专利名称：直流马达转速警示电路的制作方法
技术领域：
本实用新型提供一种用于一直流马达(DC motor)的转速警示电路，尤指一种当马达转速改变时仍能正确地显示警示信号的警示电路。
请参考
图1与图2。图1为传统散热装置10对一中央处理单元12进行散热程序时简略的功能方框图。图2为图1中驱动电路16与警示电路20简略的示意图。如图1所示，散热装置10包含有一直流马达14，一驱动电路16电连接至直流马达14，以及一散热风扇18电连接至直流马达14。当散热装置10对中央处理单元12进行一散热程序时，首先，驱动电路16会传输一转动信号以控制直流马达14的转动，此转动信号通常是指一电流信号。接着，散热风扇18则会受直流马达14的带动而转动而对中央处理单元12进行散热动作。最后，中央处理单元12则会将此散热程序的结果、运作情况以及是否调变直流马达14的转速的信号反馈至驱动电路16。警示电路20则会接收来自驱动马达16所传来中央处理单元12的运作情况，并对计算机系统(未显示)发出一警示信号。
如图2所示，驱动电路16包含有一n-p-n双极结晶体管(bipolar junctiontransistor，BJT)作为一开关组件17，其发射极(emitter)接地(ground)GND而其集电极(collector)则与警示电路20相电连接。警示电路20则连接一固定大小的电压电源Vcc2。此外，驱动电路16的一端另接有一电压电源Vcc1，其电位值恒大于或等于电压电源Vcc2的电位值。
为方便述说传统警示电路20运作的原理，以下所述的警示信号皆以数字信号′0′与′1′来表示，其中，数字信号为′0′代表中央处理单元12是处于正常运作的情况下，数字信号为′1′代表中央处理单元12是处于不运作或不正常运作的情况下，另假设Vcc1的电位值为12伏特(Volts)，且Vcc2的电位值为6伏特(Volts)。
当中央处理单元12处于正常运作的情况下，直流马达14恒维持一预定的转速运转，电压电源Vcc1所产生的电流则会导通开关组件17并经由该n-p-n双极结晶体管17的发射极流向接地端G。此时，晶体管17的发射极与地GND的间并无电位差，故，警示电路20所接收的电压电位趋近于0伏特，即警示电路20所输出的警示信号显示′0′，表示中央处理单元12是正常运作。当中央处理单元12是处于不运作的情况下，直流马达14并没有转动，此时，电压电源Vcc1不提供开关组件17电源(即晶体管17是处于截止状态)，故，警示电路20所接收的电压电位为6伏特(即电压电源Vcc2所提供的电位)，警示电路20所输出的警示信号显示′1′，表示当中央处理单元12是不运作或不正常运作。
当中央处理单元12处理的数据量增加时，驱动电路16则会加快直流马达14运转的转速，此时，于驱动电路16与地GND(即晶体管17的发射极与地GND)之间会有一浮动电压(floating voltage)产生，直流马达14的转速越快该浮动电压的电位值则越大。假设当直流马达14的转速增加至一预定的转速时驱动电路16与地GND之间浮动电压的电位值为3伏特，则警示电路20所接收的电位即为3伏特，此时，警示电路20则无法输出正确的警示信号。若当浮动电压的电位值为6伏特(即与电压电源Vcc2的电压电位值相同)时，警示电路20所输出的警示信号则会显示′1′，然而，此时整体计算机系统是处于正常运作的状况，只不过数据处理或传输量较大而已。如此一来，则会造成系统误判的情形，甚至导致整个计算机系统因错误的信息而被迫停机。
本实用新型提供一种简易的直流马达转速警示电路(alarm circuitry)，其电连接于一直流马达(DC motor)的驱动电路(driving circuit)，用以输出一马达转速的警示信号；该警示电路包括有一输入端，其与该直流马达的驱动电路共同连接至一预定的电压源(VCC)上；一连接端，其与该直流马达的驱动电路相电连接；一接地端，其与该直流马达的驱动电路共同地连接至地(ground)；一比较电路(comparison circuit)，其是分别的电连接至该警示电路的该输入端、该连接端及该接地端，提供一小于该电压源且为预定值的电压电位；以及一信号产生器(signal generator)，其电连接于该比较电路与该接地端之间，用以输出该警示信号。
当该直流马达运转时的转速改变时，于该驱动电路与接地端之间会有一浮动电压(floating voltage)产生，若该浮动电压的电位值小于该比较电路的该预定电压电位值，该信号产生器所输出的该警示信号显示直流马达是处于正常运转；若该浮动电压的电位值大于该比较电路的该预定电压电位值，该信号产生器所输出的该警示信号显示直流马达是处于不正常运转。
本发明提供一种简易的直流马达转速警示电路，其电连接于一直流马达的驱动电路，用以输出一马达转速的警示信号；该警示电路包括有一输入端，其是与该直流马达的驱动电路共同地连接至一预定的电压源上；一连接端，其是与该直流马达的驱动电路相电连接；一接地端，其是与该直流马达的驱动电路共同地连接至地；以及一信号输出电路，其是分别地电连接至该警示电路的该输入端、该连接端及该接地端，用以输出该警示信号，当该直流马达运转时的转速改变时，于该驱动电路与接地端之间会有一浮动电压产生，当该浮动电压的电位值恒小于该电压源的该预定电位时，该信号输出电路所输出的该警示信号恒显示该直流马达是处于正常运转而不受该浮动电压的影响。
相较于现有技术，本实用新型的的最大不同之处在于本实用新型的直流马达转速警示电路30、50及70仅需简单的电路组件即可达到正确地输出直流马达运转时的警示信号，即当马达转速改变时仍能正确地显示马达运作情况的警示信号而不受浮动电压形成的影响，以达到系统整体正常运作的目的。
图2为图1中驱动电路与警示电路简略的电路图。
图3为本实用新型第一实施例的警示电路应用于一驱动电路的电路图。
图4为本实用新型第二实施例的警示电路应用于驱动电路的电路图。
图5为本实用新型第三实施例的警示电路70应用于驱动电路36的电路图。
本实施例中比较电路32的电位参考组件40是为一齐纳二极管(Zenerdiode)ZD用以提供一小于电压电源Vcc1的大小的预定值的参考电压电位Vzd，另外，于齐纳二极管ZD的阴极与输入端I之间通常配置一压降电阻器R1用以当Vcc1所提供的电流流经时产生一电压降。此外，比较电路32的开关组件42是用来作为控制电位参考组件40导通的开关，其是由一n-p-n双极结晶体管(bipolar junction transistor，BJT)TR1所构成，其基极是电连接至电位参考组件40，而其集电极与发射极则分别地电连接至输入端I与接地端G，用以当开关组件42导通时，电压电源Vcc1所产生的电流可分别地经由齐纳二极管ZD、n-p-n双极结晶体管TR1的发射极而流至地GND。此外，比较电路32另包含一压降电阻器R2，其两端是分别地跨接于输入端I以及晶体管TR1的集电极，用以当电位参考组件40截止时于输入端I与晶体管TR1之间保有一电压降以形成一电通路。
本实施例的信号产生器34是为另一n-p-n双极结晶体管Tr2所构成，晶体管Tr2的基极是电连接于比较电路32的开关组件42与电阻器R2之间，其发射极是与比较电路32的开关组件42的发射极共同地连接至接地端G，而其集电极是作为一信号输出端用以输出警示电路30的警示信号。
为方便述说本实用新型的警示电路的运作原理，以下所述的警示信号皆以数字信号′0′与′1′来表示。当直流马达(未显示)维持一预定的转速运转时，电压电源Vcc1所输出的电流会经由驱动电路36而流至地GND，且因开关组件37与地GND之间并无电位差产生，警示电路30的连接端C处的电压电位值为0伏特，此时，齐纳二极管ZD是处于截止状态，电压电源Vcc1所输出的电流亦会经由电阻器R2、晶体管Tr2的发射极而流至接地端G。故，由警示电路30的信号产生器34所输出的警示信号为′0′，即表示直流马达正常运转。
倘若直流马达的转速需改变时，于驱动电路36与接地端G之间会有一浮动电压(floating voltage)产生，此时，警示电路30的连接端C处会具有与该浮动电压相同大小的电压电位值。特予说明的是，本实施例是将比较电路32的电位参考组件40的参考电压电位Vzd设计为略小于电压电源Vcc1的大小，也就是说，当该浮动电压的电位值达到电位参考组件40的参考电压电位值Vzd时，直流马达的转速是达到系统所设定的转速极限。故，当直流马达的转速改变时，若该浮动电压的电压电位值小于参考电压电位Vzd，齐纳二极管ZD系处于截止状态，电压电源Vcc1所输出的电流亦会经由电阻器R2、晶体管Tr2的发射极而流至接地端G。因此，信号产生器34所输出的警示信号是为′0′，即显示直流马达正常运转。
若当该浮动电压的电压电位值大于参考电压电位Vzd(直流马达的转速已超过系统预设的极限值)，电压电源Vcc1所输出的电流会分别地经由输入端I、电阻器R1、齐纳二极管ZD以及输入端I、电阻器R2、晶体管TR1的集电极而流至晶体管TR1的发射极，之后，再流至接地端G。因此，由晶体管TR2的发射极流出的电流信号为′0′，而由晶体管TR2的集电极输出的信号为′1′，即警示电路30的信号产生器34所输出的警示信号为′1′，显示直流马达不运作或不正常运作。由上述可知，本实用新型第一实施例的警示电路30可以正确地显示直流马达运转时的警示信号，而不受浮动电压产生的影响。
为了凸显本实用新型的创作重点是在于一直流马达的转速警示电路，因此，于以下待述的实施例中所重复提到的组件的符号将使用第一实施例所表示的符号，且其并不影响整个系统的运作情形。请参考图4。图4为本实用新型第二实施例的警示电路50应用于驱动电路36的电路图。本实施例中驱动电路36的组成及布局皆与第一实施例所述相同，在此即不多加赘述。如图4所示，警示电路50亦包含有一输入端(input node)I是与驱动电路36共同地连接至电压电源Vcc1上，一连接端C是与驱动电路36电连接，一接地端G是与驱动电路36共同地连接至地GND，一比较电路52是分别地连接至输入端I、连接端C及接地端G，以及一信号产生器34是电连接于比较电路52与接地端G之间用以输出一警示信号。信号产生器34的组成结构及用途已于第一实施例中阐述，在此即不再重复叙述。此外，比较电路52亦包含有一电位参考组件60是电连接至驱动电路36与输入端I。
本实施例中比较电路52的电位参考组件60为一运算放大器(OPamplifier)OP用以提供电压电位的比较，其反相输入端电连接至比较电路52的连接端C，且其非反相输入端及输出端分别地连接至比较电路52的接地端G及信号产生器34。此外，比较电路52另包含有一压降电阻器R3、一限流电阻器R6以及两个匹配电阻器R4、R5。电阻器R3配置于输入端I以及连接端C之间，用以当电压电源Vcc1所输出的电流流经时于其两端产生一电压降以形成一电通路。电阻器R4配置于运算放大器OP的输出端与信号产生器34的晶体管TR2之间，用以降低流入运算放大器OP及晶体管TR2的电流以保护运算放大器OP及信号产生器34。匹配电阻器R4、R5的一端分别地连接至输入端I以及接地端G，而其另一端则共同地连接至运算放大器OP的非反相输入端。特予说明的是，本实施例的特征是将电阻器R5的电阻值设计为远大于电阻器R4的电阻值，也就是说，当电压电源Vcc1所输出的电流流经匹配电阻器R4、R5时，运算放大器OP的非反相输入端的电压电位(即R5两端的电位差)仅略小于电压电源Vcc1的电压电位。
当直流马达的转速改变时，于驱动电路36与接地端G之间会有一浮动电压(floating voltage)产生，正常的情况下，该浮动电压的电位值小于运算放大器OP的非反相输入端的电位值(其值仅略小于Vcc1)，故，运算放大器OP是处于导通状态，电压电源Vcc1所输出的电流会经由电阻器R3与R4、运算放大器OP、电阻器R6、晶体管TR2的发射极而流至接地端G。因此，信号产生器34所输出的警示信号为′0′，即显示直流马达是正常运转。
若当该浮动电压的电压电位值大于运算放大器OP的非反相输入端的电压电位值时，亦即运算放大器OP的反相输入端的电压电位值大于非反相输入端的电压电位值，表示直流马达的转速已超过系统预设的极限值，此时，运算放大器OP会形成一断路，电压电源Vcc1所输出的电流会分别地经由输入端I、电阻器R4、电阻器R5而流至接地端G。因此，由晶体管TR2的发射极流出的电流信号为′0′，而由晶体管TR2的集电极输出的信号为′1′，即警示电路30的信号产生器34所输出的警示信号为′1′，显示直流马达系不运作或不正常运作。由上述可知，本实用新型第二实施例的警示电路50亦可以正确地显示直流马达运转时的警示信号，而不受浮动电压产生的影响。
请参考图5。图5为本实用新型第三实施例的警示电路70应用于驱动电路36的电路图。本实施例中驱动电路36的组成及布局皆与第一及第二实施例所述相同，在此即不多加赘述。如图5所示，警示电路70亦包含有一输入端I是与驱动电路36共同地连接至电压电源Vcc1上，一连接端C是与驱动电路36电连接，一接地端G是与驱动电路36共同地连接至地GND，以及一信号输出电路(signal output circuit)72是电连接于输入端I、连接端C以及接地端G之间用以输出一警示信号。信号输出电路72包含有一光二极管(photodiode)D1电连接于输入端I与驱动电路36之间用以当电压电源Vcc1所输出的电流流经时产生一光电流，一n-p-n双极结晶体管TR2所构成的光接收器(photo receiver)用以接收光二极管D1所产生的光电流并输出一相对应的警示信号，以及一压降电阻器R7配置于输入端I与光二极管D1之间用以当电压电源Vcc1所输出的电流流经时产生一电压降。
如同第一及第二实施例，当直流马达的转速改变时，于驱动电路36与接地端G之间会有一浮动电压(floating voltage)产生，正常的情况下，该浮动电压的电压电位值是恒小于电压电源的预定电位值Vcc1，因此，光二极管D1是处于导通状态，光接收器(或晶体管)TR2则得以接受光二极管D1所产生的光电流，故，电压电源Vcc1所输出的电流会经由电阻器R7、光二极管D1、晶体管TR2的发射极而流至接地端G。因此，信号输出电路72所输出的警示信号是为′0′，即显示直流马达是正常运转。
若当该浮动电压的电压电位值大于电压电源的电压电位值Vcc1时，表示直流马达的转速已超过系统预设的极限值，此时，光二极管D1会形成一断路，晶体管TR2则无法接收光二极管D1所产生的光电流。因此，由晶体管TR2的发射极流出的电流信号为′0′，而由晶体管TR2的集电极输出的信号为′1′，即警示电路70的信号输出电路72所输出的警示信号为′1′，显示直流马达是不运作或不正常运作。由上述可知，本实用新型第三实施例的警示电路70亦可以正确地显示直流马达运转时的警示信号，而不受浮动电压产生的影响。
特予说明的，本实用新型各实施例所述的驱动电路36亦可为一驱动器集成电路(driver IC)而内建于直流马达中以驱动马达的转动。
权利要求1.一种直流马达转速警示电路，其特征在于电连接于一直流马达的驱动电路，用以输出一马达转速的警示信号；该警示电路包括有一输入端，其与该直流马达的驱动电路共同连接至一预定的电压源上；一连接端，其与该直流马达的驱动电路相电连接；一接地端，其与该直流马达的驱动电路共同的连接至地；一比较电路，其是分别的电连接至该警示电路的该输入端、该连接端及该接地端，用以提供一小于该电压源且为预定值的电压电位；以及一信号产生器，其电连接于该比较电路与该接地端之间，用以输出该警示信号，当该直流马达运转时的转速改变时，于该驱动电路与接地端之间会有一浮动电压产生，若该浮动电压的电位值小于该比较电路的该预定电压电位值时，该信号产生器所输出的该警示信号显示直流马达是处于正常运转；若该浮动电压的电位值大于该比较电路的该预定电压电位值时，该信号产生器所输出的该警示信号显示直流马达是处于不正常运转。
2.如权利要求1所述的警示电路，其特征在于该比较电路包含有一电位参考组件，其电连接至该驱动电路与该警示电路的输入端，提供该比较电路的预定值的电压电位；以及一开关组件，其是与该电位参考组件相电连接，并控制该电位参考组件的导通。
3.如权利要求2所述的警示电路，其特征在于该电位参考组件为一齐纳二极管。
4.如权利要求3所述的警示电路，其特征在于该比较电路另包含有一第一电阻器及一第二电阻器，其一端分别地连接至该齐纳二极管以及该开关组件，而其另一端则共同连接至该输入端，用以当电流流经时产生电压降。
5.如权利要求2所述的警示电路，其特征在于该开关组件是为一n-p-n双极结晶体管。
6.如权利要求1所述的警示电路，其特征在于该信号产生器是为一n-p-n双极结晶体管。
7.如权利要求1所述的警示电路，其特征在于该驱动电路是为一驱动器集成电路。
8.如权利要求2所述的警示电路，其特征在于该电位参考组件是为一运算放大器。
9.如权利要求8所述的警示电路，其特征在于该运算放大器的反相输入端、非反相输入端及输出端是分别地电连接至该连接端、该接地端及该开关组件。
10.如权利要求8所述的警示电路，其特征在于该其中该运算放大器另包含有一限流电阻器配置于其输出端与开关组件之间，用来降低流经该运算放大器的电流以保护该运算放大器及该开关组件。
11.如权利要求9所述的警示电路，其特征在于该比较电路另包含有一第三电阻器配置于该连接端与该输入端之间用以当电流流经时产生一压降。
12.如权利要求9所述的警示电路，其特征在于该比较电路另包含有一第四电阻器及一第五电阻器，其一端是分别地连接至该输入端及该接地端而其另一端则共同地连接至该运算放大器的非反相输入端，该第五电阻器的电阻值是远大于该第四电阻器的电阻值。
13.一种直流马达转速警示电路，其特征在于电连接于一直流马达的驱动电路，用以输出一马达转速的警示信号；该警示电路包括有一输入端，其是与该直流马达的驱动电路共同地连接至一预定的电压源上；一连接端，其是与该直流马达的驱动电路相电连接；一接地端，其是与该直流马达的驱动电路共同地连接至地；以及一信号输出电路，其是分别地电连接至该警示电路的该输入端、该连接端及该接地端，用以输出该警示信号，当该直流马达运转时的转速改变时，于该驱动电路与接地端之间会有一浮动电压产生，当该浮动电压的电位值恒小于该电压源的该预定电位时，该信号输出电路所输出的该警示信号恒显示该直流马达是处于正常运转而不受该浮动电压的影响。
14.如权利要求13所述的警示电路，其特征在于该信号输出电路包含有一光二极管，是电连接至该驱动电路与该警示电路的该输入端，当该电压源所输出的电流流经时其产生一光电流；以及一光接收器，其接收该光二极管所产生的光电流并输出该警示信号。
15.如申请专利第14项所述的警示电路，其特征在于该信号输出电路另包含有一电阻器配置于该警示电路的输入端及该光二极管之间，当电流流经该电阻器时产生一电压降。
16.如权利要求14所述的警示电路，其特征在于该光接收器是为一n-p-n双极结晶体管。
17.如权利要求13所述的警示电路，其特征在于该驱动电路是为一驱动器集成电路。
专利摘要本实用新型提供一种直流马达转速警示电路。该警示电路包括有一输入端，一连接端，一接地端，一比较电路，以及一信号产生器。当该直流马达运转时的转速改变时，于该驱动电路与该接地端之间会有一浮动电压(floating voltage)产生，若该浮动电压的电位值小于该比较电路的预定电压电位值，该信号产生器所输出的该警示信号显示直流马达处于正常运转；若该浮动电压的电位值大于该比较电路的该预定电压电位值，该信号产生器所输出的该警示信号显示直流马达处于不正常运转。
文档编号G06F1/20GK2561001SQ02242770
公开日2003年7月16日 申请日期2002年8月6日 优先权日2002年8月6日
发明者游守德 申请人:台达电子工业股份有限公司