TWM546453U - 風量自動補償之控制模組及其風扇系統 - Google Patents

風量自動補償之控制模組及其風扇系統 Download PDF

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Feng Liu
Hu Zhang
Guang-Dong Liu
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Asia Vital Components Co Ltd
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  • Control Of Positive-Displacement Air Blowers (AREA)

Description

風量自動補償之控制模組及其風扇系統
本創作係有關一種風扇領域，特別指風量自動補償之控制模組及其風扇系統。
隨著網路科技的發展與進步，伺服器的市場與需求量也日亦龐大，伺服器主機的最大特點，即是在於其強大的運算能力，而運算能力越強大的伺服器主機，其運作時所會產生的熱量相對越高，長時間下來，輕則影響伺服器的運作效能，重則將可能導致伺服器損壞；因此，為解決上述問題，通常業者會將伺服器設置在通風良好的機櫃，並配備多個風扇來進行散熱。
為了達到預定的散熱需求，會同時使用多個風扇來進行散熱，而使用風扇的多寡則根據散熱上的需求來設計，如控制溫度或保持整體風量等，然而當其中一個或多個風扇發生停止轉動或降低轉速之狀況時，都會使原本預設的散熱效果變差，而無法達成預定的散熱需求。
是以，要如何解決上述之問題與缺失，即為本案之創作人與從事此行業之相關廠商所亟欲研究改善之方向所在者。
爰此，為有效解決上述之問題，本創作之主要目的，係提供一種當任一或多個風扇轉速偏低或失效時，其他風扇自動提升轉速來補足風量之風量自動補償之控制模組及其風扇系統。
本創作之另一主要目的，係提供一種將自己的轉速訊號傳給其它風扇，也可以接收其它風扇的轉速訊號進而判斷其它風扇的轉速是否正常或不正常，並在其它風扇轉速不正常時透過驅動訊號提升自己的風扇轉速的風量自動補償之控制模組。
本創作之另一主要目的，係提供一種具有多個風扇的系統，當其中個別的風扇沒有轉速或轉速偏低時，正常風扇的風量將自動提升以彌補系統的總風量的風扇系統。
為達成上述之目的，本創作提供一種風量自動補償之控制模組，係應用於一風扇，該控制模組包含：一偵測單元，係偵測該風扇的轉速產生一轉速訊號；一處理單元，係連接該偵測單元接收該轉速訊號，並將該轉速訊號輸出給至少另一風扇，且接收從該至少另一風扇傳過來的一外來的轉速訊號，並將該外來轉速訊號與一轉速比較值比對產生一比對結果，並根據該比對結果維持或提升該風扇的轉速。
本創作另外提供一種風扇系統，包含：複數風扇，每一風扇具有一控制模組用以風量自動補償，該控制模組包含：一偵測單元，係偵測一風扇的轉速產生一轉速訊號；一處理單元，係連接該偵測單元接收該轉速訊號，並將該轉速訊號輸出給至少另一風扇，且接收從該至少另一風扇傳過來的一外來的轉速訊號，並將該外來轉速訊號與一轉速比較值比對產生一比對結果，並根據該比對結果維持或提升該風扇的轉速。
在一實施例，該風扇具有一驅動馬達。
在一實施例，該處理單元包括：一輸出元件，用以輸出該偵測單元偵測的轉速訊號；一輸入元件，係接收該外來的轉速訊號；一儲存元件，係儲存該轉 速比較值；一比較元件，係比較該外來的轉速訊號及該轉速比較值產生該比較結果；一轉速控制元件，用以輸出一驅動訊號給該驅動馬達，且根據該比對結果控制該風扇的驅動馬達的轉速維持或提升。
在一實施例，該比較結果係為該外來的轉速訊號低於該轉速比較值，該轉速控制元件提升該風扇轉速。
在一實施例，該比較結果係為該外來的轉速訊號等於該轉速比較值，該轉速控制元件維持該風扇轉速。
10‧‧‧風扇
11‧‧‧控制模組
111‧‧‧偵測單元
112‧‧‧處理單元
1121‧‧‧輸入元件
1122‧‧‧輸出元件
1123‧‧‧儲存元件
1124‧‧‧比較元件
1125‧‧‧轉速控制元件
12‧‧‧驅動馬達
20‧‧‧第一風扇
21‧‧‧第一控制模組
211‧‧‧第一偵測單元
212‧‧‧第一處理單元
2121‧‧‧第一輸入元件
2122‧‧‧第一輸出元件
2123‧‧‧第一儲存元件
2124‧‧‧第一比較元件
2125‧‧‧第一轉速控制元件
SF1‧‧‧第一轉速訊號
22‧‧‧第一驅動馬達
30‧‧‧第二風扇
31‧‧‧第二控制模組
311‧‧‧第二偵測單元
312‧‧‧第二處理單元
3121‧‧‧第二輸入元件
3122‧‧‧第二輸出元件
3123‧‧‧第二儲存元件
3124‧‧‧第二比較元件
3125‧‧‧第二轉速控制元件
SF2‧‧‧第二轉速訊號
32‧‧‧第二驅動馬達
40‧‧‧第三風扇
41‧‧‧第三控制模組
411‧‧‧第三偵測單元
412‧‧‧第三處理單元
4121‧‧‧第三輸入元件
4122‧‧‧第三輸出元件
4123‧‧‧第三儲存元件
4124‧‧‧第三比較元件
4125‧‧‧第三轉速控制元件
SF3‧‧‧第三轉速訊號
42‧‧‧第三驅動馬達
下列圖式之目的在於使本創作能更容易被理解，於本文中會詳加描述該些圖式，並使其構成具體實施例的一部份。透過本文中之具體實施例並參考相對應的圖式，俾以詳細解說本創作之具體實施例，並用以闡述創作之作用原理。
第1A圖為本創作應用在風扇的控制模組的方塊示意圖；第1B圖為本創作處理單元的方塊示意圖；第2A圖為本創作風扇系統第一實施的串接形態示意圖；第2B圖為本創作風扇系統第一實施的並排形態示意圖；第2C圖為本創作風扇系統第一實施之方塊示意圖；第2D圖為本創作風扇系統的第一實施的控制模組之方塊示意圖；第3A圖為本創作風扇系統的第二實施之方塊示意圖；第3B圖為本創作風扇系統的第二實施的控制模組之方塊示意圖。
本創作之上述目的及其結構與功能上的特性，將依據所附圖式之較佳實施例予以說明。
請參考第1A圖為本創作應用在風扇的控制模組的方塊示意圖；第1B圖為本創作處理單元的方塊示意圖。如圖所示一風扇10包括一控制模組11及一驅動馬達12，該控制模組11係產生一驅動訊號(例如PWM訊號)驅動該驅動馬達12轉動以帶動風扇10轉動，控制模組11將該驅動馬達12運轉時的轉速訊號輸出給其他風扇，也接收其他風扇傳過來的外來轉速訊號，藉此判斷其他風扇的轉速是否正常或異常，然後在其他風扇的轉速異常(例如轉速偏低或無轉速)時，提升自己的風扇轉速以補償其它轉速不正常的風扇的風量。
該控制模組11包括一偵測單元111及一處理單元112。該偵測單元111係感應該驅動馬達12的轉速產生一轉速訊號(例如正弦方波FG)給該處理單元112，該偵測單元111例如但不限制為一轉速感應器(例如霍爾元件)。該處理單元112連接該偵測單元111以接收該轉速訊號，並將該轉速訊號輸出給至少另一風扇，且接收從至少另一風扇傳過來的一外來的轉速訊號，並將該外來的轉速訊號與一轉速比較值比對產生一比對結果，並根據該比對結果維持或提升該自己的風扇轉速。
具體而言，該處理單元112包括一輸入元件1121、一輸出元件1122、一儲存元件1123、一比較元件1124及一轉速控制元件1125。該輸出元件1122(例如一輸出埠)連接該偵測單元111以輸出該偵測單元111偵測的轉速訊號給其他風扇。該輸入元件1121(例如一輸出埠)係接收該從其他風扇傳過來的外來的轉速訊號。該儲存元件1123(例如一記憶體)係儲存該轉速比較值，該轉速比較值例如為一預設的轉速值。該比較元件1124(例如為一比較器或一比較電路)係分別連接該輸入元件1121及該儲存元件1123比較該外來的轉速訊號及該轉速比較值產生比較結果。該轉速控制元件1125用以輸出驅動訊號給該驅動馬達 12，且根據該比較元件1124的比對結果控制該風扇10的驅動馬達12的轉速維持或提升。
更詳細而言，該比較元件1124比較該外來的轉速訊號係低於該轉速比較值時，該轉速控制元件1125改變其輸出的驅動訊號的工作週期(Duty Cycle)驅動該驅動馬達12提升運轉，進而提升該風扇轉速。另外，比較元件1124比較該外來的轉速訊號係等於該轉速比較值，該轉速控制元件1125維持其輸出的驅動訊號的工作週期(Duty Cycle)，進而維持該風扇的目前轉速。
請參第2A及2B及2C及2D，係表示具有控制模組的風扇在一風扇系統的示意圖，在本實施風扇系統包括兩個風扇，每一風扇及其控制模組跟上述的結構相同，為了清楚表示兩個風扇的關係，因此其中一風扇稱為第一風扇20，另一風扇稱為第二風扇30。
如第2A圖為本創作風扇系統第一實施的串接形態示意圖；第2B圖為本創作風扇系統第一實施的並排形態示意圖。風扇系統可以是第一風扇20及第二風扇30串接一起的風扇系統，或者第一風扇20及第二風扇30並排在一起的風扇系統。
續如第2C圖為本創作風扇系統第一實施之方塊示意圖；第2D圖為本創作風扇系統的第一實施的控制模組之方塊示意圖。如圖所示，第一風扇20包括一第一控制模組21及一第一驅動馬達22，該第一控制模組21係產生一第一驅動訊號(例如PWM訊號)驅動該第一驅動馬達22轉動以帶動第一風扇20轉動。第二風扇30包括一第二控制模組31及一第二驅動馬達32，該第二控制模組31係產生一第二驅動訊號(例如PWM訊號)驅動該第二驅動馬達32轉動以帶動 第二風扇30轉動。該第一驅動訊號跟第二驅動訊號的工作週期及頻率相同，也就是第一風扇20及第二風扇30的以相同轉速運轉。
該第一控制模組21包括一第一偵測單元211及一第一處理單元212。該第一偵測單元211係感應該第一驅動馬達22的轉速產生一第一轉速訊號SF1給該第一處理單元112，該第一偵測單元211例如但不限制為一轉速感應器(例如霍爾元件)。該第一處理單元212包括一第一輸入元件2121、一第一輸出元件2122、一第一儲存元件2123、一第一比較元件2124及一第一轉速控制元件2125。該第一輸出元件2122(例如一輸出埠)連接該第一偵測單元211以輸出該第一偵測單元211偵測的第一轉速訊號SF1給第二風扇30。該第一輸入元件2121(例如一輸出埠)係接收從第二風扇30傳過來的外來的第二轉速訊號SF2(如後面的說明)。該第一儲存元件2123(例如一記憶體)係儲存該轉速比較值。該第一比較元件2124(例如為一比較器或一比較電路)係分別連接該第一輸入元件2121及該第一儲存元件2123比較該外來的第二轉速訊號SF2及該轉速比較值產生比較結果。該第一轉速控制元件2125用以輸出驅動訊號給該第一驅動馬達22，且根據該第一比較元件2124的比對結果控制該第一風扇20的第一驅動馬達22的運轉維持或提升。
該第二控制模組31包括一第二偵測單元311及一第二處理單元312。該第二偵測單元311係感應該第二驅動馬達32的轉速產生一第二轉速訊號SF2給該第二處理單元312，該第二偵測單元311例如但不限制為一轉速感應器(例如霍爾元件)。該第二處理單元312包括一第二輸入元件3121、一第二輸出元件3122、一第二儲存元件3123、一第二比較元件3124及一第二轉速控制元件3125。該第二輸出元件3122(例如一輸出埠)連接該第二偵測單元311以輸出該第二偵 測單元311偵測的第二轉速訊號SF2給第一風扇20。該第二輸入元件3121(例如一輸入埠)係接收從第一風扇20傳過來的外來的第一轉速訊號SF1。該第二儲存元件3123(例如一記憶體)係儲存該轉速比較值。該第二比較元件3124(例如為一比較器或一比較電路)係分別連接該第二輸入元件3121及該第二儲存元件3123比較該外來的第一轉速訊號SF1及該轉速比較值產生比較結果。該第二轉速控制元件3125用以輸出驅動訊號給該第二驅動馬達32，且根據該第二比較元件3124的比對結果控制該第二風扇30的第二驅動馬達32的運轉維持或提升。
上述的第一轉速訊號SF1係表示該第一風扇20的目前運轉的轉速，且該第二轉速訊號SF2係表示該第二風扇30的目前運轉的轉速。該第一轉速訊號SF1對於第二風扇30而言係為外來的轉速訊號。另外，該第二轉速訊號SF2對於該第一風扇20而言係為外來的轉速訊號。該第一、二風扇20、30藉由接收該第一轉速訊號SF1及第二轉速訊號SF2得知對方的目前轉速。
更詳細而言，該第一風扇20的第一比較元件2124比較該外來的轉速訊號(也就是第二轉速訊號SF2)與該第一儲存元件2123內存的轉速比較值。該第二風扇30的第二比較元件3124比較該外來的轉速訊號(也就是第一轉速訊號SF1)與該第二儲存元件3123內存的轉速比較值。如此，該第一風扇20及第二風扇30透過比較對方的目前轉速與自己內存的轉速比較值，進而判斷對方的運轉異常與否。當該第一風扇20或第二風扇30其中任一轉速異常或無轉速時，另一風扇隨即提升轉速彌補損失的風量。
例如當該第二風扇30的運轉轉速偏低或沒有運轉(亦即轉速為零)時，該第一風扇20的第一比較元件2124比較該第二轉速訊號SF2低於該第一儲存元件 2123內轉速比較值時，該第一轉速控制元件2125根據該第一比較元件2124的比較結果改變其輸出的驅動訊號的工作週期驅動該第一風扇的20的第一驅動馬達22提升轉速，彌補第二風扇30損失的風量。
同樣的，若第一風扇20的風扇轉速偏低或沒有運轉(亦即轉速為零)時，該第二風扇30的第二比較元件3124比較該第一轉速訊號SF1低於該第二儲存元件3123內轉速比較值時，該第二轉速控制元件3125根據該第二比較元件3124的比較結果改變其輸出的驅動訊號的工作週期驅動該第二風扇30的第二驅動馬達32提升轉速，彌補第一風扇20損失的風量。
另外，若第一比較元件2124比較該外來的轉速訊號(第二轉速訊號SF2)係等於該第一儲存元件2123內存的轉速比較值，該第一轉速控制元件2125維持其輸出的驅動訊號的工作週期，進而維持該第一風扇20的目前轉速。
同樣的，若第二比較元件3124比較該外來的轉速訊號(第一轉速訊號SF1)係等於該第二儲存元件3123內存的轉速比較值，該第二轉速控制元件3125維持其輸出的驅動訊號的工作週期，進而維持該第二風扇30的目前轉速。
在另一替代實施，如第3A及3B圖所示，風扇系統包括三個風扇，除了前述的第一、二風扇20、30外，增加一第三風扇40，在本實施雖然沒有圖示但是參考前一實施所述風扇系統例如為三個串接或並排的風扇形式。其中第一二風扇20、30的結構請參考前面的敘述。該第三風扇40包括一第三控制模組41及一第三驅動馬達42，該第三控制模組41係產生一第三驅動訊號(例如PWM訊號)驅動該第三驅動馬達42轉動以帶動第三風扇40轉動。
該第三控制模組41包括一第三偵測單元411及一第三處理單元412。該第三偵測單元411係感應該第三驅動馬達42的轉速產生一第三轉速訊號SF3給該 第三處理單元412，該第三偵測單元411例如但不限制為一轉速感應器(例如霍爾元件)。該第三處理單元412包括一第三輸入元件4121、一第三輸出元件4122、一第三儲存元件4123、一第三比較元件4124及一第三轉速控制元件4125。該第三輸出元件4122(例如一輸出埠)連接該第三偵測單元411以輸出該第三偵測單元411偵測的第三轉速訊號SF3。該第三輸入元件4121(例如一輸出埠)係接收從另外兩個風扇傳過來的外來的轉速訊號。該第三儲存元件4123(例如一記憶體)係儲存該轉速比較值。該第三比較元件4124(例如為一比較器或一比較電路)係分別連接該第三輸入元件4121及該第三儲存元件4123比較該外來的轉速訊號及該轉速比較值產生比較結果。該第三轉速控制元件4125用以輸出驅動訊號給該第三驅動馬達42，且根據該第三比較元件4124的比對結果控制該第三風扇40的第三驅動馬達42的運轉維持或提升。
在本實施，該第一風扇20的第一輸入元件2121接收該第二風扇30的第二轉速訊號SF2及第三風扇40的第三轉速訊號SF3。該第二風扇30的第二輸入元件3121接收該第一風扇20的第一轉速訊號SF1及第三風扇40的第三轉速訊號SF3。該第三風扇的第三輸入元件4121接收該第一風扇20的第一轉速訊號SF1及第二風扇30的第二轉速訊號SF2。該第一、二、三風扇20、30、40分別接收對方的轉速訊號(例如第一、二、三轉速訊號SF1、SF2、SF3)得知對方的目前轉速。
更詳細而言，該第一風扇20的第一比較元件2124比較該外來的轉速訊號(也就是第二轉速訊號SF2及第三轉速訊號SF3)與該第一儲存元件2123內存的轉速比較值。該第二風扇30的第二比較元件3124比較該外來的轉速訊號(也就是第一轉速訊號SF1及第三轉速訊號SF3)與該第二儲存元件3123內存的轉 速比較值。該第三風扇40的第三比較元件4124比較該外來的轉速訊號(也就是第一轉速訊號SF1及第二轉速訊號SF2)與該第三儲存元件4123內存的轉速比較值。如此，該第一風扇20及第二風扇30及第三風扇40透過比較對方的目前轉速與自己內存的轉速比較值，進而判斷對方的運轉異常與否。當該第一風扇20或第二風扇30或第三風扇40其中任一轉速異常時，另兩個風扇隨即提升轉速彌補損失的風量。
例如當該第二風扇30的風扇運轉的轉速偏低或沒有運轉時，該第一風扇20的第一比較元件2124比較該第二轉速訊號SF2低於該第一儲存元件2123內轉速比較值，該第一轉速控制元件2125根據該第一比較元件2124的比較結果改變其輸出的驅動訊號的工作週期驅動該第一風扇的20的第一驅動馬達22提升轉速。同時，該第三風扇40的第三比較元件4124比較該第二轉速訊號SF2低於該第三儲存元件4123內存的轉速比較值，該第三轉速控制元件4125根據該第三比較元件4124的比較結果改變其輸出的驅動訊號的工作週期驅動該第三風扇的40的第三驅動馬達42提升轉速。因此風扇系統通過第一風扇20及第三風扇40的轉速提升以彌補第二風扇30損失的風量。
綜上所述，本創作的應用在風扇內的控制模組可以將自己的風扇的轉速訊號傳給其它風扇，也可以接收其它風扇的轉速訊號進而判斷其它風扇的轉速是否正常或不正常，並在其它風扇轉速偏低或風扇失效沒有轉速輸出時透過驅動訊號提升自己的風扇轉速來補足失效或轉速降低的風扇所損失的風量。尤其是在具有多個風扇的風扇系統中，當其中個別的風扇沒有轉速或轉速偏低時，其他正常風扇的風量將自動提升以彌補風扇系統的總風量。
以上已將本創作做一詳細說明，惟以上所述者，僅為本創作之一較佳實施例而已，當不能限定本創作實施之範圍。即凡依本創作申請範圍所作之均等變化與修飾等，皆應仍屬本創作之專利涵蓋範圍。
10‧‧‧風扇
11‧‧‧控制模組
111‧‧‧偵測單元
112‧‧‧處理單元
12‧‧‧驅動馬達

Claims (10)

  1. 一種風量自動補償之控制模組，係應用於一風扇，該控制模組包含：一偵測單元，係偵測該風扇的轉速產生一轉速訊號；一處理單元，係連接該偵測單元接收該轉速訊號，並將該轉速訊號輸出給至少另一風扇，且接收從該至少另一風扇傳過來的一外來的轉速訊號，並將該外來轉速訊號與一轉速比較值比對產生一比對結果，並根據該比對結果維持或提升該風扇的轉速。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之風量自動補償之控制模組，其中該風扇具有一驅動馬達。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之風量自動補償之控制模組，其中該處理單元包括：一輸出元件，用以輸出該偵測單元偵測的轉速訊號；一輸入元件，係接收該外來的轉速訊號；一儲存元件，係儲存該轉速比較值；一比較元件，係比較該外來的轉速訊號及該轉速比較值產生該比對結果；一轉速控制元件，用以輸出一驅動訊號給該驅動馬達，且根據該比較元件的比對結果控制該風扇的驅動馬達的轉速維持或提升。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之風量自動補償之控制模組，其中該外來的轉速訊號係低於該轉速比較值，該轉速控制元件提升該風扇轉速。
  5. 如申請專利範圍第3或4項所述之風量自動補償之控制模組，其中該外來的轉速訊號係等於該轉速比較值，該轉速控制元件維持該風扇轉速。
  6. 一種風扇系統，包含：複數風扇，每一風扇具有一控制模組用以風量自動補償，該控制模組包含：一偵測單元，係偵測一風扇的轉速產生一轉速訊號；一處理單元，係連接該偵測單元接收該轉速訊號，並將該轉速訊號輸出給至少另一風扇，且接收從該至少另一風扇傳過來的一外來的轉速訊號，並將該外來轉速訊號與一轉速比較值比對產生一比對結果，並根據該比對結果維持或提升該風扇的轉速。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之風扇系統，其中每一風扇具有一驅動馬達。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之風扇系統，其中該處理單元包括：一輸出元件，用以輸出該偵測單元偵測的轉速訊號；一輸入元件，係接收該外來的轉速訊號；一儲存元件，係儲存該轉速比較值；一比較元件，係比較該外來的轉速訊號及該轉速比較值產生該比對結果；一轉速控制元件，用以輸出一驅動訊號給該驅動馬達，且根據該比較元件的比對結果控制該風扇的驅動馬達的轉速維持或提升。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之風扇系統，其中該外來的轉速訊號係低於該轉速比較值，該轉速控制元件提升該風扇轉速。
  10. 如申請專利範圍第8或9項所述之風扇系統，其中該外來的轉速訊號係等於該轉速比較值，該轉速控制元件維持該風扇轉速。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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TWI665459B (zh) * 2018-07-12 2019-07-11 應廣科技股份有限公司 風扇旋轉異常偵測方法與電路

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TWI665459B (zh) * 2018-07-12 2019-07-11 應廣科技股份有限公司 風扇旋轉異常偵測方法與電路

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