DE102004050345A1 - Instantaneous moistening ratio measuring device, has capacitive sensor unit, which is coupled with assembly in such a manner that capacitance of capacitive sensor unit changes based on moistening ratio of assembly measurably - Google Patents
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Messen des momentanen Benetzungsgrades eines Bauteils, insbesondere im Kraftfahrzeugbereich.The The present invention relates to a device for measuring the instantaneous Wetting degree of a component, especially in the automotive sector.
Obwohl auf beliebige Bauteile anwendbar, werden die vorliegende Erfindung sowie die ihr zugrunde liegende Problematik in Bezug auf eine Kraftfahrzeugscheibe, insbesondere auf die Windschutzscheibe eines Kraftfahrzeugs, näher erläutert.Even though Applicable to any components, the present invention as well as the underlying problem with respect to a vehicle window, in particular to the windshield of a motor vehicle, explained in more detail.
Es sind Scheibenwischvorrichtungen für Windschutzscheiben von Kraftfahrzeugen bekannt, bei denen eine Steuerung der Scheibenwischer nicht nur über einen herkömmlichen Lenkstockhebel, sondern zusätzlich über einen Regensensor erfolgt. Diese Regensensoren liefern in Abhängigkeit des jeweiligen sich auf der Fahrzeugscheibe befindlichen Feuchtigkeitsgrades bzw. in Abhängigkeit des Benetzungsgrades an eine Auswerteeinheit des Kraftfahrzeugs ein Signal, welches üblicherweise zur Ansteuerung der Scheibenwischer genutzt wird.It are windshield wiper devices for windshields of motor vehicles known in which a control of the windscreen wiper not only over a usual Steering column lever, but in addition to a Rain sensor takes place. These rain sensors provide depending on the respective level of moisture on the vehicle window or depending on the wetting degree to an evaluation unit of the motor vehicle a signal, which is usually is used to control the windscreen wiper.
Aus dem Stand der Technik sind beispielsweise optische Regensensoren bekannt, welche üblicherweise eine Lichtquelle umfassen, deren elektromagnetische Strahlung von der Windschutzscheibe, je nach Feuchtigkeitsbelag auf der Windschutzscheibe unterschiedlich reflektiert wird. Der reflektierte Anteil wird mittels eines Fotoelements erfasst, so dass ein dem Benetzungsgrad entsprechendes Ausgangssignal des Regensensors bereitgestellt werden kann. Diese Ausgangssignale können derart ausgewertet und zur Steuerung der Scheibenwischer verwendet werden, dass sowohl die Einschaltung als auch die Wischergeschwindigkeit in Abhängigkeit von einer gemessenen Regenmenge variiert wird.Out The prior art, for example, optical rain sensors known, which usually comprise a light source whose electromagnetic radiation from the windshield, depending on the moisture on the windshield is reflected differently. The reflected portion is determined by a photo element detected, so that a wetting degree corresponding Output signal of the rain sensor can be provided. These Output signals can evaluated and used to control the wiper be that both the turn-on and the wiper speed in dependence of a measured amount of rain is varied.
An diesem Ansatz gemäß dem Stand der Technik hat sich jedoch die Tatsache als nachteilig herausgestellt, dass optische Regensensoren durch verschiedene vom Benetzungsgrad unabhängige Einflüsse beeinträchtigt werden. Optischen Sensorsysteme reagieren sehr empfindlich auf Verschmutzungen und daher kann das Ausgangssignal der Mess- und Auswerteeinheit häufig nicht mehr als Maß des Benetzungsgrades angesehen werden. Dies wirkt sich auf die Zuverlässigkeit des Systems nachteilig aus.At this approach according to the state However, the art has proved to be disadvantageous in the fact that that optical rain sensors by different from the wetting degree independent influences are impaired. Optical sensor systems are very sensitive to contamination and therefore the output signal of the measuring and evaluation unit often no more than measure of Wetting degree can be considered. This affects the reliability of the system disadvantageous.
Ferner sind auf der Außenseite der Fahrzeugscheibe aufgebrachte Sensoren bekannt, welche aus zwei sich nicht berührenden Leiterbahnen bestehen, die parallel verlaufende, kammartig ineinander greifende Leiterbahnabschnitte aufweisen, welche untereinander elektrisch nicht verbunden sind. Diese sind beispielsweise als Strukturen mit konstanter Breite ausgebildet. Dabei sind die Leiterbahnen mit elektrischen Anschlussvorrichtungen versehen. Durch die Wassertröpfchen werden die elektrisch leitenden Bahnen derart überbrückt, dass ein elektrischer Messstrom fließt. Der Kurzschluss der Leiterbahnen durch die Wassertröpfchen bewirkt eine Änderung des Gesamtwiderstands des Sensors. In Abhängigkeit vom jeweiligen Benetzungsgrad auf der Fahrzeugscheibe lässt sich somit über die Widerstandsänderung ein reproduzierbares elektrisches Signal erzeugen.Further are on the outside the vehicle windscreen applied sensors known, which consists of two not touching Conductors exist, the parallel, comb-like into each other have cross-section conductor tracks, which are electrically interconnected are not connected. These are, for example, as structures with a constant Width trained. Here are the tracks with electrical Connection devices provided. Become through the water droplets the electrically conductive tracks bridged so that an electrical Measuring current flows. The short circuit of the tracks by the water droplets causes a change the total resistance of the sensor. Depending on the degree of wetting on the vehicle window leaves thus about the resistance change produce a reproducible electrical signal.
Da die im Bereich des Regensensors auftreffende Feuchtigkeit dabei repräsentativ für den Benetzungsgrad der Fahrzeugscheibe ist, wird der Regensensor üblicherweise auf der Fahrzeugscheibe des Kraftfahrzeugs im Bereich der Scheibenwischer angeordnet.There the moisture that hits the area of the rain sensor representative for the Wetting degree of the vehicle window, the rain sensor is usually on the vehicle window of the motor vehicle in the area of the windscreen wiper arranged.
Der Regensensor wird aus diesem Grund bereits beim Hersteller der Fahrzeugscheiben auf die Fahrzeugscheibe aufgebracht, was einen sehr aufwändigen und sehr kostenintensiven Prozess darstellt.Of the Rain sensor is for this reason already at the manufacturer of the vehicle windows applied to the vehicle window, which is a very elaborate and represents very costly process.
An diesem Ansatz gemäß dem Stand der Technik hat sich zudem die Tatsache als nachteilig herausgestellt, dass die auf der Außenseite der Fahrzeugscheibe montierten Sensoren äußeren Witterungseinflüssen sowie mechanischen Einflüssen durch beispielsweise die Scheibenwischer ausgesetzt sind, wodurch Verschleißerscheinungen auftreten können.At this approach according to the state In addition, the technology has proved to be disadvantageous that on the outside the vehicle window mounted sensors outside the weather as well mechanical influences For example, the windshield wipers are exposed, causing wear and tear may occur.
Aus
der Druckschrift
An diesem Ansatz gemäß dem Stand der Technik hat sich jedoch die Tatsache als nachteilig herausgestellt, dass diese Regensensoren äußerst empfindlich auf elektromagnetische Beeinflussungen reagieren, da sämtliche Funksignale im Bereich des Kraftfahrzeugs Störsignale für einen LC-Schwingkreis darstellen. Somit können externe Funksignale die Frequenz des LC-Schwingkreises ohne einer Benetzung der Kraftfahrzeugscheibe derart verändern, dass eine Scheibenwischerfunktion ohne einer Tröpfchenbildung auf der Scheibe in unerwünschter Weise aktiviert wird.At this approach according to the state However, the art has proved to be disadvantageous in the fact that that these rain sensors are extremely sensitive to respond to electromagnetic interference, since all Radio signals in the area of the motor vehicle represent interference signals for an LC resonant circuit. Thus, you can external radio signals the frequency of the LC resonant circuit without a Wetting the vehicle window so change that a windshield wiper function without a droplet formation on the disc in unwanted Way is activated.
Somit liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Messen des Benetzungsgrades, beispielsweise einer Kraftfahrzeugscheibe, zu schaffen, welche die oben genannten Nachteile beseitigt und welche insbesondere eine gegenüber äußeren Einflüssen störsicherere Messung des Benetzungsgrades gewährleistet.Thus, the present invention is the It is an object to provide a device for measuring the degree of wetting, for example a motor vehicle window, which eliminates the abovementioned disadvantages and which, in particular, ensures a measurement of the degree of wetting that is less susceptible to external influences.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe vorrichtungsseitig durch die Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.According to the invention this Task device side by the device with the features of claim 1.
Die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Idee besteht darin, dass die Vorrichtung zum Messen des momentanen Benetzungsgrades eines Bauteils, beispielsweise einer Kraftfahrzeugscheibe, mindestens ein kapazitives Sensorelement aufweist, welches mit dem Bauteil derart gekoppelt ist, dass sich die Kapazität des mindestens einen kapazitiven Sensorelements in Abhängigkeit des Benetzungsgrades des Bauteils messbar ändert.The The idea underlying the present invention is that that the device for measuring the current degree of wetting a component, for example a motor vehicle window, at least a capacitive sensor element which is connected to the component is coupled such that the capacitance of the at least one capacitive sensor element dependent on the wetting degree of the component measurably changes.
Somit weist die vorliegende Erfindung gegenüber den bekannten Ansätzen gemäß dem Stand der Technik den Vorteil auf, dass externe Funksignale keine Änderung der Kapazität des kapazitiven Sensorelementes hervorrufen. Dadurch wird die Messvorrichtung störsicherer und zuverlässiger ausgebildet.Consequently shows the present invention over the known approaches according to the prior Technology has the advantage that external radio signals no change the capacity cause the capacitive sensor element. This will cause the measuring device interference-proof and more reliable educated.
Ferner besteht ein Vorteil darin, dass sich die Kapazität des kapazitiven Sensorelements auch ohne einen direkten Kontakt mit den Feuchtigkeitstropfen in Abhängigkeit des Benetzungsgrades der Windschutzscheibe ändert. Dadurch kann das kapazitive Sensorelement bzw. die gesamte Messvorrichtung vor äußeren Einflüssen, wie beispielsweise Verschmutzungen, Feuchtigkeit, etc. an entsprechend geschützten Bereichen der Scheibe vorteilhaft montiert werden.Further there is an advantage in that the capacitance of the capacitive sensor element even without a direct contact with the moisture drops in dependence the degree of wetting of the windshield changes. This can be the capacitive Sensor element or the entire measuring device from external influences, such as For example, dirt, moisture, etc. on appropriately protected areas the disc can be mounted advantageously.
In den Unteransprüchen finden sich vorteilhafte Verbesserungen und Ausgestaltungen der im Patentanspruch 1 angegebenen Messvorrichtung.In the dependent claims find advantageous improvements and refinements of specified in claim 1 measuring device.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist das mindestens eine kapazitive Sensorelement als kapazitiver Laminierfolienverbund ausgebildet. Dabei ist vorzugsweise mindestens ein Messkondensator auf einer Laminierfolie aufgebracht oder in der Laminierfolie integriert. Der mindestens eine Messkondensator ist beispielsweise als interdigital ausgebildeter Messkondensator, als Lochfolien-Messkondensator, oder dergleichen ausgebildet. Es ist für den einschlägigen Fachmann offensichtlich, dass ein irgendwie gearteter Messkondensator als Bestandteil des Laminierfolienverbunds verwendet werden kann.According to one preferred development is the at least one capacitive sensor element designed as a capacitive Laminierfolienverbund. It is preferable at least one measuring capacitor is applied to a laminating film or integrated in the laminating film. The at least one measuring capacitor is, for example, an interdigitated measuring capacitor, as a perforated film measuring capacitor, or the like. It is for the relevant It is obvious to a person skilled in the art that a measuring condenser of some kind Part of the Laminierfolienverbunds can be used.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist das die Messvorrichtung aufnehmende Bauteil als Verbundglasscheibe, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, ausgebildet, wobei der kapazitive Laminierfolienverbund zwischen zwei Glasschichten der Verbundglasscheibe einlaminiert ist. Dies gewährleistet einen sicheren und gegen äußere Einflüsse, wie beispielsweise Verschmutzung, Feuchtigkeit, etc., geschützten Einbauort des Sensorelements, so dass eine langlebige Funktionsfähigkeit der Messvorrichtung gewährleistet wird.According to one Another preferred embodiment is the component receiving the measuring device formed as a laminated glass pane, in particular of a motor vehicle, wherein the capacitive laminating film composite between two glass layers of Laminated glass is laminated. This ensures a safe and secure against external influences, such as For example, pollution, moisture, etc., protected installation location of the sensor element, so that a long-lasting functionality ensures the measuring device becomes.
Gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel ist mindestens ein kapazitives Referenz-Sensorelement für insbesondere eine Kompensation von Dritteinflüssen, beispielsweise von Temperatureinflüssen, vorgesehen. Das kapazitive Referenz-Sensorelement ist vorteilhaft über eine Brückenschaltung mit dem mindestens einen kapazitiven Sensorelement derart verbunden, dass ein temperaturunabhängiges Differenzsignal erfasst werden kann. Durch die integrierte Kompensation mittels des Referenzkondensators können die Eigenschaften der Scheibe aus den relevanten Messergebnissen herausgefiltert bzw. kompensiert werden.According to one another preferred embodiment is at least one reference capacitive sensor element for particular a compensation of third-party influences, for example, by temperature influences provided. The capacitive Reference sensor element is advantageous via a bridge circuit with the at least a capacitive sensor element connected such that a temperature-independent difference signal can be detected. Due to the integrated compensation by means of of the reference capacitor can the properties of the disc from the relevant measurement results filtered out or be compensated.
Vorzugsweise weist die Vorrichtung eine zentrale Ansteuer-/Auswerteeinheit für eine geeignete elektrische Ansteuerung des mindestens einen kapazitiven Sensorelements sowie für eine Messung und Auswertung der von dem mindestens einen kapazitiven Sensorelement und/oder dem mindestens einen kapazitiven Referenz-Sensorelement empfangenen Signalen auf. Dabei ist die zentrale Ansteuer-/Auswerteeinheit beispielsweise auf der Innenseite der Fahrzeugscheibe angebracht und drahtlos mit dem mindestens einen kapazitiven Sensorelement und/oder dem mindestens einen kapazitiven Referenz-Sensorelement kapazitiv gekoppelt. Dies gewährleistet eine einfache und zuverlässige Ansteuerung und Auswertung mit einem geringen Montageaufwand.Preferably the device has a central control / evaluation unit for a suitable electrical Control of the at least one capacitive sensor element and for one Measurement and evaluation of the at least one capacitive Sensor element and / or the at least one capacitive reference sensor element received signals. In this case, the central control / evaluation unit for example, mounted on the inside of the vehicle window and wirelessly with the at least one capacitive sensor element and / or capacitively coupled to the at least one capacitive reference sensor element. This guaranteed a simple and reliable Control and evaluation with a low installation effort.
Vorteilhaft sind das mindestens eine kapazitive Sensorelement, das mindestens eine kapazitive Referenz-Sensorelement und/oder die zentrale Ansteuer-/Auswerteeinheit im Wischbereich der Scheibenwischer von Kraftfahrzeugscheiben vorgesehen. Dadurch erfolgt eine Messung des Benetzungsgrades des relevanten Sichtbereichs des Fahrzeugbenutzers, so dass eine funktionsgerechte und zuverlässige Ansteuerung der Scheibenwischer gewährleistet wird. Die Scheibenwischvorrichtung ist vorzugsweise in Abhängigkeit von den von dem mindestens einen kapazitiven Sensorelement und/oder dem mindestens einen kapazitiven Referenz-Sensorelement empfangenen Daten mittels der zentralen Ansteuer-/Auswerteeinheit geeignet ansteuerbar. Eine derartige Ansteuerung kann beispielsweise über einen im Kraftfahrzeug bereitgestellten parallelen Bus, beispielsweise einen CAN-Bus, bewerkstelligt werden.Advantageous are the at least one capacitive sensor element that at least a capacitive reference sensor element and / or the central control / evaluation unit provided in the wiping area of the windshield wiper of vehicle windows. Thereby a measurement of the degree of wetting of the relevant field of view takes place the vehicle user, so that a functional and reliable control the windscreen wiper guaranteed becomes. The windshield wiper device is preferably dependent from the at least one capacitive sensor element and / or the at least one reference capacitive sensor element received Data by means of the central control / evaluation unit suitably controllable. Such a control can for example via a motor vehicle provided parallel bus, such as a CAN bus, accomplished become.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen Figuren der Zeichnung angegebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert.The Invention will be described below with reference to the schematic figures The drawings specified embodiments explained in more detail.
Es zeigen dabei:It show:
In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeigen gleiche oder funktionsgleiche Komponenten, soweit nichts Gegenteiliges angegeben ist.In the same reference numerals designate the same or functionally identical Components, unless stated otherwise.
Gemäß dem Ausführungsbeispiel
in
Wie
in
Das kapazitive Sensorelement ist gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel als durchsichtiger Laminierfolienverbund ausgebildet, bei welchem eine Messkondensatoranordnung auf einer Laminierfolie aufgebracht bzw. in der Laminierfolie integriert ist. Derartige Laminierfolien-Verbundtechniken sind im Stand der Technik hinlänglich bekannt, so dass auf eine ausführliche Beschreibung derselben verzichtet werden kann.The Capacitive sensor element is according to the present invention embodiment formed as a transparent Laminierfolienverbund, in which a measuring capacitor arrangement is applied to a laminating film or integrated in the laminating film. Such laminating composite techniques are sufficient in the prior art known, so on a detailed Description of the same can be dispensed with.
Für den vorliegenden
Erfindungsgedanken können
jegliche Messkondensatoren verwendet werden, welche ein sich zur
Außenseite
der Kraftfahrzeugscheibe
Vorteilhaft
sind der oder die Messkondensatoren auf der zur Außenseite
des Kraftfahrzeugs zugewandten Seite der Laminierfolie derart aufgebracht,
dass auf der äußeren Glasschicht
Wie
in
Den
sensorseitigen Koppelflächen
Wie
in
Somit
liefert das Ausgangssignal des Sensorelements
Über die
in
Nach
Erreichen einer vorbestimmten Schwellspannung wird vorzugsweise über eine
entsprechende Ansteuerung der Schalter S die Stromrichtung umgekehrt
und der aufgeladene Messkondensator C0 wieder
entladen. Bei nachfolgendem Erreichen einer korrespondierenden negativen Schwellspannung
werden die Schalter S erneut derart angesteuert, dass der Messkondensator
C0 wiederum aufgeladen wird. Die bei diesen
Auflade- und Entladevorgängen
des Messkondensators C0 auftretende generierte
Frequenz f stellt ein Maß für die Kapazität C0 des Messkondensators C0 und
somit ein Maß für den Benetzungsgrad
der Außenseite
der äußeren Glasschicht
Dieses
Auswerteverfahren beschreibt lediglich eine exemplarische Kapazitätsmessung
des Messkondensators C0. Selbstverständlich sind
alle Verfahren zur Messung einer Kapazitätsänderung des Messkondensators
C0 vorstellbar. Beispielsweise kann der
Messkondensator C0 über die Koppelflächen
Gemäß einem
bevorzugten Ausführungsbeispiel
weist die Messvorrichtung der vorliegenden Erfindung ein Referenz-Sensorelement
Der Referenzkondensator CR weist im Gegensatz zum Messkondensator C0 vorteilhaft eine Kondensatorflächenbeabstandung auf, welche nach außen durch eine geschlossene Fläche oder durch geringe Elektrodenabstände isoliert ist. Eine Ansteuerung des Referenzkondensators CR erfolgt auf analoge Weise wie die Ansteuerung des Messkondensators C0, so dass auf die vorhergehenden Ausführungen verwiesen wird.In contrast to the measuring capacitor C 0, the reference capacitor C R advantageously has a capacitor area spacing which is insulated to the outside by a closed area or by small electrode spacings. A control of the reference capacitor C R takes place in an analogous manner as the control of the measuring capacitor C 0 , so that reference is made to the preceding embodiments.
Aufgrund
der Ausgestaltung des Referenzkondensators CR mit
einem sich nicht zur Außenseite der äußeren Glasschicht
Beispielsweise
wird eine in
Wie
in
Wie
oben bereits erläutert
wurde, ist es für den
einschlägigen
Fachmann offensichtlich, dass beliebige Kondensatorausgestaltungen
denkbar sind, so lange das Streufeld des Messkondensators durch eine
Benetzung der Kraftfahrzeugscheibe
Vorzugsweise
sind die entsprechend zugeordneten Referenzkondensatoren CR gleich oder ähnlich zu den entsprechenden
Messkondensatoren C0 ausgebildet, wie oben
bereits angesprochen wurde und wie in
Sowohl der Messkondensator C0 als auch der Referenzkondensator CR bestehen vorzugsweise aus einem elektrisch gut leitfähigen Material, wie beispielsweise Aluminium, Gold, oder dergleichen.Both the measuring capacitor C 0 and the reference capacitor C R are preferably made of a highly electrically conductive material, such as aluminum, gold, or the like.
Obwohl die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Beispiele vorstehend beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Weise modifizierbar.Even though the present invention by means of preferred examples above It is not limited to this, but in many ways modifiable.
Beispielsweise können zur Messung von Wischverläufen eine Vielzahl an erfindungsgemäßen Messvorrichtungen verwendet werden. Dabei werden die einzelnen Kondensatoren über eigene oder gemeinsame Ansteuer-/Auswerteeinheit angesteuert und die gemessenen Signale derselben gemeinsam oder getrennt voneinander ausgewertet.For example can for measuring wiping processes a plurality of measuring devices according to the invention be used. The individual capacitors are on their own or common control / evaluation unit controlled and the measured Signals of the same evaluated together or separately.
Claims (9)
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Applications Claiming Priority (1)
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ID=36120550
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2004
- 2004-10-15 DE DE200410050345 patent/DE102004050345A1/en not_active Ceased
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
8131 | Rejection |