TWI786351B - 風扇控制系統與方法 - Google Patents

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Abstract

風扇控制系統包含風扇、第一溫度感測器、計算單元、邏輯控制器以及儲存單元。第一溫度感測器於一時間區間內連續地感測裝置的溫度，進而取得複數個取樣溫度。計算單元由這些取樣溫度中選取出最新的N1個取樣溫度以及最新的N2個取樣溫度，並將N1與N2個取樣溫度分別計算出第一與第二平均溫度。N1與N2為正整數。邏輯控制器用以選擇第一與第二平均溫度其中之一者輸出為補償溫度。儲存單元用以儲存工作表，並用以依據補償溫度對應工作表輸出轉速控制訊號至風扇。

Description

風扇控制系統與方法
本案內容是關於一種控制系統與方法，特別是關於一種風扇控制系統與方法。
隨著電子裝置日益成長，裝置中的散熱方式亦日益複雜，使用風扇控制散熱的機制亦日益複雜。
本案提供一種風扇控制系統，包含風扇、第一溫度感測器、計算單元、邏輯控制器以及儲存單元。第一溫度感測器於一時間區間內連續地感測裝置的溫度，進而取得複數個取樣溫度。計算單元由這些取樣溫度中選取出最新的N1個取樣溫度以及最新的N2個取樣溫度，並將N1與N2個取樣溫度分別計算出第一平均溫度與第二平均溫度。N1與N2為正整數。邏輯控制器用以選擇第一平均溫度與第二平均溫度其中之一者輸出為補償溫度。儲存單元用以儲存工作表，並用以依據補償溫度對應工作表輸出轉速控制訊號至風扇。
本案亦提供一種風扇控制方法，其包含下列操作：於一時間區間內連續地感測裝置的溫度，以取得複數個取樣溫度；由這些取樣溫度中選取出最新的N1個取樣溫度以及最新的N2個取樣溫度，並將N1個取樣溫度與N2個取樣溫度分別計算出一第一平均溫度與一第二平均溫度，其中N1與N2為正整數；依據控制訊號選擇第一平均溫度與第二平均溫度其中之一者，並輸出為補償溫度；以及依據補償溫度，調整風扇的轉速。。
綜上所述，本案一些實施例所提供的風扇控制系統與方法可使用計算單元與邏輯控制器來修正與補償取樣的溫度，以讓風扇控制系統在多個不同的工作模式下可依據單一的工作表來調整風扇的轉速。如此，風扇控制系統用來儲存工作表的空間可減少，減少風扇控制系統的成本。
100‧‧‧風扇控制系統
101‧‧‧風扇
102‧‧‧裝置
103‧‧‧溫度感測器
104‧‧‧計算單元
105‧‧‧邏輯控制器
106‧‧‧儲存單元
106a‧‧‧工作表
107‧‧‧處理器
108‧‧‧輸入輸出介面
109‧‧‧溫度感測器
t‧‧‧溫度
T‧‧‧溫度
N1‧‧‧數量
N2‧‧‧數量
T1avg‧‧‧平均溫度
T2avg‧‧‧平均溫度
Sc1‧‧‧控制訊號
Sc2‧‧‧控制訊號
Tab‧‧‧溫度
Sr‧‧‧控制訊號
200‧‧‧風扇控制方法
S201‧‧‧操作
S202‧‧‧操作
S203‧‧‧操作
S204‧‧‧操作
S205‧‧‧操作
300‧‧‧風扇控制系統
301a‧‧‧風扇
302b‧‧‧風扇
302a‧‧‧裝置
302b‧‧‧裝置
302c‧‧‧裝置
303a‧‧‧溫度感測器
303b‧‧‧溫度感測器
303c‧‧‧溫度感測器
304‧‧‧計算單元
305‧‧‧邏輯控制器
306‧‧‧儲存單元
306a‧‧‧工作表
307‧‧‧處理器
308‧‧‧輸入輸出介面
309‧‧‧溫度感測器
t1‧‧‧溫度
t2‧‧‧溫度
t3‧‧‧溫度
藉由閱讀以下對實施例之詳細描述可以更全面地理解本案案，參考附圖如下：
第1圖為根據本案文件之一些實施例所繪示之一種風扇控制系統的示意圖；
第2圖為根據本案文件之一些實施例所繪示的風扇控制方法的流程圖；以及
第3圖為根據本案文件之另一些實施例所繪示之一種風扇控制系統的示意圖。
下文係舉實施例配合所附圖式作詳細說明，但所描述的具體實施例僅僅用以解釋本案實施例，並不用來限定本案實施例，而結構操作之描述非用以限制其執行之順序，任何由元件重新組合之結構，所產生具有均等功效的裝置，皆為本案實施例揭示內容所涵蓋的範圍。
關於本文中所使用之『耦接』或『連接』，均可指二或多個元件相互直接作實體或電性接觸，或是相互間接作實體或電性接觸，亦可指二或多個元件相互操作或動作。
參考第1圖。第1圖為根據本案文件之一些實施例所繪示之一種風扇控制系統100的示意圖。在一些實施例中，風扇控制系統100用以調整發熱裝置的溫度，使得系統中的溫度適於裝置的操作。
如第1圖所示，風扇控制系統100包含風扇101、裝置102、溫度感測器103、計算單元104、邏輯控制器105、儲存單元106、處理器107、輸入輸出介面108以及溫度感測器109。溫度感測器103與計算單元104耦接，計算單元104耦接與邏輯控制器105耦接，邏輯控制器105與儲存單元106耦接，以及儲存單元106與風扇101耦接。邏輯控制器105耦接更分別與處理器107、輸入輸出介面108以及溫度感測器109耦接。
在一些實施例中，風扇101設置於裝置102附 近，用以產生氣流以調整裝置102的溫度。
在一些實施例中，裝置102為發熱裝置，因工作負載上升而溫度上升。當風扇101產生氣流至裝置102附近時，裝置102的溫度會因為氣流帶走熱量而使溫度下降。在一些實施例中，裝置102為中央處理器(CPU：central processing unit)。在另一些實施例中，裝置102為圖形處理器(GPU：graphics processing unit)。
在一些實施例中，溫度感測器103設置於裝置102附近，用以感測裝置102的溫度。當裝置102因工作負載上升而溫度上升時，溫度感測器103感測到的溫度上升。在一些實施例中，溫度感測器103更用以連續地感測並於一時間區間內連續地取樣裝置102的溫度，而取得複數個取樣溫度t，且將這些取樣溫度t傳送至計算單元104。
在一些實施例中，計算單元104用以計算取樣溫度t的平均值。計算單元104由這些取樣溫度t中選取出最新的N1個取樣溫度以及最新的N2個取樣溫度，依據N1與N2分別進行計算，其中計算單元104計算取樣溫度t中最新的N1個取樣溫度的平均為第一平均溫度T1avg，以及計算取樣溫度t中最新的N2個取樣溫度的平均為第二平均溫度T2avg。計算單元104更用以將第一平均溫度T1avg與第二平均溫度T2avg傳輸至邏輯控制器105。
在一些實施例中，N1與N2為正整數，且N1大於0，N2大於N1。換言之，在計算單元104計算第一平均溫 度T1avg與第二平均溫度T2avg時，取樣溫度t中最新的N1個取樣溫度與取樣溫度t中最新的N2個取樣溫度有部分會重疊。
舉例來說，在某一時刻，溫度感測器103已取樣100個取樣溫度t，當N1等於10，N2等於50時，第一平均溫度T1avg為100個取樣溫度中最新的10個取樣溫度t的平均值，以及第二平均溫度T2avg為100個取樣溫度中最新的50個取樣溫度t的平均值。
換句話說，假設溫度感測器103在一時間區間內取樣了100個取樣溫度t1~t100，取樣溫度t100為取樣溫度中最新的一個取樣溫度。當N1等於10以及N2等於50時，第一平均溫度T1avg為取樣溫度t91~t100的平均值，第二平均溫度T2avg為取樣溫度t51~t100的平均值。
在一些實施例中，邏輯控制器105用以選擇第一平均溫度T1avg與第二平均溫度T2avg其中之一者，並將其輸出為補償溫度T傳輸至儲存單元106。如第1圖所示，儲存單元106包含工作表106a。工作表106a具有溫度對應風扇轉速關係的資訊。儲存單元106依據補償溫度T對應工作表106a輸出轉速控制訊號Sr至風扇101，以調整風扇101的轉速。在一些實施例中，當補償溫度T越高，儲存單元106輸出的轉速控制訊號Sr對應至風扇101的轉速越快。
在一些實施例中，邏輯控制器105具有多個判斷模式，並依據該些判斷模式選擇第一平均溫度T1avg與第二 平均溫度T2avg其中之一者。在一些實施例中，判斷模式包含(a)選取第一平均溫度T1avg、(b)選取第二平均溫度T2avg、(c)選取第一平均溫度T1avg與第二平均溫度T2avg中較大的一者、以及(d)選取第一平均溫度T1avg與第二平均溫度T2avg中較小的一者。
當在上述的判斷模式(a)下，邏輯控制器105選取第一平均溫度T1avg輸出為補償溫度T。當在上述的判斷模式(b)下，邏輯控制器105選取第二平均溫度T2avg輸出為補償溫度T。兩者相較之下，N1比N2小，從而可知取樣溫度t的數量較少，因此判斷模式(a)所選取的補償溫度T較判斷模式(b)所選取的補償溫度T即時。相對於判斷模式(b)，在判斷模式(a)下，儲存單元106輸出的轉速控制訊號Sr使得風扇101可以對應裝置102的溫度做較快速的調整。
在一些實施例中，風扇101的轉速被快速的調整時，裝置102的溫度亦被快速地調整，使得裝置102的溫度可維持在適當的操作溫度，因而效能較高。此外，因風扇101的轉速被快速的調整，風扇101轉動造成的聲音也快速變化。
在一些實施例中，風扇101的轉速被較慢速的調整時，裝置102的溫度亦被較慢速地調整，使得風扇101所造成的聲音的變化較緩慢。
當在上述的判斷模式(c)下，邏輯控制器105選取第一平均溫度T1avg與第二平均溫度T2avg中較大的一者輸出為補償溫度T。在此模式下，當裝置102溫度快速上升 時，風扇101的轉速亦隨著快速上升，接著當裝置102溫度下降後，風扇101的轉速依舊維持較高的轉速不會即時快速地減速，最後才緩降下來。
因此在判斷模式(c)下，風扇101具有調整裝置102的溫度的功能，亦具有在裝置102的溫度下降後繼續將殘留在系統內的高溫進行持續散熱的效果。舉例來說，當裝置102的溫度瞬間上升，第一平均溫度T1avg較第二平均溫度T2avg高，邏輯控制器105選取第一平均溫度T1avg以輸出為補償溫度T，使得風扇101具有較高的轉速。接著裝置102開始降溫，第一平均溫度T1avg下降，但第二平均溫度T2avg高依舊維持高溫，邏輯控制器105選取第二平均溫度T2avg以輸出為補償溫度T，使得風扇101維持在教高的轉速，持續使氣流帶走系統內殘留的餘熱。
當在上述的判斷模式(d)下，邏輯控制器105選取第一平均溫度T1avg與第二平均溫度T2avg中較小的一者輸出為補償溫度T。在此模式下，當裝置102溫度快速上升時，風扇101的轉速不會隨著快速上升，而是慢慢地升高，在裝置102溫度下降後，風扇101的轉速快速的下降。
因此在判斷模式(d)下，風扇101具有減少產生大量聲音變化的時間。舉例來說，當裝置102的溫度瞬間上升，第二平均溫度T2avg較第一平均溫度T1avg小，邏輯控制器105選取第二平均溫度T2avg以輸出為補償溫度T，使得風扇101的轉速不會快速的上升。接著裝置102開始慢慢降溫 後，第一平均溫度T1avg下降，但第二平均溫度T2avg高依舊維持高溫，邏輯控制器105選取第一平均溫度T1avg以輸出為補償溫度T，使得風扇101的轉速快速下降，以減少產生聲音變化的時間。
在一些實施例中，處理器107用以產生控制訊號Sc1至邏輯控制器105。邏輯控制器105可依據控制訊號Sc1決定判斷模式，以選擇第一平均溫度T1avg與第二平均溫度T2avg其中之一者。
在一些實施例中，輸入輸出介面108用以傳輸系統外部的控制訊號Sc2至邏輯控制器105。邏輯控制器105可依據控制訊號Sc2決定判斷模式，以選擇第一平均溫度T1avg與第二平均溫度T2avg其中之一者。在一些實施例中，使用者可自訂判斷模式，透過輸入輸出介面108傳輸控制訊號Sc2至邏輯控制器105。
在一些實施例中，溫度感測器109用以感測環境溫度Tab，並將環境溫度Tab傳輸至邏輯控制器105。邏輯控制器105可依據環境溫度Tab決定判斷模式，以選擇第一平均溫度T1avg與第二平均溫度T2avg其中之一者。
在另一些實施例中，邏輯控制器105用以依據控制訊號Sc1、控制訊號Sc2與環境溫度Tab中至少一者調整N1與N2。舉例來說，當環境溫度Tab上升，風扇控制系統100的散熱能力下降，因此邏輯控制器105用以將N1與N2減小，使得風扇101的轉速變化較即時，提高風扇控制系統100的散 熱能力。
在一些實施例中，儲存單元106包含單一的溫度轉速對照表，亦即上述的工作表106a，不論邏輯控制器105依照哪一個判斷模式選擇第一平均溫度T1avg或第二平均溫度T2avg，儲存單元106只需對應邏輯控制器105輸出的補償溫度T來輸出轉速控制訊號Sr。在一些做法中，散熱系統包含多個轉速對照表，每個轉速對照表對應至不同的系統工作模式，因此需要大量的空間來儲存該些轉速對照表。
相較於上述的作法，在本案實施例中，風扇控制系統100僅包含單一工作表106a，在不同的工作模式下，由計算單元104與邏輯控制器105對取樣溫度做出適當的修正與補償後，輸出單一的補償溫度T至儲存單元106。因此，即使在不同的工作模式下，風扇控制系統100可使用單一工作表106a來完成不同的散熱功能。因而減少儲存多個工作表的空間，減少風扇控制系統100的體積。
上述風扇控制系統100的設置僅為示意之用途。各種不同風扇控制系統100的設置均在本揭露文件的考量與範疇之內。
在另一些實施例中，風扇控制系統100為電腦中用於散熱的系統，計算單元104、邏輯控制器105與儲存單元106設置於電腦中的韌體中，例如嵌入式控制器(EC：embeded controller)。處理器107與輸入輸出介面108藉由電腦中的基本輸入輸出系統(BIOS：basic input/output system)連接至邏輯控制器105。
在參考第2圖。第2圖為根據本案文件之一些實施例所繪示的風扇控制方法200的流程圖。為了以較佳的方式理解本案內容，第2圖搭配第1圖中的元件及參考編號討論。
如第2圖所示，風扇控制方法200包含操作S201、S202、S203、S204與S205。
在操作S201中，藉由溫度感測器103於一時間區間內連續地感測裝置102的溫度，以取得複數個個取樣溫度t。
在操作S202中，計算單元104由這些取樣溫度t中選取出最新的N1個取樣溫度以及最新的N2個取樣溫度，並將N1個取樣溫度與N2個取樣溫度分別計算出一第一平均溫度T1avg與一第二平均溫度T2avg。第一平均溫度T1avg為全部取樣溫度t中最新之N1個取樣溫度t的平均值，以及第二平均溫度T2avg為全部取樣溫度t中最新之N2個取樣溫度t的平均值。
在操作S203中，藉由邏輯控制器105選擇第一平均溫度T1avg與第二平均溫度T2avg其中之一者輸出為補償溫度T傳輸至儲存單元106。在一些實施例中，邏輯控制器105更依據處理器107產生的控制訊號Sc1、輸入輸出介面108傳輸的控制訊號Sc2與溫度感測器109感測的環境溫度Tab中之至少一者，決定判斷模式，以選擇第一平均溫度T1avg與第二平均溫度T2avg其中之一者輸出為補償溫度 T。在一些實施例中，操作S203更包含，依據該環境溫度Tab，藉由邏輯控制器105調整N1與N2。
在操作S204中，藉由依據儲存單元106中的工作表106a及補償溫度T，輸出轉速控制訊號Sr至風扇101，其中轉速控制訊號Sr使風扇101具有對應補償溫度T的轉速。
在操作S205中，風扇101依據轉速控制訊號Sr調整轉速以調整控制裝置102的溫度。
上述的風扇控制方法200的敘述包含示例性的操作，但風扇控制方法200的該些操作不必依所顯示的順序被執行。風扇控制方法200的該些操作的順序得以被變更，或者該些操作得以在適當的情況下被同時執行、部分同時執行或省略，皆在本案之實施例的精神與範疇內。
參考第3圖。第3圖為根據本案文件之另一些實施例所繪示之一種風扇控制系統300的示意圖。相較於示於第1圖中的風扇控制系統100，風扇控制系統300包含多個風扇、多個裝置以及多個感測裝置溫度的溫度感測器。
如第3圖所示，風扇控制系統300包含風扇301a、風扇301b、裝置302a、裝置302b、裝置302c、溫度感測器303a、溫度感測器303b、溫度感測器303c、計算單元304、邏輯控制器305、儲存單元306、處理器307、輸入輸出介面308以及溫度感測器309。
溫度感測器303a、溫度感測器303b與溫度感測器303c分別與計算單元304耦接，計算單元304耦接與邏輯 控制器305耦接，邏輯控制器305與儲存單元306耦接，以及儲存單元306與風扇301a及風扇301b耦接。邏輯控制器305耦接更分別與處理器307、輸入輸出介面308以及溫度感測器309耦接。
在一些實施例中，風扇301a與風扇301b設置於裝置302a、裝置302b及裝置302c附近，用以產生氣流以調整裝置302a、裝置302b及裝置302c的溫度。
在一些實施例中，溫度感測器303a、溫度感測器303b與溫度感測器303c用以分別感測裝置302a、裝置302b及裝置302c的溫度。當裝置302a、裝置302b及裝置302c因工作負載上升而溫度上升時，溫度感測器303a、溫度感測器303b與溫度感測器303c感測到的溫度上升。在一些實施例中，溫度感測器303a、溫度感測器303b與溫度感測器303c更用以感測並隨時間取樣裝置302a、裝置302b及裝置302c的溫度，以及將取樣的溫度t1、溫度t2及溫度t3傳送至計算單元304。
在一些實施例中，計算單元304與計算單元104的功能類似，邏輯控制器305與邏輯控制器105的功能類似，儲存單元306與儲存單元106的功能類似，儲存單元306包含的工作表306a與工作表106a的功能類似，處理器307與處理器107的功能類似，輸入輸出介面308與輸入輸出介面108的功能類似，溫度感測器309與溫度感測器109的功能類似，於此不再重複。
在一些實施例中，當風扇301a與風扇301b其中一者故障時，風扇控制系統300的散熱能力下降，因此，為了提升風扇控制系統300的散熱能力，邏輯控制器305將N1與N2減小，使未故障的風扇的轉速能夠更即時的與裝置302a~302c的溫度變化。當故障的風扇恢復正常功能時，風扇控制系統300的散熱能力提升，因此風扇的轉速與裝置302a~302c的溫度可無需太快速的反應，邏輯控制器305將N1與N2增大。
風扇控制系統300中風扇301a~301b、裝置302a~302c與溫度感測器303a~303c的數量僅為示意之用途。各種不同數量的風扇、裝置與溫度感測器均在本案揭示之實施例的精神與範疇內。
綜上所述，本案一些實施例所提供的風扇控制系統與方法可使用計算單元與邏輯控制器來修正與補償取樣的溫度，以讓風扇控制系統在多個不同的工作模式下可依據單一的工作表來調整風扇的轉速。如此，風扇控制系統用來儲存工作表的空間可減少，減少風扇控制系統的成本。
雖然本案之實施例已揭露如上，然其並非用以限定本案實施例，任何熟習此技藝者，在不脫離本案實施例之精神和範圍內，當可做些許之更動與潤飾，因此本案實施例之保護範圍當以後附之申請專利範圍所界定為準。
100‧‧‧風扇控制系統
101‧‧‧風扇
102‧‧‧裝置
103‧‧‧溫度感測器
104‧‧‧計算單元
105‧‧‧邏輯控制器
106‧‧‧儲存單元
106a‧‧‧工作表
107‧‧‧處理器
108‧‧‧輸入輸出介面
109‧‧‧溫度感測器
t‧‧‧溫度
T‧‧‧溫度
N1‧‧‧數量
N2‧‧‧數量
T1avg‧‧‧平均溫度
T2avg‧‧‧平均溫度
Sc1‧‧‧控制訊號
Sc2‧‧‧控制訊號
Tab‧‧‧溫度
Sr‧‧‧控制訊號

Claims (10)

  1. 一種風扇控制系統，包含：一風扇；一第一溫度感測器，於一時間區間內連續地感測一裝置的溫度，進而取得複數個取樣溫度；一計算單元，由該些取樣溫度中選取出最新的N1個取樣溫度以及最新的N2個取樣溫度，並將該N1個取樣溫度與該N2個取樣溫度分別計算出一第一平均溫度與一第二平均溫度，其中該N1與該N2為正整數；一邏輯控制器，用以選擇該第一平均溫度與該第二平均溫度其中之一者輸出為一補償溫度；以及一儲存單元，用以儲存一工作表，並用以依據該補償溫度對應該工作表輸出一轉速控制訊號至該風扇。
  2. 如請求項1所述之風扇控制系統，其中該邏輯控制器更用以調整該N1與該N2，其中該N1大於0，以及該N2大於該N1。
  3. 如請求項1所述之風扇控制系統，更包含：一第二溫度感測器，用以感測一環境溫度，其中該邏輯控制器更用以依據該環境溫度調整該N1與該N2。
  4. 如請求項3所述之風扇控制系統，其中該 邏輯控制器更用以依據該環境溫度選擇該第一平均溫度與該第二平均溫度其中之一者輸出為該補償溫度。
  5. 如請求項3所述之風扇控制系統，更包含：一處理器產生一第一控制訊號並傳輸至該邏輯控制器，其中該邏輯控制器更用以依據該第一控制訊號選擇該第一平均溫度與該第二平均溫度其中之一者輸出為該補償溫度。
  6. 如請求項1所述之風扇控制系統，更包含：一輸入輸出介面，用以傳輸外部的一第二控制訊號至該邏輯控制器，其中該邏輯控制器更用以依據該第二控制訊號選擇該第一平均溫度與該第二平均溫度其中之一者輸出為該補償溫度。
  7. 一種風扇控制方法，包含：於一時間區間內連續地感測一裝置的溫度，以取得複數個取樣溫度；由該些取樣溫度中選取出最新的N1個取樣溫度以及最新的N2個取樣溫度，並將該N1個取樣溫度與該N2個取樣溫度分別計算出一第一平均溫度與一第二平均溫度，其中該N1與該N2為正整數； 依據一控制訊號選擇該第一平均溫度與該第二平均溫度其中之一者，並輸出為一補償溫度；以及依據該補償溫度，調整一風扇的一轉速。
  8. 如請求項7所述之風扇控制方法，更包含：感測一環境溫度；以及依據該環境溫度調整該N1與該N2。
  9. 如請求項7所述之風扇控制方法，其中該N1大於0，以及該N2大於該N1。
  10. 如請求項7所述之風扇控制方法，其中調整該風扇的該轉速包含：藉由一儲存單元，依據該補償溫度對應該儲存單元儲存的一工作表，輸出一轉速控制訊號至該風扇。
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