TWI747692B - 風扇控制系統 - Google Patents

Abstract

本發明公開一種風扇控制系統。風扇控制系統，包括一控制器、一風扇以及一噪音感測器。風扇包括一馬達。馬達電性連接控制器。馬達包括多個線圈。控制器分別提供多個線圈電流控制訊號給馬達的多個線圈。噪音感測器電性連接控制器，用於偵測風扇在轉動時的多個噪音值。控制器根據多個噪音值，判斷風扇的一噪音狀態。控制器根據風扇的噪音狀態提供多個降噪線圈電流控制訊號給馬達的多個線圈，調整通過多個線圈的多個線圈電流，以降低風扇的噪音值。

Description

風扇控制系統

本發明涉及一種風扇控制系統，特別是涉及一種提供降低噪音的風扇控制系統。

在傳統風扇控制系統中，對於噪音大多是以降頻或是控制方法上，大多是以調整風扇速度或是調整方向為主。不過並沒有針對風扇噪音的產生原因進行調整。

因此，如何提供一種新型態的降低噪音的風扇控制系統，已成為該項事業所欲解決的重要課題之一。

本發明所要解決的技術問題在於，針對現有技術的不足提供一種風扇控制系統，包括：一控制器；一風扇，包括一馬達，馬達電性連接所述控制器，馬達包括多個線圈，控制器分別提供多個線圈電流控制訊號給馬達的多個線圈；以及一噪音感測器，電性連接控制器，偵測風扇在轉動時的多個噪音值。控制器根據多個噪音值，判斷風扇的一噪音狀態，控制器根據風扇的噪音狀態提供多個降噪線圈電流控制訊號給馬達的多個線圈，調整通過馬達的多個線圈的多個線圈電流，以降低風扇的噪音值。

本發明的其中一有益效果在於，本發明所提供的風扇控制系統 利用可以調整電流大小、電流頻率的控制訊號，驅動風扇的馬達，以快速有效的降低噪音或是除塵功能。

為使能更進一步瞭解本發明的特徵及技術內容，請參閱以下有關本發明的詳細說明與圖式，然而所提供的圖式僅用於提供參考與說明，並非用來對本發明加以限制。

1:風扇控制系統

10:控制器

11:風扇

12:噪音感測器

13:溫度感測器

14:儲存模組

15:通訊模組

I1-I6,I1’-I6’:第一線圈電流至第六線圈電流

R1-R6:第一線圈至第六線圈

111:馬達

112:風扇葉片

113:殼體

131:風扇溫度感測單元

132:環境溫度感測單元

P1,P2:位置

S1:轉軸

F1,F1’:第一轉矩

F2,F2’:第二轉矩

F3,F3’:第三轉矩

F4,F4’:第四轉矩

F5,F5’:第五轉矩

F6,F6’:第六轉矩

N:噪音線圈電流控制訊號

M:音樂音頻線圈電流控制訊號

M-N:差異訊號

圖1是本發明實施例的風扇控制系統的示意圖。

圖2是本發明實施例的風扇控制系統的功能方塊圖。

圖3A、圖3B以及圖3C是本發明實施例各模式的降噪線圈電流控制訊號的示意圖。

圖4是本發明實施例的風扇控制系統的另一示意圖。

圖5是本發明實施例的風扇控制系統的另一示意圖。

圖6是本發明實施例的風扇控制系統進行除塵的一控制訊號示意圖。

圖7是本發明第二實施例的風扇控制系統偵測的噪音音頻模型對應的噪音線圈電流控制訊號的示意圖。

圖8是本發明第二實施例的風扇控制系統中的音樂音頻模型的對應的音樂音頻線圈電流控制訊號示意圖。

圖9是本發明第二實施例的風扇控制系統提供的線圈電流控制訊號的差異訊號的示意圖。

以下是通過特定的具體實施例來說明本發明所公開有關“風扇 控制系統”的實施方式，本領域技術人員可由本說明書所公開的內容瞭解本發明的優點與效果。本發明可通過其他不同的具體實施例加以施行或應用，本說明書中的各項細節也可基於不同觀點與應用，在不背離本發明的構思下進行各種修改與變更。另外，本發明的附圖僅為簡單示意說明，並非依實際尺寸的描繪，事先聲明。以下的實施方式將進一步詳細說明本發明的相關技術內容，但所公開的內容並非用以限制本發明的保護範圍。另外，本文中所使用的術語“或”，應視實際情況可能包括相關聯的列出項目中的任一個或者多個的組合。

[第一實施例]

請參閱圖1以及圖2，圖1是本發明實施例的風扇控制系統的示意圖。圖2是本發明實施例的風扇控制系統的功能方塊圖。

風扇控制系統1包括一控制器10、一風扇11、一噪音感測器12、一溫度感測器13、一儲存模組14以及一通訊模組15。

控制器10電性連接風扇11、噪音感測器12、溫度感測器13、儲存模組14以及通訊模組15。

風扇11還包括一馬達111、一風扇葉片112以及一殼體113。

馬達111包括多個線圈。在本實施例中，馬達111的轉子單元是設置在外側，在其他實施例中，馬達111的轉子單元可以設置在內側，在本發明中不做限制。

控制器10會分別提供多個線圈電流控制訊號給馬達111的多個線圈，以驅動馬達111的線圈，使風扇葉片進行轉動。

噪音感測器12設置在風扇11的殼體113上，用於偵測風扇11在轉動時的多個噪音值。

在本實施例中，控制器10會根據噪音感測器12提供的多個噪音 值，判斷風扇11的一噪音狀態。

也就是，控制器10會對持續偵測、紀錄的多個噪音值進行分析比對，判斷風扇11在轉動的時候是否具有異常噪音，或是判斷風扇11在轉動的時候的聲音超過一預定噪音值。控制器10可以將多個噪音值與一預定噪音值進行比較。當多個噪音值大於預定噪音值時，控制器10則提供多個模式的降噪線圈電流控制訊號給馬達111的多個線圈，以降低風扇111的噪音值。

進一步地說，控制器11可以根據風扇11的噪音狀態提供多個降噪線圈電流控制訊號給馬達111的多個線圈，以降低風扇111的噪音值。

在本實施例中，馬達111的轉矩可以如下列公式進行計算：F=I * L * B * sin θ-公式

其中F是轉矩。I則是馬達線圈通過的電流。L則是馬達線圈至轉軸之間的長度。B是磁通密度。θ則是磁場與電流的夾角。

在風扇馬達的噪音產生原因中，轉軸的穩定性相當重要。在轉動中，都會希望轉矩F是一個定值，並且不會發生飄移。

然而，在以上參數中，只有線圈電流I可以被改變，可以調整線圈電流大小，甚至是提供反方向的線圈電流。

也就是，控制器10可以提供多個降噪線圈電流控制訊號給風扇11的馬達111，用於調整多個線圈的一總和轉矩。

請參閱圖3A、圖3B以及圖3C，圖3A、圖3B以及圖3C是本發明實施例各模式的降噪線圈電流控制訊號的示意圖。

控制器10可以提供多種模式的降噪線圈電流控制訊號，首先，請參閱圖3A，第一模式是調整線圈電流的大小。也就是，控制器10提供的降噪線圈電流控制訊號是一電流大小調整訊號，以分別調整所述馬達的所述多個線圈電流各自的一電流值。

在此時，控制器10可以比較噪音感器12偵測到的多個噪音值與風扇11轉動時的時序訊號，以判斷風扇11在轉動到哪一個角度的時候(對應不同的線圈)，噪音值較大。控制器10因此可以進一步提供不同線圈所需要的電流大小，以將轉軸S1維持在一較佳位置。

此外，請參閱圖3B，控制器10還可以提供一第二模式的降噪線圈電流控制訊號。在第二模式中，降噪線圈電流控制訊號是一頻率調整訊號。

在風扇11的噪音值，在不同時間、不同位置都是差不多大小時，控制器10可以提供可以調整電流頻率的頻率調整訊號給馬達111，以進行進一步的偵測與判斷。

也就是，在第二模式中，控制器10提供的降噪線圈電流控制訊號是一頻率調整訊號，是用於分別調整馬達111的多個線圈電流各自的一頻率值。

此時，馬達111的各線圈的線圈電流的頻率可以同時增加、同時減小，以判斷風扇11的馬達111在何種轉動狀態下，噪音值最大。此外，控制器10也可以分別提供給各線圈不同頻率的控制訊號。

再者，請參閱圖3C，控制器10還可以提供一第三模式的降噪線圈電流控制訊號。第三模式的降噪線圈電流控制訊號是同時調整線圈電流的大小值以及頻率值。

溫度感測器13是電性連接控制器10。在本實施例中，溫度感測器13包括一風扇溫度感測單元131以及一環境溫度感測單元132。風扇溫度感測單元131用於偵測風扇11的多個風扇溫度值。環境溫度感測單元132用於偵測風扇11所處環境的多個環境溫度值。

溫度感測器13的風扇溫度感測單元131以及環境溫度感測單元132分別將偵測到的多個風扇溫度值以及多個環境溫度傳送給控制器10。控制 器10則會根據多個風扇溫度值以及多個環境溫度，以調整多個線圈電流控制訊號。

也就是，控制器10可以根據風扇11的風扇溫度以及環境溫度是否超過一預定溫度，以提供不同的線圈電流控制訊號。控制器10也可以根據風扇溫度以及環境溫度提供多個適合目前的風扇溫度以及環境溫度的線圈電流控制訊號。

請參閱圖4以及圖5，圖4是本發明實施例的風扇控制系統的另一示意圖。圖5是本發明實施例的風扇控制系統的另一示意圖。

圖4中，馬達111包括第一線圈R1、第二線圈R2、第三線圈R3、第四線圈R4、第五線圈R5以及第六線圈R6。控制器10分別會提供第一線圈電流I1、第二線圈電流I2、第三線圈電流I3、第四線圈電流I4、第五線圈電流I5以及第六線圈電流I6給第一線圈R1、第二線圈R2、第三線圈R3、第四線圈R4、第五線圈R5以及第六線圈R6，以驅動風扇轉動。各線圈R1-R6之間會產生多個轉矩，分別是第一轉矩F1、第二轉矩F2、第三轉矩F3、第四轉矩F4、第五轉矩F5以及第六轉矩F6。

如先前所述，風扇控制系統1要控制風扇11的總和轉矩維持一定值，以使轉軸S1維持在位置P1。由於圖4中第二轉矩F2較小，以及第五轉矩F5則是較大，因此，轉軸S1則是位於位置P2，而且此時噪音值較大。因此，控制器10可以提供多個可以調整電流大小的降噪線圈電流控制訊號，以調整提供給各線圈R1-R6的第一線圈電流I1’、第二線圈電流I2’、第三線圈電流I3’、第四線圈電流I4’、第五線圈電流I5’以及第六線圈電流I6’，進而調整各線圈R1-R6的轉矩為第一轉矩F1’、第二轉矩F2’、第三轉矩F3’、第四轉矩F4’、第五轉矩F5’以及第六轉矩F6’。

如圖5所示，第一轉矩F1’、第二轉矩F2’、第三轉矩F3’、第四 轉矩F4’、第五轉矩F5’以及第六轉矩F6’的總和轉矩為0，因此可以降低轉軸S1的摩擦，進而達到降低噪音。

請參閱圖6，圖6是本發明實施例的風扇控制系統進行除塵的一控制訊號示意圖。

在本實施例中，控制器10還可以提供多個第一除塵線圈電流控制訊號，驅動馬達111，以使風扇11進行除塵。多個第一除塵線圈電流控制訊號的其中兩個分別是一單位階躍訊號(Unit step)，其他的第一除塵線圈電流控制訊號則分別是脈寬調變訊號(PWM)。風扇11的馬達111接收多個第一除塵線圈電流控制訊號，使風扇111根據轉軸S1進行位移以進行除塵。

此外，控制器10還可以提供多個第二除塵線圈電流控制訊號，以使馬達111在一預定時間區間中反覆地進行不同方向的轉動，以使風扇11進行除塵。

再者，多個降噪線圈電流控制訊號、多個第一除塵線圈電流控制訊號、多個第二除塵線圈電流控制訊號、多個噪音值、多個風扇溫度值以及多個環境溫度值儲存在儲存模組14中。

也就是，控制器10可以通過多個機器學習模型對降噪線圈電流控制訊號、第一除塵線圈電流控制訊號以及第二除塵線圈電流控制訊號進行計算，以提供一適當的控制訊號。例如：風扇控制系統1的控制器10可以根據一第一機器學習模型提供多個降噪線圈電流控制訊號。控制器10根據一第二機器學習模型提供多個第一除塵線圈電流控制訊號。控制器10根據一第三機器學習模型提供多個第二除塵線圈電流控制訊號。

再者，風扇控制系統1還可以通過通訊模組15與一伺服器(圖未示)進行通訊連接。風扇控制系統1可以將降噪線圈電流控制訊號、第一除塵線圈電流控制訊號以及第二除塵線圈電流控制訊號傳送至伺服器(圖未示) 進行大量的計算工作。

控制器10是一中央處理器(CPU)、特殊應用積體電路(ASIC)或是一微處理器(MCU)。儲存模組14是一快閃記憶體、一唯讀記憶體、一可規化唯讀記憶體、一電可改寫唯讀記憶體、一可擦可規化唯讀記憶體或是一電可擦可規化唯讀記憶體。

通訊模組15包括一有線通訊單元(圖未示)以及一無線通訊單元(圖未示)。有線通訊單元(圖未示)也可以獨立設置以與伺服器(圖未示)進行通信連接，接收伺服器(圖未示)的控制訊號或是伺服器(圖未示)資料庫(圖未示)中的資料。當通訊模組15是一無線通訊單元時，通訊模組15可以是一Wi-Fi通訊單元、一藍牙通訊單元、一紫蜂通訊單元(Zigbee)、一LoRa通訊單元、一Sigfox通訊單元或是一NB-IoT通訊單元。

[第二實施例]

請參閱圖7、圖8以及圖9，圖7是本發明第二實施例的風扇控制系統偵測的噪音音頻模型對應的線圈電流控制訊號的示意圖。圖8是本發明第二實施例的風扇控制系統中的音樂音頻模型的對應的線圈電流控制訊號示意圖。圖9是本發明第二實施例的風扇控制系統提供的線圈電流控制訊號的差異訊號的示意圖。

在本實施例中，當控制器10偵測到風扇11的噪音的音頻模型時，控制器10可以進一步分析噪音的音頻模型中主要出現的音頻頻率以及振幅大小，也就是，將噪音的音頻模型與對應的噪音線圈電流控制訊號N進行對應分析。

並將噪音的音頻模型中的音頻頻率與振幅與與風扇11的多個線圈位置進行比對，以找出噪音音頻模型的主要音頻頻率的出現時間與位置。

控制器10在接收到噪音感測器12偵測到的風扇音頻訊號之後， 會先濾除正常風扇的轉動音頻，接著判斷是否有噪音的產生。

此外，控制器10會利用深度學習模型對噪音的音頻模型進行分析，並將噪音的音頻模型以及儲存模組14中儲存的多個較為悅耳的音頻訊號進行比對。如圖8所示，圖8就是風扇控制系統1中的音樂音頻模型的對應的音樂音頻線圈電流控制訊號M。

控制器10可以根據儲存模組14中儲存的多個較為悅耳的音頻訊號對應的音樂音頻線圈電流控制訊號M，將多個音頻調整線圈電流控制訊號加入目前的多個線圈電流控制訊號中，或是直接將噪音線圈電流控制訊號M與音樂音頻線圈電流訊號M進行相減。在本實施例中，線圈電流控制訊號都是脈衝電流訊號，可以利用數位方式進行加減。噪音線圈電流控制訊號M與音樂音頻線圈電流訊號的差異訊號M-N，則是如圖9所示。

控制器10可以根據圖9的差異訊號M-N對風扇11的各線圈進行調整，以降低噪音的影響。

[實施例的有益效果]

本發明的其中一有益效果在於，本發明所提供的風扇控制系統利用可以調整電流大小、電流頻率的控制訊號，驅動風扇的馬達，以快速有效的降低噪音或是除塵功能。

以上所公開的內容僅為本發明的優選可行實施例，並非因此侷限本發明的申請專利範圍，所以凡是運用本發明說明書及圖式內容所做的等效技術變化，均包含於本發明的申請專利範圍內。

1:風扇控制系統

10:控制器

11:風扇

111:馬達

112:風扇葉片

113:殼體

Claims (8)

1. 一種風扇控制系統，包括： 一控制器； 一風扇，包括一馬達，所述馬達電性連接所述控制器，所述馬達包括多個線圈，所述控制器分別提供多個線圈電流控制訊號給所述馬達的所述多個線圈；以及 一噪音感測器，電性連接所述控制器，偵測所述風扇在轉動時的多個噪音值； 其中，所述控制器根據所述多個噪音值，判斷所述風扇的一噪音狀態，所述控制器根據所述風扇的所述噪音狀態提供多個降噪線圈電流控制訊號給所述馬達的所述多個線圈，調整通過所述馬達的所述多個線圈的多個線圈電流，以降低所述風扇的所述噪音值。
2. 如請求項1所述的風扇控制系統，其中，所述多個降噪線圈電流控制訊號用於調整所述多個線圈的一總和力矩。
3. 如請求項2所述的風扇控制系統，其中，所述降噪線圈電流控制訊號是一電流大小調整訊號，以分別調整所述馬達的所述多個線圈電流各自的一電流值。
4. 如請求項3所述的風扇控制系統，其中，所述降噪線圈電流控制訊號是一頻率調整訊號，以分別調整所述馬達的所述多個線圈電流各自的一頻率值。
5. 如請求項1所述的風扇控制系統，還包括一溫度感測器，所述溫度感測器電性連接所述控制器，所述溫度感測器包括一風扇溫度感測單元以及一環境溫度感測單元，所述風扇溫度感測單元用於偵測所述風扇的多個風扇溫度值，所述環境溫度感測單元用於偵測所述風扇所處環境的多個環境溫度值，所述溫度感測器的所述風扇溫度感測單元以及所述環境溫度感測單元分別將偵測到的所述多個風扇溫度值以及所述多個環境溫度傳送給所述控制器，所述控制器根據所述多個風扇溫度值以及所述多個環境溫度以調整所述多個線圈電流控制訊號。
6. 如請求項5所述的風扇控制系統，其中，所述控制器提供多個第一除塵線圈電流控制訊號，所述多個第一除塵線圈電流控制訊號的其中兩個分別是一單位階躍訊號，其他的所述第一除塵線圈電流控制訊號則分別是脈寬調變訊號，所述風扇的所述馬達接收所述多個第一除塵線圈電流控制訊號，使所述風扇進行高頻振動以進行除塵。
7. 如請求項6所述的風扇控制系統，其中，所述控制器還提供多個第二除塵線圈電流控制訊號，以使所述馬達在一預定時間區間中反覆地進行不同方向的轉動，以使所述風扇進行除塵。
8. 如請求項7所述的風扇控制系統，還包括一儲存模組，電性連接所述控制器，所述多個降噪線圈電流控制訊號、所述多個第一除塵線圈電流控制訊號、所述多個第二除塵線圈電流控制訊號、所述多個噪音值、所述多個風扇溫度值以及所述多個環境溫度值儲存在所述儲存模組中。

Images