CZ20001345A3

CZ20001345A3 - Kompaktní vlhkostní čidlo s účinnou optikou s velkým sklonem

Info

Publication number: CZ20001345A3
Application number: CZ20001345A
Authority: CZ
Inventors: Rein S. Teder
Original assignee: Libbey-Owens-Ford Co.
Priority date: 1997-10-16
Filing date: 1998-10-05
Publication date: 2001-01-17
Also published as: WO1999021206A1; CN1135589C; BR9813014A; JP4191895B2; CZ302798B6; EP1053558A1; AU735005B2; EP1053558A4; JP2001521158A; KR20010024515A; CN1276911A; US5898183A; EP1053558B1; DE69838859D1; DE69834347T2; EP1641013B1; PL339430A1; TR200000965T2; AU9682998A; EP1641013B8

Description

Kompaktní vlhkostní čidlo s účinnou optikou s velkým sklonem

Oblast techniky

Předkládaný vynález se všeobecně týká optického vlhkostního čidla pro upevnění na vnitřní povrch předního skla, zejména kompaktního vlhkostního čidla majícího optické emitory, detektory a optické prvky připevněné na rovinnou desku s plošnými spoji, která je umístěna paralelně k vnitřnímu povrchu. Vazební člen mající kolimátor a zaostřovací čočky je použit pro lom světelných paprsků jako jsou světelné paprsky, které se pohybují od emitorů a jsou odráženy od vnějšího povrchu ochranného skla zpět k detektorům.

Dosavadní stav techniky

Motorová vozidla jsou dlouho vybavována motorickými okenními stěrači pro stírání vlhkosti z vnějšího povrchu předního skla alespoň v zorném poli řidiče a většinou v širší oblasti tak, aby se zlepšila viditelnost přes toto přední sklo. U většiny dnešních vozidel obsahuje systém stěračů předního skla vícepolohové přepínače nebo přepínače proměnné rychlosti, které dovolují řidiči výběr široké, pokud ne nekonečně proměnné oblasti rychlostí, aby se vyhovělo podmínkám. Regulátory stěračů jsou ovládány ručně a obvykle zahrnují zpoždění, takže stěrače pracují přerušovaně se zvolenými intervaly zpoždění.

V poslední době byly vyvinuty řídící systémy stěračů, které zahrnují vlhkostní čidlo upevněné na předním skle za účelem • 9 · 9 9 9 9

99999 ·« 9 9 9

9 9 9 9 9 9 ♦· * 99 99 automatické aktivace motorku, vyskytne-li se vlhkost na povrchu předního skla nebo jiného okna vozidla, na kterém může být stěrač použit, jako je například zadní okno. Stěrače mohou být řízeny na základě zaznamenání deště nebo jiné vlhkosti na povrchu skla. Takovéto řídící systémy stěračů osvobozují řidiče od nepohodlí častého nastavování rychlosti stěračů při změně jízdních podmínek. Řídící systémy stěračů s optickými vlhkostními čidly byly zavedeny do výroby několika modelů osobních vozidel. Pro zvýšení komerčního využití a přijetí těchto řídících systémů stěračů spotřebitelem vzniká potřeba vytvoření kompaktnějšího a levnějšího optického vlhkostního čidla.

Říd ící systémy stěračů používají mnoho různých technologií jak snímat vlhkostní podmínky se kterými se vozidlo setkává, včetně použití vodivostních, kapacitních, piezoelektrických a optických čidel. Optická čidla pracují na tom principu, že při přítomnosti vlhkosti na vnějším povrchu předního skla je světelný paprsek rozptylován nebo odchylován od své normální dráhy. Systémy, které používají optická čidla mají tu charakteristickou výhodu, že prostředek snímání poruch v optické cestě je v přímém vztahu k fenoménu pozorovanému řidičem (například porucha v té optické cestě, která umožňuje řidičovo vidění).

Noak (U.S.patent č.4,355,271) popisuje vlhkostní čidlo mající optické prvky umístěné v krabicovém krytu, připevněném k vnitřnímu povrchu předního skla. Zařízení s vlhkostními čidly pro řízení stěračů předního skla vozidla, jak je uvádí McCumber a kol., a Tender (U.S.patenty č.5,059,877 a 5,239,244) také zahrnují krabicový kryt upevněný na vnitřní povrch předního skla pro uložení optiky a elektroniky.

U optických vlhkostních čidel je světlo z emitoru směrováno na přední sklo pod úhlem přibližně 45 stupňů vzhledem k tomuto • * 4 • 4 4 • 4» 44 • « » 4 · · 4

4444 4 4 4 *

4 4 4 4 4 • 4 ♦ »4 přednímu sklu. Světlo je pak odraženo vnějším povrchem předního skla v úhlu přibližně 45 stupňů a je směrováno na detektor. Přítomnost vlhkosti na povrchu předního skla ovlivňuje odraz světla na rozhraní vzduch-sklo ve vnějším povrchu předního skla a tato změna v odklonu světla je elektronicky zpracována a použita jako signál pro aktivaci stěračů předního skla.

McCumber a kol. (U.S.patent č.4,620,141) pojednává o automatickém řídícím obvodu pro spouštění přeběhu ramen stěrače v odezvě na přítomnost kapiček vody na vnějším povrchu předního skla.

Je-li úhel vstupu světelného paprsku do předního skla větší než 50 stupňů dochází často ke ztrátě signálu. Je-li úhel vstupu menší než 40 stupňů dojde ke ztrátě citlivosti a čidlo není schopno správně detekovat vlhkost na předním skle. V důsledku toho je podstatné, aby úhel vstupu světelného paprsku z emitoru do předního skla byl zhruba 45 stupňů.

Těchto požadovaných 45 stupňů lze dosáhnout montáží optoelektronických součástek (emitory a detektory) pod úhlem 45 stupňů nebo odchýlením světla při jeho cestě mezi těmito součástkami a sklem předního okna. Stanton (U.S. patent č. 5,414,257) popisuje optické čidlo mající optoelektronické součástky montované na desce s plošnými spoji v příslušném úhlu vzhledem k povrchu skla tak, že optické osy procházejí v příslušném úhlu 45 stupňů nebo mohou být odkloněny, aby se tak stalo. Stanton představuje zařízení odlitá z flexibilní epoxidové pryskyřice a ohnutí přívodů součástek pod úhlem, za účelem usnadnění úhlové montáže.

Problém s ohnutím přívodů elektronických součástek je, že většina automatizovaných zařízení pro vkládání součástek neumí • * · 9

9999· 9 9 « 9 * 9 *9 vkládat prvky s ohnutými přívody, což zvyšuje náklady na montáž desek s plošnými spoji. Navíc zařízení s ohnutými přívody jsou z hlediska činnosti méně spolehlivá.

Připevnění optoelektronických součástek na desky s plošnými spoji bez ohnutí přívodů popisuje Zettler (U.S.patent Č.5,560,245). Emítory a detektory jsou připevněny na malých vedlejších deskách s plošnými spoji, které jsou skloněné vzhledem k hlavní desce s plošnými spoji. Vedlejší desky s plošnými spoji jsou skloněny tak, aby nastavily emitory a detektory do odpovídajího úhlu 45 stupňů s předním sklem. Ačkoli toto montážní uspořádání nevyžaduje formování přívodů, vytváří použití takto malých desek s plošnými spoji jiné problémy. Malé desky s plošnými spoji použité pro optoelektronické součástky nedovolují umístit obvody pro zpracování signálu, které musí být umístěny na oddělené desce s plošnými spoji. Užití více desek s plošnými spoji a orientace těchto desek v krytu čidla zvyšuje velikost a cenu čidla.

Obvyklé optoelektronické součástky, včetně nových součástek pro povrchovou montáž, jsou obecně konstruovány tak, že optická osa je kolmá na desku s plošnými spoji, na kterou jsou připevněny. Teder (U.S.patent č.5,661,303) obsahuje použití jednoduché desky s plošnými spoji připevněné v jedné rovině s povrchem předního skla, což má za následek nízké náklady a kompaktní kryt čidla. Tato konstrukce ale vyžaduje optické prvky mající optické osy, které jsou zhruba paralelní s optickými osami optoelektronických součástek. Je žádoucí snížit velikost a cenu optických prvků za účelem dalšího snížení velikosti a ceny vlhkostního čidla.

Jiný způsob jak snížit velikost a cenu optického čidla zahrnuje snížení počtu optoelektronických prvků. Noak uvádí použití jediného detektoru pro současné detekování dvou nebo více to · • ·

Β * to to to • · ♦ to to ·«·· · « • to · •

emitorů. Muller (U.S.patent č.5,015,931) uvádí, že z jediného nesměrového emitoru lze odvodit několik paprsků. Takováto uspořádání zabezpečují požadovanou oblast detekce s menším počtem detektorů. McCumber a kol. (U.S.patent č.4,620,141) říká, že vyvážené uspořádání má za následek potlačení vlivu okolního světla. Emitory ale typicky mění sílu signálu v poměru kolem 2:1. To limituje schopnost známých systémů optických vlhkostních čidel dosáhnout dobrého signálového vyvážení. Optické cesty uvedené Mullerem v patentu 5,015,931 nemají stejnou délku, budou tedy mít rozdílnou optickou účinnost a nemohou být použity pro vytvoření dobře vyváženého systému. Teder (U.S.patent č.5,661,303) používá čtyři emitory a dva detektory pro dosažení čtyř optických cest stejné délky, ačkoli je žádoucí snížit velikost a cenu vlhkostního Čidla právě použitím ještě méně prvků.

Optické vlhkostní čidlo musí být bezpečně spojeno s předním sklem a v něm obsažená optika by měla být opticky připojena k tomuto přednímu sklu tak, aby účinné eliminovala z optického hlediska rozhraní mezi světelnými emitory-detektory a skleněným povrchem. Purvis (U.S.patent č.5,262,640) popisuje mezilehlou adhesivní mezivrstvu pro připevnění krytu čidla a optiky v něm obsažené k přednímu sklu. Kryt čidla je připevněn přímo k povrchu předního skla nebo k jinému oknu vozidla prostřednictvím mezilehlé mezivrstvy umístěné mezi krytem čidla a vnitřním povrchem předního skla.

Výrobci vozidel si přejí čidlo, které je již instalováno výrobcem předního skla nebo čidlo, které lze velmi lehce instalovat na výrobní lince vozidel. Výrobce předního skla expeduje přední skla uložená vedle sebe tak, že mezi nimi existuje jen velmi malý prostor pro montáž čidla.

• 9 » » » * · · 0

9 0 0 0 0· 0

0 9**9 0 0 0 0 0

0 » 0 0 0 0 · 00 00

Schofield (U S.patent č.4,930,743) popisuje užití držáku, takového jako je držák zpětného zrcátka, pro montáž optického vlhkostního čidla. Tento přístup vyžaduje přídavnou podpěrnou strukturu nebo přidání silikonových členu pro optické spojení vlhkostního čidla s předním sklem. Montážní systémy s držákem mají za následek přidání dalších částí a zvýšení nákladů.

Bendix (U.S.patent č.5,278,425) a Stanton(U.S.5,414,257) říkají, že čočka může být trvale upevněna k přednímu sklu tak, že kryt čidla může být na čočce připevněn snímatelně. Jak ukazuje Bendix, čočka může dodávat paprsku ohniskovou energii. Alternativně může čočka přivádět paprsky k přednímu sklu přes planární povrchy kolmé ke směru paprsku, jak uvádí Stanton. Jak Bendix, tak Stanton vyžadují čočku, která je přibližně téže tloušťky jako přední sklo. Při stohování skel pro převoz ze sklárny ke kompletační lince vozidel se přidáním potřebného prostoru pro čočky zvyšují náklady na přední sklo. Je žádoucí mít čidlo, které je připevněno k přednímu sklu a je dosti tenké, aby nevadilo ukládání předních skel během přepravy.

Moderní solárně řízená přední skla jako jsou komerčně dostupná skla prodávaná pod ochrannou známkou „EZ-KOOL“ firmy Libbey-Owens-Ford Co., absorbují infračervené paprsky používané mnoha optickými vlhkostními čidly. Čidla bez vazební nebo světlo shromažďující optiky pravděpodobně nebudou příliš účinná pro použití na těchto předních sklech. V německém patentu č.DE 3314770, Kohler a kol. čočky ve vazebním členu zvětšují snímanou oblast a účinnost vlhkostního čidla. Watanabe (U.S.patent č.4,701,613) popisuje řadu drážek tvaru V, které přivádějí paprsky do předního skla a z něj se zvýšenou účinností. Součástky jsou ale montovány v úhlu 45 stupňů vzhledem k povrchu skla, protože drážky nesbírají rozbíhavé světelné paprsky a nezaostřují je na detektor. Je žádoucí připevnit optoelektronické prvky na jedinou rovinnou desku s plošnými spoji, při zvýšení účinnosti optického vlhkostního čidla pro použití na moderních solárně řízených předních sklech.

* * · ♦ 0 · 0 0 0 0 * »000 Φ··· · 0 0 0 0 • · 0 00 0 0000 • 00 00 00 0 00 00

Podstata vynálezu

Předkládaný vynález se týká vlhkostního čidla pro připevnění na první povrch skleněné desky za účelem detekce vlhkosti ve snímané oblasti na druhém povrchu skleněné desky. Vlhkostní čidlo zahrnuje vazební člen pro připevnění k prvnímu povrchu skleněné desky pro přivádění světelných paprsku dovnitř a ven ze skla a kryt, snímatelné bezpečně upevněný na tento vazební člen. V krytu je upevněna rovinná deska s plošnými spoji tak, že strana součástek je obecně rovnoběžná s prvním povrchem skleněné desky. Na straně součástek je připevněn emitor pro emitování světelných paprsků v ose emise. Osa emise prochází z emitoru přibližně kolmo ke straně součástek desky s plošnými spoji. Kolimátor pro kolimaci světelných paprsků z emitoru do kolimovaného světelného svazku má aperturu s fyzikálním středem a optickým středem umístěným mimo tohoto fyzikálního středu. Optická osa prochází optickým středem. Emitor a kolimátor jsou umístěny tak, že optická osa tvoří první kosý úhel vzhledem k ose emise.

Detektor mající detekční povrch a osu detekce jdoucí od detekčního povrchu je připevněn na stranu součástek rovinné desky s plošnými spoji tak, že osa detekce je přibližně kolmá k straně součástek. Detektoru detekuje světlo dopadající na detekční povrch a v odezvě na detekované světlo generuje signály. Vazební člen rovněž zahrnuje zaostřovač pro zaostřování kolimovaného světelného svazku na detekční povrch. Zaostřovač • Φ • fc • * φ • · Φ 9 9 • · Φ * Φ t t φ • ·*··· * ♦ fc fc fc · * · · Φ fc fc· 9 99 99 má aperturu s fyzikálním středem a optickým středem umístěným mimo fyzikální střed. Optická osa prochází optickým středem. Zaostřovač a detektor jsou umístěny tak, že optická osa tvoří druhý kosý úhel vzhledem k detekční ose.

Čidlo je opatřeno více optickými systémy emitor-detektor za účelem získání pole snímaných oblastí. Pár emitorů je použit v kombinaci s párem detektorů k dosažení čtyř oddělených optických cest stejné délky a čtyř snímaných oblastí na skleněném povrchu. Emitory a detektory tvoří vyvážený elektrický systém, který je elektricky spojen s řídícím obvodem stěračů předního skla za účelem řízení funkce stéračového systému.

Je vytvořen účinný a cenově výhodný prostředek pro montáž vlhkostních čidel na přední sklo vozidla. V předkládaném vynálezu je vazební člen obecně montován na vnitřní povrch předního skla výrobcem skla před transportováním předních skel do podniku vyrábějícího vozidla. Výrobce vozidel pohodlně namontuje kryt čidla, který zahrnuje desku s plošnými spoji na vazební člen při sestavování vozidla. Protože vazební člen je malý, tenký a relativné levný, může být namontován na všechna přední skla transportovaná ze sklárny k specifické montážní lince v automobilce beze změny obvyklých balicích materiálů používaných touto sklárnou. Když jsou přední skla instalována ve voze, může být montáž čidla dokončena jednoduchým připojením krytu čidla k vazebnímu členu.

Náklady na výrobu čidla jsou sníženy montáží všech optoelektronických prvků a obvodů pro zpacování signálu na jednu rovinnou desku s plošnými spoji. Technologie povrchové montáže a technologie přímé montáže čipů v kombinaci s automatizovanými postupy osazování pro výrobu desek s plošnými spoji umožňuje zvýšení účinnosti a snížení nákladů ve výrobě čidel. Uspořádání • · w - - W V V · • * * * · · · · • · ··♦ · · » » · * » · » t « » ·· * M ft« podle předkládaného vynálezu eliminuje použití více desek s plošnými spoji a formování přívodů na optických součástkách.

Podstatná část světelných paprsků emitovaných z každého emitoru je vedena na každý ze dvou detektorů, čímž se získá vysoká optická účinnost. Kromě toho je pár emitorů a pár detektorů použit pro vytvoření čtyř optických cest stejné délky za účelem získání vyváženého optického systému, který má čtyři snímané oblasti. Počet optoelektronických prvků je redukován, což snižuje náklady na čidlo bez snížení efektivity a účinnosti tohoto vlhkostního čidla.

Přehled obrázků na výkresech

Výše uvedené jakož i další výhody předkládaného vynálezu budou odborníkům v daném oboru zřetelnější na základě následujícího detailního popisu výhodného provedení v kombinaci s přiloženými výkresy.

Obr.1 je dílčí perspektivní pohled představující optické vlhkostní čidlo připevněné na přední sklo automobilu.

Na obr.2 je zvětšený perspektivní pohled ukazující připevnění vlhkostního čidla podle předkládaného vynálezu na vnitřní povrch předního skla.

Obr.3 je zvětšený perspektivní pohled ukazující montážní souvislost mezi krytem a vazebním členem podle předkládaného vynálezu.

Obr.4 je pohled v příčném řezu ukazující kolimátor umístěný vedle emitoru podle předkládaného vynálezu • · • φ φ φ φφ

Na obr.5 je bokorys podél čáry 5-5 ukazující aperturu kolimační čočky.

Obr.6 je perspektivní pohled na kolimátor vyčnívající z vazebního členu podle předkládaného vynálezu.

Na obr.7 je bokorys podle čáry 7-7 ukazující aperturu kolimační čočky.

Na obr.8 je půdorys alternativního uspořádání podle předkládaného vynálezu, ilustrující čtyři optické cesty.

Na obr.9 je blokové schéma zobrazující optoelektronické prvky alternativního provedení podle předkládaného vynálezu.

Obr.10 je příčný řez druhým alternativním provedením podle předkládaného vynálezu, zobrazující kolimační čočku používající segmentovanou čočku.

Příklady provedení vynálezu

Na obr.1 je obecné uvedeno vlhkostní čidlo 10 podle předkládaného vynálezu a část automobilu zahrnující kapotu 12, postranní sloupky 14 a střechu 16 definující otvor, do kterého je montováno přední sklo 18. Ramena 20 stěračů předního skla zakreslená v jejich klidové poloze podél delších hran předního skla pracují obvyklým způsobem tak, že se kývají v obloucích 22 a odstraňují akumulovanou vlhkost z povrchu předního skla 18. Vlhkostní čidlo 10 je upevněno k přednímu sklu 18 v oblasti stírané rameny 20 stěračů předního skla.

• β • 9 • · * «· • · 9 9 9 9 9 9 • 9 9999 9 9 9 * *

9 9 0 9 0 »

9 99 «9

Jak je uvedeno na obr.2, vlhkostní čidlo 10 zahrnuje vazební člen 24, desku 26 s plošnými spoji pro montáž elektronických prvků 27 a kryt 28 čidla připojitelný k vazebnímu členu 24 za účelem uzavření desky 26 s obvody.

Vazební člen 24 zahrnuje montážní povrch 29, který je upevněn k vnitrnímu povrchu 30 předního skla 18 pro optickou detekci vlhkosti na vnějším povrchu 32 předního skla 18. Vlhkostní čidlo 10 je typicky připevněno v blízkosti zpětného zrcátka (není zakresleno) na vnitřním povrchu 30, aby se minimalizovalo jakékoli rušení výhledu pasažérů v automobilu, ačkoli čidlo může být umístěno kdekoli na předním skle 18. Přední sklo 18 je obecně relativně ploché v oblasti, kde má být vlhkostní čidlo 10 připevněno, takže montážní povrch 29 vazebního členu 24 může být rovinný. Předpokládá se, že montážní povrch 29 vazebního členu 24 může být příslušně tvarován, aby se přizpůsobil zakřivení povrchu předního skla 18. Vlhkostní čidlo 10 může být rovněž připevněno na jiných oknech včetně zadního okna.

Pro bezpečné připojení montážního povrchu 29 vazebního členu k přednímu sklu 18 nebo jiným oknům je použita dvoustranná lepící mezivrstva 34. Tato mezivrstva 34 je vyrobena ze silikonu nebo jiných podobných pružných, transparentních plastických materiálů. Vazební člen 24 může být připevněn k přednímu sklu 18 výrobcem skla před transportem předního skla 18 na kompletační linku automobilů. Naproti montážnímu povrchu 29 vyčnívá z vazebního členu 24 objímka 36 a směrem ven od jejích konců jdou přídržné úchyty 37, sloužící pro zajištění vazebního členu 24 ke krytu 28, jak bude popsáno níže.

Vazební člen 24 má rovněž kolimátor 37 skládající se z kolimačního tělesa 38 vyčnívajícího z vazebního členu 24 a kolimační čočky 40 umístěné přilehle ke kolimačnímu tělesu 38.

· * · « · · · • * · · · • * · · ·· ·· • · » · » · ···· • · · ·· · • * • · · • · » • ·· 99

Kolimační čočka 40 má optickou osu 41. která prochází kolimačním tělesem 38 v úhlu 45 stupňů vzhledem k vnitrnímu povrchu 30 předního skla. Vazební člen 24 dále obsahuje zaostřovač 42 skládající se ze zaostřovacího tělesa 43 vyčnívajícího z vazebního členu 24 a zaostřovací čočky 44 umístěné přilehle k zaostřovacímu tělesu 43. Zaostřovací čočka 44 má optickou osu 45. která prochází zaostřovacím tělesem 43 pod úhlem 45 stupňů vzhledem k vnitřnímu povrchu 30 předního skla. Vazební člen 24. kolimační těleso 38, kolimační čočka 40, zaostřovací těleso 43 a zaostřovací čočka 44 jsou s výhodou vytvořeny integrované z jednoho kusu materiálu. Kolimační čočka 40 je vytvořena profilováním povrchu kolimačniho tělesa 38 a zaostřovací čočka 44 je vytvořena profilováním povrchu zaostřovacího tělesa 43 způsobem, který je popsán níže. Alternativně může být přilehle ke kolimačnímu tělesu 38 umístěna samostatná kolimační čočka 40 a přilehle k zaostřovacímu tělesu 43 může být umístěna samostatná zaostřovací čočka 44.

Vazební člen 24 je vytvořen z materiálu lámajícího světlo jako je polykarbonátová nebo polyesterová pryskyřice, i když může být použit jakýkoli vhodný materiál, který je odolný v širokém rozsahu teplot, jakým může být automobil vystaven. Vazební člen 24 přivádí optickou cestou světelné paprsky do a z předního skla 18 tak, že světelné paprsky nejsou při průchodu od kolimačniho tělesa 38 k přednímu sklu 18 a z předního skla 18 k zaostřovacímu tělesu 43 odchylovány. Kromě toho vazební člen 24 vytváří bezpečnou základnu pro připevnění kolimační čočky 40, zaostřovací čočky 44 a krytu 28 k přednímu sklu 18.

Tloušťka vazebního členu 24 je důležitým požadavkem z pohledu balení při transportu předního skla od výrobce ke kompletační lince automobilů. Pro balení jednotlivých předních skel co možná nejtěsněji vedle sebe byly vytvořeny speciální stojany a • · · ·· * ·*·· • » · » »···· · * *· · • · · »·· ···· ··· ·· ·· » ·· ·· obalový materiál za účelem účinné dopravy při současném zabezpečení předních skel během transportu proti poškrábání nebo jinému jejich poškození.

Automobilová přední skla obvykle zahrnují montážní šroub (není zakresleno) pro připevnění zpětného zrcátka a do přepravních stojanů je možné sklo s tímto šroubem uložit. Vazební člen 24 podle předkládaného vynálezu má tloušťku menší než 5 mm, což je méně než obvyklý připevňovací šroub zrcátka. V důsledku toho tento tenký vazební člen 24 dovoluje výrobci skla montovat vazební člen 24 na výrobní lince předních skel, aniž by musel měnit procesy balení a zacházení s materiálem, použité pro dodávání předních skel ke kompletační lince automobilů. Schopnost montovat vazební člen 24 při operaci výroby předních skel bez změny postupů pro balení a zacházení s materiálem je důležitý činitel pro zvýšené využití vlhkostního čidla a systému řízení stěračů v automobilových společnostech.

Podle obr.2 a 3 je kryt 28 čidla vyroben z tvrdého plastu nebo jiného pevného materiálu a je neprůsvitný, aby blokoval nežádoucí světlo. Pro objasnění je uveden na obr.3 vazební člen 24 bez znázornění kolimátoru nebo zaostřovače. Kryt 28 zahrnuje základnu 46 a čtyři boční stěny 48. tvořící s výhodou pouzdro ve tvaru krabice. Kryt 28 má takovou velikost, aby překrýval objímku 36 vazebního členu 24 poté, co je vazební člen 24 upevněn k přednímu sklu 18. Ve vnitřku stěn 48 krytu jsou vytvořeny drážky 50 pro zapadnutí úchytů 37 vazebního členu a pro oddělitelné spojení krytu 28 s vazebním členem 24. Boční stěny 48 krytu 28 jakož i objímka 36 vazebního členu 24 jsou zhotoveny jako nepatrné deformovatelné za účelem usnadnění zaklapnutí krytu 28 přes vazební člen 24 tak,že úchyty 37 vazebního členu 24 zapadnou do drážek 50. Volitelně mohou být v objímce 36 • t • · • » · ··· ··

- - » v > « * ···· · ♦ f t • · · »··· · t · · ft • · · « · · » ·· * ·· ·· vazebního členu 24 vytvořeny zářezy za účelem zvětšení deformace.

Když kryt 28 zaklapne do objímky 36 vazebního členu, jsou všechny boční síly působící na vazební člen 24 přeneseny stěnami 48 krytu na objímku 36. Stěny 48 krytu a objímky 36 vazebního členu mají velký povrch a nebudou mít tendenci koncentrovat síly, které by vedly k prasknutí. Dále nekruhový tvar objímky 36 vazebního členu absorbuje torzní síly působící na kryt 28. Vlhkostní čidlo bude takto mít tendenci zůstat pevně fixované k přednímu sklu v případě kolize nebo dotýká-li se ho nemotorně zvědavý pasažér. Vyhloubení 51 v boční stěně 48 krytu 28 usnadňuje jeho odnětí pomocí mince nebo šroubováku. S výhodou je vazební člen 24 tlakově přivařen na přední sklo 18 pomocí velmi vysoce adhesivního silikonu, i když lze použít i jiný materiál. Způsob připevnění vazebního členu 24 s malou hloubkou dovoluje, aby byl instalován u výrobce předního skal aniž by to mělo vliv na hustotu uložení skel, jak bylo popsáno výše. Výrobci vozidel nemají rádi postupy používající lepidla nebo jiné chemikálie a dávají přednost tomu, dostanou-li již přední skla s připevněným vazebním členem vlhkostního čidla.

Kromě toho, že se vlhkostní čidlo stává odolné proti nárazu, je konstrukce s obvodovým uchycením jednoduchá pro instalaci. Na rozdíl od způsobu připevnění vlhkostního čidla samostatnými příchytkami nebo jinými přípojnými prostředky, může být předkládaný kryt vlhkostního čidla zaklapnut na vazební člen v jedné operaci. To znamená redukci času potřebného výrobcem vozidla k instalaci vlhkostního čidla, a tím snížení nákladů na systém.

Jediná rovinná deska 26 s plošnými spoji je držena v krytu pomocí úchytů 52, které vyčnívají směrem dovnitř z vnitřního « · · · • tt tttttt· tttttt tttt tt • · * tt tttttt ·· «· «tttt· • tttt tt • tttt · • tt ·· povrchu stěn krytu. Deska 26 s plošnými spoji zahrnuje stranu 54 součástek, na které jsou připevněny elektronické prvky 27. Deska 26 s plošnými spoji je připevněna v krytu 28 tak, že strana 54 součástek je přibližné rovnoběžná s vnitřním povrchem 30 předního skla 18. je-li kryt 28 zajištěn k vazebnímu členu 24 a tento vazební člen 24 je upevněn k přednímu sklu 18. Elektronické prvky 27 jsou připevněny na stranu 54 součástek desky 26 s plošnými spoji tak, že horní povrch elektronických prvků 27 je přibližně rovnoběžný se stranou 54 součástek. Pro připevnění prvků na desku 26 s plošnými spoji lze použít obvyklé způsoby povrchové montáže.

Elektronické prvky 27 zahrnují emitor 56. detektor 58 a obvody 59 zpracování signálu. I když je zobrazen jeden emitor 56 a detektor 58. lze použít více emitorů a detektorů, jak bude dále popsáno. Emitorem 56 je s výhodou infračervená svítivá dioda, i když lze použít jakýkoli vhodný emitor, a detektorem 58 je s výhodou fotodioda, i když i zde lze použít jiný vhodný detektor. Emitor 56 detektor 58 jsou součástky pro povrchovou montáž, jako jsou součásti firmy Siemens SHF-421 respektive BOW-34FAS, Emitor 56 a detektor 58 mohou být také implementovány tak, že s využitím postupu přímé montáže jsou čipy přitmeleny přímo k desce 26 s plošnými spoji.

Obvody zpracovávající signály zahrnují obvyklé prvky 59 montované na desce 26 s plošnými spoji. Navíc mohou být na tuto desku připevněny světelné zábrany pro vyloučení okolního světla od detektoru 58 a za účelem ochrany proti nesprávné optické komunikaci nebo přeslechům mezi emitorem 56 a detektorem 58 v krytu 28. Emitor 56 a detektor 58 jsou elektricky spojeny s obvody zpracování signálu. Další detaily týkající se činnosti obvodů pro zpracování signálu a rozhraní s řídící jednotkou a systémem řízení stěračů lze získat z U.S.patentů č.4,620,141; 5,059,877, 5,239,244 a 5,568,027. Předpokládá se, že jakékoli takové detaily, které mohou být potřebné pro doplnění popisu a vysvětlení pro účely předkládaného vynálezu, jsou zde uvedeny pomocí odkazů.

Jak je uvedeno na obr.4, emitor 56 je obvykle složen z plastického krytu nebo pouzdra 60, Čipu 62 emitujícího infračervené světlo, který je montován v prohlubni pouzdra 60 a oblasti 64. vyplněné průhledným epoxidem. Emitor 56 vyzařuje světelné paprsky 65, obvykle na specifické vlnové délce jako je vlnová délka infračervené energie 880 nm, i když lze použít i jiné vlnové délky. Světelné paprsky 65 jsou emitovány jako rozbíhavý svazek paprsků, který je symetrický kolem osy 66 emise jdoucí od emitoru původně ve směru kolmém na stranu 54 součástek desky 26 s plošnými spoji. Světelné paprsky 65 jsou vyzařovány z emitoru 56 pod různými úhly s každým paprskem emitovaným v úhlu Θε vzhledem k ose 66 emise. Intenzita každého z rozbíhavých světelných paprsků 65 z emitoru 56 je přibližně kosinus úhlu Θ_Ε. Světelné paprsky 65 z emitoru 56 jsou tedy nejsilnější kolem osy 66 emise. V blízké oblasti, ve které vynález pracuje, jsou světelné paprsky pod emisním úhlem θ_Ε větším než kolem 50 stupňů stíněny pouzdrem 60 emitoru a mají tedy menší intenzitu.

Jak je uvedeno na obr.2, detektor 58 zahrnuje detekční povrch 67 ležící přibližně rovnoběžně se stranou 54 součástek. Detekční osa 68 s nejvyšší detekční citlivostí jde od detekčního povrchu 67 ve směru, který je primárně kolmý k detekčnímu povrchu 67 a straně 54 součástek desky 26 s plošnými spoji. Detektor 58 rovněž má přejímací úhel (není uvedeno) rozprostírající se symetricky kolem detekční osy 68 tak, že světelné svazky dopadající na detektor v přijímacím úhlu budou způsobovat, že detektor 58 bude generovat řídící signál. Konkrétní emitor 56 a detektor 58. které jsou použity, jsou vybrány tak, že detektor je citlivý na vlnovou délku světla emitovaného emitorem.

Když je kryt 28 spojen s vazebním členem 24, jak je uvedeno na obr.2, kolimační těleso 38 a kolimační čočka 40 směřují k emitoru 56 a zaostrovací těleso 43 a zaostrovací čočka 44 směřují k detektoru. Část světelných paprsků 65 emitovaných z emitoru 56 dopadá na kolimační čočku 40 a je kolimována do svazku 72 procházejícího kolimačním tělesem 38 podél optické osy 41 kolimační čočky 40. Světelné paprsky, které dopadají na kolimační čočku 40 jsou s výhodou v rozmezí od přibližně 10 do přibližně 50 stupňů vzhledem k ose 66 emise, ačkoli čočka může být tvarována pro příjem světelných paprsků z menších nebo větších úhlů. Kolimační čočka 40 je umístěna vzhledem k emitoru 56 tak, že optická osa 41 tvoří kosý úhel 69 vzhledem k ose 66 emise. Kosý úhel 69 je s výhodou mezi 39 a 51 stupni, ačkoli může být menší nebo větší. Povrch kolimační čočky 40 musí být tvarován, jak je popsáno níže, aby se vytvořil kolimační svazek postačující intenzity, aby detektor 58 mohl vytvářet použitelný signál.

Podobně zaostřovací čočka 44 je umístěna vzhledem k detektoru 58 tak, že optická osa 45 zaostřovací čočky 44 tvoří kosý úhel 71 vzhledem k ose detekce 68. Kosý úhel 71 je s výhodou mezi 39 a 51 stupni. Povrch zaostrovací čočky 44 je tvarován, jak je popsáno dále, za účelem zaostření kolimovaného svazku 72 na detekční povrch detektoru. Kolimovaný paprsek 72 je zaostřen do svazku sbíhavých paprsků majících na detekčním povrchu 67 dostatečnou intenzitu, aby mohl detektor produkovat použitelný signál. Svazek světelných paprsků konvergující na detekční povrch leží s výhodou v rozmezí přibližně 10 až přibližné 50 stupňů vzhledem k detekční ose, ačkoli tento svazek paprsků může s detekční osou svírat větší nebo menší úhly.

Světlo prochází z emitoru 56 k detektoru 58 podél optické cesty 73. Světelné paprsky z emitoru, které jsou kolimovány do • 99 • 99 9 »9 « • ·«·· 9 9 9 9 9

999 99 kolimačního svazku 72 postupují podél této optické cesty do předního skla 18 pod úhlem 45 stupňů vzhledem k vnitřnímu povrchu 30. Kolimovaný světelný svazek 72 naráží na vnější povrch 32 v oblasti 74 snímání a je odrážen podél optické cesty 73 zpět přes přední sklo 18 a do zaostřovacího télesa 43 pod úhlem 45 stupňů vzhledem k vnitřnímu povrchu 30. Optická osa 45 zaostřovací čočky 44 je přenesena z optické osy 41 kolimační čočky 40 na povrchu vazebního členu 24 o vzdálenost T. Bočné ve směru tohoto přenesení neprochází žádný světelný paprsek; je to spíš pomůcka naznačující, že na povrchu vazebního členu 24 se optický střed systému posune. Vzdálenost T je vybrána tak, aby zaostřovací čočka 44 pojmula celou šíři svazku 72. Kolimační povrch 40 je useknutý rotační povrch, symetrický kolem optické osy 41. Přesunutí T optické osy 41 do optické osy 45 nastává díky asymetričnosti kolimační a zaostřovací apertury. Vnější povrch skla působí jako sklopné zrcadlo. Díky účinkům tohoto sklopného zrcadla paprsky blízko osy emise narážejí na detektor v úhlu vzdáleném od detekční osy. Svazek procházející optickým středem kolimátoru tedy nebude procházet optickým středem zaostřovací čočky, který je posunut od detekční osy.

Podle obr.5 a 6 má kolimační čočka 40 aperturu 82 přijímající světlo definovanou průměrem 80. Průměrem 80 mohou být fyzické hrany kolimační čočky 40 nebo může tento průměr 80 určovat oblast povrchu čočky, která přijímá světlo emitované přímo z emitoru 56 a která kolimuje takovéto světlo, jak bylo popsáno výše. Světelné paprsky, které dopadají na povrch čočky vné apertury 82 nejsou kolimované a nejsou efektivně přenášeny k detektoru 58. Apertura 82 přijímající světlo má šířku W, jak je uvedeno, měřenou ve směru referenční čáry 5-5. Apertura 82 přijímající světlo má fyzický střed 84 umístěn ve středu poloměru 80.

• ···· ···«

Optický střed čočky je definován jako bod, ve kterém optická osa protíná povrch čočky. Z definice tedy plyne, že paprsek světla postupující podél optické osy, který vstupuje do apertury čočky optickým středem jde přímo, kdežto všechny ostatní paprsky vstupující do apertury čočky jsou odchýleny čočkou na cestu rovnoběžnou s optickou osou. Kolimační čočka 40 má vybočený optický střed 86 umístěný mimo fyzický střed 84 a tím vybočenou optickou osu 41. S výhodou je optický střed 86 posunut od fyzického středu 84 o vzdálenost zhruba 22 % šířky W, i když je možné i jiné vhodné umístění. Povrch kolimačního tělesa 38 vazebního členu 24 může být volitelně pokryt neprůhledným materiálem za účelem vyloučení paprsků, které nedopadají na aperturu 82 nebo takovéto paprsky mohou procházet přes vazební člen bez překážek. Navíc povrch kolimační čočky vně průměru 80 definující aperturu 82 může být volitelně pokryt neprůhledným materiálem za účelem vyloučení paprsků, které nedopadají na aperturu 82 nebo takovéto paprsky mohou procházet bez překážky vazební členem. Pro snímání deště jsou užitečné pouze ty emitované paprsky, které procházejí aperturou 82.

Podle obr.7 má zaostřovací čočka 44 aperturu 90 přenášející světlo určenou průměrem 88. Průměrem 88 mohou být fyzické hrany zaostřovací čočky 44 nebo tento průměr 88 může určovat oblast povrchu čočky, která přenáší kolimovaný světelný svazek 72 v zaostřeném svazku k detekčnímu povrchu 67 detektoru 58. Světelné paprsky, které vystupují ze zaostřovací čočky vně apertury 90 nejsou zaostřeny na detektor 58. Apertura 90 má šířku W, jak je zakresleno. Zaostřovací čočka 44 má fyzický střed 92 umístěn ve středu průměru 88. Optický střed 94 čočky 44 je vybočen, to znamená, že je umístěn vedle fyzického středu 92 a tedy optická osa 45 čočky je také vybočena. S výhodou je optický střed 94 posunut od fyzického středu 92 zhruba o 22% šířky W, ačkoli může být použito i jiné posunutí. Povrch zaostřovaciho ,/ • · ···· ···« • * · · · ·*·» · · * · * *·· · · · · · · · ’· »* ·· « *· ·· tělesa 43 vazebního členu 24 lze volitelně pokrýt neprůhledným materiálem, aby se vyloučily paprsky, které nedopadají na aperturu 90 nebo takovéto paprsky mohou procházet bez překážky vazebním členem. Navíc povrch zaostřovací čočky 44 vně průměru 88 definujícího aperturu 90 může být volitelně pokryt neprůhledným materiálem za účelem vyloučení paprsků, které nedopadají na aperturu 90 nebo takovéto paprsky mohou bez překážky procházet vazebním členem.

Je-li vlhkostní čidlo v činnosti, vyšle řídící jednotka (není zakreslena) signál emitoru 56, což způsobí emitování světelných paprsků 65 symetricky kolem osy emise. Světelné paprsky 65. které dopadají na aperturu 82 kolimační čočky jsou kolimovány do svazku 72 postupujícího podél optické cesty 73. která je rovnobéžná s optickou osou 41 této kolimační čočky. Světelný svazek 72 je veden optickou cestou 73 do mezivrstvy 34 a pak na přední sklo 18. Světelný paprsek 72 postupuje předním sklem 1_8, pokračuje pod úhle přibližně 45 stupňů a je odražen vnějším povrchem 32 předního skla 18 v oblasti 74 snímání. Odražený svazek prochází zpět přes přední sklo 18 podél optické cesty 73 pod úhlem 45 stupňů vzhledem k povrchu předního skla 18. Kolimovaný světelný svazek 72 postupuje zaostřovacím tělesem 43 a zaostřovací čočkou 44. Zaostřovací čočka 44 zaostřuje kolimovaný svazek 72 na povrch detektoru 58. Je-li na předním skle 18 v oblasti 74 snímání akumulována vlhkost 76. neodráží se celý kolimovaný světelný svazek 72 zpět k zaostřovacímu tělesu 43 a detektor 58 vytváří signál reprezentující množství světla, které bylo detekováno. Ačkoli má detektor všeobecně nejvyšší citlivost jsou-li světelné svazky kolmé na desku 26 s plošnými spoji, budou detekovány jakékoli světelné paprsky 72 uvnitř přijímacího úhlu detektoru 58. Obvody 59 zpracování signálu přijímají signál detektoru a interpretují změnu v signálu jako přítomnost vlhkosti a v souladu s tím řídí stěrače.

φφφ · • φφφφ φ φ φ φ φ φ · φ φ φφφφ φφ φ φφ φφ

Pro správnou funkci musí být kolimační čočka 40 umístěna vzhledem k emitoru 56 tak, aby bylo kolimováno dostatečné množství světelných paprsků 65. které dopadají na aperturu 82 čočky. Podle obr.4, je Gx úhel čáry protínající povrch kolimační čočky 40 vzhledem k přednímu sklu 18. Hodnoty θχ se přes povrch kolimační čočky 40 mění. Jak bylo výše uvedeno, je výhodné, když kolimovaný světelný svazek 72 postupuje předním sklem 18 v úhlu Gg rovném 45 stupňů vzhledem k povrchu 30 předního skla. Pro to, aby kolimační čočka 40 lámala emitované paprsky do požadovaného úhlu 45 stupňů lze uvést po úpravě Snellova zákona:

Gx = arctg [(sin(G_E) - n . sin(G_G))/(cos(GE) - n . cos(Gg))], kde n je index lomu vazebního členu 24. Vazební člen 24 je s výhodou vylisován z polykarbonátu s indexem lomu n = 1,57 při 880 nm.

Alternativně může být vazební člen 24 vyroben ze skla, akrylu nebo jiného, průhledného materiálu. Z výše uvedené rovnice je vidět například, že pro emisní úhel Ge o velikosti 10 stupňů je požadován úhel povrchu kolimační čočky 40 o velikosti 76 stupňů. Při takovémto strmém úhlu se od povrchu kolimační čočky 40 odráží přibližně polovina intenzity svazku z emitoru a nevstupuje do předního skia 18. Tento odraz se výrazné zvětšuje právě při malých emisních úhlech. Proto tento vztah mezi emisním úhlem a úhlem povrchu kolimační čočky stanovuje dolní mez pro vzdálenost mezi kolimační čočkou 40 a osou 66 emise. Obdobně platí stejná dotní mez pro vzdálenost mezi zaostřovací čočkou 44 a osou 68 detekce. Světelné paprsky procházející zaostřovací čočkou 44 blíže než pod úhlem zhruba 10 stupňů kose 68 detekce budou vnitřně odraženy od vnitřního povrchu zaostřovací čočky 44 a sníží intenzitu zaostřeného svazku, který dosáhne detekčního povrchu

67.

• « · e · t 9 · • * 9 · · «99«

999 9*9999· 99 ·

9* · 9999

99 · ·· 99

Další efekty stanovují horní mez pro vzdálenost mezi osou 66 emise a kolimační čočkou 40. Když se 0e zvýší, sklon sníží sílu emitorového svazku, která se mění v souladu s cos Θ_Ε, jak bylo popsáno výše. Při hodnotě θ_Ε od kolem 50 stupňů jsou emitované světelné paprsky stíněny pouzdrem 60 emitoru. Takto je oblast úhlů, které mohou být užitečně přivedeny na přední sklo 18 omezena na emisní úhly mezi zhruba 10 stupni a zhruba 50 stupni. Při menších úhlech se příliš velká část svazku odráží od povrchu kolimační čočky 40 a při větších úhíech sklonu se snižuje velikost emitovaného světla a světlo je stíněno pouzdrem emitoru. V oblasti emisních úhlů se účinky odrazu a sešikmení zhruba ruší. Emitované světelné paprsky jsou tedy dostatečně rovnoměrné v předepsané oblasti emisních úhlů. Toto omezení emitovaného svazku přináší další výhodu v tom, že dovoluje přizpůsobit návrh požadované výši 5 mm vazebního členu. Širší rozsah emitovaných paprsků by vyžadovala vyšší vazební člen. Obdobně světelné paprsky postupující v úhlu přesahujícím 50 stupňů od osy 68 detekce budou detektorem 58 přijímány málo díky vysokému sklonu. Stejně jako u kolimátoru 37, omezení úhlů paprsků přijatých ze zaostřovací čočky 44 detektorem 58 umožňuje vytvoření mělkého vazebního členu 24.

Povrch kolimační čočky 40 je tvarován tak, že dovoluje kolimační čočce kolimovat velkou část světelných paprsků postupujících z emitoru, když osa 66 emise svírá kosý úhel s optickou osou 41. S výhodou je povrch kolimační čočky spojitý, vypuklý, lámavý povrch, i když tento povrch může být segmentovaný, jak bude popsáno níže. Vhodný tvar povrchu čočky může být určen s použitím software pro optický návrh, jako je systém Zemax od firmy Focus Software, Tucson, AZ. Výsledný tvar «

000 00 «0

0* povrchu je nejlépe reprezentován polynomickou asférou. Povrch je dán průhybovou funkcí, která vytváří vzdálenost z mezi povrchem a poloměrem od optické osy. Tento povrch může být pro ilustraci:

z = (cr² )/(l + yj\-(\ + k)c²r²)+ axr² + a/⁴ + a3r⁶ +...

kde

Koeficient	Hodnota
r	Nekonečno
c	0
ai	0,22631484
a₂	-0,018779505
a₃	0,0010712278
a₄	0

Tato metoda popisu asférické čočky je dobře známa odborníkům na návrh optických systémů. Alternativně může být použita sférická čočka o poloměru 3,163 mm, ačkoli se tím vyvolá aberace, která může snížit intenzitu světla vysílaného čočkou. Dané hodnoty dovolí malou divergenci kolimovaného svazku, což změkčuje toleranční požadavky na umístění emitoru.

I když je požadována pouze jedna optická cesta pro práci vlhkostního čidla, může jedna optická cesta vytvořit oblast snímání s nedostatečnou plochou pro hladkou činnost stěračů. Na obr.8 je uvedeno alternativní uspořádání předkládaného vynálezu s rozdílným uspořádáním optických prvků vytvářejících více optických cest. Čidlo 100 alternativního provedení zahrnuje první a druhý emitor 156a a 156b a první a druhý detektor 158a a 158b, montované na stranu součástek desky s plošnými spoji (není • · t · « · · · · b f 9 9 9 9 9999 » ♦ · ♦ · • a a ··· 9999 • 9 99 99 9 99 99 uvedeno) způsobem obdobným, jak bylo popsáno výše. První emitor 156a je umístěn na desce s plošnými spoji (není uvedeno) v prvním rohu 102a čtverce 104 a druhý emitor 156b je umístěn na desce s plošnými spoji ve druhém rohu 102b protilehle k prvnímu rohu 102a. První a druhý emitor 156a a 156b mají emisní osy (není uvedeno) obdobné emisním osám 69 emitoru 56 z obr.4. První detektor 158a ie umístěn na desce s plošnými spoji ve třetím rohu 102c čtverce 104 a druhý detektor 158b je umístěn na desce s plošnými spoji ve čtvrtém rohu 102d protilehle k třetímu rohu 102c. První a druhý detektor 158a a 158b mají detekční osy (není uvedeno) obdobné detekční ose 68 detektoru 58 uvedené na obr.4. Deska s plošnými spoji je upevněna v krytu 28 zobrazeném na obr.3 obdobným způsobem, jako výše popsaná deska 26 s plošnými spoji.

Čidlo 100 zahrnuje vazební člen 106 mající montážní povrch (není uvedeno), který je připevněn k přednímu sklu obdobně jako výše popsaný vazební člen 24. Kryt 28 je spojen s vazebním členem 106 obdobným způsobem jako u výše popsaného vazebního členu 24. Vazební člen 106 zahrnuje první kolimátor 108a umístěný v blízkosti prvního emitoru 156a v prvním rohu 102a. když je kryt 28 nasazen na vazební člen 106. Vazební člen 106 rovněž obsahuje druhý kolimátor 108b umístěný v blízkosti druhého emitoru 156b ve druhém rohu 102b, když je kryt 28 nasazen na vazební člen 106. Každý kolimátor 108a a 108b je tvořen dvěma kolimačními tělesy 109 a dvěma kolimačními čočkami 110. Tyto dvě kolimační čočky 110 přiléhají jedna k druhé tak, že jejich optické osy 111 svírají přibližně úhel 90 stupňů při pohledu podle obr.8. Kolimační čočky 110 jsou s výhodou vytvořeny integrované s kolimačními tělesy 109. i když mohou být v blízkosti každého kolimačního tělesa umístěny samostatné čočky, jak bylo popsáno výše.

• 0

0 »00 • 00 90 • 9 · » · ·

900 0 ·· * · 0000 0 0 0 0 0

0 0 0 0 0 0 00 0 0* ··

Každá z kolimačních čoček 110 je obdobná jako kolimační čočka 40 popsaná výše a nebude dále detailně popsána. Každá kolimační čočka 110 má fyzický střed, optický střed a optickou osu podobné fyzickému středu 84. optickému středu 86 a optické ose 41 kolimační čočky 40 jak je uvedeno na obr.4, 5 a 6, přičemž kolimační čočky 110 prvního kolimátoru 108a jsou umístěny v blízkosti prvního emitoru 156a tak, že každá z optických os tvoří kosý úhel vzhledem k ose emise popsané výše. Kolimační čočky 110 druhého kolimátoru 108b jsou umístěny v blízkosti druhého emitoru 156b tak, že každá z optických os tvoří kosý úhel vzhledem k ose emise popsané výše. Povrch kolimačních čoček 110 je vytvořen obdobně jako u výše popsané kolimační čočky 40 tak, že optický střed je odchýlen od fyzického středu z důvodů popsaných výše.

Vazební člen 106 také obsahuje první zaostřovač 114a umístěný v blízkosti prvního detektoru 158a ve třetím rohu 102c, je-li kryt 28 nasazen na vazební člen T6. Vazební člen 106 dále obsahuje druhý zaostřovač 114b umístěný v blízkosti druhého detektoru 158b ve čtvrtém rohu 102d, je-li kryt 28 nasazen na vazební člen 28. Každý zaostřovač 114a a 114b má dvě zaostřovací tělesa 115 a dvě zaostřovací čočky 116. Tyto dvě zaostřovací čočky 116 k sobě přiléhají tak, že jejich optické osy svírají úhel přibližně 90 stupňů při pohledu podle obr,8. Zaostřovací čočky 116 jsou s výhodou vytvořeny integrované se zaostřovacími tělesy 115, i když mohou být v blízkosti každého zaostřovacího tělesa umístěny samostatné čočky, jak bylo popsáno výše. Roh každé kolimační čočky 110 a zaostřovací čočky 116 je odstraněn za účelem umístění vedle sebe, ale účinnost čoček tím není nepříznivě ovlivněna.

Každá ze zaostřovacich čoček 116 je podobná zaostřovací čočce 44 popsané výše a nebude dále detailně popsána. Každá • · » • · · * • ···· · · « · • » • ·· • fc * fcfc · zaostřovací čočka 116 má fyzický střed, optický střed a optickou osu obdobné fyzickému středu 92, optickému středu 94 a optické ose 45 zaostřovací čočky 44 jak je zobrazeno na obr.2 a 7. Zaostřovací čočky 116 prvního zaostřovače 114a jsou umístěny v blízkosti prvního detektoru 158a tak, že každá z optických os tvoří kosý úhel vzhledem k ose emise popsané výše. Zaostřovací čočky 116 druhého zaostřovače 114b jsou umístěny v blízkosti druhého detektoru 158b tak, že každá z optických os tvoří kosý úhel vzhledem k ose emise popsané výše. Povrch zaostřovacích čoček 116 je vytvořen obdobně jako u zaostřovací čočky 44 popsané výše tak, že optický střed je odchýlen od fyzického středu z důvodu popsaných výše.

Jsou vytvořeny čtyři optické cesty 173a, 173b. 173c a 173d. První optická cesta 173a vede od prvního emitoru 156a přes kolimační čočku 110 a kolimační těleso 109 prvního kolimátoru 108a do předního skla pod úhlem 45 stupňů vzhledem k vnitřnímu povrchu k první oblasti 174a snímání, zpět přes přední sklo v úhlu 45 stupňů vzhledem k vnitřnímu povrchu předního skla, pres zaostřovací těleso 115 a zaostřovací čočku 116 prvního zaostřovače 114a k prvnímu detektoru 158a. Druhá optická cesta 173b vede od druhého emitoru 156b přes kolimační čočku 110 a kolimační těleso 109 druhého kolimátoru 108b do předního skla pod úhlem 45 stupňů vzhledem k vnitřnímu povrchu k druhé oblasti 174b snímání, zpět přes přední sklo v úhlu 45 stupňů vzhledem k vnitřnímu povrchu předního skla, přes zaostřovací těleso 115 a zaostřovací čočku 116 prvního zaostřovače 114a k prvnímu detektoru 158a.

Třetí optická cesta 173c vede od prvního emitoru 156a přes kolimační čočku 110 a kolimační těleso 109 prvního kolimátoru 108a do předního skla pod úhlem 45 stupňů vzhledem k vnitřnímu povrchu k třetí oblasti 174c snímání, zpět přes přední sklo v úhlu w » w * V W WWW· • · toto·· ···· • to · · to to··· toto ·· · to·· ··· to··· • toto ·· ·· · *· · stupňů vzhledem k vnitrnímu povrchu předního skla, přes zaostřovací těleso 115 a zaostřovací čočku 116 druhého zaostřovače 114b k druhému detektoru 158a. Čtvrtá optická cesta 173d vede od druhého emitoru 156b přes kolimační čočku 110 a kolimační těleso 109 druhého kolimátoru 108b do předního skla pod úhlem 45 stupňů vzhledem k vnitřnímu povrchu ke čtvrté oblasti 174d snímání, zpět přes přední sklo v úhlu 45 stupňů vzhledem k vnitřnímu povrchu předního skla, přes zaostřovací těleso 115 a zaostřovací čočku 116 druhého zaostřovače 114b k druhému detektoru 158b.

Při provozu emitují emitory 156a a 156b rozbíhavé světelné paprsky do prostoru polokoule tak, že každá z přilehlých kolimačních čoček 110 přijímá stejné množství světla. Dvě kolimační tělesa 109 a kolimační čočky 110 v prvním kolimátoru 108a vytvářejí první a druhý kolimovaný světelný svazek 172a a 172b, podobné kolimovanému svazku 72 popsanému výše. První a druhý kolimovaný světelný svazek 172a a 172b svírají navzájem pravý úhel při pohledu uvedeném na obr.8 a každý tento světelný svazek postupuje podél první a třetí optické cesty 173a respektive 173c. Dvé kolimační tělesa 109 a čočky 110 ve druhém kolimátoru 108b vytvářejí třetí a čtvrtý kolimovaný světelný paprsek 172c a 172d, podobné kolimovanému svazku 72 popsanému výše. Třetí a čtvrtý kolimovaný světelný svazek 172c a 172d svírají navzájem pravý úhel a každý tento světelný svazek postupuje podél druhé a čtvrté optické cesty 173b respektive 173d.

První kolimovaný světelný svazek 172a je odkloněn vnějším povrchem předního skla v první oblasti 174a snímání zpět přes zaostřovací těleso 115 a zaostřovací čočky 116 k prvnímu detektoru 158a. Je-li v první oblasti snímání na vnějším povrchu předního skla přítomna vlhkost, část kolimovaného světelného svazku se neodrazí zpět do zaostřovače 114 a první detektor 158a

0

0 • 0

0 0 « 0 0 · 0990 « 9 • 99 · 9 «990 ·* 99 00 0 09 ·0 bude dávat signál odpovídající detekované změně světla. Signál bude zpracován obvody pro zpracování signálu (není zobrazeno) podobné jako u obvodů 59 pro zpracování signálu uvedených na obr.2 a stěrače budou podle toho řízeny. Obdobně se budou od odpovídajících oblastí snímání odrážet druhý, třetí a čtvrtý kolimovaný světlený svazek a první nebo druhý detektor budou detekovat každou změnu v přijatém světle. Použitím čtyř oblastí snímání může vlhkostní čidlo 100 lépe řídit stěrače a zvýšit tak viditelnost.

Uspořádání optických prvků v alternativním provedení vlhkostního čidla 100 vytváří vyvážený optický systém, neboť čtyři optické cesty 102 mají stejnou délku a stejnou optickou účinnost. Toto uspořádání bude kompenzovat rozdíly v účinnosti mezi emitory 56. které se mohou značně lišit. Oba detektory 58 budou přijímat stejné množství světla od jednotlivých emitorů a suma světla přijatého od obou emitorů bude tatáž pro každý detektor.

Na obr.9 je uveden vyvážený elektrický systém 190 pro použití ve spojení s výše popsaným vyváženým optickým systémem za účelem vytvoření vyváženého systému vlhkostního čidla. Impulsní proudový zdroj budí emitory 156a a 156b, které jsou s výhodou spojeny do série vodičem 191. Světelný svazek (reprezentovaný čárkovanými čarami 172a. 172b. 172c a 172d) postupující optickou cestou spojuje každý emitor 156a. 156b s každým detektorem 158a. 158b. Každá tato optická cesta má stejnou délku a obdobnou optickou účinnost. Detektory 158a, 158b pracují v proudovém režimu a jsou spojeny navzájem do společného proudového sčítacího uzlu 192. Obvody pro zpracování signálů a řízení připojené k uzlu 192 detekují přítomnost deště. Pro perfektně vyvážený systém vlhkostního čidla nepoteče v nepřítomnosti deště žádný proud z uzlu 192 do obvodů zpracování signálu a řízení. Vyvážený systém vlhkostního čidla je • · · · · · «··« • ♦ · · · ···· « « » * · • » · · 9 · · · · ··· · «» 9 99 99 žádoucí, protože od obvodů zpracování signálu vyžaduje menší dynamický rozsah a zlepšuje schopnost systému vylučovat okolní světla.

Moderní solárně řízená přední skla, jako je přední sklo prodávané pod ochrannou známkou „EZ-KOOL“ komerčně dostupné od firmy Libby Owens Ford, Co. snižují průchod infračerveného světla přes přední sklo. Optická vlhkostní čidla použitá u takovýchto předních skel musí mít vysokou účinnost, neboť tato skla redukují přenos infračerveného svazku od emitoru k detektoru. Výše popsané vlhkostní čidlo 100 „vytváří účinné čidlo, které lze u těchto solárně řízených předních skel použít. Vlhkostní čidla tak, jak byla výše popsána, byla testována na solárně řízených předních sklech tovární značky „EZ-KOOL“ při použití vazebních členů vytvořených z polyesterové odlévací pryskyřice a vytvářela 17 mikroampér na ampér emitorového proudu, což je dostatečné pro typický obvod zpracování signálu. Vlhkostní čidlo vytváří kombinovanou oblast snímání s plochou 57 mm² používající pouze dva emitory a dva detektory, přičemž výrobní provedení bude pravděpodobné mít dokonce ještě větší oblast snímání.

Na obr.10 je uvedeno alternativní provedení kolimační čočky používající segmentovanou čočku neboli Fresnelovu čočku 202. místo výše uvedené kontinuální vypuklé čočky 40. Fresnelova čočka 202 může být rovněž použita jako zaostřovací čočka místo kontinuální, vypuklé zaostřovací čočky 44, uvedené výše. Vzhledem k podobnosti mezi kolimační a zaostřovací čočkou jak bylo popsáno výše, je zde popsán pouze Fresnelův čočkový kolimátor. Podobná Fresnelova čočka může být použita pro zaostřovač, který pracuje obdobně, jako výše popsaná, kontinuální, vypuklou čočka zaostřovače 40.

• «·« » · · • φφφφ ΦΦΦ· φφφ · φφφφ · φ φ φ φ « φφφ φφφφ • Φ φφ * φ« ··

Fresnelova kolimační čočka 202 má tu výhodu, že oblast čočky a tím i vlhkostní čidlo jako celek, mohou být vyrobeny ještě tenčí. Výsledný tenčí vazební člen 24 jde na úkor optické účinnosti a poněkud komplexnější formy potřebné k vytvoření vazebního členu a čoček 202. Takováto čočka může být zkonstruována průmětem povrchu kolimační čočky z obr.4 a 6 na vnitřní povrch vazebního členu 24, dovolujícího rozšíření do hloubky D v modulové operaci. To má za následek kolimační čočku 202 sestávající z množství lámavých segmentů 204. Poznamenejme, že na rozdíl od běžné konstrukce Fresnelovy čočky není průmětna světelných paprsků kolmá k optické ose, ale je poněkud skloněna za účelem vzniku odrazu na vnějších povrchu skla, jak bylo popsáno výše. Alternativně může být ke generování požadovaného povrchu přímo použit program pro optické návrhy, jako je výše uvedený Zemax, používající vhodné instrukce pro sklon za účelem dosažení požadované průmětny. Jako další způsob výroby povrchu může být použit pro generování požadovaných úhlů vzorec odvozený z výše uvedeného Snellova zákona.

Nevýhodou segmentovaného uspořádání je, že se vytvářejí oblasti pohlcování, jako je uvedená oblast 206. Oblasti 206 pohlcování vznikají, když světelné paprsky dopadají na neužitečný zpětný segment 208. Takovéto segmenty jsou potřeba pro udržení geometrie čočky v hloubce D. Oblasti 206 pohlcování nejsou schopny směrovat světlo požadovaným směrem a snižují optickou účinnost systému. Vícecestná konfigurace podle vynálezu, jak je uvedeno na obr.8, není modifikována. Obdobné se nemění způsob připevnění. Fresnelovo řešení může být vyrobeno s mnoha segmenty, jak je uvedeno, nebo s několika, například se dvěma. Rovněž, ačkoli je výhodné, aby průmět byl v rovině vnitřní stěny vazebního členu, může být průmětna poněkud skloněna směrem k optickým součástkám. Takováto implementace bude vyžadovat méně oblastí pohlcování.

• * • toto to · · ··· toto • · · · to to toto·· to • toto to· · to to* >

• *· · • ·· · • to ··

Kromě předního skla motorového vozidla může být vlhkostní čidlo podle předkládaného vynálezu použito na jiné skleněné povrchy, na nichž má být detekována vlhkost.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Vlhkostní čidlo pro montáž na první povrch skleněné desky za účelem detekce vlhkosti v oblasti snímání na druhém povrchu této skleněné desky vyznačující se tím, že toto vlhkostní čidlo obsahuje:

vazební člen pro montáž na první povrch skleněné desky pro optickou vazbu světelných paprsků do skla a ze skla, kryt upevněný k tomuto vazebnímu členu, rovinnou desku s plošnými spoji upevněnou v tomto krytu a mající stranu součástek uspořádanou obecné rovnoběžně s prvním povrchem skleněné desky, emitor připevněný na zmíněnou stranu součástek za účelem emitování světelných paprsků kolem osy emise jdoucí z emitoru zhruba kolmo ke zmíněné straně součástek, kolimátor opticky spojený s vazebním členem za účelem kolimace světelných paprsků z emitoru do kolimovaného světelného svazku, kde tento kolimátor má aperturu přijímající světlo s fyzickým a optickým středem tak, že optická osa prochází tímto optickým středem a tento optický střed je umístěn mimo fyzický střed a kde tento kolimátor je umístěn tak, že optická osa svírá první kosý úhel s osou emise, detektor mající detekční povrch a detekční osu jdoucí od detekčního povrchu pro detekci světla dopadajícího na detekční povrch kolem detekční osy a pro generování signálů v odezvě na detekované světlo, kde tento detektor je připevněn na stranu součástek planární desky s plošnými spoji tak, že osa detekce je přibližné kolmá na tuto stranu součástek, a tt · tttttttt tttttttt • tttttttttt··· tttt tttt » tttttt tttt tt tttttttt • tttt tttt tttt tt tt* tttt zaostřovač spojený opticky s vazebním členem pro zaostřování kolimovaného světelného svazku do sbíhavého svazku paprsků na uvedený detekční povrch, kde tento zaostřovač má aperturu vysílající světlo s fyzickým středem a optickým středem takovou, že optická osa prochází optickým středem a tento optický střed je umístěn mimo fyzický střed, kde zaostřovač je umístěn tak, že optická osa svírá druhá kosý úhel s osou detekce.
2. Vlhkostní čidlo podle nároku Ivyznačující se tím, že kolimátor obsahuje kolimační čočku a zaostřovač obsahuje zaostřovací čočku.
3. Vlhkostní čidlo podle nároku 2vyznačující se tím, že vazební člen, kolimátor, kolimační čočka, zaostřovač a zaostřovací čočka jsou vytvořeny integrované z jednoho kusu materiálu.
4. Vlhkostní čidlo podle nároku Ivyznačující se tím, že dále obsahuje obvod pro zpracování signálu připevněný na desku s plošnými spoji a spojený s emitorem a detektorem pro řízení světla emitovaného tímto emitorem a pro zpracování signálů z tohoto detektoru.
5. Vlhkostní čidlo podle nároku Ivyznačující se tím, že první kosý úhel leží mezi 39 a 51 stupni a druhý kosý úhel leží mezi 39 a 51 stupni.
6. Vlhkostní čidlo podle nároku Ivyznačující se tím, že optický střed apertury přijímající světlo kolimátoru je umístěn alespoň ve vzdálenosti 20% šířky této apertury přijímající světlo od fyzického středu této apertury přijímající světlo.

• · · · · · « · · · • to to to to to··· ·· · « · • to· ··· ···· • to toto ·· to ·· ··
7. Vlhkostní čidlo podle nároku 1 vy zn a čuj ící se tím, že optický střed apertury vysílající světio zaostřovače je umístěn alespoň ve vzdálenosti 20% šířky této apertury vysílající světlo od fyzického středu této apertury vysílající světlo.
8. Vlhkostní čidlo podle nároku 1 vy z n ačuj í c í se tím, že kolimátor je uspořádán pro kolimování světelných paprsků emitovaných z emitoru, kde tyto světelné paprsky jsou v oblasti přibližně od 10 do přibližně 50 stupňů vzhledem k ose emise.
9. Vlhkostní čidlo podle nároku 1 vy značují cí se tím, že zaostřovač je uspořádán pro zaostřování kolimovaného světelného svazku paprsků do sbíhavého svazku paprsků na detekční povrch, kde tento sbíhavý svazek paprsků leží v rozmezí od přibližně 10 do přibližně 50 stupňů vzhledem k ose detekce.
10. Vlhkostní čidlo podle nároku 2 vyznačující se tím, že kolimační čočka a zaostrovaci čočka jsou spojité vypuklé čočky.
11. Vlhkostní čidlo podle nároku 1 vyznačující se tím, že kolimátor zahrnuje segmentovanou kolimační čočku a zaostřovač zahrnuje segmentovanou zaostrovaci čočku.
12. Vlhkostní čidlo podle nároku 2 vyznačující se tím, že kolimátor dále obsahuje druhou kolimační čočku a zaostřovač obsahuje druhou zaostřovací čočku a vlhkostní čidlo dále obsahuje druhý emitor a druhý detektor připevněné ke straně součástek , kde druhý kolimátor je opticky spojen s vazebním členem a obsahuje třetí a čtvrtou kolimační čočku a druhý zaostřovač je opticky spojen s vazebním členem a obsahuje třetí a čtvrtou zaostřovací čočku, kde světelné • · · · · · · · · · • · · * · ···· t · · · · • · · * » · ···· »·· ·· ·· · ·· ·· paprsky z obou emitorů jsou kolimovány do světelných svazků a tyto světelné svazky jsou zaostřeny na oba detektory.
13. Vlhkostní čidlo pro montáž na první povrch skleněné desky za účelem detekování vlhkosti v množině oblastí snímání na druhém povrchu skleněné desky, vyznačující se tím, že obsahuje kryt, první a druhý emitor umístěné v uvedeném krytu za účelem emitování světelných paprsků, první detektor umístěný v uvedeném krytu pro detekování světelných paprsků jdoucích první optickou cestou vedoucí od prvního emitoru k druhému povrchu skla v jedné z oblastí snímání a zpět k prvnímu detektoru a pro detekování světelných paprsků jdoucích druhou optickou cestou vedoucí od druhého emitoru k druhému povrchu skla v jedné z oblastí snímání a zpět k prvnímu detektoru, kde délka druhé optické cesty je přibližné rovna délce první optické cesty, a druhý detektor umístěný v uvedeném krytu pro detekování světelných paprsků jdoucích třetí optickou cestou vedoucí od prvního emitoru k druhému povrchu skla v jedné z oblastí snímání a zpět k druhému detektoru a pro detekování světelných paprsků jdoucích čtvrtou optickou cestou vedoucí od druhého emitoru k druhému povrchu skla v jedné z oblastí snímání a zpět ke druhému detektoru, kde délka třetí a čtvté optické cesty jsou přibližně rovny délce první optické cesty.
14. Vlhkostní čidlo podle nároku 13 vyznačující se tím, že dále obsahuje vazební člen mající kolimátory pro kolimování části světelných paprsků emitovaných emitory kolem emisní osy jdoucí kolmo vzhledem k prvnímu povrchu skleněné desky do kolimovaných světelných svazků jdoucích zmíněnými optickými • 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 * 0 0 0 0000 0 0 0 0 · • 00 00 0 0000 000 00 00 · 00 00 cestami a zaostřovače pro zaostřování kolimovaných svazků do sbíhavých paprsků na tyto detektory mající osy detekce jdoucí koimo vzhledem k prvnímu povrchu skleněné desky.
15. Vlhkostní čidlo podle nároku 14 vyznačující se tím, že kolimátory mají aperturu přijímající světlo s fyzickým středem a optickým středem tak, že optická osa prochází tímto optickým středem a tento optický střed je umístěn mimo fyzický střed, kde kolimátory jsou uspořádány tak, že optické osy svírají první kosé úhly s osami emise a kde zaostřovače mají aperturu vysílající světlo s fyzickým středem a optickým středem tak, že optická osy prochází tímto optickým středem a optický střed je umístěn mimo fyzický střed a zaostřovače jsou uspořádány tak, že optické osy svírají druhé kosé úhly s osami detekce.
16. Vlhkostní čidlo pro montáž na první povrch skleněné desky za účelem detekování vlhkosti v množině oblastí snímání na druhém povrchu této skleněné desky vyznačující se tím, že obsahuje:

první emitor pro emitování světelných paprsků umístěný v prvním rohu čtverce, druhý emitor pro emitování světelných paprsků umístěný ve druhém rohu čtverce, protilehle k prvnímu rohu, první kolimátor umístěný přilehle k prvnímu emitoru pro kolimováni světelných paprsků emitovaných z prvního emitoru do prvního a druhého kolimovaného světelného svazku, druhý kolimátor umístěný v blízkosti druhého emitoru pro kolimováni světelných paprsků emitovaných tímto druhým emitorem do třetího a čtvrtého kolimovaného světelného svazku, • 4 4 4 4 4 444*

4 4 4 4 4 *444 4 * 4 * ·

444 44 4 4444

44« ·· 44 4 44 44 první detektor umístěný ve třetím rohu čtverce pro detekování prvního kolímovaného světelného svazku jdoucího první optickou cestou mezí prvním emitorem a prvním detektorem a třetího kolímovaného světelného svazku jdoucího druhou optickou cestou mezi druhým emitorem a prvním detektorem, kde tato druhá optická cesta má délku přibližně rovnou první optické cestě a pro generování signálů v odezvě na detekované světelné svazky, a druhý detektor umístěný ve čtvrtém rohu čtverce protilehle ke třetímu rohu pro detekování druhého kolímovaného světelného svazku jdoucího třetí optickou cestou mezi prvním emitorem a druhým detektorem a čtvrtého kolímovaného světelného svazku jdoucího čtvrtou optickou cestou mezi druhým emitorem a druhým detektorem, kde tato třetí a čtvrtá optická cesta mají délku přibližně rovnou první optické cestě a pro generování signálů v odezvě na detekované světelné svazky.
17. Vlhkostní čidlo pro montáž na první povrch skleněné desky za účelem detekování vlhkosti v množině oblastí snímání na druhém povrchu této skleněné desky vyznačující se tím, že obsahuje:

vazební člen mající montážní povrch pro montáž na první povrch skleněné desky za účelem přivádění světelných paprsků do a z desky, objímku umístěnou po obvodu tohoto vazebního členu a vyčnívající z vazebního členu protilehle připevňovacímu povrchu, úchyty jdoucí vně z uvedené objímky, kryt pro upevnění přes objímku mající základnu a boční stěny jdoucí z této základny, kde tyto boční stěny mají vnitřní povrchy s vytvořenými drážkami, kde kryt je snímateíně připevněn • * · φ · · φ · · · • · · · · φφφ· φ · φ φ · φφφ φφ* φφφφ Φφ φφ φφ φ φφ φφ k pouzdru tak, že úchyty zapadají do drážek pro zajištění krytu k vazebnímu členu, planární desku s plošnými spoji zajištěnou v uvedeném krytu a mající stranu součástek pro elektronické prvky, emitor připevněný na tuto stranu součástek pro emitování světelných paprsků symetricky kolem osy emise, a detektor připevněný na tuto stranu součástek mající detekční povrch pro detekci světla emitovaného zmíněným emitorem a pro generování řídících signálů v odezvě na detekované světlo.
18. Vlhkostní čidlo podle nároku 17 vyznačující se tím, že dále obsahuje kolimátor vyčnívající z povrchu vazebního členu protilehle k montážnímu povrchu pro kolimování světelných paprsků emitovaných z emitoru do kolimovaného světelného svazku a zaostřovač vyčnívající z povrchu vazebního členu protilehle k montážnímu povrchu pro zaostřování kolimovaného světelného svazku do sbíhavého svazku světelných paprsků na detekční povrch.
19. Vlhkostní čidlo podle nároku 18 vyznačující se tím, že emitor má osu emise jdoucí od emitoru přibližně kolmo ke straně součástek a detektor má osu detekce jdoucí od detekčního povrchu přibližně kolmo ke straně součástek.
20. Vlhkostní čidlo podle nároku 19 vyznačující se tím, že kolimátor má aperturu přijímající světlo s fyzickým středem a optickým středem tak, že optická osa prochází tímto optickým středem a optický střed je umístěn mimo fyzický střed, kde kolimátor je uspořádán tak, že optická osa svírá první kosý úhel s osou emise a zaostřovač má aperturu vysílající světlo s fyzickým středem a optickým středem tak, že optická osa prochází tímto optickým středem a optický střed je umístěn mimo fyzický střed, kde tento zaostrovač a detektor jsou uspořádány tak, že optická osa svírá druhý kosý úhel s osou detekce.