CZ285291B6 - Cyklovač s optickým senzorem - Google Patents

Abstract

Cyklovač s optickým senzorem pro automatické spouštění a řízení rychlosti chodu stěračů, v závislosti na intenzitě deště, má výlisek /1, 2/ optického systému s pokovenými odrazovými plochami, který má na vysílací straně vytvořeny vnější či vnitřní zrcadla ve tvaru rotačního paraboloidu /12, 22/ pro rozvod paprsků blízkých infračervené oblasti pod nižším úhlem než pro totální reflexi. Po jednom nebo vícenásobném odrazu je světelný tok přesměrován a koncentrován do ohniska zrcadla přijímacího rotačního paraboloidu /14, 24/. V komůrce /16, 26/, vytvořené v prostoru mezi vysílací a přijímací částí je na výstupcích /17, 27/ uchycena deska elektroniky, na níž jsou připojeny vysílací a přijímací prvky, které jsou vloženy do drážek /13, 15, 23, 25/ výlisku /1, 2/ optického systému. Celek je s výhodou zalit například gelem, který má index lomu blízký indexu lomu výlisku /1, 2/ optického systému a který zajišťuje tepelný most desky elektroniky k čelnímu sklu v topné oblasti pod komůrkou /16, 26/ŕ

Description

Oblast techniky

Vynález se týká cyklovače s optickým senzorem pro automatické spouštění a řízení rychlosti chodu stěračů, v závislosti na intenzitě deště.

Dosavadní stav techniky

Základní princip všech dosud známých řešení spočívá ve snímání vysílaného paprsku po jeho odrazu od snímané plochy, v závislosti na optických změnách následkem dešťových srážek, sněhových vloček a podobně. Téměř všechna řešení využívají různých optických členů, a to na bázi čoček, hranolů, případně i Fresnelovy lupy a ktomu přiřazen vysílač a přijímač světelného paprsku. Jedno z prvních řešení je popsáno například ve spise DE 38 23 300 Cl, kde je využíván skleněný výlisek s třemi a více páry čoček, pod vzájemným úhlem 45°, využívající dva odrazy od snímané plochy. Lepší řešení je již popsáno například ve spisech DE 42 02 121 kde jsou jen dva páry čoček, avšak paprsek má jen jeden odraz, což sice zmenšuje velikost celého zařízení, avšak zhoršuje citlivost snímání i přes využití vyhřívání skleněného výlisku pro zlepšení přenosu signálu a konstrukčně vylepšené řešení podle DE 43 30 710 kde je vzdálenost mezi čočkami prodloužena na dva odrazy. Ve spise DE 42 09 680 je popsán základní princip senzorového snímání s vysílačem a přijímačem bez optických členů a využívající několikanásobného odrazu pomocí odrazové fólie na spodní straně skla. Toto řešení sice odstraňuje největší nedostatek optických prvků, a to jejich prostorovou velikost a při využívání několikanásobného odrazu i jejich délku, avšak zde naopak velmi snadno může dojít i k nepatrnému poškození odrazové fólie, které má za následek okamžité přerušení snímání. V řešení DE 35 32 199 je popsán základní princip senzorového snímání, ale skleněný výlisek má podobu hranolu, což vyžaduje dodržení poměrně přesné rovinnosti na snímaném skle. Upravený hranol pro nasměrování vysílaného a přijímaného paprsku je i předmětem řešení podle spisu DE 38 06 881. Dosud nejlepší varianta je popsána ve spisech DE41 42 146 a DE 43 00 741, kde je použit tvar skleněného výlisku se dvěma páry čoček i vyhřívání skleněného členu a opatření funkčních ploch ochrannou odrazovou vrstvou. Rovněž materiál na výrobu skleněného výlisku je zvolen, nebo případně zabarven tak, aby vlnová délka vysílaných paprsků byla blízká infračervené oblasti. Celý senzorový člen je rovnou plochou skleněného prvku nalepen na spodní stranu snímaného skla. Hlavním nedostatkem tohoto řešení je, že zejména vzhledem k délkové velikosti (základna má elipsovitý tvar) je nutné dodržení dokonalého podlití transparentního lepidla, aby nedocházelo ke zkreslování měřeného výsledku. Rovněž i výška celého zařízení je poměrně vysoká, čímž je komplikováno i umístění na snímaném skle. Využívání dvou párů čoček a tím dvou měřicích paprsků má za následek, že snímaná plocha je při zapojení obou dohromady příliš velká, nebo při zapojení každého paprsku zvlášť je celá elektronika prakticky zdvojena.

Podstata vynálezu

Uvedené nedostatky do značné míry odstraňuje cyklovač s optickým senzorem pro automatické spouštění a řízení rychlosti chodů stěračů, v závislosti na intenzitě deště, jehož podstata spočívá v tom, že na odrazových plochách pokovený výlisek optického systému, má na vysílací straně vytvořeny vnější či vnitřní zrcadla ve tvaru rotačního paraboloidu pro rozvod paprsků blízkých infračervené oblasti od vysílacích prvků pod nižším úhlem než pro totální reflexi a po jednom nebo vícenásobném odrazu je světelný tok přesměrován a koncentrován do ohniska zrcadla přijímacího rotačního paraboloidu, přičemž v komůrce vytvořené v prostoru mezi vysílací a přijímací částí je na výstupcích uchycena deska elektroniky na níž jsou připojeny vysílací a přijímací prvky, které jsou vloženy do drážek výlisku optického systému a celek je s výhodou

- 1 CZ 285291 B6 zalit například gelem s indexem lomu blízkým indexu lomu výlisku optického systému pro zajištění tepelného mostu desky elektroniky k čelnímu sklu zejména v topné oblasti pod komůrkou, mechanické zajištění a ochranu elektroniky před vnějšími vlivy, přičemž topné tělísko je připojeno na blok řízení systému snímače, který je obvodem referenční hodnoty spojen s komparátorem od kterého je přes výkonový obvod spojen se stěračem a obvody pro nastavení zesílení v bloku řízení systému snímače jsou přes předzesilovač připojeny mezi komparátor a přijímač, do kterého je nasměrován paprsek z vysílače.

Výlisek optického systému je vytvořen tak, že na vysílací straně je použito například tří vysílacích prvků, zatím co na straně přijímací je pouze jeden optoprvek a tak toto řešení zvyšuje přijímaný užitečný světelný tok směrovaný na přijímací optoprvek. Tím se zvyšuje hustota záření a odolnost proti případnému světelnému rušení. Rovněž aktivní plocha měření je poměrně velká, aniž by došlo k případnému zvětšování v elektronické části.

Celý cyklovač je zapouzdřen a nalepen na spodní stranu snímaného skla do prostoru zásahu činnosti stěračů. Spodní strana výlisku optického systému je s výhodou vyrobena jako konvexní o velkém poloměru zakřivení, tím je docíleno, že mezera a tím i vrstva tmelu při upevnění je rovnoměrná a minimální tloušťky, a tím i případné optické ztráty při průchodu paprsku jsou prakticky nulové. Celková konstrukce cyklovače je poměrně malá a v případě použití nižší varianty výlisku optického systému, umožňuje dokonce montáž například pod vnitřní zpětné zrcátko, čímž je mimo optický prostor řidiče a přesto v prostoru činnosti stěračů.

Činnost cyklovače s optickým senzorem je plně automatická a nevyžaduje žádný zásah. Při zapnutí napájení pouhým zapojením elektrického systému vozidla, dojde okamžitě k vysílání definovaného optického signálu na aktivní plochu skla. Rovněž dojde i k zapojení topného tělíska, které vyhřeje celou aktivní oblast na potřebnou pracovní teplotu, to znamená, že je-li na snímané ploše například sněhová vločka, dojde k jejímu roztavení a přeměnu na vodu čímž se změní optické vlastnosti a je možné je okamžitě zjistit. Odražený signál, který je různé intenzity v závislosti na stupni smáčení aktivní plochy skla, je zachycen přijímačem. Předzesilovač upravuje signál do komparátoru a do bloku předzesilovače je zároveň zaveden signál z bloku řízení systému snímače, který nastavuje při zapnutí napájení základní parametry. Z bloku komparátoru je vyhodnocený signál přizpůsoben pro ovládání výkonového obvodu na spínání motoru stěračů. V praxi to znamená, že jakmile se změní optické podmínky za deště, sněžení, případně jiného znečištění, dojde k sepnutí stěračů a tím setření skla. Podle intenzity a časového odstupu, dojde rovněž k nastavení časového cyklu dalšího setření, který se změnou podmínek také automaticky upraví.

Přehled obrázků na výkrese

Vynález bude blíže osvětlen pomocí výkresů, na kterém znázorňuje obr. 1 nárys a půdorys výlisku optického systému, na obr. 2 je rovněž nárys a půdorys avšak snížené verze výlisku optického systému, na obr. 3 je axonometrický pohled na normální verzi výlisku optického systému a na obr. 4 je blokové schéma celého zapojení.

Příklady provedení vynálezu

Výlisek 1 optického systému, podle obr. 1, sestává ze základní desky 11, která má v půdoryse podobu kruhové výseče. Na této základní desce 11, jsou ve vysílací části vytvořeny reflexní plochy ve tvaru rotačního paraboloidu 12, které mají ve svých osách drážky 13, v jejichž středech jsou pak uloženy vysílací prvky. Na přijímací straně je vytvořen pouze jeden rotační paraboloid 14, který má ve své ose drážku 15 pro uložení přijímacího prvku. Prostor mezi rotačními paraboloidy 12 a 14 vytváří komůrku 16. která má v rozích výstupky 17, pro uložení

-2CZ 285291 B6 desky s elektronikou, takže ve vzniklé mezeře se základní desky 11 v prostoru komůrky 16, dotýká pouze topné tělísko, které je umístěno na spodní straně desky s elektronikou. Spodní plocha 18 celého výlisku 1 je s výhodou konvexně zakřivena o velkém poloměru zakřivení, takže po nalepení celého cyklovače jsou optické ztráty prakticky eliminovány. Všechny boční plochy základní desky £ a stěny paraboloidů 12 a 14 směrem do komůrky 16, jsou zkoseny pro zjednodušení výroby a následnou montáž. Snížená verze výlisku 2 optického systému, podle obr. 2, má nižší základovou desku 21 a rotační paraboloidy 22 ve vysílací části a rotační paraboloid 24 v přijímací části, mají vnitřní stěnu směrem ke komůrce 26 výrazně sraženu. Drážky 23 pro vysílací prvky a drážka 25 pro přijímací prvek zůstávají zachovány, rovněž délka a šířka komůrky 26 a výstupky v rozích 27 jsou u obou variant stejné. Celkový tvar výlisku £ optického systému je nejvíce patrný z axonometrického pohledu na obr. 3. Po montáži desky s elektronikou je celý systém s výhodou zalit například gelem s indexem lomu blízkým indexu lomu výlisku optického systému, který zajišťuje tepelný most desky elektroniky k čelnímu sklu, zejména v topné oblasti pod komůrkou, mechanické zajištění a ochranu elektroniky před vnějšími vlivy. Výlisek £ a 2 optického systému, může být s výhodou vyroben z materiálu propouštějící paprsky blízké infračervené oblasti a prakticky na celé ploše s výjimkou drážek 13, 15 eventuelně 23, 25 a spodních ploch 18 nebo 28 je nanesena, například pokovením, reflexní vrstva zajišťující dokonalé odrazy a zamezující případným světelným ztrátám.

Elektronická část, podle obr. 4, sestává z vysílače 3, jakož paprsky jsou nasměrovány na aktivní plochu skla a od ní směrem k přijímači 4. Přijímač 4 je přes komparátor 6 spojen s obvodem 71 referenční hodnoty, který je v bloku 7 řízení systému snímače. V tomto bloku 7 řízení systému snímače, jsou rovněž obvody 72 pro nastavení zesílení, které jsou přes předzesilovač 5 připojeny do prostoru mezi komparátor 6 a přijímač 4. Na komparátor 6 je dále připojen výkonový obvod 8 pro spínání stěrače.

Manipulace s cyklovačem podle vynálezu není žádná a je plně automatická. Zapnutím napájení zapojením elektrického systému vozidla, dojde k vysílání definovaného optického signálu z vysílače 3, který má vysílací prvky uloženy v drážkách 13 nebo 23 a světelný paprsek je rotačními paraboloidy 12 nebo 22 usměrněn na aktivní plochu skla, které je současně vyhříváno na potřebnou pracovní teplotu. Změna parametrů odraženého signálu je zachycena přes rotační paraboloid 14 nebo 24 přijímacím prvkem přijímače 4, který je uložen v drážce 15 nebo 25. Přijatý signál je upraven předzesilovačem 5 do komparátorů 6 a přiveden přes obvod 71 referenční hodnoty do bloku 7 řízení systému snímače. Do předzesilovače je rovněž zaveden signál z obvodů 72 pro nastavení zesílení na nastavení základních napájecích parametrů. Z komparátorů 6 je vyhodnocený a zpracovaný signál přizpůsoben pro ovládání výkonového obvodu 8 na spínání motoru stěračů. Podle intenzity zpracovávaného signálu a časového odstupu, dojde automaticky k nastavení časového cyklu dalšího setření, který se jakoukoliv změnou podmínek, také automaticky upraví.

Průmyslová využitelnost

Cyklovač podle vynálezu lze využít prakticky u všech druhů automobilů, a to nejen na předních sklech, ale také i na zadních sklech, pokud jsou vybaveny stěrači.

Claims (1)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Cyklovač s optickým senzorem pro automatické spouštění a řízení rychlosti chodu stěračů, v závislosti na intenzitě deště, vyznačující se tím, že na odrazových plochách pokovený výlisek (1, 2) optického systému, má na vysílací straně vytvořeny vnější či vnitřní zrcadla ve tvaru rotačního paraboloidu (12, 22) pro rozvod paprsků blízkých infračervené oblasti od vysílajících prvků pod nižším úhlem než pro totální reflexu a po jednom nebo vícenásobném odrazu je světelný tok přesměrován a koncentrován do ohniska zrcadla přijímacího rotačního paraboloidu (14, 24), přičemž v komůrce (16, 26) vytvořené v prostoru mezi vysílací a přijímací částí je na výstupcích (17, 27) uchycena deska elektroniky na níž jsou připojeny vysílací a přijímací prvky, které jsou vloženy do drážek (13, 15, 23, 25) výlisku (1, 2) optického systému a celek je s výhodou zalit například gelem s indexem lomu blízkým indexu lomu výlisku (1, 2) optického systému pro zajištění tepelného mostu elektroniky k čelnímu sklu v topné oblasti pod komůrkou (16, 26), mechanické zajištění a ochranu elektroniky před vnějšími vlivy, přičemž topné tělísko je připojeno na blok (7) řízení systému snímače, který je obvodem (71) referenční hodnoty spojen s komparátorem (6), od kterého je přes výkonový obvod (8) spojen se stěračem a obvody (72) pro nastavení zesílení v bloku (7) řízení systému snímače jsou přes předzesilovač (5) připojeny mezi komparátor (6) a přijímač (4), do kterého je nasměrován paprsek z vysílače (3)·

   4 výkresy