DE102006008685B4

DE102006008685B4 - Verfahren und Vorrichtung zur Regelung der Drehzahl eines Lüfters

Info

Publication number: DE102006008685B4
Application number: DE102006008685.6A
Authority: DE
Inventors: Tsung-Chun Chen
Original assignee: Zippy Technology Corp
Current assignee: Zippy Technology Corp
Priority date: 2005-12-01
Filing date: 2006-02-21
Publication date: 2014-02-27
Anticipated expiration: 2026-02-22
Also published as: CN1979432A; US7291995B2; DE102006008685A1; US20070200517A1

Abstract

Verfahren zur Regelung der Drehzahl eines Lüfters, das folgende Schritte aufweist: Einstellung der Steuerungsmoden (10), wobei eine Automatikbetriebsart, die den Zustand der Wärmeableitung in der Umgebung detektiert und ein Signal für die Drehzahlregelung ausgibt, damit die Lüfterdrehzahl geregelt wird, wobei bei einer höheren Temperatur die Lüfterdrehzahl höher zu sein hat als bei einer niedrigeren, und eine Handbetriebsart, die den Befehl der Drehzahlregelung ausführt und die Lüfterdrehzahl regelt, in ein Steuerungssystem integriert sind; Eine Auswahl der Steuerungsmoden (20) geschieht wie folgt: wenn die Handbetriebsart den eingegebenen Befehl der Drehzahlregelung nicht ausführt, so übernimmt die Automatikbetriebsart die Aufgabe, die Lüfterdrehzahl zu regeln, und wobei, wenn der Befehl zur Regelung der Drehzahl eines Lüfters von der Handbetriebsart einen höheren Wert als den Einstellwert der Automatikbetriebsart fordert, eine zwangsläufige Ausführung der Handbetriebsart erfolgt, und wobei, wenn der Befehl zur Regelung der Drehzahl eines Lüfters der Handbetriebsart einen niedrigeren Wert als den Einstellwert der Automatikbetriebsart aufweist, der Einstellwert der Automatikbetriebsart unverändert bleibt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Regelung der Drehzahl eines Lüfters, insbesondere ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Regelung der Lüfterdrehzahl, womit man die Lüfterdrehzahl sowohl über Automatikbetriebsart als auch über Handbetriebsart steuern kann, um einen unmittelbaren Abkühlungseffekt in einer Umgebung zu erreichen und die Temperatur in der Umgebung effektiv zu reduzieren.
Konfrontiert mit der Situation, dass das Computersystem mit der stürmisch fortschreitenden Entwicklung des Internets und der Multimedia-Technologie immer mehr Funktionen anfordert, führt die Funktionserhöhung einzelner elektronischer Hardware auch gleichzeitig dazu, dass sie immer mehr Wärme erzeugt. Außerdem gehört der Innenraum eines Computersystems zu einem geschlossenen Raum. Bedingt durch die Abmessung des Computersystems und den Raum, wo das Computersystem hingestellt wird, führt die von der Temperaturzunahme verursachte Überhitzung oft zum Systemabsturz.
Was die bisherige Abkühlungsmethode im Computersystem oder im Netzteil, der das Computersystem mit Strom versorgt, betrifft, ist die effektivste Abkühlungsmethode nicht mehr als die Lüfter, die die kühle Außenluft in das Computersystem zuführen oder die warme Luft aus dem System abführen. Da das Computersystem in unterschiedlichen Betriebszuständen die unterschiedliche Wärme erzeugt, sind solche Lüfter meist mit einer von Handbetriebsart oder Automatikbetriebsart gesteuerten DrehzahlRegelung ausgerüstet, damit die Drehzahl des einzelnen Lüfters rechtzeitig geregelt wird. Als die erwähnte Automatikbetriebsart sind meist die Zeitzählungsmode, Temperatur-Überwachungsmode oder Leistungssteuerungsmode verwendet, die die möglicherweise im Computersystem auftretenden Temperaturparameter als Einstellwerte für die Regelung der Lüfterdrehzahl benutzen. Je nach dem gegebenen Parameter wird die Automatikbetriebsart entscheiden, mit welcher Drehzahl der Lüfter arbeitet. Im Vergleich dazu arbeitet die sogenannte Handbetriebsart auf eine andere Weise, wobei der Befehl zur Regelung der Drehzahl eines Lüfters mittels eines externen Drehknopfs oder durch Telekommunikationsmöglichkeiten wie I2C, RS232, RS384 usw. eingegeben wird. Dies gilt insbesonders für das auf dem industriellen Gebiet eingesetzte, in Reihe angeordnete Computersystem, dessen Betrieb durch die Fernsteuerung überwacht werden muss. Wenn man vor der vorhersehbaren Temperatursteigerung durch diese Steuerungsmode die Lüfterdrehzahl direkt einstellen kann, kann der Lüfter vorzeitig mit einer richtigen Drehzahl arbeiten oder bei einer bestimmten Drehzahl bleiben, was zu der Stabilität des Computersystems bei einer bestimmten Temperatur beiträgt.
Heutzutage sind die zwei oben erwähnten Moden immer noch separat eingesetzt und sie weisen auch ihre Vor- und Nachteile von sich selbst auf. Aber um den massiven Funktionserhöhungen des Computersystems zu entsprechen, ist die Aufgabe gestellt, ein System zu erfinden, das die beiden Moden kombiniert. Die Handbetriebsart kann die Lüfterdrehzahl zwar vorzeitig einstellen, kann es aber nicht vermeiden, dass der Lüfter bei einem Ausfall oder einer Störung des Telekommuniktionsnetzes immer noch mit der vorher eingestellten Drehzahl arbeitet. Falls die Temperaturzunahme die Abkühlungskapazität übersteigt, führt es zu einem Systemabsturz des Computersystems, d. h., der Lüfter verliert dabei seine Wirksamkeit vollständig.
Aus der US 2006/0006246 A1 ist ein Verfahren zu Steuerung eines Lüfters bekannt bei dem eine voreingestellte Geschwindigkeit reduziert wird, als eine voreingestellte Temperatur.
Aus der JP 05087388 A ist ein Verfahren zur Steuerung eines Lüfters im Handmodus bekannt. Jedoch berücksichtigt dieser nicht die Kontrolle durch einen Automatikmodus.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Regelung der Drehzahl eines Lüfters zu schaffen, das (die) durch einfache Maßnahmen die oben genannten Nachteile vermeidet.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Regelung der Drehzahl eines Lüfters, das die in den Ansprüchen 1 und 5 angegebenen Merkmale aufweist. Weitere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.
Das erfindungsgemäße Steuerungsverfahren verfügt über zwei Steuerungsmoden, nämlich Automatikbetriebsart und Handbetriebsart, zur Regelung der Drehzahl eines Lüfters, was einen unmittelbaren Abkühlungseffekt in einer Umgebung sichert und der Temperaturanstieg in der Umgebung effektiv unterdrückt. Durch die Erfindung ist ein System zur schnellen Ermittelung einer gewünschten Drehzahl geschaffen, das immer die höhere Drehzahl, ganz egal, unter welcher Betriebsart das System arbeitet, als den Einstellwert einsetzt, damit der Lüfter die Wärme in der Umgebung, wo das Computersystem arbeitet, immer mit der höheren Drehzahl abführt und somit eine optimale Abkühlung gewährleistet.
Im Folgenden werden die Erfindung und deren Ausgestaltungen im Zusammenhang mit den Figuren näher erläutert. Es zeigen:
1 ein schematisches Blockdiagramm eines erfindungsgemäßen Steuerverfahren; und
2 ein schematisches Blockdiagramm der Schaltung des erfindungsgemäßen Steuerverfahrens.
1 stellt ein schematisches Blockdiagramm der Erfindung dar. Die 1 zeigt ein erfindungsgemäßes Verfahren und eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Regelung der Drehzahl eines Lüfters, dieses Steuerungsverfahren ist geeignet für die Lüfter, die im Innenraum eines Computersystems oder eines Netzteils einsetzbar sind und zur Wärmeabführung dienen. Erfindungsgemäß sehen die Arbeitsschritte der Steuerung wie folgendes aus:
Einstellung der Steuerungsmoden 10: Erfindungsgemäß werden eine Automatikbetriebsart, die den Zustand der Wärmeableitung in der Umgebung detektiert und ein Signal für die Drehzahlregelung ausgibt, damit die Lüfterdrehzahl dementsprechend geregelt wird, und eine Handbetriebsart, die den Befehl der DrehzahlRegelung ausführt und die Lüfterdrehzahl regelt, in ein Steuerungssystem integriert. Zur Regelung der Drehzahl eines Lüfters kann die Automatikbetriebsart auf der Basis irgendeiner Mode, die einen Einfluss auf die Temperaturzunahme ausübt, wie Zeitzählung, Temperaturüberwachung, Leistungszustandsüberwachung arbeiten, oder sie kann auch irgendeine Kombination aus den oben erwähnten einzelnen Moden sein. Und die Einstellwerte für die DrehzahlRegelung werden in der Automatikbetriebsart mittels eines externen Drehknopfs oder durch die Telekommunikationsmoden wie I2C, RS232, RS384 eingegeben.
Auswahl der Steuerungsmoden 20: Die Erfindung bietet ein System zur Beurteilung des Wärmeableitungszustandes an. Wenn die Handbetriebsart den eingegebenen Befehl der DrehzahlRegelung unter Umständen nicht ausführt, übernimmt die Automatikbetriebsart die Aufgabe, die Lüfterdrehzahl zu regeln. Wenn der Befehl zur Regelung der Drehzahl eines Lüfters von der Handbetriebsart unter Umständen einen höheren Wert als den Einstellwert der Automatikbetriebsart fordert, ist eine zwangsläufige Ausführung der Handbetriebsart erlaubt. Wenn der Befehl zur Regelung der Drehzahl eines Lüfters der Handbetriebsart einen niedrigeren Wert als den Einstellwert der Automatikbetriebsart aufweist, bleibt der Einstellwert der Automatikbetriebsart unverändert.
Nach dem in der 1 gezeigten Ausführungsbeispiel können folgende Funktionen im Arbeitsschritt „Auswahl der Steuerungsmoden 20” ausgeführt werden:
Bereitstellung einer Umschaltungsmode 21: Das ist eine Funktion, die dafür sorgt, dass nur eine Steuerungsmode, entweder die Automatikbetriebsart oder die Handbetriebsart, die normale Steuerung ausführt. Wird ein neuer Einstellwert zur Regelung der Drehzahl eines Lüfters erzeugt, schaltet sie die Steuerung auf die andere Steuerungsmode um. Selbstständlich kann der Bediener auch die Lüfterdrehzahl mit der Handbetriebsart auf eine vorher bestimmte Drehzahl einstellen.
Aufzeichnung der Lüfterdrehzahl 22: Ganz egal, unter welcher Betriebsart die Steuerung arbeitet, bietet das System eine Aufzeichnungsfunktion an, die den Einstellwert der Lüfterdrehzahl in dem letzten Vorgang notiert. Der aufgezeichnete Einstellwert dient dazu als der Bezugswert für die nachfolgende Regelung.
Beurteilung der Lüfterdrehzahl 23: Wenn das System auf eine andere Steuerungsmode umgeschaltet wird, oder wenn eine Temperaturänderung in der Umgebung auftritt, sodass der Bediener einen neuen Befehl zur Regelung der Drehzahl eines Lüfters mit Handbetriebsart eingeben muss, oder wenn die Automatikbetriebsart eine Temperaturänderung in der Umgebung detektiert und ein entsprechendes Signal für die DrehzahlRegelung ausgibt, d. h. mit einem anderen Wort, jedesmal, wenn ein neuer Einstellwert zur Regelung der Drehzahl eines Lüfters auftritt, vergleicht das System den neuen Wert mit dem vorher aufgezeichneten Wert.
Erneuerung der aufgezeichneten Lüfterdrehzahl 24: Nach jedem Vergleich des neuen Einstellwertes mit dem alten aufgezeichneten Wert der Lüfterdrehzahl wird der alte, aufgezeichnete Wert durch den höheren Wert erneuert und das System kehrt in den vorherigen Vorgang zurück. Bemerkbar ist es, dass man die Lüfterdrehzahl auch nur durch eine einzelne Steuerungsmode regeln kann, bevor die erfindungsgemäße Umschaltmode 21 im Betrieb genommen wird, wobei der Arbeitsschritt „Beurteilung der Lüfterdrehzahl 23” nicht nötig ist. Nehmen wir die Automatikbetriebsart als Beispiel an, dann wir der Lüfter in Abhängigkeit der Temperaturänderung in der Umgebung seine Drehzahl selbst durch die automatische Überwachung regeln. Er kann zum Beispiel die Drehzahl herabsetzen, um an die Anforderung der Umgebung anzupassen, ohne den Einstellwert mit dem alten aufgezeichneten Wert zu vergleichen. Mit anderem Wort wird die vorliegende Erfindung hauptsächlich für den Ausführungsfall angewendet, wo die Automatikbetriebsart und die Handbetriebsart gleichzeitig eintreten. Wenn die Automatikbetriebsart einen höheren Wert als den von der Handbetriebsart fordert, erfolgt erst die in dem Arbeitsschritt 23 dargestellte Beurteilung der Lüfterdrehzahlen. Wenn beide Steuerungsmoden nicht gleichzeitig die Signale erzeugen, erhält das System den Betrieb nur in einer einzigen Steuerungsmode aufrecht.
Um die oben erwähnte Steuerung zu verwirklichen, wird auf die 2 Bezug genommen. Die Erfindung bietet ein Blockschema eines Ausführungsbeispiels an, das eine Konfigurationsmöglichkeit zur Regelung der Drehzahl eines Lüfters vorstellt. Als der hauptsächliche Bestandteil dieser Konfiguration ist eine Antriebseinheit 35 ausgerüstet, die das Signal zur Regelung der Drehzahl eines Lüfters empfängt und den Lüfter 36 dementsprechend antreibt. In dem Ausführungsbeispiel existieren eine automatische Steuerungseinheit 33 und eine Steuerungseinheit 34 für den Handbetrieb gleichzeitig. Die automatische Steuerungseinheit 33 bekommt ihr Signal für die DrehzahlRegelung durch eine entsprechende Detektionsmöglichkeit, die die Temperaturänderung in der Umgebung erfasst. Die Steuerungseinheit 33 kann ein Zeitzähler, ein Temperaturdetektor, ein Leistungsdetektor oder eine Kombination der oben genannten Komponenten sein. Die Steuerungseinheit 34 für den Handbetrieb dient zur Eingabe eines Befehls zur Regelung der Drehzahl eines Lüfters in Abhängigkeit von der entsprechenden Temperaturänderung. Die Steuerung der Steuerungseinheit 34 für den Handbetrieb erfolgt mittels eines externen Drehknopfs oder durch die Telekommunikationsmoden wie I2C, RS232, RS384. Außerdem weist die Erfindung noch eine Steuereinheit 31 auf, die für den Empfang der Signale aus der automatischen Steuerungseinheit 33 und des Befehls aus der Steuerungseinheit 34 für den Handbetrieb sorgt. Ferner verfügt die Steuereinheit 31 noch über eine Umschalteinheit 32, die ein Vergleichsbit besitzt, welches für den Vergleich und die Umschaltung des eingegebenen Signals aus der Steuerungseinheit 31 oder des Befehls der DrehzahlRegelung aus der Handbetriebsart sorgt. Nach dem Vergleich wird der höhere Einstellwert zwischen den beiden ausgewählt und dann durch die Steuereinheit 31 in die Antriebseinheit 35 des Lüfters ausgegeben.
Durch die Erfindung hat der Bediener unterschiedliche Möglichkeiten zu seiner Auswahl: er kann entweder durch die Handbetriebsart den Lüfter vorher auf eine höhere Drehzahl einstellen, um der Anforderung der Wärmeableitung in der Umgebung zu entsprechen, oder kann er den Lüfter durch die Handbetriebsart auf eine niedrigere Drehzahl einstellen, um sich nach den Anforderungen des Lärmschutzes anzupassen, oder kann er sogar die Handbetriebsart unterbrechen. Mithilfe des erfindungsgemäßen Beurteilungssystems kann die vorher durch die Handbetriebsart eingestellte, niedrigere Drehzahl durch den höheren Einstellwert von der Automatikbetriebsart ersetzt und somit die Drehzahl des Lüfters erhöht werden, wenn die Automatikbetriebsart eine Temperaturzunahme detektiert, die einen sicheren Betrieb des Computersystems eventuell gefährden kann, damit das Computersystem wirklich in einer besseren, durch die gute Luftkühlung gesicherten Umgebung arbeiten und seine Stabilität aufrechterhalten kann.

Claims

Verfahren zur Regelung der Drehzahl eines Lüfters, das folgende Schritte aufweist: Einstellung der Steuerungsmoden (10), wobei eine Automatikbetriebsart, die den Zustand der Wärmeableitung in der Umgebung detektiert und ein Signal für die Drehzahlregelung ausgibt, damit die Lüfterdrehzahl geregelt wird, wobei bei einer höheren Temperatur die Lüfterdrehzahl höher zu sein hat als bei einer niedrigeren, und eine Handbetriebsart, die den Befehl der Drehzahlregelung ausführt und die Lüfterdrehzahl regelt, in ein Steuerungssystem integriert sind; Eine Auswahl der Steuerungsmoden (20) geschieht wie folgt: wenn die Handbetriebsart den eingegebenen Befehl der Drehzahlregelung nicht ausführt, so übernimmt die Automatikbetriebsart die Aufgabe, die Lüfterdrehzahl zu regeln, und wobei, wenn der Befehl zur Regelung der Drehzahl eines Lüfters von der Handbetriebsart einen höheren Wert als den Einstellwert der Automatikbetriebsart fordert, eine zwangsläufige Ausführung der Handbetriebsart erfolgt, und wobei, wenn der Befehl zur Regelung der Drehzahl eines Lüfters der Handbetriebsart einen niedrigeren Wert als den Einstellwert der Automatikbetriebsart aufweist, der Einstellwert der Automatikbetriebsart unverändert bleibt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt der Auswahl der Steuerungsmoden (20) aufweist: Bereitstellung einer Umschaltungsmode (21), die eine Funktion darstellt, die dafür sorgt, dass eine Steuerungsmode im Normalzustand aufrechterhalten wird, wobei, wenn ein neuer Einstellwert zur Regelung der Drehzahl eines Lüfters erzeugt wird, eine Umschaltung auf die andere Steuerungsmode erfolgt; Aufzeichnung der Lüfterdrehzahl (22), ganz egal, in welcher Mode die Steuerung arbeitet; Beurteilung der Lüfterdrehzahl (23), wobei ein Vergleich zwischen einer Drehzahl eines neuen Lüfters und einer Drehzahl der aufgezeichneten Drehzahl, wenn eine neue Drehzahl eintritt; und Erneuerung der aufgezeichneten Lüfterdrehzahl (24), wobei der alte, aufgezeichnete Wert durch einen höheren Wert erneuert wird und das System in den vorherigen Vorgang zurückkehrt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Automatikbetriebsart eine Betriebsart aus der Gruppe der Zeitzählungs-, Temperatur-Überwachungs- und Leistungssteuerungsart oder eine Kombination dieser Arten ausgewählt wird, die die Wärmeabführung der Umgebung beeinflusst.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Befehl zur Regelung der Drehzahl eines Lüfters bei der Handbetriebsart über einen äußeren Steuerknopf oder eine Kommunikationsmöglichkeit einzugeben ist.
Vorrichtung zur Regelung der Drehzahl eines Lüfters, die eine Wärmeabführung der Umgebung ermöglicht, aufweisend: eine Lüfterantriebseinheit (35), die ein Drehzahlsignal empfängt und den Betrieb des Lüfters (36) ermöglicht; eine automatische Steuerungseinheit (33), die den Temperaturanstieg der Umgebung erfasst, um ein Signal zur Einstellung der Drehzahl bereitzustellen, wobei bei einer höheren Temperatur die Lüfterdrehzahl höher zu sein hat als bei einer niedrigeren; eine manuelle Steuerungseinheit (34), die je nach Temperaturanstieg der Umgebung einen Befehl zur Einstellung der Drehzahl des Lüfters (36) weitergibt; eine Steuereinheit (31), die das Signal der Einstellung der Drehzahl sowie den Befehl zur Einstellung der Lüfterdrehzahl empfängt, wobei die Steuereinheit (31) ein Vergleichsbit besitzt, welches für den Vergleich des Signals zur Einstellung der Drehzahl sowie des Befehls der Drehzahlregelung zuständig ist, wobei nach dem Vergleich ein höherer Einstellwert zwischen den beiden ausgewählt und dann durch die Steuereinheit (31) in die Antriebseinheit (35) des Lüfters ausgegeben wird.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass als automatische Steuerungseinheit (33) ein Gerät aus der Gruppe des Zeitzählungs-, Temperatur-Überwachungs- und Leistungssteuerungsgeräts oder eine Kombination dieser Geräte ausgewählt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (31) über eine Umschalteinheit (32) verfügt, die ein Vergleichsbit besitzt, welches für die Umschaltung des eingegebenen Signals in ein Signal der Drehzahlregelung oder in einen Befehl zur Einstellung der Lüfterdrehzahl sorgt.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die manuelle Steuerungseinheit (34) als externer Steuerknopf oder fernes Kommunikationsterminal ausgeführt ist.