KR101316178B1 - 팬 제어 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 컴퓨터 시스템에 있어서, 발열 온도를 효과적으로 제어할 수 있는 팬의 제어 장치 및 방법을 개시한다.

팬 제어 장치는 서로 다른 위치에 구비되어 온도를 감지하는 적어도 하나 이상의 온도 센서와 상기 온도 센서에 각각 구비된 적어도 하나 이상의 송풍 팬과 시스템에 구비된 상기 모든 온도 센서의 온도 정보를 이용하여 상기 각 송풍 팬을 제어하는 칩셋을 포함하여 구성하는 것을 특징으로 하며, 팬의 속도를 여러 개의 온도센서로부터 얻은 값을 무게 값을 주어 각각의 온도센서의 온도를 모두 이용하므로 시스템을 보다 안정적으로 동작시킬 수 있다.

송풍 팬, 온도 센서, 팬 제어

Description

팬 제어 장치 및 방법{Apparatus and Method of FAN control}

도 1 은 본 발명의 실시 예에 따른 다중 센서를 이용하여 팬을 제어하는 컴퓨터를 개략적으로 설명하는 블럭도이다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 임의의 송풍 팬을 구동하는 제어 과정을 나타낸 흐름도이다.

《도면의 주요부분에 대한 부호의 설명》

10...칩셋 12...CPU

14...노스브릿지 16...사우스브릿지

20...작업용메모리 22...비디오제어기

30A..제 1 온도센서 30B..제 2 온도센서

40...SIO 중계부 50A..제 1 송풍 팬

50B..제 2 송풍 팬 52A..제1 팬 구동부

52B..제 2 팬 구동부

본 발명은 컴퓨터에서 여러 개의 센서를 이용한 팬(FAN) 제어 장치 및 방법 에 관한 것이다.

컴퓨터에는 여러 개의 팬이 존재하는데, 시스템 전체에서 발생하는 열을 밖으로 배출하기 위해, 본체 뒷면이나 앞쪽에 팬을 구비하여 동작하도록 한다.

또한, 중앙처리장치(Central Processing Unit, 이하"CPU")는 다른 하드웨어에서 발생하는 열보다 많은 열이 발생하기 때문에 칩(chip)위에 별도의 팬을 구비하여 상기 CPU의 열을 식혀주는 역할을 담당한다.

요즈음은 비디오카드(VGA CARD)의 하드웨어적인 동작의 비중이 커지면서 별도의 팬을 구비하여 열을 제어하도록 한다.

팬은 발생하는 열을 제어하기 위한 구동 값을 갖게 되는데, 각 팬을 제어하기 위해 센서를 구비하여 현재 온도를 감지하고 그 온도에 따라 팬의 속도를 제어하도록 한다.

팬이 존재하지 않으면 여러 하드웨어에서 발생하는 열을 냉각시킬 수 없기 때문에 시스템을 보호하기 위해서는 최소 2개 이상의 팬이 존재해야만 하며 온도를 감지하기 위한 온도센서를 팬의 개수만큼 구비하여야 한다.

종래에는 컴퓨터에 구비된 센서가 여러 개일지라도 특정한 한 점에서 읽어낸 값으로 하나의 팬을 제어한다.

이렇듯, 여러 개의 센서를 설치했다 하더라도 모든 센서의 정보를 이용하지 않으므로 사용하지 않은 센서 부위에서 과열이 발생할 경우 시스템에 문제가 발생할 수 있다.

예를 들어, CPU의 온도를 제어하는 팬의 속도를 CPU의 온도만을 고려하면 CPU의 전원을 공급하는 곳에서 온도가 과열되었을 경우, 시스템이 멈추거나 하드웨어적인 손상 등 문제가 생기게 된다.

따라서, 본 발명의 목적은 모든 온도센서의 온도를 고려하여 임의의 송풍 팬을 효과적으로 제어할 수 있도록 한 팬 제어 장치 및 방법을 제공함에 있다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일면의 실시 예에 따른 펜 제어 장치는 서로 다른 위치에 구비되어 온도를 감지하는 적어도 하나 이상의 온도 센서; 상기 온도 센서에 각각 구비된 적어도 하나 이상의 송풍 팬; 시스템에 구비된 상기 모든 온도 센서의 온도 정보를 이용하여 상기 각 송풍 팬을 제어하는 칩셋;을 포함하여 구성하는 것을 특징으로 한다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일면의 실시 예에 따른 펜 제어 방법은 임의의 송풍 팬을 구동하는 제어 방법에 있어서, 설치된 각 온도 센서에서 현재 온도를 파악하는 단계; 구동하고자 하는 송풍 팬의 속도와 나머지 송풍 팬의 속도를 더하여 반응 함수를 곱하고 최소 속도를 더하여 실제 구동 값을 계산하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 상기 구동하고자 하는 송풍 팬의 속도와 나머지 송풍 팬의 속도를 더하는 단계는 현재 온도와 최소온도의 차이 값에 구동하고자 하는 송풍 팬에 영향을 주는 정도의 무게 값을 곱하여 팬 구동 값을 구하는 단계; 나머지 센서에서 측정된 현재온도와 해당 송풍 팬이 온도제어를 시작하는 최소온도의 차이 값에 상 기 구동하고자 하는 송풍 팬의 무게 값을 곱하여 두 값을 각각 더하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부한 도면과 결부되어 본 발명에 바람직한 실시 예들이 상세히 설명될 것이다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 자기 온도 제어형 컴퓨터를 개략적으로 설명하는 블록도이다. 도 1의 컴퓨터는 칩셋(10)에 접속된 비디오 제어기(22), 작업용 메모리(20), 직렬 입출력 중계부(40)(이하, "SIO 중계부"라 함)를 구비하며, 시스템의 온도를 감지하기 위한 제 1 온도센서(30A)와 제 2 온도센서(30B)를 구비한다.

상기 온도센서는 2개 이상 구비될 수 있으면, 본 발명에서는 온도센서가 2개인 경우에 팬을 제어하는 실시 예로 설명을 한다.

SIO 중계부(40)에는, 제1 및 제2 송풍팬(50A,50B)을 각각 구동하기 위한 제1 및 제2 팬 구동부(52A,52B)가 접속된다.

칩셋(10)은 비디오 제어기(20), 작업용 메모리(20) 및 SIO 중계부(40) 등의 제어, 논리의 조작 및 자료의 연산을 수행한다. 이를 위하여, 칩셋(10)은 중앙 처리 유니트(Central Process Unit; 이하 "CPU"라 함)(12)에 직렬 접속된 노스 브리지(North Bridge)(14) 및 사우스 브릿지(South Bridge)(16)를 포함한다.

CPU(12)는 노스 브리지(14)를 경유하여 사우스 브리지(16), 비디오 제어기(20) 및 작업용 메모리(20)을 제어함과 노스 브리지(14) 및 사우스 브리지(16)를 경유하여 SIO 중계부(40)에 접속된 제1 및 제2 팬 구동부(52A,52B)를 제어한다. 이에 더하여, CPU(12)는 논리의 조작 및 자료 연산들 수행한다. 이를 위하여, CPU(12)는 산술 논리 연산 장치(ALU), 제어 유니트(Control Unit), 레지스터(Register) 및 기억장치 인터페이스 등을 포함한다.

노스 브리지(14)는 사우스 브리지(16)를 포함하여 비교적 빠르게 동작하는 주변기기인 비디오 제어기(22) 및 작업용 메모리(20) 각각과 CPU(12)와의 양방향 데이터 통신을 중계한다. 또한, CPU(12)의 제어하에 노스 브리지(14)는 비디오 제어기(22), 작업용 메모리(20) 및 사우스 브리지(16)를 제어한다. 이러한 노스 브리지(16)에는 산술 논리 연산 장치(ALU), 제어 유니트(Control Unit), 레지스터(Register), 기억장치 인터페이스 및 PCI 버스 인터페이스가 포함된다.

사우스 브리지(16)는 비교적 속도가 느린 주변장치들 각각의 입력 및 출력을 관리하는 일종의 레지스터 집합체이다. 사우스 브리지(16)는, 노스 브리지(14)를 경유하는 접속된 CPU(12)의 제어하에, SIO 중계부(40)에 접속된 제1 및 제2 팬 구동부(52A,52B)를 제어한다. 이에 더하여, 사우스 브리지(16)는 노스 브리지(14)를 경유하여 접속된 CPU(12)와 자신에 접속될 수 있는 주변 장치들(도시하지 않음)과의 양방향 데이터 전송을 중계한다. 이를 위하여, 사우스 브리지(16)는 PCI 버스(도시하지 않음)에 의하여 노스 브리지(14)와 연결된다. 또한, 사우스 브리지(16)는 SIO 중계부(40)에 접속될 주변 장치들을 제어하기 위한 산술 논리 연산 장치 및 제어 유니트를 포함한다.

비디오 컨트롤러(20)는 칩셋(10)(즉, CPU(12))에 의하여 처리된 데이터가 음극선관(Cathod Ray Tube) 또는 LCD(Liquid Crystal Display) 패널과 같은 디스플레 이 장치에 표시되게 한다. 이를 위하여, 비디오 컨트롤러(20)는 AGP (Accelerated Graphic Port)에 의해 노스 브리지(14)와 연결될 수 있다.

작업용 메모리(20)는 칩셋(10), 상세하게는 CPU(12)의 작업공간을 마련한다. 다시 말하여, 작업용 메모리(20)는 칩셋(10) 내의 CPU(12)에 의해 수행될 운용 시스템 프로그램 및 응용 프로그램을 저장함과 아울러 CPU(12)에 의하여 처리되었거나 또는 처리될 데이터를 일시적으로 저장한다. 이를 위하여, 작업용 메모리(20)는 노스 브리지(14)에 접속된다.

SIO 중계부(40)는 노스 브리지(14) 및 사우스 브리지(16)를 경유한 CPU(12)로부터의 팬 제어 데이터를 제1 및 제2 팬 구동부(52A,52B) 쪽으로 전송한다. 또한, SIO 중계부(40)는 CPU(12)에도 직접 접속되어 CPU(12)로부터 팬 제어 데이터를 직접 입력할 수 있다.

제1 송풍 팬(50A)은 칩셋(10)에 설치되어 칩셋(10)에서 발생되는 열을 방출시킨다. 좀 더 상세하게는, 제1 송풍 팬(50A)은 CPU(12)에 설치되어 CPU(12)에서 발생 되는 열을 방출시킨다. 제2 송풍 팬(50B)은 칩셋(10)의 주변(즉, 컴퓨터의 케이스)에 설치되어 케이스 내부의 열을 외부로 배출시킨다.

제1 팬 구동부(52A)는 SIO 중계부(40)로부터의 팬 제어 데이터의 논리 값에 따라 전압 레벨 또는 전류량이 변화하는 제1 팬 구동 신호를 제1 송풍 팬(50A)에 공급한다. 그러면, 제1 송풍 팬(50A)은 제1 팬 구동부(52A)로부터의 제1 팬 구동 신호의 전압 레벨 또는 전류량에 해당하는 속도로 회전하여 칩셋(10)(즉, CPU(12))에서의 온도가 일정하게 유지될 수 있게 한다.

마찬가지로, 제2 팬 구동부(52B)도 SIO 중계부(40)로부터의 팬 제어 데이터의 논리 값에 따라 전압 레벨 또는 전류량이 변화하는 제2 팬 구동 신호를 제2 송풍 팬(50B)에 공급한다. 그러면, 제2 송풍 팬(50B)은 제2 팬 구동부(52B)로부터의 제S 팬 구동 신호의 전압 레벨 또는 전류량에 해당하는 속도로 회전하여 컴퓨터 케이스 내부의 온도가 일정하게 유지될 수 있게 한다.

또한, 칩셋(10)은 제 1 온도 센서(30A) 및 제 2 온도 센서(12B)를 추가로 포함한다. 제 1 온도센서(30A) 및 제 2 온도 센서(30B)는 CPU(12)와 일체화되게끔 CPU(12)에 실장 되거나, 시스템 내부에 부착되어 구성된다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 팬 제어 장치 및 방법은 알고리즘에서는 팬의 속도를 여러 개의 온도센서로부터 얻은 값을 무게 값을 주어 각각의 온도센서의 온도를 모두 이용하므로 시스템을 보다 안정적으로 동작시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, rpm 결정식의 Fa를 통해 갑상 상수일 경우, 선형으로 제어가 가능하며 온도에 대한 함수식을 만들 경우 곡선 형태의 제어도 가능하게 된다.

상기 구성으로 임의의 팬을 구동하는 과정을 설명하면 다음과 같다. 또한, 제 1 송풍 팬(50A)을 제어하는 과정을 예를 들어 설명하도록 한다.

상기 제 1 온도센서(30A)와 상기 제 2 온도센서(30B)에서 현재 온도를 감지한다.

상기 제 1 온도센서(30A)에서 감지된 현재온도와 상기 제 1 송풍팬(50A)에 의해 온도를 제어하기 시작하는 최소온도의 차이를 계산한다.

즉, 상기 제 1 송풍 팬(50A)이 돌기 시작하는 온도에서 현재온도까지의 차이 값을 계산한다.

현재 온도가 올라갈수록 차이 값이 커지게 되며, 이값이 상기 제 1 송풍 팬(50A)에 영향을 주는 정도인 무게 값을 곱하여 상기 제 1 송풍 팬(50A)의 속도를 구한다.

본 발명에서는 시스템에서 구동중인 모든 온도센서의 온도 정보를 이용하기 위한것이 목적이기 때문에, 상기 제 2 온도센서(30B)에서도 마찬가지로 상기 제 2 온도센서(30A)에서 감지된 현재온도와 상기 제 2 송풍팬(50B)에 의해 온도를 제어하기 시작하는 최소온도의 차이를 계산한다.

또한, 상기 차이 값이 상기 제 1 송풍 팬(50A)에 영향을 미치는 무게 값을 곱하여 계산한다.

즉, 상기 제 1 온도센서(30A)에서 얻어진 현재온도만으로 상기 제 1 송풍 팬(50A)을 구동하는 것이 아니라, 상기 제 2 온도센서(30B)에서 얻은 온도와 상기 제 2 송풍 팬(50B)에 의해 상기 제 1 송풍 팬(50A)이 어떠한 영향을 받는지를 고려하여 상기 제 1 송풍 팬(50A)의 구동 값을 얻게 된다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 임의의 송풍 팬을 구동하는 제어 과정을 나타낸 흐름도이다.

설명에 앞서, 하기에 표현될 수식에 대한 수식표현을 설명하면 다음과 같다.

제 1 온도센서에서 측정된 현재온도를 "T1", 제 2 온도센서에서 측정된 현재온도를 "T2", 제 1 송풍 팬이 온도제어를 시작하는 최소온도를 "T1base", 제2 송풍 팬이 온도제어를 시작하는 최소온도를 "T2base", 상기 (T1-T1base)값이 상기 제 1 송풍 팬에 영향을 주는 정도의 무게 값을 "Wa1", 상기 (T2-T2base)값이 상기 제 1 송풍 팬에 영향을 주는 정도의 무게 값을 "Wa2", 송풍 팬 구동 시스템의 반응 함수를 "Fa", 송풍 팬의 최소 속도 값을 "S1"으로 치환하여 설명하도록 한다.

팬은 기본적으로 가변으로 돌다가 현재 온도가 임계온도, 즉 시스템의 안정적인 동작 범위를 벗어나는 온도에 다다르게 되면 최대 속도로 돌도록 설정되어 있다.

도 2를 참조하면, 각 온도센서에서 현재 온도를 측정한다(S200). 즉, T1과 T2를 측정하고 T1-T1base를 계산한다.(S202)

T1-T1base를 하면 제 1 송풍팬이 동기 시작하는 온도에서 현재온도까지의 차이값이 된다.

현재 온도가 올라갈수록 차이값이 커지며 이값이 제 1 송풍 팬에 영향을 주는 정도인 Wa1을 곱하여 상기 제 1 송풍 팬의 속도를 구하게 된다(S204).

이와 마찬가지로 T2-T2base를 구하고 이값이 제 1 송풍 팬에 영향을 주는 정도인 무게 값 W2a를 곱한다(S206).

제 2 온도센서에서 감지된 온도가 제 1 송풍 팬의 구동에도 영향을 미치기 때문에 상기의 두 결과값을 더한다(S208).

상기 더해진 두 값에 Fa를 곱하고 송풍 팬의 최소 속도 값인 S1을 더하여 최종 구동 값을 구하게 된다(S210).

상기 Fa는 팬 구동 시스템의 변환(Transform) 함수로써, 팬의 구동을 선형적 으로 구동할 수도 있지만, 시스템에 따라 비 선형적하게 반응하도록 요구할 수도 있으므로 상기 수식에 반응 함수를 추가한 것이다.

따라서, Fa는 팬을 구동하기 위한 rpm 결정식으로 상수 값이 될 수도 있으며 커브 형태로 구성하기 위한 온도에 대한 고차항이 될 수도 있다.

예를 들어, Fa=1/2 이라면 상기 단계 204와 단계 206에서 얻어진 온도의 산술 평균값으로 구동하게 되는 것이다.

또한, 상기 단계 204와 단계 206에서 얻어진 값이 0일 경우에는 제 1 송풍 팬의 속도는 멈추게 된다.

그러나, 시스템에 따라 온도가 낮더라고 제 1 송풍 팬을 구동해야 하는 경우가 있을 수 있으므로 초기 속도를 정의하는 것이다.

이렇듯, 제 2 송풍 팬을 구동하기 위한 수식은 반대로 계산하여 최종 구동 값을 얻어낼 수 있으며, 이로 인해, 보다 효과적인 온도제어가 가능하다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 팬 제어 장치 및 방법은 알고리즘에서는 팬의 속도를 여러 개의 온도센서로부터 얻은 값을 무게 값을 주어 각각의 온도센서의 온도를 모두 이용하므로 시스템을 보다 안정적으로 동작시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, rpm 결정식의 Fa를 통해 갑상 상수일 경우, 선형으로 제어가 가능하며 온도에 대한 함수식을 만들 경우 곡선 형태의 제어도 가능하게 된다.

Claims (6)

1. 제1 최소 온도에서 온도제어를 시작하는 제1 송풍 팬;

   상기 제1 송풍 팬과는 다른 위치에 구비되고, 제2 최소 온도에서 온도제어를 시작하는 제2 송풍 팬;

   제1 현재 온도를 감지하는 제1 온도 센서;

   상기 제1 온도 센서와는 다른 위치에 구비되어 제2 현재 온도를 감지하는 제2 온도 센서; 및

   상기 제1 온도 센서에서 감지된 상기 제1 현재 온도 및 상기 제1 최소 온도의 차이 값에 상기 제1 송풍 팬에 영향을 주는 제1 무게 값을 곱한 값과, 상기 제2 온도 센서에서 감지된 상기 제2 현재 온도 및 상기 제2 최소 온도의 차이 값에 상기 제1 송풍 팬에 영향을 주는 제2 무게 값을 곱한 값을 각각 더한 값에 반응 함수를 곱한 후, 상기 제1 송풍 팬의 최소 속도를 더한 값에 의해 상기 제1 송풍 팬의 구동을 제어하는 칩셋을 포함하는

   팬 제어 장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 제2 송풍 팬은 하나 이상인

   팬 제어 장치.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 제1 무게 값은 상기 제1 현재 온도와 상기 제1 최소 온도의 차이 값이 상기 제1 송풍 팬에 영향을 주는 정도의 값에 해당하고,

   상기 제2 무게 값은 상기 제2 현재 온도와 상기 제2 최소 온도의 차이 값이 상기 제1 송풍 팬에 영향을 주는 정도의 값에 해당하는

   팬 제어 장치.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 반응 함수는 상기 제1 송풍 팬의 구동이 선형(linear) 또는 비선형(non-linear)적으로 반응할 수 있도록 하기 위한 함수인

   팬 제어 장치.
5. 임의의 송풍 팬을 구동하는 제어 방법에 있어서,

   제 1, 2 온도 센서에서 현재 온도를 각각 파악하는 단계;

   제 1, 2 송풍팬이 온도제어를 시작하는 최소온도를 각각 파악하는 단계;

   상기 각 현재온도와 상기 각 최소온도와의 차이를 계산하는 단계;

   상기 계산된 각각의 차이 값에 대응되는 것으로 구동하고자 하는 제1 송풍 팬에 영향을 주는 정도인 무게 값을 곱하는 단계; 및

   구동하고자 하는 제1 송풍 팬의 속도와 나머지 제2 송풍 팬의 속도를 더하여 반응 함수를 곱하고 최소 속도를 더하여 실제 구동 값을 계산하는 단계를 포함하는

   팬 제어 방법.
6. 제 5항에 있어서,

   상기 제2 송풍 팬은 하나 이상인

   팬 제어 방법.

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