DE10102185B4 - Steuervorrichtung für einen Ventilator - Google Patents
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Abstract
Steuervorrichtung
für einen
Ventilator (41), umfassend:
eine Pulsbreitenmodulationsschaltung (43),
einen elektronischen Schalter (44) und
eine Spannungsregelungsvorrichtung (42),
wobei die Pulsbreitenmodulationsschaltung (43) den elektronischen Schalter (44) ansteuert,
wobei der elektronische Schalter (44) zwischen den Ventilator (41) und eine Stromquelle (Vcc) elektrisch geschaltet ist, die den Ventilator (41) mit einer Spannung versorgt, wenn der elektronischen Schalter (44) geschlossen ist,
wobei die Spannungsregelungsvorrichtung (42) zwischen den Ventilator (41) und die Stromquelle (Vcc) elektrisch geschaltet ist und
wobei die Spannungsregelungsvorrichtung (42) zu dem elektronischen Schalter (44) parallel geschaltet ist.
eine Pulsbreitenmodulationsschaltung (43),
einen elektronischen Schalter (44) und
eine Spannungsregelungsvorrichtung (42),
wobei die Pulsbreitenmodulationsschaltung (43) den elektronischen Schalter (44) ansteuert,
wobei der elektronische Schalter (44) zwischen den Ventilator (41) und eine Stromquelle (Vcc) elektrisch geschaltet ist, die den Ventilator (41) mit einer Spannung versorgt, wenn der elektronischen Schalter (44) geschlossen ist,
wobei die Spannungsregelungsvorrichtung (42) zwischen den Ventilator (41) und die Stromquelle (Vcc) elektrisch geschaltet ist und
wobei die Spannungsregelungsvorrichtung (42) zu dem elektronischen Schalter (44) parallel geschaltet ist.
Description
- BEREICH DER ERFINDUNG
- Die vorliegende Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung für einen Ventilator.
- HINTERGRUND DER ERFINDUNG
- Unter Bezugnahme auf
1 wird eine konventionelle Schaltung zur Steuerung der Drehzahl eines Ventilators11 gezeigt, wobei ein Transistor12 als Schalter verwendet wird, wobei unmittelbar durch ein Pulsbreitenmodulationssignal (PWM-Signal) gesteuert wird, ob die Spannungsversorgung Vcc des Gleichstromventilators eingeschaltet ist oder nicht, um die Drehzahl des Ventilators zu ändern. - Weil jedoch eine solche Schaltung dafür vorgesehen ist, die Spannungsversorgung Vcc unmittelbar zu steuern, können einige von dem Frequenzgenerator (FG) und der Drehzahlermittlungsvorrichtung (RD), die mit dem Ventilator verbunden sind, ausgegebene Signale, durch das PWM-Signal gestört werden.
- Wie in
2 gezeigt ist, hat das die Drehzahl des Ventilators darstellende FG-Signal eine Wellenform (a), die in der Figur gezeigt wird, aber es wird die Wellenform (c) erhalten, wenn es von dem PWM-Signal, das die Wellenform (b) hat, gestört wird, so dass die tatsächliche Drehzahl des Ventilators nicht genau ermittelt werden kann. - Unter Bezugnahme auf
3 , ist in ähnlicher Weise das RD-Signal zum Ermitteln der Drehzahl des Ventilators unter Normalbedingungen in einem relativ niedrigen Voltbereich (dargestellt als die Wellenform (1 )) und wird von einem relativ niedrigen Voltbereich in einen relativ hohen Voltbereich nur unter einer abnormalen Bedingung verändert. Falls die Spannungsversorgung eines Ventilators unmittelbar von dem PWM-Signal gesteuert wird, wird das RD-Signal unter normalen Bedingungen nichtsdestoweniger wie die Wellenform (3 ) werden, aufgrund der Störung durch das PWM-Signal (dargestellt als die Wellenform (2 )). - Weil entweder das FG-Signal oder das RD-Ausgabesignal von dem PWM-Signal gestört wird, kann die tatsächliche Drehzahl nicht genau ermittelt werden.
- Zusätzlich wird das geschaltete Intervall des Transistors
12 gemeinsam mit dem Arbeitszyklus des PWM-Signals verändert, um den mittleren Strom zu steuern, der an den Ventilator11 geliefert wird. - Wird jedoch gewünscht, den Ventilator zu betreiben, muss der Arbeitszyklus des PWM-Signals, das in den Transistor eingegeben wird, auf einen bestimmten Bereich begrenzt werden, der ausreichend ist, um es dem Ventilator zu erlauben, sich zu drehen, beispielsweise mehr als 30%.
- Die
DE 195 06 273 A1 offenbart eine konventionelle Pulsweiten-Modulationsschaltung in einer Ausführungsform, die eine veränderliche und drehzahlabhängige Pulsfequenz nutzt, um die Drehzahlsteuerung zu verbessern. Dabei offenbart dieDE 195 06 273 A1 , dass die Pulsfrequenz bei geringen Drehzahlen erhöht wird, um zu verhindern, dass einzelne Pulse sich in der Drehzahl bemerkbar machen. Ebenso lehrt die Beschreibung, bei hohen Drehzahlen die Pulsfrequenz zu senken, um Störungen zu vermeiden, die durch eine (hohe) Pulsfrequenz entstehen. - Die
US 599 05 82 A offenbart ein Kühlsystem für einen Computer, das einen Gleichstromventilator, eine Zenerdiode, die zwischen eine Spannungsquelle und den Ventilator geschaltet ist, und einen Schalter umfasst. Der Schalter ist zwischen die Spannungsquelle und den Ventilator geschaltet und parallel zu dem Spannungsteiler geschaltet, wobei der elektronische Schalter durch ein Schaltsteuersignal gesteuert wird. - ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
- Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Steuervorrichtung für einen Ventilator bereitzustellen, die verhindern kann, dass eine externe elektrisch mit dem Ventilator verbundene Vorrichtung, von einem PWM-Signal gestört wird, welches den Ventilator steuert.
- Die Aufgabe wird mit einer Vorrichtung mit Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Verschiedene vorteilhafte Ausgestaltungen sind den abhängigen Ansprüchen zu entnehmen.
- Die Steuervorrichtung der vorliegenden Erfindung umfasst eine Pulsbreitenmodulationsschaltung, die elektrisch zwischen dem Ventilator und einer Stromquelle, die eine Spannung für den Ventilator liefert, geschaltet ist, um ein Steuerungssignal zum Ein/Ausschalten der Stromquelle zu erzeugen.
- Das Steuerungssignal ist dabei ein Pulsbreitenmodulationssignal (PWM-Signal).
- Die Steuervorrichtung umfasst weiter eine Spannungsregelungsvorrichtung, die elektrisch zwischen dem Ventilator und der Stromquelle geschaltet ist und parallel zu der Pulsbreitenmodulationsschaltung geschaltet ist, um den Ventilator kontinuierlich mit einer Grundspannung zu versorgen.
- Dadurch wird verhindert, dass ein Ausgabesignal einer externen Vorrichtung, die elektrisch mit dem Ventilator verbunden ist, von dem Steuerungssignal gestört wird.
- Der Arbeitszyklus des Pulsbreitenmodulationssignals kann sich ohne jede Begrenzung von 0% bis 100 % erstrecken.
- Zusätzlich beinhaltet die Steuervorrichtung ferner einen elektronischen Schalter, der elektrisch zwischen die Stromquelle und den Ventilator geschaltet ist und der mit der PWM Schaltung verbunden ist, um das Pulsbreitenmodulationssignal zu empfangen und die Drehzahl eines Ventilators entsprechend des Arbeitszyklus des Pulsbreitenmodulationssignals zu steuern.
- Vorzugsweise ist der elektronische Schalter ein Transistor.
- Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die Spannungsregelungsvorrichtung eine Zenerdiode, ein Widerstand, eine Spannungsversorgung, die eine Spannung niedriger als die von der Stromquelle gelieferte Spannung liefert, oder eine Schaltung sein, welche einer inneren Schaltung in dem Ventilator eine Grundspannung bereitstellt.
- Die externe Vorrichtung, die elektrisch mit dem Ventilator verbunden ist, beinhaltet eine Ermittlungsvorrichtung, um die Drehzahl eines Ventilators zu ermitteln, oder einen Frequenzgenerator zum Erzeugen eines Rechtecksignals, das die Drehzahl eines Ventilators darstellt.
- KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
- Die vorliegende Erfindung kann am besten durch die folgende Beschreibung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung verstanden werden, in welcher:
-
1 ein schematisches Diagramm ist, das eine konventionelle Steuerschaltung zur Pulsbreitenmodulation (PWM) eines Gleichstrom (DC) Ventilators zeigt; -
2 die Situation zeigt, dass das Ausgabesignal des Frequenzgenerators, der elektrisch mit dem Ventilator verbunden ist, von dem PWM gestört wird, das von dem konventionellen PWM-Steuerungskreis ausgegeben wird; -
3 die Situation zeigt, dass das Ausgabesignal der Drehzahlermittlungsvorrichtung, die elektrisch mit dem Ventilator verbunden ist, von dem PWM gestört wird, das von einem konventionellen PWM-Steuerungskreis gestört wird; und -
4 ein schematisches Diagramm ist, das eine bevorzugte Ausführungsform der Steuerungsvorrichtung für einen Ventilator gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt. - DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
- Die vorliegende Erfindung wird nun detaillierter unter Bezugnahme auf die folgenden Ausführungsformen beschrieben. Es muss festgehalten werden, dass die folgenden Beschreibungen der bevorzugten Ausführungsformen dieser Erfindung hier nur zum Zweck der Veranschaulichung und der Beschreibung vorgelegt werden. Es ist nicht beabsichtigt, erschöpfend oder beschränkend in der genau offenbarten Form zu sein.
- Unter Bezugnahme auf
4 wird eine bevorzugte Ausführungsform der Steuervorrichtung eines Ventilators gemäß der vorliegenden Erfindung gezeigt, wobei der Ventilator durch einen Gleichstrom (DC)-Ventilator41 veranschaulicht wird. - Die Steuervorrichtung beinhaltet eine Pulsbreitenmodulationsschaltung, die elektrisch zwischen dem Ventilator
41 und einer Spannungsversorgung Vcc geschaltet ist, die eine Spannung für den Ventilator41 liefert, um ein Steuerungssignal zum Ein-/Ausschalten der Spannungsversorgung zu erzeugen; und eine Spannungsregelungsvorrichtung42 , die elektrisch zwischen den Ventilator41 und der Spannungsversorgung geschaltet ist und parallel zu der Pulsbreitenmodulationsschaltung geschaltet ist, um den Ventilator41 kontinuierlich mit einer Grundspannung zu versorgen, um so zu verhindern, dass ein Ausgabesignal einer externen Vorrichtung, die elektrisch mit dem Ventilator41 verbunden ist, von dem Steuerungssignal gestört wird. - Die externe Vorrichtung beinhaltet eine Ermittlungsvorrichtung zum Ermitteln der Drehzahl eines Ventilators (gekennzeichnet durch RD), oder einen Frequenzgenerator (gekennzeichnet durch FG), um ein Rechtecksignal zu erzeugen, das die Drehzahl des Ventilators darstellt.
- Durch den Entwurf einer solchen Steuervorrichtung kann das RD-Signal, das durch die Ermittlungsvorrichtung ausgegeben wird, unter einer normalen Bedingung auf einem niedrigen Spannungsniveau gehalten werden, und wird nur unter einer abnormalen Bedingung auf ein hohes Spannungsniveau verändert.
- Die tatsächliche Drehzahl des Ventilators kann daher genau ermittelt werden, ohne von dem Steuerungssignal beeinflusst zu sein. Entsprechend der tatsächlichen Drehzahl des Ventilators wird der Frequenzgenerator gleichermaßen ein Rechtecksignal erzeugen, mit einer spezifischen Frequenz, die nicht durch das Steuerungssignal beeinflusst wird.
- Die Pulsbreitenmodulationsschaltung (PWM-Schaltung)
43 ist elektrisch zwischen der Spannungsversorgung Vcc und den Ventilator41 über einen elektronischen Schalter oder einen Transistor44 geschaltet, um ein Pulsbreitenmodulationssignal (PWM-Signal) (als ein Kontrollsignal) zu erzeugen. - Die PWM-Schaltung kann den Arbeitszyklus des PWM-Signals gemäß des Rechtecksignals ändern, das von dem Frequenzgenerator erzeugt wird, um so weiter die Drehzahl des Ventilators zu steuern.
- Der elektronische Schalter oder Transistor
44 , der elektrisch zwischen die Spannungsversorgung Vcc und den Ventilator geschaltet ist und der elektrisch mit der PWM-Schaltung43 verbunden ist, wird verwendet, um das PWM-Signal zu empfangen und ferner den Strom zu steuern, der durch den Ventilator41 fließt. - Unmittelbar nach dem Empfang des PWM-Signals wird das geschaltete Intervall des Transistors
44 zusammen mit der Änderung des Arbeitszyklus des Pulsbreitenmodulationssignals verändert und der durchschnittliche Strom, der durch den Ventilator fließt; wird ebenfalls verändert. - Daher kann die Drehzahl des Ventilators gesteuert werden, in dem der Arbeitszyklus des Pulsbreitenmodulationssignals verändert wird. Weiterhin kann der Arbeitszyklus des PWM-Signals innerhalb des Bereichs von 0% bis 100% gesteuert werden, was besser ist, als das Einschränken des Arbeitszyklus bis zu einem gewissen Grad, wie im Stand der Technik.
- Gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Spannungsregelungsvorrichtung
42 eine Zenerdiode, ein Widerstand, eine Spannungsversorgung, die eine Spannung niedriger als die von der Stromquelle gelieferte Spannung liefert, oder eine Schaltung sein, die den Ventilator41 mit einer Grundspannung versorgt. - Die Hauptaufgabe der Spannungsregelungsvorrichtung
42 ist es, die grundsätzlichste Spannung der inneren Schaltung in dem Ventilator zu liefern, so dass das Signal, das von dem Frequenzgenerator der Drehzahlermittlungsvorrichtung ausgegeben wird, nicht von dem PWM-Signal beeinflusst wird, wodurch die tatsächliche Drehzahl des Ventilators ermittelt wird. - Zusammenfassend kann die vereinfachte Steuerschaltung für einen Ventilator der vorliegenden Erfindung nicht nur verhindern, dass ein Signal, das von einer externen Schaltung ausgegeben wurde, die elektrisch mit dem Ventilator verbunden ist, von einem Pulsbreitenmodulationssignal (PWM-Signal) gestört wird, das zur Steuerung der Spannungsversorgung des Ventilators verwendet wird, sondern sie kann auch den Zweck der Veränderung oder der Steuerung der Drehzahl des Gleichstromventilators erfüllen. Weiterhin kann die verbesserte Steuerungsschaltung der Pulsbreitenmodulation der vorliegenden Erfindung das Steuerungsverhältnis des Arbeitszyklus des PWM-Signals vergrößern.
- Obwohl die Erfindung in Ausdrücken dessen beschrieben wurde, was gegenwärtig als die praktischsten und bevorzugtesten Ausführungsformen angesehen werden, versteht es sich, dass die Erfindung nicht auf die offenbarte Ausführung beschränkt werden muss. Im Gegenteil, es ist beabsichtigt, verschiedene Modifikationen und ähnliche Anordnungen abzudecken, die im Schutzbereich der angefügten Ansprüche beinhaltet sind, die mit der weitesten Auslegung übereinstimmen sollen, um alle diese Modifikationen und ähnliche Gebilde einzubeziehen.
Claims (6)
- Steuervorrichtung für einen Ventilator (
41 ), umfassend: eine Pulsbreitenmodulationsschaltung (43 ), einen elektronischen Schalter (44 ) und eine Spannungsregelungsvorrichtung (42 ), wobei die Pulsbreitenmodulationsschaltung (43 ) den elektronischen Schalter (44 ) ansteuert, wobei der elektronische Schalter (44 ) zwischen den Ventilator (41 ) und eine Stromquelle (Vcc) elektrisch geschaltet ist, die den Ventilator (41 ) mit einer Spannung versorgt, wenn der elektronischen Schalter (44 ) geschlossen ist, wobei die Spannungsregelungsvorrichtung (42 ) zwischen den Ventilator (41 ) und die Stromquelle (Vcc) elektrisch geschaltet ist und wobei die Spannungsregelungsvorrichtung (42 ) zu dem elektronischen Schalter (44 ) parallel geschaltet ist. - Steuervorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei der elektronische Schalter (
44 ) ein Transistor ist. - Steuervorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Spannungsregelungsvorrichtung (
42 ) eine Zenerdiode ist. - Steuervorrichtung gemäß Anspruch 1, bei dem die Spannungsregelungsvorrichtung (
42 ) ein Widerstand ist. - Steuervorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Spannungsregelungsvorrichtung (
42 ) eine Spannungsquelle ist, die eine Spannung liefert, die kleiner als die von der Stromquelle (Vcc) gelieferte Spannung ist. - Steuervorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Spannungsregelungsvorrichtung (
42 ) eine Schaltung ist, die eine innere Schaltung in dem Ventilator (41 ) mit einer Grundspannung versorgt.
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