TWI665459B

TWI665459B - 風扇旋轉異常偵測方法與電路

Info

Publication number: TWI665459B
Application number: TW107124079A
Authority: TW
Inventors: 黃文俊
Original assignee: 應廣科技股份有限公司
Priority date: 2018-07-12
Filing date: 2018-07-12
Publication date: 2019-07-11
Also published as: TW202006387A

Abstract

本發明提出一種風扇旋轉異常偵測方法與電路，方法包含：接收有關風扇旋轉的霍爾訊號；計算該霍爾訊號的週期；以及判斷該霍爾訊號的週期是否不當延長，藉此判斷該風扇旋轉是否異常而正要反轉。

Description

風扇旋轉異常偵測方法與電路

本發明係有關一種風扇旋轉異常偵測方法與電路，且特別是有關於：當風扇異常反轉時，能加以偵測並適當因應處理的方法與電路。

風扇有多種用途，例如用以協助電路散熱等。在馬達控制風扇的應用中，有時，雖然風扇本應正轉，但因為外界產生逆風向的氣流，而造成風扇反轉。當風扇持續反轉時，會造成反向傳熱。反向傳熱可能會造成熱的不當積聚，如果是在電路散熱的應用場合，則過熱有可能使電路故障、甚至有燒毀線路的危險。

先前技術並沒有認知風扇反轉的問題，也沒有對此提出解決方案。本發明即是針對此問題，提出解決方案。

就其中一觀點言，本發明提供了一種風扇旋轉異常偵測方法，包含：接收有關風扇旋轉的霍爾訊號；計算該霍爾訊號的週期；以及判斷該霍爾訊號的週期是否不當延長，藉此判斷該風扇旋轉是否異常而正要反轉。

在其中一種較佳的實施型態中，該判斷霍爾訊號的週期是否不當延長之步驟包括：判斷一在後週期除以一在前週期的時間比例，是否大於一預設臨界比例值，其中該在後週期與該在前週期為直接相連的兩週期或不直接相連的兩週期。

在其中一種較佳的實施型態中，該判斷霍爾訊號的週期是否不當延長之步驟包括：判斷一後週期的長度大於一前週期的長度，是否持續發生超過一預設臨界次數值，其中該後週期與該前週期為直接相連的兩週期。

在其中一種較佳的實施型態中，該風扇旋轉異常偵測方法更包含：當發現異常時，將風扇煞車或停轉；以及以高於正常啟動的驅動力，來驅動風扇起轉。

就另一觀點言，本發明提供了一種風扇旋轉異常偵測電路，用以偵測一風扇之旋轉是否異常而正要反轉，該風扇旋轉異常偵測電路包含：一霍爾訊號偵測電路，用以接收有關該風扇旋轉的霍爾訊號，並偵測該霍爾訊號的上升緣及／或下降緣；一計數器，與該霍爾訊號偵測電路耦接，用以根據該霍爾訊號偵測電路的輸出，來計數得知該霍爾訊號的週期；以及一控制單元，其產生風扇控制訊號以控制該風扇轉動，該控制單元與該計數器耦接，根據該霍爾訊號的週期是否不當延長，而判斷該風扇之旋轉是否異常而正要反轉。

底下藉由具體實施例詳加說明，當更容易瞭解本發明之目的、技術內容、特點及其所達成之功效。

本發明中的圖式均屬示意，主要意在表示各電路組成部分或訊號間之相互關係，至於形狀與尺寸則並未依照比例繪製。

請參閱第1圖與第2圖。第1圖顯示本發明的硬體實施例，本發明中，由風扇控制器10產生風扇控制訊號，經由驅動電路20而驅動風扇30轉動。驅動電路20的設置是因為風扇控制器10所產生的風扇控制訊號是低電壓的小訊號，需要轉換成高電壓的大訊號才能驅動風扇30轉動。如果風扇控制器10可以直接產生足夠大的驅動訊號來驅動風扇30轉動，則驅動電路20可以省略。又，風扇控制器10具有偵測風扇異常旋轉的功能，亦可稱為風扇旋轉異常偵測電路。

霍爾訊號感應電路40感應風扇30中馬達的轉動，產生霍爾訊號，回授至風扇控制器10的內部。在一較佳實施例中，風扇控制器10包含霍爾訊號偵測電路11、計數器12、以及控制單元13。在正常情況下，控制單元13根據轉動指令（例如為從外部來的指令），而產生前述風扇控制訊號，控制風扇30轉動。

請參閱第2圖；第2圖舉例顯示風扇反轉時的霍爾訊號狀態，可藉此判斷出風扇正在異常反轉。當逆風向的氣流或其他任何原因造成風扇反轉時，風扇必然要從正常的正轉減速，然後才會反轉。因此，對應的霍爾訊號，其週期將會有一段不正常的延長（因為轉速變慢）。也就是說，如果控制單元13所收到的轉動指令並未改變，而霍爾訊號的週期卻有延長，就表示風扇正在從正常的正轉減速，這是異常現象。在第2圖所舉例中，例如，在時間點t0~t2之間，週期並未改變（T2=T1），而自時間點t2起至t5，週期逐漸變長（T3＜T4＜T5），顯示有異常情況正在發生。回到第1圖，根據本發明，霍爾訊號偵測電路11例如可以藉由偵測霍爾訊號的上升緣，並由計數器12來計數兩上升緣之間的時間，就可以得知霍爾訊號的週期，而控制單元13可以根據週期的變化，來判斷是否發生異常現象。當然，這是假設轉動指令與此衝突；如果這是轉動指令所指示的減速，就不是異常現象。

控制單元13如何根據週期的變化，來判斷是否發生異常現象，有多種實施的方式。例如，可以安排為：當前後兩週期的時間比例（後週期除以前週期），大於一預設臨界比例值，即判斷為發生異常。臨界比例值的設定，可以考慮到訊號本身的波動，以過濾掉偶爾發生的雜訊。上述「前後」兩週期，可以是直接相連的兩週期或不直接相連的兩週期。或是，可以安排為：當後週期的長度大於前週期的長度，此情況持續發生超過一預設臨界次數值，即判斷為發生異常。此方式中的「前後」兩週期，是直接相連的兩週期。臨界次數值的設定，同樣可以考慮到訊號本身的波動，以過濾掉偶爾發生的雜訊。當然，也可以兼採上述兩方案，即，既考慮時間比例、也考慮持續次數。

當發現異常時，本發明也提出較佳的因應方式。在本發明一較佳實施例中，當發現異常時，先將風扇煞車或停轉。接著，以高於正常啟動的驅動力，來驅動風扇起轉。一般而言，風扇馬達在啟動時，需給予一個驅動力，此驅動力略大於正常轉動時的驅動力。而根據本發明，由於是在風扇正要異常反轉時將風扇煞車或停轉，因此，可預期正有逆風向的氣流或其他阻力存在，所以需要給予風扇更大的驅動力，來在風扇煞車或停轉後重新驅動風扇起轉。亦即，FR ＞ FN，其中，FR代表因判斷異常而使風扇煞車或停轉後，重新驅動風扇起轉的驅動力，而FN代表一般情況下啟動風扇轉動時所給的驅動力。

需說明的是：雖然不再驅動風扇轉動，但風扇不會立刻完全靜止，因此，前述「將風扇煞車或停轉」的意思是指：從控制的角度而言，暫時不再給予風扇某方向的驅動力，例如但不限於將風扇控制在等電位狀態；至於風扇當時的狀態則不必須為完全靜止。

以上已針對較佳實施例來說明本發明，唯以上所述者，僅係為使熟悉本技術者易於了解本發明的內容而已，並非用來限定本發明之權利範圍。在本發明之相同精神下，熟悉本技術者可以思及各種等效變化。例如，訊號高低位準的定義可以互換；再例如，臨界值的比較，可將「大於」變換為「大於或等於」；又例如，實施例電路圖中所示直接連接的兩元件或兩電路，其間可以插置不影響整體電路主要作用的元件或電路，例如開關、緩衝器、電阻等。偵測與計數兩上升緣之間的時間以得知霍爾訊號的週期，也可以改為計數兩下降緣之間的時間以得知霍爾訊號的週期，或是計算上升緣與下降緣之間的時間再加上下降緣與上升緣之間的時間，等等。本發明的範圍應涵蓋上述及其他所有等效變化。

10‧‧‧風扇控制器

11‧‧‧霍爾訊號偵測電路

12‧‧‧計數器

13‧‧‧控制單元

20‧‧‧驅動電路

30‧‧‧風扇

40‧‧‧霍爾訊號感應電路

t0~t5‧‧‧時間點

T1~T5‧‧‧週期

第1圖顯示本發明的硬體實施例。第2圖舉例顯示風扇反轉時的霍爾訊號狀態，可藉此判斷出風扇正在異常反轉。

Claims

一種風扇旋轉異常偵測方法，包含：接收有關風扇旋轉的霍爾訊號；計算該霍爾訊號的週期；以及判斷該霍爾訊號的週期是否不當延長，藉此判斷該風扇旋轉是否異常而正要反轉；其中，該判斷霍爾訊號的週期是否不當延長之步驟包括：判斷一在後週期除以一在前週期的時間比例，是否大於一預設臨界比例值，其中該在後週期與該在前週期為直接相連的兩週期或不直接相連的兩週期。
一種風扇旋轉異常偵測方法，包含：接收有關風扇旋轉的霍爾訊號；計算該霍爾訊號的週期；以及判斷該霍爾訊號的週期是否不當延長，藉此判斷該風扇旋轉是否異常而正要反轉；其中，該判斷霍爾訊號的週期是否不當延長之步驟包括：判斷一後週期的長度大於一前週期的長度，是否持續發生超過一預設臨界次數值，其中該後週期與該前週期為直接相連的兩週期。
如申請專利範圍第1至2項任一項所述之風扇旋轉異常偵測方法，更包含：當發現異常時，將風扇煞車或停轉；以及以高於正常啟動的驅動力，來驅動風扇起轉。
一種風扇旋轉異常偵測電路，用以偵測一風扇之旋轉是否異常而正要反轉，該風扇旋轉異常偵測電路包含：一霍爾訊號偵測電路，用以接收有關該風扇旋轉的霍爾訊號，並偵測該霍爾訊號的上升緣及/或下降緣；一計數器，與該霍爾訊號偵測電路耦接，用以根據該霍爾訊號偵測電路的輸出，來計數得知該霍爾訊號的週期；以及一控制單元，其產生風扇控制訊號以控制該風扇轉動，該控制單元與該計數器耦接，根據該霍爾訊號的週期是否不當延長，而判斷該風扇之旋轉是否異常而正要反轉；其中該控制單元判斷該霍爾訊號的一在後週期除以該霍爾訊號的一在前週期的時間比例，是否大於一預設臨界比例值，以判斷該風扇之旋轉是否異常而正要反轉，其中該在後週期與該在前週期為直接相連的兩週期或不直接相連的兩週期。
一種風扇旋轉異常偵測電路，用以偵測一風扇之旋轉是否異常而正要反轉，該風扇旋轉異常偵測電路包含：一霍爾訊號偵測電路，用以接收有關該風扇旋轉的霍爾訊號，並偵測該霍爾訊號的上升緣及/或下降緣；一計數器，與該霍爾訊號偵測電路耦接，用以根據該霍爾訊號偵測電路的輸出，來計數得知該霍爾訊號的週期；以及一控制單元，其產生風扇控制訊號以控制該風扇轉動，該控制單元與該計數器耦接，根據該霍爾訊號的週期是否不當延長，而判斷該風扇之旋轉是否異常而正要反轉；其中該控制單元判斷該霍爾訊號的一後週期的長度大於該霍爾訊號的一前週期的長度，是否持續發生超過一預設臨界次數值，以判斷該風扇之旋轉是否異常而正要反轉，其中該後週期與該前週期為直接相連的兩週期。
如申請專利範圍第4至5項任一項所述之風扇旋轉異常偵測電路，其中當發現異常時，該控制單元將風扇煞車或停轉，接著以高於正常啟動的驅動力，來驅動風扇起轉。