TWI650661B - 熱模擬系統 - Google Patents

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吳東樺
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Abstract

本發明提出一種熱模擬系統，適於建立熱測試所需的測試環境。所述熱模擬系統包括通訊元件、可控負載元件、多個連接器以及控制器。通訊元件用以接收來自外部電子裝置的加熱控制訊號、風扇控制訊號以及負載控制訊號的至少其中之一。可控負載元件用以提供負載。多個連接器用以連接加熱元件以及風扇。控制器用以根據加熱控制訊號控制加熱元件產生的熱能，根據風扇控制訊號控制風扇的轉速，以及根據負載控制訊號控制可控負載元件所提供的負載的負載值。

Description

熱模擬系統
本發明是有關於一種測試工具，且特別是有關於一種可用於測試裝置散熱能力的熱模擬系統。
近年來，隨著科技產業日益發達，電子裝置例如個人電腦（Personal Computer，PC）、筆記型電腦（Notebook，NB）、個人數位助理（Personal Digital Assistant，PDA）與智慧型手機（Smart Phone）等產品已頻繁地出現在日常生活中。這些電子裝置在運作的過程中通常會產生熱能，而影響電子裝置的運作效能。因此，電子裝置內部通常會配置散熱模組或散熱元件，例如是散熱風扇，以協助將電子裝置的產熱散逸至電子裝置的外部。
在設計這些散熱模組或散熱元件於電子裝置時，必須經過完善的測試流程才能夠確保散熱的效率。目前的測試方式例如是增加電子裝置中的中央處理器或顯示卡的使用率，來達到熱產生的效果。然而，這樣的測試方式無法準確地控制所產生的熱能，而導致散熱的測試效率無法進一步提升。
本發明提供一種熱模擬系統，能夠準確地提供測試者其所需的測試環境。
本發明實施例提出一種熱模擬系統，適於建立熱測試所需的測試環境。所述熱模擬系統包括通訊元件、可控負載元件、多個連接器以及控制器，其中，控制器耦接於通訊元件、可控負載元件以及所述多個連接器。通訊元件用以接收來自外部電子裝置的加熱控制訊號、風扇控制訊號以及負載控制訊號的至少其中之一。可控負載元件用以提供負載。多個連接器用以連接加熱元件以及風扇。控制器用以根據加熱控制訊號來控制加熱元件產生的熱能，根據風扇控制訊號控制風扇的轉速，以及根據負載控制訊號控制可控負載元件所提供的負載的負載值。
本發明實施例提出一種熱模擬系統，適於建立熱測試所需的測試環境。所述熱模擬系統包括第一通訊元件、第一連接器以及第一控制器，其中，第一控制器耦接於第一通訊元件以及第一連接器。第一通訊元件用以接收來自外部電子裝置的加熱控制訊號。第一連接器用以連接加熱元件。第一控制器用以根據加熱控制訊號來控制加熱元件產生的熱能。
本發明實施例提出一種熱模擬系統，適於建立熱測試所需的測試環境。所述熱模擬系統包括第一通訊元件、可控負載元件以及第一控制器，其中，第一控制器耦接於第一通訊元件以及可控負載元件。第一通訊元件用以接收來自外部電子裝置的負載控制訊號。可控負載元件用以提供負載。第一控制器用以根據負載控制訊號來控制可控負載元件所提供的負載的負載值。
基於上述，本發明實施例所提出的熱模擬系統，利用控制器來分別控制風扇、溫度感測器、加熱元件以及可控負載元件，能夠在系統熱測試時，更精準的控制風扇的轉速、加熱元件所產生的熱能以及可控負載元件所提供的負載的負載值。據此，測試者能夠更便利的創造其所需的測試環境。
為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
圖1繪示本發明一實施例的熱模擬系統的概要方塊圖。
請參照圖1，本實施例的熱模擬系統100包括通訊元件110、控制器120、多個連接器130、140、150以及可控負載元件160，其中，控制器120耦接於通訊元件110、多個連接器130、140、150以及可控負載元件160。在本實施例中，測試者例如將熱模擬系統100設置於被測試系統（未繪示）當中，用以在被測試系統中模擬出所需的測試環境。
在本實施例中，通訊元件110例如但不限於是有線的通用序列匯流排（USB）、無線的藍芽（Bluetooth）、紅外線（RF）、或無線保真網路（Wireless Fidelity，Wi-Fi）等通訊模組的其中之一或其組合，用以有線或無線地與外部電子裝置進行通訊。
在本實施例中，控制器120例如但不限於是中央處理單元（Central Processing Unit，CPU），或是其他可程式化之一般用途或特殊用途的微處理器（Microprocessor）、數位訊號處理器（Digital Signal Processor，DSP）、可程式化控制器、特殊應用積體電路（Application Specific Integrated Circuits，ASIC）、可程式化邏輯裝置（Programmable Logic Device，PLD）或其他類似裝置或這些裝置的組合。
在本實施例中，連接器130例如用以連接至少一個風扇；連接器140例如用以連接至少一個溫度感測器；連接器150例如用以連接至少一個加熱元件。舉例來說，測試者可依據其測試上的需求，將連接器130所連接的風扇分別地設置於被測試系統中的任意位置以對其進行散熱，將連接器140所連接的溫度感測器分別地設置於被測試系統中的任意位置以測試溫度感測器所在位置的溫度，以及將連接器150所連接的加熱元件分別地設置於被測試系統中的任意位置以使加熱元件所在的位置升溫。
在本實施例中，可控負載元件160例如是由一或多個電阻器所組成，用以提供負載。
特別是，控制器120可透過連接器130來直接控制其所連接的各風扇的轉速；透過連接器140來直接控制其所連接的各加熱元件產生的熱能；以及透過連接器150來讀取各溫度感測器的讀值。此外，控制器120能針對可控負載元件160所提供的負載直接調整負載值。如此一來，本發明實施例所提出的熱模擬系統100能夠在被測試系統中精準的創造出所需的測試環境。
在一些實施例中，被測試系統例如必須進入真空腔體來進行測試。藉由圖1實施例所介紹的熱模擬系統100，測試者只要預先設置好風扇、溫度感測器以及加熱元件的位置，便可以利用電子裝置來無線地連接至通訊元件110，進而控制控制器120來方便地建立所需的測試環境，以及讀取溫度感測器的讀值。
圖2繪示本發明一實施例的熱模擬系統的示意圖。
請參照圖2，本實施例示範性的介紹圖1實施例中熱模擬系統100的一種實作方式。與前述實施例相同的標號用以表示相同或相似的元件，在此不再次說明。
在本實施例中，熱模擬系統100包括風扇控制裝置FC、加熱裝置HC以及負載裝置LC，分別由控制器121、控制器122以及控制器123來進行控制，且控制器121、控制器122以及控制器123之間透過連接介面CI相互耦接並進行溝通。在本實施例中，控制器121、122與123例如是類似於圖1實施例中的控制器120，而連接介面CI例如是積體電路匯流排（Inter-Integrated Circuit，I2 C）、串行高技術配置匯流排（Serial Advanced Technology Attachment，SATA）或平行高技術配置匯流排（Parallel Advanced Technology Attachment，PATA）等，本發明並不在此限制。
在本實施例中，風扇控制裝置FC包括通訊元件110、控制器121、連接器130、連接器140以及連接介面CI，其中，控制器121耦接於通訊元件110、連接器130、連接器140以及連接介面CI。
在一實施例中，風扇控制裝置FC例如是以PCIe介面卡的型式來實作，以便於設置在被測試系統的主機板上。詳細來說，通訊元件110、控制器121、連接器130、連接器140以及連接介面CI皆設置於PCIe介面卡上，且PCIe介面卡可透過其PCIe連接器插設於主機板上。據此，若被測試系統中有電源供應器可提供主機板電源，則風扇控制裝置FC也可以透過PCIe連接器來獲得電力。在一實施例中，PCIe介面卡上可更包括電源接口，用以連接外部電源。如此一來，PCIe介面卡上的各元件也可以透過此電源接口來從外部電源獲取所需的電力。然而，本發明並不在此限制風扇控制裝置FC的實作型式。
在本實施例中，加熱裝置HC包括控制器122、連接器150以及連接介面CI，其中，控制器122耦接於連接器150以及連接介面CI。
在一實施例中，加熱裝置HC例如是以PCIe介面卡的型式來實作，以便於設置在被測試系統的主機板上。詳細來說，控制器122、連接器150以及連接介面CI皆設置於PCIe介面卡上，且PCIe介面卡可透過其PCIe連接器插設於主機板上。據此，若被測試系統中有電源供應器可提供主機板電源，則加熱裝置HC也可以透過PCIe連接器來獲得電力。在一實施例中，PCIe介面卡上可更包括電源接口，用以連接外部電源。如此一來，PCIe介面卡上的各元件也可以透過此電源接口來從外部電源獲取所需的電力。然而，本發明並不在此限制加熱裝置HC的實作型式。
在本實施例中，負載裝置LC包括控制器123、可控負載元件160以及連接介面CI，其中，控制器123耦接於可控負載元件160以及連接介面CI。
在一實施例中，負載裝置LC例如是以PCIe介面卡的型式來實作，以便於設置在被測試系統的主機板上。詳細來說，控制器123、可控負載元件160以及連接介面CI皆設置於PCIe介面卡上，且PCIe介面卡可透過其PCIe連接器插設於主機板上。據此，若被測試系統中有電源供應器可提供主機板電源，則負載裝置LC也可以透過PCIe連接器來獲得電力。在一實施例中，PCIe介面卡上可更包括電源接口，用以連接外部電源。如此一來，PCIe介面卡上的各元件也可以透過此電源接口來從外部電源獲取所需的電力。然而，本發明並不在此限制負載裝置LC的實作型式。
特別是，在本實施例中，以風扇控制裝置FC作為主卡，控制器121會先透過通訊元件110有線或無線地與外部的電子裝置ED進行通訊，再透過連接介面CI與控制器122以及控制器123通訊。
舉例來說，電子裝置ED例如發送風扇控制訊號、加熱控制訊號或負載控制訊號至通訊元件110。當控制器121判斷通訊元件110所接收到的是風扇控制訊號時，會直接透過連接器130對其所連接的風扇進行控制；當控制器121判斷通訊元件110所接收到的是加熱控制訊號時，會透過連接介面CI將加熱控制訊號傳送至控制器122；當控制器121判斷通訊元件110所接收到的是負載控制訊號時，會透過連接介面CI將負載控制訊號傳送至控制器123。另一方面，當控制器122與控制器123要傳遞訊息至電子裝置ED時，也會先透過連接介面CI將訊息傳遞至控制器121，再轉傳至電子裝置ED。
值得一提的是，本實施例中是以風扇控制裝置FC作為主卡來進行說明，但本發明並不限於此。在其他實施例中，通訊元件110也可例如是設置於加熱裝置HC並以加熱裝置HC作為主卡，或例如是設置於負載裝置LC並以負載裝置LC作為主卡。
圖3繪示本發明一實施例的熱模擬系統的示意圖。
請參照圖3，本實施例示範性的介紹圖1實施例中熱模擬系統100的另一種實作方式。與前述實施例相同的標號用以表示相同或相似的元件，在此不再次說明。
類似於圖2實施例，本實施例的熱模擬系統100也是包括風扇控制裝置FC、加熱裝置HC以及負載裝置LC，分別由控制器121、控制器122以及控制器123來進行控制。其差別在於，本實施例在風扇控制裝置FC、加熱裝置HC以及負載裝置LC上分別設置有通訊元件111、通訊元件112與通訊元件113，因此風扇控制裝置FC、加熱裝置HC以及負載裝置LC可各自獨立運作，並沒有主卡或非主卡的分別。在本實施例中，通訊元件111、112、113皆類似於圖1與圖2實施例的通訊元件110，在此不再贅述。
舉例而言，當電子裝置ED無線地發送風扇控制訊號時，控制器121會透過通訊元件111接收風扇控制訊號，並且根據風扇控制訊號來控制連接器130所連接的風扇的轉速。當電子裝置ED無線地發送加熱控制訊號時，控制器122會透過通訊元件112接收加熱控制訊號，並且根據加熱控制訊號來控制連接器150所連接的加熱元件所產生的熱能。當電子裝置ED無線地發送負載控制訊號時，控制器123會透過通訊元件113接收負載控制訊號，並且根據負載控制訊號來控制可控負載元件160所提供的負載的負載值。以下將搭配圖式分別詳述本實施例的風扇控制裝置FC、加熱裝置HC以及負載裝置LC。
圖4繪示本發明一實施例的風扇控制裝置的示意圖。
請參照圖4，本實施例的風扇控制裝置FC是以PCIe介面卡的型式來實作，因此包括PCIe介面卡C1，而風扇控制裝置FC的電源接口PWR、通訊元件111、控制器121、連接器130以及連接器140皆是設置於PCIe介面卡C1上。其中，如圖3所示，本實施例的通訊元件111可用以與外部的電子裝置ED進行通訊。
在本實施例中，連接器130中包括多個（例如，8個）風扇接口F0至F7，分別是用以連接一個風扇。當通訊元件111接收到來自電子裝置ED的風扇控制訊號時，控制器121會根據風扇控制訊號來分別控制風扇的轉速。在一實施例中，風扇控制訊號例如是直接指定各風扇的開關與轉速。據此，風扇控制裝置FC能夠精準的控制各風扇的轉速。所屬領域具備通常知識者當可理解控制器控制風扇轉速的實作方式，在此不再贅述。另一方面，控制器121也可透過連接器130來讀取各風扇的轉速，並視需求透過通訊元件111傳遞至電子裝置ED。
在本實施例中，連接器140中包括多個感測器接口S，分別用以連接溫度感測器。在一實施例中，溫度感測器例如是以熱電偶來實作，但本發明並不限於此。控制器121例如能夠即時將各個溫度感測器所感測到的溫度透過通訊元件111傳遞至電子裝置ED。
在本實施例中，PCIe介面卡C1包括有PCIe連接器CNR1，可用以連接至被測試系統的主機板上的PCIe插槽。據此，當被測試系統中有電源供應器可提供主機板電源時，風扇控制裝置FC上的各元件以及其所連接的風扇都能夠透過PCIe連接器CNR1來獲得電力。
值得一提的是，本實施例的風扇控制裝置FC上還包括電源接口PWR，設置於PCIe介面卡C1­ 上並用以連接外部電源。據此，風扇控制裝置FC上的各元件及其所連接的風扇能夠透過電源接口PWR來從外部電源獲得電力。
圖5繪示本發明一實施例的加熱裝置的示意圖。
請參照圖5，本實施例的加熱裝置HC是以PCIe介面卡的型式來實作，因此包括PCIe介面卡C2，而加熱裝置HC的電源接口PWR、通訊元件112、控制器122以及連接器150皆是設置於PCIe介面卡C2上。其中，如圖3所示，本實施例的通訊元件112可用以與外部的電子裝置ED進行通訊。
在本實施例中，連接器150中包括多個加熱接口EH，分別是用以連接加熱元件。在一實施例中，加熱元件例如但不限於是以電熱片來實作，藉由調整施加於電熱片上的電壓便能夠調整其所產生的熱能。因此，當通訊元件112接收到來自電子裝置ED的加熱控制訊號時，控制器122會根據加熱控制訊號，透過連接器150中的多個加熱接口EH來分別設定施加於各個電熱片的電壓，以控制加熱元件所產生的熱能。在一實施例中，加熱控制訊號例如是直接指定施加於各電熱片的電壓的電壓值。據此，加熱裝置HC能夠精準的控制加熱元件（或電熱片）所產生的熱能。
在本實施例中，PCIe介面卡C2包括有PCIe連接器CNR2，可用以連接至被測試系統的主機板上的PCIe插槽。據此，當被測試系統中有電源供應器可提供主機板電源時，加熱裝置HC上的各元件以及其所連接的加熱元件都能夠透過PCIe連接器CNR2來獲得電力。
值得一提的是，本實施例的加熱裝置HC上還包括電源接口PWR，設置於PCIe介面卡C2­ 上並用以連接外部電源。據此，加熱裝置HC上的各元件及其所連接的加熱元件能夠透過電源接口PWR來從外部電源獲得電力。
圖6繪示本發明一實施例的負載裝置的示意圖。
請參照圖6，本實施例的負載裝置LC是以PCIe介面卡的型式來實作，因此包括PCIe介面卡C3，而負載裝置LC的電源接口PWR、通訊元件113、控制器123以及可控負載元件160皆是設置於PCIe介面卡C3上。其中，如圖3所示，本實施例的通訊元件113可用以與外部的電子裝置ED進行通訊。
在本實施例中，可控負載元件160包括多個電阻器R以及對應各個電阻器R的開關，藉由調整此些開關便能夠對應的設定可控負載元件160所提供的負載的負載值。值得一提的是，所述的多個電阻器R可以相同或不同，並且各個電阻器R可藉由水泥電阻或SWD電阻或其他類似的電阻器來實作，本發明並不加以限制。因此，當通訊元件113接收到來自電子裝置ED的負載控制訊號時，控制器123會根據負載控制訊號來控制多個電阻器R所對應的多個開關，來設定可控負載元件160所提供的負載的負載值。在一實施例中，負載控制訊號例如是直接指定負載值，而控制器123根據此負載值來判斷與控制多個電阻器R所對應的多個開關。據此，負載裝置LC可精準的控制可控負載元件160所提供負載的負載值。
在本實施例中，PCIe介面卡C3包括有PCIe連接器CNR3，可用以連接至被測試系統的主機板上的PCIe插槽。據此，當被測試系統中有電源供應器可提供主機板電源時，負載裝置LC上的各元件都能夠透過PCIe連接器CNR3來獲得電力。
值得一提的是，本實施例的負載裝置LC上還包括電源接口PWR，設置於PCIe介面卡C3­ 上並用以連接外部電源。據此，負載裝置LC上的各元件能夠透過電源接口PWR來從外部電源獲得電力。
由於本實施例所介紹的風扇控制裝置FC、加熱裝置HC以及負載裝置LC可分開獨立的運作。因此，在其他實施例中，測試者亦可任意選取風扇控制裝置FC、加熱裝置HC以及負載裝置LC三者的其中之一或其組合，來建構其所需的熱模擬系統。
此外，在一實施例中，測試者可例如利用具有紅外線模組（例如，RF Sub-1GHz模組）的手持式遙控器，來連接至通訊元件111、112以及113。如此一來，測試者可更方便地利用手持式遙控器來遙控熱模擬系統或取得熱模擬系統的各項資訊。
綜上所述，本發明實施例所提出的熱模擬系統，利用控制器來分別控制風扇、溫度感測器、加熱元件以及可控負載元件，能夠在系統熱測試時，更精準的控制風扇的轉速、加熱元件所產生的熱能以及可控負載元件所提供的負載的負載值。據此，測試者能夠更便利的創造其所需的測試環境。
雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。
100‧‧‧熱模擬系統
110、111、112、113‧‧‧通訊元件
120、121、122、123‧‧‧控制器
130、140、150‧‧‧連接器
160‧‧‧可控負載元件
C1、C2、C3‧‧‧PCIe介面卡
CI‧‧‧連接介面
CNR1、CNR2、CNR3‧‧‧PCIe連接器
ED‧‧‧電子裝置
EH‧‧‧加熱接口
F0~F8‧‧‧風扇接口
FC‧‧‧風扇控制裝置
HC‧‧‧加熱裝置
LC‧‧‧負載裝置
PWR‧‧‧電源接口
R‧‧‧電阻器
S‧‧‧感測器接口
圖1繪示本發明一實施例的熱模擬系統的概要方塊圖。 圖2繪示本發明一實施例的熱模擬系統的示意圖。 圖3繪示本發明一實施例的熱模擬系統的示意圖。 圖4繪示本發明一實施例的風扇控制裝置的示意圖。 圖5繪示本發明一實施例的加熱裝置的示意圖。 圖6繪示本發明一實施例的負載裝置的示意圖。

Claims (12)

  1. 一種熱模擬系統，適於建立熱測試所需的測試環境，所述熱模擬系統包括：通訊元件，用以接收來自外部電子裝置的加熱控制訊號、風扇控制訊號以及負載控制訊號的至少其中之一；可控負載元件，用以提供負載；多個連接器，用以連接加熱元件以及風扇；以及控制器，耦接於該通訊元件、該些連接器以及該可控負載元件，其中該風扇控制訊號指定該風扇的轉速，並且該負載控制訊號指定該可控負載元件所提供的負載的負載值，其中該控制器用以根據該加熱控制訊號控制該加熱元件產生的熱能，根據該風扇控制訊號控制該風扇的該轉速，以及根據該負載控制訊號控制該可控負載元件所提供的該負載的該負載值。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的熱模擬系統，更包括：PCIe介面卡，包括PCIe連接器，其中該通訊元件、該可控負載元件、該些連接器以及該控制器設置於該PCIe介面卡上，並且該通訊元件、該可控負載元件、該加熱元件、該風扇以及該控制器係透過該PCIe連接器獲得電力。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的熱模擬系統，更包括：電源接口，耦接於該通訊元件、該可控負載元件、該些連接器以及該控制器，用以連接外部電源，其中該通訊元件、該可控負載元件、該加熱元件、該風扇以及該控制器透過該電源接口從該外部電源獲得電力。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的熱模擬系統，其中該通訊元件包括Wi-Fi通訊模組或紅外線通訊模組的至少其中之一。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的熱模擬系統，其中該加熱元件包括多個電熱片，其中該控制器用以根據該加熱控制訊號設定分別施加於該些電熱片的電壓，以控制該加熱元件產生的該熱能。
  6. 如申請專利範圍第1項所述的熱模擬系統，其中該可控負載元件包括多個電阻器以及對應該些電阻器的多個開關，其中該控制器用以根據該負載控制訊號控制該些開關，以設定該可控負載元件所提供的該負載的該負載值。
  7. 一種熱模擬系統，適於建立熱測試所需的測試環境，所述熱模擬系統包括：第一通訊元件，用以接收來自外部電子裝置的負載控制訊號；可控負載元件，用以提供負載，其中該負載控制訊號指定該可控負載元件所提供的該負載的負載值；以及第一控制器，耦接於該第一通訊元件以及該可控負載元件，用以根據該負載控制訊號控制該可控負載元件所提供的該負載的該負載值。
  8. 如申請專利範圍第7項所述的熱模擬系統，更包括：PCIe介面卡，包括PCIe連接器，其中該第一通訊元件、該可控負載元件以及該第一控制器設置於該PCIe介面卡上，並且該第一通訊元件、該可控負載元件以及該第一控制器係透過該PCIe連接器獲得電力。
  9. 如申請專利範圍第7項所述的熱模擬系統，更包括：電源接口，耦接於該第一通訊元件、該可控負載元件以及該第一控制器，用以連接外部電源，其中該第一通訊元件、該可控負載元件以及該第一控制器透過該電源接口從該外部電源獲得電力。
  10. 如申請專利範圍第7項所述的熱模擬系統，其中該第一通訊元件包括Wi-Fi通訊模組或紅外線通訊模組的其中之一。
  11. 如申請專利範圍第7項所述的熱模擬系統，其中該可控負載元件包括多個電阻器以及對應該些電阻器的多個開關，其中該第一控制器用以根據該負載控制訊號控制該些開關，以設定該可控負載元件所提供的該負載的該負載值。
  12. 如申請專利範圍第7項所述的熱模擬系統，更包括：第二通訊元件，用以接收來自外部電子裝置的風扇控制訊號第二連接器，用以連接風扇；以及第二控制器，耦接於該第二通訊元件以及該第二連接器，用以根據該風扇控制訊號控制該風扇的轉速。
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