefert eine weitere Möglichkeit, um die Temperatur der Baugruppe zu bestimmen.

Kunststoffgehäuse von integrierten Schaltungen liefern ein Beispiel für die Beziehung zwischen der Menge von gasförmi­ gen Molekülen und der Temperatur. Kunststoffgehäuse von in­ tegrierten Schaltungen enthalten Epoxydharze, die bei einer Erwärmung gasförmige Moleküle freisetzen werden. Die Bezie­ hung zwischen der Menge der freigesetzten, gasförmigen Mole­ küle und der Temperatur kann empirisch bestimmt werden, so daß Informationen über die gemessene Menge der gasförmigen Moleküle verwendet werden können, um die Temperatur der in­ tegrierten Schaltung zu bestimmen, die die gasförmigen Mole­ küle freigesetzt hat. Es sollte offensichtlich sein, daß es möglich ist, daß bestimmte Typen von Geräten gasförmige Mo­ leküle freisetzen können, die aus anorganischen Molekülen gebildet sind, obwohl gasförmige Moleküle viel häufiger aus organischen Molekülen gebildet sind.

In Fig. 1 ist ein hochstufiges Blockdiagramm eines Geräts 10 gezeigt, das ein Ausführungsbeispiel des Temperaturüberwa­ chungssystems, d. h. das Temperaturüberwachungssystem 12, um­ faßt. In dem Gerät 10 sind jeweils eine erste Baugruppe 14, eine zweite Baugruppe 16 und eine dritte Baugruppe 18 mit einer Energiequelle 20 gekoppelt. Die erste Baugruppe 14, die zweite Baugruppe 16 und die dritte Baugruppe 18 könnten folgende Gegenstände, wie z. B. einen Mikroprozessor, ein Schaltnetzteil, ein Plattenlaufwerk, einen Elektromotor oder dergleichen, umfassen. Die Energiequelle 20 könnte eine Wechselleistungsquelle oder eine Gleichleistungsquelle sein. Das Ausführungsbeispiel der Energiequelle 20, die in der Vorrichtung 10 aufgenommen ist, hat die Fähigkeit, die Ener­ gie, die jeweils zu einer oder zu mehreren der ersten Bau­ gruppe 14, der zweiten Baugruppe 16 und der dritten Baugrup­ pe 18 zugeführt wird, zu reduzieren, falls ein unerwünschter Temperaturzustand bei den Baugruppen auftritt. Das Gerät 10 umfaßt ferner eine Kühlvorrichtung, wie z. B. einen Lüfter 22.

Das Temperaturüberwachungssystem 12 umfaßt einen Sensor 24 und eine Überwachungsvorrichtung 26, die mit dem Sensor 24 gekoppelt ist. Die Überwachungsvorrichtung 26 erzeugt unter Verwendung des Sensors 24 einen oder mehrere Parameter be­ züglich der Temperatur der Baugruppen. Eine Steuerungsein­ richtung 28 ist mit der Überwachungsvorrichtung 26 und der Energiequelle 20 gekoppelt. Die Steuerungseinrichtung 28 ist konfiguriert, um die Parameter von der Überwachungsvorrich­ tung 26 zu empfangen. Die Steuerungseinrichtung 28 analy­ siert die Parameter, die von der Überwachungsvorrichtung 26 empfangen werden, und bestimmt, ob der Sensor 24 gasförmige Moleküle in Mengen gemessen hat, die einer Temperaturbedin­ gung für eine Temperatur, die sich über dem gewünschten Be­ reich befindet, in einer der Baugruppen entsprechen. Falls die Steuerungseinrichtung 28 bestimmt, daß eine unerwünschte Temperaturbedingung in einer oder in mehreren der Baugruppen existiert, kann die Steuerungseinrichtung 28 die Energie­ quelle 20 einstellen, um die Energie, die mit den uner­ wünscht hohen Temperaturbedingungen zu den Baugruppen zuge­ führt wird, zu reduzieren. Falls die Steuerungseinrichtung 28 bestimmt, daß gefährliche Temperaturen in einer der Bau­ gruppen oder in der Energiequelle 20 vorhanden sind, kann die Steuerungseinrichtung 28 die Energieversorgung zu den Baugruppen mit den gefährlichen Temperaturen unterbrechen.

Bei dem Temperaturüberwachungssystem 12, das in Fig. 1 ge­ zeigt ist, ist der Sensor 24 in dem Luftstrom, der von dem Lüfter 22 erzeugt wird, angeordnet. Der Lüfter 22 zieht Luft durch das Gerät 10, um die erste Baugruppe 14, die zweite Baugruppe 16, die dritte Baugruppe 18 und die Energiequelle 20 zu kühlen. Die Luft wird über den Lüfter 22 aus dem Gerät 10 abgegeben. Durch Anordnen des Sensors 24 in der Nähe des Lüfters 22 kann der Sensor 24 die gasförmigen Moleküle, die in dem gesamten Volumen des Geräts 10 freigesetzt werden, wirksamer messen, als es der Fall wäre, wenn der Sensor 24 außerhalb des Luftstroms in der Nähe des Lüfters 22 angeord­ net wäre. Falls der Sensor 24 beispielsweise in der Ecke 30 der Vorrichtung 10 angeordnet wäre, wäre derselbe nicht ei­ nem gleich starken Luftfluß ausgesetzt. Folglich wäre es we­ niger wahrscheinlich, daß der Sensor 24 alle Typen von gas­ förmigen Molekülen messen würde, die in dem Gerät 10 freige­ setzt werden. Der Luftstrom, der von dem Lüfter 22 erzeugt wird, zieht Luft aus dem gesamten Inneren des Geräts 10 an. Durch das Anordnen des Sensors 24 in dem Luftstrom in der Nähe des Lüfters 22 untersucht der Sensor 24 folglich Luft aus jeder Position, von der die Luft zur Bildung des Luft­ stroms angezogen wird. Obwohl der Sensor 24 vorzugsweise in dem Luftstrom in der Nähe des Lüfters 22 angeordnet ist, kann das Temperaturüberwachungssystem 12, das in Fig. 1 ge­ zeigt ist, auch irgendwo sonst angeordnet sein und gasförmi­ ge Moleküle, die in dem Gerät 10 freigesetzt werden, immer noch wirksam messen.

Es sollte offensichtlich sein, daß die Prinzipien, die der Funktionsweise des Geräts 10 zugeordnet sind, auf andere Gerätetypen anwendbar sind. Beispielsweise könnten Geräte, die lediglich mechanische Baugruppen, wie z. B. Hydraulikmo­ toren oder Zahnradantriebsbaugruppen, enthalten, ein Ausfüh­ rungsbeispiel des Temperaturüberwachungssystems verwenden, um gasförmige Moleküle zu messen, die durch Erwärmung der Hydraulikmotoren oder der Zahnradantriebsbaugruppen freige­ setzt werden. Für diesen Anwendungsfall müßte das Ausfüh­ rungsbeispiel des Temperaturüberwachungssystems wahrschein­ lich die Freisetzung von gasförmigen Molekülen messen, die von Schmierstoffen kommen. Eine weitere Anwendungsmöglich­ keit eines Ausführungsbeispiels des Temperaturüberwachungs­ systems besteht bei elektrophotographischen Bilderzeugungs­ systemen, wie z. B. Druckern oder Kopierern. Elektrophotogra­ phische Bilderzeugungssysteme verwenden Fixierungsvorrich­ tungen, um Toner auf Medien zu fixieren, indem Wärme an die Medien angelegt wird. Ein Versengen der Medien durch die Fi­ xierungsvorrichtung könnte eine Feuergefahr darstellen. Ein Ausführungsbeispiel des Temperaturüberwachungssystems könnte verwendet werden, um ein Versengen bzw. Ansengen zu erfassen und die Fixierungstemperatur zu steuern, um das Versengen zu verhindern.

Eine weitere nützliche Anwendungsmöglichkeit eines Ausfüh­ rungsbeispiels des Temperaturüberwachungssystems bei einem elektrophotographischen Bilderzeugungssystem besteht bei der Fixierung eines Toners an Overhead-Transparentfolien. Einige Overhead-Transparentfolien enthalten Substanzen, die schäd­ liche und/oder lästige Gerüche erzeugen, wenn dieselben der Nennbetriebstemperatur einer Fixierungsvorrichtung ausge­ setzt sind. Die Freisetzung dieser Gerüche könnte reduziert werden, indem die Energie verringert wird, die zu der Fixie­ rungsvorrichtung zugeführt wird, so daß die Fixierung des Toners bei einer niedrigeren Temperatur eine längere Zeitpe­ riode lang auftritt. Das Ausführungsbeispiel des Temperatur­ überwachungssystems würde die Freisetzung von gasförmigen Molekülen aus den Substanzen in den Overhead-Transparentfo­ lien erfassen. Als Antwort auf die Erfassung der gasförmigen Moleküle würde die Energie, die durch die Energiequelle zu der Fixierungsvorrichtung zugeführt wird, reduziert werden. Außerdem würde die Rate, mit der die Overhead-Transparentfo­ lie durch die Fixierungsvorrichtung bewegt wird, verringert werden.

Der Sensor 24 besitzt die Fähigkeit, Mengen von gasförmigen Molekülen, die in dem Luftstrom vorhanden sind, zu messen. Es gibt mehrere Typen von Bauelementen bzw. Vorrichtungen, die bei dem Sensor 24 verwendet werden können, um diese Funktion zu erfüllen. Der spezielle Bauelementtyp, der für den Sensor 24 ausgewählt wird, ist nicht kritisch, solange derselbe die Fähigkeit hat, die Mengen von gasförmigen Mole­ külen zu messen. Der Sensor 24 könnte ein leitfähiges Poly­ merelement verwenden, das entworfen ist, um einen bestimmten Typ von gasförmigen Molekülen zu absorbieren. Als Antwort auf die Absorption der gasförmigen Moleküle ändert sich der Widerstandswert des leitfähigen Polymerelements. Falls der Sensor 24 ein leitfähiges Polymermaterial umfaßt, würde die Überwachungsvorrichtung 26 die notwendige Hardwareanordnung aufweisen, um eine Änderung des Widerstandswerts des leitfä­ higen Polymerelements zu messen. Die Überwachungsvorrichtung 26 könnte beispielsweise einen OP-Integrator (OP = Operati­ onsverstärker) verwenden, der von einer steuerbaren Strom­ quelle versorgt wird, um abhängig von dem Widerstandswert des leitfähigen Polymerelements eine Spannung über einem Kondensator zu erzeugen. Der Integrator könnte verwendet werden, um geringfügige Änderungen des Widerstandswerts des leitfähigen Polymerelements (die sich aus der Absorption von gasförmigen Molekülen ergeben) zu messen, indem die Strom­ stärke, die von der Stromquelle bereitgestellt wird, und die Integrationszeitperiode geeignet eingestellt werden. Falls der Sensor 24 die Fähigkeit benötigt, eine Vielzahl von Men­ gen von unterschiedlichen Typen von gasförmigen Molekülen zu messen, könnten entsprechend jedem Typ der gasförmigen Mole­ küle, die gemessen werden sollen, mehrere leitfähige Poly­ merelemente verwendet werden. Alternativ könnte eine Wider­ standsbrücke verwendet werden, um geringfügige Änderungen des Widerstandswerts des leitfähigen Polymerelements zu mes­ sen. Bei noch einer weiteren Alternative könnte ein verlust­ behafteter Integrator verwendet werden, um einen fortlaufen­ den Mittelwert eines Parameters (wie z. B. einer Spannung) zu erzeugen, der auf den Widerstandswert des leitfähigen Poly­ merelements bezogen ist.

Ein weiterer Bauelementtyp, der bei dem Sensor 24 verwendet werden könnte, umfaßt einen Quarz-Mikrobalancesensor, der mit der Absorption von gasförmigen Molekülen eine Änderung der Resonanzfrequenz erfährt. Noch ein weiterer Bauelement­ typ, der bei dem Sensor 24 verwendet werden könnte, umfaßt einen Metalloxidsensor, der eine chemische Wechselwirkung mit gasförmigen Molekülen zeigt. Zusätzliche Details bezüg­ lich der Bauelemente bzw. Vorrichtungen, die verwendet wer­ den könnten, um Mengen von gasförmigen Molekülen zu messen, sind in dem Artikel mit dem Titel "E-noses Nose out Traditi­ onal Odor-detection Eauipment", Electronic Design News, 17. Dezember 1998, zu finden, der hiermit vollständig durch Be­ zugnahme in diese Beschreibung aufgenommen ist.

Die Überwachungsvorrichtung 26 umfaßt eine Konfiguration, um einen oder mehrere Parameter bezüglich der Messung von Men­ gen eines oder mehrerer Typen von gasförmigen Molekülen zu erzeugen. Die Parameter variieren basierend auf den Mengen der speziellen Typen von gasförmigen Molekülen, die in dem Gerät 10 freigesetzt und von dem Sensor 24 gemessen werden. Da die Mengen der gasförmigen Moleküle, die von dem Gerät 10 freigesetzt werden, von den Temperaturen der Baugruppen in dem Gerät abhängen, zeigen die Parameter die Temperaturen der Baugruppen in dem Gerät 10 an. Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel eines Sensors 24 unter Verwendung von leitfähigen Polymerelementen und ein Ausführungsbeispiel ei­ ner Überwachungsvorrichtung 26 unter Verwendung von Strom­ quellen und Integratoren, um Spannungen zu erzeugen, die auf den Widerstandswert der leitfähigen Polymerelemente bezogen sind, betrachtet. Jedes der leitfähigen Polymerelemente könnte einem speziellen Typ von gasförmigen Molekülen ent­ sprechen, die von einer Baugruppe in dem Gerät 10 freige­ setzt werden. Die Spannungen (die jedem der leitfähigen Po­ lymerelemente entsprechen), die von der Überwachungsvorrich­ tung 26 erzeugt werden, geben die Temperaturen der Baugrup­ pen in dem Gerät 10 an. Wenn die Temperatur der Baugruppen in dem Gerät 10 ansteigt, erhöhen sich die Mengen der Typen von gasförmigen Molekülen. Als Ergebnis erhöht sich die Ab­ sorption der gasförmigen Moleküle in die leitfähigen Poly­ merelemente, wobei sich der Widerstandswert der Elemente und somit die Spannungen, die durch die Überwachungsvorrichtung 26 erzeugt werden, ändern. Für dieses Ausführungsbeispiel der Überwachungsvorrichtung 26 entsprechen die Parameter Spannungen, die von der Überwachungsvorrichtung 26 erzeugt werden.

Die Steuerungseinrichtung 28 ist konfiguriert, um die Span­ nungen, die von der Überwachungsvorrichtung 26 erzeugt wer­ den, zu empfangen. Die Steuerungseinrichtung 28 weist eine Konfiguration auf, um auf empirisch hergeleitete Nachschlag­ tabellen zuzugreifen, die die Spannungen, die durch die Überwachungsvorrichtung 26 erzeugt werden, mit den Tempera­ turen der Baugruppen in der Vorrichtung 10 in Beziehung zu setzen. Die Nachschlagtabellen könnten in der Steuerungsein­ richtung 28 oder in einer externen Speichervorrichtung ge­ speichert sein. Unter Verwendung dieser Nachschlagtabellen kann die Steuerungseinrichtung 28 die Temperaturen der Bau­ gruppen in dem Gerät 10 bestimmen, indem die Nachschlagta­ bellentemperaturen gewählt werden, die den Spannungen ent­ sprechen. Falls die Steuerungseinrichtung 28 bestimmt, daß die Temperatur zumindest einer der ersten Baugruppe 14, der zweiten Baugruppe 16 oder der dritten Baugruppe 18 über ei­ nem gewünschten maximalen Pegel liegt, kann die Steuerungs­ einrichtung 28 die Energiequelle 20 einstellen, um die Ener­ gie, die der entsprechenden Baugruppe zugeführt wird, zu re­ duzieren und deren Temperatur zu verringern. Falls das Tem­ peraturüberwachungssystem bei einem Gerät verwendet wird, das mechanische Baugruppen aufweist, könnte die Steuerungs­ einrichtung 28 eine Unterbrechung der zu den mechanischen Baugruppen zugeführten mechanischen Energie (beispielsweise durch ein Außereingriffbringen einer Antriebswelle) bewir­ ken.

Das Temperaturüberwachungssystem kann auf verschiedene Wei­ sen verwendet werden, um die Zuverlässigkeit und die Sicher­ heit eines Geräts zu verbessern. Die Temperaturen der Bau­ gruppen könnten überwacht werden, um zu bestimmen, wann eine Baugruppe ihre maximale Betriebstemperatur überschritten hat und eine Reparatur oder einen Austausch erforderlich ist. Auf diese Weise würde das Temperaturüberwachungssystem die Temperatur der Baugruppe überwachen und einen Bericht bezüg­ lich der Temperaturbedingungen abgeben. Alternativ könnten die Temperaturen der Baugruppen überwacht werden, um eine Temperaturerhöhung in den Baugruppen, die eine Beschädigung hervorrufen kann, zu verhindern. Auf diese Weise reduziert das Temperaturüberwachungssystem die Energie, die zu den Baugruppen zugeführt wird, um ein Versagen bzw. einen Aus­ fall derselben zu verhindern.

Anstatt sich auf die Freisetzung von gasförmigen Molekülen zu verlassen, die aus Substanzen entstehen, die in Materia­ lien vorhanden sein sollten, die verwendet werden, um die Baugruppen aufzubauen, könnten Substanzen speziell zu den Baugruppen hinzugefügt werden, um spezifische Typen von gas­ förmigen Molekülen zu erzeugen. Die Substanzen könnten hin­ zugefügt werden, indem dieselben auf die Oberfläche der Bau­ gruppen aufgetragen werden. Alternativ können die Substan­ zen, die spezifische Typen von gasförmigen Molekülen erzeu­ gen können, hinzugefügt werden, indem dieselben mit anderen Materialien kombiniert werden, die beim Aufbau der Baugrup­ pen verwendet werden. Beispielsweise könnte das elektrische Isolationsmaterial, das bei einer Baugruppe verwendet wird, Zusätze enthalten, die die spezifischen Typen von gasförmi­ gen Molekülen erzeugen würden. Es gibt viele mögliche Sub­ stanzen, wie z. B. Kohlenwasserstoffe mit hohem Molekularge­ wicht oder andere organische Verbindungen, die geeignet sein würden. Eine wichtige Charakteristik besteht darin, daß die Substanz an sich in den verwendeten Mengen keine Feuergefahr darstellt. Eine weitere wichtige Charakteristik der Substanz besteht darin, daß dieselbe eine vorhersagbare, temperatur­ abhängige Verdampfung aufweist. Diejenigen Substanzen, die eine höhere Flüchtigkeit aufweisen, würden für Baugruppen besser geeignet sein, die üblicherweise bei niedrigen Tempe­ raturen arbeiten, während diejenigen Substanzen mit einer niedrigeren Flüchtigkeit besser für Baugruppen geeignet wä­ ren, die üblicherweise bei höheren Temperaturen arbeiten.

Das Hinzufügen von Substanzen, die bekannte Verdampfungscha­ rakteristika aufweisen, zu den Baugruppen weist demgegen­ über, wenn man sich auf Substanzen verläßt, die vielleicht in den Materialien, die die Baugruppen bilden, vorhanden sind, um die gasförmigen Moleküle zu erzeugen, mehrere po­ tentielle Vorteile auf. Eine Substanz kann gewählt werden, um Verdampfungscharakteristika aufzuweisen, die an die Be­ triebstemperatur der Baugruppe angepaßt sind, zu der diesel­ be hinzugefügt werden wird. Dies würde dabei helfen, zu ver­ hindern, daß die Fähigkeit verloren geht, aufgrund einer an­ dauernden Verdampfung mit niedrigem Pegel, die die Menge der Substanz, die für eine Verdampfung in einer Baugruppe vor­ handen ist, erschöpfen kann, einen Temperaturanstieg über einer längeren Zeitdauer zu messen. Diese würde ferner einen Verlust der Genauigkeit des Bestimmens der Temperatur auf­ grund von Verschiebungen verringern, die bei den Temperatur­ verdampfungscharakteristika über der Zeit für Substanzen in den Baugruppen auftreten können. Da die Temperaturverdamp­ fungscharakteristika zusätzlich durch die Wahl der Substanz gesteuert werden könnten, und die Substanz in wiederholbaren Mengen zu der Baugruppe hinzugefügt werden könnte, könnte die Genauigkeit der Temperaturmessung der Baugruppe verbes­ sert werden. Außerdem könnten die Sensoren, die verwendet werden, um die Mengen der Typen von gasförmigen Molekülen zu messen, und die gewählte Substanz eng aneinander angepaßt werden, um die fälschliche Messung von Mengen von anderen Typen von gasförmigen Molekülen zu reduzieren, die von ande­ ren Baugruppen freigesetzt werden.

Noch ein weiterer Vorteil des Verwendens hinzugefügter Sub­ stanzen ist die Fähigkeit, die Anzahl von unterschiedlichen gasförmigen Molekülen zu reduzieren, die der Sensor 24 mes­ sen muß, um die Temperatur einer gegebenen Anzahl von Bau­ gruppen zu bestimmen. Es soll der Fall betrachtet werden, bei dem der Sensor 24 eine Konfiguration aufweist, um Mengen von gasförmigen Molekülen zu messen, die von drei Typen von hinzugefügten Substanzen freigesetzt werden. Durch Hinzufü­ gen der verschiedenen Kombinationen, die aufgrund der drei Substanzen möglich sind, zu den Baugruppen, kann die Tempe­ ratur von bis zu sieben unterschiedlichen Baugruppen gemes­ sen werden. Eine der Baugruppen würde alle drei hinzugefüg­ ten Substanzen aufweisen, drei der Baugruppen würden jeweils eine der drei möglichen Kombinationen aus zwei der hinzuge­ fügten Substanzen aufweisen, und die verbleibenden drei Bau­ gruppen würden jeweils eine der drei hinzugefügten Substan­ zen aufweisen.

Es kann schwierig sein, zwischen dem Fall zu unterscheiden, bei dem mehr als eine Baugruppe, die jeweils eine einzige hinzugefügte Substanz aufweist, eine Übertemperaturbedingung zeitlich eng zusammenliegend erfährt, und dem Fall, bei dem eine einzige Baugruppe, die mehrere hinzugefügte Substanzen aufweist, eine Übertemperaturbedingung erfährt. Da es un­ wahrscheinlich ist, daß mehr als eine Baugruppe eine Über­ temperaturbedingung in einer kurzen Zeitperiode erfährt, kann eine Messung der Zeitdifferenz zwischen den Fällen, bei denen die unterschiedlichen Typen von gasförmigen Molekülen als erstes gemessen werden, bei einer Unterscheidung zwi­ schen diesen Fällen hilfreich sein. Falls unterschiedliche Typen von gasförmigen Molekülen im wesentlichen gleichzeitig gemessen werden, zeigt dies an, daß eine einzige Baugruppen mit mehreren hinzugefügten Substanzen wahrscheinlich eine Übertemperaturbedingung ausgesetzt ist. Falls eine signifi­ kante Zeitverzögerung zwischen den Fällen, bei denen die un­ terschiedlichen Typen von gasförmigen Molekülen als erstes gemessen werden, vorhanden ist, zeigt dies an, daß wahr­ scheinlich mehr als eine Baugruppe einer Übertemperaturbe­ dingung ausgesetzt ist.

Das Temperaturüberwachungssystem liefert mehrere Vorteile gegenüber früheren Versuchen, Übertemperaturbedingungen bei Baugruppen zu erfassen. Vorrichtungen, wie z. B. Rauchmelder, erfassen im allgemeinen die Anwesenheit oder Abwesenheit von gasförmigen Molekülen, nachdem eine Beschädigung der Bau­ gruppe, die die gasförmigen Moleküle freisetzt, aufgetreten ist. Das erfindungsgemäße Temperaturüberwachungssystem kann jedoch eine Übertemperaturbedingung erfassen, bevor eine Be­ schädigung der Baugruppe aufgetreten ist. Elektronische Tem­ peratursensoren müssen im allgemeinen in unmittelbarer Nähe oder in Kontakt mit der Baugruppe angeordnet sein, um eine Übertemperaturbedingung der Baugruppe zu erfassen. Mit dem erfindungsgemäßen Temperaturüberwachungssystem kann ein ein­ ziger Sensor, der sich nicht in Kontakt mit den Baugruppen befindet, eine Übertemperaturbedingung bei mehreren Baugrup­ pen erfassen. Mechanische Überlastungsanzeigeeinrichtungen sind nicht zum Erfassen von Übertemperaturbedingungen bei elektronischen Vorrichtungen geeignet. Das Temperaturüberwa­ chungssystem kann eine Übertemperaturbedingung in elektroni­ schen Baugruppen, mechanischen Baugruppen oder anderen Mate­ rialien erfassen, die innerhalb eines Geräts angeordnet sind. Schutzvorrichtungen, wie z. B. Schaltungsunterbrecher oder schmelzbare Verbindungen (z. B. Schmelzsicherungen), sind im allgemeinen nicht selbst-zurücksetzend. Sobald die Freisetzung von gasförmigen Molekülen anhält, entfernt je­ doch bei dem Temperaturüberwachungssystem die Konvektion die freigesetzten Gasmoleküle von dem Sensor, wobei die Übertem­ peraturbedingung nicht länger erfaßt wird.

In Fig. 2 ist ein hochstufiges Flußdiagramm eines Verfahrens zur Verwendung des Temperaturüberwachungssystems 12 gezeigt, um das Auftreten einer Übertemperaturbedingung in einer er­ sten Baugruppe 14, einer zweiten Baugruppe 16 und einer dritten Baugruppe 18 zu verhindern. Erstens, bei Schritt 100, führt eine Energiequelle 20 Energie zu der ersten Bau­ gruppe 14, der zweiten Baugruppe 16 und der dritten Baugrup­ pe 18 zu. Die Energie, die zu jeder der Baugruppen zugeführt wird, ergibt eine Erwärmung der Baugruppen. Als nächstes mißt bei Schritt 102 der Sensor 24 die Mengen der unter­ schiedlichen Typen von gasförmigen Molekülen, die von jeder der Baugruppen freigesetzt werden. Daraufhin erzeugt die Überwachungsvorrichtung 26 bei Schritt 104 Parameter, die auf den Mengen der unterschiedlichen Typen von gasförmigen Molekülen, die von jeder der Baugruppen freigesetzt werden, basieren und sich auf die Temperaturen bei jeder der Bau­ gruppen beziehen. Als nächstes analysiert die Steuerungsein­ richtung 28 bei Schritt 106 die Parameter, um die Temperatu­ ren der Baugruppen zu bestimmen. Schließlich stellt bei Schritt 108 die Steuerungseinrichtung die Energiequelle 20 ein, um die Energie zu reduzieren, die zu denjenigen Bau­ gruppen zugeführt wird, die eine vorbestimmte maximale Be­ triebstemperatur für jede der Baugruppen übersteigen.

Claims (22)

1. Vorrichtung zum Überwachen einer Temperatur einer er­ sten Baugruppe (14, 16, 18) in einem Gerät (10), mit folgenden Merkmalen:
einem Sensor (24), um eine Menge eines ersten Typs von gasförmigen Molekülen, die von der ersten Baugruppe (14, 16, 18) freigesetzt werden, zu messen; und
einer Überwachungsvorrichtung (26), die mit dem Sensor (24) gekoppelt ist und die konfiguriert ist, um einen ersten Parameter zu erzeugen, der sich auf die Tempe­ ratur der ersten Baugruppe (14, 16, 18) bezieht und auf der Messung der Menge des ersten Typs von gasför­ migen Molekülen mittels des Sensors (24) basiert.

2. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, bei der:
eine erste Substanz, die in der ersten Baugruppe (14, 16, 18) enthalten ist, den ersten Typ von gasförmigen Molekülen freisetzen kann.

3. Vorrichtung gemäß Anspruch 2, bei der:
der Sensor (24) eine Konfiguration aufweist, um eine Menge eines zweiten Typs von gasförmigen Molekülen zu messen, die von einer zweiten Baugruppe (14, 16, 18), die in dem Gerät (10) enthalten ist, freigesetzt wer­ den;
eine zweite Substanz, die in der zweiten Baugruppe (14, 16, 18) enthalten ist, den zweiten Typ von gas­ förmigen Molekülen freisetzen kann; und
die Überwachungsvorrichtung (26) eine Konfiguration aufweist, um einen zweiten Parameter zu erzeugen, der sich auf eine Temperatur der zweiten Baugruppe (14, 16, 18) bezieht und auf der Messung der Menge des zweiten Typs von gasförmigen Molekülen mittels des Sensors (24) basiert.

4. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, bei der:
eine erste Substanz, die zu der ersten Baugruppe (14, 16, 18) hinzugefügt ist, den ersten Typ von gasförmi­ gen Molekülen freisetzen kann.

5. Vorrichtung gemäß Anspruch 4, bei der:
der Sensor (24) eine Konfiguration aufweist, um eine Menge eines zweiten Typs von gasförmigen Molekülen zu messen, die von einer zweiten Baugruppe (14, 16, 18), die in dem Gerät (10) enthalten ist, freigesetzt wer­ den;
eine zweite Substanz, die zu der zweiten Baugruppe (14, 16, 18) hinzugefügt ist, den zweiten Typ eines gasförmigen Moleküls freisetzen kann; und
die Überwachungsvorrichtung (26) eine Konfiguration aufweist, um einen zweiten Parameter zu erzeugen, der sich auf eine Temperatur der zweiten Baugruppe (14, 16, 18) bezieht und auf der Messung der Menge des zweiten Typs von gasförmigen Molekülen mittels des Sensors (24) basiert.

6. Vorrichtung gemäß Anspruch 5, ferner mit folgendem Merkmal:
einer Steuerungseinrichtung (28), die mit der Überwa­ chungsvorrichtung (26) gekoppelt ist und die konfigu­ riert ist, um die Temperatur der ersten Baugruppe (14, 16, 18) unter Verwendung des ersten Parameters und die Temperatur der zweiten Baugruppe (14, 16, 18) unter Verwendung des zweiten Parameters zu bestimmen.

7. Vorrichtung gemäß Anspruch 6, bei der:
das Gerät (10) eine dritte Baugruppe (14, 16, 18) auf­ weist, wobei die erste Substanz und die zweite Sub­ stanz zu der dritten Baugruppe (14, 16, 18) hinzuge­ fügt sind,
sich der erste Parameter und der zweite Parameter auf eine Temperatur der dritten Baugruppe (14, 16, 18) be­ ziehen; und
die Steuerungseinrichtung (28) eine Konfiguration auf­ weist, um die Temperatur der dritten Baugruppe (14, 16, 18) unter Verwendung des ersten Parameters und des zweiten Parameters zu bestimmen.

8. Vorrichtung gemäß Anspruch 7, ferner mit folgendem Merkmal:
einer Energiequelle (20), die mit der Steuerungsein­ richtung (28) gekoppelt ist und die konfiguriert ist, um die erste Baugruppe (14, 16, 18), die zweite Bau­ gruppe (14, 16, 18) und die dritte Baugruppe (14, 16, 18) mit Energie zu versorgen, wobei die Energiequelle (20) zum Einstellen der Energie, die zu zumindest ei­ ner der ersten Baugruppe (14, 16, 18), der zweiten Baugruppe (14, 16, 18) und der dritten Baugruppe (14, 16, 18) zugeführt wird, vorgesehen ist, basierend auf der Steuerungseinrichtung (28), die bestimmt, ob die Temperatur der ersten Baugruppe (14, 16, 18), die Tem­ peratur der zweiten Baugruppe (14, 16, 18) und die Temperatur der dritten Baugruppe (14, 16, 18) jeweils eine erste vorbestimmte Temperatur, eine zweite vorbe­ stimmte Temperatur und eine dritte vorbestimmte Tempe­ ratur übersteigen.

9. Verfahren zum Überwachen einer Energiedissipation in einem Gerät (10), das eine erste Baugruppe (14, 16, 18) aufweist, mit folgenden Schritten:
Messen (102) einer Menge eines ersten Typs von gasför­ migen Molekülen, die von der ersten Baugruppe (14, 16, 18) freigesetzt werden; und
Erzeugen (104) eines ersten Parameters, der sich auf eine Temperatur der ersten Baugruppe (14, 16, 18) be­ zieht und auf der Messung der Menge des ersten Typs von gasförmigen Molekülen basiert.

10. Verfahren gemäß Anspruch 9, ferner mit folgendem Schritt:
Bestimmen (106) der Temperatur der ersten Baugruppe (14, 16, 18) unter Verwendung des ersten Parameters nach dem Erzeugen des ersten Parameters.

11. Verfahren gemäß Anspruch 10, ferner mit folgendem Schritt:
Einstellen (108) der Energie, die zu der ersten Bau­ gruppe (14, 16, 18) zugeführt wird, basierend auf der Temperatur nach der Bestimmung der Temperatur.

12. Verfahren gemäß Anspruch 10, bei dem:
eine erste Substanz, die in die erste Baugruppe (14, 16, 18) enthalten ist, den ersten Typ von gasförmigen Molekülen freisetzen kann.

13. Verfahren gemäß Anspruch 10, ferner mit folgendem Schritt:
Hinzufügen einer ersten Substanz zu der ersten Bau­ gruppe (14, 16, 18) vor dem Messen der Menge des ersten Typs von gasförmigen Molekülen.

14. Verfahren gemäß Anspruch 13, wobei das Gerät (10) eine zweite Baugruppe (14, 16, 18) aufweist, ferner mit folgenden Schritten:
Messen (102) einer Menge eines zweiten Typs von gas­ förmigen Molekülen, die von der zweiten Baugruppe (14, 16, 18) freigesetzt werden;
Erzeugen (104) eines zweiten Parameters, der sich auf eine Temperatur der zweiten Baugruppe (14, 16, 18) be­ zieht und auf einer Messung der Menge des zweiten Typs von gasförmigen Molekülen basiert.

15. Verfahren gemäß Anspruch 14, ferner mit folgendem Schritt:
Hinzufügen einer zweiten Substanz zu der zweiten Bau­ gruppe (14, 16, 18) vor dem Messen der Menge des zwei­ ten Typs von gasförmigen Molekülen.

16. Verfahren gemäß Anspruch 15, ferner mit folgendem Schritt:
Bestimmen (106) der Temperatur der zweiten Baugruppe (14, 16, 18) unter Verwendung des zweiten Parameters.

17. Verfahren gemäß Anspruch 16, wobei das Gerät (10) eine dritte Baugruppe (14, 16, 18) aufweist, ferner mit folgenden Schritten:
Hinzufügen der ersten Substanz und der zweiten Sub­ stanz zu der dritten Baugruppe (14, 16, 18); und
Bestimmen (106) einer Temperatur der dritten Baugruppe (14, 16, 18) unter Verwendung des ersten Parameters und des zweiten Parameters, wobei sich der erste Para­ meter und der zweite Parameter auf die Temperatur der dritten Baugruppe (14, 16, 18) beziehen.

18. Gerät (10) mit:
einer ersten Baugruppe (14, 16, 18), die einen ersten Typ von gasförmigen Molekülen freisetzen kann;
einem Sensor (24), der konfiguriert ist, um eine Menge des ersten Typs von gasförmigen Molekülen zu messen;
einer Überwachungsvorrichtung (26), die mit dem Sensor (24) gekoppelt ist und die konfiguriert ist, um einen ersten Parameter zu erzeugen, der sich auf eine Tempe­ ratur der ersten Baugruppe (14, 16, 18) bezieht und auf der Messung der Menge des ersten Typs von gasför­ migen Molekülen mittels des Sensors (24) basiert; und
einer Steuerungseinrichtung (28), die mit der Überwa­ chungsvorrichtung (26) gekoppelt ist und die konfigu­ riert ist, um die Temperatur der ersten Baugruppe (14, 16, 18) unter Verwendung des ersten Parameters zu be­ stimmen.

19. Gerät (10) gemäß Anspruch 18, ferner mit:
einer Energiequelle (20), die mit der ersten Baugruppe (14, 16, 18) und der Steuerungseinrichtung (28) gekop­ pelt ist, wobei die Steuerungseinrichtung (28) konfi­ guriert ist, um die Energie, die von der Energiequelle (20) zu der ersten Baugruppe (14, 16, 18) zugeführt wird, basierend auf der Temperatur einzustellen.

20. Gerät (10) gemäß Anspruch 18, bei dem:
eine erste Substanz, die zu der ersten Baugruppe (14, 16, 18) hinzugefügt ist, den ersten Typ von gasförmi­ gen Molekülen freisetzen kann.

21. Gerät (10) gemäß Anspruch 20, das ferner folgende Merkmale aufweist:
eine zweite Baugruppe (14, 16, 18), wobei eine zweite Substanz zu der zweiten Baugruppe (14, 16, 18) hinzu­ gefügt ist, die einen zweiten Typ von gasförmigen Mo­ lekülen freisetzen kann; und
einer dritten Baugruppe (14, 16, 18), wobei die erste Substanz und die zweite Substanz zu der dritten Bau­ gruppe (14, 16, 18) hinzugefügt sind.

22. Gerät (10) gemäß Anspruch 21, bei dem:
der Sensor (24) eine Konfiguration aufweist, um eine Menge des zweiten Typs von gasförmigen Molekülen zu messen;
die Überwachungsvorrichtung (26) eine Konfiguration aufweist, um einen zweiten Parameter zu erzeugen, der sich auf eine Temperatur der zweiten Baugruppe (14, 16, 18) bezieht und auf der Messung der Menge des zweiten Typs von gasförmigen Molekülen mittels des Sensors (24) basiert;
sich der erste Parameter und der zweite Parameter auf eine Temperatur der dritten Baugruppe (14, 16, 18) be­ ziehen; und
die Steuerungseinrichtung (28) eine Konfiguration auf­ weist, um die Temperatur der zweiten Baugruppe (14, 16, 18) unter Verwendung des zweiten Parameters zu be­ stimmen, und um die Temperatur der dritten Baugruppe (14, 16, 18) unter Verwendung des ersten Parameters und des zweiten Parameters zu bestimmen.