TW202418930A - 散熱裝置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

一種應用於運算單元的散熱裝置，包含風扇單元、訊號接收單元、時間單元以及控制單元。訊號接收單元接收衛星定位訊號，且依據衛星定位訊號產生訊號強度。時間單元產生即時時間。控制單元與風扇單元、訊號接收單元以及時間單元電性連接，且依據訊號強度以及即時時間，調整風扇單元的轉速，以達散熱目的。本發明更包含一種散熱裝置的控制方法。

Description

散熱裝置及其控制方法

本發明係有關一種散熱裝置及其控制方法，尤指藉由衛星定位訊號與即時時間控制風扇轉速的一種散熱裝置及其控制方法。

隨著數位裝置的功能與效能越來越提升，在高速運算的期間容易產生許多熱量，故如何對數位裝置進行有效散熱係相當重要的議題。

然而，傳統上對於數位裝置的散熱方式係採用固定轉速之設置模式，且產生固定大小的聲量，且無法依據環境條件而自動地調整，以兼顧不同使用環境之散熱效率與聲學優化。

為此，如何設計出一種散熱裝置及其控制方法，來解決前述的技術問題，乃為本案發明人所研究的重要課題。

本發明之其中一目的在於提供一種散熱裝置，可針對所處環境而自動地改變風扇轉速，從而解決了現有技術之無法依據環境條件而自動地調整散熱效率與聲學優化的技術問題，達到方便使用之目的。

為達成前揭目的，本發明所提出的散熱裝置應用於運算單元，且包含風扇單元、訊號接收單元、時間單元以及控制單元。訊號接收單元接收衛星定位訊號，且依據衛星定位訊號產生訊號強度。時間單元產生即時時間。控制單元與風扇單元、訊號接收單元以及時間單元電性連接，且依據訊號強度以及即時時間，調整風扇單元的轉速。

在某些實施例中，訊號強度與轉速呈正比，且當即時時間的格式為二十四小時制，則即時時間與轉速呈反比。

在某些實施例中，所述之散熱裝置更包含拾音單元，拾音單元與控制單元電性連接，接收環境音訊，且依據環境音訊產生聲量。控制單元依據聲量、訊號強度以及即時時間，調整風扇單元的轉速，且聲量與轉速呈正比。

在某些實施例中，所述之散熱裝置更包含溫度單元，溫度單元與控制單元電性連接，且感測運算單元的溫度。控制單元依據溫度、訊號強度以及即時時間，調整風扇單元的轉速，且溫度與轉速呈正比。

在某些實施例中，所述之散熱裝置更包含儲存單元，儲存單元與控制單元電性連接，且儲存查找表。控制單元依據訊號強度、即時時間以及查找表，調整風扇單元的轉速。

本發明之其中另一目的在於提供一種散熱裝置的控制方法，可針對所處環境而自動地改變風扇轉速，從而解決了現有技術之無法依據環境條件而自動地調整散熱效率與聲學優化的技術問題，達到方便使用之目的。

為達成前揭目的，本發明所提出的控制方法應用於運算單元，且包含下列步驟：接收衛星定位訊號，且依據衛星定位訊號產生訊號強度；產生即時時間；以及依據訊號強度以及即時時間之至少一者調整風扇單元的轉速。

在某些實施例中，訊號強度與轉速呈正比，且當即時時間的格式為二十四小時制，則即時時間與轉速呈反比。

在某些實施例中，所述之控制方法更包含下列步驟：接收環境音訊，且依據環境音訊產生聲量；以及依據聲量、訊號強度以及即時時間，調整風扇單元的轉速，且聲量與轉速呈正比。

在某些實施例中，所述之控制方法更包含下列步驟：感測運算單元的溫度；以及依據溫度、訊號強度以及即時時間，調整風扇單元的轉速，且溫度與轉速呈正比。

在某些實施例中，所述之控制方法更包含下列步驟：讀取查找表，且依據訊號強度、即時時間以及查找表調整風扇單元的轉速。

綜上所述，本發明之散熱裝置及其控制方法可以藉由散熱裝置所處之環境而自動地改變風扇單元之轉速，藉以達到不同條件狀態下對應不同的散熱狀態。

值得一提的是，當所處環境為室外，則風扇單元之轉速可以提升，加強散熱效果，而不用擔心風扇單元產生之噪音干擾使用者或其他人；當所處環境為室內，則風扇單元之轉速可以降低，在運算單元可安全運作的前提下，還兼顧到盡可能地避免風扇單元產生之噪音干擾使用者或其他人；又或是，當所處環境的時間為下午或晚上，則風扇單元之轉速可以降低，在運算單元可安全運作的前提下，還兼顧到盡可能地避免風扇單元產生之噪音干擾使用者或其他人。

為此，本發明所述之散熱裝置及其控制方法可針對所處環境而自動地改變風扇轉速，從而解決了現有技術之無法依據環境條件而自動地調整散熱效率與聲學優化的技術問題，達到方便使用之目的。

為了能更進一步瞭解本發明為達成預定目的所採取之技術、手段及功效，請參閱以下有關本發明之詳細說明與附圖，相信本發明特徵與特點，當可由此得一深入且具體之瞭解，然而所附圖式僅提供參考與說明用，並非用來對本發明加以限制者。

以下係藉由特定的具體實施例說明本發明之實施方式，熟悉此技術之人士可由本說明書所揭示之內容輕易地瞭解本發明之其他優點及功效。本發明亦可藉由其他不同的具體實例加以施行或應用，本發明說明書中的各項細節亦可基於不同觀點與應用在不悖離本發明之精神下進行各種修飾與變更。

須知，本說明書所附圖式繪示之結構、比例、大小、元件數量等，均僅用以配合說明書所揭示之內容，以供熟悉此技術之人士瞭解與閱讀，並非用以限定本發明可實施之限定條件，故不具技術上之實質意義，任何結構之修飾、比例關係之改變或大小之調整，在不影響本發明所能產生之功效及所能達成之目的下，均應落在本發明所揭示之技術內容得能涵蓋之範圍內。

茲有關本發明之技術內容及詳細說明，配合圖式說明如下。

圖1為本發明散熱裝置之第一實施例的功能方塊示意圖；圖2為本發明控制方法之第一實施例的流程示意圖。

請一併參閱圖1及圖2，本發明所提出之第一實施例的散熱裝置1應用於運算單元100，且包含風扇單元10、訊號接收單元20、時間單元30以及控制單元40。且散熱裝置1之控制方法可包含步驟S1至步驟S3。

運算單元100可包含微控制器(micro control Unit, MCU)、微處理器(micro processing unit, MPU)、中央處理器(central processing unit, CPU)、特殊應用積體電路(application specific integrated circuit, ASIC)、數位訊號處理器(digital signal processor, DSP)、圖形處理器(graphic processing unit, GPU)、現場可程式化邏輯陣列(field programmable gate array, FPGA)、以及系統單晶片(system on a chip, SoC)的其中一者。所述微控制器(MCU)亦可包含基於Arduino機器碼架構的電路板，例如，印刷電路板(printed circuit board, PCB)，然其非限制性。

風扇單元10包含可樞轉且環設有多數個扇葉(圖中未示)的氣動結構，例如，輪葉扇、鼓風扇等，風扇單元10係藉由改變其轉速，而調整所輸出的風速或風量，然其非限制性。

在某些實施例中，風扇單元10更包含與氣動結構樞接的馬達11，且藉由馬達11改變氣動結構的轉速，繼而調整所輸出的風速或風量，然其非限制性。

如步驟S1，訊號接收單元20接收衛星定位訊號21，且依據衛星定位訊號21產生訊號強度22。

在某些實施例中，所述衛星定位訊號21可包含接收自地球軌道上之衛星所輸出的無線訊號。進一步而言，衛星定位訊號21可相容於全球導航衛星系統(global navigation satellite system, GNSS)之衛星訊號，例如輔助全球衛星定位系統(assisted global positioning system, AGPS)、美國的全球定位系統(global positioning system, GPS)、俄羅斯的格洛納斯系統(global navigation satellite system, GLONASS)、中國大陸的北斗衛星導航系統(Beidou navigation satellite system, BDS)、以及歐盟的伽利略定位系統(Galileo satellite system)等，然其非限制性。

在某些實施例中，訊號接收單元20可包含加速規(accelerometer)，又可被稱之為加速計、加速針、加速度感測器、重力計(G-sensor)等，是測量加速度的裝置，相對於遠距感測的裝置，其測量的是自身的運動。當加速規應用於測量重力(即地心引致之重力加速度G值)時，可稱之為重力計。當加速規應用於微機電系統(microelectromechanical systems, MEMS)或地理定位時，亦可被稱之為全球導航衛星系統(GNSS)，然其非限制性。

值得一提的是，本發明係藉由產生訊號強度22來判斷散熱裝置1是在室內或室外。進一步而言，一般建築物具有堅固的材料架構(例如，水泥、鋼筋等)，對於來自衛星或基地台等地無線訊號均造成強度衰減之作用。進一步而言，當散熱裝置1於室內時，衛星定位訊號21會受到建築物干擾而衰減，訊號接收單元20藉由確認所接收之訊號強度22小於某閾值(圖中未示)為弱，來判斷散熱裝置1位於室內；當散熱裝置1於室外時，衛星定位訊號21不受到建築物干擾而衰減，訊號接收單元20藉由確認所接收之訊號強度22大於某閾值為強，來判斷散熱裝置1位於室外，然其非限制性。

如步驟S2，時間單元30產生即時時間31。

在某些實施例中，時間單元30可相容於世界協調時間(coordinated universal time, UTC)、國際原子時間(international atomic time)、格林威治平均時間(Greenwich mean time, GMT)、積體電路時間(或可稱之為實時時鐘(real-time clock，RTC))、網路時間協定(network time protocol, NTP)或全球導航衛星系統(GNSS)等，然其非限制性。

進一步而言，所述時間單元30可以是與運算單元100電性連接之積體電路(例如，電腦主機板上的BIOS晶片等)，故所述即時時間31係RTC，然其非限制性。

進一步而言，所述時間單元30亦可以是作業系統(例如，Windows、MAC、Linux等)的時間程式，故所述即時時間31係NTP，然其非限制性。

值得一提的是，本發明係藉由即時時間31來判斷散熱裝置1是否需對應使用者所處時區與作息進行調整。例如，時間單元30可對應散熱裝置1在不同時區的變化，而產生相應環境之即時時間31，例如可隨時更新的GNSS，這對於經常需要國際差旅的使用者相當實用，不會因為短時間內將散熱裝置1攜至不同時區，而錯置了對應不同時區之正常人類作息時間，藉此降低調整時差之干擾，然其非限制性。

進一步而言，當時間單元30所輸出之即時時間31的格式為二十四小時制，則數字越大代表越接近正常人類作息的休息時間，反之則數字越小則越接近正常人類作息的清醒時間(例如，以上午六點之後為例)。為此，控制單元40可以藉由即時時間31來判斷休息時間，且降低風扇單元10之轉速，在運算單元100可安全運作的前提下，兼顧到盡可能地避免風扇單元10產生之噪音干擾使用者或其他人，然其非限制性。

控制單元40與風扇單元10、訊號接收單元20以及時間單元30電性連接。

如步驟S3，控制單元40依據訊號強度22以及即時時間31，調整風扇單元10的轉速。

在某些實施例中，控制單元40可包含微控制器(MCU)、微處理器(MPU)、中央處理器(CPU)、特殊應用積體電路(ASIC)、數位訊號處理器(DSP)、圖形處理器(GPU)、現場可程式化邏輯陣列(FPGA)、以及系統單晶片(SoC)的其中一者。所述微控制器(MCU)亦可包含基於Arduino機器碼架構的電路板，例如，印刷電路板(PCB)。系統單晶片可以是樹莓派(Raspberry Pi)，且其型號可以是1A型、1A+型、1B型、1B+型、2B型、3B型、3B+型、3A+型或4B型，然其非限制性。

值得一提的是，控制單元40包含可輸出脈衝寬度調變(pulse-width modulation, PWM)訊號之積體電路，控制單元40可輸出脈波至馬達11，且藉由對於輸出之脈波進行工作週期(duty cycle)之控制，調整與馬達11的轉速，藉此改變風扇單元10所輸出的風速或風量，然其非限制性。

在某些實施例中，訊號強度22與轉速呈正比，即控制單元40依據散熱裝置1所處環境是室內或室外之判斷結果，進一步調整風扇單10之轉速；且當即時時間31的格式為二十四小時制，則即時時間31與轉速呈反比，即控制單元40依據所處環境之正常人類作息時間之判斷結果，進一步調整風扇單10之轉速，然其非限制性。

為此，本發明之散熱裝置1及其控制方法可以藉由散熱裝置1所處之環境而自動地改變風扇單元10之轉速，藉以達到不同條件狀態下對應不同的散熱狀態。

值得一提的是，當所處環境為室外，則風扇單元10之轉速可以提升，加強散熱效果，而不用擔心風扇單元10產生之噪音干擾使用者或其他人；當所處環境為室內，則風扇單元10之轉速可以降低，在運算單元100可安全運作的前提下，還兼顧到盡可能地避免風扇單元10產生之噪音干擾使用者或其他人；又或是，當所處環境的時間為下午或晚上，則風扇單元10之轉速可以降低，在運算單元100可安全運作的前提下，還兼顧到盡可能地避免風扇單元10產生之噪音干擾使用者或其他人，然其非限制性。

圖3為本發明散熱裝置之第二實施例的功能方塊示意圖；圖4為本發明控制方法之第二實施例的流程示意圖。

請一併參閱圖3及圖4，本發明所提出之第二實施例的散熱裝置2與前述第一實施例的散熱裝置1大致相同，惟散熱裝置2更包含拾音單元50、溫度單元60以及儲存單元70。且散熱裝置2之控制方法相對於前述散熱裝置1之控制方法更包含步驟S4至步驟S6。

拾音單元50與控制單元40電性連接。如步驟S4，拾音單元50接收環境音訊51，且依據環境音訊51產生聲量52。進一步而言，在前述步驟S3中，控制單元40可依據聲量52、訊號強度22以及即時時間31，調整風扇單元10的轉速，且聲量52與轉速呈正比。

在某些實施例中，拾音單元50可包含動圈式麥克風(dynamic microphone)、電容式麥克風(condenser microphone)、駐極體電容麥克風(electret condenser microphone)、微機電麥克風(mems microphone)、鋁帶式麥克風(ribbon microphone)、碳精麥克風(carbon microphone)或輔助式情境感知工具組(assistive context-aware toolkit, ACAT)，且所述聲量52的單位可以是聲壓級(sound pressure level)，單位為分貝(decibel, dB)，然其非限制性。

值得一提的是，控制單元40依據聲量52判斷所處環境對於風扇單元10產生之噪音的容忍度，即是，當控制單元40依據聲量52判斷所處環境為吵雜時，即判斷所處環境對噪音容忍度高，則不限制或進一步地提升風扇單元10的轉速，以維持或提高對於運算單元100的散熱效果；當控制單元40依據聲量52判斷所處環境為安靜時，即判斷所處環境對噪音容忍度低，則進一步地降低風扇單元10的轉速，在運算單元100可安全運作的前提下，還兼顧到盡可能地避免風扇單元10產生之噪音干擾使用者或其他人，然其非限制性。

溫度單元60與控制單元40電性連接。如步驟S5，溫度單元60感測運算單元100的溫度101。進一步而言，在前述步驟S3中，控制單元40可依據溫度101、訊號強度22以及即時時間31，調整風扇單元10的轉速，且溫度101與轉速呈正比。

在某些實施例中，溫度單元60可包含熱電耦元件、半導體溫度感測器或晶體振盪器等，然其非限制性。

值得一提的是，控制單元40依據溫度101判斷運算單元100的負載狀況，若控制單元40判斷溫度101過高，則進一步地提升風扇單元10的轉速，以提高對於運算單元100的散熱效果，避免運算單元100過熱而受損；若控制單元40判斷溫度101在安全範圍以下，則不限制或進一步地降低風扇單元10的轉速，在運算單元100可安全運作的前提下，還兼顧到盡可能地避免風扇單元10產生之噪音干擾使用者或其他人，然其非限制性。

儲存單元70與控制單元40電性連接，且儲存查找表(look-up-table, LUT)。如步驟S6，在前述步驟S3中，控制單元40讀取查找表，且可依據訊號強度22、即時時間31以及查找表調整風扇單元10的轉速。

在某些實施例中，儲存單元70可包含NAND Flash或EEPROM等非揮發性儲存媒介，藉以妥善儲存所述查找表，以供控制單元40可隨時讀取，且可透過I2C之有線燒錄方式或空中編程(over-the-air programming, OTA)之無線傳輸方式等多種方式更新所儲存之查找表，然其非限制性。

在某些實施例中，查找表可包含關於訊號強度22、即時時間31、聲量52以及溫度101之至少一者對應風扇單元10之轉速的控制規則，用以供控制單元40來控制風扇單元10之轉速。例如，以訊號強度22是零(例如，收不到衛星定位訊號21)或大於零(例如，收得到衛星定位訊號21)來判斷所處環境是室外或室內。

在某些實施例中，當一併考慮訊號強度22、即時時間31以及聲量52的情況下，當所處環境為聲量52大的吵雜環境時，無論訊號強度22以及即時時間31如何，控制單元40都不特別對風扇單元10的轉速進行控制，即讓風扇單元10運作於正常狀態；當所處環境為聲量52中等的吵雜環境時，無論訊號強度22以及即時時間31如何，控制單元40對風扇單元10的轉速進行控制為正常狀態之轉速的90%；當所處環境為聲量52小的安靜環境時，且依訊號強度22判斷為室內時，則控制單元40依據即時時間31對風扇單元10的轉速進行控制為上午以及中午為正常狀態之轉速的90%，且晚上為正常狀態之轉速的80%；當所處環境為聲量52小的安靜環境時，且依訊號強度22判斷為室外時，則無論即時時間31如何，控制單元40對風扇單元10的轉速進行控制為正常狀態之轉速的90%，以上僅示例性說明，然其非限制性。

為此，除了前述第一實施例的訊號強度22以及即時時間31，在第二實施例中控制單元40更可藉由聲量52以及溫度101來使得控制單元40進一步地依據不同環境條件而調整風扇單元10之轉速，可以藉由感測之環境條件的增加，使得對於轉速的調整更貼近實際需求，且使風扇單元10之運作模式具更多樣性，然其非限制性。

綜上所述，本發明之散熱裝置及其控制方法可以藉由散熱裝置所處之環境而自動地改變風扇單元之轉速，藉以達到不同條件狀態下對應不同的散熱狀態。

值得一提的是，當所處環境為室外，則風扇單元之轉速可以提升，加強散熱效果，而不用擔心風扇單元產生之噪音干擾使用者或其他人；當所處環境為室內，則風扇單元之轉速可以降低，在運算單元可安全運作的前提下，還兼顧到盡可能地避免風扇單元產生之噪音干擾使用者或其他人；又或是，當所處環境的時間為下午或晚上，則風扇單元之轉速可以降低，在運算單元可安全運作的前提下，還兼顧到盡可能地避免風扇單元產生之噪音干擾使用者或其他人。

值得一提的是，除了依據訊號強度以及即時時間判斷風扇單元之轉速，在某些實施例中，控制單元更可藉由聲量以及溫度來使得控制單元進一步地依據不同環境條件而調整風扇單元之轉速，可以藉由感測之環境條件的增加，使得對於轉速的調整更貼近實際需求，且使風扇單元之運作模式具更多樣性，然其非限制性。

為此，本發明所述之散熱裝置及其控制方法可針對所處環境而自動地改變風扇轉速，從而解決了現有技術之無法依據環境條件而自動地調整散熱效率與聲學優化的技術問題，達到方便使用之目的。

以上所述，僅為本發明較佳具體實施例之詳細說明與圖式，惟本發明之特徵並不侷限於此，並非限制本發明，本發明之所有範圍應以下述之申請專利範圍為準，凡合於本發明申請專利範圍之精神與其類似變化之實施例，皆應包含於本發明之範疇中，任何熟悉該項技藝者在本發明之領域內，可輕易思及之變化或修飾皆可涵蓋在以下本案之專利範圍。

1、2:散熱裝置 10:風扇單元 11:馬達 20:訊號接收單元 21:衛星定位訊號 22:訊號強度 30:時間單元 31:即時時間 40:控制單元 50:拾音單元 51:環境音訊 52:聲量 60:溫度單元 70:儲存單元 100:運算單元 101:溫度 S1~S6:步驟

圖1為本發明散熱裝置之第一實施例的功能方塊示意圖；

圖2為本發明控制方法之第一實施例的流程示意圖；

圖3為本發明散熱裝置之第二實施例的功能方塊示意圖；以及

圖4為本發明控制方法之第二實施例的流程示意圖。

1:散熱裝置

10:風扇單元

11:馬達

20:訊號接收單元

21:衛星定位訊號

22:訊號強度

30:時間單元

31:即時時間

40:控制單元

100:運算單元

Claims (10)

1. 一種散熱裝置，應用於一運算單元，且包含： 一風扇單元； 一訊號接收單元，接收一衛星定位訊號，且依據該衛星定位訊號產生一訊號強度； 一時間單元，產生一即時時間；以及 一控制單元，與該風扇單元、該訊號接收單元以及該時間單元電性連接，且依據該訊號強度以及該即時時間，調整該風扇單元的一轉速。
2. 如請求項1所述之散熱裝置，其中，該訊號強度與該轉速呈正比，且當該即時時間的格式為二十四小時制，則該即時時間與該轉速呈反比。
3. 如請求項1所述之散熱裝置，更包含： 一拾音單元，與該控制單元電性連接，接收一環境音訊，且依據該環境音訊產生一聲量； 其中，該控制單元依據該聲量、該訊號強度以及該即時時間，調整該風扇單元的該轉速，且該聲量與該轉速呈正比。
4. 如請求項1所述之散熱裝置，更包含： 一溫度單元，與該控制單元電性連接，且感測該運算單元的一溫度； 其中，該控制單元依據該溫度、該訊號強度以及該即時時間，調整該風扇單元的該轉速，且該溫度與該轉速呈正比。
5. 如請求項1所述之散熱裝置，更包含： 一儲存單元，與該控制單元電性連接，且儲存一查找表； 其中，該控制單元依據該訊號強度、該即時時間以及該查找表，調整該風扇單元的該轉速。
6. 一種散熱裝置的控制方法，該散熱裝置應用於一運算單元，該控制方法包含： 接收一衛星定位訊號，且依據該衛星定位訊號產生一訊號強度； 產生一即時時間；以及 依據該訊號強度或該即時時間之至少一者調整一風扇單元的一轉速。
7. 如請求項6所述之控制方法，其中，該訊號強度與該轉速呈正比，且當該即時時間的格式為二十四小時制，則該即時時間與該轉速呈反比。
8. 如請求項6所述之控制方法，更包含： 接收一環境音訊，且依據該環境音訊產生一聲量；以及 依據該聲量、該訊號強度以及該即時時間，調整該風扇單元的該轉速，且該聲量與該轉速呈正比。
9. 如請求項6所述之控制方法，更包含： 依據該運算單元感測一溫度；以及 依據該溫度、該訊號強度以及該即時時間，調整該風扇單元的該轉速，且該溫度與該轉速呈正比。
10. 如請求項6所述之控制方法，更包含： 讀取一查找表，且依據該訊號強度、該即時時間以及該查找表調整該風扇單元的該轉速。

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