DE102004032032A1

DE102004032032A1 - Schaltungsanordnung mit einem Schwingkreis zur Erfassung der Helligkeit

Info

Publication number: DE102004032032A1
Application number: DE200410032032
Authority: DE
Inventors: Andreas Blaut; Peter Buschmann
Original assignee: Hella KGaA Huek and Co
Current assignee: Hella GmbH and Co KGaA
Priority date: 2004-07-02
Filing date: 2004-07-02
Publication date: 2006-01-19

Abstract

Schaltungsanordnung mit einem Schwingkreis aus einer Induktivität (L), einer Kapazität (C) und einem ohmschen Widerstand (R) und mit einem Oszillator (O), wobei der Widerstand (R) ein Fotowiderstand ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung mit einem Schwingkreis aus einer Induktivität, einer Kapazität und einem ohmschen Widerstand und einem Oszillator.

Eine derartige Schaltungsanordnung zum Messen von Feuchtigkeit ist aus der Druckschrift mit der Veröffentlichungsnummer DE 101 27 990 C2 bekannt. Die Kapazität des dort verwendeten Schwingkreises ist sehr feuchtigkeitsempfindlich. Kommt ein Material mit einer hohen Dielektrizitätszahl wie zum Beispiel Wasser in die Nähe des Schwingkreises, insbesondere der Kapazität, bewirkt dies eine Änderung der Eigenfrequenz des Schwingkreises. Bei Feuchtigkeit ist die Eigenfrequenz des Schwingkreises geringer als bei Trockenheit.

Diese Veränderung der Eigenfrequenz des Schwingkreises lässt sich ermitteln. Dazu wird ein Oszillator, der Schwingungen zum Anregen des Schwingkreises erzeugt „durchgestimmt". Dabei wird die Frequenz der Anregung sukzessiv verändert. Gleichzeitig wird beobachtet, bei welcher Frequenz Resonanzerscheinungen vorliegen. Dadurch kann die Eigenfrequenz des Schwingkreises erkannt werden.

Feuchtigkeitssensoren der vorbeschriebenen Art werden häufig als sogenannte Regensensoren in der Kraftfahrzeugtechnik verwendet. Zumeist werden sie in Windschutzscheiben des Fahrzeugs eingebaut, um beispielsweise die Beleuchtungsanlage oder die Scheibenwischanlage des Fahrzeugs zu steuern.

Neben den sogenannten Regensensoren werden häufig auch Lichtsensoren in der Windschutzscheibe eines Kraftfahrzeugs eingebaut, die beispielsweise zur Steuerung der Beleuchtungsanlage oder der Klimaanlage benötigt werden. Dadurch ergibt sich ein Platzbedarf für zwei verschiedene Sensoren. Da der Platz für den Einbau von Sensoren in der Windschutzscheibe jedoch beschränkt ist, ist es wünschenswert, möglichst wenig Platz für verschiedene Sensoren zu verbrauchen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung zur Erfassung der Helligkeit zu schaffen, die in den aus dem Stand der Technik bekannten Befeuchtungssensor mit einem Schwingkreis integriert werden kann.

VORTEILE DER ERFINDUNG

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass als Widerstand in dem Schwingkreis ein Fotowiderstand verwendet wird. Der Fotowiderstand verändert bei Lichteinstrahlung seinen Widerstandswert. Durch eine Veränderung des Widerstandswerts wird die Güte des Schwingkreises geändert. Die veränderte Güte ist somit ein Maß für die Helligkeit. Wird ein Fotowiderstand in dem Befeuchtungssensor aus dem Stand der Technik verwendet, kann, sofern auch eine entsprechende messtechnische Verarbeitung gewährleistet ist, nicht nur die Feuchtigkeit, sondern auch die Helligkeit erfasst werden. Damit kann nur eine Technologie zum Messen der Feuchtigkeit und der Helligkeit verwendet werden, was unter anderem Material für die Sensoren und weiterverarbeitende Komponenten spart.

Insbesondere wenn der Helligkeitssensor zur Steuerung der Beleuchtungsanlage verwendet werden soll, empfiehlt es sich, einen Fotowiderstand zu verwenden, der eine Empfindlichkeit hat, die der Empfindlichkeit des menschlichen Auges weitgehend entspricht. Dieses kann zum Beispiel durch einen Sensor mit einer v-λ-Charakteristik geleistet werden. Ein solcher Fotosensor kann beispielsweise ein Cadmiumsulfid-Fotowiderstand sein.

Soll der Helligkeitssensor dagegen für die Steuerung einer Klimaanlage verwendet werden, kann es vorteilhaft sein, wenn der Fotowiderstand ein Infrarotsensor ist.

Damit der Schwingkreis durchgestimmt werden kann, ist es vorteilhaft, wenn der Oszillator der Schaltungsanordnung verschiedene Frequenzen erzeugen kann.

Eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung kann ein Mittel zum Erfassen der Spannung über Reihenschaltung aus der Induktivität, der Kapazität und dem Fotowiderstand oder zumindest einen dieser Bauelemente aufweisen. Ferner kann die Schaltungsanordnung ein Mittel zum Ermitteln der Güte des Schwingkreises haben. Das Mittel zum Erfassen und das Mittel zum Ermitteln der Güte können in einem integrierten Schaltkreis, insbesondere in einem Mikroprozessor integriert sein.

Ferner kann eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung ein Mittel zum Erzeugen einer an einem Ausgang abgreifbaren Ausgangsspannung aufweisen. Die Ausgangsspannung ist dabei von der Güte funktional abhängig. Dieses Mittel zum Erzeugen der Ausgangsspannung kann ebenfalls mit dem Mittel zum Erfassen der Spannung und mit dem Mittel zum Ermitteln der Güte in einem integrierten Schaltkreis, insbesondere in einem Mikroprozessor integriert sein.

Das Mittel zum Erzeugen der Ausgangsspannung kann so eingerichtet sein, dass die Ausgangsspannung proportional zur Güte oder gegenproportional zur Güte ist.

In einer besonders geeigneten Ausführung der Vorrichtung kann der Oszillator galvanisch von der Reihenschaltung aus der Induktivität, der Kapazität und dem Fotowiderstand getrennt sein. Ist der Schwingkreis galvanisch von der übrigen Schaltungsanordnung getrennt, kann der Schwingkreis integraler Bestandteil einer Scheibe, insbesondere der Windschutzscheibe sein. Die übrige Schaltungsanordnung und insbesondere eine Übertragungsinduktivität zur Kopplung mit dem Schwingkreis kann dann in der unmittelbaren Nähe außerhalb der Scheibe angeordnet sein.

ZEICHNUNGEN
Ausführungsbeispiele für erfindungsgemäße Schaltungsanordnungen zur Erfassung der Helligkeit sind anhand der Zeichnung näher beschrieben. Darin zeigt
1 eine erste erfindungsgemäße Schaltungsanordnung und
2. eine zweite erfindungsgemäße Schaltungsanordnung mit galvanisch getrenntem Oszillator.
BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Die in 1 dargestellte Schaltungsanordnung weist eine Reihenschaltung aus einem Fotowiderstand R, einer Kapazität C und einer Induktivität L auf, die mit einem Oszillator O zu einem Reihenschwenkkreis zusammengeschaltet ist. Mittels des Oszillators O kann der Reihenschwenkkreis mit Schwingungen verschiedener Frequenzen angeregt werden. Es ist insbesondere möglich, dass der Oszillator Schwingungen erzeugt, wobei die Frequenzen der Schwingungen sukzessiv verändert werden. So kann ein ganzer Frequenzbereich „durchgestimmt" werden.
Der Wert des Fotowiderstands R ändert sich in Abhängigkeit von der Lichteinstrahlung, die auf den Fotowiderstand R gerichtet ist. Durch die Änderung des Werts des Fotowiderstands R wird das Frequenzverhalten der Reihenschaltung verändert.
Insbesondere die Güte Q des Schwingkreises wird verändert. Anhand einer Veränderung der Güte Q lässt sich dadurch eine Änderung der Lichteinstrahlung auf den Widerstand R feststellen.
Um die Veränderung der Güte Q zu erfassen, ist ein Mikroprozessor μP vorgesehen, der parallel zu der Reihenschaltung geschaltet ist. Dieser Mikroprozessor μP dient als Mittel zum Erfassen der Spannung über der Reihenschaltung aus der Induktivität L, der Kapazität C und dem Fotowiderstand R. Aus der Spannung kann dann die Güte des Schwingkreises ermittelt werden. Der Mikroprozessor dient daher auch als Mittel zum Ermitteln der Güte des Schwingkreises. Ferner ist der Mikroprozessor ein Mittel zum Erzeugen einer Ausgangsspannung, die am Ausgang A der Schaltungsanordnung abgreifbar ist. Diese Ausgangsspannung ist von der Güte des Schwingkreises funktional abhängig. Da die Güte wiederum funktional vom Widerstandswert des Fotowiderstands und somit von der Helligkeit abhängt, besteht ein funktionaler Zusammenhang zwischen der Ausgangsspannung und der Helligkeit, weshalb die Schaltungsanordnung als Helligkeitssensor geeignet ist.
Das in der 2 dargestellte zweite Ausführungsbeispiel ist eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung und unterscheidet sich dadurch, dass die Reihenschaltung aus dem Fotowiderstand R, dem Kondensator C und der Induktivität L galvanisch von den übrigen Teilen der Schaltungsanordnung getrennt ist. Dadurch ergibt es sich, dass der Mikroprozessor μP nicht mehr parallel zu der Reihenschaltung, sondern parallel zu dem Oszillator O und mittelbar parallel zur Induktivität L der Reihenschaltung geschaltet ist.
Die galvanische Kopplung zwischen dem Schwingkreis R, C, L und der übrigen Schaltungsanordnung erfolgt zum einen über die Induktivität L des Schwingkreises und andererseits über eine Übertragungsinduktivität L_Ü, die parallel zum Oszillator und zum Mikroprozessor geschaltet ist. Über die Übertragungsinduktivität L_Ü und der Induktivität L wird die von dem Oszillator erzeugte Schwingung in den Schwingkreis eingekoppelt. Zugleich ergibt sich durch die elektrische Induktion in der Spule L des Schwingkreises eine Rückkopplung auf die Übertragungsinduktivität L_Ü, wobei sich diese Rückkopplung durch eine Änderung des Werts des Fotowiderstands R ändert. Durch ein Durchstimmen des Oszillators O kann dann der Mikroprozessor μP die Güte der Reihenschaltung ermitteln. Verändert sich die Güte aufgrund einer sich verändernden Lichteinstrahlung am Fotowiderstand R, wird dies von dem Mikroprozessor μP erkannt. Der Mikroprozessor μP liefert an einem Ausgang A der Schaltungsanordnung eine Ausgangsspannung, die funktional von der Helligkeit am Fotowiderstand R abhängt.

Claims

Schaltungsanordnung mit einem Schwingkreis aus einer Induktivität (L), einer Kapazität (C) und einem ohmschen Widerstand (R) und mit einem Oszillator (O), dadurch gekennzeichnet, dass der Widerstand (R) ein Fotowiderstand ist.
Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Fotowiderstand (R) eine v-λ-Charakteristik hat.
Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Fotowiderstand (R) ein Infrarot-Sensor ist.
Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem Oszillator (O) verschiedene Frequenzen erzeugbar sind.
Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltungsanordnung ein Mittel (μP) zum Erfassen der Spannung über der Reihenschaltung aus der Induktivität (L), der Kapazität (C) und dem Fotowiderstand (R) aufweist.
Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltungsanordnung ein Mittel (μP) zum Ermitteln der Güte des Schwingkreises hat.
Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltungsanordnung ein Mittel (μP) zum Erzeugen einer an einem Ausgang (A) abgreifbaren Ausgangsspannung hat, die von der Güte funktional abhängig ist.
Schaltungsanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgangsspannung proportional zur Güte ist.
Schaltungsanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgangsspannung gegenproportional zur Güte ist.
Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Oszillator galvanisch von der Reihenschaltung aus der Induktivität (L), der Kapazität (C) und dem Fotowiderstand (R) getrennt sind.