CN102338660B - 用于检测环境条件的传感器装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于检测环境条件的传感器装置，尤其用于机动车，该传感器装置具有至少一块承载板尤其电路板以及布置在该承载板上的光学元件，其中多个光学元件围绕着一个共同的中心区域布置在所述承载板上，并且所述围绕着中心区域来布置的光学元件中的至少两个具有主作用轴线。这些主作用轴线相对于所述承载板以预先确定的角度来定位，其中所述主作用轴线指向所述共同的中心区域。其它的布置在所述承载板上的传感器比如是优选布置在所述承载板的接纳表面上的雨水传感器、阳光传感器以及不同光传感器。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于检测环境条件的尤其用于机动车的传感器装置，该传感器装置具有至少一块承载板尤其电路板以及布置在该承载板上的光学元件。
背景技术
布置在承载板上的用于检测环境条件的光学元件从不同的应用情况中为人所知。用于将传感器装置用于机动车的一种实例是如在DE19630216A1中所公开的一样根据机动车的行驶状况来对机动车进行灯光控制。其它的传感器装置检测能够在机动车的乘客车厢中进行空气控制的数据或者探测降水情况，用于比如自动地激活机动车的雨刷器。目前的系统的缺点是，这些系统离散地构成，也就是说为每种功能分配了至少一个传感器或者说一个具有一个或者多个光学元件的传感器装置。但是对于每种功能来说需要一个单个的传感器或者一个单个的传感器装置。由此引起的成本尤其在安装多个传感器或者说传感器装置时非常高，因为必须安装大量的二极管和镜组。此外对于每个传感器或者说每个传感器装置来说需要用于进行布置的位置空间，其中多个单个传感器需要许多位置空间。
发明内容
本发明的任务是，提供一种传感器装置，该传感器装置将多个传感器彼此组合在一起，能够实现传感器装置的紧凑的结构并且能够能够以低廉的成本来制造。
为此，本发明提出一种用于检测环境条件的传感器装置，具有至少一块承载板以及布置在该承载板上的光学元件，其中多个光学元件围绕着一个共同的中心区域布置在所述承载板上，并且围绕着所述中心区域来布置的光学元件中的至少两个具有主作用轴线，所述主作用轴线相对于所述承载板以预先确定的角度来定位，其中所述主作用轴线指向所述共同的中心区域，其特征在于，所述光学元件布置在所述承载板的接纳表面上，主作用轴线指向所述中心区域，其中所述接纳表面相对于所述承载板成角度地来定位并且垂直于所述光学元件的相应的主作用轴线来布置。
用于检测环境条件的尤其用于机动车的传感器装置具有至少一块承载板尤其电路板以及布置在该承载板上的光学元件，其中多个光学元件围绕着一个共同的中心区域布置在所述承载板上并且所述围绕着中心区域来布置的光学元件中的至少两个具有主作用轴线，所述主作用轴线相对于所述承载板以预先确定的角度来定位，其中所述主作用轴线指向所述共同的中心区域。对于所述传感器装置来说，按本发明规定，所述光学元件以指向所述中心区域的主作用轴线布置在所述承载板的接纳表面上，其中所述接纳表面相对于所述承载板成角度地定位，并且垂直于所述光学元件相应的主作用轴线来布置。
所述光学元件由于共同的承载板能够以特别简单的方式相对于彼此定向。按要求特征和安装位置，所述光学元件的主作用轴线能够相对于彼此以不同的角度来定位。通过所述传感器装置的预先确定的安装位置，由此能够确定所述传感器的探测区域。在此不需要复杂的镜组。
所述光学元件围绕着一个共同的中心区域布置在所述承载板上，由此能够实现所述传感器装置的特别紧凑的外形，因为单个的光学元件能够以最佳的方式相组装。特别紧凑的形状尤其通过光学元件的圆形的布置来实现。此外，各个光学元件能够与多种功能相耦合，由此能够以低廉的成本来制造所述传感器装置。
不仅所述光学元件而且所述承载板都由于折弯的接纳表面而可以特别容易地制成。所述承载板的接纳表面连同围绕着共同的中心区域布置的光学元件可以根据所述有待布置在承载板上的传感器的主作用轴线的定向，单个地或者成组地相对于所述承载板以相应的角度来定位。为此，在生产时在所述承载板上设置相应的表面并且比如通过预先确定的棱边来折弯。对于所述光学元件来说，由此省去特殊结构，所述特殊结构具有对于相应的应用情况来说准确匹配的形状，所述形状则具有相对于接纳表面折弯的定向。
有待布置在承载板上的光学元件优选是传感器或者说配属于传感器的光源并且构造为二极管。在此规定，至少一个布置在所述承载板上的光学元件是雨水传感器的发送单元，为所述雨水传感器分配了至少一个构造为接收单元的光学元件。有利的是，所述发送单元在所述承载板上在中心布置在所述围绕着共同的中心区域布置的光学元件之间，并且所述至少一个构造为接收单元的光学元件具有相对于所述承载板定位的并且指向所述中心区域的主作用轴线。所述发送单元是发射红外辐射的光源。所发射的红外辐射比如在玻璃或者所述传感器装置的镜组上反射并且投射到所述雨水传感器的接收单元上，所述接收单元检测所反射的辐射。如果所述玻璃或者说镜组被液体尤其水润湿，那么折射角就变化并且反射到所述雨水传感器上的红外辐射偏离预先确定的标准值。
因为仅仅具有一个接收单元的雨水传感器只能对较小的表面进行扫描，所以规定，所述传感器装置具有至少两个尤其至少四个接收单元。这些接收单元相对于中心布置的发送单元来说优选全部具有相同的间距。由此保证，能够以最大可能的可靠性来探测出现的雨水，因为较大的表面被所述雨水传感器所检测并且能够以简单的方式对所述接收单元彼此间的公差进行补偿。
在雨水传感器的另一种改进方案中规定，所述接收单元在所述承载板上在中心布置在所述围绕着共同的中心区域布置的光学元件之间，并且所述至少一个构造为发送单元的光学元件具有相对于所述承载板定位的并且指向所述中心区域的主作用轴线。根据这种将发送单元在中心布置在承载板上的方案，至少两个接收单元，尤其至少四个接收单元，围绕所述中心区域布置。
为了能够检测太阳光线以及尤其太阳光线在配备了传感器装置的物体上的分布，在此规定，所述光学元件中的至少一个具有相对于承载板定位的并且指向中心区域的主作用轴线的光学元件是用于对太阳光线进行检测的阳光传感器。尤其规定，所述传感器装置包括至少两个对置地布置的阳光传感器，用于能够计算太阳辐射的入射角的折射或者说太阳相对于传感器装置的位置。封闭的空间以由阳光传感器检测到的数值根据太阳光线不同强度地冷却或者说能够遮暗。如果所述传感器装置处于温室中，那就可以进行与相应的植物相匹配的通风或者说遮暗处理。如果将由所述阳光传感器检测到的数值与所述传感器装置的其它传感器的其它数据相关联，那就可以进行封闭的空间的全面的空气调节。
根据本发明的另一种改进方案，所述光学元件中的至少一个具有相对于承载板定位的并且指向所述中心区域的主作用轴线的光学元件是前端光传感器(Vorfeld-Lichtsensor)并且所述前端光传感器具有探测区域，该探测区域拥有大致水平取向的检测锥。利用这个构造为能够开关的二极管并且由此检测至少两个不同的光谱范围内的辐射的前端光传感器，一方面能够识别较大的距离内的亮度并且另一方面能够识别红外的光谱范围内的被反射的光线信号。结合有利地布置在承载板上的具有拥有向上取向的检测锥的探测区域的环境光传感器可以检测关于亮度的不同数据以及亮度的变化。这尤其对于机动车来说是有利的，因为用由所述两个光传感器获得的数据比如能够将隧道与桥梁区别开来。
为了能够将其它的传感器布置在承载板上，该承载板有利地一体地在连接区段中延伸。由此可以以最佳的方式将其它的传感器布置在所述承载板上。优选所述连接区段具有至少一个温度传感器和至少一个用于对空气湿度进行检测的湿度传感器。作为温度传感器，比如可以设置表面温度传感器和另外的用于对被围住的空间的空气温度或者说空间温度进行检测的温度传感器，在此将所述传感器装置配属于所述温度传感器。对于空气温度的测量并且对于空气湿度的测量来说，相应的传感器或者说承载板的连接区段能够优选被空气从中流过。
利用固定在玻璃上的用于对表面温度进行检测的传感器，尤其结合所述传感器装置的其它传感器的数据比如能够检测所述玻璃的结雾倾向。此外，用所检测到的关于太阳光线、亮度、降水和温度的数值可以以最高可能的精度和较大的舒适性实现封闭的空间的全面的空气调节。
此外，本发明涉及一种机动车，该机动车具有用于检测环境条件的传感器装置，该传感器装置具有至少一块承载板和布置在该承载板上的光学元件，并且其中所述传感器装置具有前端光传感器，该前端光传感器则具有探测区域，该探测区域拥有沿行驶方向取向的检测锥。有利的是，所述传感器装置布置在机动车的挡风玻璃上。因此保证，所述具有光学元件的传感器可以在没有不好的影响的情况下检测环境条件。此外以最佳的方式测量乘客车厢的空间温度和空气湿度，因为空气能够最佳可能地入流到挡风玻璃上。
为了将布置在挡风玻璃上的传感器装置最佳地集成到乘客车厢和机动车的设计中，在此规定，所述传感器装置在机动车的挡风玻璃上布置在后视镜的镜脚中。
附图说明
下面借助于在附图中示出的优选的实施例对本发明进行进一步解释。具体来讲，附图示出如下：
图1是具有封闭的壳体的传感器装置的透视图；
图2是图1中的传感器装置的俯视图，其中壳体打开、无盖板并且承载板露在外面，并且
图3是图1与图2中的传感器装置的承载板连同布置在承载板上的传感器的透视图。
具体实施方式
用1表示传感器装置2的壳体(图2)。这个壳体1具有接纳部分3和盖板4，所述接纳部分3和盖板4以能够松开的方式彼此相连接。所述盖板4基本上构造为圆形并且在所构成的圆的中心区域中具有穿孔5。所述接纳部分3具有圆形的第一接纳区域3’和长形的第二连接区域3”。为了连接所述接纳部分3和盖板4，设置了三个止动连接件6、6’、6”和两个插塞连接件7、7’。所述接纳部分3具有所述止动连接件6、6’、6”的三个止动元件，在这三个止动元件中所述止动连接件6、6’的两个止动元件在所述长形的连接区域3”上布置在所述连接区域3”的安置在接纳区域3’上的第一端部上，并且所述止动连接6”的第三止动元件在所述圆形的接纳区域3’上布置在与所述长形的连接区域3”对置的一侧上。此外，在所述圆形的接纳区域3’的外部的圆周上布置了所述两个插塞连接件7、7’的接纳口。所述盖板4相应地具有与所述止动元件和接纳口相对应的止动凸鼻和插接元件。
此外，所述接纳部分3的长形的连接区域3”的自由的第二端部具有用于进行数据传输并且用于固定传感器装置2的插塞连接器8。
在所述壳体1的内部，在所述接纳部分3的接纳区域3’上布置了承载板9，所述承载板9以连接区段9’在所述接纳部分3的长形的连接区域3”中延伸。所述连接区段9’以处于所述盖板4与插塞连接器8之间的部分区域从所述壳体1中伸出。为了将所述承载板9保持定位在所述接纳部分3中，所述接纳部分3具有与所述承载板9中的空隙对应的销。
所述具有传感器装置2的承载板9的结构在图2和图3中示出。所述承载板9构造为圆形并且具有比所述接纳部分3的圆形的接纳区域3’的内直径稍小的直径。
所述圆形的承载板9围绕着其中心区域总共具有七个相对于承载板9成角度地定位的表面，所述表面相对于所述中心区域几乎具有相同的间距。在这些表面上布置了光学元件。
所述承载板9的定位的表面上的七个光学元件中的四个是雨水传感器的对红外辐射进行检测的接收单元10、10’、10”、10”’，其中所述接收单元10、10’、10”、10”’尤其以相对于彼此错移了90°的角度围绕着所述承载板9的中心区域来布置。在所述中心区域中，所述承载板9具有所述雨水传感器的发送单元12，在功能上为该发送单元12分配了所述接收单元10、10’、10”、10”’。所述接收单元10、10’、10”、10”’接收所述发送单元12的比如在玻璃上反射的红外辐射，所述红外辐射根据水对玻璃进行润湿的情况而变化。在所述承载板9的两个其余的对置的定位的表面上分别布置了一个阳光传感器11、11’，利用所述阳光传感器11、11’能够检测太阳光线的方向。
此外，在所述发送单元12与所述接纳部分3的连接区域3”之间，在所述承载板9上布置了环境光传感器13，该环境光传感器13检测其探测区域中的亮度。在所定位的与所述发送单元12和环境光传感器13处于一条直线上的表面上布置了前端光传感器14。这个构造为能够开关的光电二极管并且由此对至少两个不同的光谱范围内的辐射进行检测的前端光传感器14一方面可以识别在相对于传感器装置2的预先确定的距离内的亮度，并且另一方面能够识别反射的光线信号。所述传感器的检测锥的张开角尤其通过所述盖板4中的穿孔5的尺寸并且由相应的光传感器13、14的相对于穿孔5的位置或者说布置情况来预先设定。
所述连接区段9’多次分别折弯了90°并且通过开口以处于盖板4与插塞连接器8之间的接触面15凸出，所述插塞连接器8构成所述承载板9的能够在图1中看出的部分区域。在所述接触面15上安置了所述连接区段9’的两个垂直于所述接触面15并且垂直于所述承载板9来布置的表面15’、15”，其中所述表面15’将接触面15与承载板9连接起来。连接区段9’的结构尤其在图3中看得清楚，其中所述两个表面15’、15”平行于所述接纳部分3的长形的连接区域3”的内壁来布置。
在所述连接区段9’的表面的内侧上布置了用于对空间温度或者说空气温度进行检测的温度传感器16以及用于对表面温度以及空间湿度或者说空气湿度进行检测的组合的湿度及温度传感器17。所述组合的温度及湿度传感器17在此布置在从所述壳体1中伸出的接触面15上，而所述用于对空间或者说空气温度进行检测的温度传感器16则布置在所述连接区段9’的垂直于所述承载板9构成的表面15’上。
所述传感器装置2的这种实施方式布置在机动车的挡风玻璃的内侧上，其中具有盖板4的一侧朝向机动车的挡风玻璃并且所述接纳部分3的长形的连接区域3”沿行驶方向取向。所述前端光传感器14的探测区域由此具有基本上沿机动车的行驶方向定向的检测锥，而所述环境光传感器13则具有探测区域，该探测区域拥有基本上向上取向的检测锥。利用由所述环境光传感器13和前端光传感器14所检测到的数据比如可以实施与机动车的相应的行驶状况相匹配的行驶灯光控制。在此同样可以识别影响视野的环境条件比如雾、雪或者类似环境条件。
Claims (13)
1.用于检测环境条件的传感器装置，具有至少一块承载板以及布置在该承载板上的光学元件，其中多个光学元件围绕着一个共同的中心区域布置在所述承载板上，并且围绕着所述中心区域来布置的光学元件中的至少两个具有主作用轴线，所述主作用轴线相对于所述承载板以预先确定的角度来定位，其中所述主作用轴线指向所述共同的中心区域，
其特征在于，
所述光学元件布置在所述承载板(9)的接纳表面上，主作用轴线指向所述中心区域，其中所述接纳表面相对于所述承载板(9)成角度地来定位并且垂直于所述光学元件的相应的主作用轴线来布置。
2.按权利要求1所述的传感器装置，其特征在于，布置在所述承载板(9)上的至少一个光学元件是雨水传感器的发送单元(12)，在此为所述雨水传感器分配了至少一个构造为接收单元的光学元件。
3.按权利要求2所述的传感器装置，其特征在于，所述发送单元(12)在所述承载板(9)上中心地布置在围绕着共同的中心区域布置的光学元件之间，并且所述至少一个构造为接收单元的光学元件具有相对于所述承载板(9)定位的并且指向所述中心区域的主作用轴线。
4.按权利要求2或3所述的传感器装置，其特征在于，所述雨水传感器具有四个接收单元(10、10’、10”、10”’)和一个发送单元(12)。
5.按权利要求2所述的传感器装置，其特征在于，所述接收单元在所述承载板(9)上中心地布置在围绕着共同的中心区域布置的光学元件之间，并且是所述发送单元(12)的所述至少一个光学元件具有相对于所述承载板(9)定位的并且指向所述中心区域的主作用轴线。
6.按权利要求2或5所述的传感器装置，其特征在于，所述雨水传感器具有四个发送单元和一个接收单元。
7.按权利要求1－3中任一项所述的传感器装置，其特征在于，所述光学元件中的至少一个其主作用轴线相对于所述承载板(9)定位并且指向所述中心区域的光学元件是用于对太阳光线进行检测的阳光传感器(11、11’)。
8.按权利要求1－3中任一项所述的传感器装置，其特征在于，所述光学元件中的至少一个其主作用轴线相对于所述承载板(9)定位并且指向所述中心区域的光学元件是前端光传感器(14)，所述前端光传感器(14)具有探测区域，该探测区域拥有水平取向的检测锥。
9.按权利要求1－3中任一项所述的传感器装置，其特征在于，所述承载板(9)上的至少一个光学元件是环境光传感器(13)，并且所述环境光传感器(13)具有探测区域，该探测区域拥有向上取向的检测锥。
10.按权利要求1－3中任一项所述的传感器装置，其特征在于，所述承载板(9)一体地在连接区段(9’)中延伸。
11.按权利要求10所述的传感器装置，其特征在于，所述连接区段(9’)具有至少一个温度传感器(16、17)和至少一个用于检测空气湿度的湿度传感器(17)。
12.机动车，
其特征在于，
该机动车具有按前述权利要求1到11中任一项所述的传感器装置(2)，并且
所述传感器装置(2)具有前端光传感器(14)，该前端光传感器拥有沿行驶方向取向的检测锥。
13.按权利要求12所述的机动车，其特征在于，所述传感器装置(2)配属于所述机动车的挡风玻璃。
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