JP2005117820A - モータ回転速度の検出装置及び検出方法 - Google Patents

モータ回転速度の検出装置及び検出方法 Download PDF

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Abstract

【課題】全コース的に放熱ファンの回転速度変化を監視・制御する。
【解決手段】固定的に固定電圧源及び接地点に電気的に接続され、これにより持続的に電力を入力する第1の入力端331及び第2の入力端332と、ファンモータ31と系統30との間に電気的に接続され、これにより系統より発信したパルス信号を受信してファンモータ31の回転速度を制御する第3の入力端333と、第1のレグ及び第2のレグに電気的に接続され、これによりモータの回転速度に応じて持続的に回転速度信号を出力する回転速度出力モジュール32と、回転速度モジュールと系統との間に電気的に接続され、これにより回転速度信号を系統に出力する回転速度出力端334とを備えてなる。
【選択図】図3

Description

本発明はモータ回転速度の検出装置及び検出方法に関し、特に、携帯式コンピュータに応用されるモータ回転速度の検出装置及び検出方法に関する。
素子の集積化程度が日増しに増大しているので、放熱は現今のあらゆる電子装置の重大な課題となっている。例えば携帯式コンピュータを例にとれば、内部で高速度運転している集積回路チップにより発生した熱量は、効果的に放熱しなければ厳重に系統の安定性が影響される。中にも、放熱ファンは携帯式コンピュータにおいて応用が最も多く、不可欠な主動放熱素子である。図1はパルス幅変調(PWM)信号により制御される従来の放熱ファンの機能ブロック見取図であり、主として、ファン・モータ10と回転速度出力モジュール11により構成されている。図1において、系統がファン・モータ10の第1のエンド101(電源端子)と第2のエンド102(接地端子)との間にパルス幅変調信号(図2(a)参照)を提供した時に、該ファン・モータ10は該パルス幅変調信号の周波数及びデューティ・サイクル(duty cycle)に応じてその回転速度を変え、他方回転速度出力モジュール11はファン・モータ10の回転速度に応じて矩形波信号を出力する(図2(b)参照)。この場合、該矩形波信号の周波数は該回転速度に正比例する。
図1に示すような回路構造の配置ゆえに、回転速度出力モジュール11の電力も該パルス幅変調信号により提供されるので、このパルス幅変調信号はハイ・ステータスにある時のみ矩形波信号を出力することが出来る。したがって全コース的に放熱ファンの回転速度変化を監視・制御することが出来ない。これはファンの回転速度及び環境温度に応じてパルス幅変調信号のデューティ・サイクルを変える系統にあっては、時間の監視・制御が固定的でないために誤差が発生し、系統のファン回転速度の精密制御に対して厳重な影響を与えるばかりでなく、放熱効率と、ファン・ノイズと、エネルギー消耗との間のバランスを達成できない。
したがって、本発明の主たる目的は上記従来技術の欠点を解消できる、モータ回転速度の検出装置及び検出方法を提供することにある。
本発明の、パルス幅変調信号で回転速度の制御を行うモータと系統との間に応用されるモータ回転速度の検出装置は、固定的に固定電圧源及び設置点に電気的に接続され、これにより持続的に電力を入力する第1の入力端及び第2の入力端と、該モータと該系統との間に電気的に接続され、これにより該系統より発信した該パルス幅変調信号を受信して該モータの回転速度を制御する第3の入力端と、第1のレグ及び第2のレグに電気的に接続され、これにより該モータの回転速度に応じて持続的に回転速度信号を出力する回転速度出力モジュールと、該回転速度出力モジュールと該系統との間に電気的に接続され、これにより該回転速度信号を該系統に出力する回転速度出力端と、を備えてなる(請求項1に対応)。
上記本発明のモータ回転速度の検出装置において、該装置に応用される該モータ及び該系統はそれぞれ放熱ファン・モータ及び携帯式コンピュータである(請求項2に対応)。
さらには、本発明の次のアスペクトとするモータ回転速度検出装置のモータ回転速度制御方法は、モータ上と系統との間に応用され、この系統により周波数及びデューティ・サイクルがいずれも変化可能なパルス幅変調信号を該モータに出力してその回転速度を制御する方法であって、該モータの第1のプリセット回転速度及び該第1のプリセット回転速度に対応する該パルス幅変調信号の第1の周波数、即ち該第1のプリセット回転速度のダブル・フリケンシーを設定するステップと、該モータに対して学習プログラムを進行し、該系統により順に、テスト周波数へ固定されるがデューティ・サイクルが異なるパルス幅変調信号を該モータに入力すると共に、順にその回転速度を記録して回転速度に対応するデューティ・サイクルの対照表を完成するステップと、該第1のプリセット回転速度及び該対照表に基づいて、対応する第1のデューティ・サイクルを呈出し、該系統により、該第1の周波数及び第1のデューティ・サイクルへ固定されるパルス幅変調信号を該モータに出力して、該モータに、該第1のプリセット回転速度で運転を行わせるステップと、を備えてなる(請求項3に対応)。
本発明のモータ回転速度検出装置のモータ回転速度制御方法において、該テスト周波数は該第1の周波数及び該第1の周波数のダブル・フリケンシーと不等であり、該モータ回転速度制御方法はさらに、該モータの第2のプリセット回転速度及び該第2のプリセット回転速度に対応する該パルス幅変調信号の第2の周波数、即ち該第2のプリセット回転速度のダブル・フリケンシーを設定するステップと、該第2のプリセット回転速度および該対照表に基づいて、対応する第2のデューティ・サイクルを呈出し、該系統により、該第1の周波数及び第2のデューティ・サイクルへ固定されるパルス幅変調信号を該モータに出力して、該モータに、該第2のプリセット回転速度で運転を行わせるステップと、を備えてなり、
該テスト周波数は該第2の周波数及び該第2の周波数のダブル・フリケンシーと不等であり、該学習プログラムにおいて、該系統により順に、テスト周波数へ固定されるがデューティ・サイクルが100%から下へ低減して4%に変化するパルス幅変調信号を該モータに入力すると共に、順にその回転速度を記録して回転速度に対応するデューティ・サイクルの対照表を完成し、該モータ及び該系統はそれぞれ放熱ファン・モータ及び携帯式コンピュータであり、該モータ回転速度制御方法における該モータの回転速度はモータ回転速度検出装置により出力され、この装置は、固定的に固定電圧源及び接地点に電気的に接続され、これにより持続的に電力を入力する第1の入力端及び第2の入力端と、該モータと該系統との間に電気的に接続され、これにより該系統より発信した該パルス幅変調信号を受信して該モータの回転速度を制御する第3の入力端と、第1のレグ及び第2のレグに電気的に接続され、これにより該モータの回転速度に応じて持続的に回転速度信号を出力する回転速度出力モジュールと、該回転速度出力モジュールと該系統との間に電気的に接続され、これにより該回転速度信号を該系統に出力する回転速度出力端と、を備えてなる(請求項4に対応)。
さらには本発明のまた次のアスペクトとする、系統中のチップに応用されるチップ放熱装置は、該チップ表面に接触して該チップの放熱効率を増強するフィンと、パルス幅変調信号の駆動を受けて運転を進行し、これにより該フィン周囲の空気の流動を加速する放熱ファンと、固定的に電気的に固定電圧源及び接地点に接続して持続的に電力を入力する第1の入力端及び第2の入力端と、該放熱ファンと該系統との間に電気的に接続され、これにより該系統より発した該パルス幅変調信号を受信して該放熱ファンの回転速度を制御する第3の入力端と、第1のレグ及び第2のレグに電気的に接続され、該放熱ファンの回転速度に応じて持続的に回転速度信号を出力する回転速度出力モジュールと、該回転速度出力モジュールと該系統との間に電気的に接続され、これにより該回転速度信号を該系統に出力する回転速度出力端と、を備えてなる(請求項5に対応)。
上記本発明のチップ放熱装置において、該装置に応用される該系統は携帯式コンピュータである(請求項6に対応)。
また、上記本発明のチップ放熱装置において、該放熱ファン回転速度の制御方法は、該放熱ファンの第1のプリセット回転速度及び該第1のプリセット回転速度に対応する該パルス幅変調信号の第1の周波数、即ち該第1のプリセット回転速度のダブル・フリケンシーを設定するステップと、該放熱ファンに対して学習プログラムを進行し、該系統により順に、テスト周波数へ固定されるがデューティ・サイクルが異なるパルス幅変調信号を放熱ファンに入力すると共に、順にその回転速度を記録して回転速度に対応するデューティ・サイクルの対照表を完成するステップと、該第1のプリセット回転速度及び該対照表に基づいて、対応する第1のデューティ・サイクルを呈出し、該系統により、該第1の周波数及び第1のデューティ・サイクルへ固定されるパルス幅変調信号を放熱ファンに出力して、該放熱ファンに、該第1のプリセット回転速度で運転を行わせるステップと、を備えてなり、該放熱ファンの第2のプリセット回転速度及び該第2のプリセット回転速度に対応する該パルス幅変調信号の第2の周波数、即ち該第2のプリセット回転速度のダブル・フリケンシーを設定し、そして該第2のプリセット回転速度及び該対照表に基づいて対応する第2のデューティ・サイクルを呈出し、該系統により、該第1の周波数及び第2のデューティ・サイクルへ固定されるパルス幅変調信号を該放熱ファンに出力して、該放熱ファンに、該第2のプリセット回転速度で運転を行わせ、ここにおいて該テスト周波数は該第2の周波数及び該第2の周波数のダブル・フリケンシーと不等であり、及び該学習プログラムにおいて、該系統により順に、テスト周波数へ固定されるがデューティ・サイクルが100%から下へ低減して4%に変化するパルス幅変調信号を該放熱ファンに入力すると共に、順にその回転速度を記録して、回転速度に対応するデューティ・サイクルの対照表を完成する(請求項7に対応)。
以下、好適な実施例をあげて、添付図面を参照しながら本発明の技術的手段及びその作用効果をより具体的に詳述する。
図3はパルス幅変調信号により制御される放熱ファンの好適な実施例の機能ブロック図であり、主としてファン・モータ31と回転速度出力モジュール32とにより構成されている。従来装置が持続的に回転速度信号を出力できない欠点を解消するために、本発明は特に第1の入力端331及び第2の入力端332を固定的に固定電圧源Vcc及び接地点に電気的に接続し、これにより回転速度出力モジュール32に対して持続的に電力を提供すると共に、第3の入力端333により系統30より発信したパルス幅変調信号(図4(a)参照)を受信して、ファン・モータ31の回転速度を制御する。すると、回転速度出力モジュール32はモータの回転速度に応じて、回転速度主力端334により持続的に回転速度信号(図4(b)参照)を系統30に出力し、系統30がファンの回転速度に対して精密に制御できるように、全コース的に放熱ファンの回転速度を監視制御する。
次に、図5は本発明の放熱ファンにより発展された回転速度制御方法の好適な実施例のフローチャートである。この制御方法は携帯式コンピュータのスタートアップ・プログラム中に応用されることにより、放熱ファンの状態に応じて対照表を建立し、ひいてはファンの回転速度を精密に制御する。実際需要の取捨(ファンの回転速度が高い時は放熱能力がよいがノイズが大きく反対の場合は放熱能力は低いがノイズが小さい)に基づいて、先ずプリセットの回転速度及び該プリセット回転速度に対応するパルス幅変調信号の周波数を決定する。本例においては、ファンの回転速度は5500回り/min、5000回り/min、4500回り/min及び4000回り/minの4種の状態で運転され、周波数に換算すると(5500/60)ヘルツ、(5000/60)ヘルツ、(4500/60)ヘルツ、及び(4000/60)ヘルツに設定される。したがって、これらプリセット回転速度に対応するパルス幅変調信号の各周波数はそれぞれ(5500/60)ヘルツ、(5000/60)ヘルツ、(4500/60)ヘルツ、及び(4000/60)ヘルツのダブル・フリケンシーである。
次に後を続いて学習プログラムを進行するが、学習プログラム前に先ずテスト周波数を設定し、なるべく上記4プリセット回転速度周波数値及びこれら周波数のダブル・フリケンシー値を避けるようにテスト周波数の選択を要求する。本例においてはテスト周波数を233ヘルツに設定してあるので、系統30はファン・モータ31に対して周波数が233ヘルツのパルス幅変調信号を発して学習プログラムを進行し、そして固定周波数のパルス幅変調信号を100%のデューティ・サイクル(duty cycle)から順に下へ低減させ、ひいては順に回転速度に対応するデューティ・サイクル(%)の対照表(図6参照)を記録する。ここで、各ファンの性能にいずれも差異があるので、各ファンの対照表はいずれも違うという状態が存在する(本例では6個のファンについてそれぞれテストしている)。対照表を完成した後、この対照表に基づいてそれぞれこれらプリセット回転速度(5500回り/min、5000回り/min、4500回り/min、4000回り/min)について、例えば内挿法により必要な対応デューティ・サイクル百分比を設定する。本例の結果は、数値を16進数字に転じて図7のように示されるが、注意すべきところはそれぞれ(5500/60)ヘルツ、(5000/60)ヘルツ、(4500/60)ヘルツ、及び(4000/60)ヘルツのダブル・フリケンシーから適当なパルス幅変調信号周波数が選ばれている。この図7に示すように、4個のファン回転速度(5500回り/min、5000回り/min、4500回り/min、4000回り/min)はそれぞれ366ヘルツ、333ヘルツ、300ヘルツ、266ヘルツに対応しており、このようにすることにより、適当にパルス幅変調信号の操作周波数及びデューティ・サイクル百分比を制御すれば、ファン回転速度を正確な回転速度上で運行することができる。例えば、番号1のファン・モータの回転速度を5000回り/minに制御する場合、図6及び図7に示された対照表に基づいてはっきり算出できる。そして系統により、操作周波数が333ヘルツ(333=4×5000/6)及びデューティ・サイクル百分比が80%から76%まで(最適値は内挿法により算出できる)のパルス幅変調信号を出力し、正確に回転速度を制御する効果を達成することができる。
次に、図8は本実施例におけるモータ回転速度検出装置に備えられたチップ放熱装置の構造見取図である。図に示すチップ放熱装置は、チップ(図示せず)表面に接触して該チップの放熱効果を増強するフィン80と、パルス幅変調信号の駆動を受けて運転を進行することによりフィン80周囲の空気の流動を加速させ、これを風吹出口82より送出す放熱ファン81と、を備えている。このチップ放熱装置には第1の入力端831と、第2の入力端832と、第3の入力端833と、回転速度出力端834とがあり、そして固定電源を有する回転速度出力モジュール(図3参照)は持続的に且つ正確に回転信号を系統に提供して、上記の回転速度制御方法を進行することが出来る。
なお、図9はチップ放熱装置を携帯式コンピュータに設置した実施例のブロック図である。図において番号NS591の制御器90は上記系統30の機能を完成して、符号176のレグより回転速度出力端834により持続的に出力された回転速度を受信し、そして符号84のレグがチップ周囲環境温度を代表する温度信号を受信すると、制御器90は温度および回転速度に応じて符号32のレグよりパルス幅変調信号を発信する。この場合、該パルス幅変調信号の操作周波数及びデューティ・サイクル百分比は、既に番号NS591の制御器90又は基本入出力系統(BIOS)中に記憶されたデータ(図7参照)に基づいて設定される。また、図5に示す学習方法ステップはそれぞれ番号NS591の制御器90又は基本入出力系統(BIOS)91もしくは両者の協同により完成される。
このように製造方法が比較的容易でコストも低下できるので、効果的に本発明の主要目的を達成することができる。
最後に強調すべきは、上記実施の形態は本発明の技術的手段をより理解できるように具体例をあげて説明したもので、当然本発明の技術的思想はこれら実施例に限定されず、添付クレームの範囲を逸脱しない限り、当業者による単純な設計変更、附加、修飾、置換等はいずれも本発明の技術的範囲に属する。
パルス幅変調信号により制御された従来の放熱ファンの機能ブロック図である。 (a)、(b)はパルス幅変調信号と上記従来回転速度出力モジュールにより出力された矩形波信号の見取図である。 パルス幅変調信号により制御される放熱ファンの好適な実施例の機能ブロック図である。 (a)、(b)はパルス幅変調信号と上記本発明の回転速度出力モジュールにより出力された矩形信号の見取図である。 本発明の放熱ファンにより発展された回転速度制御方法の好適な実施例のフローチャートである。 本発明の回転速度制御方法により得られたデューティ・サイクル百分比の、回転速度に対応する対照表である。 本発明の回転速度制御方法により得られたデューティ・サイクル百分比の該パルス幅変調信号に対応する工作周波数及びデューティ・サイクル百分比結果表である。 本実施例におけるモータ回転速度検出装置に備えられたチップ放熱装置の構造見取図である。 チップ放熱装置を携帯式コンピュータに設置した実施例のブロック図である。
符号の説明
10:ファン・モータ 11:回転速度出力モジュール 101:第1のエンド 102:第2のエンド 30:系統 31:ファン・モータ 32:回転速度出力端モジュール 331:第1の入力端 332:第2の入力端 32:回転速度出力モジュール 333:第3の入力端 334:回転速度出力端 80:フィン 81:放熱ファン 82:風吹出口 831:第1の入力端 832:第2の入力端 833:第3の入力端 834:回転速度出力端 90:制御器 91:基本入出力系統

Claims (7)

  1. パルス幅変調信号で回転速度の制御を行うモータと系統との間に応用されるモータ回転速度の検出装置であって、
    固定的に固定電圧源及び接地点に電気的に接続され、これにより持続的に電力を入力する第1の入力端及び第2の入力端と、
    前記モータと前記系統との間に電気的に接続され、これにより該系統より発信したパルス幅変調信号を受信して該モータの回転速度を制御する第3の入力端と、
    第1のレグ及び第2のレグに電気的に接続され、これにより前記モータの回転速度に応じて持続的に回転速度信号を出力する回転速度出力モジュールと、
    前記回転速度出力モジュールと前記系統の間に電気的に接続され、これにより前記回転速度信号を該系統に出力する回転速度出力端と、を備えてなるモータ回転速度検出装置。
  2. 前記検出装置に応用される前記モータおよび前記系統はそれぞれ放熱ファン・モータ及び携帯式コンピュータである請求項1記載のモータ回転速度検出装置。
  3. モータ上と系統との間に応用され、この系統により周波数及びデューティ・サイクルがいずれも変化可能なパルス幅変調信号を該モータに出力してその回転速度を制御する方法であって、
    前記モータの第1のプリセット回転速度及び該第1のプリセット回転速度に対応する前記パルス幅変調信号の第1の周波数、即ち該第1のプリセット回転速度のダブル・フリケンシーを設定するステップと、
    前記モータに対して学習プログラムを進行し、前記系統により順にテスト周波数に固定されるがデューティ・サイクルが異なるパルス幅変調信号を該モータに入力すると共に、順にその回転速度を記録して回転速度に対応するデューティ・サイクルの対照表を完成するステップと、
    前記第1のプリセット回転速度及び前記対照表に基づいて、対応する第1のデューティ・サイクルを呈出し、前記系統により、前記第1の周波数及び第1のデューティ・サイクルへ固定されるパルス幅変調信号を前記モータに出力して、該モータに、該第1のプリセット回転速度で運転を行わせるステップと、
    を備えてなるモータ回転速度検出装置のモータ回転速度制御方法。
  4. 前記テスト周波数は前記第1の周波数及び該第1の周波数のダブル・フリケンシーと不等であり、
    前記モータ回転速度制御方法はさらに、前記モータの第2のプリセット回転速度及び該第2のプリセット回転速度に対応する前記パルス幅変調信号の第2の周波数、即ち該第2のプリセット回転速度のダブル・フリケンシーを設定するステップと、該第2のプリセット回転速度及び前記対照表に基づいて、対応する第2のデューティ・サイクルを呈出し、前記系統により、前記第1の周波数および前記第2のデューティ・サイクルへ固定されるパルス幅変調信号を該モータに出力して、該モータに、該第2のプリセット回転速度で運転を行わせるステップと、を備えてなり、
    前記テスト周波数は前記第2の周波数及び該第2の周波数のダブル・フリケンシーと不等であり、
    前記学習プログラムにおいて、前記系統により順に前記テスト周波数へ固定されるが前記デューティ・サイクルが100%から下へ低減して4%に変化するパルス幅変調信号を前記モータに入力すると共に、順にその回転速度を記録して、該回転速度に対応する該デューティ・サイクルの対照表を完成し、
    前記モータ及び前記系統はそれぞれ放熱ファン・モータ及び携帯式コンピュータであり、及び
    前記モータ回転速度制御方法における該モータの回転速度は前記モータ回転速度検出装置により出力され、この装置は、固定的に固定電圧源及び接地点に電気的に接続され、これにより持続的に電力を入力する第1の入力端及び第2の入力端と、該モータと該系統との間に電気的に持続され、これにより該系統より発信した該パルス幅変調信号を受信して該モータの回転速度を制御する第3の入力端と、第1のレグ及び第2のレグに電気的に持続され、これにより該モータの回転速度に応じて持続的に回転速度信号を出力する回転速度出力モジュールと、該回転速度出力モジュールと該系統との間に電気的に持続され、これにより該回転速度信号を該系統に出力する回転速度出力端と、を備えてなる、
    請求項3記載のモータ回転速度制御方法。
  5. 系統中のチップに応用されるチップ放熱装置であって、該チップ表面に接触して該チップの放熱効率を増強するフィンと、
    パルス幅変調信号の駆動を受けて運転を進行し、これにより前記フィン周囲の空気の流動を加速する放熱ファンと、
    固定的に電気的に固定電圧源及び接地点に接続して持続的に電力を入力する第1の入力端および第2の入力端と、
    前記放熱ファンと前記系統との間に電気的に接続され、これにより該系統より発した前記パルス幅変調信号を受信して該放熱ファンの回転速度を制御する第3の入力端と、
    第1のレグ及び第2のレグに電気的に接続され、前記放熱ファンの回転速度に応じて持続的に回転速度信号を出力する回転速度出力モジュールと、
    前記回転速度出力モジュールと前記系統との間に電気的に接続され、これにより前記回転速度信号を該系統に出力する回転速度出力端と、
    を備えてなるチップ放熱装置。
  6. 前記チップ放熱装置に応用される前記系統は携帯式コンピュータである請求項5記載のチップ放熱装置。
  7. 前記放熱ファン回転速度の制御方法は該放熱ファンの第1のプリセット回転速度及び該第1のプリセット回転速度に対応する前記パルス幅変調信号の第1の周波数、即ち該第1のプリセット回転速度のダブル・フリケンシーを設定するステップと、該放熱ファンに対して学習プログラムを進行し、前記系統により順に、テスト周波数へ固定されるがデューティ・サイクルが異なるパルス幅変調信号を該放熱ファンに入力すると共に、順にその回転速度を記録して回転速度に対応するデューティ・サイクルの対照表を完成するステップと、該第1のプリセット回転速度及び該対照表に基づいて、対応する該第1のデューティ・サイクルを呈出し、該系統により、該第1の周波数及び該第1のデューティ・サイクルへ固定されるパルス幅変調信号を該放熱ファンに出力して、該放熱ファンに、第1のプリセット回転速度で運転を行わさせるステップと、を備えてなり、
    前記放熱ファンの前記第2のプリセット回転速度及び該第2のプリセット回転速度に対応する前記パルス幅変調信号の第2の周波数、即ち該第2のプリセット回転速度のダブル・フリケンシーを設定し、そして前記第2のプリセット回転速度及び前記対照表に基づいて、対応する第2のデューティ・サイクルを呈出し、前記系統により、前記第1の周波数及び前記第2のデューティ・サイクルへ固定される前記パルス幅変調信号を前記放熱ファンに出力して、該放熱ファンに該第2のプリセット回転速度で運転を行わさせ、ここにおいて前記テスト周波数は前記第2の周波数及び該第2の周波数のダブル・フリケンシーと不等であり、及び
    前記学習プログラムにおいて、該系統により順に、前記テスト周波数へ固定されるが前記デューティ・サイクルが100%から下へ低減して4%に変化するパルス幅変調信号を該放熱ファンに入力すると共に、順にその回転速度を記録して、該回転速度に対応する該デューティ・サイクルの対照表を完成する、
    請求項5記載のチップ放熱装置。
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