专利名称：判定防尘元件更换时机的风速测量电路及电子装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一风速测量电路，尤其涉及一种用以判定电子装置的防尘元件更换时机的风速测量电路。
背景技术：
随着科技的进步，各式各样的电子装置，例如电源供应器、冷气或是投影机等，已 成为现代人生活中不可或缺的一部分。而在这些电子装置中，散热能力的优劣往往影响到 系统运行的稳定性及产品的使用年限。以电源供应器为例，为了使电源供应器在运行时其内部产生的热能可以快速的散 逸，电源供应器内部皆会装设例如风扇的结构，以通过风扇驱动气流而将电源供应器内部 的热空气由电源供应器的风口处带出，进而达到散热的效果。此外，于电源供应器的风口处 更可设置一防尘元件，例如滤网，以通过防尘元件阻隔灰尘由风口处流入电源供应器内部 和/或由风口处流出电源供应器的外部环境空间。当防尘元件使用的时日过久而累积较多灰尘时，将导致风扇产生的气流不易通过 防尘元件，使得电源供应器内的热能无法有效的排出，进而影响电源供应器的运行效能。因 此为了保持风扇驱动气流的通畅，必须定时清洁或是更换防尘元件，而公知用来检测防尘 元件更换时机的机制大抵来说有以下几种(1)采用每隔一段固定时间通知使用者更换防 尘元件，然而此种方式并无法对应各电源供应器的状况，例如设置环境或工作周期等，来做 调整，所以此种机制准确性不佳且不符合经济效益。(2)利用机构测量通过防尘元件的气流 压力以检测防尘元件的更换时机，然而由于气流压力极小不易检测，若机构设计不精密，检 测防尘元件的更换时机将无法准确。(3)利用光的透射性或是光的折射性对防尘元件进行 光感测，以判断防尘元件上的灰尘量，进而检测防尘元件的更换时机，然而由于光源接收器 接受到的光源信号会受到光源接收器或是光源产生器的设置位置，例如设置于较容易覆盖 灰尘的环境，或是防尘元件上灰尘的组成种类及特性等各种情况的影响而无法精确的反应 防尘元件的灰尘量，导致检测防尘元件的更换时机将无法准确。因此，如何发展一种判定电子装置的防尘元件更换时机的风速测量电路以解决公 知技术所面临的问题，实为目前迫切需要解决的问题。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种判定电子装置的防尘元件更换时机的风速测量 电路，以解决公知采用每隔一段固定时间通知使用者更换防尘元件的方式不符合经济效 益，以及解决公知利用机构测量通过防尘元件的气流压力来判别防尘元件上的灰尘量，或 是利用光的透射性或是光的折射性对防尘元件进行光感测来判别防尘元件上的灰尘量，皆 无法准确检测更换防尘元件的时机等缺陷。为达上述目的，本发明的一较广义实施方式为提供一种风速测量电路，通过检测 流经电子装置的防尘元件的气流风速来判定防尘元件的更换时机，风速测量电路包含力口热单元；第一温度检测单元，用以检测电子装置内部的环境温度或流过滤网的风温并对应 产生第一检测信号；第二温度检测单元，与加热单元连接，用以检测加热单元的温度并对应 产生第二检测信号；控制单元，与第一温度检测单元以及第二温度检测单元连接，用以根据 第一检测信号以及第二检测信号产生一调制信号；驱动单元，与加热单元以及控制单元连 接，其根据调制信号而产生驱动信号，以控制加热单元的运行，使电子装置内部的环境温度 与加热单元的温度相差固定值或可变的设定值，进而利用调制信号所对应于流经防尘元件 的气流风速来判定是否需更换防尘元件。本发明的再一较广义实施方式为提供一种电子装置，其包含风扇，用以驱动气流 散热；防尘元件，与风扇相对应设置，用以阻隔灰尘；风速测量装置，用以测量流过滤网的 气流风速而检测滤网的更换时机，且包含一风速测量电路，其中风速测量电路包含；加热单 元；第一温度检测单元，用以检测电子装置内部的环境温度或流过滤网的风温并对应产生 一第一检测信号；第二温度检测单元，与加热单元连接，用以检测加热单元的温度并对应产 生第二检测信号；控制单元，与第一温度检测单元以及第二温度检测单元连接，用以根据第 一检测信号以及第二检测信号产生调制信号；驱动单元，与加热单元以及控制单元连接，其 根据调制信号而产生驱动信号，以控制加热单元的运行，使电子装置内部的环境温度与加 热单元的温度相差一固定值或可变的设定值，进而利用调制信号所对应于流经防尘元件的 气流风速来判定是否需更换防尘元件。综上所述，由于本发明的电子装置通过风速测量电路测量气流通过防尘元件时的风速，以判定防尘元件的更换时机，故相较于公知每隔一段固定时间通知使用者更换防尘 元件的方式，本发明的电子装置通过测量风速而得知防尘元件的更换时机较准确。再者，相 较于公知利用风压或光感测的方式来检测防尘元件的更换时机，本发明的电子装置通过测 量风速而得知防尘元件的更换时机相对准确且更符合经济成本。
图1 其为本发明优选实施例的电子装置的结构示意图。图2 其本发明优选实施例的风速测量电路的电路方块示意图。图3 其为一示范性表示本发明的电子装置的气流通过防尘元件时的风速与脉冲 宽度调制信号的占空比的关系图。图4 其为图2所示的风速测量电路的一变化例。图5 其为图2所示的风速测量电路的又一变化例。图6 其为图2所示的风速测量电路的再一变化例。图7 其为图2所示的风速测量电路的另一变化例。上述附图中的附图标记说明如下1:电子装置11 风扇12:防尘元件13'风速测量装置13 风速测量电路131 加热单元
132 驱动单元133 第一温度检测单元134 第二温度检测单元135 控制单元136 湿度检测单元137 转速检测单元138 警示单元135a:差值放大电路135b 微控制单元
具体实施例方式体现本发明特征与优点的一些典型实施例将在后段的说明中详细叙述。应理解的 是本发明能够在不同的方式上具有各种的变化，其皆不脱离本发明的范围，且其中的说明 及附图在本质上当作说明之用，而非用以限制本发明。请参阅图1，其为本发明优选实施例的电子装置的结构示意图。如图所示，本发明 的电子装置1包含一风扇11、一防尘元件12以及一风速测量装置13'。其中风扇11用以 驱动气流，以将电子装置1内部的热空气由电子装置1中用来供气流流通的风口处(未图 示)带出，且在本实施例中，风扇11的转速以能稳定且不易变动为佳，但不以此为限。防尘 元件12可为但不限于滤网，且可设置于例如电子装置1的风口处而覆盖风口处，防尘元件 12用以阻隔灰尘由风口处流入电子装置1内部。风速测量装置13'可为但不限于设置于 防尘元件12上，且由将一风速测量电路13 (如图2所示)封装而成，该风速测量装置13' 通过风速测量电路13来测量气流流过防尘元件12时的风速，以判断防尘元件12累积灰尘 的情况，进而判定防尘元件12是否需更换。在上述实施例中，电子装置1可为适用于通信装置的电源供应器，但并不以此为 限，举凡各种具有风扇以及防尘元件的电子装置，例如冷气机、吸尘器或投影机等，皆在本 发明的保护范围内。此外，风速测量装置13'的设置位置以可接收到防尘元件12上稳定气 流的位置为佳，例如图1所示设置于防尘元件12的角落处，但并不以此为限。请参阅图2并配合图1，其为本发明优选实施例的风速测量电路的电路方块示意 图。如图所示，风速测量电路13包含一加热单元131、一驱动单元132、一第一温度检测单 元133、一第二温度检测单元134以及一控制单元135。其中加热单元131与驱动单元132 以及第二温度检测单元134连接，其通过通电而产生热能，且加热单元131产生热能时所上 升的温度与接收的一驱动信号，例如驱动单元132所提供的驱动信号的大小相对应。第一温度检测单元133与控制单元135连接，用以检测电子装置1内部的环境温 度或流过滤网的风温，即风扇11吹至第一温度检测单元133时的气流温度，并相对应地产 生电子装置1内部的环境温度一第一检测信号给控制单元135。第二温度检测单元134与 加热单元131以及控制单元135连接，其为检测加热单元131本身的温度，并相对应的产生 一第二检测信号给控制单元135。控制单元135与第一温度检测单元133、第二温度检测单元134以及驱动单元132连接，其将所接收的第一检测信号及第二检测信号进行比对，以产生一调制信号，例如但不限于脉冲宽度调制信号(Pulse Width Modulation ；PWM)至驱动单元132，而以下将以控制 单元135产生脉冲宽度调制信号给驱动单元132为例来说明本发明的技术。驱动单元132 则与加热单元131以及控制单元135连接，其根据控制单元135传来的脉冲宽度调制信号 而产生一驱动信号，以控制加热单元131的运行，即提供相对应的电能给加热单元131，进 而驱动加热单元131产生热能。在本实施例中，控制单元135主要依据第一检测信号以及第二检测信号而相对应 地控制脉冲宽度调制信号的占空比(Duty Cycle)，以改变驱动单元132提供给加热单元 131的电能大小，使加热单元131的温度可控制在与电子装置1内部的环境温度相差一固定
值。此外，由于加热单元131本身的温度控制于与电子装置1内部的环境温度相差一 固定值，因此当气流流过防尘元件12的风速较大时，相对地会带走较多加热单元131所产 生的热能，控制单元135便会控制脉冲宽度调制信号的占空比(Duty Cycle)变大，使驱动 单元132提供较多电能给加热单元131，如此一来，加热单元131本身的温度与电子装置1 内部的环境温度的差值便可维持在固定值，而不会因气流带走较多加热单元131的热能而 减少。反之，当气流流过防尘元件12的风速较小时，相对地会带走较少加热单元131所产 生的热能，控制单元135便会控制脉冲宽度调制信号的占空比变小，使驱动单元132提供较 少电能给加热单元131，如此一来，加热单元131的温度与电子装置1内部的环境温度的差 值便可维持在固定值，而不会因气流带走较少加热单元131的热能而增加。所以，由上述可 知，在本实施例中，气流通过防尘元件12时的风速对应于控制单元135所输出的脉冲宽度 调制信号的占空比。在上述实施例中，气流通过防尘元件12时的风速与控制单元135输出的脉冲宽度 调制信号的占空比优选为一线性关系，可减少风速测量电路13的电路复杂度，但并不以此 为限，当气流通过防尘元件12时的风速与控制单元135输出的脉冲宽度调制信号的占空比 为非线性关系时，也可根据气流通过防尘元件12时的不同的风速，而预先于控制单元135 内建立关于气流通过防尘元件12时的风速与控制单元135输出的调制信号的占空比两者 间的对应关系的数据库，如此一来，通过控制单元135所预先建立的数据库，便可利用查表 方式得知气流通过防尘元件12时的风速与控制单元135输出的脉冲宽度调制信号的占空 比的对应关系。以下将以图3为例示范性地说明本发明利用风速测量电路测量判定防尘元件的 更换时机的作动原理，图3中所示的数值仅为说明之用，非用以限制本发明。此外，为更可 清楚了解本发明的技术，将以气流通过防尘元件12时的风速与控制单元135所输出的脉冲 宽度调制信号的占空比为一线性关系为例来说明。请参阅图3并配合图1及图2，其中图3为一示范性表示气流通过防尘元件时的风 速与脉冲宽度调制信号的占空比的关系图。如图3所示，当电子装置1开始运行，而风扇11 尚未转动时，即风速为0时，因加热单元131的温度与电子装置1内部的环境温度的差值需 维持在固定值，故控制单元135于一开始便会控制脉冲宽度调制信号的占空比在例如178， 使驱动单元132提供电能给加热单元131，故加热单元131的温度将升高，而与电子装置1 内部的环境温度的差值可于电子装置1开始运行时便维持在固定值。当风扇11开始运行，且防尘元件12累积极少量灰尘时，风扇11所驱动的气流便可顺利通过防尘元件12，即气流通过防尘元件12时的风速会较大，例如6m/s，故将带走加 热单元131较多的热能，导致加热单元131的温度下降，此时，为了使加热单元131的温度 与电子装置1内部的环境温度的差值维持在固定值，控制单元135则将调整脉冲宽度调制 信号的占空比变大，例如580，使驱动单元132提供较多的电能给加热单元131，如此一来， 加热单元131本身的温度将升高，而与电子装置1内部的温度的差值维持在固定值。反之，当防尘元件12累积较多灰尘时，风扇11所驱动的气流便不易通过防尘元件 12，即气流流过防尘元件12时的风速会变小，例如3m/s，故气流带走加热单元131的热能便 相对减少，导致加热单元131的温度因散热效果差而上升，此时，为了使加热单元131的温 度与电子装置1内部的环境温度的差值维持在固定值，控制单元135便控制脉冲宽度调制 信号的占空比变小，例如393，使驱动单元132提供较少的电能给加热单元131，如此一来， 加热单元131的温度将下降，使得加热单元131本身的温度与电子装置1内部的环境温度 的差值仍可维持在固定值。由上述内容可知，当控制单元135输出的脉冲宽度调制信号的占空比越小时，代 表气流流过防尘元件12时的风速越小，即电子装置1内部的防尘元件12累积较多的灰尘， 反之，当脉冲宽度调制信号的占空比越大，代表气流流过防尘元件12时的风速越大，即电 子装置1的防尘元件12累积较少的灰尘。是以通过控制单元135输出的脉冲宽度调制信 号的占空比的大小便可检测到气流通过防尘元件12时的风速，而气流通过防尘元件12时 的风速又代表着防尘元件12所累积的灰尘量，故本发明通过风速测量电路13所检测到的 风速便可判定电子装置1的防尘元件12的更换时机，即防尘元件12是否需要更换。在上述实施例中，加热单元131优选可由本领域普通技术人员所熟知的至少一电 阻来实现，且更佳可选用温度系数小的电阻，例如金属氧化皮膜电阻，但皆不以此为限，在 其他实施例中，加热单元131也可利用例如成本相对高于电阻但具有较高耐热能力的钨丝 或合金来实现。此外，第一温度检测单元133以及第二温度检测单元134则可由但不限于 由温度检测集成电路(integrated circuit)实现。在上述实施例中，加热单元131的温度与电子装置1内部的环境温度的差值是以 固定相差40°C为佳，但并不以此为限，可依使用者的实际需求而做相对应的改变。在一些实施例中，如图4所示，控制单元135可包含一差值放大电路135a以及一 微控制单元(Micro Control Unit) 135b，其中差值放大电路135a的输入端与第一温度检测 单元133以及第二温度检测单元134连接，差值放大电路135a的输出端与微控制单元135b 的输入端连接，差值放大电路135a用以比较第一检测信号以及第二检测信号，并依据比较 结果传送一差值放大信号给微控制单元135b。微控制单元135b的输入端与差值放大电路 135a的输出端连接，微控制单元135b的输出端与驱动单元132连接，微控制单元135b用以 接收该差值放大信号，并依据差值放大信号而控制脉冲宽度调制信号的占空比。此外，又在一些实施例中，如图5所示，风速测量电路13更可进一步，但不限于，包 含一湿度检测单元136，其与控制单元135连接，用以检测电子装置1内部的环境湿度，并相 对应的提供代表湿度的一第一补偿信号给控制单元135，使控制单元135更可依据第一补 偿信号而调整脉冲宽度调制信号的占空比。再在一些实施例中，如图6所示，风速测量电路13更可进一步，但不限于，包含一 转速检测单元137，其与控制单元135连接，用以依据驱动风扇11转动时的电流、电压或周期控制信号而检测风扇11的转速，并相对应的提供代表风扇11的转速的一第二补偿信号 给控制单元135，使控制单元135可依据第二补偿信号而调整脉冲宽度调制信号的占空比。另在一些实施例中，如图7所示，风速测量电路13更可进一步，但不限于，包含一 警示单元138，其与控制电路135连接，且包含使用者可设定的一第一阈值，该警示单元138 用以检测脉冲宽度调制信号的占空比，以当气流流过防尘元件12的风速变小而脉冲宽度 调制信号的占空比低于第一阈值时，产生一警示信号，以告知使用者防尘元件12需更换。
此外，为了避免气流的飘移特性使气流流过防尘元件12时的风速不稳定，而导致 脉冲宽度调制信号的占空比一直变动，使得警示单元138可能输出不准确的警示信号。在 一些实施例中，警示单元138更包含使用者可设定的相对高于第一阈值的一第二阈值，当 脉冲宽度调制信号的占空比首次下降至第一阈值时，警示单元138也不会立即产生警示信 号，而是当脉冲宽度调制信号的占空比下降至第一阈值后，且于一设定时间长度内皆低于 第二阈值时，警示单元138才会产生警示信号，以通过该警示信号告知使用者需更换防尘 元件12。借此，当气流通过防尘元件12时的风速因特殊因素，例如电子装置1的风口处被 外物挡住，而瞬间下降时，警示单元138并不会立即产生警示信号，如此一来，更可精确检 测防尘元件12的更换时机。综上所述，由于本发明的电子装置通过风速测量电路测量气流通过防尘元件时的 风速，以判定防尘元件的更换时机，故相较于公知每隔一段固定时间通知使用者更换防尘 元件的方式，本发明的电子装置通过测量风速而得知防尘元件的更换时机较准确。再者，相 较于公知利用风压或光感测的方式来检测防尘元件的更换时机，本发明的电子装置通过测 量风速而得知防尘元件的更换时机相对准确且更符合经济成本。是以，本发明的判定电子 装置的防尘元件更换时机的风速测量电路极具产业的价值，依法提出申请。本发明得由本领域的普通技术人员任施匠思而为诸般修饰，然皆不脱如附权利要 求所欲保护的范围。
权利要求
一种风速测量电路，通过检测流经一电子装置的一防尘元件的气流风速来判定该防尘元件的更换时机，该风速测量电路包含一加热单元；一第一温度检测单元，用以检测该电子装置内部的环境温度并对应产生一第一检测信号；一第二温度检测单元，与该加热单元连接，用以检测该加热单元的温度并对应产生一第二检测信号；一控制单元，与该第一温度检测单元以及该第二温度检测单元连接，用以根据该第一检测信号以及该第二检测信号产生一调制信号；一驱动单元，与该加热单元以及该控制单元连接，其根据该调制信号而产生一驱动信号，以控制该加热单元的运行，使该电子装置内部的环境温度与该加热单元的温度相差一固定值，进而利用该调制信号所对应于流经该防尘元件的气流风速来判定是否需更换该防尘元件。
2.如权利要求1所述的风速测量电路，其中通过该防尘元件的气流风速与该调制信号 的占空比为一线性关系。
3.如权利要求1所述的风速测量电路，其中通过该防尘元件的气流风速与该调制信号 的占空比的两者间的关系利用查表方式得知。
4.如权利要求1所述的风速测量电路，其中该加热单元包含至少一电阻。
5.如权利要求4所述的风速测量电路，其中该电阻为一金属氧化皮膜电阻。
6.如权利要求1所述的风速测量电路，其中该第一温度检测单元以及该第二温度检测 单元为一温度检测集成电路。
7.如权利要求1所述的风速测量电路，其中该控制单元还包含一差值放大电路，与该 第一温度检测单元以及该第二温度检测单元连接，用以接收并比较该第一检测信号以及该 第二检测信号，以输出一差值放大信号。
8.如权利要求7所的风速测量电路，其中该控制单元还包含一微控制单元，与该差值 放大电路以及该驱动电路连接，用以接收该差值放大信号，并依据该差值放大信号控制该 调制信号的占空比。
9.如权利要求1所述的风速测量电路，还包含一湿度检测单元，与该控制单元连接，用 以检测该电子装置内部的环境湿度，并相对应提供代表湿度的一第一补偿信号至该控制单 元，使该控制单元依据该第一补偿信号而调整该调制信号的占空比。
10.如权利要求1所述的风速测量电路，还包含一转速检测单元，与该控制单元连接， 用以依据驱动该风扇转动时的电流或电压而检测该风扇的转速，并相对应提供代表该风扇 的转速的一第二补偿信号至该控制单元，以使该控制单元依据该第二补偿信号而调整该调 制信号的占空比。
11.如权利要求1所述的风速测量电路，还包含一警示单元，与该控制电路连接，且包 含可设定的一第一阈值，该警示单元用以当该调制信号的占空比低于该第一阈值时，产生一警示信号。
12.如权利要求1所述的风速测量电路，还包含一警示单元，与该控制电路连接，且包 含可设定的一第一阈值及一第二阈值，该警示单元用以当该调制信号的占空比低于该第一阈值，且该调制信号的占空比于一设定时间长度内低于该第二阈值时，产生一警示信号。
13.如权利要求1所述的风速测量电路，其中该调制信号为一脉冲宽度调制信号。
14.一种电子装置，其包含一风扇，用以驱动气流散热；一防尘元件，与该风扇相对应设置，用以阻隔灰尘；一风速测量装置，用以测量流过该滤网的气流风速而检测该滤网的更换时机，且包含 一风速测量电路，其中该风速测量电路包含；一加热单元；一第一温度检测单元，用以检测该电子装置内部的环境温度并对应产生一第一检测信号；一第二温度检测单元，与该加热单元连接，用以检测该加热单元的温度并对应产生一 第二检测信号；一控制单元，与该第一温度检测单元以及该第二温度检测单元连接，用以根据该第一 检测信号以及该第二检测信号产生一调制信号；一驱动单元，与该加热单元以及该控制单元连接，其根据该调制信号而产生一驱动信 号，以控制该加热单元的运行，使该电子装置内部的环境温度与该加热单元的温度相差一 固定值，进而利用该调制信号所对应于流经该防尘元件的气流风速来判定是否需更换该防 尘元件。
15.如权利要求14所述的电子装置，其中该防尘元件为一滤网。
16.如权利要求14所述的电子装置，其中该加热单元包含至少一电阻。
17.如权利要求16所述的电子装置，其中该电阻为一金属氧化皮膜电阻。
18.如权利要求14所述的电子装置，其中该控制单元还包含一差值放大电路，与该第 一温度检测单元以及该第二温度检测单元连接，用以比较该第一检测信号以及该第二检测 信号，以输出一差值放大信号。
19.如权利要求18所的电子装置，其中该控制单元还包含一微控制单元，与该差值放 大电路以及该驱动电路连接，用以接收该差值放大信号，并依据该差值放大信号控制该调 制信号的占空比。
20.如权利要求14所述的电子装置，还包含一警示单元，与该控制电路连接，且包含一 第一阈值，该警示单元用以当该调制信号的占空比低于该第一阈值时，产生一警示信号。
21.如权利要求14所述的电子装置，还包含一警示单元，与该控制电路连接，且包含一 第一阈值及一第二阈值，该警示单元用以当该调制信号的占空比低于该第一阈值，且当该 调制信号的占空比于一设定时间长度内低于该第二阈值时，产生一警示信号。
22.如权利要求14所述的电子装置，其中通过该防尘元件的气流风速与该调制信号的 占空比为一线性关系。
23.如权利要求14所述的电子装置，其中通过该防尘元件的气流风速与该调制信号的 占空比的两者间的关系利用查表方式得知。
24.如权利要求14所述的电子装置，其中该调制信号为一脉冲宽度调制信号。
全文摘要
本发明为一种风速测量电路及电子装置，该风速测量电路通过检测流经电子装置的防尘元件的气流风速来判定防尘元件更换时机，风速测量电路包含加热单元；第一、第二温度检测单元，分别用以检测电子装置内部的环境温度及加热单元的温度，并对应产生第一、第二检测信号；控制单元，用以根据第一、第二检测信号产生调制信号；驱动单元，与加热单元及控制单元连接，其根据调制信号而产生驱动信号，以控制加热单元的运行，使加热单元的温度与电子装置内部的环境温度相差固定值，进而利用调制信号所对应于流经防尘元件的气流风速来判定是否需更换防尘元件。本发明的电子装置通过测量风速而得知防尘元件的更换时机相对准确且更符合经济成本。
文档编号G05D23/19GK101813708SQ20091000776
公开日2010年8月25日 申请日期2009年2月24日 优先权日2009年2月24日
发明者张仁俊, 萧武华 申请人:台达电子工业股份有限公司