JP2016181127A

JP2016181127A - Ｕｓｂ電源保護機能を有するｕｓｂファン装置

Info

Publication number: JP2016181127A
Application number: JP2015061049A
Authority: JP
Inventors: 弘明坂口; Hiroaki Sakaguchi
Original assignee: Rhythm Watch Co Ltd
Current assignee: Rhythm Watch Co Ltd
Priority date: 2015-03-24
Filing date: 2015-03-24
Publication date: 2016-10-13

Abstract

【課題】ＵＳＢ電源機器に過負荷がかかっているか否かを判定し、過負荷の場合にファン動作を停止するようにしたファン装置を提案するものである。【解決手段】ＵＳＢ電源を利用するＵＳＢファン装置において、ファンを駆動するモータ４と、モータ駆動回路３、マイコン２を備え、マイコン２はモータ駆動動作の停止を判定するための電圧又は電流閾値を設定し、モータ駆動回路３の動作時には、所定のタイミングで、ＵＳＢポート出力電圧を測定し又はモータ駆動回路３とモータ４間の電流を算出し、測定電圧が電圧閾値を下回る場合又は算出した電流が電流閾値を上回る場合は、モータ駆動回路３のモータ駆動動作を停止するようにした。【選択図】図１

Description

本発明は、ＵＳＢ電源を利用するＵＳＢファンにおいて、このＵＳＢ電源機器を保護する機能を備えたＵＳＢファン装置に関する。

従来、例えばパソコンなどをＵＳＢ電源機器とするＵＳＢファンが広く知られている。この種従来のＵＳＢファンは、ＵＳＢの電源端子とモータ端子が直接繋がっており、マイコンを搭載していないものが通常であった。

また、ＵＳＢ電源は、例えば、ＵＳＢ２．０の規格では、５Ｖ、５００ｍＡの電力供給がなされ、ＵＳＢ３．０では、５Ｖ、９００ｍＡの電力供給がなされていることはよく知られているが、いずれも出力電流が制限されている。

実用新案登録第３１６６９２８号公報

ＵＳＢポートの出力電流に制限のあるＵＳＢ電源機器では、ファンを使用する場合、ファンの消費電流が電源の出力電流の規格値を超えないようにしなければならない。

すなわち、ファンモータの寿命やファンが手で止められるなどで、ＵＳＢ電源の規格値を超える電流が流れると、ＵＳＢ電源電圧が降下する。ところが、従来のＵＳＢファンは、動作時の電圧や電流をモニタしていないので、これを検知することができない。そのため、モータを駆動させ続けようとして、ＵＳＢ電源機器に過負荷をかけ続けてしまう恐れがあった。過負荷をかけ続けると、ＵＳＢ電源機器の故障に至る蓋然性が高いため、このような事態は避けなければならない。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、ＵＳＢ電源機器に過負荷がかかっているか否かを、ファン装置に設置したマイコンを用いて、ファン動作時の電圧又は電流をモニタしてファンが異常状態にあるか否かを判定し、これが異常状態にあると判定したときは、ファン駆動回路の動作を停止するようにしたファン装置を提案するものである。

本願第１請求項に記載した発明は、ＵＳＢ電源を利用するＵＳＢファン装置において、
ファンを駆動するモータと、
前記モータを作動するモータ駆動回路と
ＵＳＢポート出力電圧又はファン装置内における電圧の監視と制御並びに前記モータ駆動回路を制御するマイコンと、
を備え、
前記マイコンは、前記モータ駆動動作の停止を判定するための電圧又は電流閾値を設定し、また、前記モータ駆動回路の動作時には、所定のタイミングで、前記ＵＳＢポート出力電圧を測定し又は前記モータ駆動回路と前記モータ間の電流を算出するものであり、
更に、前記測定した電圧が前記電圧閾値を下回る場合又は前記算出した電流が前記電流閾値を上回る場合は、前記モータ駆動回路のモータ駆動動作を停止するようにしたことを特徴とするＵＳＢファン装置である。

本願第２請求項に記載した発明は、ＵＳＢ電源を利用する請求項１記載のＵＳＢファン装置において、
前記モータと、
前記モータ駆動回路と
ＵＳＢ電源機器のＵＳＢポートに接続されるＵＳＢポート出力電圧測定回路を具備して、当該ＵＳＢポート出力電圧の監視と電圧判定及び制御並びに前記モータ駆動回路を制御するマイコンと、
を備え、
前記マイコンは、一方で、前記ＵＳＢポートへ接続した際に前記モータの駆動開始前のＵＳＢポート出力電圧を測定するとともに、この測定値を用いて、ＵＳＢポート出力電圧降下判定の電圧閾値を設定し、他方で、前記モータ駆動回路の動作時には、所定のタイミングで前記ＵＳＢポート出力電圧を測定するものであり、
更に、前記測定した前記ＵＳＢポート出力電圧が前記電圧閾値を下回る場合は、前記モータ駆動回路のモータ駆動動作を停止するようにしたことを特徴とするＵＳＢファン装置である。

本願第３請求項に記載した発明は、ＵＳＢ電源を利用する請求項１記載のＵＳＢファン装置において、
前記モータと、
前記モータ駆動回路と
前記モータ及び前記モータ駆動回路の間に設けた電流検出用抵抗と、
前記モータの消費電流算出用電圧測定回路を具備して、ファン装置内における電圧の監視と電流判定及び制御並びに前記モータ駆動回路を制御するマイコンと、
を備え、
前記マイコンは、用いられるＵＳＢ電源機器のＵＳＢ電源規格値を基準にして電流閾値を設定するとともに、所定のタイミングで前記電流検出用抵抗の両端の電位差を測定して、この電位差を用いて電流値を算出するものであり、
更に、前記算出した電流値が前記電流閾値を上回る場合は、前記モータ駆動回路のモータ駆動動作を停止するようにしたことを特徴とするＵＳＢファン装置である。

従来のＵＳＢファンは、動作時の電圧や電流をモニタしていないために、ファン異常時にＵＳＢ電源機器へ過負荷をかけ続けてしまうのに加えて、余分な電力を消費してしまう恐れがあった。この点、本願第１請求項に記載した発明によれば、ＵＳＢ電源機器の保護機能が働くことでＵＳＢ電源機器への過負荷を抑えて、余分な電力消費を回避することが可能になる。

本願第２請求項に記載した発明によれば、前記マイコンにより、前記ＵＳＢポートへ接続した際に前記モータの駆動開始前のＵＳＢポート出力電圧を測定するとともに、この測定値を用いて、ＵＳＢポート出力電圧降下判定の電圧閾値を設定し、また、前記モータ駆動回路の動作時には、所定のタイミングで前記ＵＳＢポート出力電圧を測定するので、前記測定した前記ＵＳＢポート出力電圧が前記電圧閾値を下回る場合は、前記モータ駆動回路のモータ駆動動作を停止する。従って、ＵＳＢ電源機器の保護機能が働くので、ＵＳＢ電源機器への過負荷を抑えて、ＵＳＢ電源機器の故障を未然に防ぐことができ、更に、余分な電力消費も回避することが可能になる。

本願第３請求項に記載した発明によれば、前記マイコンにより、用いられるＵＳＢ電源機器のＵＳＢ電源規格値を基準にして電流閾値を設定するとともに、所定のタイミングで前記電流検出用抵抗の両端の電位差を測定して、この電位差を用いて電流値を算出するので、前記算出した電流値が前記電流閾値を上回る場合は、前記モータ駆動回路のモータ駆動動作を停止する。従って、ＵＳＢ電源機器の保護機能が働くので、前記と同様にＵＳＢ電源機器への過負荷を抑えて、ＵＳＢ電源機器の故障を未然に防ぐことができ、更に、余分な電力消費も回避することが可能になる。

本発明の実施例に係り、電圧モニタ方式を用いた場合のシステム構成図である。本発明の実施例に係り、電圧モニタ方式におけるフローチャートである。本発明の他の実施例に係り、電流モニタ方式を用いた場合のシステム構成図である。本発明の他の実施例に係り、電流モニタ方式におけるフローチャートである。

以下に、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

図１は、本例の電圧モニタ方式の構成を示す図で、この例では、ＵＳＢ電源機器としてパソコンを用いている。

本例の電圧モニタ方式のシステム構成１は、図１に示すように、ＵＳＢ電源機器１００のＵＳＢポートにＵＳＢケーブルで接続されるものであって、マイコン２、モータ駆動回路３、モータ４を備える。

前記マイコン２は、ＵＳＢポート出力電圧又はファン装置内における電圧の監視と制御並びにモータ駆動回路（ファン駆動回路）３を制御する。このモータ駆動回路３は、モータ４を作動する回路である。また、モータ４は図示を省略したファンを回転駆動する。

更に、マイコン２は、モータ駆動動作の停止を判定するための電圧又は電流閾値を設定し、また、モータ駆動回路３の動作時には、所定のタイミングで、前記ＵＳＢポート出力電圧を測定し、又は、モータ駆動回路３とモータ４間の電流を算出する。

この図１に示すシステム構成１では、マイコン２は電圧の閾値を設定し、また、モータ駆動回路３の動作時には、所定のタイミングで、前記ＵＳＢポート出力電圧を測定する。ここで、所定のタイミングとは、例えば１ｓｅｃ間隔のように、間欠的に力電圧を測定する。

マイコン２で設定される電圧の閾値は、本例の場合、このシステム構成１がＵＳＢ電源機器１００のＵＳＢポートに接続された際、ファン駆動開始前（軽負荷時）のＵＳＢ電源電圧Ｖｕｓｂを測定し、この初回測定値を用いて、ＵＳＢ電源電圧降下判定の閾値Ｖｔｈ（例えば４．７Ｖ）を設定する。

マイコン２は、後述するように、モータ駆動回路３の動作時に、前記所定のタイミングでＵＳＢ電源電圧Ｖｕｓｂを測定し、その測定値が閾値Ｖｔｈを下回っている場合に、ファンが異常状態にあると判定して、モータ駆動回路３の駆動動作を停止し、モータ４への電流を遮断してファンの回転を停止する。

以下、図２に示すフローチャートを用いて説明する。

システム構成１がＵＳＢ電源機器１００のＵＳＢポートに接続されると、ステップ１１０で、ファン駆動開始前（軽負荷時）のＵＳＢ電源電圧Ｖｕｓｂを測定する。次に、ステップ１２０で、この初回測定値を用いて、ＵＳＢ電源電圧降下判定の閾値Ｖｔｈを設定する。

ステップ１３０で、ファン駆動回路（モータ駆動回路３）の動作が開始し、ステップ１４０で、所定のタイミングでＵＳＢ電源電圧Ｖｕｓｂを測定する。

ステップ１５０で、ＵＳＢ電源電圧Ｖｕｓｂが閾値Ｖｔｈを下回っているかが判定され、ＮＯ（下回っていない）であれば、再びステップ１４０で、ＵＳＢ電源電圧Ｖｕｓｂを測定する。

また、ステップ１５０で、ＵＳＢ電源電圧Ｖｕｓｂが閾値Ｖｔｈを下回っているかが判定されて、ＹＥＳ（下回っている）であれば、ステップ１６０で、ファン駆動回路の駆動動作を停止し、モータ４への電流を遮断してファン動作が終了する。

このように、本例の電圧モニタ方式のシステム構成１によれば、測定したＵＳＢ電源電圧Ｖｕｓｂが電圧の閾値Ｖｔｈを下回る場合は、ファン駆動回路（モータ駆動回路３）のモータ駆動動作を停止することとなり、従って、ＵＳＢ電源機器１００の保護機能が働くので、ＵＳＢ電源機器１００への過負荷を抑えて、ＵＳＢ電源機器の故障を未然に防ぐことができ、更に、余分な電力消費も回避することが可能になる。

次に、本発明の他の実施例（電流モニタ方式）を図面に基づいて説明する。

図３は、電流モニタ方式の構成を示す図で、この電流モニタ方式のシステム構成１の例では、以下のようになる。

この図３に示すシステム構成１では、マイコン２は電流の閾値を設定し、また、モータ駆動回路３の動作時には、所定のタイミングで、後述するモータ駆動回路とモータ間の電流を算出するものである。以下、詳述する。

この例では、モータ駆動回路３とモータ４の間に、電流検出用抵抗５を設けている。

また、マイコン２は、モータ４の消費電流算出用電圧測定回路を具備して、ファン装置内における電圧の監視と電流判定及び制御並びにモータ駆動回路３を制御している。

更に、マイコン２は、用いられるＵＳＢ電源機器１００のＵＳＢ電源規格値を基準にして電流閾値Ｉｔｈを設定するとともに、所定のタイミングで前記電流検出用抵抗の両端の電位差を測定して、この電位差を用いて電流値Ｉｍを算出する。

ＵＳＢ電源規格値は、前述したように、ＵＳＢ２．０の規格では、５Ｖ及び５００ｍＡ、また、ＵＳＢ３．０では、５Ｖ及び９００ｍＡであるので、電流閾値Ｉｔｈは、用いられるＵＳＢ電源機器１００がＵＳＢ２．０であれば５００ｍＡあるいはその下方近傍、また、ＵＳＢ３．０であれば９００ｍＡあるいはその下方近傍となる。

そして、マイコン２は、後述するように、モータ駆動回路３の動作時に、前記算出した電流値Ｉｍが前記電流閾値Ｉｔｈを上回る場合は、ファンが異常状態にあると判定して、モータ駆動回路３の駆動動作を停止し、モータ４への電流を遮断してファンの回転を停止する。

以下、図４に示すフローチャートを用いて説明する。

システム構成１がＵＳＢ電源機器１００のＵＳＢポートに接続されて、ファン駆動回路（モータ駆動回路３）が動作を開始すると、ステップ２１０で、電流検出用抵抗５の両端の電圧を測定し、ステップ２２０で、この電流検出用抵抗５の両端の電位差で電流値Ｉｍを算出する。

次に、ステップ２３０で、電流値Ｉｍが電流閾値Ｉｔｈを上回るかが判定され、ＮＯ（上回っていない）であれば、再びステップ２１０で、電流検出用抵抗５の両端の電圧を測定し、ステップ２２０で、この電流検出用抵抗５の両端の電位差で電流値Ｉｍを算出する。そして、ステップ２３０へ移行する。

また、ステップ２３０で、電流値Ｉｍが電流閾値Ｉｔｈを上回るかが判定されて、ＹＥＳ（上回っている）であれば、ステップ２４０で、ファン駆動回路（モータ駆動回路３）の駆動動作を停止し、モータ４への電流を遮断してファン動作が終了する。

このように、本例の電流モニタ方式のシステム構成１によれば、算出した電流値Ｉｍが電流閾値Ｉｔｈを上回る場合は、ファン駆動回路（モータ駆動回路３）のモータ駆動動作を停止することとなり、従って、前記電圧モニタ方式のものと同様に、ＵＳＢ電源機器１００の保護機能が働くので、ＵＳＢ電源機器１００への過負荷を抑えて、ＵＳＢ電源機器の故障を未然に防ぐことができ、更に、余分な電力消費も回避することが可能になる。

本発明は、ＵＳＢ電源機器からの電源を利用するＵＳＢファン装置のほか、ＵＳＢ装置一般に好適に利用することができる。

１システム構成
２マイコン
３モータ駆動回路
４モータ
５電流検出用抵抗
１００ＵＳＢ電源機器

Claims

ＵＳＢ電源を利用するＵＳＢファン装置において、
ファンを駆動するモータと、
前記モータを作動するモータ駆動回路と
ＵＳＢポート出力電圧又はファン装置内における電圧の監視と制御並びに前記モータ駆動回路を制御するマイコンと、
を備え、
前記マイコンは、前記モータ駆動動作の停止を判定するための電圧又は電流閾値を設定し、また、前記モータ駆動回路の動作時には、所定のタイミングで、前記ＵＳＢポート出力電圧を測定し又は前記モータ駆動回路と前記モータ間の電流を算出するものであり、
更に、前記測定した電圧が前記電圧閾値を下回る場合又は前記算出した電流が前記電流閾値を上回る場合は、前記モータ駆動回路のモータ駆動動作を停止するようにしたことを特徴とするＵＳＢファン装置。
ＵＳＢ電源を利用する請求項１記載のＵＳＢファン装置において、
前記モータと、
前記モータ駆動回路と
ＵＳＢ電源機器のＵＳＢポートに接続されるＵＳＢポート出力電圧測定回路を具備して、当該ＵＳＢポート出力電圧の監視と電圧判定及び制御並びに前記モータ駆動回路を制御するマイコンと、
を備え、
前記マイコンは、一方で、前記ＵＳＢポートへ接続した際に前記モータの駆動開始前のＵＳＢポート出力電圧を測定するとともに、この測定値を用いて、ＵＳＢポート出力電圧降下判定の電圧閾値を設定し、他方で、前記モータ駆動回路の動作時には、所定のタイミングで前記ＵＳＢポート出力電圧を測定するものであり、
更に、前記測定した前記ＵＳＢポート出力電圧が前記電圧閾値を下回る場合は、前記モータ駆動回路のモータ駆動動作を停止するようにしたことを特徴とするＵＳＢファン装置。
ＵＳＢ電源を利用する請求項１記載のＵＳＢファン装置において、
前記モータと、
前記モータ駆動回路と
前記モータ及び前記モータ駆動回路の間に設けた電流検出用抵抗と、
前記モータの消費電流算出用電圧測定回路を具備して、ファン装置内における電圧の監視と電流判定及び制御並びに前記モータ駆動回路を制御するマイコンと、
を備え、
前記マイコンは、用いられるＵＳＢ電源機器のＵＳＢ電源規格値を基準にして電流閾値を設定するとともに、所定のタイミングで前記電流検出用抵抗の両端の電位差を測定して、この電位差を用いて電流値を算出するものであり、
更に、前記算出した電流値が前記電流閾値を上回る場合は、前記モータ駆動回路のモータ駆動動作を停止するようにしたことを特徴とするＵＳＢファン装置。