用於測定電子裝置的環境溫度的方法和系統的製作方法

2023-10-09 21:51:19 2

用於測定電子裝置的環境溫度的方法和系統的製作方法
【專利摘要】一種用於測定電子裝置的環境溫度的方法，所述裝置包括：定位於共用殼體(101)內的發熱部件(102)和溫度傳感器(105)，所述方法包括以下步驟：在具有受控環境溫度的環境中：測定(307)第一功率模式(Emin)與第二功率模式(Emax)之間的功率耗散變化的裝置特定係數(a)，其中在所述第二功率模式(Emax)中，所述裝置比在所述第一功率模式(Emin)中耗散更多功率；以及在將要測定所述環境溫度的環境中：通過用於所述第一功率模式(Emin)和所述第二功率模式(Emax)的溫度傳感器(105)測量(203-205)溫度(Tmin,Tmax)，根據所測量的溫度(Tmin,Tmax)和功率耗散變化的所述裝置特定係數(a)計算(206)環境溫度(Tamb)。
【專利說明】用於測定電子裝置的環境溫度的方法和系統

【技術領域】
[0001 ] 本發明涉及測定電子裝置的環境溫度。

【背景技術】
[0002]電子裝置通常被設計成在通過可容許溼度和溫度範圍所界定的特定環境條件下操作，所述範圍對於期望操作所述裝置的給定地理區域來說通常是正常的。例如，可能期望在+5至+35攝氏度的溫度範圍內操作裝置。這個範圍對於家庭內部來說通常為正常的。
[0003]然而，在終端用戶住宅房屋處，裝置可能常常被無意地放置在條件超過容許溫度範圍的環境中。例如，DVD播放器或機頂盒可能放置在遭受日照的密閉櫥櫃中。在那些條件下，考慮到由裝置本身產生的熱量和日照熱量，所述裝置的環境大氣將可能超過容許溫度。這可能導致由過熱引起的裝置故障。此外，即使環境溫度在容許限度內，但裝置安裝不當時，所述裝置仍可能過熱，例如，由於在裝置頂部上鋪放報紙而遮蓋裝置殼體處的通氣口從而引起裝置的熱阻增加的情況。
[0004]因此希望監控電子裝置的環境溫度，以便例如當溫度超過容許範圍時，引起裝置自動斷電或存儲數據以達維修目的。希望進一步監控電子裝置的熱阻變化。
[0005]環境溫度可通過定位在裝置外部殼體處的專用溫度傳感器來監控。
[0006]例如，US8374730提出用於動態地預算功率使用來控制數據處理系統中的溫度的方法和設備。所述系統包括:第一傳感器，其測定數據處理系統所處環境的環境溫度；連接到所述傳感器的控制器，其根據環境溫度控制數據處理系統的操作；以及第二傳感器，其測定數據處理系統的部件的實際溫度。
[0007]同樣，US6754607提出用於控制設備的故障診斷方法,所述設備包括:第一傳感器，其用於檢測控制設備的內部溫度；第二傳感器，其用於檢測控制設備的外部溫度；以及內部存儲介質，其用於存儲在控制設備內部已創建的信息。
[0008]這種專用環境溫度傳感器增加了裝置的成本和複雜性。


【發明內容】

[0009]本發明的目的是一種用於測定電子裝置的環境溫度的方法，所述裝置包括:定位於共用殼體內的發熱部件和溫度傳感器，所述方法包括以下步驟:在具有受控環境溫度的環境中:測定第一功率模式(Emin)與第二功率模式(Emax)之間的功率耗散變化的裝置特定係數(a)，其中在所述第二功率模式(Emax)中，所述裝置比在所述第一功率模式(Emin)中耗散更多功率；以及在將要測定環境溫度的環境中:通過用於所述第一功率模式(Emin)和所述第二功率模式(Emax)的溫度傳感器測量溫度(Tmin，Tmax),根據所測量的溫度(Tmin，Tmax)和功率耗散變化的所述裝置特定係數(a)來計算環境溫度(Tamb)。
[0010]優選地，所述方法進一步包括以下步驟:將所測定的環境溫度(Tamb)與最大容許環境溫度(Tambmax)相比較，並且在所測定的環境溫度(Tamb)高於所述最大容許環境溫度
(Tgjnbmax
)的情況下發出報警。
[0011]優選地，所述方法進一步包括以下步驟:在具有所述受控環境溫度的所述環境中:測定所述裝置與裝置環境之間的熱阻(R)和所述第一功率模式(Emin)中的功率耗散(Pmin)的裝置特定乘積(R*pmin)，以及在將要測定所述環境溫度的所述環境中:根據所測量的溫度(Tfflin, Tfflax)和裝置特定乘積(R*Pmin)來測定裝置-裝置環境熱阻變化的係數(b)。
[0012]優選地，所述方法進一步包括以下步驟:在所計算的熱阻係數(b)超過值I的情況下，發出報警。
[0013]本發明的另一目的是一種電腦程式以及一種計算機可讀介質，所述電腦程式包括當所述程序在計算機上運行時用於執行根據本發明的所述方法的所有步驟的程序代碼裝置，所述計算機可讀介質存儲計算機可執行指令，所述計算機可執行指令在計算機上執行時執行根據本發明的所述方法的所有步驟。
[0014]本發明的目的還是一種電子裝置，其包括定位於共用殼體內的發熱部件和溫度傳感器，所述裝置進一步包括:非易失性存儲器，其被配置來存儲第一功率模式(Emin)與第二功率模式(Emax)之間的功率耗散變化的裝置特定係數(a)，其中在所述第二功率模式(Emax)中，所述裝置比在所述第一功率模式(Emin)中耗散更多功率；以及控制器，其被配置來通過以下測定所述環境溫度:通過用於所述第一功率模式(Emin)和所述第二功率模式(Emax)的溫度傳感器測量溫度(Tmin，Tmax),根據所測量的溫度(Tmin，Tmax)和從所述非易失性存儲器讀取的功率耗散變化的所述裝置特定係數(a)來計算所述環境溫度(Tamb)15
[0015]優選地，所述控制器被進一步配置來將所測定的環境溫度(Tamb)與最大容許環境溫度(Tambmax)相比較，並且在所測定的環境溫度(Tamb)高於所述最大容許環境溫度(Tambmax)的情況下發出報警。
[0016]優選地，所述非易失性存儲器被進一步配置來存儲所述裝置與裝置環境之間的熱阻(R)和所述第一功率模式(Emin)中的功率耗散(Pmin)的裝置特定乘積(R*Pmin);以及所述控制器被進一步配置來通過根據所測量的溫度(Tmin，Tfflax)和裝置特定乘積(R*Pmin)測定裝置-裝置環境熱阻變化的係數(b)來檢測裝置-裝置環境熱阻變化的係數。
[0017]優選地，所述控制器被進一步配置來在所計算的熱阻係數(b)超過值I的情況下，發出報警。
[0018]本發明利用裝置殼體內部的單一傳感器來測定環境溫度和熱阻變化。這簡化了電子裝置的設計並允許使用通常用於所述裝置中的傳感器之一，而無需將專用環境溫度傳感器安裝在裝置殼體外部。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]本發明藉助於附圖上的示例性實施方案示出，其中:
[0020]圖1呈現其中可應用本發明的典型電子裝置的示意圖；
[0021]圖2呈現用於測定環境溫度的方法；
[0022]圖3呈現用於測定裝置特定參數的方法。

【具體實施方式】
[0023]圖1呈現可應用本發明的典型電子裝置的示意圖。裝置具有殼體101，發熱部件102安裝在所述殼體中。
[0024]典型的發熱部件102包括數據處理器、信號放大器或電源。控制器104用來通過分析溫度傳感器105的性質並且根據圖2示出的過程操作功率產生部件來測定溫度。功率產生部件可通過功率模式調節器103控制，所述功率模式調節器被配置來設置裝置以便在特定功率模式下操作，所述特定功率模式諸如有源(包括最大功率耗散模式)、無源、關閉或備用模式。
[0025]控制器104包括非易失性存儲器111，其用於存儲裝置特定參數:功率耗散變化係數(a)、裝置與裝置的環境之間的熱阻(R)和功率耗散(Pmin)的乘積(R*Pmin)以及最大容許環境溫度(Tambmax)。控制器104進一步包括操作寄存器112，其用於存儲測量數據:所測量的溫度(Tmin，Tmax)和所計算的係數:裝置-裝置環境熱阻變化的係數(b)和所測定的環境溫度(Tamb)。
[0026]以下是本發明方法的理論介紹。
[0027]在稱為Emin的無源模式中，以下關係出現在Emin模式中:
[0028](I)Tfflin = Τ?η+Κω?η*Ρω?η
[0029]其中:
[0030]Tmin -在Emin模式中由溫度傳感器105所指示的溫度，
[0031 ] TambEmin - Emin模式中的裝置環境溫度，
[0032]Rmin - Emin模式中的裝置-裝置環境熱阻，
[0033]Pmin - Emin模式中所耗散的功率。
[0034]在裝置比Emin模式中消耗更多功率的稱為Emax的較高功率消耗模式中，出現以下關係:
[0035]⑵Tmax = TambEmax+Rmax*Pmaχ
[0036]其中:
[0037]Tmax -在Emax模式中由溫度傳感器105所指示的溫度，
[0038]Τ^Εω3Χ - Efflax模式中的裝置環境溫度，
[0039]Rmax - Emax模式中的裝置-裝置環境熱阻，
[0040]Pmax - Emax模式中所耗散的功率。
[0041]本發明假定環境溫度在Emin模式和Emax模式中是恆定的。在典型的機頂盒中，當裝置可從Emin中的穩定溫度開始達到Emax中的穩定溫度時，期間所經過的時間平均為30分鐘。在其它裝置中，這個時間可能更長，即數小時。
[0042]假定環境溫度在Emin模式和Emax模式中是恆定的(Τ




amb r^ambEmin ^ambEmax^，
並且裝置-裝置環境熱阻在Emin模式和Emax模式中是恆定的，即Rth = Rfflin = Rfflax,那麼方程(I)和
(2)以以下形式出現:
[0043](3)
rnnwi fTmin = Tamb + Itlh.Ριιιι?
^Tmax - Tatnk + Ktk * Pmax
[0045]同時
[0046](4)
[0047]Rth = R+ Λ R
[0048]其中:
[0049]Rth -工作環境中的裝置-裝置環境熱阻，
[0050]R-實驗室環境(即，具有受控環境溫度的環境)中的裝置-裝置環境熱阻，所述裝置在符合手動操作所需的這種熱阻的環境中工作，
[0051]AR-工作環境與實驗室環境的熱阻之間的差，
[0052]並且
[0053](5)
[0054]Pmax = Pmin+ Δ P
[0055]其中AP-Emax模式與Emin模式的功率耗散之間的差，
[0056]方程組(3)等於
[0057](6)
C Tmin — TmnB 4.(Λ + ΔΚ) *.Pwdr,
L0058」= Tmnb + m + M}本 iPvUjl +Δρ}
[0059]將(6)兩邊同時除以乘積I^Pniin,得到
[0060](7)
"Tnm1- Tamb (R + M) + Pmin _Μ + ΔΕ
「nnR1lR * PminR * PrninJ?.Tmax — Tamb _ (I + &R) * (Pmn + AF) _ I + 41 ^ Pmn, + ΔΡ
k R* PtmnR *PndnR Ρπ?η
[0062]假定
[0063](8)
R + tR
[0064]i =---
H
[0065]其中b -裝置-裝置環境熱阻變化的係數，
[0066]並且
[0067](9)

P'min + ΔΡ
[0068]? = ~—-
Pmm
[0069]其中a -功率耗散變化的係數，
[0070]方程組(J)等於
[0071](10)
{ Tmn 讀 Tmnb ,
I —-—-—；— = 0
[00721 ? 4 P^UtlL。。"」 ^Twmx-Tmnk %
1-ss t a
V R 本 Pndn
[0073]將(10)兩邊同時相除，得到
[0074](11)
Γ nTmux-Tamb
[0075]
[0076]因此，裝置的環境溫度是
[0077](12)Γ ?L Tmax-a^Tmin

1-a
[0079]並且裝置-裝置環境熱阻變化的係數是
[0080](13)
r n , TmIn-Tamh
[0081]_

R * Fmtii
[0082]利用(12)替換Tanib，得到
[0083](14)
， rma.T - a ? Tmin _ _
[0084]=...............................1-1__=..........?!!Ξ^.ζΙ--ΞΞ...........R 本 PnmiR 本.Pmin ^ (1-* a)
[0085]b = I指示:裝置在符合手動操作所需的這種熱阻的環境中工作，如⑶所示。
[0086]係數a和乘積R*Pmin對於每個具體裝置來說是恆定和特定的。它們在相同類型的裝置之間由於每個裝置中所使用的電子部件或機械部件的可變參數而可能稍有不同。在將裝置布置在實驗室中之前，將要根據圖3的過程來測定所述參數。
[0087]如(11)所述，在實驗室環境中，即對於Emin模式和Emax模式中的恆定環境溫度和Efflin模式和Emax模式中的恆定裝置-裝置環境熱阻來說，其中AR = O;
[0088](15)
[0089]β = --ΕΞ?ζ?52--

Tminl - Tambl
[0090](16)
[0091]R*Pmin = Tminl-Tambl
[0092]其中:
[0093]Tmaxl -在實驗室環境中，在Emax模式中由溫度傳感器所指示的溫度，
[0094]Tminl -在實驗室環境中，在Emin模式中由溫度傳感器所指示的溫度，
[0095]Tambl-在實驗室環境中的裝置環境溫度。
[0096]圖2呈現一種用於測定環境溫度的方法，所述方法通過控制器104來操作。在步驟201中使裝置通電之後，過程開始，此時裝置在步驟202中切換成無源模式。接著，在步驟203中通過從溫度傳感器105讀取溫度測量值而獲得溫度了^。然後，在步驟204中通過經由功率模式調節器103將裝置轉換成較高功率消耗模式來增加功率消耗，例如通過啟用在無源模式中通常停用的大多數功率消耗功能來進行。
[0097]接著，在步驟205中，從溫度傳感器105讀取溫度Tmax。接著，在步驟206中，基於以上指定的方程(12)計算環境溫度Tamb。然後，在步驟207中，可基於以上指定的方程(13)計算係數b。在步驟208中，控制器檢查環境溫度Tamb是否高於最大容許環境溫度Tambmax，並且如果是，那麼控制器將在步驟209中發出報警。
[0098]然後，控制器可在步驟210中檢查係數b是否高於1，並且如果是，那麼控制器在步驟211中發出報警。接著，過程返回到無源模式，並且可在預定溫度測量事件之後重複測量過程。因此，圖2的過程容許首先測定環境溫度(Tamb)，並其次測定裝置熱阻(b)是否存在變化。
[0099]溫度測量事件測定應測量溫度的時刻。當裝置在容許設置兩個不同功率模式的模式中操作時可測量溫度，其中裝置在第二模式中比在第一模式中耗散更多功率。例如，這可在裝置處於備用模式(其中可臨時調用較高功率耗散模式)時完成。或者，這可在甚至當裝置處於正常操作模式，但沒有啟用裝置的所有功能並且裝置可臨時切換成較高功率模式(通過啟用其它功能)時完成。
[0100]所述事件可以循環方式調用，例如每小時或每天一次(例如，在特定時間段，如中午)。或者，可在改變裝置狀態之後調用所述事件，例如每次將裝置切換成備用模式或從斷電模式通電時(就可能的限制來說，測量將例如每天僅完成一次)。
[0101]圖3呈現用於測量具體裝置的參數『a』、『R*Pmin』的過程。所述參數是特定乘積，並且測量值(計算結果)應在設計/試驗階段執行，和/或所述測量值(計算結果)對於具體裝置可為特定的，並且所述過程應在裝置完全組裝之後的製造階段執行。例如，所述過程可在裝置的老化測試期間執行。首先，在步驟301中將裝置通電並在步驟302中使用外部傳感器獲得環境溫度Tamb。在步驟303中將裝置切換成無源模式，並且在步驟304中從裝置溫度傳感器105讀取溫度Tmin。然後，在步驟305中將裝置切換成較高功率消耗模式，並且在步驟306中從裝置溫度傳感器105讀取溫度Tmax。接著，在步驟307中，使用公式(15)計算係數a的值並將其存儲在裝置的非易失性存儲器111中。然後，在步驟308中，使用公式(16)計算R*Pmin的值並將其存儲在裝置的非易失性存儲器111中。值(a)和(R*Pmin)與容許最大溫度Tambmax —起存儲在裝置的非易失存儲器111中。
[0102]本領域技術人員可容易認識到，用於測定電子裝置的環境溫度的前述方法可通過一個或多個電腦程式來執行和/或控制。這類電腦程式通常通過利用裝置的計算資源來執行。電腦程式可存儲在非易失性存儲器(例如快閃記憶體)或易失性存儲器(例如RAM)中，並通過處理單元來執行。這些存儲器是用於存儲電腦程式的示例性記錄介質，所述電腦程式包括執行根據本文提出的技術概念的計算機實現方法的所有步驟的計算機可執行指令。
[0103]雖然已參考具體優選實施方案來描繪、描述以及界定本文提出的本發明，但前述說明書中實行方案的這類參考和實施例不暗示對本發明的任何限制。然而，顯然的是，在不脫離技術概念的較寬範圍的情況下，可對本發明做出各種修改和改變。所提出的優選實施方案僅僅是示例性且不是對本文提出的技術概念範圍的詳盡闡明。因此，保護範圍不限於說明書中描述的優選實施方案，而僅通過隨附權利要求書來限定。
【權利要求】
1.一種用於測定電子裝置的環境溫度的方法，所述裝置包括:定位於共用殼體(101)內的發熱部件(102)和溫度傳感器(105)，所述方法包括以下步驟: -在具有受控環境溫度的環境中: -測定(307)第一功率模式(Emin)與第二功率模式(Emax)之間的功率耗散變化的裝置特定係數(a)，其中在所述第二功率模式(Emax)中，所述裝置比在所述第一功率模式(Emin)中耗散更多功率， -在將要測定所述環境溫度的環境中: -通過用於所述第一功率模式(Emin)和所述第二功率模式(Emax)的溫度傳感器(105)測量(203-205)溫度(Tmin, Tmax)， -根據所測量的溫度(Tmin，Tmax)和功率耗散變化的所述裝置特定係數(a)計算(206)環境溫度(Tamb)。
2.根據權利要求1所述的方法，其進一步包括以下步驟:將所測定的環境溫度(Tamb)與最大容許環境溫度(Tambmax)相比較，並且在所測定的環境溫度(Tamb)高於所述最大容許環境溫度(Tambmax)的情況下發出報警(209)。
3.根據權利要求1或2所述的方法，其進一步包括以下步驟: -在具有所述受控環境溫度的所述環境中: -測定(308)所述裝置與裝置環境之間的熱阻(R)和所述第一功率模式(Emin)中的功率耗散(Pmin)的裝置特定乘積(R*Pmin)， -在將要測定所述環境溫度的所述環境中: -根據所測量的溫度(Tmin，Tmax)和裝置特定乘積(R*Pmin)測定(207)裝置-裝置環境熱阻變化的係數(b)。
4.根據權利要求3所述的方法，其進一步包括步驟:在所計算的熱阻係數(b)超過值I的情況下，發出報警(211)。
5.一種電腦程式，其包括當所述程序在計算機上運行時用於執行根據權利要求1至4中任一項所述的方法的所有步驟的程序代碼裝置。
6.一種計算機可讀介質，其在計算機上執行時用於存儲執行根據權利要求1至4中任一項所述的方法的所有步驟的計算機可執行指令。
7.一種電子裝置，其包括定位於共用殼體(101)內的發熱部件(102)和溫度傳感器(105)，其特徵在於，所述裝置進一步包括: -非易失性存儲器(111)，其被配置來存儲第一功率模式(Emin)與第二功率模式(Emax)之間的功率耗散變化的裝置特定係數(a)，其中在所述第二功率模式(Emax)中，所述裝置比在所述第一功率模式(Emin)中耗散更多功率， -控制器(104)，其被配置來通過以下測定所述環境溫度: -通過用於所述第一功率模式(Emin)和所述第二功率模式(Emax)的溫度傳感器(105)測量(203-205)溫度(Tmin, Tmax)， -根據所測量的溫度(Tmin，Tmax)和從所述非易失性存儲器(111)讀取的功率耗散變化的所述裝置特定係數(a)來計算(206)所述環境溫度(Tamb)。
8.根據權利要求7所述的裝置，其特徵在於，所述控制器(104)被進一步配置來將所測定的環境溫度(Tamb)與最大容許環境溫度(Tambmax)相比較，並且在所測定的環境溫度(Tamb)高於所述最大容許環境溫度(Tambmax)的情況下發出報警(209)。
9.根據權利要求7或8所述的裝置，其特徵在於: -所述非易失性存儲器(111)被進一步配置來存儲所述裝置與裝置環境之間的熱阻(R)和所述第一功率模式(Emin)中的功率耗散(Pmin)的裝置特定乘積(R*Pmin)， -並且，所述控制器(104)被進一步配置來通過根據所測量的溫度(Tmin，Tfflax)和裝置特定乘積(R*Pmin)測定(207)裝置-裝置環境熱阻變化的係數(b)來檢測裝置-裝置環境熱阻變化的係數。
10.根據權利要求9所述的裝置，其中所述控制器被進一步配置來在所計算的熱阻係數(b)超過值I的情況下，發出報警(211)。
【文檔編號】G01K7/00GK104236736SQ201410286317
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年6月24日 優先權日:2013年6月24日
【發明者】沃達爾奇克·米羅斯瓦夫, 派斯克德奇·彼得 申請人:遠升科技股份有限公司