Die Erfindung betrifft einen Regensensor zur Erfassung von Wassertropfen auf einer Windschutzscheibe eines Kraftfahrzeugs mit einer Sendeeinrichtung, einer Empfangseinrichtung und einer Auswerteeinrichtung, die mit der Sende- und der Empfangseinrichtung gekoppelt ist, wobei die Sendeeinrichtung ausgelegt ist, ein elektromagnetisches Signal im Bereich einer Mikrowellenstrahlung auszusenden, und die Empfangseinrichtung ausgelegt ist, das an einem Wassertropfen reflektierte Signal zu empfangen.The invention relates to a rain sensor for detecting drops of water on a windshield of a motor vehicle having a transmitting device, a receiving device and an evaluation device, which is coupled to the transmitting and receiving device, wherein the transmitting device is designed to emit an electromagnetic signal in the range of microwave radiation. and the receiving means is adapted to receive the signal reflected from a drop of water.
Stand der TechnikState of the art
Aus der DE 103 52 235 A1 ist ein Regensensor zur Detektion von Feuchtigkeit auf einer Scheibe eines Kraftfahrzeugs bekannt, wobei der Regensensor mit Hilfe einer Totalreflexion eines optischen Signals den Feuchtigkeitsbeschlag auf der Windschutzscheibe erfasst. Bei einem Feuchtigkeitsbeschlag wird ein Teil des Lichtsignals aus einem Lichtkanal der Windschutzscheibe ausgekoppelt. Die Abhängigkeit des ausgekoppelten Signals vom Feuchtigkeitsbeschlag wird zur Ansteuerung einer Scheibenwischvorrichtung genutzt. Der optische Regensensor ist direkt an der Windschutzscheibe angeordnet, jedoch treten bei den optischen Regensensoren zahlreiche Probleme hinsichtlich der Einkopplung des optischen Lichtsignals in die Windschutzscheibe auf.From the DE 103 52 235 A1 For example, a rain sensor for detecting moisture on a windshield of a motor vehicle is known, wherein the rain sensor detects the moisture fog on the windshield with the aid of a total reflection of an optical signal. In a moisture fitting part of the light signal is coupled out of a light channel of the windshield. The dependence of the decoupled signal from the moisture fitting is used to control a windshield wiper device. The optical rain sensor is disposed directly on the windshield, but in the optical rain sensors, numerous problems arise in the coupling of the optical light signal into the windshield.
In der DE 299 02 701 U1 ist ein Mikrowellenbewegungssensor in einen Regensensor offenbart, wobei der Bewegungssensor ausgelegt ist, die Bewegungen von Regentropfen zu erfassen und auf Grundlage der Erfassung der Regentropfen eine Scheibenwischvorrichtung anzusteuern. Hierzu wird ein Mikrowellensignal ausgesandt. Der Bewegungssensor wird dabei im Bereich hinter der Windschutzscheibe angeordnet, um feuchtigkeitsabhängig die Scheibenwischervorrichtung zu steuern. Der Regentropfen wird mittels der Laufzeit des ausgesandten Signals bis zum Empfang des ausgesandten Signals und mittels des Dopplereffekts ermittelt. Aufgrund des notwendigen Abstands von etwa mindestens 10 cm zur Auftrefffläche kann der Regensensor nicht direkt an der Windschutzscheibe angeordnet werden.In the DE 299 02 701 U1 a microwave motion sensor is disclosed in a rain sensor, wherein the motion sensor is configured to detect the movements of raindrops and to control a windshield wiper device based on the detection of the raindrops. For this purpose, a microwave signal is emitted. The motion sensor is arranged in the area behind the windshield in order to control the wiper device in a moisture-dependent manner. The raindrop is determined by the transit time of the transmitted signal until the reception of the transmitted signal and by means of the Doppler effect. Due to the necessary distance of at least 10 cm to the impact surface of the rain sensor can not be placed directly on the windshield.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Es ist Aufgabe der Erfindung, einen verbesserten Regensensor zur Verfügung zu stellen.It is an object of the invention to provide an improved rain sensor.
Diese Aufgabe wird durch einen Regensensor nach Anspruch 1 und durch ein Verfahren gemäß Anspruch 8 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.This object is achieved by a rain sensor according to claim 1 and by a method according to claim 8. Preferred embodiments of the invention are indicated in the dependent claims.
Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass ein verbesserter Regensensor dadurch zur Verfügung gestellt werden kann, dass der Regensensor eine Sendeeinrichtung, eine Empfangseinrichtung und eine Auswerteeinrichtung aufweist, die mit der Sende- und der Empfangseinrichtung gekoppelt ist. Dabei sendet die Sendeeinrichtung ein elektromagnetisches Signal im Bereich einer Mikrowellenstrahlung aus und die Empfangseinrichtung ist ausgelegt, das an einem Wassertropfen reflektierte Signal zu empfangen. Die Auswerteeinrichtung ist ausgelegt, aus dem empfangenen Signal eine Phase und/oder eine Amplitude des empfangenen Signals zu ermitteln und in Abhängigkeit der Phase und/oder der Amplitude ein Signal bereitzustellen, das abhängig von einer Wassermenge auf der Windschutzscheibe istAccording to the invention, it has been recognized that an improved rain sensor can be made available in that the rain sensor has a transmitting device, a receiving device and an evaluation device, which is coupled to the transmitting and receiving device. The transmitting device emits an electromagnetic signal in the region of a microwave radiation and the receiving device is designed to receive the signal reflected by a drop of water. The evaluation device is designed to determine from the received signal a phase and / or an amplitude of the received signal and to provide a signal depending on the phase and / or the amplitude, which is dependent on a quantity of water on the windshield
Dies hat den Vorteil, dass mittels der Phase und/oder der Amplitude ein Feuchtigkeitsbeschlag auf einer Windschutzscheibe eines Kraftfahrzeugs zuverlässig ermittelt werden kann.This has the advantage that by means of the phase and / or the amplitude, a moisture fitting on a windshield of a motor vehicle can be reliably determined.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung steht eine Antenne der Sendeeinrichtung mittels eines Verbindungselements mit der Windschutzscheibe in Verbindung. Auf diese Weise kann die Einkopplung der von der Antenne ausgesandten Mikrowellenstrahlung verbessert werden.In a further embodiment of the invention, an antenna of the transmitting device is connected to the windscreen by means of a connecting element. In this way, the coupling of the microwave radiation emitted by the antenna can be improved.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die Empfangseinrichtung zwei Empfangskanäle auf, wobei ein erster Kanal einen möglichen Feuchtigkeitsbeschlag auf der Windschutzscheibe erfasst und ein zweiter Kanal eine fortwährend trockene Windschutzscheibe als Referenzkanal erfasst. Dabei ist die Auswerteeinrichtung ausgelegt, den ersten Kanal mittels des zweiten Kanals zu kalibrieren. Dies hat den Vorteil, dass temperaturbedingte und alterungsbedingte Einflüsse auf die Reflexionen an der Windschutzscheibe durch die Aufnahme des zweiten Kanals an einer trockenen Scheibe ausgeglichen werden können.In a further embodiment of the invention, the receiving device has two receiving channels, wherein a first channel detects a possible moisture fitting on the windshield and a second channel detects a continuously dry windshield as a reference channel. In this case, the evaluation device is designed to calibrate the first channel by means of the second channel. This has the advantage that temperature-related and aging-related influences on the reflections on the windshield can be compensated by the inclusion of the second channel on a dry disc.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist ein Halbleiterbaustein des Regensensors zumindest teilweise durch ein Premold-Gehäuse umfasst. Auf diese Weise kann zuverlässig der Halbleiterbaustein vor mechanischen Beschädigungen im Regensensor geschützt werden.In a further embodiment of the invention, a semiconductor module of the rain sensor is at least partially enclosed by a premold housing. In this way, the semiconductor device can be reliably protected against mechanical damage in the rain sensor.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird für die Ermittlung einer Änderung einer Phase ein realer Anteil eines ersten Signals der Mikrowellenstrahlung erfasst, wobei die Änderung einer ersten Phase zu einer zweiten Phase anhand der Amplitudenänderung einer ersten Amplitude zu einer zweiten Amplitude verifiziert wird und aufgrund der Änderung der Phase und der Änderung der Amplitude das Steuersignal für eine Scheibenwischervorrichung bestimmt wird. Auf diese Weise kann eine Auswerteeinrichtung einfach und kostengünstig ausgebildet sein.In a further embodiment of the invention, a real portion of a first signal of the microwave radiation is detected for determining a change of a phase, wherein the change of a first phase to a second phase is verified by the amplitude change of a first amplitude to a second amplitude and due to the change the phase and the change in amplitude, the control signal for a windshield wiper device is determined. This way a can Evaluation be simple and inexpensive.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Figuren näher erläutert. Dabei zeigen:The invention will be explained in more detail with reference to figures. Showing:
1 eine schematische Schnittansicht durch einen ersten Regensensor; 1 a schematic sectional view through a first rain sensor;
2 eine Schnittansicht durch einen zweiten Regensensor mit einem Verbindungselement; 2 a sectional view through a second rain sensor with a connecting element;
3 eine schematische Darstellung eines Wellenverlaufs einer Mikrowelle in einem Wassertropfen, 3 a schematic representation of a waveform of a microwave in a drop of water,
4 einen schematischen Schaltplan eines dritten Regensensors; 4 a schematic circuit diagram of a third rain sensor;
5 einen schematischen Schaltplan eines vierten Regensensors; und 5 a schematic circuit diagram of a fourth rain sensor; and
6 einen schematischen Schaltplan eines fünften Regensensors. 6 a schematic circuit diagram of a fifth rain sensor.
1 zeigt eine schematische Schnittansicht durch einen ersten Regensensor 1. Der erste Regensensor 1 weist ein Gehäuse 15 auf und ist an einer Windschutzscheibe 10 eines Kraftfahrzeugs angeordnet. Auf einer dem Regensensor 1 gegenüberliegenden Außenseite 22 der Windschutzscheibe 10 befinden sich als Feuchtigkeitsbeschlag mehrere unterschiedlich große Wassertropfen 11. Der erste Regensensor 1 weist in dem Gehäuse 15 eine Leiterplatte 14 auf, an der mehrere elektrische Bauelemente 12 sowie ein Premold-Gehäuse 20 mit einem Mikrochip 16 angeordnet sind. Der Mikrochip 16 sowie auch das Premold-Gehäuse 20 weisen mehrere Antennenelemente 19 auf. Das Premold-Gehäuse 20, das den Mikrochip 16 umgibt, dient dazu, den Mikrochip 16 bei der Herstellung und dem Einbau im ersten Regensensor vor mechanischen Beschädigungen zu schützen. Ferner sind am Premold-Gehäuse 20 sowie am Mikrochip 15 mehrere Antennenelemente 19 angeordnet, um Mikrowellen 13 zuverlässig abstrahlen zu können. Die Antennenelemente 19 können beispielsweise als Patch-Antennen ausgebildet sein. Es bieten sich jedoch auch andere Antennenbauformen, beispielsweise Mikrostreifenantennen, an. Der Mikrochip 16 umfasst eine Sendeeinrichtung, eine Empfangseinrichtung und eine Auswerteeinrichtung. 1 shows a schematic sectional view through a first rain sensor 1 , The first rain sensor 1 has a housing 15 on and is on a windshield 10 a motor vehicle arranged. On a the rain sensor 1 opposite outside 22 the windshield 10 There are several differently sized drops of water as a moisture fitting 11 , The first rain sensor 1 points in the housing 15 a circuit board 14 on, at the several electrical components 12 as well as a premold case 20 with a microchip 16 are arranged. The microchip 16 as well as the premold case 20 have several antenna elements 19 on. The premold case 20 that the microchip 16 surrounds, serves the microchip 16 to protect against mechanical damage during manufacture and installation in the first rain sensor. Furthermore, the premold housing 20 as well as the microchip 15 several antenna elements 19 arranged to microwaves 13 to be able to radiate reliably. The antenna elements 19 For example, they can be configured as patch antennas. But there are also other types of antennas, such as microstrip antennas, on. The microchip 16 comprises a transmitting device, a receiving device and an evaluation device.
Die Antennenelemente 19 senden von der Sendeeinrichtung erzeugte Mikrowellen 13 beispielsweise im Frequenzbereich von 300 MHz bis 300 GHz aus, die bei Übergang von einem ersten Medium auf ein zweites Medium, beispielsweise beim Übergang Luft/Scheibe, zumindest teilweise an einer Grenzfläche zwischen den beiden Medien reflektiert und gebrochen werden. Befinden sich Wassertropfen 11 auf der Außenseite 22 der Windschutzscheibe 10, so wird der Wassertropfen 11 ebenso von den Mikrowelle 13 durchdrungen und ein Teil der Mikrowellen 13 wird beim Übergang Wassertropfen/Luft an einer Außenseite des Wassertropfens 11 wieder zurückreflektiert. Die Antennenelemente 19 empfangen ebenso die zurückreflektierten Signale der Mikrowellen 13.The antenna elements 19 send microwaves generated by the transmitter 13 For example, in the frequency range from 300 MHz to 300 GHz, which are reflected and refracted at the transition from a first medium to a second medium, for example, at the transition air / disk, at least partially at an interface between the two media. Are water drops 11 on the outside 22 the windshield 10 That's how the water drops 11 as well from the microwave 13 penetrated and part of the microwaves 13 becomes at the transition water droplets / air on an outside of the water droplet 11 reflected back again. The antenna elements 19 also receive the back-reflected signals of the microwaves 13 ,
2 zeigt einen zweiten Regensensor 2, der einen ähnlichen Aufbau wie der in 1 gezeigte erste Regensensor 1 aufweist. Zusätzlich ist jedoch oberhalb an einer Oberseite 17 des Premold-Gehäuses 20 zwischen der Oberseite 17 und einer Innenseite 18 der Windschutzscheibe 10 ein Verbindungselement 21 angeordnet. Das Verbindungselement 21 ist dazu ausgelegt, die Antennenelemente 19 ohne Luftspalt mit der Windschutzscheibe 10 zu verbinden. Dies hat den Vorteil, dass die Antennenelemente 19 in ihrer Abstrahlwellenlänge auf das Material der Windschutzscheibe 10 und dessen dielektrische Eigenschaften abgestimmt werden können. Dazu werden die Abmessungen der Antennenelemente 19, z. B. die Länge eines Antennenelements 19 oder der Abstand der einzelnen Antennenelemente 19 einer Mikrostreifenantenne, an die Wellenlänge der Mikrowelle 13 in der Windschutzscheibe 10 angepasst. Die Wellenlänge ist dabei abhängig von den dielektrischen Eigenschaften des Materials der Windschutzscheibe 10. Üblicherweise weist die Windschutzscheibe 10 Glas auf, sodass ein Brechungsindex der Windschutzscheibe 10 erhöht gegenüber einem Brechungsindex der Luft ist. Dies hat zur Folge, dass die Wellenlänge in der Windschutzscheibe 10 verkürzt gegenüber der Wellenlänge in der Luft ist, sodass die Länge oder der Abstand der einzelnen Antennenelemente 19 verkürzt gegenüber den Antennenelementen 19, die in die Luft abstrahlen, ist. Das Verbindungselement 21 kann beispielsweise Silikon als Material aufweisen. Es sind jedoch andere Materialien denkbar. Das Material für das Verbindungselement 21 sollte hierbei elastisch sein, um Toleranzen in der Befestigung der Antennenelemente 19 auszugleichen, sowie die Bildung von Feuchtigkeitsbeschlag auf der Innenseite der Windschutzscheibe 10 zu verhindern. Ferner sollte der Brechungsindex des Verbindungselements 21 erhöht gegenüber Luft, idealerweise im Bereich des Brechungsindexes der Windschutzscheibe 10, sein. Auf diese Weise kann eine höhere Leistung der ausgesandten Mikrowelle 13 in die Windschutzscheibe 10 eingekoppelt werden. 2 shows a second rain sensor 2 , which has a similar structure as the one in 1 shown first rain sensor 1 having. In addition, however, is above on an upper side 17 of the premold housing 20 between the top 17 and an inside 18 the windshield 10 a connecting element 21 arranged. The connecting element 21 is designed to be the antenna elements 19 without air gap with the windshield 10 connect to. This has the advantage that the antenna elements 19 in their radiation wavelength on the material of the windshield 10 and whose dielectric properties can be tuned. These are the dimensions of the antenna elements 19 , z. B. the length of an antenna element 19 or the distance of the individual antenna elements 19 a microstrip antenna, to the wavelength of the microwave 13 in the windshield 10 customized. The wavelength is dependent on the dielectric properties of the material of the windshield 10 , Usually, the windshield points 10 Glass on, giving a refractive index of the windshield 10 increased relative to a refractive index of the air. As a result, the wavelength in the windshield 10 is shorter than the wavelength in the air, so the length or spacing of the individual antenna elements 19 shortened compared to the antenna elements 19 that emit in the air is. The connecting element 21 may for example comprise silicone as a material. However, other materials are conceivable. The material for the connecting element 21 should be elastic to tolerances in the attachment of the antenna elements 19 compensate, as well as the formation of moisture on the inside of the windshield 10 to prevent. Furthermore, the refractive index of the connecting element should be 21 increased to air, ideally in the range of the refractive index of the windshield 10 , be. In this way, a higher power of the emitted microwave 13 in the windshield 10 be coupled.
Ferner kann durch die Anordnung eines Verbindungselements 21 auf eine Beheizung des Gehäuses 15 des Regensensors 1, 2 verzichtet werden. Üblicherweise ist diese notwendig, um einen Beschlag mit Wassertropfen an der Innenseite der Windschutzscheibe 10 zu verhindern. Ein Beschlag mit Feuchtigkeit an der Innenseite 18 im Gehäuse 15 des Regensensors 1, 2 kann dabei zu einem unerwünschten Aussenden eines Steuersignals zur Aktivierung einer Scheibenwischvorrichtung führen.Furthermore, by the arrangement of a connecting element 21 to a heating of the housing 15 of the rain sensor 1 . 2 be waived. Usually, this is necessary to mist with water droplets on the inside of the windshield 10 to prevent. A misting with moisture on the inside 18 in the case 15 of the rain sensor 1 . 2 can become one lead unwanted emission of a control signal to activate a windshield wiper device.
Die beiden Regensensoren 1, 2 können an der Windschutzscheibe 10 befestigt sein. Die Regensensoren 1, 2 können aber auch durch einen Dachhimmel im Kraftfahrzeug an die Windschutzscheibe 10 angedrückt oder beispielsweise im Bereich der Stoßfänger angeordnet sein.The two rain sensors 1 . 2 can on the windshield 10 be attached. The rain sensors 1 . 2 But also by a headliner in the vehicle to the windshield 10 be pressed or arranged, for example, in the bumper area.
3 zeigt eine schematische Darstellung eines Wellenverlaufs der Mikrowelle 13 in dem Wassertopfen 11, wobei zur Vereinfachung auf die Darstellung von weiteren Schichten, wie beispielweise auf die Windschutzscheibe 10, verzichtet wird. Dabei ist auf der Ordinate die Amplitude A der Mikrowelle 13 aufgetragen. Dabei ist die räumliche Lage einer Phase der Mikrowelle 13 im Inneren des Wassertropfens 11 entlang einer Achse d dargestellt. Das ausgesandte Signal 100 der Mikrowelle 13 wird von links kommend durch ein nicht dargestelltes Antennenelement abgestrahlt und durchläuft das Innere des Wassertropfens 11 bis zu einer Grenzfläche 103. Es bildet eine stehende Welle in dem Wassertropfen 11 linksseitig bis an die Grenzfläche 103 Wassertropfen/Luft aus. Das ausgesandte Signal 100 der Mikrowelle 13 wird an der Grenzfläche Windschutzscheibe/Wassertropfen 11 zumindest teilweise gestreut, im Material des Wassertropfens 11 zumindest teilweise absorbiert und verläuft entlang der Achse d der Dicke des Wassertropfens 11. An der Grenzfläche 103, die einer Außenfläche des Wassertropfens 11 am Übergang zur Luft entspricht, wird das ausgesandte Signal 100 in einem Reflexionspunkt 102 teilweise reflektiert und gestreut. Der nicht reflektierte Anteil 104 der Mikrowelle 13 verlässt den Wassertropfen 11. Der reflektierte Anteil 101 verläuft mit einer Änderung der Phase P zurück zum Antennenelement. Der reflektierte Anteil 101 der Mikrowelle 13 weist durch eine Absorption im Wassertropfen 11 eine geringere Amplitude mit einer Amplitudenänderung ΔA sowie der Änderung der Phase P gegenüber dem ausgesandten Signal 100 auf. 3 shows a schematic representation of a waveform of the microwave 13 in the water pot 11 , wherein for simplicity to the representation of other layers, such as on the windshield 10 , is omitted. The amplitude A of the microwave is on the ordinate 13 applied. Here is the spatial location of a phase of the microwave 13 inside the water drop 11 shown along an axis d. The emitted signal 100 the microwave 13 is emitted coming from the left by an unillustrated antenna element and passes through the interior of the water droplet 11 up to an interface 103 , It forms a standing wave in the water drop 11 left to the interface 103 Drop of water / air out. The emitted signal 100 the microwave 13 becomes at the interface windscreen / water droplets 11 at least partially scattered, in the material of the water drop 11 at least partially absorbed and runs along the axis d of the thickness of the water droplet 11 , At the interface 103 forming an outer surface of the water droplet 11 at the transition to air, the emitted signal becomes 100 in a reflection point 102 partially reflected and scattered. The unreflected portion 104 the microwave 13 leaves the water drop 11 , The reflected share 101 runs with a change of the phase P back to the antenna element. The reflected share 101 the microwave 13 indicates by absorption in the water drop 11 a lower amplitude with an amplitude change ΔA and the change of the phase P with respect to the emitted signal 100 on.
Weist der Wassertropfen 11 eine andere Dicke auf, so ist die Grenzfläche 103 entlang der Achse d verschoben. Daraus resultierend, ist ebenso der Reflexionspunkt 102 verschoben, sodass der reflektierte Anteil 101 mit einer anderen Phase und somit mit einer anderen Änderung der Phase P an dem Antennenelement erfasst wird. Ferner kann die Dicke des Wassertropfens 11 auch durch die Absorption der Mikrowelle 13 bestimmt werden. Dabei ist die Amplitude des reflektierten Anteils 101 geringer und somit die Amplitudenänderung ΔA größer je größer die Dicke des Wassertropfens 11 und somit die Laufstrecke im Wassertropfen 11 ist. Somit geben sowohl die Änderung der Phase P als auch die Amplitudenänderung ΔA ein Maß für einen Feuchtigkeitsbeschlag auf der Windschutzscheibe.Indicates the drop of water 11 another thickness, so is the interface 103 moved along the axis d. As a result, the reflection point is also the same 102 shifted so that the reflected portion 101 is detected with a different phase and thus with a different change of the phase P at the antenna element. Furthermore, the thickness of the water drop 11 also by the absorption of the microwave 13 be determined. Here, the amplitude of the reflected portion 101 lower and thus the amplitude change .DELTA.A larger the greater the thickness of the water droplet 11 and thus the running track in the water drop 11 is. Thus, both the change in phase P and the amplitude change ΔA provide a measure of moisture fog on the windshield.
Ein Steuermodul ist dazu ausgelegt, die Änderung der Phase P und/oder die Amplitudenänderung ΔA auszuwerten und auf Grundlage einer tabellarischen Zuordnung der Änderung der Phase P und/oder der Amplitudenänderung ΔA oder mittels einer im Steuermodul abgelegten Funktion ein Steuersignal für eine Scheibenwischervorrichtung bereitzustellen, so dass die Wischergeschwindigkeit oder die Wischhäufigkeit abhängig von der Menge von Feuchtigkeit auf der Windschutzscheibe gesteuert wird.A control module is designed to evaluate the change in the phase P and / or the amplitude change ΔA and to provide a control signal for a windscreen wiper device on the basis of a table assignment of the change in the phase P and / or the amplitude change ΔA or by means of a function stored in the control module that the wiper speed or the wiping frequency is controlled depending on the amount of moisture on the windshield.
4 zeigt einen schematischen Schaltplan eines dritten Regensensors 3. Der dritte Regensensor 3 umfasst eine Sendeeinrichtung 50, eine Empfangseinrichtung 60 sowie eine Auswerteeinrichtung 70. Eine Sendeeinrichtung 50 umfasst dabei einen Frequenzgenerator 31, eine Frequenzsteuerung 30, einen Frequenzteiler 32, einen Leistungsteiler 34, einen Verstärker 33, einen Richtkoppler 36, sowie eine Antenne 37. Der Frequenzgenerator 31 ist mit der Frequenzsteuerung 30 verbunden. An dem Frequenzgenerator 31 sind ferner der Frequenzteiler 32 sowie der Leistungsteiler 34 angeschlossen. Am Leistungsteiler 34 ist ferner der Verstärker 33, der über den Richtkoppler 36 mit der Antenne 37 verbunden ist, angeschlossen. 4 shows a schematic circuit diagram of a third rain sensor 3 , The third rain sensor 3 comprises a transmitting device 50 , a receiving device 60 as well as an evaluation device 70 , A transmitting device 50 includes a frequency generator 31 , a frequency control 30 , a frequency divider 32 , a power divider 34 , an amplifier 33 , a directional coupler 36 , as well as an antenna 37 , The frequency generator 31 is with the frequency control 30 connected. At the frequency generator 31 are also the frequency divider 32 as well as the power divider 34 connected. At the power divider 34 is also the amplifier 33 , via the directional coupler 36 with the antenna 37 connected, connected.
Die Empfangseinrichtung 60 umfasst dabei ebenso wie die Sendeeinrichtung 50 die Antenne 37 sowie den Richtkoppler 36. Der Richtkoppler 36 verfügt über ein Anpasselement 40. Die Auswerteeinrichtung 70 umfasst ein Signalverarbeitungsmodul 41, ein Vergleichsmodul 35, einen Speicher 38 sowie ein Steuermodul 39. Der Verstärker 33 und die Auswerteeinrichtung 70 sind jeweils mit dem Richtkoppler 36 und dem Leistungsteiler 34 verbunden.The receiving device 60 includes as well as the transmitting device 50 the antenna 37 as well as the directional coupler 36 , The directional coupler 36 has a matching element 40 , The evaluation device 70 includes a signal processing module 41 , a comparison module 35 , a store 38 and a control module 39 , The amplifier 33 and the evaluation device 70 are each with the directional coupler 36 and the power divider 34 connected.
Die Mikrowelle 13 ist dabei als elektromagnetische Welle in einem Frequenzbereich von 300 MHz bist 300 GHz ausgebildet.The microwave 13 is designed as an electromagnetic wave in a frequency range of 300 MHz to 300 GHz.
Um den Wassertropfen 11 als Feuchtigkeitsbeschlag an der Windschutzscheibe 10 zu erfassen, erzeugt der Frequenzgenerator 31 ein auszusendendes Mikrowellensignal mit einer durch die Frequenzsteuerung 30 bestimmten Frequenz. Um das vom Frequenzgenerator 31 erzeugte auszusendende Signal zu regeln, übersetzt der Frequenzteiler 32 das auszusendende Signal in ein für die Auswerteeinrichtung 70 auswertbares Signal, das einen anderen Frequenzbereich aufweist, und stellt es der Auswerteeinrichtung 70 zur Verfügung. Bei einer Abweichung des auszusendenden Signals von einem Sollsignal kann das auszusendende Signal über die Frequenzsteuerung 30 von der Auswerteeinrichtung 70 nachgeführt werden. Das auszusendende Signal wird zum Leistungsteiler 34 übertragen, der das auszusendende Signal in gleichen Teilen für den Verstärker 33 und die Auswerteeinrichtung 70 als Eingangssignal bereitstellt. Das auszusendende Signal wird mittels des Verstärkers 33 verstärkt und über den Richtkoppler 36 an die Antenne 37 übertragen. An der Antenne 37 wird das auszusendende Signal als Mikrowelle 13 in Richtung Windschutzscheibe 10 ausgekoppelt.To the drop of water 11 as a moisture fitting on the windshield 10 to capture, generates the frequency generator 31 a transmitted microwave signal with one by the frequency control 30 certain frequency. To that from the frequency generator 31 to control generated signal to be transmitted, the frequency divider translates 32 the signal to be sent in a for the evaluation 70 evaluable signal having a different frequency range, and it provides the evaluation 70 to disposal. In case of a deviation of the signal to be transmitted from a desired signal, the signal to be transmitted via the frequency control 30 from the evaluation device 70 be tracked. The signal to be sent becomes a power divider 34 transmit the signal to be sent in equal parts for the amplifier 33 and the evaluation device 70 as input signal. The signal to be transmitted is by means of the amplifier 33 amplified and via the directional coupler 36 to the antenna 37 transfer. At the antenna 37 the signal to be transmitted is called a microwave 13 towards the windscreen 10 decoupled.
Die Mikrowelle 13 durchdringt die Windschutzscheibe 10, wobei ein Teil der Mikrowelle 13 an den einzelnen Materialübergängen Luft/Scheibe, Scheibe/Wassertropfen 11 reflektiert wird. Ebenso wird auch ein Teil der Mikrowelle 13 beim Übergang vom Wassertropfen an die Luft reflektiert. Diese reflektierten Signale werden durch die Antenne 37 aufgenommen und als empfangenes Signal an den Richtkoppler 36 geleitet. Der Richtkoppler 36 ist ausgelegt, sowohl das auszusendende Signal für die Erzeugung einer Mikrowelle 13 durch den Verstärker 33, als auch das empfangene Signal aus der Antenne 37 aufzunehmen. Dabei trennt der Richtkoppler 36 das auszusendende Signal vom empfangenen Signal. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass das verstärkte auszusendende Signal nicht an die Auswerteeinrichtung 70 weitergeleitet wird und diese beeinflusst. Um Störungen des empfangenen Signals ausgleichen zu können, verfügt der Richtkoppler 36 über das Anpasselement 40. Über das Anpasselement 40 kann der Richtkoppler 36 an das empfangene Signal angepasst werden. Das Anpasselement 40 des Richtkopplers 36 kann beispielsweise einen Widerstand umfassen, der dazu ausgelegt ist, überschüssige Energie am Richtkoppler 36 zu vernichten, um die Erfassung von Wassertropfen zu verbessern. Insbesondere dient das Anpasselement 40 dazu, die Erfassung von Scheinzielen zu vermeiden. Ferner ist der Verstärker 33 als variabler Verstärker ausgelegt, dessen Leistungsverstärkung variabel veränderbar ist. Der Verstärker 33 kann jedoch auch eine festgelegte Verstärkung aufweisen.The microwave 13 penetrates the windshield 10 , being a part of the microwave 13 at the individual material transitions air / disc, disc / water drops 11 is reflected. It will also be part of the microwave 13 reflected in the transition from the water droplet to the air. These reflected signals are transmitted through the antenna 37 recorded and as a received signal to the directional coupler 36 directed. The directional coupler 36 is designed to both transmit the signal for the production of a microwave 13 through the amplifier 33 , as well as the received signal from the antenna 37 take. The directional coupler separates 36 the signal to be transmitted from the received signal. In this way it is ensured that the amplified signal to be transmitted does not reach the evaluation device 70 is forwarded and influences this. To compensate for interference of the received signal, has the directional coupler 36 over the fitting element 40 , About the fitting element 40 can the directional coupler 36 be adapted to the received signal. The fitting element 40 of the directional coupler 36 For example, it may include a resistor designed to absorb excess energy at the directional coupler 36 to destroy, to improve the detection of water droplets. In particular, the adaptation element serves 40 to avoid detection of decoys. Further, the amplifier 33 designed as a variable amplifier whose power amplification is variably variable. The amplifier 33 however, it may also have a fixed gain.
Die Auswerteeinrichtung 70 weist ferner ein Signalverarbeitungsmodul 41 auf, um die reflektierten Signale an den Grenzflächen Luft/Windschutzscheibe und Windschutzscheibe/Wassertropfen, Wassertropfen/Luft, möglicherweise von einer Vielzahl von Wassertropfen, die in einem Gesamtsignal aufsummiert sind, auszuwerten. Das Vergleichsmodul 35 verwendet für die Ermittlung des Feuchtigkeitsbeschlags das von dem Signalverarbeitungsmodul 41 bereitgestellte Gesamtsignal mit einer ersten Phase und einer ersten Amplitude.The evaluation device 70 also has a signal processing module 41 to evaluate the reflected signals at the air / windshield and windshield / waterdrop, waterdrop / air interfaces, possibly from a plurality of water droplets summed in a total signal. The comparison module 35 used for the determination of the moisture fitting that of the signal processing module 41 provided total signal having a first phase and a first amplitude.
Die Auswerteeinrichtung 70 weist das Vergleichsmodul 35 auf. Das ausgesandte Signal wird dem Signalverarbeitungsmodul 38 der Auswerteeinrichtung 70 von dem Leistungsteiler 34 zur Verfügung gestellt. Bei einer Reflexion an der Außenseite des Wassertropfens 11 wird die Mikrowelle 13 entsprechend dem ankommenden Phasenwinkel ohne eine Phasenverschiebung von 180° aufgrund des nicht leitenden Materials des Wassertropfens 11 reflektiert. Ferner wird der Mikrowelle 13 durch die Absorption in dem Wassertropfen 11 Energie entzogen.The evaluation device 70 has the comparison module 35 on. The transmitted signal becomes the signal processing module 38 the evaluation device 70 from the power divider 34 made available. When reflecting on the outside of the water drop 11 will the microwave 13 corresponding to the incoming phase angle without a phase shift of 180 ° due to the non-conductive material of the water drop 11 reflected. Further, the microwave 13 by the absorption in the water drop 11 Deprived of energy.
In dem Speicher 38 der Auswerteeinrichtung ist ferner wenigstens eine zweite ältere Phase und/oder eine zweite ältere Amplitude, die beispielsweise in einem Zeitraum von einer Sekunde bis einer Minute vor der Ermittlung der ersten Phase ermittelt wurde, abgelegt. Das Vergleichsmodul 35 ermittelt durch einen Vergleich der ersten Phase zur zweiten Phase und/oder durch einen Vergleich der ersten Amplitude zur zweiten Amplitude eine Änderung der Phase und/oder eine Änderung der Amplitude. Das Vergleichsmodul 35 stellt die Änderung der Phase und/oder die Änderung der Amplitude dem Steuermodul 39 zur Verfügung. Auf diese Weise kann der Einfluss von Vibrationen und Temperatur auf die Messung reduziert werden. Ferner kann auf diese Weise der flächige Beschlag von Feuchtigkeit mit einer Vielzahl von Wassertropfen ermittelt werden.In the store 38 The evaluation device is also at least a second older phase and / or a second older amplitude, which was determined, for example, in a period of one second to one minute before the determination of the first phase, filed. The comparison module 35 determined by a comparison of the first phase to the second phase and / or by comparing the first amplitude to the second amplitude, a change in the phase and / or a change in the amplitude. The comparison module 35 represents the change of phase and / or the change of the amplitude of the control module 39 to disposal. In this way the influence of vibrations and temperature on the measurement can be reduced. Furthermore, in this way the surface fog of moisture can be determined with a large number of water drops.
Das Steuermodul 39 ermittelt ein Steuersignal aus der Änderung der Phase und/oder der Änderung der Amplitude, indem die Änderung der Phase mit einem ersten Bewertungsfaktor multipliziert und/oder die Änderung der Amplitude mit einem zweiten Bewertungsfaktor multipliziert wird, die mit den Bewertungsfaktoren versehene Änderung der Phase mit der Änderung der Amplitude gegebenenfalls aufsummiert wird und durch tabellarische Zuordnung zu dem erhaltenen Wert ein Steuersignal festgelegt wird. Das Steuermodul 39 der Auswerteeinrichtung 70 stellt das Steuersignal für eine Scheibenwischvorrichtung bereit, das zur automatischen Einstellung einer Wischgeschwindigkeit genutzt werden kann. Das Steuersignal korrespondiert hierbei mit der Menge von Wasser insbesondere mit der Menge von Wassertropfen 11 bzw. mit dem Feuchtigkeitsbeschlag auf der Windschutzscheibe 10. Dabei kann die Wischgeschwindigkeit bzw. das Wischintervall der Scheibenwischvorrichtung beispielsweise so gewählt werden, dass bei geringem Feuchtigkeitsbeschlag ein großes Zeitintervall bei dem Wischintervall und/oder eine kleine Wischgeschwindigkeit gewählt wird, bei einer mittleren Wassermenge auf der Windschutzscheibe ein mittleres Zeitintervall und/oder eine mittlere Wischgeschwindigkeit gewählt wird und bei einem hohen Feuchtigkeitsbeschlag ein kurzes Zeitintervall und/oder eine hohe Wischgeschwindigkeit gewählt wird, um dem Fahrzeugführer eine ausreichend freie Sicht durch die Windschutzscheibe zu gewährleisten.The control module 39 determines a control signal from the change of the phase and / or the change of the amplitude by multiplying the change of the phase by a first weighting factor and / or multiplying the change of the amplitude by a second weighting factor, the change of the phase provided with the weighting factors If necessary, the change in the amplitude is summed up and a control signal is determined by tabular assignment to the value obtained. The control module 39 the evaluation device 70 provides the control signal for a windshield wiper device that can be used to automatically set a wiper speed. The control signal corresponds in this case with the amount of water, in particular with the amount of water drops 11 or with the moisture fitting on the windshield 10 , In this case, the wiping speed or the wiping interval of the windshield wiper device can be selected, for example, such that at low moisture fitting a large time interval at the wiping interval and / or a small wiping speed is selected, with a mean amount of water on the windshield a mean time interval and / or a mean wiping speed is selected and at a high humidity fitting a short time interval and / or a high speed is selected to ensure the driver a sufficiently clear view through the windshield.
Das Vergleichsmodul 35 umfasst beispielsweise einen Gilbertzellenmischer, insbesondere einen I/Q-Mischer. Der I/Q-Mischer besteht aus zwei I-Mischern, wobei ein erster I-Mischer gegenüber einem zweiten I-Mischer ein empfangenes um 90° verschobenes Signal erfasst. Auf diese Weise kann mittels des ersten (-Mischers der reale Anteil der Mikrowelle 13 und mit dem zweiten Mischer der imaginäre Anteil der Mikrowelle 13 in einem komplexen Zahlenraum erfasst werden.The comparison module 35 includes, for example, a Gilbert cell mixer, in particular an I / Q mixer. The I / Q mixer consists of two I-mixers, with a first I-mixer detecting a received signal shifted by 90 ° compared to a second I-mixer. In this way, by means of the first (mixer the real proportion of microwave 13 and with the second mixer the imaginary part of the microwave 13 be captured in a complex number space.
5 zeigt einen schematischen Schaltplan eines vierten Regensensors 4. Der vierte Regensensor 4 ist zweikanalig aufgebaut. Der vierte Regensensor 4 weist eine Sendeeinrichtung 53 auf. Die Sendeeinrichtung 53 entspricht im Wesentlichen der in 3 gezeigten Sendeeinrichtung, jedoch weist die Sendeeinrichtung 53 jeweils zwei Verstärker 33 auf, die über Leistungsteiler 34, 42 miteinander verbunden sind. Die Leistungsteiler 34, 42 verteilen das auszusendende Signal des Frequenzgenerators 31 an die angeschlossenen Schaltelemente, wobei die Information des auszusendenden Signals durch den Leistungsteiler 34, 42 unverändert an die daran angeschlossenen Schaltelemente weitergegeben wird. Ferner sind die zwei Verstärker 33 an jeweils einem Richtkoppler 36 mit jeweils einer Antenne 37 angeschlossen. Die Empfangseinrichtung 61 entspricht in ihrem Aufbau der in 3 gezeigten Empfangseinrichtung in doppelter Ausführungsform, die jeweils mit dem Verstärker 33 verbunden ist. Eine Auswerteeinrichtung 71 umfasst für jede Antenne 37 ein Vergleichsmodul 35, einen Speicher 38 und ein Signalverarbeitungsmodul 41. 5 shows a schematic circuit diagram of a fourth rain sensor 4 , The fourth rain sensor 4 has two channels. The fourth rain sensor 4 has a transmitting device 53 on. The transmitting device 53 is essentially the same as in 3 However, the transmitting device shown 53 two amplifiers each 33 on that over power dividers 34 . 42 connected to each other. The power dividers 34 . 42 distribute the signal to be transmitted from the frequency generator 31 to the connected switching elements, wherein the information of the signal to be transmitted by the power divider 34 . 42 is passed unchanged to the connected switching elements. Further, the two amplifiers 33 on each directional coupler 36 each with an antenna 37 connected. The receiving device 61 corresponds in its structure to the in 3 shown receiving device in a double embodiment, each with the amplifier 33 connected is. An evaluation device 71 includes for each antenna 37 a comparison module 35 , a store 38 and a signal processing module 41 ,
Die beiden Antennen 37 können lokal an der Windschutzscheibe 10 an unterschiedlichen Stellen angeordnet sein, um ein genaueres Bild über den Feuchtigkeitsbeschlag auf der Windschutzscheibe 10 zu ermitteln. Die Mikrowelle 13 wird, wie in 4 gezeigt, mittels der Sendeeinrichtung 53 erzeugt und über beide Antennen 37 in Richtung Windschutzscheibe abgestrahlt. Die Mikrowelle 13 wird am Übergang vom Wassertropfen 11 zur Luft teilweise reflektiert. Ferner wird die Mikrowelle 13 an weiten Grenzflächen, beispielsweise Luft/Windschutzscheibe und Windschutzscheibe/Wassertropfen, reflektiert. Diese reflektierten Signale summieren sich zu einem Gesamtsignal auf und werden von den Signalverarbeitungsmodulen 41 verarbeitet, sodass den Vergleichsmodulen 35 ein Gesamtsignal mit einer resultierenden Phase und einer resultierenden Amplitude bereitgestellt wird. Die Empfangseinrichtung 61 empfängt die ausgesandten Signale und stellt sie der Auswerteeinrichtung 71 zur Verfügung. Die Auswerteeinrichtung 71 wertet sowohl die resultierende Phase als auch die resultierende Amplitude der empfangenen Gesamtsignale aus.The two antennas 37 Can be stored locally on the windshield 10 be arranged in different places to get a more accurate picture of the moisture fitting on the windshield 10 to investigate. The microwave 13 will, as in 4 shown by means of the transmitting device 53 generated and via both antennas 37 radiated towards the windshield. The microwave 13 becomes at the transition from the water drop 11 partially reflected to the air. Further, the microwave 13 at wide interfaces, such as air / windshield and windshield / water droplets, reflected. These reflected signals add up to a total signal and are received by the signal processing modules 41 processed, so the comparison modules 35 an overall signal with a resulting phase and resulting amplitude is provided. The receiving device 61 receives the transmitted signals and presents them to the evaluation device 71 to disposal. The evaluation device 71 evaluates both the resulting phase and the resulting amplitude of the received total signals.
Eine Wellengleichung der Mikrowelle 13 kann in einem komplexen Zahlenraum dargestellt werden. Wird eine erste Phase im Vergleich zu einer zweiten Phase zur Bestimmung eines Steuersignals herangezogen, so wertet die Auswerteeinrichtung 71 sowohl einen realen als auch einen imaginären Anteil der Mikrowelle 13 zur Bestimmung der Änderung der Phase wie in 4 gezeigt aus. Der reale und der imaginäre Anteil drücken zusammen einen Winkel der Änderung der Phase aus. Würde dabei auf die Auswertung des imaginären Anteils verzichtet werden, kann die Auswerteeinrichtung die Änderung der Phase nicht eindeutig bestimmen. Beispielsweise würde die Auswerteeinrichtung 71 bei einer Änderung der Phase von 90° und 270° das gleiche Signal bereitstellen, da bei einer Änderung Phase von 90° und 270° der reale Anteil beider Signale gleich null ist.A wave equation of the microwave 13 can be represented in a complex number space. If a first phase is used to determine a control signal in comparison to a second phase, the evaluation device evaluates 71 both a real and an imaginary part of the microwave 13 to determine the change of phase as in 4 shown off. The real and imaginary parts together express an angle of change of phase. If the evaluation of the imaginary component would be dispensed with, the evaluation device can not clearly determine the change of the phase. For example, the evaluation would 71 when changing the phase of 90 ° and 270 ° provide the same signal, since at a change phase of 90 ° and 270 °, the real part of both signals is equal to zero.
Wertet die Auswerteeinrichtung 71 sowohl eine Änderung der Phase als auch eine Änderung der Amplitude aus, so kann auf die Auswertung des imaginären Anteils der Mikrowelle 13 verzichtet werden. Hierbei wird die Änderung der Phase mit einer Auswertung des realen Anteils der Mikrowelle 13 durch die Amplitudenänderung verifiziert, sodass der Winkel zwischen den beiden Phasen eindeutig erfasst wird. Dabei liefert die Auswertung der Amplitudenänderung auch bei einem Winkel von 90° zwischen den beiden Phasen zuverlässig eine Information über die Wassermenge auf der Windschutzscheibe 10. Dies hat den Vorteil, dass das Vergleichsmodul 35 einfacher als das in 4 gezeigte Vergleichsmodul 35 ausgebildet sein kann. Ferner kann durch die Aufnahme der Amplitude ein größerer Messbereich für die Dicke des Wassertropfens 11 bereitgestellt werden, als wenn nur Änderung der Phase durch die Auswerteeinrichtung 70 ausgewertet wird.Evaluates the evaluation device 71 both a change in the phase and a change in the amplitude, so can the evaluation of the imaginary portion of the microwave 13 be waived. Here, the change of the phase with an evaluation of the real part of the microwave 13 verified by the amplitude change so that the angle between the two phases is clearly detected. In this case, the evaluation of the amplitude change reliably provides information about the amount of water on the windshield even at an angle of 90 ° between the two phases 10 , This has the advantage that the comparison module 35 easier than that in 4 shown comparison module 35 can be trained. Furthermore, by recording the amplitude, a larger measuring range for the thickness of the water droplet 11 be provided as if only change the phase by the evaluation 70 is evaluated.
Ferner wäre denkbar, die erste Antenne 37 in einem Bereich der Windschutzscheibe 10 anzuordnen, der mit Niederschlag benetzt werden kann und die zweite Antenne 37 in einem Bereich der Windschutzscheibe 10 anzuordnen, der gegenüber Niederschlag abgedeckt ist. Dies kann beispielsweise im Randbereich unter einer Dichtung der Windschutzscheibe 10 der Fall sein. Dabei dient die zweite Antenne 37 dazu, dem Steuermodul 39 ein Referenzsignal über eine trockene Windschutzscheibe bereitzustellen. Dies hat den Vorteil, dass insbesondere Temperatur- und Alterungseinflüsse, die sich wesentlich auf das empfangene Signal auswirken, ermittelt werden können. Eine Änderung der Temperatur der Windschutzscheibe 10 resultiert in einer geänderten Dicke der Windschutzscheibe. Da dies auch die Änderung der Phase beeinflusst, kann auf diese Weise zuverlässig der Feuchtigkeitsbeschlag auf der Windschutzscheibe 10 ermittelt werden. Ferner ist es möglich, dass in dem Steuermodul 39 auf eine tabellarische Temperaturzuordnung zum Ausgleich des Temperatureinflusses verzichtet werden kann.It would also be conceivable, the first antenna 37 in an area of the windshield 10 to be arranged, which can be wetted with precipitation and the second antenna 37 in an area of the windshield 10 to be arranged, which is covered against precipitation. This can, for example, in the edge region under a seal of the windshield 10 be the case. The second antenna is used here 37 to the control module 39 to provide a reference signal over a dry windshield. This has the advantage that, in particular, temperature and aging influences, which have a significant effect on the received signal, can be determined. A change in the temperature of the windshield 10 results in a changed thickness of the windshield. As this also affects the change of phase, this way can reliably protect the moisture on the windshield 10 be determined. Furthermore, it is possible that in the control module 39 can be dispensed with a tabular temperature allocation to compensate for the influence of temperature.
Ferner ist denkbar, die beiden Antennen 37 in unterschiedlichen Bereichen der Windschutzscheibe 10 anzuordnen, um die Menge des Feuchtigkeitsbeschlags zu verifizieren. Dabei können die Signale der beiden Vergleichmodule 35 in dem Steuermodul 39 verwendet werden, um einen Mittelwert über den Feuchtigkeitsbeschlag der Windschutzscheibe 11 bereitzustellen. Durch die Anordnung an unterschiedlichen Stellen der Windschutzscheibe 10 wird die Messfläche für den vierten Regensensor 4 vergrößert. Ferner können die Signale der beiden Vergleichsmodule 35 genutzt werden um die Signale der Vergleichsmodule 35 gegenüber einander zu verifizieren. Dies hat den Vorteil, dass eine der Auswerteeinrichtung 72 nachgeordnete Scheibenwischvorrichtung nicht bei einem Beschlag der Windschutzscheibe 10 mit Wassertropfen 11 im Bereich der ersten Antenne 37 ausgelöst wird, wenn im Bereich der zweiten Antenne 37 keine Wassertropfen 11 auf der Windschutzscheibe 10 vorhanden sind.It is also conceivable, the two antennas 37 in different areas of the windshield 10 to verify the amount of moisture fitting. In this case, the signals of the two comparison modules 35 in the control module 39 used to be an average over the moisture fitting of the windshield 11 provide. Due to the arrangement in different positions of the windshield 10 becomes the measuring surface for the fourth rain sensor 4 increased. Furthermore, the signals of the two comparison modules 35 be used to the signals of the comparison modules 35 to verify each other. This has the advantage that one of the evaluation 72 Subordinate windscreen wiper device not fogging the windshield 10 with drops of water 11 in the area of the first antenna 37 is triggered when in the area of the second antenna 37 no drops of water 11 on the windshield 10 available.
In der gezeigten Ausführungsform wird sowohl die Phase als auch die Amplitude von jeweils einer Antenne 37 durch ein zugeordnetes Vergleichsmodul 35 ausgewertet. Es ist aber auch denkbar, dass das erste Vergleichmodul 35 die Phase und das zweite Vergleichsmodul 35 die Amplitude auswertet. Das Steuermodul 39 wertet die von den Vergleichsmodulen 35 bereitgestellten Informationen aus und stellt ein Steuersignal für eine Scheibenwischvorrichtung bereit.In the embodiment shown, both the phase and the amplitude of each one antenna 37 through an associated comparison module 35 evaluated. But it is also conceivable that the first comparison module 35 the phase and the second comparison module 35 evaluates the amplitude. The control module 39 evaluates those of the comparison modules 35 provided information and provides a control signal for a windshield wiper device.
6 zeigt einen schematischen Schaltplan eines fünften Regensensors 5. Der fünfte Regensensor 5 weist zwei Antennen 37 auf, wobei die erste Antenne 37 einer Sendeeinrichtung 55 dem Verstärker 33 zugeordnet ist, während die zweite Antenne 37 einer Empfangseinrichtung 62 zugeordnet ist. Sowohl der Verstärker 33 als auch eine Auswerteeinrichtung 70 sind gemeinsam mit dem bereits in 1 gezeigten Frequenzgenerator 31 verbunden. In der Verbindung zwischen dem Verstärker 33 mit dem Frequenzgenerator 31 ist der Leistungsteiler 34 angeordnet. Die Auswerteeinrichtung 70 ist wie in 4 gezeigt aufgebaut. 6 shows a schematic circuit diagram of a fifth rain sensor 5 , The fifth rain sensor 5 has two antennas 37 on, with the first antenna 37 a transmitting device 55 the amplifier 33 is assigned while the second antenna 37 a receiving device 62 assigned. Both the amplifier 33 as well as an evaluation device 70 are in common with the already in 1 shown frequency generator 31 connected. In the connection between the amplifier 33 with the frequency generator 31 is the power divider 34 arranged. The evaluation device 70 is like in 4 shown constructed.
Das vom Frequenzgenerator 31 erzeugte ausgesandte Signal wird über den Verstärker 33 verstärkt und über die erste Antenne 37 ausgesandt. Die zweite Antenne 37 empfängt das ausgesandte Signal und führt es der Auswerteeinrichtung 70 zu. Da im Empfangszweig zwischen der zweiten Antenne 37 und der Auswerteeinrichtung 70 kein Richtkoppler, wie in 4 und 5 gezeigt, angeordnet ist, kann die Auswerteeinrichtung 70 empfindlicher gegenüber dem empfangenen Signal abgestimmt sein, da hierbei kein Signal über den Richtkoppler vom Verstärker 33 in die Auswerteeinrichtung 70 eingekoppelt werden kann. Dies hat den Vorteil, dass eine Übertragung zwischen den beiden Antennen 37 eine deutlich höhere Messdynamik gegenüber dem in 4 und 5 gezeigten Regensensor 3, 4 aufweist. Ferner wird die Mikrowelle 13 an weiten Grenzflächen, beispielsweise Luft/Windschutzscheibe und Windschutzscheibe/Wassertropfen, reflektiert. Diese reflektierten Signale werden von dem Signalverarbeitungsmodul 41 ausgewertet, sodass dem Vergleichsmodul 35 ein Gesamtsignal bereitgestellt wird. Ferner kann der Regensensor 5 neben der Amplitude auch eine Phase des Gesamtsignals ermitteln. Die Vergleichseinrichtung 35 vergleicht die ermittelte erste Phase und erste Amplitude mit einer im Speicher 38 abgelegten älteren zweiten Phase und älteren zweiten Amplitude. Die Änderung der Phasenlage und die Änderung der Amplituden stellt die Vergleichseinrichtung 35 dem Steuermodul zur Verfügung. Auf dieser Grundlage stellt das Steuermodul 39 mittels einer tabellarischen Zuordnung ein Steuersignal bereit, das mit der Dicke der Wassertropfen bzw. dem Feuchtigkeitsbeschlag auf der Windschutzscheibe 10 korrespondiert. Das Steuersignal kann dabei verwendet werden, um die Wischintervalle der Scheibenwischvorrichtung in Abhängigkeit der Wassermenge auf der Windschutzscheibe automatisch einzustellen.That from the frequency generator 31 generated emitted signal is through the amplifier 33 amplified and over the first antenna 37 sent. The second antenna 37 receives the transmitted signal and leads it to the evaluation 70 to. Since in the receiving branch between the second antenna 37 and the evaluation device 70 no directional coupler, as in 4 and 5 is shown, the evaluation device can 70 be more sensitive to the received signal, since in this case no signal via the directional coupler from the amplifier 33 into the evaluation device 70 can be coupled. This has the advantage of having a transmission between the two antennas 37 a significantly higher dynamic range compared to the 4 and 5 shown rain sensor 3 . 4 having. Further, the microwave 13 at wide interfaces, such as air / windshield and windshield / water droplets, reflected. These reflected signals are from the signal processing module 41 evaluated so that the comparison module 35 an overall signal is provided. Furthermore, the rain sensor can 5 determine not only the amplitude but also a phase of the total signal. The comparison device 35 compares the determined first phase and first amplitude with one in memory 38 filed older second phase and older second amplitude. The change of the phase position and the change of the amplitudes constitute the comparison device 35 the control module available. On this basis, the control module provides 39 by means of a tabular assignment a control signal ready, with the thickness of the water droplets or the moisture fitting on the windshield 10 corresponds. The control signal can be used to automatically set the wiping intervals of the windscreen wiper device as a function of the amount of water on the windshield.
Da der fünfte Regensensor 5 im direkten Bereich an der Windschutzscheibe 10 angeordnet ist, weisen die einzeln ausgesandten und empfangenen Signale eine kurze Laufzeit auf. Dies hat den Vorteil, dass die Regensensoren 1, 2, 3, 4, 5 mit verschiedenen unterschiedlichen Modulationsarten, insbesondere einer CW-Modulationsart, einer FM/CW-Modulationsart, einer gepulsten Modulationsart oder mit einer UWB-Modulationsart, betrieben werden können. Ferner sind auch andere Modulationsarten denkbar.Because the fifth rain sensor 5 in the direct area on the windshield 10 is arranged, the individually transmitted and received signals have a short duration. This has the advantage that the rain sensors 1 . 2 . 3 . 4 . 5 can be operated with various different types of modulation, in particular a CW modulation type, an FM / CW modulation type, a pulsed modulation type or with a UWB modulation type. Furthermore, other types of modulation are conceivable.
Dem Fachmann ist selbstverständlich geläufig, dass die gezeigten Ausführungsformen des Regensensors beispielhaft sind. Wesentlich dabei ist jedoch, dass mittels einer Mikrowellenstrahlung Wassertropfen oder Feuchtigkeit auf einer Windschutzscheibe eines Kraftfahrzeugs mit Hilfe der Phase und/oder der Amplitude eines Signals einer Mikrowelle ermittelt werden kann. Auf diese Weise kann der Regensensor unabhängig von Lichteinflüssen ausgestaltet werden. Ferner ist denkbar, den Regensensor nicht nur an der Windschutzscheibe, sondern auch beispielsweise im Stoßfänger oder in anderen Bauteilen des Kraftfahrzeugs anzuordnen.It will be understood by those skilled in the art that the illustrated embodiments of the rain sensor are exemplary. It is essential, however, that water drops or moisture on a windshield of a motor vehicle can be determined by means of microwave radiation with the aid of the phase and / or the amplitude of a signal of a microwave. In this way, the rain sensor can be configured independently of the effects of light. It is also conceivable to arrange the rain sensor not only on the windshield, but also, for example, in the bumper or in other components of the motor vehicle.
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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DE 10352235 A1 [0002] DE 10352235 A1 [0002]
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DE 29902701 U1 [0003] DE 29902701 U1 [0003]
