DE102007049198B4

DE102007049198B4 - 10.06.2009Kapazitiver Regensensor mit vergrößerter sensitiver Fläche

Info

Publication number: DE102007049198B4
Application number: DE102007049198.2A
Authority: DE
Inventors: Jochen Gans; Hans-Michael Schmitt; Thomas Polzer; Maik Rienecker; Oliver Eisenmann
Original assignee: Preh GmbH
Current assignee: Preh GmbH
Priority date: 2007-10-13
Filing date: 2007-10-13
Publication date: 2017-08-17
Anticipated expiration: 2027-10-14
Also published as: DE102007049198A1; DE102007049198B8; WO2009046966A1

Abstract

Kapazitiver Regensensor (1), insbesondere für ein Kraftfahrzeug, aufweisend – eine Leiterplatte (4), – ein Gehäuse (2), das die Leiterplatte (4) aufnimmt und umgibt, und – mindestens zwei Elektroden (3, 5), wobei die mindestens zwei Elektroden (3, 5) in einer planaren oder gekrümmten Fläche liegen und eine erste Elektrode (5) von einer auf der Leiterplatte (4) angeordneten, leitfähigen Fläche (5) gebildet wird, und wobei das Gehäuse (2) zumindest teilweise elektrisch leitfähig ist und eine zweite Elektrode (3) den elektrisch leitfähigen Teil des Gehäuses (2) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Elektrode (3) ausschließlich durch den elektrisch leitfähigen Teil des Gehäuses (2) gebildet ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen kapazitiven Regensensor nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 oder des Patentanspruchs 2.
Ein derartiger Regensensor ist aus der DE 10 2006 032 372 A1 bekannt. Regensensoren werden üblicherweise im Bereich der Windschutzscheibe eines Kraftfahrzeugs verbaut, um Regen auf der Scheibe zu detektieren und beispielsweise die Scheibenwischer zu aktivieren. Die beiden Elektroden des Sensors bilden einen Kondensator, dessen Kapazität sich ändert, wenn sich Regen im Erfassungsbereich des Sensors befindet. Die Änderung der Kapazität wird detektiert und ausgewertet.
Aus der DE 40 00 164 A1 ist ein Regensensor bekannt, der kein eigenes Gehäuse aufweist. Eine Elektrode wird von einer leitfähigen Fläche gebildet, die auf der Leiterplatte angeordnet ist. Eine zweite Elektrode wird durch die Autokarosserie gebildet.
Bei dem Regensensor der eingangs genannten Art ist die erfasste Fläche relativ gering. Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den Regensensor der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, dass die sensitive Fläche vergrößert wird, ohne den Regensensor zu vergrößern.
Gelöst wird die Aufgabe durch einen kapazitiven Regensensor nach Patentanspruch 1 oder 2.
Vorteilhafte Ausgestaltungsformen sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
Ein kapazitiver Regensensor nach Patentanspruch 1 weist ein zumindest teilweise elektrisch leitfähiges Gehäuse und eine Leiterplatte auf, wobei eine erste Elektrode von einer auf der Leiterplatte angeordneten, leitfähigen Fläche gebildet wird. Erfindungsgemäss bildet der elektrisch leitfähige Teil des Gehäuses eine zweite Elektrode. Dadurch wird erreicht, dass die Elektroden nicht auf die Fläche der Leiterplatte beschränkt sind, sondern auch das Gehäuse umfassen und der Erfassungsbereich des Regensensors vergrössert wird.
Ein kapazitiver Regensensor nach Patentanspruch 2 weist ein Sensormodul mit einem Gehäuse und einer Leiterplatte auf, wobei eine erste Elektrode von einer auf der Leiterplatte angeordneten, leitfähigen Fläche gebildet wird. Weiterhin ist eine Haltevorrichtung für das Sensormodul vorhanden. Erfindungsgemäß ist die Haltevorrichtung zumindest teilweise elektrisch leitfähig ausgebildet und der elektrisch leitfähige Teil der Haltevorrichtung bildet eine zweite Elektrode. Dadurch wird dem häufigen Anwendungsfall Rechnung getragen, dass das Sensormodul in einer Haltevorrichtung montiert wird. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung wird die Haltevorrichtung zu einem Teil des Kondensators des kapazitiven Regensensors, wodurch die sensitive Fläche weiter vergrößert wird.
Bei der Haltevorrichtung handelt es sich vorzugsweise um einen Halterahmen. Das Sensormodul wird beispielsweise in den Halterahmen eingeclipst oder eingedrückt.
Durch die erfindungsgemäße Einbindung leitfähiger Strukturen des Regensensors in den Kondensatoraufbau wird die sensitive Fläche des Sensors und damit dessen Erfassungsbereich auf einfache Art und Weise ohne Veränderung des Bauraums vergrößert.
Der kapazitive Regensensor weist bevorzugt eine elektrische Verbindung, insbesondere eine Kontaktfläche, zwischen dem elektrisch leitfähigen Teil der Haltevorrichtung und dem Sensormodul auf. Somit besteht in vorteilhafter Weise eine elektrische Verbindung zwischen der zweiten Elektrode und einer beispielsweise im Sensormodul angeordneten Auswerteelektronik oder einem elektrischen Anschluss am Sensormodul, über den der kapazitive Regensensor an die Bordelektronik des Kraftfahrzeugs angeschlossen ist. Bevorzugt ist das Gehäuse teilweise elektrisch leitfähig ausgebildet, beispielsweise um eine elektrische Verbindung zwischen dem elektrisch leitfähigen Teil der Haltevorrichtung und dem Sensormodul herzustellen.
In einer Ausgestaltungsform der Erfindung besteht der leitfähige Bereich des Gehäuses beziehungsweise der Haltevorrichtung aus einer leitfähigen Beschichtung. In einer alternativen Ausgestaltungsform ist das Gehäuse beziehungsweise die Haltevorrichtung als MID-Bauteil (Molded Interconnected Device) ausgebildet.
In vorteilhafter Weise bildet die Leiterplatte einen Teil des Gehäuses. Dabei zeigt die Seite der Leiterplatte, die die erste Elektrode trägt, bevorzugt nach außen. Dadurch wird erreicht, dass die erste Elektrode des montierten kapazitiven Sensors so nah wie möglich an der zu untersuchenden Scheibe angeordnet ist.
In einer Ausgestaltungsform der Erfindung bilden die Leiterplatte und das Gehäuse eine durchgängige Fläche. Somit liegen das Gehäuse und die Leiterplatte plan beispielsweise an der Windschutzscheibe an. Bevorzugt ist die die durchgängige Fläche bildende Seite des Gehäuses zumindest teilweise elektrisch leitfähig als zweite Elektrode ausgebildet, sodass die beiden Elektroden in einer planaren oder gekrümmten Fläche liegen.
In einer anderen Ausgestaltungsform der Erfindung bilden die Leiterplatte, die Haltevorrichtung und optional das Gehäuse eine durchgängige Fläche. Somit liegen die Leiterplatte, das Gehäuse und die Haltevorrichtung plan beispielsweise an der Windschutzscheibe an. Bevorzugt ist die die gemeinsame Fläche bildende Seite der Haltevorrichtung zumindest teilweise elektrisch leitfähig als zweite Elektrode ausgebildet, sodass die beiden Elektroden in einer planaren oder gekrümmten Fläche liegen.
Ein erfindungsgemäßer kapazitiver Regensensor kann weitere Sensoren wie beispielsweise Feuchtigkeits- oder Beschlagssensoren enthalten.
Die vorliegende Erfindung soll anhand zweier Ausführungsbeispiele näher erläutert werden. Dabei zeigt:
1 einen kapazitiven Regensensor mit teilweise leitfähigem Gehäuse und
2 einen kapazitiven Regensensor in einem teilweise leitfähigen Halterahmen.
Die 1 zeigt eine räumliche Darstellung eines kapazitiven Regensensors 1 mit einem Gehäuse 2 und einer einen Teil des Gehäuses 2 bildenden Leiterplatte (Platine) 4. Auf die Leiterplatte 4 ist eine Elektrode in Form einer elektrisch leitfähigen Elektrodenfläche 5 aufgebracht, die mit einer nicht dargestellten Auswerteeinheit im Gehäuse 2 verbunden ist.
Eine Stirnfläche 3 des Gehäuses 2 umschließt die Leiterplatte 4, wobei die Stirnfläche 3 und die Leiterplatte 4 eine ebene Fläche bilden. Alternativ bilden die Stirnfläche 3 und die Leiterplatte 4 eine gekrümmt Fläche, die der Form der Windschutzscheibe angepasst ist, auf der der Regensensor 1 montiert ist.
Die Stirnfläche 3 des Gehäuses 2 ist elektrisch leitfähig ausgebildet und elektrisch mit der nicht dargestellten Auswerteeinheit verbunden. Die Stirnfläche 3 stellt somit die zweite Elektrode des kapazitiven Regensensors 1 dar. Die Elektrodenfläche 5 und die Stirnfläche 3 bilden einen Kondensator, dessen Kapazität sich ändert, wenn sich im Erfassungsbereich des Sensors 1 beispielsweise Regen befindet. Dabei ist der Erfassungsbereich größer als in dem Fall, in dem die zweite Elektrode ebenfalls auf der Leiterplatte 4 aufgebracht ist.
Die 2 zeigt eine Aufsicht auf einen kapazitiven Regensensor 6 bestehend aus einem Sensormodul 13 und einem Halterahmen 10. Das Sensormodul besteht aus einem Gehäuse 7, einer Leiterplatte 8 mit einer darauf angeordneten, elektrisch leitfähigen Fläche 9 und einem Beschlagssensor 12. Die elektrisch leitfähige Fläche 9 bildet eine Elektrode des kapazitiven Regensensors und ist elektrisch mit einer nicht dargestellten, im Gehäuse 7 angeordneten Auswerteeinheit verbunden.
Die ringsegmentförmige Fläche 11 des Halterahmens 10 ist elektrisch leitfähig ausgebildet und über eine nicht dargestellte Kontaktfläche zwischen dem Halterahmen 10 und dem Gehäuse 7 elektrisch mit der Auswerteeinheit verbunden. Die elektrisch leitfähige Fläche 11 dient als zweite Elektrode des kapazitiven Regensensors 6.
Die Elektrodenfläche 9 und die elektrisch leitfähige Fläche 11 bilden einen Kondensator, dessen Kapazität sich ändert, wenn sich im Erfassungsbereich des Sensors 6 beispielsweise Regen befindet. Dabei ist der Erfassungsbereich größer als die Fläche des eigentlichen Sensormoduls 13.
Der Halterahmen 10 ist ein einem Kraftfahrzeug verbaut, beispielsweise auf der Windschutzscheibe verklebt. Das Sensormodul 13 ist in den Halterahmen 10 eingeclipst und beispielsweise bei einem Defekt einfach austauschbar.

Claims

Kapazitiver Regensensor (1), insbesondere für ein Kraftfahrzeug, aufweisend – eine Leiterplatte (4), – ein Gehäuse (2), das die Leiterplatte (4) aufnimmt und umgibt, und – mindestens zwei Elektroden (3, 5), wobei die mindestens zwei Elektroden (3, 5) in einer planaren oder gekrümmten Fläche liegen und eine erste Elektrode (5) von einer auf der Leiterplatte (4) angeordneten, leitfähigen Fläche (5) gebildet wird, und wobei das Gehäuse (2) zumindest teilweise elektrisch leitfähig ist und eine zweite Elektrode (3) den elektrisch leitfähigen Teil des Gehäuses (2) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Elektrode (3) ausschließlich durch den elektrisch leitfähigen Teil des Gehäuses (2) gebildet ist.
Kapazitiver Regensensor (6), insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit mindestens zwei Elektroden (9, 11), aufweisend ein Sensormodul (13) mit einem Gehäuse (7) und einer Leiterplatte (8), wobei die mindestens zwei Elektroden (9, 11) in einer planaren oder gekrümmten Fläche liegen und eine erste Elektrode (5) von einer auf der Leiterplatte (4) angeordneten, leitfähigen Fläche (5) gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, dass eine Haltevorrichtung (10) für das Sensormodul (13) vorgesehen ist, dass die Haltevorrichtung (10) zumindest teilweise elektrisch leitfähig ausgebildet ist, und dass der elektrisch leitfähige Teil (11) der Haltevorrichtung eine zweite Elektrode (11) bildet.
Kapazitiver Regensensor (6) nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine elektrische Verbindung, insbesondere eine Kontaktfläche, zwischen dem elektrisch leitfähigen Teil (11) der Haltevorrichtung (10) und dem Sensormodul (13).
Kapazitiver Regensensor (6) nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Haltevorrichtung (10) ein Halterahmen ist.
Kapazitiver Regensensor (6) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, gekennzeichnet durch eine im Sensormodul (13) angeordnete Auswerteelektronik.
Kapazitiver Regensensor (6) nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (7) zumindest teilweise elektrisch leitfähig ausgebildet ist.
Kapazitiver Regensensor (1, 6) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterplatte (4, 8) einen Teil des Gehäuses (2, 7) bildet.