DE102018104726A1 - Sensor arrangement for a motor vehicle - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Sensoranordnung (10) für ein Kraftfahrzeug, wobei die Sensoranordnung (10) in einem Innenraum des Kraftfahrzeugs angeordnet ist und ein Gehäuse (12) aufweist, wobei in dem Gehäuse (12) ein Regensensor (20) angeordnet ist, der zum Erkennen von Regen in einem Umgebungsbereich des Kraftfahrzeugs ausgebildet ist, wobei in dem Gehäuse (12) ferner ein optischer Sensor (22) angeordnet ist, der dazu ausgestaltet ist, eine Mehrzahl an organischen Komponenten und eine Mehrzahl an anorganischen Komponenten in dem Innenraum des Kraftfahrzeugs zu detektieren.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Sensoranordnung für ein Kraftfahrzeug. Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Kraftfahrzeug, das eine derartige Sensoranordnung aufweist.The present invention relates to a sensor arrangement for a motor vehicle. The present invention further relates to a motor vehicle having such a sensor arrangement.
Oftmals ist es erwünscht, die Innenluft von Kraftfahrzeugen zu überprüfen. Dies kann beispielsweise mit Bezug auf die Luftfeuchtigkeit der Innenluft als Antibeschlaghilfe oder auch mit Bezug auf andere Luftbestandteile, wie etwa mit Bezug auf Feinstaub, von Interesse sein.Often it is desirable to check the interior air of motor vehicles. This may be of interest, for example, with respect to the humidity of the inside air as an anti-fogging aid or also with respect to other air components, such as with respect to particulate matter.
Derartige Lösungen können jedoch noch Verbesserungspotential hinsichtlich der Messung des Innenraumklimas für ein Fahrzeug bieten.However, such solutions may still provide room for improvement in the measurement of indoor climate for a vehicle.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile zumindest teilweise zu überwinden. Es ist insbesondere die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Lösung bereitzustellen, durch welche auf einfache und effektive Weise eine Überprüfung des Innenraumklimas eines Fahrzeugs möglich wird.It is the object of the present invention to at least partially overcome the disadvantages known from the prior art. It is in particular the object of the present invention to provide a solution by which a review of the interior climate of a vehicle is possible in a simple and effective manner.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch eine Sensoranordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß ferner durch ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 10. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen, in der Beschreibung oder den Figuren beschrieben, wobei weitere in den Unteransprüchen oder in der Beschreibung oder den Figuren beschriebene oder gezeigte Merkmale einzeln oder in einer beliebigen Kombination einen Gegenstand der Erfindung darstellen können, wenn sich aus dem Kontext nicht eindeutig das Gegenteil ergibt.The object is achieved according to the invention by a sensor arrangement with the features of claim 1. The object is achieved according to the invention further by a motor vehicle having the features of
Es wird vorgeschlagen eine Sensoranordnung für ein Kraftfahrzeug, wobei die Sensoranordnung in einem Innenraum des Kraftfahrzeugs angeordnet ist und ein Gehäuse aufweist, wobei in dem Gehäuse ein Regensensor angeordnet ist, der zum Erkennen von Regen in einem Umgebungsbereich des Kraftfahrzeugs ausgebildet ist, wobei in dem Gehäuse ferner ein optischer Sensor angeordnet ist, der dazu ausgestaltet ist, eine Mehrzahl an organischen Komponenten und eine Mehrzahl an anorganischen Komponenten in dem Innenraum des Kraftfahrzeugs qualitativ und gegebenenfalls quantitativ zu detektieren.It is proposed a sensor arrangement for a motor vehicle, wherein the sensor arrangement is arranged in an interior of the motor vehicle and having a housing, wherein in the housing, a rain sensor is arranged, which is designed for detecting rain in a surrounding region of the motor vehicle, wherein in the housing Furthermore, an optical sensor is arranged, which is configured to qualitatively and optionally quantitatively detect a plurality of organic components and a plurality of inorganic components in the interior of the motor vehicle.
Eine derartige Sensoranordnung erlaubt auf besonders anpassbare Weise die Überwachung der Innenraumluft eines Kraftfahrzeugs und ist dabei problemlos in die Peripherie beziehungsweise die Funktionselemente des Kraftfahrzeugs integrierbar.Such a sensor arrangement allows in a particularly adaptable manner the monitoring of the interior air of a motor vehicle and is thereby easily integrated into the periphery or the functional elements of the motor vehicle.
Beschrieben wird somit eine Sensoranordnung, die dazu vorgesehen ist, in einem Kraftfahrzeug montiert zu sein. Insbesondere ist die Sensoranordnung in dem Innenraum eines Kraftfahrzeugs anordbar beziehungsweise angeordnet, um die Luft des Innenraums des Kraftfahrzeugs zu messen und die äußere Umgebung mit Bezug auf Regen zu messen. Dabei ist die Position der Sensoranordnung grundsätzlich wählbar, insoweit die Funktionalität gegeben ist, wie dies für den Fachmann unmittelbar ersichtlich ist.Described is thus a sensor arrangement which is intended to be mounted in a motor vehicle. In particular, the sensor arrangement can be arranged in the interior of a motor vehicle in order to measure the air of the interior of the motor vehicle and to measure the external environment with respect to rain. In this case, the position of the sensor arrangement is basically selectable insofar as the functionality is given, as is immediately apparent to the person skilled in the art.
Die Sensoranordnung weist ein Gehäuse auf, wobei in dem Gehäuse ein Regensensor angeordnet ist, der zum Erkennen von Regen in einem Umgebungsbereich des Kraftfahrzeugs ausgebildet ist. Entsprechend ist die Sensoranordnung beziehungsweise das Gehäuse insbesondere derart positioniert, dass der Regensensor den Umgebungsbereich des Kraftfahrzeugs hinsichtlich Regentropfen untersuchen kann.The sensor arrangement has a housing, wherein in the housing a rain sensor is arranged, which is designed to detect rain in an environmental region of the motor vehicle. Accordingly, the sensor arrangement or the housing is in particular positioned such that the rain sensor can examine the surrounding area of the motor vehicle with regard to raindrops.
Die Art des Regensensors ist nicht grundsätzlich beschränkt. Es kann im Sinne der vorliegenden Erfindung grundsätzlich jeglicher Regensensor Verwendung finden, der insbesondere für eine Verwendung in Kraftfahrzeugen bekannt ist. Eine derartige Sensoranordnung ist grundsätzlich bekannt und kann den Fahrer des Kraftfahrzeugs in an sich bekannter Weise unterstützen, etwa durch das Einschalten oder Ausschalten des Scheibenwischers.The type of rain sensor is not limited in principle. For the purposes of the present invention, basically any rain sensor can be used which is known in particular for use in motor vehicles. Such a sensor arrangement is basically known and can assist the driver of the motor vehicle in a conventional manner, such as by turning on or off the windshield wiper.
Bei der hier beschriebenen Sensoranordnung ist es weiterhin vorgesehen, dass in dem Gehäuse ferner ein optischer Sensor angeordnet ist, der dazu ausgestaltet ist, eine Mehrzahl an organischen Komponenten und eine Mehrzahl an anorganischen Komponenten in dem Innenraum des Kraftfahrzeugs qualitativ und vorzugsweise auch quantitativ zu detektieren. Somit ist in dem Gehäuse, in dem auch der Regensensor vorgesehen ist, ein optischer Sensor als weiterer Sensor vorgesehen, der Komponenten in dem Innenraum des Fahrzeugs und dabei insbesondere in der Fahrerkabine des Fahrzeugs detektieren kann. Dadurch, dass der weitere Sensor ein optischer Sensor ist, kann es möglich werden, dass dieser nicht auf die Detektion einer bestimmten Spezies an Substanzen festgelegt ist, sondern vielmehr, dass dieser eine breite Kombination an Substanzen, welche sich in dem Innenraum des Fahrzeugs befinden können, detektieren kann.In the sensor arrangement described here, it is further provided that in the housing further comprises an optical sensor is arranged, which is adapted to qualitatively and preferably also quantitatively detect a plurality of organic components and a plurality of inorganic components in the interior of the motor vehicle. Thus, in the housing, in which the rain sensor is provided, an optical sensor is provided as a further sensor, which can detect components in the interior of the vehicle and in particular in the driver's cab of the vehicle. The fact that the further sensor is an optical sensor, it may be possible that this is not determined on the detection of a particular species of substances, but rather that this is a wide combination of substances that may be located in the interior of the vehicle , can detect.
Daher ist der optische Sensor der hier beschriebenen Sensoranordnung insbesondere dazu ausgestaltet, eine Mehrzahl an anorganischen Komponenten und eine Mehrzahl an organischen Komponenten in dem Innenraum des Kraftfahrzeugs zu detektieren. Insbesondere umfasst der optische Sensor in an sich bekannter Weise eine optische Strahlungsquelle und einen Detektor.Therefore, the optical sensor of the sensor arrangement described here is in particular designed to detect a plurality of inorganic components and a plurality of organic components in the interior of the motor vehicle. In particular, the optical sensor comprises, in a manner known per se, an optical radiation source and a detector.
Dies kann möglich sein, durch eine an sich bekannte Kalibrierung des optischen Sensors vor dem Einbau. Dabei kann insbesondere die Reaktion des Sensors auf zu detektierenden Substanzen beziehungsweise deren Menge und gegebenenfalls Interferenzen mit weiteren gegebenenfalls zu detektierenden Substanzen untersucht und in einem Steuersystem beziehungsweise einem Speicher hinterlegt werden. Dann können durch die Messergebnisse des optischen Sensors auf einfache Weise Rückschlüsse auf die in der Luft des Innenraums des Kraftfahrzeugs befindlichen Substanzen und ferner bevorzugt deren Menge möglich sein. So kann die Luftqualität des Innenraums des Kraftfahrzeugs untersucht werden, wie dies dem Fachmann grundsätzlich für Sensoren bekannt ist.This may be possible by a known calibration of the optical sensor prior to installation. In particular, the reaction of the sensor to substances to be detected or their quantity and, if appropriate, interference with further substances which may possibly be detected can be investigated and stored in a control system or a memory. Then can be possible by the measurement results of the optical sensor in a simple way conclusions on the located in the air of the interior of the vehicle substances and further preferably the amount thereof. Thus, the air quality of the interior of the motor vehicle can be examined, as is generally known to the person skilled in the art for sensors.
Dadurch wird es grundsätzlich ermöglicht, dass in Antwort auf die detektierten Substanzen eine entsprechende Aktion ausgeführt wird. Beispielsweise ist es möglich, durch die Detektion von Kohlendioxid (CO2) oder Kohlenmonoxid (CO) oder auch den Anteil an Sauerstoff (O2) in der Innenraumluft Rückschlüsse darauf zu ziehen, wie „verbraucht“ die Luft nach langen Atemzyklen ist, so dass etwa durch die Betätigung der Lüftung oder das Öffnen von Fenstern oder Schiebedach Frischluft in den Innenraum des Fahrzeugs gefördert werden kann. Ferner kann etwa bei einer ausreichenden Luftgüte die Lüftung ausgeschaltet oder reduziert werden und die Fenster und/oder das Schiebedach wieder geschlossen werden. Es sind jedoch weitere Aktionen denkbar, die in Abhängigkeit des Vorhandenseins, der Abwesenheit und/oder der Menge bestimmter Verbindungen in der Innenraumluft angesteuert werden können. Beispielsweise kann bei schlechter Innenraumluft ein Warnhinweis mit einer Pausenempfehlung ausgegeben werden.This basically makes it possible for a corresponding action to be carried out in response to the detected substances. For example, by detecting carbon dioxide (CO 2 ) or carbon monoxide (CO) or the proportion of oxygen (O 2 ) in indoor air, it is possible to draw conclusions about how "used up" the air is after long cycles of breathing be promoted by the operation of ventilation or the opening of windows or sunroof fresh air into the interior of the vehicle. Furthermore, the ventilation can be switched off or reduced and the windows and / or the sunroof closed again, for example with sufficient air quality. However, other actions are conceivable that can be controlled depending on the presence, the absence and / or the amount of certain compounds in the indoor air. For example, in the case of poor indoor air, a warning with a break recommendation can be issued.
Dabei kann es insbesondere von Vorteil sein, wenn die Steuereinheit derart ausgestaltet ist, um mit dem optischen Sensor die Innenraumluft zyklisch zu messen. In anderen Worten kann es vorgesehen sein, dass in definierten zeitlichen Abständen der Sensor die Luft des Innenraum des Fahrzeugs vermisst und die gewonnenen Daten auswertet, um so bestimmte Substanzen zu detektieren. Das kann eine dauerhaft hohe Qualität der Innenraumluft sicherstellen und dadurch zu einem hohen Komfort und einem sicheren Fahren beitragen.It may be particularly advantageous if the control unit is designed in such a way to cyclically measure the indoor air with the optical sensor. In other words, it may be provided that the sensor measures the air of the interior of the vehicle at defined time intervals and evaluates the data obtained, so as to detect certain substances. This can ensure a consistently high quality of indoor air and thereby contribute to a high level of comfort and safe driving.
Dem Vorstehenden folgend ist es somit von Vorteil, dass etwa eine mit dem optischen Sensor verbundene Steuereinheit mit der Fahrzeugperipherie derart verbunden ist, dass die entsprechenden Aktionen durchführbar sind. So kann es von Vorteil sein, wenn die Steuereinheit mit der Klimaanlage des Fahrzeugs verbunden ist. Ferner kann es von Vorteil sein, dass die mit dem optischen Sensor verbundene Steuereinheit mit einer elektrischen Betätigung von Fenstern und/oder Schiebedach verbunden ist. Somit kann es grundsätzlich von Vorteil sein, wenn eine mit dem Sensor funktionell verbundene Steuereinheit mit einer Funktionssteuerung des Kraftfahrzeugs verbunden ist, wobei sich die Funktionssteuerung wie vorstehend beschrieben auf die Klimaanlage, Fenster- oder Schiebedachöffnungen usw. beziehen kann.Following from the above, it is thus advantageous that, for example, a control unit connected to the optical sensor is connected to the vehicle periphery in such a way that the corresponding actions can be carried out. So it may be advantageous if the control unit is connected to the air conditioning of the vehicle. Furthermore, it may be advantageous that the control unit connected to the optical sensor is connected to an electrical actuation of windows and / or sunroof. Thus, it may in principle be advantageous if a functionally connected to the sensor control unit is connected to a function control of the motor vehicle, wherein the function control as described above can refer to the air conditioning, window or sunroof openings, etc.
Durch die Sensoranordnung wird es somit möglich, durch das Vorsehen eines optischen Sensors eine Vielzahl an Substanzen messen zu können, was ein umfassendes Bild der Luftqualität in dem Innenraum des Fahrzeugs zulässt. Dabei ist es insbesondere durch das Vorsehen eines optischen Sensors, wie dies nachstehend in größerem Detail beschrieben ist, möglich, nicht nur eine geringe Anzahl oder eine definierte Spezies zu messen, sondern vielmehr bezüglich der zu detektierenden Substanzen einen großen Freiheitsgrad zu ermöglichen.The sensor arrangement thus makes it possible to be able to measure a multiplicity of substances by providing an optical sensor, which permits a comprehensive picture of the air quality in the interior of the vehicle. In particular, by providing an optical sensor, as described in more detail below, it is possible not only to measure a small number or a defined species, but rather to allow a large degree of freedom with respect to the substances to be detected.
Darüber hinaus lässt sich ein optischer Sensor besonders einfach und kompakt in bestehende Peripherie eines Kraftfahrzeugs integrieren. Insbesondere ist es problemlos möglich, dass der optische Sensor in einer gemeinsamen Sensoreinheit mit einem Regensensor verbaut wird. Dadurch wird es nicht notwendig, die Fahrzeugperipherie beziehungsweise die in dem Fahrzeug bereits befindlichen Funktionselemente aufwändig umzugestalten, sondern die bestehende Peripherie, wie etwa das Gehäuse des Regensensors, kann auf einfache Weise zur Aufnahme des optischen Sensors angepasst werden.In addition, an optical sensor can be integrated into existing peripherals of a motor vehicle in a particularly simple and compact manner. In particular, it is easily possible that the optical sensor is installed in a common sensor unit with a rain sensor. This will it is not necessary to elaborately reshape the vehicle periphery or the functional elements already present in the vehicle, but the existing periphery, such as the housing of the rain sensor, can be easily adapted to receive the optical sensor.
Um eine möglichst große Anzahl an Substanzen detektieren zu können kann es besonders von Vorteil sein, dass der optische Sensor als Infrarot-Sensor (IR-Sensor) ausgestaltet ist. In dieser Ausgestaltung kann auf effektive Weise ausgenutzt werden, dass die meisten Moleküle Infrarotstrahlung (IR-Licht) absorbieren und daher durch einen als IR-Sensor ausgestalteten Sensor detektierbar beziehungsweise messbar sein sollten. Besonders bevorzugt kann es hinsichtlich des Detektionsverhaltens sein, dass der Detektor mit Strahlung einer Wellenlänge in einem Bereich von ≥ 1000nm bis ≤ 3000nm arbeiten kann.In order to be able to detect the greatest possible number of substances, it may be particularly advantageous for the optical sensor to be designed as an infrared sensor (IR sensor). In this embodiment, it can be effectively utilized that most molecules absorb infrared radiation (IR light) and should therefore be detectable or measurable by a sensor designed as an IR sensor. With regard to the detection behavior, it may be particularly preferred that the detector can operate with radiation of a wavelength in a range of ≥ 1000 nm to ≦ 3000 nm.
Beispiele für vorteilhaft durch einen optischen Sensor der hier beschriebenen Sensoranordnung zu detektierenden Substanzen umfassen etwa anorganische beispielsweise gasförmige Substanzen, wie beispielsweise Wasser (H2O); Kohlendioxid (CO2); Kohlenmonoxid (CO); Stickoxide, wie etwa Stickstoffmonoxid (NO), Stickstoffdioxid (NO2), Di-Stickstoffoxid (N2O); Ammoniak (NH3); Schwefeldioxid (SO2); Salzsäure (HCl) oder Flusssäure (HF).Examples of substances advantageously to be detected by an optical sensor of the sensor arrangement described here include, for example, inorganic, for example, gaseous substances, such as, for example, water (H 2 O); Carbon dioxide (CO 2 ); Carbon monoxide (CO); Nitrogen oxides such as nitrogen monoxide (NO), nitrogen dioxide (NO 2 ), di-nitrogen oxide (N 2 O); Ammonia (NH 3 ); Sulfur dioxide (SO 2 ); Hydrochloric acid (HCl) or hydrofluoric acid (HF).
Weitere Beispiele für vorteilhaft durch einen optischen Sensor der hier beschriebenen Sensoranordnung zu detektierenden Substanzen umfassen etwa organische, beispielsweise flüchtige, Verbindungen, wie etwa Kohlenwasserstoffe, Alkohole, Aldehyde, Ketone oder Freone.Further examples of substances advantageously to be detected by an optical sensor of the sensor arrangement described here include, for example, organic, for example volatile compounds, such as hydrocarbons, alcohols, aldehydes, ketones or freons.
In anderen Worten kann es somit vorgesehen sein, dass der optische Sensor dazu ausgebildet ist, zumindest die folgenden Gase qualitativ und gegebenenfalls quantitativ zu detektieren: anorganische Substanzen, wie beispielsweise Wasser (H2O); Kohlendioxid (CO2); Kohlenmonoxid (CO); Stickoxide, wie etwa Stickstoffmonoxid (NO), Stickstoffdioxid (NO2), Di-Stickstoffoxid (N2O); Ammoniak (NH3); Schwefeldioxid (SO2); Salzsäure (HCl) oder Flusssäure (HF); oder organische, beispielsweise flüchtige, Verbindungen, wie etwa Kohlenwasserstoffe; Alkohole; Aldehyde; Ketone oder Freone.In other words, it can thus be provided that the optical sensor is designed to detect at least the following gases qualitatively and optionally quantitatively: inorganic substances such as water (H 2 O); Carbon dioxide (CO 2 ); Carbon monoxide (CO); Nitrogen oxides such as nitrogen monoxide (NO), nitrogen dioxide (NO 2 ), di-nitrogen oxide (N 2 O); Ammonia (NH 3 ); Sulfur dioxide (SO 2 ); Hydrochloric acid (HCl) or hydrofluoric acid (HF); or organic, for example, volatile compounds, such as hydrocarbons; alcohols; aldehydes; Ketones or freons.
Insbesondere die Detektion dieser Substanzen kann ein recht umfassendes Bild der Qualität der Innenraumluft des Fahrzeugs ermöglichen, so dass auf eine Vielzahl von gegebenenfalls auftretenden Verschlechterungen der Qualität der Innenraumluft geantwortet werden kann. Somit kann insbesondere auf diese Weise ein besonders hoher Komfort für einen Fahrer des Fahrzeugs und dadurch eine hohe Sicherheit des Betriebs des Fahrzeugs ermöglicht werden.In particular, the detection of these substances can provide a rather comprehensive picture of the quality of the interior air of the vehicle, so that it can be responded to a variety of possibly occurring deterioration of the quality of indoor air. Thus, particularly in this way a particularly high level of comfort for a driver of the vehicle and thus a high level of safety of the operation of the vehicle can be made possible.
Besonders bevorzugt kann es vorgesehen sein, dass der optische Sensor als FTIR-Spektrometer ausgebildet ist beziehungsweise ein solches insbesondere als Detektor umfasst. Insbesondere, wenn der optische Sensor als Fourier Transform -IR-Spektrometer (FTIR-Spektrometer) ausgebildet ist, können sich bezüglich der Überwachung der Innenraumluft des Kraftfahrzeugs Vorteile bieten.Particularly preferably, it may be provided that the optical sensor is designed as an FTIR spectrometer or includes such a particular as a detector. In particular, if the optical sensor is designed as a Fourier transform-IR spectrometer (FTIR spectrometer), can provide advantages in terms of monitoring the interior air of the motor vehicle advantages.
Beispielsweise sind bei IR-Sensoren, wie etwa bei FTIR-Spektrometern, wiederum derartige besonders für die vorliegende Sensoranordnung geeignet, welche eine Detektionseignung in einem Strahlungsbereich beziehungsweise Wellenlängenbereich von ≥ 1000nm bis ≤ 3000nm aufweisen.For example, in the case of IR sensors, such as in FTIR spectrometers, such sensors are again particularly suitable for the present sensor arrangement, which have a detection suitability in a radiation range or wavelength range from .gtoreq.1000 nm to .ltoreq.3000 nm.
Bezüglich des FTIR-Spektrometers ist es auf einfache Weise möglich, das aufgenommen Spektrum mit einem Referenzspektrum, welches im Speicher etwa einer Steuereinheit der Sensoranordnung hinterlegt ist, zu vergleichen, um so auf die bestimmten Substanzen in der Luft beziehungsweise deren Menge schließen zu können. Anschließend können, wie dies vorstehend beschrieben ist, entsprechende Aktionen eingeleitet werden, wie etwa die Frischluftzufuhr an- oder ausschalten oder das Öffnen der Fenster oder des Schiebedaches veranlassen, oder auch nur einen Warnhinweis ausgeben.With respect to the FTIR spectrometer, it is possible in a simple manner to compare the recorded spectrum with a reference spectrum, which is stored in the memory as a control unit of the sensor arrangement, in order to be able to conclude the particular substances in the air or their quantity. Subsequently, as described above, appropriate actions can be initiated, such as turning on or off the fresh air supply, or causing the windows or sunroof to open, or even issuing a warning.
Ein typischer Aufbau eines FTIR-Spektrometers ist an sich bekannt. Im Detail ist bei einem derartigen Spektrometer eine Mehrzahl von Spiegeln vorgesehen, die derart angeordnet sind, dass sie beispielsweise ein Michelson-Interferometer ausbilden können. Dadurch wird es ermöglicht, dass die auf den Detektor treffende IR-Strahlung durch einen Strahlteiler in zwei Einzelstrahlen aufgespalten wird. Einer der Einzelstrahlen kann auf einen feststehenden Spiegel gelenkt und reflektiert werden und der andere der Einzelstrahlen kann auf einen beweglichen Spiegel gelenkt werden. Danach werden die beiden Einzelstrahlen wieder zusammengeführt, so dass sie in Abhängigkeit von den im Strahl beziehungsweise der Strahlung enthaltenen Frequenzen und vom Spiegelweg, interferieren. Auf diese Weise kann ein Interferogramm mit einem Maximum dort erhalten werden, wo beide Spiegel gleich weit vom Strahlteiler entfernt waren und somit alle Frequenzen additiv interferiert haben. Das Interferogramm kann dann in an sich bekannter Weise über eine Fourier-Transformation in ein Spektrum umgewandelt werden, welches wie vorstehend beschrieben ausgewertet werden kann.A typical structure of an FTIR spectrometer is known per se. In detail, in such a spectrometer a plurality of mirrors are provided, which are arranged such that they can form, for example, a Michelson interferometer. This makes it possible that the incident on the detector IR radiation is split by a beam splitter into two individual beams. One of the individual beams can be directed and reflected onto a stationary mirror and the other of the individual beams can be directed onto a movable mirror. Thereafter, the two individual beams are brought together again, so that they interfere in dependence on the frequencies contained in the beam or the radiation and the mirror path. In this way, an interferogram with a maximum can be obtained where both mirrors were equidistant from the beam splitter and thus all the frequencies have been additively interfered. The interferogram can then be converted in a manner known per se via a Fourier transformation into a spectrum which can be evaluated as described above.
Vorteile des FTIR-Spektrometers können sich insbesondere in einer kompakten Anwendbarkeit, also in einer guten Integration in die Fahrzeugperipherie, einer schnellen Messung und einem großen Freiheitsgrad der zu detektierenden Substanzen gesehen werden.Advantages of the FTIR spectrometer can be particularly in a compact applicability, ie in a good integration in the vehicle periphery, a fast measurement and a great degree of freedom of the substances to be detected are seen.
Weiter bevorzugt kann es vorgesehen sein, dass das Gehäuse einen ersten Gehäusevorsprung zum Aufnehmen einer optischen Strahlungsquelle aufweist und einen zweiten Gehäusevorsprung zum Aufnehmen eines Detektors aufweist, wobei der erste Gehäusevorsprung und der zweite Gehäusevorsprung derart angeordnet sind, dass durch den Detektor von der Strahlungsquelle emittierte Strahlung detektierbar ist, und wobei zwischen dem ersten Gehäusevorsprung und dem zweiten Gehäusevorsprung ein Messraum ausgebildet ist, in welchem sich Luft des Innenraum des Kraftfahrzeugs sammelt. In dieser Ausgestaltung kann eine besonders einfache und problemlose Umsetzung mit einem guten Messergebnis kombiniert werden.More preferably, it may be provided that the housing has a first housing projection for receiving an optical radiation source and a second housing projection for receiving a detector, wherein the first housing projection and the second housing projection are arranged such that radiation emitted by the detector from the radiation source is detectable, and wherein between the first housing projection and the second housing projection, a measuring space is formed, in which collects air of the interior of the motor vehicle. In this embodiment, a particularly simple and problem-free implementation can be combined with a good measurement result.
Denn durch das Vorsehen der Gehäusevorsprünge braucht das Gehäuse in seinem Inneren nicht aufwändig verändert werden, sondern die bereits enthaltenen Funktionalitäten können im Wesentlichen ohne eine Veränderung bestehen bleiben. Durch die Gehäusevorsprünge kann das Gehäuse dann lediglich an geeigneter Stelle unter Ausbildung der Vorsprünge verlängert werden, so dass ein beliebiger Platz für das Anordnen des optischen Sensors bereitgestellt werden kann. Dabei können die beiden Gehäusevorsprünge etwa als parallel ausgerichtete Schenkel ausgebildet sein, von denen ein Schenkel die Strahlungsquelle, insbesondere zum Aussenden von IR-Strahlung, und ein weiterer Schenkel den Detektor, etwa als FTIR-Spektrometer ausgebildet, aufweist. Bei einem Anordnen derart, dass sich Strahlungseinheit und Detektor gegenüberliegend angeordnet sind, kann der Detektor dann die IR-Strahlung detektieren. Da zwischen den Gehäusevorsprüngen beziehungsweise den Schenkeln der Messraum ausgebildet wird, kann das in dem Fahrzeuginnenraum befindliche Gasvolumen effektiv und verlässlich detektiert werden. Denn bei einem derartigen Messraum kann auf effektive Weise ein Luftaustausch stattfinden, so dass ohne benötigte Luftumwälzung stets die aktuelle Luftqualität gemessen werden kann.Because by the provision of the housing projections, the housing does not need to be changed consuming in its interior, but the functionalities already contained can remain essentially without any change. By the housing projections, the housing can then be extended only at a suitable location to form the projections, so that an arbitrary space for the placement of the optical sensor can be provided. In this case, the two housing projections may be formed as parallel aligned legs, of which one leg, the radiation source, in particular for emitting IR radiation, and another leg of the detector, such as designed as an FTIR spectrometer has. When arranging such that the radiation unit and the detector are arranged opposite each other, the detector can then detect the IR radiation. Since the measuring space is formed between the housing projections or the legs, the gas volume located in the vehicle interior can be detected effectively and reliably. Because with such a measuring space, an air exchange can take place in an effective manner, so that the current air quality can always be measured without requiring air circulation.
Es kann weiterhin bevorzugt sein, dass der optische Sensor in einem Einströmbereich einer Lüftungsdüse einer Kraftfahrzeuglüftung positioniert ist. In dieser Ausgestaltung kann besonders schnell und effektiv auf sich verändernde Einflüsse bezüglich der Innenraumluftqualität geantwortet beziehungsweise können diese erfasst werden. Denn die in den Innenraum strömende Luft kann unmittelbar von dem Sensor erfasst werden. Beispielsweise kann eine vorteilhafte Position an der Frontscheibe beziehungsweise Windschutzscheibe, etwa an dem Rückspiegel, vorliegen. Insbesondere in dieser Ausgestaltung kann die einströmende Luft den optischen Sensor gut erreichen und ferner die Funktion des Regensensors effektiv ausgeführt werden.It may further be preferred that the optical sensor is positioned in an inflow region of a ventilation nozzle of a motor vehicle ventilation. In this embodiment, it is possible to respond to changing influences with regard to indoor air quality particularly quickly and effectively, or they can be detected. Because the air flowing into the interior air can be detected directly by the sensor. For example, there may be an advantageous position on the windshield or windshield, for example on the rearview mirror. In particular, in this embodiment, the incoming air can reach the optical sensor well and also the function of the rain sensor can be effectively performed.
Insoweit in dieser Ausgestaltung die vorstehend beschriebenen Gehäusevorsprünge vorgesehen sind, kann es vorteilhaft sein, dass diese an der Windschutzscheibe verlaufen und nach unten gerichtet sein, so dass die von den Lüftungsdüsen einströmende Luft zunächst an beziehungsweise in den Messraum zwischen den Vorsprüngen gelangt. Dies kann sich wiederum positiv auf ein effektives und genaues Messverhalten auswirken.Insofar as the above-described housing projections are provided in this embodiment, it may be advantageous that they extend on the windshield and be directed downwards, so that the air flowing in from the ventilation nozzles initially reaches or into the measuring space between the projections. This in turn can have a positive effect on an effective and accurate measurement behavior.
Weiterhin kann es bevorzugt sein, dass der optische Sensor und der Regensensor auf einer gemeinsamen Leiterplatte der Sensoranordnung angeordnet sind. Durch das Anordnen des optischen Sensors und des Regensensors auf der gemeinsamen Leiterplatte kann die Sensoranordnung signifikant kompakter ausgebildet werden, so dass der Anpassungsbedarf an das Gehäuse besonders gering gehalten werden kann. Der optische Sensor und der Regensensor können dabei beispielsweise auf derselben Seite der Leiterplatte angeordnet sein oder aber jeweils auf den gegenüberliegenden Seiten der Leiterplatte angeordnet sein. Die Leiterplatte kann dabei beispielsweise auch gekrümmt ausgebildet sein. Hierzu kann beispielsweise die sogenannte Nacktchipmontage („chip-on-board-Technologie“ (COB)) verwendet werden, welche es ermöglicht, dass die Sensoren kleiner, flexibler und effizienter sein können.Furthermore, it may be preferred that the optical sensor and the rain sensor are arranged on a common printed circuit board of the sensor arrangement. By arranging the optical sensor and the rain sensor on the common printed circuit board, the sensor arrangement can be made significantly more compact, so that the need for adaptation to the housing can be kept particularly low. The optical sensor and the rain sensor can be arranged, for example, on the same side of the circuit board or be arranged in each case on the opposite sides of the circuit board. The circuit board may be formed curved, for example. For this purpose, for example, the so-called Nacktchipmontage ("chip-on-board technology" (COB)) can be used, which makes it possible that the sensors can be smaller, more flexible and efficient.
Darüber hinaus kann es unabhängig von der spezifischen Ausgestaltung von Vorteil sein, dass der Sensor beziehungsweise die aktive Oberfläche des Detektors durch einen Dünnschichtfilm eingekapselt ist. Dadurch kann auf ein Gehäuse verzichtet werden, was den benötigten Raum reduzieren kann. Ferner kann es so ermöglicht werden, dass der Chip des Detektors direkt auf die Platine gebondet werden kann.Moreover, regardless of the specific configuration, it may be advantageous for the sensor or the active surface of the detector to be encapsulated by a thin-film film. This can be dispensed with a housing, which can reduce the space required. Furthermore, it can be made possible so that the chip of the detector can be bonded directly to the board.
Es kann weiterhin bevorzugt sein, die Sensoranordnung ferner wenigstens eines von einer Solareinheit, einem Lichtsensor und einem Feuchtesensor, etwa mit einer Antibeschlageinheit, umfasst. Durch den Lichtsensor kann beispielsweise eine Helligkeit in einem Umgebungsbereich des Kraftfahrzeugs bestimmt werden. Abhängig von dem Lichtsensor kann beispielsweise ein Abblendlicht des Kraftfahrzeugs eingeschaltet werden. Dies kann beispielsweise erfolgen, falls die Helligkeit im Umgebungsbereich kleiner als ein Helligkeitsgrenzwert ist, beispielsweise bei einer Tunneleinfahrt oder einsetzender Dunkelheit. Durch den Feuchtesensor und etwa eine Antibeschlageinheit kann Beschlag auf einer Scheibe des Kraftfahrzeugs vermieden werden. Die Antibeschlageinheit beziehungsweise der Feuchtesensor kann dabei auf kapazitiver Basis arbeiten. So kann die Antibeschlageinheit einen Plattenkondensator umfassen, dessen Kapazität sich in Abhängigkeit von der Luftfeuchte im Innenraum des Kraftfahrzeugs durch Verwendung eines feuchteempfindlichen Dielektrikums ändert. Die Solareinheit kann beispielsweise dazu ausgebildet sein, Sonnenschein und/oder den Stand der Sonne zu erkennen. Durch den Lichtsensor und/oder die Feuchteeinheit beziehungsweise Antibeschlageinheit und/oder die Solareinheit wird die Funktionalität der Sensorvorrichtung weiterhin erhöht, wodurch wiederum die Sicherheit und der Komfort eines Nutzers des Kraftfahrzeugs erhöht werden.It may further be preferred that the sensor arrangement further comprises at least one of a solar unit, a light sensor and a humidity sensor, such as with an anti-fog unit. For example, a brightness in an environmental region of the motor vehicle can be determined by the light sensor. Depending on the light sensor, for example, a low beam of the motor vehicle can be turned on. This can be done, for example, if the brightness in the surrounding area is less than a brightness limit, for example, at a tunnel entrance or onset of darkness. By the humidity sensor and about an anti-fog unit fitting on a disc of the motor vehicle can be avoided. The anti-fog unit or the humidity sensor can work on a capacitive basis. Thus, the anti-fog unit a Plate capacitor include, whose capacity changes depending on the humidity in the interior of the motor vehicle by using a moisture-sensitive dielectric. The solar unit can be designed, for example, to detect sunshine and / or the state of the sun. By the light sensor and / or the humidity unit or anti-fog unit and / or the solar unit, the functionality of the sensor device is further increased, which in turn increases the safety and comfort of a user of the motor vehicle.
Bezüglich weiterer Vorteile und Merkmale der Sensoranordnung wird auf die Beschreibung des Kraftfahrzeugs, die Figuren und die Beschreibung der Figuren verwiesen, und umgekehrt.With regard to further advantages and features of the sensor arrangement, reference is made to the description of the motor vehicle, the figures and the description of the figures, and vice versa.
Teil der Erfindung ist ferner ein Kraftfahrzeug mit einer Sensoranordnung, wobei die Sensoranordnung ein Gehäuse mit einem Regensensor aufweist, wobei die Sensoranordnung ausgestaltet ist, wie dies vorstehend im Detail beschrieben ist.Part of the invention is further a motor vehicle with a sensor arrangement, wherein the sensor arrangement comprises a housing with a rain sensor, wherein the sensor arrangement is configured, as described in detail above.
Ein wie vorstehend beschrieben ausgestaltetes Kraftfahrzeug ermöglicht durch das Vorliegen der vorstehend im Detail beschriebenen Sensoranordnung insbesondere eine sichere und effektive Detektion einer Vielzahl von Substanzen, die in dem Fahrgastraum des Fahrzeugs auftreten können.A motor vehicle configured as described above, by virtue of the presence of the sensor arrangement described above in detail, enables, in particular, reliable and effective detection of a large number of substances that can occur in the passenger compartment of the vehicle.
Darüber hinaus benötigt das Fahrzeug keine aufwändigen Umbauten, da der optische Sensor der Sensoranordnung auf einfache Weise in das Gehäuse des Regensensors der Sensoranordnung, etwa an einem Rückspiegel an der Windschutzscheibe, integriert werden kann.In addition, the vehicle requires no complex conversions, since the optical sensor of the sensor assembly can be easily integrated into the housing of the rain sensor of the sensor assembly, such as a rearview mirror on the windshield.
Bezüglich weiterer Vorteile und Merkmale des Kraftfahrzeugs wird auf die Beschreibung der Sensoranordnung, die Figuren und die Beschreibung der Figuren verwiesen, und umgekehrt.With regard to further advantages and features of the motor vehicle, reference is made to the description of the sensor arrangement, the figures and the description of the figures, and vice versa.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Gegenstände werden durch die Zeichnungen veranschaulicht und in der nachfolgenden Beschreibung erläutert. Dabei ist zu beachten, dass die Zeichnungen nur beschreibenden Charakter haben und nicht dazu gedacht sind, die Erfindung in irgendeiner Form einzuschränken. Es zeigen
-
1 eine schematische Darstellung zeigend eine Ausgestaltung einer Sensoranordnung gemäß der vorliegenden Erfindung; und -
2 eine schematische Darstellung zeigend die Funktionsweise einer Ausgestaltung eines Detektors für einen optischen Sensor der Sensoranordnung aus1 .
-
1 a schematic representation showing an embodiment of a sensor arrangement according to the present invention; and -
2 a schematic representation showing the operation of an embodiment of a detector for an optical sensor of the sensor arrangement1 ,
Die Sensoranordnung
Bei der in
Der optische Sensor
Insbesondere kann der optische Sensor
Wie in
Es kann ferner, um eine umfassende Sensorik bereitzustellen, von Vorteil sein, dass die Sensoranordnung
Bezüglich der Anordnung des optischen Sensors
Bezüglich der Funktionsweise eines als FTIR-Spektrometers ausgestalteten optischen Sensors
Die von der Strahlungsquelle
Um die gemessenen Daten effektiv zu verwenden, kann es ferner von Vorteil sein, dass eine mit dem optischen Sensor
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1010
- Sensoranordnungsensor arrangement
- 1212
- Gehäusecasing
- 1414
- Grundkörperbody
- 1616
- Gehäusebereichhousing area
- 1818
- Gehäusebereichhousing area
- 2020
- Regensensorrain sensor
- 2222
- optischer Sensoroptical sensor
- 2424
- Strahlungsquelleradiation source
- 2626
- Detektordetector
- 2828
- Gehäusevorsprunghousing projection
- 3030
- Gehäusevorsprunghousing projection
- 3232
- Messraummeasuring room
- 3434
- IR-StrahlungIR radiation
- 3636
- Strahlteilerbeamsplitter
- 3838
- unbeweglicher Spiegelimmovable mirror
- 4040
- beweglicher Spiegelmovable mirror
- 4242
- Auswerteeinheitevaluation
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 102015121899 A1 [0003]DE 102015121899 A1 [0003]
- DE 102013019305 A1 [0004]DE 102013019305 A1 [0004]
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