DE202004006714U1

DE202004006714U1 - Ansteuervorrichtung zum Ansteuern eines Lüfters

Info

Publication number: DE202004006714U1
Application number: DE200420006714
Authority: DE
Original assignee: EKL AG
Current assignee: EKL AG
Priority date: 2004-04-28
Filing date: 2004-04-28
Publication date: 2004-06-24
Anticipated expiration: 2014-04-29

Abstract

Ansteuervorrichtung (1, 11) zum Ansteuern eines Lüfters (5, 51) gekennzeichnet durch
– eine Eingangsklemmeneinrichtung (2), die an eine Lüfterausgangsklemmeneinrichtung einer externen Geräteplatine anklemmbar ist, zur Aufnahme einer Versorgungsspannung,
– eine Modulationseinrichtung zum Erzeugen eines Modulationssignals und/oder modulierten Spannungsversorgungssignals und
– eine Ausgangsklemmeneinrichtung zur Ausgabe des Modulationssignals und/oder modulierten Spannungsversorgungssignals an den Lüfter (5, 51).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ansteuervorrichtung zum Ansteuern eines Lüfters, wie er beispielsweise bei einem Computer verwendet wird.
Üblicherweise besitzen Lüfter, die für elektrische Geräte und Computer eingesetzt werden, zweipolige oder dreipolige Anschlüsse. Dabei dienen zwei Pole zur Spannungsversorgung des Lüfters und ein optionaler dritter Pol häufig zur Rückführung eines Tachometersignals.
Neuere Generationen von Computern arbeiten mit Lüftern, die über vier Pole an das Motherboard angeschlossen sind. Dadurch soll eine gewisse intelligente Lüfterregelung ermöglicht werden. Der hinzukommende vierte Pol wird von dem Motherboard als Steuerleitung für die Lüftergeschwindigkeit benutzt. Die Lüftersteuerung erfolgt dabei über eine Pulsweitenmodulierung (PWM) eines Rechtecksignals, das auf dieser vierten Leitung zwischen Board und Lüfter übertragen wird. Der Lüfter muss daher einen entsprechenden PWM-Steuereingang besitzen, womit er seine Drehzahl gemäß dem auf der vierten Leitung ankommenden Steuersignal einstellen kann.
Die Problematik besteht nun darin, dass unter Umständen moderne Computer-Motherboards mit marktüblichen Lüftern nicht kompatibel sind. So wird beispielsweise für die Lüftersteuerung von Intel eine Frequenz von 22 bis 28 kHz für das PWM-Signal vorgegeben. Es gibt zwar auf dem Markt sehr große Lüfter, deren Außendurchmesser 120 mm und mehr beträgt und die PWM unterstützen, aber sie nutzen häufig andere PWM-Frequenzen. Es besteht also zum einen der Bedarf nach kleineren Lüftern, die mittels PWM steuerbar sind, und zum anderen nach PWM-gesteuerten Lüftern, die einen vorgegebenen Frequenzbereich nutzen.
Darüber hinaus sind auf dem Markt Steuergeräte verfügbar, die es erlauben, die Lüfterdrehzahl manuell zu verändern. Diese Steuergeräte basieren meist auf verstellbaren elektrischen Widerständen. Der Nachteil einer widerstandsbasierten Lösung ist jedoch, dass sie die dem Lüfter vorenthaltene elektrische Energie in Wärme umwandelt und somit das Steuergerät erwärmen.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, die Ansteuerung von Lüftern flexibel zu gestalten.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch eine Ansteuervorrichtung zum Ansteuern eines Lüfters mit einer Eingangsklemmeneinrichtung, die an eine Lüfterausgangsklemmeneinrichtung einer externen Geräteplatine anklemmbar ist, zur Aufnahme einer Versorgungsspannung, einer Modulationseinrichtung zum Erzeugen eines Modulationssignals und/oder modulierten Spannungsversorgungssignals und einer Ausgangsklemmeneinrichtung zur Ausgabe des Modulationssignals und/oder modulierten Spannungsversorgungssignals an den Lüfter.
Somit ist es beispielsweise möglich, dass Lüfter, deren Drehzahl über Modulationsverfahren gesteuert bzw. geregelt sind, auch an Motherboards verwendet werden, die eine Drehzahlsteuerung bzw. -regelung des Lüfters nicht vorsehen. Umgekehrt können auch an einem Motherboard mit Drehzahlsteuerung Lüfter betrieben werden, die ein Modulationssignal intern nicht auswerten können.
Vorzugsweise besitzt die erfindungsgemäße Ansteuervorrichtung eine Einstelleinrichtung zum Einstellen der Modulation der Modulationseinrichtung. Dadurch kann die Drehzahl des Lüfters manuell eingestellt werden.
Bei einer besonderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist mit der Eingangsklemmeneinrichtung ein Modulationssignal von der Geräteplatine für die Durchführung einer Modulation in der Modulationseinrichtung aufnehmbar. Dadurch lässt sich die Drehzahl beispielsweise leistungsabhängig steuern bzw. regeln.
Die Eingangsklemmeneinrichtung umfasst vorzugsweise drei oder vier Pole. Dadurch können Standardausgänge an Computer-Motherboards abgegriffen werden.
Vorteilhaft ist darüber hinaus, wenn mit der Modulationseinrichtung die Versorgungsspannung für den Lüfter modulierbar ist. Dadurch lassen sich auch Lüfter betreiben, die intern ein Modulationssignal nicht verarbeiten können.
Die Ausgangsklemmeneinrichtung sollte günstigerweise drei bis vier Pole umfassen. Dadurch können Standardlüfter angesteuert werden, die neben den beiden Spannungsversorgungsleitungen z.B. auch eine Tachosignalleitung und gegebenenfalls eine Modulationssignalleitung aufweisen.
Das Modulationsverfahren der Modulationseinrichtung kann auf der Pulsweitenmodulation basieren. Damit können auch Lüfter drehzahlgesteuert werden, die keinen eigenen Modulationseingang besitzen.
Von dem Lüfter kann ferner über die erfindungsgemäße Ansteuervorrichtung ein Rückkopplungssignal an die Geräteplatine rückführbar sein. Auf diese Weise kann eine Regelung der Drehzahl gewährleistet werden. Insbesondere eignet sich für das Rückkopplungssignal ein Tachometersignal.
Die vorliegende Erfindung wird nun anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert, in denen zeigen:
1 ein Prinzipschaltbild einer dreipoligen Ansteuerung eines Lüfters ohne Modulationssignaleingang;
2 ein Prinzipschaltbild einer dreipoligen Ansteuerung eines Lüfters mit Modulationssignaleingang; und
3 eine Prinzipskizze einer vierpoligen Ansteuerung eines Lüfters ohne Modulationssignaleingang.
Die nachfolgend näher geschilderten Ausführungsbeispiele stellen bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dar.
Die in 1 dargestellte Ansteuervorrichtung 1 besitzt eine Eingangsklemmenvorrichtung 2, an die im vorliegenden Beispiel ein dreipoliger Anschluss 3 eines Motherboards angesteckt ist. Zwei Pole des Anschlusses werden für die Stromversorgung verwendet. Die entsprechenden Eingangsleitungen sind in der 1 mit E1 und E2 bezeichnet. Darüber hinaus besitzt der Bordanschluss 3 einen Signaleingang beispielsweise für ein Tachosignal T. Dieser dritte Pol ist über die Eingangsleitung E3 an die Ansteuervorrichtung 1 angeschlossen.
Zur Drehzahleinstellung besitzt die Ansteuervorrichtung 1 ein Stellelement 4, mit dem eine manuelle Einstellung vorgenommen werden kann. Das Stellelement 4 kann beispielsweise als Drehsteller oder Schalter realisiert sein.
Zu dem Lüfter 5, der keine interne Modulationssignalverarbeitung besitzt, sind drei Ansteuerleitungen A1, A2 und A3 von der Ansteuervorrichtung 1 geführt. Die Ansteuerleitungen A1 und A2 des hier dreipoligen Anschlusses dienen zur Stromversorgung des Lüfters. Die Ansteuerleitung A3 hingegen dient zur Rückführung eines Tachosignals, das durch die Ansteuervorrichtung 1 durchgeschleift und zum Bordanschluss 3 des Motherboards geführt wird. Die Bereitstellung einer Tachosignalleitung ist lediglich optional und für die prinzipielle Funktionsweise der Ansteuervorrichtung 1 unerheblich.
Mit dem Stellelement 4 wird nun die Versorgungsspannung aus den Leitungen E1 und E2 in gewünschter Weise PWM-moduliert. D. h. die Pulsweite der Rechtecksignale wird entsprechend der geforderten Drehzahl eingestellt. Die pulsweitenmodulierte Versorgungsspannung in den Ansteuerleitungen A1 und A2 setzt der Lüfter 5 in eine entsprechende Drehzahl um, ohne dass hierfür eine spezielle Demodulationseinrichtung notwendig wäre. Somit kann auch bei einem Motherboard, das keine Drehzahlvariation des Lüfters vorsieht, die Lüfterdrehzahl in gewünschter Weise eingestellt werden.
Mit der erfindungsgemäßen Ansteuervorrichtung 1 wird nun gemäß 2 in einem zweiten Anwendungsbeispiel ein vierpoliger Lüfter 51 angesteuert. Wiederum wird mit dem manuellen Stellelement 4 eine gewünschte Drehzahl eingestellt. Die Ansteuervorrichtung 1 generiert hierzu ein PWM-Steuersignal mit entsprechender Pulsweite. Dieses Steuersignal wird über eine PWM-Ausgangsleitung A4 direkt an den PWM-Lüfter 51 weitergegeben. Der Lüfter 51 verfügt über eine eigene Elektronik, die das PWM-Steuersignal interpretiert und die Drehzahl in Abhängigkeit davon reguliert.
Die Spannungs- bzw. Stromversorgung des Lüfters 51 erfolgt hier über die Ansteuerleitungen A1 und A2, die die Versorgungsspannung aus den Eingangsleitungen E1 und E2 lediglich weiterführen. Über die Leitungen A3 bzw. E3 wird ferner das Tachosignal vom Lüfter 51 an das Motherboard zurückgeleitet.
Der Aufbau des dritten Anwendungsbeispiels gemäß 3 ähnelt ebenfalls dem ersten Anwendungsbeispiel von 1. Bei dem Anwendungsbeispiel von 3 kann jedoch eine vereinfachte Ansteuervorrichtung 11 verwendet werden, die nicht über ein Stellelement 4 verfügt. Der Grund hierfür ist, dass die Ansteuervorrichtung 11 über ein vierpoliges Anschlusskabel an ein Motherboard angeschlossen ist, das einen PWM-Steuerausgang zur Verfügung stellt. Das entsprechende PWM-Signal wird über eine Eingangsleitung E4 an die Ansteuervorrichtung 11 weitergeleitet. Dementsprechend muss das Modulationssignal in der Ansteuervorrichtung 11 nicht selbst generiert werden, sondern kann unmittelbar zur Modulation der Versorgungsspannung des zwei- oder dreipoligen Lüfters verwendet werden. Wenn über die PWM-Leitung E4 kein PWM-Signal von dem Board zu der Ansteuerelektronik 11 gesendet wird, muss die Ansteuervorrichtung 11 den Lüfter 5 mit voller Drehzahl betreiben.
Von und zu der Ansteuerelektronik 1 bzw. 11 können weitere Steuer- bzw. Signalleitungen anstelle oder zusätzlich zu der Tachosignalleitung vorgesehen sein.
Die erfindungsgemäße Ansteuervorrichtung 1 bzw. 11 kann als Universalgerät realisiert sein. Dies bedeutet, dass sämtliche Funktionalitäten, die im Zusammenhang mit den Anwendungsbeispielen der 1 bis 3 in den Ansteuervorrichtungen 1 und 11 vorgesehen sind, in einem einzigen Gerät kombiniert sind. Daneben können in den einfachsten Fällen die Ansteuervorrichtungen mit jeweils nur der einen Funktionalität realisiert sein. Schließlich besteht auch die Möglichkeit, dass verschiedene Unterkombinationen von Funktionalitäten in einem Gerät umgesetzt sind.

Claims

Ansteuervorrichtung (1, 11) zum Ansteuern eines Lüfters (5, 51) gekennzeichnet durch – eine Eingangsklemmeneinrichtung (2), die an eine Lüfterausgangsklemmeneinrichtung einer externen Geräteplatine anklemmbar ist, zur Aufnahme einer Versorgungsspannung, – eine Modulationseinrichtung zum Erzeugen eines Modulationssignals und/oder modulierten Spannungsversorgungssignals und – eine Ausgangsklemmeneinrichtung zur Ausgabe des Modulationssignals und/oder modulierten Spannungsversorgungssignals an den Lüfter (5, 51).
Ansteuervorrichtung nach Anspruch 1, die eine Einstelleinrichtung (4) zum Einstellen der Modulation der Modulationseinrichtung aufweist.
Ansteuervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei mit der Eingangsklemmeneinrichtung (2) ein Modulationssignal (PWM) von der Geräteplatine für die Durchführung einer Modulation in der Modulationseinrichtung aufnehmbar ist.
Ansteuervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Eingangsklemmeneinrichtung (2) drei oder vier Pole umfasst.
Ansteuervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mit der Modulationseinrichtung die Versorgungsspannung für den Lüfter (5, 51) modulierbar ist.
Ansteuervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Ausgangsklemmeneinrichtung drei oder vier Pole umfasst.
Ansteuervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Modulationsverfahren der Modulationseinrichtung die Pulsweitenmodulation ist.
Ansteuervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Rückkopplungssignal von dem Lüfter (5, 51) über die Aussteuervorrichtung (1, 11) an die Geräteplatine rückführbar ist.
Ansteuervorrichtung nach Anspruch 8, wobei das Rückkopplungssignal ein Tachometersignal ist.