DE10150078A1 - Precipitation sensor device for motor vehicle windscreen has a combination of temperature sensors, heaters and coolers that enables the reliable detection of both solid and liquid precipitation independently of surface dirt - Google Patents

Precipitation sensor device for motor vehicle windscreen has a combination of temperature sensors, heaters and coolers that enables the reliable detection of both solid and liquid precipitation independently of surface dirt

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Abstract

Method for detection of precipitation on the surface of a windscreen, etc. by use of temperature and condensation sensors (3). According to the ambient conditions the measurement area is heated or cooled and the temperature of the measurement area as well as that of the ambient air measured. A combination of the measured values and their variation with time is used to make a conclusion about the presence or absence of precipitation on the surface being monitored. The invention also relates to a corresponding device for detection of precipitation on a measurement area of a windscreen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Detektion von Niederschlägen an der Oberfläche eines zu überwachenden Bauteils unter Verwendung von Temperatur- und Taupunktsensorik. The invention relates to a method and apparatus for detection of precipitates on the surface of the component to be monitored using temperature and Taupunktsensorik.

Vorrichtungen und Verfahren zur Messung von Niederschlag auf der Grund lage der Messung der Leitfähigkeit zwischen Elektrodenbahnen sind vielfältig bekannt und beispielsweise in DE 195 22 918 beschrieben. Devices and methods for measuring precipitation on the basis of the measurement of the conductivity between the electrode tracks are many known and described for example in DE 195 22 918th Bei dieser Vorrich tung wird beim Überschreiten einer bestimmten Feuchtigkeit ein Einschaltsi gnal erzeugt und anschließend ein Rückschaltsignal dann erzeugt, wenn eine bestimmte Feuchtigkeit unterschritten wird und eine bestimmte Verzögerungs zeit abgelaufen ist. In this Vorrich tung when exceeding a certain moisture a Einschaltsi gnal is generated, and then generates a reset signal if a certain humidity is exceeded and a certain delay time is expired.

Der Nachteil derartiger Verfahren besteht darin, dass nur flüssige Nieder schläge eine Veränderung der Leitfähigkeit hervorrufen und damit Zustände wie Vereisung oder Hagel nicht erfasst werden können. The disadvantage of such method is that only liquid precipitations cause a change in the conductivity and thus conditions such as ice or hail can not be detected. Nachteilig ist ferner, dass bei einer flächigen Verschmutzung der Detektionsfläche die Nieder schläge nicht mehr erkannt werden. A further disadvantage is that, for a widespread contamination of the detection area, the precipitations are no longer detected. Um fallende feste Niederschläge wie Schnee oder Hagel zu erkennen, werden die Niederschläge bei solchen Systeme durch Beheizen verflüssigt. To detect falling of solid precipitation such as snow or hail, rainfall in such systems are liquefied by heating. Dadurch wird aber die Erfassung von Niederschlä gen infolge von Taupunktunterschreitung verhindert. This, however, is the collection of Niederschlä gen due to dew point prevented.

Ein weiterer Feuchtesensor ist in DE 198 33 331 C2 beschrieben. Another humidity sensor is described in DE 198 33 331 C2. Dieser Feuchtesensor besteht aus mindestens zwei parallelen elektrischen Leitern, einem Zuleitungskabel und einem Messgerät zum Erfassen von Dielektrizitäts konstanten, wobei beide elektrische Leiter mit einer Isolierschicht umgeben sind und auf der der Schicht abgewandten Seite von einer Metallabschirm schicht bedeckt sind. This humidity sensor consists of at least two parallel electric conductors, a feed cable, and a measuring device for detecting dielectric constant, with both electric conductors are surrounded by an insulating layer and on the opposite side of the layer of a layer are covered Metallabschirm. Nachteilig ist hierbei, dass mit diesem Feuchtesensor nur Wasser detektiert werden kann und die Anordnung ebenfalls stark verschmut zungsempfindlich ist. The disadvantage here is that only water can be detected by this humidity sensor, and the arrangement is also highly sensitive to dirt build.

In DE 199 15 103 A1 ist eine Einrichtung zur Erfassung von wetterbedingten Einflüssen auf die Funktion von Weichenheizungen beschrieben, bei der ein niederschlagerfassender Sensor in einem vorgegebenen Abstand zur Weichen heizung angeordnet ist, der aus einem Heizelement und einem Temperatursen sor besteht, wobei durch Auswertung des Temperaturverlaufs das Vorhandensein von Niederschlag detektiert wird. In DE 199 15 103 A1 a device for detecting weather-related influences, is described on the function of point heating in which a low hit Synthesis sensor is arranged at a predetermined distance from the point heating, consisting of a heating element and a Temperatursen sor, wherein by evaluating the temperature profile, the presence is detected of precipitation. Diese Einrichtung ist störan fällig gegenüber Verschmutzung und Umwelteinflüssen wie Umgebungstempe ratur und Windgeschwindigkeit, da die Wärmeübertragung von Heizelement zu Sensorelement auch von diesen Faktoren beeinflusst wird. This facility is störan due to pollution and environmental influences such as ambient temperature and wind speed Tempe, since the heat transfer from heating element to sensor element is also influenced by these factors. Eine sichere Detek tion von Niederschlägen ist somit nur eingeschränkt möglich. A safe Detek tion of precipitation is thus limited. Nachteilig ist auch hierbei, dass die Detektion von Niederschlag infolge von Taupunktunter schreitung nicht möglich ist. The disadvantage is also here that the detection of precipitation due to Taupunktunter underrange is not possible.

Ferner ist nach DE 195 06 550 A1 ein Verfahren bekannt, bei dem durch spektralanalytische Messung und Auswertung der Transmissions- und Refle xionseigenschaften von Niederschlag eine Niederschlagsdetektion erfolgt. Furthermore, according to DE 195 06 550 A1 is known a method in which, by spectroscopic measurement and evaluation of transmission and Refle xionseigenschaften done by precipitation a precipitate detection. Aufgrund des Einsatzes von optischen Anordnungen ist wegen deren starker Verschmutzungsempfindlichkeit sowie ihres hohen Aufwandes und des damit verbundenen hohen Preises dieses Verfahren nur für spezielle Applikationen geeignet. Due to the use of optical arrangements, this method only suitable for special applications because of their high sensitivity to contamination, as well as their high cost and the high price involved. Unter rauen industriellen Bedingungen und für den Einsatz im Freien sind derartige Geräte nicht anwendbar. Under harsh industrial conditions and for outdoor use such devices are not applicable.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art anzugeben, mit der sowohl flüssige als auch feste Niederschläge detektiert werden können, die gegenüber Verschmutzungen unempfindlich ist und kostengünstig herstellbar ist. The object of the invention is to provide a method and provide an apparatus of the aforementioned kind can be detected with the both liquid and solid precipitates, which is insensitive to dirt and can be produced inexpensively.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Verfahren, welche die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale und mit einer Vorrichtung, welche die im Patentanspruch 5 angegebenen Merkmale aufweist, gelöst. The object is according to the invention which achieved with a method, the features indicated in patent claim 1 and with an apparatus having the features indicated in claim 5.

Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben. Advantageous embodiments are disclosed in the dependent claims.

Die Erfindung zeichnet sich durch eine Reihe von Vorteilen aus. The invention is characterized by a number of advantages. Sie ermöglicht eine aggregatszustandsunabhängige Niederschlagsdetektion, insbesondere auch von Niederschlägen durch Taupunktunterschreitung, wie dies beispielsweise bei Betauung, Bereifung oder Vereisung möglich ist, sowie von fallenden Niederschlägen beliebiger Form, wie Regen, Schnee, Tau ua Sie kann kostengünstig hergestellt werden und ist für Einsatzfälle an verschmutzungsgefährteten Orten und mit starker mechanischer Beanspru chung geeignet. It allows an aggregate state-independent precipitation detection, especially of rainfall through the dew point, as is possible for example with condensation, tires or icing and pollution endanger ended any form, such as rain, snow, dew, etc. They can be manufactured at low cost and is suitable for applications at from falling rainfall suitable places and with strong mechanical DEMANDS.

Durch die mikrorechnergesteuerte Auswerteeinheit kann aus den Signalverläu fen und ihren Verknüpfungen Niederschlag auch bereits kurz vor seiner Entste hung prognostiziert werden. By the microcomputer-controlled evaluation unit can fen from the Signalverläu and their links precipitation are also predicted shortly before his Entste hung. Damit können bereits vor dem Einsetzen von Niederschlag Maßnahmen für das Freihalten der Fläche, z. This allows measures for the free Keep the area, for even before the onset of precipitation. B. das Einschalten von Heizungen, eingeleitet werden. B. turning on heaters, are introduced. Durch das fehlerarme Ermitteln der Temperatur kurz vor dem Auftreten von Vereisung kann die Heizung auch erst kurz vor Erreichen des Vereisungszustandes eingeschaltet werden, so dass sich gegenüber den bekannten Verfahren, bei dem die Heizung aus Sicherheitsgrün den zeitig eingeschaltet werden muss, eine deutliche Energiekosteneinsparung ergibt. Through the low-error determining the temperature just before the onset of freezing, the heating can also be switched on only shortly before reaching the icing condition, so that relative to the known method in which the heater for safety reasons to have to be temporarily turned on, resulting in a significant energy cost savings.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. The invention is explained below with reference to an exemplary embodiment.

In der zugehörigen Zeichnung zeigt In the accompanying drawings shows

Fig. 1 eine schematische Darstellung der Anordnung im Längsschnitt. Fig. 1 is a schematic representation of the arrangement in longitudinal section. Die Vorrichtung verfügt über mindestens vier Sensorelemente 1 bis 4 , ein Kühlelement 5 , ein Heizelement 6 sowie eine mikrorechnergesteuerte Ansteu er- und Auswerteeinheit 7 . The device comprises at least four sensor elements 1 to 4, a cooling element 5, a heater 6 and a micro-computer-controlled Ansteu ER and evaluation unit. 7

An der zu überwachenden Oberfläche ist ein äußerer Temperatursensor 1 angebracht. On the surface to be monitored, an external temperature sensor 1 is mounted. In einem geeigneten wasserdampfdurchlässigen Gehäuse 8 befin den sich an der zu überwachenden Oberfläche der Oberflächentemperatursen sor 2 sowie eine kompakte Anordnung mit einem Feuchte- oder Taupunktsensor 4 und in dessen unmittelbarer Nähe ein Temperaturfühler 3 zur Bestimmung der an dem Feuchte- oder Taupunktsensor 4 bestehenden Tempe ratur. In a suitable water vapor permeable casing 8 befin to be sor of the monitoring at the surface of the Oberflächentemperatursen 2 as well as a compact arrangement with a humidity or dew point 4 and in the immediate vicinity of a temperature sensor 3 for determining the existing on the humidity or dew point sensor 4 Tempera ture , Der Feuchte- oder Taupunktsensor 4 ist mit einem Kühlelement 5 und einem Heizelement 6 gekoppelt. The humidity or dew point sensor 4 is coupled with a cooling element and a heating element 5. 6 Die Ansteuer- und Auswerteeinheit 7 ist zweckmäßiger Weise innerhalb des Gehäuses 8 angebracht. The control and evaluation unit 7 is mounted within the housing 8 suitably. Sie kann aber auch außerhalb angeordnet werden. But it can also be arranged outside.

Der äußere Temperatursensor 1 ermittelt die Umgebungstemperatur, während mit dem Oberflächentemperatursensor 2 die Temperatur an der Fläche, auf der sich der Niederschlag absetzt, bestimmt wird. The outer temperature sensor 1 detects an ambient temperature, while the temperature at the surface on which the precipitate settles, it is determined with the surface temperature sensor. 2 Die an der Oberfläche des Feuch te- oder Taupunktsensors 4 herrschende Temperatur ermittelt dessen Tempera tursensor 3 . Determines the pressure prevailing at the surface of the Feuch TE or dew point sensor 4 whose temperature Tempera tursensor. 3 Die dort vorhandene Temperatur kann auf Werte, die sowohl oberhalb als auch unterhalb der Umgebungstemperatur liegen, geregelt werden. The present there can be temperature to values ​​that lie both above and below the ambient temperature controlled. Die Temperaturänderungen werden mit Hilfe des Kühlelements 5 und des Heizelements 6 hervorgerufen. The temperature changes are caused with the aid of the cooling element 5 and the heating element. 6

Mit der Ansteuer- und Auswerteeinheit 7 wird der Verlauf dieser Regelung vorgegeben und aus der mathematischen Verknüpfung der gemessenen Größen und ihrer Zeitverläufe der Zustand der Fläche, insbesondere eine Aussagen darüber, ob ein Niederschlag vorhanden ist, ermittelt. With the control and evaluation unit 7 the course of this control is set and from the mathematical combination of the measured values and their timings of the state of the surface, in particular a statement as to whether a precipitate exists determined.

Dabei ist es auch möglich, dass von der mikrorechnergesteuerten Ansteuer- und Auswerteeinheit 7 aus den Signalverläufen bereits kurz vor dem Auftreten von Niederschlag dieser prognostiziert werden kann, so dass erforderliche Gegenmaßnahmen veranlasst werden können. It is also possible that this can shortly before the onset of precipitation of the micro-processor controlled control and evaluation unit 7 from the waveforms are forecast so that necessary measures can be initiated.

BEZUGSZEICHENLISTE LIST OF REFERENCE NUMBERS

1 1

äußerer Temperatursensor external temperature sensor

2 2

Oberflächentemperatursensor Surface temperature sensor

3 3

Temperatursensor des Feuchtefühlers Temperature sensor of humidity probe

4 4

Feuchte- oder Taupunktsensor Humidity or dew point

5 5

Kühlelement cooling element

6 6

Heizelement heating element

7 7

Ansteuer- und Auswerteeinheit Control and evaluation unit

8 8th

Gehäuse (wasserdampfdurchlässig) Housing (permeable to water vapor)

Claims (6)

1. Verfahren zur Detektion von Niederschlägen an der Oberfläche eines zu überwachenden Bauteils unter Verwendung von Temperatur- und Taupunkt sensorik ( 3 ), dadurch gekennzeichnet , dass auf einer Messfläche, auf der sich der Niederschlag absetzt, eine Feuchte- oder Taupunktmessung durchgeführt wird, indem die Messfläche je nach Umgebungsbedingungen erwärmt oder gekühlt wird und die Temperatur dieser Messfläche sowie die Umgebungstem peratur an der zu überwachenden Oberfläche gemessen und aus der Verknüp fung der gemessenen Größen und ihrer Zeitverläufe eine Aussage über das Vorhandensein von Niederschlag an der zu überwachenden Oberfläche getrof fen wird. 1. A method for detection of precipitates on the surface of the monitored device using temperature and dew point sensors (3), characterized in that on a measurement surface on which the precipitate to settle, a humidity or dew point measurement is carried out by heated or the measurement surface according to the ambient conditions is cooled and the temperature of said measuring surface as well as the ambient is temperature measured at the monitoring at the surface and from the Verknüp the measured values ​​and their timings Fung an indication of the presence of deposit on the monitored surface getrof fen ,
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung der Erwärmung und Kühlung sowie die Ermittlung der Aussage über das Vorhandensein von Niederschlag mit einer mikrorechnergesteuerten Ansteuer- und Auswerteeinheit ( 7 ) erfolgt. 2. The method according to claim 1, characterized in that the control of heating and cooling, and the determination of the indication of the presence of precipitate with a microcomputer-controlled control and evaluation unit (7).
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass durch die mikrorechnergesteuerte Auswerteeinheit ( 7 ) aus den Signalverläufen und ihren Verknüpfungen bereits kurz vor seiner Entstehung eines Niederschlags auf der Messfläche ein Signal erzeugt wird. 3. The method of claim 1 or 2, characterized in that by the micro-computer-controlled evaluation unit (7) of the waveforms and their links, a signal is generated on the measurement surface shortly before its formation of a precipitate.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass mit der Auswerteeinheit ( 7 ) Standardausgangssignale erzeugt werden, die eine Heizvorrichtung in Gang setzen können. 4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the evaluation unit (7) standard output signals are generated, which can put a heater in motion.
5. Vorrichtung zur Detektion von Niederschlägen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass in einer kompakten Anordnung, die auf die zu überwachende Oberfläche aufsetzbar ist, ein Kühlelement ( 5 ) und ein Heizelement ( 6 ) sowie ein Feuchte- oder Taupunktsensor ( 4 ) und in dessen Nähe ein Temperatursensor ( 3 ) zur Messung der Temperatur des Feuchte- oder Taupunktsensor ( 4 ) angeordnet sind und die kompakte Anordnung mit einem äußeren Temperatursensor ( 1 ), der an der zu überwachenden Oberfläche angeordnet ist, sowie einer mikrorechnergesteuerten Ansteuer- und Auswerte einheit ( 7 ) verbunden ist. 5. A device for detecting rainfall according to any one of claims 1 to 4, characterized in that in a compact arrangement which can be placed on the monitored surface, a cooling element (5) and a heating element (6) and a humidity or dew point (4) and near which a temperature sensor (3) for measuring the temperature of the humidity or dew point (4) are arranged and the compact arrangement with an external temperature sensor (1), which is arranged on the monitored surface, and a micro-computer-controlled is connected to control and evaluation unit (7).
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die kompakte Anordnung von einem wasserdampfdurchlässigen Gehäuse ( 8 ) umschlossen ist. 6. Apparatus according to claim 5, characterized in that the compact arrangement of a water-vapor-permeable housing (8) is enclosed.
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