DE10066163B4

DE10066163B4 - Temperaturüberwachungssystem

Info

Publication number: DE10066163B4
Application number: DE10066163A
Authority: DE
Inventors: Gerard J. Carlson
Original assignee: Hewlett Packard Co
Current assignee: Hewlett Packard Development Co LP
Priority date: 1999-04-19
Filing date: 2000-01-10
Publication date: 2004-12-16
Anticipated expiration: 2020-01-11

Abstract

Ein Temperaturüberwachungssystem kann verwendet werden, um die Temperaturen von Baugruppen in einem Gerät zu bestimmen. Das Temperaturüberwachungssytem 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 Temperatur. Insbesondere bezieht sich diese Erfindung auf die Bestimmung der Temperatur von Baugruppen in einem Gerät.
Viele unterschiedliche Typen von Geräten umfassen Baugruppen, die Energie dissipieren oder anderweitig erwärmt werden. Bei dem Betrieb dieser Geräte ist es von fortwährender Bedeutung, sicherzustellen, daß die Temperatur dieser Baugruppen in einem korrekten Betriebsbereich beibehalten wird. Falls die Temperaturen über den korrekten Betriebsbereich hinaus ansteigen, kann an den Geräten eine Beschädigung auftreten oder im Extremfall kann eine Feuergefahr entstehen. Zusätzlich zu der Möglichkeit einer Beschädigung oder eines Feuers können Temperaturen außerhalb des korrekten Betriebsbereichs die Freisetzung von giftigen Dämpfen oder von störenden Gerüchen ergeben.

Die JP 3-242520 (A) In: Patents Abstracts of Japan, Sut. P, Vol. 16 (1992), No. 32 (P-1303), beschreibt ein Verfahren zur Überwachung von abnormal hohen Temperaturen in einer Vorrichtung, um eine Überhitzung derselben zu vermeiden. An verschiedenen Elementen innerhalb der Vorrichtung wird ein Gasemitter angeordnet, welcher bei Erreichen einer vorbestimmten Temperatur Gas emittiert. Mittels eines Gasdetektors wird das emittierte Gas erfaßt, und ein Alarmsignal erzeugt.

Die DE 3729286 A1 und die US 5,573,728 A beschreiben jeweils Sensoren zur Erfassung unterschiedlicher Gase.

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

Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung zum Überwachen einer Temperatur gemäß Anspruch 1 und durch ein Verfahren zum Überwachen einer Energiedissipation gemäß Anspruch 7 gelöst.

Eine Vorrichtung zum Überwachen einer Temperatur einer ersten 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 Temperatur 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 ersten 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 basiert. Das Gerät umfaßt ferner eine Steuerungseinrichtung, die mit der Überwachungsvorrichtung gekoppelt ist und konfiguriert 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:
1 ein hochstufiges Blockdiagramm eines Geräts, das ein Ausführungsbeispiel des Temperaturüberwachungssystems aufweist.
2 ein hochstufiges Flußdiagramm eines Verfahrens zur Verwendung des Ausführungsbeispiels des Systems für das in 1 gezeigte Temperaturüberwachungssystem.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die spezifischen beispielhaften Ausführungsbeispiele, die in dieser Beschreibung dargestellt sind, begrenzt. Obwohl die Ausführungsbeispiele des Temperaturüberwachungssystems in dem Zusammenhang eines Geräts mit allgemeinen Baugruppen erörtert wird, sollte es offensichtlich sein, daß das Temperaturüberwachungssystem besonders gut für eine Verwendung bei elektronischen Geräten, wie z.B. Computern, Datenspeichersystemen, Druckern oder dergleichen, geeignet ist. Typischerweise umfassen derartige Geräte eine Vielzahl von Baugruppen, wie z.B. integrierte Schaltungen, Leistungsversorgungen, Übertrager, Motoren oder Leistungshalbleiter, für die es für ein korrektes Betriebsverhalten und eine korrekte Betriebszuverlässigkeit wichtig ist, eine Betriebstemperatur in einem bestimmten Bereich 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 Baugruppen 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 gasförmige Moleküle ergibt. Die Wärme, die die Verdampfung bewirkt, 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 Verdampfungsmenge auf die Temperatur bezogen ist, kann die Menge der gasförmigen Moleküle, die durch die Baugruppe freigesetzt wird, verwendet werden, um die Temperatur der Baugruppe anzuzeigen. Zusätzlich könnte auch der Typ der freigesetzten gasförmigen Moleküle die Temperatur anzeigen. Organische Moleküle in den Baugruppen können durch das Anlegen von ausreichend hohen Temperaturen chemisch modifiziert werden. Die Anwesenheit dieser chemisch modifizierten, organischen Moleküle zeigt an, daß die Baugruppen eine Temperatur erreicht haben, die für das Auftreten einer chemischen Modifikation notwendig ist. Eine Messung dieser chemisch modifizierten, 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 gasförmigen Molekülen und der Temperatur. Kunststoffgehäuse von integrierten Schaltungen enthalten Epoxydharze, die bei einer Erwärmung gasförmige Moleküle freisetzen werden. Die Beziehung zwischen der Menge der freigesetzten, gasförmigen Moleküle und der Temperatur kann empirisch bestimmt werden, so daß Informationen über die gemessene Menge der gasförmigen Moleküle verwendet werden können, um die Temperatur der integrierten Schaltung zu bestimmen, die die gasförmigen Moleküle freigesetzt hat. Es sollte offensichtlich sein, daß es möglich ist, daß bestimmte Typen von Geräten gasförmige Moleküle freisetzen können, die aus anorganischen Molekülen gebildet sind, obwohl gasförmige Moleküle viel häufiger aus organischen Molekülen gebildet sind.
In 1 ist ein hochstufiges Blockdiagramm eines Geräts 10 gezeigt, das ein Ausführungsbeispiel des Temperaturüberwachungssystems, d.h. das Temperaturüberwachungssystem 12, umfaßt. 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 Energie, die jeweils zu einer oder zu mehreren der ersten Baugruppe 14, der zweiten Baugruppe 16 und der dritten Baugruppe 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 bezüglich der Temperatur der Baugruppen. Eine Steuerungseinrichtung 28 ist mit der Überwachungsvorrichtung 26 und der Energiequelle 20 gekoppelt. Die Steuerungseinrichtung 28 ist konfiguriert, um die Parameter von der Überwachungsvorrichtung 26 zu empfangen. Die Steuerungseinrichtung 28 analysiert die Parameter, die von der Überwachungsvorrichtung 26 empfangen werden, und bestimmt, ob der Sensor 24 gasförmige Moleküle in Mengen gemessen hat, die einer Temperaturbedingung für eine Temperatur, die sich über dem gewünschten Bereich 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 Energiequelle 20 einstellen, um die Energie, die mit den uner wünscht hohen Temperaturbedingungen zu den Baugruppen zugeführt wird, zu reduzieren. Falls die Steuerungseinrichtung 28 bestimmt, daß gefährliche Temperaturen in einer der Baugruppen 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 1 gezeigt 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 angeordnet wäre. Falls der Sensor 24 beispielsweise in der Ecke 30 der Vorrichtung 10 angeordnet wäre, wäre derselbe nicht einem gleich starken Luftfluß ausgesetzt. Folglich wäre es weniger wahrscheinlich, daß der Sensor 24 alle Typen von gasförmigen Molekülen messen würde, die in dem Gerät 10 freigesetzt 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 Luftstroms angezogen wird. Obwohl der Sensor 24 vorzugsweise in dem Luftstrom in der Nähe des Lüfters 22 angeordnet ist, kann das Temperaturüberwachungssystem 12, das in 1 gezeigt ist, auch irgendwo sonst angeordnet sein und gasförmige 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. Hydraulikmotoren oder Zahnradantriebsbaugruppen, enthalten, ein Ausführungsbeispiel des Temperaturüberwachungssystems verwenden, um gasförmige Moleküle zu messen, die durch Erwärmung der Hydraulikmotoren oder der Zahnradantriebsbaugruppen freigesetzt werden. Für diesen Anwendungsfall müßte das Ausführungsbeispiel des Temperaturüberwachungssystems wahrscheinlich die Freisetzung von gasförmigen Molekülen messen, die von Schmierstoffen kommen. Eine weitere Anwendungsmöglichkeit eines Ausführungsbeispiels des Temperaturüberwachungssystems besteht bei elektrophotographischen Bilderzeugungssystemen, wie z.B. Druckern oder Kopierern. Elektrophotographische Bilderzeugungssysteme verwenden Fixierungsvorrichtungen, um Toner auf Medien zu fixieren, indem Wärme an die Medien angelegt wird. Ein Versengen der Medien durch die Fixierungsvorrichtung 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 Ausführungsbeispiels des Temperaturüberwachungssystems bei einem elektrophotographischen Bilderzeugungssystem besteht bei der Fixierung eines Toners an Overhead-Transparentfolien. Einige Overhead-Transparentfolien enthalten Substanzen, die schädliche und/oder lästige Gerüche erzeugen, wenn dieselben der Nennbetriebstemperatur einer Fixierungsvorrichtung ausgesetzt sind. Die Freisetzung dieser Gerüche könnte reduziert werden, indem die Energie verringert wird, die zu der Fixierungsvorrichtung zugeführt wird, so daß die Fixierung des Toners bei einer niedrigeren Temperatur eine längere Zeitperiode lang auftritt. Das Ausführungsbeispiel des Temperaturüberwachungssystems würde die Freisetzung von gasförmigen Molekülen aus den Substanzen in den Overhead-Transparentfolien 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-Transparentfolie 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 Molekülen zu messen. Der Sensor 24 könnte ein leitfähiges Polymerelement 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 leitfähigen Polymerelements zu messen. Die Überwachungsvorrichtung 26 könnte beispielsweise einen OP-Integrator (OP = Operationsverstärker) verwenden, der von einer steuerbaren Stromquelle 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 Stromstärke, die von der Stromquelle bereitgestellt wird, und die Integrationszeitperiode geeignet eingestellt werden. Falls der Sensor 24 die Fähigkeit benötigt, eine Vielzahl von Mengen von unterschiedlichen Typen von gasförmigen Molekülen zu messen, könnten entsprechend jedem Typ der gasförmigen Moleküle, die gemessen werden sollen, mehrere leitfähige Polymerelemente verwendet werden. Alternativ könnte eine Widerstandsbrücke verwendet werden, um geringfügige Änderungen des Widerstandswerts des leitfähigen Polymerelements zu messen. Bei noch einer weiteren Alternative könnte ein verlust behafteter Integrator verwendet werden, um einen fortlaufenden Mittelwert eines Parameters (wie z.B. einer Spannung) zu erzeugen, der auf den Widerstandswert des leitfähigen Polymerelements 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 Bauelementtyp, der bei dem Sensor 24 verwendet werden könnte, umfaßt einen Metalloxidsensor, der eine chemische Wechselwirkung mit gasförmigen Molekülen zeigt. Zusätzliche Details bezüglich der Bauelemente bzw. Vorrichtungen, die verwendet werden könnten, um Mengen von gasförmigen Molekülen zu messen, sind in dem Artikel mit dem Titel "E-noses Nose out Traditional Odor-detection Equipment", Electronic Design News, 17. Dezember 1998, zu finden, der hiermit vollständig durch Bezugnahme in diese Beschreibung aufgenommen ist.
Die Überwachungsvorrichtung 26 umfaßt eine Konfiguration, um einen oder mehrere Parameter bezüglich der Messung von Mengen 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 einer Überwachungsvorrichtung 26 unter Verwendung von Stromquellen 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 entsprechen, die von einer Baugruppe in dem Gerät 10 freigesetzt werden. Die Spannungen (die jedem der leitfähigen Po lymerelemente entsprechen), die von der Überwachungsvorrichtung 26 erzeugt werden, geben die Temperaturen der Baugruppen 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 Absorption der gasförmigen Moleküle in die leitfähigen Polymerelemente, 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 Spannungen, die von der Überwachungsvorrichtung 26 erzeugt werden, zu empfangen. Die Steuerungseinrichtung 28 weist eine Konfiguration auf, um auf empirisch hergeleitete Nachschlagtabellen zuzugreifen, die die Spannungen, die durch die Überwachungsvorrichtung 26 erzeugt werden, mit den Temperaturen der Baugruppen in der Vorrichtung 10 in Beziehung zu setzen. Die Nachschlagtabellen könnten in der Steuerungseinrichtung 28 oder in einer externen Speichervorrichtung gespeichert sein. Unter Verwendung dieser Nachschlagtabellen kann die Steuerungseinrichtung 28 die Temperaturen der Baugruppen in dem Gerät 10 bestimmen, indem die Nachschlagtabellentemperaturen gewählt werden, die den Spannungen entsprechen. Falls die Steuerungseinrichtung 28 bestimmt, daß die Temperatur zumindest einer der ersten Baugruppe 14, der zweiten Baugruppe 16 oder der dritten Baugruppe 18 über einem gewünschten maximalen Pegel liegt, kann die Steuerungseinrichtung 28 die Energiequelle 20 einstellen, um die Energie, die der entsprechenden Baugruppe zugeführt wird, zu reduzieren und deren Temperatur zu verringern. Falls das Temperaturüberwachungssystem bei einem Gerät verwendet wird, das mechanische Baugruppen aufweist, könnte die Steuerungseinrichtung 28 eine Unterbrechung der zu den mechanischen Baugruppen zugeführten mechanischen Energie (beispielsweise durch ein Außereingriffbringen einer Antriebswelle) bewir ken.
Das Temperaturüberwachungssystem kann auf verschiedene Weisen verwendet werden, um die Zuverlässigkeit und die Sicherheit eines Geräts zu verbessern. Die Temperaturen der Baugruppen 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 bezüglich 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 Ausfall derselben zu verhindern.
Anstatt sich auf die Freisetzung von gasförmigen Molekülen zu verlassen, die aus Substanzen entstehen, die in Materialien vorhanden sein sollten, die verwendet werden, um die Baugruppen aufzubauen, könnten Substanzen speziell zu den Baugruppen hinzugefügt werden, um spezifische Typen von gasförmigen Molekülen zu erzeugen. Die Substanzen könnten hinzugefügt werden, indem dieselben auf die Oberfläche der Baugruppen aufgetragen werden. Alternativ können die Substanzen, die spezifische Typen von gasförmigen Molekülen erzeugen können, hinzugefügt werden, indem dieselben mit anderen Materialien kombiniert werden, die beim Aufbau der Baugruppen verwendet werden. Beispielsweise könnte das elektrische Isolationsmaterial, das bei einer Baugruppe verwendet wird, Zusätze enthalten, die die spezifischen Typen von gasförmigen Molekülen erzeugen würden. Es gibt viele mögliche Substanzen, wie z.B. Kohlenwasserstoffe mit hohem Molekulargewicht 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, temperaturabhängige Verdampfung aufweist. Diejenigen Substanzen, die eine höhere Flüchtigkeit aufweisen, würden für Baugruppen besser geeignet sein, die üblicherweise bei niedrigen Temperaturen arbeiten, während diejenigen Substanzen mit einer niedrigeren Flüchtigkeit besser für Baugruppen geeignet wären, die üblicherweise bei höheren Temperaturen arbeiten.
Das Hinzufügen von Substanzen, die bekannte Verdampfungscharakteristika aufweisen, zu den Baugruppen weist demgegenüber, wenn man sich auf Substanzen verläßt, die vielleicht in den Materialien, die die Baugruppen bilden, vorhanden sind, um die gasförmigen Moleküle zu erzeugen, mehrere potentielle Vorteile auf. Eine Substanz kann gewählt werden, um Verdampfungscharakteristika aufzuweisen, die an die Betriebstemperatur der Baugruppe angepaßt sind, zu der dieselbe hinzugefügt werden wird. Dies würde dabei helfen, zu verhindern, daß die Fähigkeit verloren geht, aufgrund einer andauernden Verdampfung mit niedrigem Pegel, die die Menge der Substanz, die für eine Verdampfung in einer Baugruppe vorhanden ist, erschöpfen kann, einen Temperaturanstieg über einer längeren Zeitdauer zu messen. Diese würde ferner einen Verlust der Genauigkeit des Bestimmens der Temperatur aufgrund von Verschiebungen verringern, die bei den Temperaturverdampfungscharakteristika über der Zeit für Substanzen in den Baugruppen auftreten können. Da die Temperaturverdampfungscharakteristika 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 verbessert 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 anderen 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 messen muß, um die Temperatur einer gegebenen Anzahl von Baugruppen 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 Hinzufügen der verschiedenen Kombinationen, die aufgrund der drei Substanzen möglich sind, zu den Baugruppen, kann die Temperatur von bis zu sieben unterschiedlichen Baugruppen gemessen werden. Eine der Baugruppen würde alle drei hinzugefügten Substanzen aufweisen, drei der Baugruppen würden jeweils eine der drei möglichen Kombinationen aus zwei der hinzugefügten Substanzen aufweisen, und die verbleibenden drei Baugruppen würden jeweils eine der drei hinzugefügten Substanzen 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 unwahrscheinlich ist, daß mehr als eine Baugruppe eine Übertemperaturbedingung 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 zwischen 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 signifikante Zeitverzögerung zwischen den Fällen, bei denen die unterschiedlichen Typen von gasförmigen Molekülen als erstes gemessen werden, vorhanden ist, zeigt dies an, daß wahrscheinlich mehr als eine Baugruppe einer Übertemperaturbedingung 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 Baugruppe, die die gasförmigen Moleküle freisetzt, aufgetreten ist. Das Temperaturüberwachungssystem gemäß der Erfindung kann jedoch eine Übertemperaturbedingung erfassen, bevor eine Beschädigung der Baugruppe aufgetreten ist. Elektronische Temperatursensoren müssen im allgemeinen in unmittelbarer Nähe oder in Kontakt mit der Baugruppe angeordnet sein, um eine Übertemperaturbedingung der Baugruppe zu erfassen. Mit dem Temperaturüberwachungssystem gemäß der Erfindung kann ein einziger Sensor, der sich nicht in Kontakt mit den Baugruppen befindet, eine Übertemperaturbedingung bei mehreren Baugruppen erfassen. Mechanische Überlastungsanzeigeeinrichtungen sind nicht zum Erfassen von Übertemperaturbedingungen bei elektronischen Vorrichtungen geeignet. Das Temperaturüberwachungssystem kann eine Übertemperaturbedingung in elektronischen Baugruppen, mechanischen Baugruppen oder anderen Materialien 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 jedoch bei dem Temperaturüberwachungssystem die Konvektion die freigesetzten Gasmoleküle von dem Sensor, wobei die Übertemperaturbedingung nicht länger erfaßt wird.
In 2 ist ein hochstufiges Flußdiagramm eines Verfahrens zur Verwendung des Temperaturüberwachungssystems 12 gezeigt, um das Auftreten einer Übertemperaturbedingung in einer ersten 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 Baugruppe 14, der zweiten Baugruppe 16 und der dritten Baugruppe 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 unterschiedlichen 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 Baugruppen beziehen. Als nächstes analysiert die Steuerungseinrichtung 28 bei Schritt 106 die Parameter, um die Temperaturen der Baugruppen zu bestimmen. Schließlich stellt bei Schritt 108 die Steuerungseinrichtung die Energiequelle 20 ein, um die Energie zu reduzieren, die zu denjenigen Baugruppen zugeführt wird, die eine vorbestimmte maximale Betriebstemperatur für jede der Baugruppen übersteigen.

Claims

Vorrichtung zum Überwachen einer Temperatur einer ersten und einer zweiten 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 um eine Menge eines zweiten Typs von gasförmigen Molekülen, die von der zweiten 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 Temperatur der ersten Baugruppe (14, 16, 18) bezieht und auf der Messung der Menge des ersten Typs von gasförmigen Molekülen mittels des Sensors (24) basiert, und 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.
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; und eine zweite Substanz, die in der zweiten Baugruppe (14, 16, 18) enthalten ist, den zweiten Typ von gasförmigen Molekülen freisetzen kann.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1, bei der eine erste Substanz, die zu der ersten Baugruppe (14, 16, 18) hinzugefügt ist, den ersten Typ von gasförmigen Molekülen freisetzen kann; und eine zweite Substanz, die zu der zweiten Baugruppe (14, 16, 18) hinzugefügt ist, den zweiten Typ eines gasförmigen Moleküls freisetzen kann.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, ferner mit folgendem Merkmal: einer Steuerungseinrichtung (28), die mit der Überwachungsvorrichtung (26) gekoppelt ist und die konfiguriert 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.
Vorrichtung gemäß Anspruch 4, bei der: das Gerät (10) eine dritte Baugruppe (14, 16, 18) aufweist, wobei die erste Substanz und die zweite Substanz zu der dritten Baugruppe (14, 16, 18) hinzugefügt sind, sich der erste Parameter und der zweite Parameter auf eine Temperatur der dritten Baugruppe (14, 16, 18) beziehen; und die Steuerungseinrichtung (28) eine Konfiguration aufweist, um die Temperatur der dritten Baugruppe (14, 16, 18) unter Verwendung des ersten Parameters und des zweiten Parameters zu bestimmen.
Vorrichtung gemäß Anspruch 5, ferner mit folgendem Merkmal: einer Energiequelle (20), die mit der Steuerungseinrichtung (28) gekoppelt ist und die konfiguriert ist, um die erste Baugruppe (14, 16, 18), die zweite Baugruppe (14, 16, 18) und die dritte Baugruppe (14, 16, 18) mit Energie zu versorgen, wobei die Energiequelle (20) zum Einstellen der Energie, die zumindest einer 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 Temperatur der zweiten Baugruppe (14, 16, 18) und die Temperatur der dritten Baugruppe (14, 16, 18) jeweils eine erste vorbestimmte Temperatur, eine zweite vorbestimmte Temperatur und eine dritte vorbestimmte Temperatur übersteigen.
Verfahren zum Überwachen einer Energiedissipation in einem Gerät, das eine erste und eine zweite Baugruppe (14, 16, 18) aufweist, mit folgenden Schritten: Messen einer Menge eines ersten Typs von gasförmigen Molekülen, die von der ersten Baugruppe (14, 16, 18) freigesetzt werden; Messen einer Menge eines zweiten Typs von gasförmigen Molekülen, die von der zweiten Baugruppe (14, 16, 18) freigesetzt werden; Erzeugen eines ersten Parameters, der sich auf eine Temperatur der ersten Baugruppe (14, 16, 18) bezieht und auf der Messung der Menge des ersten Typs von gasförmigen Molekülen basiert; und Erzeugen eines zweiten Parameters der sich auf eine Temperatur der zweiten Baugruppe (14, 16, 18) bezieht und auf einer Messung der Menge des zweiten Typs von gasförmigen Molekülen basiert.
Verfahren gemäß Anspruch 7, ferner mit folgendem Schritt: Bestimmen der Temperatur der ersten und der zweiten Baugruppe (14, 16, 18) unter Verwendung des ersten und des zweiten Parameters.
Verfahren gemäß Anspruch 8, ferner mit folgendem Schritt: Einstellen der Energie, die der ersten und der zweiten Baugruppe (14, 16, 18) zugeführt wird, basierend auf der Temperatur nach der Bestimmung der Temperatur.
Verfahren gemäß Anspruch 8, bei dem: eine erste Substanz, die in der ersten Baugruppe (14, 16, 18) enthalten ist, den ersten Typ von gasförmigen Molekülen freisetzen kann; und eine zweite Substanz, die in der zweiten Baugruppe (14, 16, 18) enthalten ist, den zweiten Typ von gasförmigen Molekülen freisetzen kann.
Verfahren gemäß Anspruch 8, ferner mit folgendem Schritt: Hinzufügen einer ersten Substanz zu der ersten Baugruppe (14, 16, 18) vor dem Messen der Menge des ersten Typs von gasförmigen Molekülen; und Hinzufügen einer zweiten Substanz zu der zweiten Baugruppe (14, 16, 18) vor dem Messen der Menge des zweiten Typs von gasförmigen Molekülen.
Verfahren gemäß Anspruch 11, wobei das Gerät eine dritte Baugruppe (14, 16, 18) aufweist, ferner mit folgenden Schritten: Hinzufügen der ersten Substanz und der zweiten Substanz zu der dritten (14, 16, 18) Baugruppe; und Bestimmen einer Temperatur der dritten Baugruppe (14, 16, 18) unter Verwendung des ersten Parameters und des zweiten Parameters, wobei sich der erste Parameter und der zweite Parameter auf die Temperatur der dritten Baugruppe (14, 16, 18) beziehen.
Gerät (10) mit einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6.