DE3823300C1 - Sensor device - Google Patents

Sensor device

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Abstract

A sensor device is proposed for detecting the degree of wetting of a transparent pane, consisting in particular of glass, having precipitation in the form of drops. The device is provided with a light-guiding element which is coupled to the pane and to which a radiation transmitter is assigned at one end and a radiation receiver at the other end and which has a reflecting means for the purpose of multiple reflection of the beams emitted by the radiation transmitter. In such a sensor device, the aim is to solve the technical problem of preventing atmospheric humidity from impairing the signal which is delivered by the radiation receiver and is a function of the quantity of precipitation. This is achieved when the reflecting means consists of a reflecting plate (sheet) which is embedded in the radiation-guiding element and preferably has a high gloss anodised surface.

Description

Die vorliegende Erfindung geht von einer gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruches konzipierten, zur Erfassung des Benetzungsgrades einer Glasscheibe mit tropfenförmigem Niederschlag vorgesehenen Sensoreinrichtung aus.The present invention is based on one according to the preamble of the main claim designed to capture the Degree of wetting of a glass pane with teardrop-shaped Precipitation provided sensor device.

Derartige Einrichtungen sind insbesondere dafür vorgesehen, um die auf der Front- oder der Heckscheibe eines Kraftfahrzeuges sich pro Zeiteinheit niederschlagende Feuchtigkeit mengenmäßig in repräsentativer Form zu erfassen und in Abhängigkeit davon ein der Glasscheibe zugeordnetes Scheibenwischsystem automatisch zu beeinflussen.Such devices are particularly intended to those on the front or rear window of a motor vehicle amount of moisture precipitating per unit of time in a representative form and depending on it a wiper system assigned to the glass pane to influence automatically.

Durch die DE-OS 33 14 770 ist eine Einrichtung zum Steuern eines Scheibenwischermotors bekanntgeworden, bei der ein Strahlenleitkörper mittels optischen Kitt an eine Scheibe angekoppelt wird und bei der dem Strahlenleitkörper über Strahlenlinsen ein Strahlensender und ein Strahlenempfänger zugeordnet sind. Der Strahlensender und der Strahlenempfänger sind dabei so angeordnet, daß das aus dem Strahlenaustrittselement des Strahlensenders austretende Strahlenbündel gegenüber dem in das Strahleneintrittselement des Strahlenempfängers eintretende Strahlenbündel um etwa 90° versetzt ist, und zwar in dem dem Strahlenleitkörper zugeordneten Bereich des Strahlenein- bzw. -austritts. Zur Erzielung einer Mehrfachreflexion der Strahlen und Strahlenleitkörper ist derselbe in dem zwischen den beiden Strahlenlinsen liegenden Bereich mit einem Reflexionsmittel versehen, das aus einer parallel zur Glasscheibe sich erstreckenden Fläche des Strahlenleitkörpers und aus einem derselben zugeordneten Luftraum gebildet ist.DE-OS 33 14 770 is a device for controlling a wiper motor has become known in which a Radiation guide using an optical cement on a pane is coupled and over which the radiation guide Radiation lenses a radiation transmitter and a radiation receiver assigned. The radiation transmitter and the radiation receiver are arranged so that the Radiation exit element of the radiation transmitter exiting Beam bundle opposite that in the radiation entry element beam entering the radiation receiver by about 90 ° is offset, namely in that of the radiation guide assigned area of the radiation entry or exit. To achieve multiple reflection of the rays and Radiation guide is the same in that between the two Radiant lens area with a reflective provided that a parallel to the glass extending surface of the beam guide and from a the same associated airspace is formed.

Bei einer solchen Ausführungsform besteht jedoch das Problem, daß infolge der an einer dem Niederschlag ausgesetzten Glasscheibe zwangsläufig auftretenden Temperaturunterschiede sich auf der für die Reflexion der Strahlen vorgesehenen Fläche des Strahlenleitkörpers Kondensat aus dem zugeordneten Luftraum abschlägt, wodurch die Reflexionseigenschaften verändert werden. Aufgrund dessen erfährt die vom Strahlenempfänger detektierte Strahlenintensität eine Verfälschung, wodurch sich auch das von dem Strahlenempfänger gelieferte Signal verändert und damit das nachgeschaltete Aggregat wie z. B. den Scheibenwischer eines Kraftfahrzeuges in einer nicht korrekten Weise beeinflußt.In such an embodiment, however, there is a problem that as a result of being exposed to precipitation  Glass pane inevitably occurring temperature differences on the surface provided for the reflection of the rays of the radiation guide body condensate from the assigned air space tees off, which changes the reflective properties will. Because of this, it learns from the radiation receiver detected radiation intensity a falsification, whereby also changes the signal delivered by the radiation receiver and thus the downstream unit such. B. the Windscreen wiper of a motor vehicle in an incorrect one Way influenced.

Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Sensoreinrichtung der eingangs erwähnten Art derart weiterzubilden, daß eine Beeinträchtigung des vom Strahlenempfänger gelieferten Signals durch Luftfeuchtigkeit verhindert wird.The present invention is therefore based on the object a sensor device of the type mentioned above to further that an impairment of the Radiation receiver delivered signal by humidity is prevented.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil des Hauptanspruches angegebenen Merkmale gelöst.According to the invention, the object is characterized by Part of the main claim specified features solved.

Vorteilhaft bei einer derartigen Ausgestaltung einer Sensoreinrichtung ist, daß durch den Einsatz eines Bleches als Reflexionsmittel die Möglichkeit besteht, dieses noch für andere Zwecke auszunutzen.Advantageous in such a configuration Sensor device is that by using a sheet as Means of reflection there is still this for to use other purposes.

In Fortführung der Erfindung ist deshalb vorgesehen, daß das aus einem eine hohe Wärmeleitfähigkeit abweisenden Material bestehende Reflexionsbereich zumindest einen an zumindest einer der beiden Seiten des Strahlenkörpers austretenden Fortsatz aufweist und dort mit einer an eine elektrische Leitung angeschlossenen, geregelten Heizvorrichtung in wärmeleitfähiger Art und Weise verbunden ist.In continuation of the invention it is therefore provided that the made of a material that repels high thermal conductivity existing reflection area at least one on at least one the extension emerging from the two sides of the radiation body has and there with an electrical line connected, regulated heating device in thermally conductive Way is connected.

Hierdurch wird erreicht, daß die gesamte Sensoreinrichtung innerhalb einer relativ kurzen Zeit auf ein bestimmtes Temperaturniveau, z. B. 40°C, gebracht wird, wodurch einerseits eine Reduktion von Temperaturfehlern und andererseits eine partielle Erwärmung der Glasscheibe erreicht wird. Durch die Aufheizung der Glasscheibe wird ein als Schneeflocken auf der Glasscheibe vorhandener Niederschlag aufgetaut und kann damit detektiert werden. Darüber hinaus wird bei nicht vollkommener Einkapselung des Reflexionsbleches im Strahlenleitkörper ein sich darauf partiell bildendes Kondensat wieder verflüchtigt.This ensures that the entire sensor device to a certain one within a relatively short time Temperature level, e.g. B. 40 ° C, is brought, on the one hand a reduction in temperature errors and, on the other hand, a partial heating of the glass pane is achieved. Through the Heating the glass pane is considered a snowflake on the  Glass sheet of existing precipitation thawed and can can be detected. It also does not become more perfect Encapsulation of the reflection plate in the radiation guide condensate that partially forms on it evaporates again.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Gegenstandes sind in den übrigen Unteransprüchen angegeben und werden anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles einer entsprechend aufgebauten Sensoreinrichtung näher erläutert. Dabei zeigtFurther advantageous embodiments of the invention Subject matter are specified in the remaining subclaims and are shown using one in the drawing Embodiment of a correspondingly constructed Sensor device explained in more detail. It shows

Fig. 1 eine Sensoreinrichtung in Ansicht, Fig. 1 a sensor device in view,

Fig. 2 eine Hälfte einer als Blockeinheit aufgebaute Sensoreinrichtung nach Fig. 1 in Seitenansicht. Fig. 2 shows a half of a sensor device constructed as a block unit according to Fig. 1 in side view.

Wie aus der Zeichnung hervorgeht, besteht eine zur Erfassung des Benetzungsgrades einer vorzugsweise aus Glas bestehenden Scheibe S mit insbesondere tropfenförmigem Niederschlag vorgesehene Sensoreinrichtung im wesentlichen aus einem einerseits einem Strahlensender 1 und andererseits einem Strahlenempfänger 2 zugeordneten Strahlenleitkörper 3, der mittels optischem Kitt, auf der nicht dem Niederschlag ausgesetzten Oberfläche S′ der Scheibe S befestigt wird. Bei der Scheibe S handelt es sich insbesondere um die Windschutzscheibe eines Kraftfahrzeuges, an der die in einem Gehäuse G angeordnete Sensoreinrichtung an exponierter, d. h. die Sicht nicht beeinträchtigender, jedoch für die Erfassung des Niederschlags prädestinierter Stelle vorhanden ist.As can be seen from the drawing, a sensor device provided for detecting the degree of wetting of a pane S, preferably made of glass, with in particular drop-shaped precipitation, essentially consists of a radiation guide body 3 assigned on the one hand to a radiation transmitter 1 and on the other hand to a radiation receiver 2 the surface exposed to precipitation S 'of the disc S is attached. The pane S is, in particular, the windshield of a motor vehicle, on which the sensor device arranged in a housing G is present at an exposed point, that is to say one which does not impair the view, but which is predestined for detecting the precipitation.

Der Strahlenleitkörper 3 besteht dabei aus einem trapezförmigen Basisteil 3 a, an dessen beiden sich gegenüberliegenden Trapezflächen 3 a′, 3 a′′ jeweils eine Strahlenlinse 3 a*, 3 a** vorhanden ist. Die Trapezflächen 3 a′, 3 a′′ sind hierbei so am Basisteil 3 a angeordnet, daß die Mittellinien der beiden Strahlenlinsen 3 a*, 3 a** um einen Winkel α von ∼90° gegeneinander versetzt sind. Die Strahlenlinsen können dabei entweder an den Trapezflächen 3 a′, 3 a′′ z. B. unter Zuhilfenahme von jeweils einem Zentrierstift und optischem Kitt befestigt oder direkt am Basisteil 3 a einstückig ausgeformt sein.The beam guide 3 consists of a trapezoidal base part 3 a , on the two opposite trapezoidal surfaces 3 a ' , 3 a'' each have a beam lens 3 a * , 3 a ** . The trapezoidal surfaces 3 a ' , 3 a'' are arranged on the base part 3 a so that the center lines of the two beam lenses 3 a * , 3 a ** are offset from one another by an angle α of ∼90 °. The radiation lenses can either on the trapezoidal surfaces 3 a ' , 3 a'' z. B. attached with the help of a centering pin and optical putty or directly formed in one piece on the base part 3 a .

In dem Basisteil 3 a ist zur Ermöglichung einer Mehrfachreflexion der vom Strahlensender 1 emittierten Strahlen ein Reflexionsblech 4 eingebettet, das in dem zwischen den beiden Strahlenlinsen 3 a*, 3 a** befindlichen Bereich des Basisteils 3 a vorhanden ist und sich parallel zu der an der Glasscheibe S zu befestigenden Oberfläche 3 a′′′ des Basisteils erstreckt. Dieses zur Ermöglichung von einwandfreien Reflexionen der Strahlen vorzugsweise aus Reinstaluminium bestehende, eine hochglanzeloxierte Oberfläche 4′ aufweisende Reflexionsblech 4 steht zumindest mit seiner Oberfläche 4′ in dem genannten Bereich zumindest nahezu vollständig mit dem Material des Basiskörpers 3 a in Verbindung, wodurch vermieden ist, daß zwischen dem Reflexionsblech 4 und dem Basisteil 3 a Luft eindringen und damit Kondensat auf der betreffenden Oberfläche 4′ bilden kann. Das Reflexionsblech 4 ist weiterhin vorzugsweise mit an beiden Seiten des Strahlenleitkörpers 3 austretenden Fortsätzen 4 a versehen, die gegenüber der Haupterstreckung des Reflexionsbleches 4 um etwa 90° in eine Richtung abgewinkelt sind. Diese Fortsätze 4 a dienen einerseits dazu, den Strahlenleitkörper 3 auf einer auch den Strahlensender 1 und den Strahlenempfänger 2 in entsprechender Ausrichtung aufnehmenden Leiterplatte 5 zu halten. Andererseits sind an den Fortsätzen 4 a noch vorzugsweise als selbstregelnde Kaltleiterelemente ausgebildete Heizvorrichtungen 6 in wärmeleitfähiger Art und Weise angebracht, die ebenso wie der Strahlensender 1 und der Strahlenempfänger 2 mit zugeordneten Leiterbahnen der Leiterplatte 5 verbunden sind.In the base part 3 a , a reflection plate 4 is embedded to enable multiple reflection of the rays emitted by the radiation transmitter 1 , which is present in the area of the base part 3 a located between the two radiation lenses 3 a * , 3 a ** and parallel to that the glass sheet S to be attached surface 3 a '''of the base part extends. This to enable flawless reflections of the rays preferably made of high-purity aluminum, a high-gloss anodized surface 4 ' having reflection plate 4 is at least with its surface 4' in the area mentioned at least almost completely with the material of the base body 3 a , thereby avoiding that between the reflective sheet 4 and the base part 3 a air penetrate and thus condensate on the surface in question 4 ' can form. The reflection plate 4 is further preferably provided with extensions 4 a emerging on both sides of the beam guide body 3 , which are angled in one direction by approximately 90 ° with respect to the main extension of the reflection plate 4 . These extensions 4 a serve on the one hand to hold the radiation guide 3 on a circuit board 5 which also receives the radiation transmitter 1 and the radiation receiver 2 in a corresponding orientation. On the other hand, heating devices 6 , preferably designed as self-regulating thermistor elements, are attached to the extensions 4 a in a thermally conductive manner, which, like the radiation transmitter 1 and the radiation receiver 2, are connected to associated conductor tracks of the printed circuit board 5 .

Wie insbesondere aus der der Einfachheit halber nur eine Hälfte einer Sensoreinrichtung darstellenden Fig. 2 hervorgeht, sind mehrere Strahlenleitkörper 3 zwecks Vergrößerung des Meßfeldes zu einer einstückigen Blockeinheit 3 x zusammengefaßt und mit einem gemeinsamen Reflexionsblech 4 versehen. Die optische Trennung zwischen den einzelnen, mit jeweils einem Strahlensender und einem Strahlenempfänger versehenen Strahlenleitkörpern wird durch Ausnehmungen 7 sichergestellt.As shown particularly in the apparent simplicity only one half of a sensor device performing Fig. 2, a plurality of light conducting 3 for the purpose of magnification of the measuring field are combined to form a one-piece block unit 3 times and provided with a common reflection plate 4. The optical separation between the individual radiation guiding bodies, each provided with a radiation transmitter and a radiation receiver, is ensured by recesses 7 .

Die Sensoreinrichtung arbeitet vorzugsweise auf der Basis von entweder sichtbaren Lichtstrahlen oder Infrarotstrahlen, wobei der Strahlensender als Leuchtdiode und der Strahlenempfänger als Fotodiode ausgebildet sind.The sensor device preferably works on the basis of either visible light rays or infrared rays, being the radiation transmitter as a light emitting diode and the radiation receiver are designed as a photodiode.

Claims (6)

1. Sensoreinrichtung zur Erfassung des Benetzungsgrades einer insbesondere aus Glas bestehenden transparenten Scheibe mit tropfenförmigem Niederschlag, wobei an die Scheibe ein an exponierter Stelle auf ihrer nicht dem Niederschlag ausgesetzten Oberfläche vorhandener Strahlenleitkörper angekoppelt ist, dem in räumlicher Trennung voneinander ein Strahlensender und ein Strahlenempfänger über jeweils eine Strahlenlinse derart zugeordnet sind, daß vom Strahlensender emittierte Strahlen in Abhängigkeit von dem auf der Scheibe befindlichen Niederschlag an der Scheibe und an einem im Strahlenleitkörper zwischen den beiden Strahlenlinsen befindlichen, parallel zur Scheibe sich erstreckenden Reflexionsmittel mehrfach reflektiert und zu dem Strahlenempfänger geleitet werden, der ein der Niederschlagsmenge umgekehrt proportionales Signal liefert, dadurch gekennzeichnet, daß das Reflexionsmittel aus einem im Strahlenleitkörper (3) eingebetteten, zumindest mit seiner der Scheibe (S) zugewandten Oberfläche (4′) direkt und zumindest annähernd vollständig mit dem Material des Strahlenleitkörpers (3) in Verbindung befindlichen Reflexionsblech (4) besteht. 1.Sensor device for detecting the degree of wetting of a transparent pane with a drop-shaped precipitate, in particular made of glass, a radiation guide body present at an exposed position on its surface not exposed to the precipitation being coupled to it, with a radiation transmitter and a radiation receiver above each in spatial separation from one another a radiation lens are assigned in such a way that rays emitted by the radiation transmitter are reflected multiple times depending on the precipitation on the glass on the glass and on a reflection means located in the radiation guide between the two radiation lenses and extending parallel to the glass, and are directed to the radiation receiver, which provides a signal inversely proportional to the amount of precipitation, characterized in that the reflection means consists of an O embedded in the radiation guide body ( 3 ), at least with its O facing the disk (S) surface ( 4 ' ) directly and at least approximately completely with the material of the radiation guide body ( 3 ) in connection with the reflecting plate ( 4 ). 2. Sensoreinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das aus einem eine hohe Wärmeleitfähigkeit aufweisenden Material bestehende Reflexionsblech (4) zumindest einen an zumindest einer der beiden Seiten des Strahlenleitkörpers (3) austretenden Fortsatz (4 a) aufweist und dort mit einer an eine elektrische Leitung angeschlossenen, geregelten Heizvorrichtung (6) in wärmeleitfähiger Art und Weise verbunden ist.2. Sensor device according to claim 1, characterized in that the consisting of a high thermal conductivity material reflecting plate ( 4 ) has at least one on at least one of the two sides of the radiation guide body ( 3 ) emerging extension ( 4 a) and there with one Electrical line connected, regulated heating device ( 6 ) is connected in a thermally conductive manner. 3. Sensoreinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizvorrichtung (6) aus zumindest einem selbstregelnden Kaltleiterelement besteht.3. Sensor device according to claim 2, characterized in that the heating device ( 6 ) consists of at least one self-regulating thermistor element. 4. Sensoreinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Reflexionsblech (4) aus Reinstaluminium besteht und eine hochglanzeloxierte Oberfläche aufweist.4. Sensor device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the reflection plate ( 4 ) consists of high-purity aluminum and has a high-gloss anodized surface. 5. Sensoreinrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der bzw. die Fortsa(e)tz(e) (4 a) gegenüber dem Reflexionsbereich um etwa 90° in eine Richtung abgewinkelt und zur Befestigung des Strahlenleitkörpers (3) auf einer auch dem Strahlensender (1) und Strahlenempfänger (2) zugeordneten Leiterplatte (5) vorgesehen ist bzw. sind.5. Sensor device according to claim 1 or one of the following, characterized in that the one or more (e) tz (e) ( 4 a) angled relative to the reflection region by about 90 ° in one direction and for fastening the radiation guide body ( 3 ) on a circuit board ( 5 ) which is also assigned to the radiation transmitter ( 1 ) and radiation receiver ( 2 ). 6. Sensoreinrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Strahlenleitkörper (3) zu einer Blockeinheit (3 x) einstückig zusammengefaßt und mit einem gemeinsamen Reflexionsblech (4) versehen sind, wobei die einzelnen Strahlenleitkörper (3) optisch voneinander getrennt sind.6. Sensor device according to claim 1 or one of the following, characterized in that a plurality of radiation guide bodies ( 3 ) are combined in one piece to form a block unit ( 3 x) and are provided with a common reflection plate ( 4 ), the individual radiation guide bodies ( 3 ) being optically separated from one another are.
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