DE102014004451A1 - Verfahren und Sensoreinheit zur Detektion eines Benetzungsgrades einer Scheibe - Google Patents

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Abstract

Bei einem Verfahren zur Detektion eines Benetzungsgrads einer Scheibe, insbesondere einer Windschutzscheibe eines Kraftfahrzeuges, mit einem Sender, der innenseitig zu der Scheibe angeordnet ist und der elektromagnetische Wellen aussendet, die an der äußeren, vom Sender aus gesehen an der gegenüberliegenden Oberfläche der Scheibe nach dem Prinzip der Totalreflexion reflektiert werden, und von einem innenseitig zur Scheibe angeordneten Empfänger empfangen werden, wird von einem Sender weiterhin elektromagnetische Wellen ausgesendet werden, die durch die Scheibe hindurchtreten und an Partikeln oder Tropfen vor der Scheibe gestreut werden und von einem innenseitig zur Scheibe angeordneten Empfänger empfangen werden.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Detektion eines Benetzungsgrades einer Scheibe, insbesondere einer Windschutzscheibe eines Kraftfahrzeuges, bei dem von einem Sender, der innenseitig zu der Scheibe angeordnet ist, elektromagnetische Wellen ausgesendet werden, die an der äußeren, vom Sender aus gesehen an der gegenüberliegenden Oberfläche der Scheibe nach dem Prinzip der Totalreflexion reflektiert werden und von einem innenseitig zur Scheibe angeordneten Empfänger aufgenommen werden. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Sensoreinheit zur Detektion eines Benetzungsgrads einer Scheibe, insbesondere einer Windschutzscheibe eines Kraftfahrzeugs, mit einem Sender, der innenseitig zu der Scheibe angeordnet ist, der elektromagnetische Wellen aussendet, die an der äußeren, vom Sender aus gesehen an der gegenüberliegenden Oberfläche der Scheibe nach dem Prinzip der Totalreflexion reflektiert werden, und mit einem innenseitig zur Scheibe angeordneten Empfänger, der die reflektierten elektromagnetischen Wellen empfängt.
  • Derartige Sensoreinheiten sind bekannt. Nach dem Prinzip der Totalreflexion arbeitende Sensoreinrichtungen sind z. B. in der DE 40 06 174 C1 der DE 197 46 351 A1 , der DE 103 39 696 B4 und der DE 35 32 199 A1 beschrieben.
  • Neben Sensoreinheiten, die nach dem Prinzip der Totalreflexion arbeiten, sind auch Sensoreinheiten bekannt, die mit Streulicht arbeiten. Dabei werden elektromagnetische Wellen unter einem möglichst steilen Winkel auf die Windschutzscheibe geleitet und durchdringen die Windschutzscheibe und werden dann an Tropfen, Eis oder anderen Partikeln vor der Windschutzscheibe gestreut. Die so gestreuten elektromagnetischen Wellen werden dann von einem innenseitig zur Windschutzscheibe angeordneten Empfänger empfangen. Auf Basis dieser Auswertung kann ebenfalls auf den Benetzungsgrad der Windschutzscheibe geschlossen werden. Eine solche Sensoreinheit ist beispielsweise in der US 2011/0128543 A1 beschrieben.
  • Weiterhin sind kapazitive Messverfahren möglich, mit denen der Benetzungsgrad einer Scheibe gemessen werden kann. Derartige kapazitive Messverfahren sind beispielsweise in der DE 10 2007 035 905 A1 und in der EP 1 306 276 B1 beschrieben.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Sensoreinheit der eingangs genannten Art zu schaffen, mit denen eine besonders genaue und zuverlässige Detektion des Benetzungsgrades einer Scheibe möglich ist.
  • Bei einem Verfahren zur Detektion eines Benetzungsgrads einer Scheibe, insbesondere einer Windschutzscheibe eines Kraftfahrzeugs mit einem Sender, der innenseitig zu der Scheibe angeordnet ist und der elektromagnetische Wellen aussendet, die an der äußeren, vom Sender aus gesehen an der gegenüberliegenden Oberfläche der Scheibe nach dem Prinzip der Totalreflexion reflektiert werden und von einem innenseitig zur Scheibe angeordneten Empfänger empfangen werden, ist erfindungswesentlich vorgesehen, dass weiterhin von einem Sender elektromagnetische Wellen ausgesendet werden, die durch die Scheibe hindurchtreten und an Partikeln oder Tropfen vor der Scheibe gestreut werden und von einem Empfänger aufgenommen werden.
  • Erfindungsgemäß werden also zwei verschiedene Messverfahren vereinigt. Dadurch können besonders gute Ergebnisse erzielt werden. Bei Messungen mit dem Prinzip der Totalreflexion können besonders gut normale kleinere Tropfen auf der Windschutzscheibe erkannt werden. Bei Messungen mit dem Streulichtprinzip können besonders gut große Wasseransammlungen oder Eisflächen auf der Scheibe erkannt werden.
  • Zur Auswertung und Bestimmung des Benetzungsgrads der Scheibe werden die Ergebnisse beider Messverfahren berücksichtigt und damit ein Gesamtergebnis erzeugt, mit dem der Benetzungsgrad einer Scheibe mit Niederschlag und Wassertropfen besonders gut erfasst wird.
  • In einer bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens wird nur ein einziger Empfänger verwendet, der einmal elektromagnetische Wellen empfängt, die nach dem Prinzip der Totalreflexion reflektiert werden und einmal elektromagnetische Wellen empfängt, die nach dem Streulichtprinzip reflektiert werden. Dazu ist eine Schaltung vorgesehen, die zwischen den zwei verschiedenen Moden umschaltet, so dass ein und derselbe Empfänger einmal die Messung nach dem Prinzip der Totalreflexion und einmal die Messung nach dem Prinzip der Streulichtmessung durchführt und dann entsprechend ausgewertet wird. Bevorzugt erfolgt dabei das Senden der elektromagnetischen Wellen der beiden Messprinzipien abwechselnd. In einem ersten Zeitraum wird also von einem Sender eine elektromagnetische Welle ausgesendet, die nach dem Prinzip der Totalreflexion reflektiert wird und in einem zweiten Zeitraum wird von einem Sender eine elektromagnetische Welle ausgesendet, die nach dem Streulichtprinzip reflektiert wird. Dadurch wird sichergestellt, dass der oder die Empfänger nur nach einem Prinzip reflektiertes Licht empfangen, so dass eine Auswertung eindeutig vorgenommen werden kann. Bei einem Parallelbetrieb der beiden Messprinzipien mit zwei getrennten Sendern und zwei getrennten Empfängern kann entweder auch mit diesem abwechselnden Betrieb der Sender gearbeitet werden oder es kann bevorzugt auch eine optische Trennung vorgenommen werden, so dass sichergestellt ist, dass jeder Empfänger nur die von seinem zugehörigen Sender ausgestrahlten elektromagnetischen Wellen empfängt. Dann können beide Sender und Empfänger im Dauerbetrieb arbeiten.
  • In einer anderen bevorzugten Weiterbildung des Verfahrens wird ergänzend noch eine kapazitive Messung zur Detektion des Benetzungsgrads einer Scheibe durchgeführt. Bevorzugt werden die Ergebnisse der zwei bzw. drei verschiedenen Messprinzipien dann in einem einzigen Microcontroler ausgewertet. Aus dem so erhaltenen Ergebnis wird dann ein Signal für eine Wischersteuerung abgeleitet. Es können auch Informationen für die Licht- und Scheinwerfereinstellung abgeleitet werden.
  • Ein weiterer Aspekt der Erfindung besteht in der Bereitstellung einer Sensoreinheit zur Detektion eines Benetzungsgrads einer Scheibe, insbesondere einer Windschutzscheibe eines Kraftfahrzeugs, mit einem Sender, der innenseitig zu der Scheibe angeordnet ist, der dazu geeignet und ausgelegt ist, elektromagnetische Wellen auszusenden die an der äußeren, vom Sender aus gesehen an der gegenüberliegenden Oberfläche der Scheibe nach dem Prinzip der Totalreflexion reflektiert werden, und mit einem innenseitig zur Scheibe angeordneten Empfänger, der die so reflektierten elektromagnetischen Wellen empfängt. Eine solche Sensoreinheit zeichnet sich erfindungswesentlich dadurch aus, dass diese einen innenseitig zur Scheibe angeordneten Sender aufweist, der dazu geeignet und ausgelegt ist, elektromagnetische Wellen auszusenden, die durch die Scheibe hindurch treten und an Partikeln vor der Scheibe gestreut werden, und einen innenseitig zur Scheibe angeordneten Empfänger aufweist, der die so gestreuten elektromagnetischen Wellen empfängt. Auf diese Weise wird eine Sensoreinheit geschaffen, die dazu geeignet und ausgelegt ist, mit ihren jeweiligen Sendern und Empfängern einmal nach dem Prinzip der Totalreflexion den Benetzungsgrad an der Oberfläche der Scheibe zu messen und einmal nach dem Streulichtprinzip den Benetzungsgrad an der Oberfläche zu messen. Insbesondere tropfenförmiger Niederschlag und tropfenförmige Feuchtigkeit kann besonders gut mit dem Sender und dem Empfänger gemessen werden, die zum Senden und Empfangen der elektromagnetischen Wellen nach dem Prinzip der Totalreflexion reflektiert werden. Eisschichten oder vollständig geschlossene Feuchtigkeitsfilme oder Wasserfilme, also ein Benetzungsgrad von 100%, kann nach dem Prinzip der Streulichtdetektion besonders gut erkannt werden.
  • In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Empfänger zum Empfang der totalreflektierten elektromagnetischen Wellen derselbe Empfänger, der die gestreuten elektromagnetischen Wellen empfängt. Insbesondere ist also in dieser Ausführungsform ein Empfänger vorhanden und es sind zwei getrennte Sender vorhanden, wobei von einem die elektromagnetischen Wellen ausgehen, die nach dem Prinzip der Totalreflexion an der äußeren Seite der Scheibe gestreut werden und vom anderen die elektromagnetischen Wellen ausgehen, die nahezu rechtwinklich auf die Scheibe treffen und durch diese hindurchgehen. Bevorzugt ist dazu eine Auswerteschaltung vorgesehen, die die Sender koordiniert und abwechselnd schaltet, so dass zu einem bestimmten Zeitpunkt der Empfänger nur reflektierte oder ungestreute elektromagnetische Strahlung von jeweils einem Sender empfängt und die Auswerteschaltung erkennt, von welchem der Sender das empfangene Licht beim Empfänger empfangen wird.
  • In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist die Sensoreinheit an der Innenseite der Scheibe eine Optik zum Bündeln der elektromagnetischen Wellen auf, die nach dem Prinzip der Totalreflexion gestreut werden.
  • Innerhalb der Sensoreinheit ist der Abstand zwischen dem Sender, der nach dem Prinzip der Totalreflexion arbeitet, zum Empfänger größer, insbesondere mehr als doppelt so groß und insbesondere mehr als dreimal so groß, als der Abstand, der zwischen dem Sender, der nach dem Prinzip der Streulichtdetektion arbeitet, und dessen zugehörigem Empfänger.
  • In einer anderen bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung weist die Sensoreinheit auch einen kapazitiven Sensor auf, mit dem der Benetzungsgrad gemessen wird. Ein solcher kapazitiver Sensor weist zwei elektrisch leitende Flächen auf, die die Flächen eines Kondensators bilden. Die Kapazität des so gebildeten Kondensators wird durch Feuchtigkeit auf der Scheibe verändert und aus der Änderung der Kapazität kann dann wieder auf die Feuchtigkeit geschlossen werden.
  • Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels weiter erläutert. Im einzelnen zeigen die schematischen Darstellungen in:
  • 1: Eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
  • 2: eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform der Erfindung; und
  • 3: eine weitere Ausführungsform der Erfindung.
  • In 1 ist eine erste Ausführungsform der Erfindung dargestellt, bei der eine Vorrichtung 1 zur Detektion eines Benetzungsgrads einer Scheibe 2 schematisch dargestellt ist. Die Vorrichtung 1 ist innenseitig zu der Scheibe 2, insbesondere einer Windschutzscheibe, angeordnet. Derartige Sensoreinheiten 1 sind typischerweise an der Scheibe 2 im Innenraum von Kraftfahrzeugen angeordnet. Einer erster Sender 3 ist für eine Streulichtmessung vorgesehen und ausgelegt und sendet elektromagnetische Wellen 13 für eine Streulichtmessung aus. Diese werden unter einem vergleichsweise steilen Winkel auf die Scheibe 2 gerichtet und dringen durch diese hindurch. Die elektromagnetischen Wellen 13 werden an Tropfen 11 im Außenbereich der Scheibe 2 reflektiert. Dieser Außenbereich kann auch als ein Bereich charakterisiert werden, der dem Innenbereich oder dem Bereich, in dem die Sensoreinheit 1 mit dem Sender 3 angeordnet ist, gegenüberliegt. Die an den Wassertropfen 11 reflektierten elektromagnetischen Wellen 13 werden dann von einem Empfänger 4 für die Streulichtmessung empfangen. Der Empfänger 4 ist zum Empfang der reflektierten Wellen 13 nach der Streulichtmessung vorgesehen und ausgelegt. Die so empfangene Strahlung und das dadurch im Empfänger 4 erhaltene Signal wird von einem Microcontroler 15 ausgewertet. Das so ausgewertete Signal wird beispielsweise in einer Wischersteuerung 16 verwendet. In der Sensoreinheit 1 ist weiterhin ein zweiter Sender 5 vorgesehen, der dazu vorgesehen und ausgelegt ist, elektromagnetische Wellen 12 auszusenden, die an der äußeren Oberfläche der Scheibe 2 totalreflektiert werden und dann von einem zugehörigen Empfänger 6, der zum Empfang der elektromagnetischen Wellen 12 nach Totalreflexion vorgesehen und ausgelegt ist, empfangen werden. Befinden sich im Bereich der totalreflektierten elektromagnetischen Wellen 12 Wassertropfen 10 auf der Oberseite der Scheibe 2, so wird ein Teil der elektromagnetischen Wellen 12 ausgekoppelt und die vom Empfänger 6 empfangene Intensität verringert sich. In der hier dargestellten Ausführungsform sind der Empfänger 4 für die Streulichtmessung und der Empfänger 6 für die Messung nach der Totalreflexion baulich in einem einzigen Empfänger vereint. Mit dem Microcontroler 15 erfolgt eine abwechselnde Schaltung der beiden Sender 3 und 5, so dass der Empfänger 4, 6 abwechselnd einmal die vom Sender 3 ausgesandten elektromagnetischen Wellen 13 empfängt und einmal die vom Sender 5 ausgesandten elektromagnetischen Wellen 12 empfängt. Das im Empfänger 4 erzeugte elektrische Signal wird an den Microcontroler 15 zur weiteren Auswertung weitergeleitet. Der Microcontroler 15 wertet die elektrischen Signale des Empfängers 4 in Abhängigkeit davon aus, ob diese auf vom Sender 3 oder vom Sender 5 ausgesandte elektromagnetische Wellen zurückgeht. Aus den dabei erhaltenen Informationen wird eine Gesamtinformation ermittelt und auf dieser Basis die Wischersteuerung 16 aktiviert. Auch Informationen zur Steuerung der Klimaanlage oder der Beleuchtung können daraus abgeleitet werden. In der Sensoreinheit 1 in 1 ist weiterhin ein kapazitiver Sensor 7 vorgesehen, der im Wesentlichen zwei an der Scheibe 2 innenseitig angeordnete Kondensatorflächen 8 und 9 aufweist. Zwischen diesen Kondensatorflächen 8 und 9 bilden sich Feldlinien 14 aus. Die Kapazität des gebildeten Kondensators ist auch davon abhängig, ob auf der Scheibe 2 Wassertropfen 10 sind oder nicht. Aus der sich so ergebenden Kapazitätsänderung kann dann auf das Vorhandensein von Wasser geschlossen werden. Die Messergebnisse des kapazitiven Sensors 7 werden ebenfalls an den Microcontroler 15 weitergeleitet und dort ausgewertet.
  • In 2 ist eine zweite Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Dort weist die Sensoreinheit 1 drei getrennte Sensoren auf, nämlich den Streulichtsensor 22, den Totalreflexionssensor 23 und den kapazitiven Sensor 7. Der Streulichtsensor 22 weist hier einen Sender 3 für die Streulichtmessung und einen Empfänger 4 für die Streulichtmessung auf. Der Sender 3 sendet die elektromagnetischen Wellen 13 aus, die durch die Scheibe 2 hindurch dringen. Diese sind vergleichsweise steil auf die Scheibe 2 gerichtet, so dass hier keine Totalreflexion erfolgt. Die elektromagnetischen Wellen 13 werden an Wassertropfen 11 gestreut, insbesondere an solchen, die noch in einem gewissen Abstand zur Scheibe 2 sind. Auch an Wassertropfen 10, die auf der Scheibe 2 sind, erfolgt eine Streuung oder Reflexion. Die zurückgestreuten elektromagnetischen Wellen 13 werden vom Empfänger 4 aufgenommen. In Abweichung zur Ausführungsform gemäß 1 ist hier der Totalreflexionssensor 23 mit einem Sender 5 und einem eigenen Empfänger 6 ausgebildet. Auch hier ist ein kapazitiver Sensor 7 vorgesehen, der wiederum Kondensatorflächen 8 und 9 aufweist. Insbesondere bei dem Totalreflexionssensor 23 kann das Vorhandensein eines Wasserfilms 21, so wie hier angedeutet, nicht eindeutig identifiziert werden. Gerade für solche Grenzsituationen ist der Einsatz mehrerer Sensoren in einer Sensoreinheit 1 günstig, da so die Stärken der verschiedenen Sensoren vereint werden können. Die Messergebnisse des kapazitiven Sensors 7, des Streulichtsensors 22 und des Totalreflexionssensors 23 werden in dem Microcontroler 15 ausgewertet. Aus den Messungen der einzelnen Sensoren wird ein Gesamtergebnis gebildet und auf dieser Grundlage die Wischersteuerung 16 betrieben.
  • In 3 ist ein konkretes Ausführungsbeispiel einer Sensoreinheit 1 dargestellt. In dieser Sensoreinheit 1 sind ein Streulichtsensor 22 und ein Totalreflexionssensor 23 baulich vereint. Innerhalb eines gemeinsamen Gehäuses 24 ist ein Sender 3 insbesondere eine LED am Boden des Gehäuses 24 und damit mit einem Abstand zur Scheibe 2 angeordnet. Vergleichsweise nah neben dem Sender 3 ist ebenfalls am Boden des Gehäuses 24 ein Empfänger 4 angeordnet, der die gestreuten elektromagnetischen Wellen empfängt. Vor der Scheibe 2 ist ein sensitiver Bereich 20 eingezeichnet, der andeutet, dass nicht nur Wasser und andere Partikel unmittelbar auf der Scheibe 2, sondern auch in einem gewissen Bereich davor erfasst werden. In dem Gehäuse 24 ist ein Totalreflexionssensor 23 mit einem Sender 5 angeordnet. Der Sender 5 ist ebenfalls als LED ausgebildet und auf dem Boden des Gehäuses 24 angeordnet. Die Sender 3 und 4 sind an gegenüberliegenden Endbereichen des Gehäuses 24 angeordnet. Dem Sender 5 ist eine Optik 17 zugeordnet, die an der Decke des Gehäuses 24 angeordnet ist, die wiederum unmittelbar der Scheibe 2 zugewandt ist. Dadurch wird das vom Sender 5 ausgehende Licht bzw. die ausgesandte elektromagnetische Strahlung, insbesondere im Infrarotbereich, fokussiert und unter einem vergleichsweise flachen Winkel in die Scheibe 2 geleitet, so dass es an der äußeren Seite der Scheibe 2, die der Außenumgebung zugewandt ist, zu einer Totalreflexion kommt. Wenn in diesem Bereich Wasser oder andere Partikel auf der Scheibe 2 liegen, wird ein Teil ausgekoppelt, es kommt nicht zur Totalreflexion und nur einer geringerer Anteil der elektromagnetischen Wellen wird reflektiert. Mit 20 ist auch hier ein sensitiver Bereich 20 angedeutet. Dieser deutet an, dass der sensitive Bereich 20 hier deutlich flacher ist als der andere sensitive Bereich 20, der bei der Streulichtmessung entsteht. Eine weitere Optik 18, die einem Empfänger 6 zugeordnet ist, ist ebenfalls an der Decke des Gehäuses 24 angeordnet und fokussiert die totalreflektierte elektromagnetische Welle in Richtung des Empfängers 6. Dieser Empfänger 6 ist hier identisch zu dem Empfänger 4 der Streulichtmessung. Der Empfänger 4, 6 schaltet abwechselnd um zwischen einer Detektion des vom Sender 3 ausgesandten Lichts aus der Streulichtmessung und dem von dem Sender 5 ausgesandten Licht zur Messung nach dem Prinzip der Totalreflektion. In dem Gehäuse 24 ist ferner eine Wand 25 vorgesehen, die zwischen den Optiken 17 und 18 angeordnet ist und verhindert, dass Licht aus dem Sender 5 auf direktem Weg zum Empfänger 6 gelangt. Der Abstand zwischen dem Empfänger 4, 6 zum Sender 3 ist deutlich kleiner als der Abstand zwischen dem Empfänger 4, 6 zum Sender 5.
  • Alle in der vorstehenden Beschreibung und in den Ansprüchen genannten Merkmale sind in einer beliebigen Auswahl mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs kombinierbar. Die Offenbarung der Erfindung ist somit nicht auf die beschriebenen bzw. beanspruchten Merkmalskombinationen beschränkt, vielmehr sind alle im Rahmen der Erfindung sinnvollen Merkmalskombinationen als offenbart zu betrachten.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Sensoreinheit
    2
    Scheibe
    3
    Sender für Streulichtmessung
    4
    Empfänger für Streulichtmessung
    5
    Sender für Messung nach Totalreflexion
    6
    Empfänger für Messung nach Totalreflexion
    7
    kapazitiver Sensor
    8
    Kondensatorfläche
    9
    Kondensatorfläche
    10
    Wassertropfen
    11
    Wassertropfen
    12
    elektromagnetische Welle für Messung nach Totalreflexion
    13
    Strahlengang der elektromagnetischen Welle für Streulichtmessung
    14
    Feldlinien
    15
    Microcontroler
    16
    Wischersteuerung
    17
    Optik, die dem Sender 5 zugeordnet ist
    18
    Optik, die dem Empfänger 6 zugeordnet ist
    19
    Klebeschicht
    20
    sensitiver Bereich
    21
    Wasserfilter
    22
    Streulichtsensor
    23
    Totalreflexionssensor
    24
    Gehäuse
    25
    Wand
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 4006174 C1 [0002]
    • DE 19746351 A1 [0002]
    • DE 10339696 B4 [0002]
    • DE 3532199 A1 [0002]
    • US 2011/0128543 A1 [0003]
    • DE 102007035905 A1 [0004]
    • EP 1306276 B1 [0004]

Claims (11)

  1. Verfahren zur Detektion eines Benetzungsgrads einer Scheibe (2), insbesondere einer Windschutzscheibe eines Kraftfahrzeuges, mit einem Sender (5), der innenseitig zu der Scheibe (2) angeordnet ist und der elektromagnetische Wellen (12) aussendet, die an der äußeren, vom Sender (3) aus gesehen an der gegenüberliegenden Oberfläche der Scheibe (2) nach dem Prinzip der Totalreflexion reflektiert werden, und von einem innenseitig zur Scheibe (2) angeordneten Empfänger (6) empfangen werden, dadurch gekennzeichnet, dass von einem Sender (5) weiterhin elektromagnetische Wellen (13) ausgesendet werden, die durch die Scheibe (2) hindurchtreten und an Partikeln oder Tropfen (11) vor der Scheibe (2) gestreut werden und von einem innenseitig zur Scheibe (2) angeordneten Empfänger (4) empfangen werden.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die elektromagnetischen Wellen (13), die nach dem Prinzip der Streulichtmessung empfangen werden und die elektromagnetischen Wellen (12), die nach dem Prinzip der Totalreflexion empfangen werden, von demselben Empfänger (4, 6) empfangen werden.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Empfänger (4, 6) zwischen zwei verschiedenen Moden zum Empfang der unterschiedlichen elektromagnetischen Wellen umschaltet.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Sender (3), der die elektromagnetischen Wellen (13) zur Streulichtmessung sendet und der Sender (5), der die elektromagnetischen Wellen (12) zur Messung nach dem Prinzip der Totalreflexion sendet, abwechselnd senden.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mit Hilfe eines kapazitiven Sensors (7) eine kapazitive Messung zur Bestimmung des Benetzungsgrads der Scheibe (2) durchgeführt wird.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ergebnisse der verschiedenen Messungen ausgewertet und daraus ein Gesamtergebnis gebildet wird.
  7. Sensoreinheit (1) zur Detektion eines Benetzungsgrads einer Scheibe (2), insbesondere einer Windschutzscheibe eines Kraftfahrzeugs, mit einem Sender (6), der innenseitig zu der Scheibe (2) angeordnet ist, der elektromagnetische Wellen (12) aussendet, die an der äußeren, vom Sender (6) aus gesehen an der gegenüberliegenden Oberfläche der Scheibe (2) nach dem Prinzip der Totalreflexion reflektiert werden, und mit einem innenseitig zur Scheibe (2) angeordneten Empfänger (6), der die so reflektierten elektromagnetischen Wellen (12) empfängt, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit (1) innenseitig zur Scheibe (2) einen Sender (3) aufweist, der dazu geeignet und ausgelegt ist, elektromagnetische Wellen (13) auszusenden, die durch die Scheibe (2) hindurchtreten und an Partikeln oder Tropfen (11) vor der Scheibe (2) gestreut werden, und dass innenseitig zur Scheibe (2) ein Empfänger (4) angeordnet ist, der die so gestreuten elektromagnetischen Wellen (13) empfängt.
  8. Sensoreinheit (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Empfänger (4) für die Streulichtmessung und der Empfänger (6) für die Messung nach dem Prinzip der Totalreflexion von ein und demselben Empfänger (4, 6) gebildet sind.
  9. Sensoreinheit (1) nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Auswerteschaltung vorgesehen ist, die die Sender (3) und (5) koordiniert und abwechselnd schaltet, so dass zu einem bestimmten Zeitpunkt der Empfänger (4, 6) entweder nur vom Sender (3) ausgehende reflektierte elektromagnetische Wellen (13) oder nur vom Sender (5) ausgehende nach dem Prinzip der Totalreflexion reflektierte elektromagnetische Wellen (12) empfängt.
  10. Sensoreinheit (1) nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit (1) einen kapazitiven Sensor (7) aufweist, der zwei Kondensatorflächen (8, 9) aufweist, die innenseitig an der Scheibe (2) angeordnet sind.
  11. Sensoreinheit (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zwischen dem Empfänger (4, 6) und dem Sender (5), der nach dem Prinzip der Totalreflexion arbeitet größer ist, insbesondere mehr als doppelt so groß, insbesondere mehr als dreimal so groß, als der Abstand zwischen dem Empfänger (4, 6) und dem Sender (3) für die Streulichtmessung.
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9840232B1 (en) * 2016-08-16 2017-12-12 Delphi Technologies, Inc. Dual mode optical rain sensing device
TWI758642B (zh) * 2018-09-28 2022-03-21 財團法人工業技術研究院 表面濕潤性檢測系統及表面濕潤性檢測方法
US11709133B2 (en) 2018-09-28 2023-07-25 Industrial Technology Research Institute Solid surface wettability determination method
DE102019106544B4 (de) * 2019-03-14 2023-08-03 HELLA GmbH & Co. KGaA Messvorrichtung zur Erfassung des Umgebungslichts, Regen-Licht-Sensor zur Verwendung an einer Windschutzscheibe und Kraftfahrzeug
CN113147680B (zh) * 2021-05-12 2023-06-30 长春神箭电动工具有限责任公司 一种带有自感应组件的全自动雨刷器

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3532199A1 (de) 1985-09-10 1987-03-12 Lorenz Dr Twisselmann Sensor zur regelung der klarsichtigkeit von glasscheiben
DE4006174C1 (de) 1990-02-28 1991-07-25 Leopold Kostal Gmbh & Co Kg, 5880 Luedenscheid, De
DE19530289A1 (de) * 1995-08-17 1997-02-20 Bosch Gmbh Robert Sensor zur Sichtweiten- und Regenbelagsermittlung
DE19746351A1 (de) 1997-04-04 1998-10-08 Bosch Gmbh Robert Sensoreinrichtung zur Erfassung des Benetzungs- und/oder Verschmutzungsgrades von Scheiben
DE10311800A1 (de) * 2003-03-12 2004-09-23 Valeo Schalter Und Sensoren Gmbh Verfahren zum Betreiben eines Sensors zur Detektion von Störeinflüssen auf einem durchlässigen Körper
EP1306276B1 (de) 2001-10-26 2005-11-16 Preh GmbH Sensoreinheit zur Detektion einer Benetzung einer Scheibe
DE102004047215A1 (de) * 2004-09-27 2006-04-06 Daimlerchrysler Ag Verfahren und Vorrichtung zur Detektion von Wasser auf einer Fahrzeugscheibe
DE10339696B4 (de) 2003-08-28 2007-12-27 Siemens Ag Vorrichtung zur Erfassung von Objekten auf einer transparenten Wand, insbesondere von Regentropfen auf einer Windschutzscheibe
DE102007035905A1 (de) 2007-07-31 2009-02-05 Continental Automotive Gmbh Sensoranordnung mit Lidar-Sensor, Kamera und Regensensor
US20110128543A1 (en) 2009-11-30 2011-06-02 Dongyang Mechatronics Corp. Rain sensor using light scattering

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5391891A (en) * 1990-02-28 1995-02-21 Leopold Kostal Gmbh & Co. Kg Moisture sensing device
US6118383A (en) * 1993-05-07 2000-09-12 Hegyi; Dennis J. Multi-function light sensor for vehicle
EP1798540A3 (de) * 2000-12-22 2007-07-04 Niles Co., Ltd. Objektsensor und Steuervorrichtung damit
US9371032B2 (en) * 2006-01-10 2016-06-21 Guardian Industries Corp. Moisture sensor and/or defogger with Bayesian improvements, and related methods

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3532199A1 (de) 1985-09-10 1987-03-12 Lorenz Dr Twisselmann Sensor zur regelung der klarsichtigkeit von glasscheiben
DE4006174C1 (de) 1990-02-28 1991-07-25 Leopold Kostal Gmbh & Co Kg, 5880 Luedenscheid, De
DE19530289A1 (de) * 1995-08-17 1997-02-20 Bosch Gmbh Robert Sensor zur Sichtweiten- und Regenbelagsermittlung
DE19746351A1 (de) 1997-04-04 1998-10-08 Bosch Gmbh Robert Sensoreinrichtung zur Erfassung des Benetzungs- und/oder Verschmutzungsgrades von Scheiben
EP1306276B1 (de) 2001-10-26 2005-11-16 Preh GmbH Sensoreinheit zur Detektion einer Benetzung einer Scheibe
DE10311800A1 (de) * 2003-03-12 2004-09-23 Valeo Schalter Und Sensoren Gmbh Verfahren zum Betreiben eines Sensors zur Detektion von Störeinflüssen auf einem durchlässigen Körper
DE10339696B4 (de) 2003-08-28 2007-12-27 Siemens Ag Vorrichtung zur Erfassung von Objekten auf einer transparenten Wand, insbesondere von Regentropfen auf einer Windschutzscheibe
DE102004047215A1 (de) * 2004-09-27 2006-04-06 Daimlerchrysler Ag Verfahren und Vorrichtung zur Detektion von Wasser auf einer Fahrzeugscheibe
DE102007035905A1 (de) 2007-07-31 2009-02-05 Continental Automotive Gmbh Sensoranordnung mit Lidar-Sensor, Kamera und Regensensor
US20110128543A1 (en) 2009-11-30 2011-06-02 Dongyang Mechatronics Corp. Rain sensor using light scattering

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