DE112004001174B4

DE112004001174B4 - Lichtstrahlungsintensitätssensor und Kalibrierverfahren dafür

Info

Publication number: DE112004001174B4
Application number: DE112004001174.4T
Authority: DE
Inventors: Arvydas Antanas Maldziunas
Original assignee: Accel AB
Current assignee: Accel AB
Priority date: 2003-06-24
Filing date: 2004-06-24
Publication date: 2015-02-05
Anticipated expiration: 2024-06-25
Also published as: US7157678B2; DE102004031907A1; US20060268262A1; DE112004001174T5; DE102004031907B4; US7378628B2; WO2004113853A1; SE0301857D0; US20050023466A1

Abstract

Lichtstrahlungsintensitätssensor (1), der ein Gehäuse (2) mit einem lichtdurchlässigen oder durchsichtigen Abschnitt (4) umfasst, und eine Leiterplatte (7), die so in dem Gehäuse (2) platziert ist, dass eine ihrer Kanten (37) zu dem lichtdurchlässigen oder durchsichtigen Abschnitt (4) hin zeigt, wobei mindestens ein strahlungsempfindliches erstes und zweites Sensorelement (5a, 5b) an einer ersten Seite (7') der Leiterplatte (7) platziert sind, wobei das erste und das zweite Sensorelement (5a, 5b) durch einen ersten, als Abschirmelement dienenden Flansch (8) getrennt sind, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein drittes strahlungsempfindliches Sensorelement (5'; 5c) auf einer zweiten Seite (7'') der Leiterplatte (7) platziert ist, wobei die Sensorelemente (5a, 5b, 5'; 5c) so angeordnet sind, dass sie sowohl die Richtung als auch die Intensität der Strahlungsquelle erfassen und Ausgangssignale erzeugen, die verwendet werden, um die durch Sonnenstrahlung bewirkte Aufheizung einzuschätzen, und wobei die Leiterplatte (7) so angeordnet ist, dass sie als Abschirmelement zwischen den Flächen auf ihrer ersten (7') und zweiten (7'') Seite, auf denen die Sensorelemente (5a, 5b, 5'; 5c) angebracht sind, wirkt.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Lichtstrahlungsintensitätssensor, der aus einem Gehäuse mit einem lichtdurchlässigen oder durchsichtigen Abschnitt und einer Leiterplatte besteht, die so in dem Gehäuse angeordnet ist, dass eine ihrer Kanten dem lichtdurchlässigen oder durchsichtigen Abschnitt gegenüber liegt, wobei mindestens ein erstes und ein zweites strahlungsempfindliches Sensorelement auf einer ersten Seite der Leiterplatte angeordnet und das erste und das zweite Sensorelement durch einen ersten, als Abschirmelement dienenden Flansch voneinander getrennt sind.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auch auf ein den erfindungsgemäßen Lichtstrahlungsintensitätssensoren angepasstes Kalibrier- und Messverfahren.
STAND DER TECHNIK
Viele Fahrzeuge sind heutzutage mit vollautomatischen Klimaanlagen ausgerüstet. Diese Klimaanlagen verwendeten ursprünglich einen oder mehrere Temperaturfühler zum Erfassen der im Fahrzeuginnenraum herrschenden Temperatur und regelten den Luftstrom in Abhängigkeit von der durch die Fühler gemessenen Temperatur. Wenn nur ein Temperaturfühler verwendet wird, wird der Einfluss der Sonnenstrahlung aber nicht ausreichend ausgeglichen. Es ist daher vorgeschlagen worden, Strahlungssensoren zu verwenden, die den Einfluss der Sonne messen. Es wurden verbesserte Sensoren entwickelt, die die Stellung der Sonne in Bezug auf das Fahrzeug bestimmen, um die Regelung der Klimaanlage noch weiter zu verbessern. Solche Sensoren sind unter anderem aus WO 90/07102 A1 , US 5337802 A , US 5553775 A , US 5117744 A und EP 852 189 A2 bekannt. Alle in diesen Dokumenten beschriebenen Sensorelemente umfassen mehrere in einem Gehäuse angeordnete lichtempfindliche Sensorelemente. Die Sensorelemente sind an verschiedenen geometrischen Stellen des Sensorgehäuses angeordnet, wodurch eine Empfindlichkeit hinsichtlich der Richtung, in der eine Lichtquelle bezüglich des Sensors liegt, erreicht werden kann. Die Sensoren umfassen vorzugsweise auch Abschirmelemente, die verhindern, dass das Licht eines der Sensorelemente erreichen kann, wenn es aus bestimmten Positionen auftrifft. Die Position der Lichtquelle in Bezug auf den Sensor wird näherungsweise berechnet, indem die Differenz zwischen den Pegeln der Ausgangssignale eines jeden Sensorelements gemessen wird.
Aus der US 4804832 ist ein Empfangssystem mit mehreren Sensorelementen bekannt, die durch reflektierende Elemente oder Wände geteilt sind
Aus der EP0 625 692 A1 ist ferner ein pyrheliometrischer Sensor bekannt, bei dem der Sensor von einem transparenten refraktiven Material umgeben ist. Insbesondere dient der Sensor zum Empfang von Sonnenlicht um beispielsweise Klimaanlage zu steuern.
Zur Bestimmung der Einfallsrichtung und Intensität von Sonnenlicht dient der Photosensor, wie er in der US 5 670 774 A beschrieben ist.
Schließlich ist aus der DE 699 23 472 T2 ein Solarsensor bekannt, mit dem die Quelle der einfallenden Sonnenstrahlung bestimmt werden kann. Dabei kommen zwei Sensoren zum Einsatz. Die Anordnung ermöglicht es, eine Eichung vorzunehmen, so dass in der geeichten Ausrichtung der Sensoren ein Installation möglich ist.
Eine typische Ansprechcharakteristik eines dem Stand der Technik entsprechenden, aus zwei Sensorelementen bestehenden Sensors wird in 1 gezeigt. Der in dem Beispiel gezeigte Sensor umfasst ein erstes und ein zweites Sensorelement, die so in einem Gehäuse angeordnet sind, dass das Licht daran gehindert wird, eines der Sensorelemente zu erreichen, wenn es aus einer ersten Richtung einfällt, und dass das Licht daran gehindert wird, das andere Sensorelement zu erreichen, wenn es aus einer zweiten, entgegengesetzten Richtung einfällt. Eine erste linke Kurve entspricht dem vom ersten Sensorelement erzeugten Ausgangssignal, und eine zweite rechte Kurve wird durch das zweite Sensorelement erzeugt. Die Kurven überlappen sich in einem kleinen Bereich, der im Wesentlichen einer Stelle entspricht, an der das Licht der Lichtquelle senkrecht auf das Sensorelement auftrifft. Die Größe der Signale erreicht jeweils außerhalb des Überlappungsbereichs einen Spitzenwert und fällt dann steil auf einen niedrigen, nur einen kleinen Bruchteil des Spitzenwerts ausmachenden Wert ab. Bei dem derartige Ausgangssignale erzeugenden Sensortyp besteht das Problem, dass die Position der Lichtquelle außerhalb des Überlappungsbereichs nicht genau bestimmt werden kann. Die Größe des Ausgangssignals außerhalb des Überlappungsbereichs hängt zwar von der Position ab, es ist aber nicht möglich, zu beurteilen, ob ein niedriges Ausgangssignal von der Position der Sonne oder von der Intensität der Sonnenstrahlung abhängt. Um zwischen diesen beiden Größen unterscheiden zu können, benötigt man Ausgangssignale von beiden Sensorelementen.
Eine typische Ansprechcharakteristik eines dem Stand der Technik entsprechenden Sensors mit einem Sensorelement wird in 2 gezeigt. Das bei kleinen Winkeln erzeugte Ausgangssignal ist im Vergleich zu dem Ausgangssignal, das bei einer senkrecht auftreffenden Strahlung erzielt wird, typischerweise niedrig. Da die Aufheizprobleme im Innenraum von Fahrzeugen meistens bei Auftreffwinkeln von ca. 30–80° auftreten, ist dieser Sensortyp nicht besonders gut dazu geeignet, eine Aufheizwirkung festzustellen. Um die Größe des Lichtstrahlungsflusses festzustellen, wäre es generell von Vorteil, wenn man einen Sensor hätte, dessen Ansprechcharakteristik bei unterschiedlichen Auftreffwinkeln so flach wie möglich ist. Wenn ein völlig flaches Ausgangssignal erzeugt werden könnte, würde das Ausgangssignal direkt die Größe des Lichtstrahlungsflusses anzeigen.
Bei den den Stand der Technik repräsentierenden Sensoren mit vier Sensorelementen wird noch nicht von jedem Sensorelement bei allen Azimuts und allen Höhen, das heißt von jedem Punkt der Halbkugel aus, ein wahrnehmbares Signal geliefert. Dies führt dazu, dass sich die Genauigkeit der Messung verringert und von dem Azimut und der Höhe abhängt, bei denen jeweils eine Strahlung erfasst wird.
Außerdem weisen die den Stand der Technik repräsentierenden Sensoren ziemlich komplizierte Strukturen auf, deren Herstellung teuer ist. Eine Schwachstelle der den Stand der Technik repräsentierenden Sensoren besteht außerdem in den Unterschieden zwischen den einzelnen Sensorelementen und während der Montage auftretenden geometrischen Fehlausrichtungen.
OFFENLEGUNG DER ERFINDUNG
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Sonnensensor bereitzustellen, der gegenüber Unterschieden zwischen den einzelnen Sensorelementen und gegenüber während der Montage auftretenden geometrischen Fehlausrichtungen unempfindlich ist und sich relativ einfach und kostengünstig herstellen lässt.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung eines preiswerten Sensors, der bei niedrigen Höhenwinkeln nicht eine nur geringe Empfindlichkeit aufweist.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung eines Sensors, der sich relativ kostengünstig herstellen lässt.
Dieses Ziel wird durch einen erfindungsgemäßen Lichtstrahlungsintensitätssensor erreicht. Der Sensor umfasst außerdem mindestens ein drittes strahlungsempfindliches Sensorelement, das auf einer zweiten Seite der Leiterplatte angeordnet ist, wobei die Sensorelemente so angeordnet sind, dass sowohl die Richtung als auch die Intensität der Strahlungsquelle erfasst und Ausgangssignale erzeugt werden, die verwendet werden, um die durch Sonnenstrahlung bewirkte Aufheizung einzuschätzen, und wobei die Leiterplatte so angeordnet ist, dass sie als Abschirmelement zwischen den Flächen auf ihrer ersten und zweiten Seite, auf denen die Sensorelemente angebracht sind, wirkt.
Dieses Ziel wird auch durch ein Kalibrier- und Messverfahren erreicht, wie es in den angefügten Ansprüchen 17 beziehungsweise 19 offengelegt wird.
Die vorliegende Erfindung bietet eine Reihe von Vorteilen. Zum Beispiel:

– das erfindungsgemäße Kalibrier- und Messverfahren ermöglicht es, einen Lichtstrahlungsintensitätssensor mit nur drei Sensorelementen zu verwenden;
– der Strahlungsintensitätssensor wird durch das erfindungsgemäße Kalibrier- und Messverfahren unempfindlich gegenüber Unterschieden zwischen den einzelnen Sensorelementen;
– man erhält einen Strahlungsintensitätssensor, der sich relativ einfach und kostengünstig herstellen lässt.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Nachstehend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung ausführlich unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. In diesen Zeichnungen zeigen:
1 ein typisches Ausgangssignal eines dem Stand der Technik entsprechenden Sensors mit zwei Sensorelementen,
2 ein typisches Ausgangssignal eines dem Stand der Technik entsprechenden Sensors mit einem Sensorelement,
3 ein typisches Ausgangssignal eines erfindungsgemäßen Sensors mit einem Sensorelement und einer lichtstreuenden Masse, die zwischen einer Öffnung des Sensors und dem Sensorelement angeordnet ist,
4 ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Lichtstrahlungsintensitätsrichtungssensors,
5 ein Ausgangssignal eines erfindungsgemäßen Lichtstrahlungsintensitätsrichtungssensors,
6 ein schematisches Beispiel für einen Strahl, der erfindungsgemäß in einem Winkel von α Grad auf die rechte Seite eines Gehäuses auftrifft,
7a eine perspektivische Ansicht einer Leiterplatte, die die Sensorelemente enthält, die in dem in 4 beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel verwendet werden,
7b eine schematische Draufsicht auf einen Sonnensensor gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel,
7c eine schematische Schnittansicht der Seite eines Sonnensensors gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel,
8 eine graphische Darstellung normierter Differenzwerte,
9 eine graphische Darstellung von Azimutwinkelkorrekturkoeffizienten,
10 eine graphische Darstellung von Höhenwinkelkorrekturkoeffizienten,
11 eine graphische Darstellung von Intensitätskorrekturkoeffizienten,
12a eine perspektivische Ansicht einer Leiterplatte, auf der die in einem zweiten Ausführungsbeispiel verwendeten Sensorelemente angebracht sind,
12b eine schematische Draufsicht auf einen Sonnensensor gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel,
12c eine schematische Schnittansicht der Seite eines Solarsensors gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel,
13 ein drittes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Lichtstrahlungsintensitätsrichtungssensors,
14 ein Ausgangssignal eines Lichtstrahlungsintensitätsrichtungssensors ohne lichtstreuende Masse,
15 ein Ausgangssignal eines Lichtstrahlungsintensitätsrichtungssensors mit lichtstreuender Masse, und
16 eine graphische Darstellung, in dem die Empfindlichkeit als Funktion der Konzentration der weißen Paste in der Masse aufgetragen ist.
AUSFÜHRUNGSBEISPIELE DER ERFINDUNG
In 4 wird ein Ausführungsbeispiel eines Lichtstrahlungsintensitätsrichtungssensors 1 gezeigt. Der Richtungssensor umfasst ein Gehäuse 2 mit einer Öffnung 3, die von einem Linsenelement 4 bedeckt ist. Das Linsenelement 4 ist lichtdurchlässig oder durchsichtig. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wirkt das Linsenelement als Strahlungsfilter, das innerhalb eines festgelegten Frequenzbereichs strahlungsdurchlässig ist. Das in dem gezeigten Ausführungsbeispiel gezeigte Linsenelement 4 ist gewölbt.
Der Sensor 1 umfasst außerdem eine Anordnung von Sensorelementen 5, die innerhalb des Gehäuses 2 verteilt sind. Ein Abschirmelement 6 hindert das Licht zumindest teilweise daran, direkt auf eines der beiden Sensorelemente innerhalb der durch das Abschirmelement getrennten Anordnung von Sensorelementen 5 zu fallen. In dem gezeigten Beispiel liegen die Sensorelemente 5 auf gegenüberliegenden Seiten des Abschirmelements 6, das durch eine Leiterplatte 7 gebildet wird, auf der die Sensorelemente und weitere in dem Sensor verwendete elektronische Bauelemente angebracht sind. In dem in 7 gezeigten Ausführungsbeispiel werden durch die Leiterplatte 7 und zwei Flansche 8, 9, die sich von der Leiterplatte 7 aus in senkrechter Richtung erstrecken, Abschirmelemente gebildet. Eine ausführlichere Beschreibung wird später in der Anmeldung unter Bezugnahme auf 7a–c offengelegt.
Das Gehäuse 2 des Lichtstrahlungsintensitätsrichtungssensors 1 wird in dem gezeigten Ausführungsbeispiel durch Außenwände 9 gebildet, die einen im Wesentlichen zylindrisch geformten Innenhohlraum 10 bilden, in dem das Abschirmelement 6 angeordnet ist. Das Abschirmelement 6 erstreckt sich entlang einer Symmetrieachse 11 des Hohlraums 10 und unterteilt den Hohlraum 10 in getrennte Teilräume 12, 13. In dem gezeigten Beispiel wird das Gehäuse durch ein durchgehend geformtes Unterteil 14 gebildet, das fest mit einem das Linsenelement 4 enthaltenden Oberteil 15 verbunden ist. Falls das Oberteil 15 und das Linsenelement 4 aus einem Stück bestehen, muss verhindert werden, dass ein Abschnitt des Oberteils 15, der nicht die Linse bildet, Licht ausgesetzt ist. Dies kann erfolgen, indem das gewölbte Linsenelement 4 in einer Öffnung 22 einer nicht lichtdurchlässigen Abdeckplatte 23 angeordnet wird. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, dass um den unteren zylindrischen Teil des Oberteils 15 ein nicht lichtdurchlässiges Abdeckmaterial 24 angeordnet wird.
Das Unterteil 14 umfasst einen Stegabschnitt 16, der sich in den zylindrisch geformten Innenhohlraum erstreckt. Der Stegabschnitt 16 besitzt Öffnungen 17, durch die sich zu den elektronischen Bauelementen einschließlich der Sensorelemente 5 führende elektrische Steckverbinder 18, 19 erstrecken.
Das Oberteil 15 besitzt einen Schnappschlossmechanismus 20, der dazu gedacht ist, den Lichtstrahlungsintensitätsrichtungssensor 1 in einer in einem Fahrzeug vorhandenen Aussparung zu befestigen. Der Lichtstrahlungsintensitätsrichtungssensor 1 ist außerdem mit einem Deckel 21 ausgerüstet, der den Konstrukteuren größere Freiheiten bei der Konstruktion der Teile des Lichtstrahlungsintensitätsrichtungssensors lässt, die nach dem Einbau des Lichtstrahlungsintensitätsrichtungssensors in ein Fahrzeug sichtbar sind.
Der Hohlraum 10 bildet eine Kammer, die eine lichtstreuende Masse (nicht gezeigt) enthält, die zwischen der Linse und der Anordnung von Sensorelementen angeordnet ist. Bei der Masse handelt es sich vorzugsweise um eine Vergussmasse in Form einer Flüssigkeit oder eines Gels, die vorzugsweise so in den Hohlraum 10 eingefüllt wird, dass die Masse den Hohlraum 10 flutet. Die Masse ist vorzugsweise mehr oder weniger flüssig, um das Einfüllen in den Hohlraum 10 zu ermöglichen, und sie kann so zusammengesetzt sein, dass sie nach Abschluss des Einfüllvorgangs erhärtet. Das Erhärten kann dergestalt vor sich gehen, dass die Masse als Flüssigkeit mit einer relativ niedrigen Viskosität zu einer Flüssigkeit mit einer höheren Viskosität, wie zum Beispiel einem Gel, erhärtet. Das Erhärten kann auch dazu führen, dass eine feste Masse entsteht.
In einem Prüfbeispiel wurde die folgende lichtstreuende Masse verwendet:
Wacker SilGel 612 mit einer geringen Menge weißer Elastosil-Paste FL; Wacker SilGel 612 besteht aus zwei flüssigen Bestandteilen (A und B), die zusammen zu einem Gel mit einer hohen Lichtdurchlässigkeit erhärten; wenn eine geringe Menge weißer Elastosil-Paste FL (0,1 bis 1 Masse-%) hinzugefügt wird, wird dieses Gel trüb (”milchig”) und weist gegenüber Lichtstrahlung gute Streuungseigenschaften auf; die Konzentration dieser Paste kann auch genutzt werden, um die allgemeine Ansprechempfindlichkeit des Sensors zu regulieren: wenn der Gehalt an Paste erhöht wird, verringert sich die Ansprechempfindlichkeit und umgekehrt.
Wacker SilGel 612 ist ein vernetzender Zweikomponenten-Silikongummi. Elastosil ist eine Mischung aus Pigmenten und einem reaktionsfähigen Silikonpolymer. Beide sind Warenzeichen der Firma Wacker.
16 zeigt eine graphische Darstellung, in der die Empfindlichkeit als Funktion der Konzentration der weißen Paste in der Masse aufgetragen ist. Tests haben gezeigt, dass eine Konzentration zwischen 0,1%–1% eine Trübung ergibt, die ausreicht, um für einen einzelnen Sensorkörper einen gleichmäßigen Ausgangspegel zu liefern, ohne dass der Ausgangspegel zu sehr verringert wird.
In 5 wird ein Ausgangssignal eines erfindungsgemäßen Lichtstrahlungsintensitätsrichtungssensors gezeigt.
Die Kurve umfasst einen linken Abschnitt 31, der von einem linken Sensorelement 32 (6) ausgeht, und einen rechten Abschnitt 33, der von einem rechten Sensorelement 34 ausgeht. Die Sensorelemente 32, 34 sind auf gegenüberliegenden Seiten eines Abschirmelements 6 angeordnet. In 6 wird ein Beispiel für einen Lichtstrahl gezeigt, der von rechts in einem Winkel von α Grad auftrifft. Wenn α = 0°, wird die Lichtstrahlung durch die lichtstreuende Masse 35, die in der die Sensorelemente 32, 34 umgebenden Kammer 36 enthalten ist, gestreut und liefert dadurch von dem rechten Signal ein Ausgangssignal mittlerer Größe. Wenn α = 0°, weist das vom linken Sensorelement 32 gelieferte Ausgangssignal die Größe Null auf. Sobald α > 0°, liefert das linke Sensorelement 32 ein Ausgangssignal, das bei einem kleinen α im Allgemeinen α proportional ist. Dies ist auf die Tatsache zurückzuführen, dass die lichtstreuende Masse 35 selbst bei niedrigem α auf der linken Seite einer Lichtstrahlung ausgesetzt ist. Die auf den linken Teilraum auftreffende Lichtstrahlung wird durch die Streuung auf das Sensorelement gelenkt. Wenn keine lichtstreuende Masse vorhanden wäre, wäre das Ausgangssignal bei niedrigen Höhen gleich Null.
Bei kleinem α erhöht sich die Größe des Ausgangssignal des rechten Sensorelements ständig bis zu einem Winkel von ca. α = 45°, bei dem das rechte Sensorelement seinen Spitzenwert aufweist. Das linke Sensorelement 32 liefert ein Ausgangssignal, das bis zu einem Winkel von ca. α = 135°, bei dem das linke Sensorelement seinen Spitzenwert aufweist, ständig größer wird. Dadurch, dass die lichtstreuende Masse in dem Gehäuse verwendet wird, erhöht sich der Überlappungsbereich auf 180°. Wenn die lichtstreuende Masse nicht verwendet würde, würde der Überlappungsbereich bei der in dem Beispiel gezeigten vertikalen Stellung der Sensorelemente im Wesentlichen gleich Null sein. Auf Grund der Streuung ist das Ausgangssignal der Sensorelemente im Gegensatz zu dem Fall, in dem keine lichtstreuende Masse verwendet wird, im Wesentlichen unabhängig von der Lage einer senkrecht bezüglich des Sensorelements angeordneten Fläche in dem Gehäuse.
In den 7a und 7b wird eine mit Bauelementen entsprechend dem in 4 gezeigten Ausführungsbeispiel bestückte Mehrrichtungssonnensensoren-Leiterplatte 7, gezeigt. Die Leiterplatte 7 besitzt vier Sensorelemente, ein erstes 5a und ein zweites 5b Sensorelement auf einer ersten Seite 7' der Leiterplatte 7, und ein drittes 5c und ein viertes 5d Sensorelement auf einer zweiten Seite 7'' der Leiterplatte 7. Die Leiterplatte 7 besitzt außerdem Flansche 8, 9, die zwischen dem ersten 5a und dem zweiten 5b Sensorelement und auch zwischen dem dritten 5c und dem vierten 5d Sensorelement angeordnet sind. Die als Abschirmelemente wirkenden Flansche können aus einem Einzelteil bestehen, das, wie in 7 gezeigt, in einen Schlitz in der Leiterplatte 7 gesteckt wird. Dann fungieren sowohl die Leiterplatte 7 als auch die Flansche 7, 8 als Abschirmelemente für die vier Sensorelemente 5a–d.
In 4c sind die Enden 37, 38 der Leiterplatte 7 beziehungsweise der Flansche 8, 9, die dafür vorgesehen sind, dem Linsenelement 4 gegenüber zu liegen, ebenfalls gewölbt, wobei die Wölbung im Wesentlichen der Form des Linsenelements 4 folgt. Das Linsenelement 4, das dazu gedacht ist, den Sensor abzudecken, befindet sich im eingebauten Zustand nicht in direktem Kontakt mit dem Leiterplattenende 37 und dem Flanschende 38. Es existiert ein kleiner Spalt 39 zwischen den Abschirmelementen 7, 8, 9 und dem Linsenelement 4. Dieser Spalt 39 ist mit der lichtstreuenden Masse 35 ausgefüllt. Der schmale Spalt 39 bewirkt, dass von jedem Sensorelement 5a–d mindestens ein kleines Signal empfangen wird, unabhängig davon, aus welchem Winkel die Strahlung von der Strahlungsquelle einfällt. Der kleine Spalt 39 weist eine bestimmte Größe auf, die experimentell mit dem Ziel ermittelt wird, ein möglichst sinusförmiges Kurvenbild, in dem die Ausgangssignalamplitude als Funktion des Azimutwinkels aufgetragen ist, zu erhalten. Dieses Kurvenbild wird nachstehend näher beschrieben.
Um alle beispielsweise infolge unterschiedlicher Eigenschaften der einzelnen Sensorelemente eventuell auftretenden Abweichungen auszugleichen, müssen Korrekturen vorgenommen werden. Diese Korrekturen werden im Rahmen des Herstellungsverfahrens für jeden einzelnen Sonnensensor 1 vorgenommen, indem Prüfmessungen durchgeführt und Korrekturwerte in einen Digitalspeicher in dem jeweiligen Sonnensensor eingespeist werden. In dem nachstehenden Beispiel werden die beschriebenen Prüfmessungen für einen Sonnensensor 1 gemäß 7 durchgeführt, das heißt für einen Sonnensensor 1 mit vier Sensorelementen 5a–d.
Während der Prüfmessungen wird der gesamte Sonnensensor 1 im Azimut von 360° unter einer feststehenden Lichtquelle gedreht. Der Sonnensensor 1 wird außerdem unter der Lichtquelle von 0° auf eine Höhe von 90° gedreht. Die Drehung erfolgt in festen Schritten, beispielsweise in Schritten von 10 Grad, wodurch sich 36 Schritte für den Azimut und 10 Schritte für die Höhe ergeben. Für jeden Höhenschritt werden sämtliche Azimutschritte gemessen, und jede Messung ergibt vier Werte, und zwar jeweils einen Wert von jedem Sensorelement 5a–d.
Die ermittelten Daten werden in Form von Tabellen gespeichert und mit denen eines idealen Sonnensensors verglichen. Aus diesem Vergleich werden Korrekturkoeffizienten berechnet. Die diese Korrekturkoeffizienten enthaltenden Tabellen, die in die in 9–11 gezeigten graphischen Darstellungen umgewandelt werden, werden dann für jeden einzelnen Sonnensensor in einem Digitalspeicher gespeichert. Als Speicher kann ein Flash-Kartenspeicher verwendet werden. Die erforderliche Software wird ebenfalls gespeichert. Jeder einzelne Sonnensensor umfasst außerdem die erforderliche Verarbeitungsausrüstung wie zum Beispiel einen Mikroprozessor oder Mikroregler. Diese Schaltungen werden nicht explizit in den Figuren gezeigt, sind aber vorzugsweise auf der Leiterplatte 7 untergebracht.
Der erste Schritt im Erfassungsprozess besteht in der Messung aller Ausgangswerte U1, U2, U3, U4 der vier Sensorelemente 5a–d und dem Einspeichern der Messwerte in einen Digitalspeicher. Der zweite Schritt besteht in der Berechnung eines Durchschnittswerts U_avg des von allen Sensorelementen 5a–d erhaltenen Signals. Dieser Durchschnittswert U_avg ist der Intensität der erfassten Strahlung proportional. Im Idealfall sollte der Durchschnittswert U_avg nicht von der Richtung der Lichtquelle abhängen.
Der dritte Schritt soll Teil der Bestimmung der Richtung der Lichtquelle sein. In diesem Schritt werden die Differenzen zwischen den Ausgangssignalen der einander gegenüberliegenden Sensorelemente berechnet, d. h. U1 – U3 und U2 – U4. Der vierte Schritt besteht in der Berechnung der normierten Werte p und q unabhängig von der Intensität der Strahlung, Diese Werte werden berechnet als: p = (U1 – U3)/U_avg q = (U2 – U4)/U_avg
In 8 werden Kurvenbilder von p und q für eine Reihe von Höhenwinkeln gezeigt. Diese Kurvenbilder gehorchen idealerweise den Formeln B = Bsin(A) und q = Bcos(A). A ist der Azimutwinkel und B ist eine Funktion des jeweiligen Höhenwinkels.
Die tatsächlichen graphischen Darstellungen weisen aber nicht eine ideale Sinusform auf, und ihre Amplituden B sind nicht dem jeweiligen Höhenwinkel direkt proportional. Deshalb müssen die vorstehend offengelegten Korrekturkoeffizienten verwendet werden.
Wenn diese Korrekturkoeffizienten ermittelt worden sind, besteht der vierte Schritt des Erfassungsprozesses darin, die relativen Azimutwerte zu berechnen. Wie oben angegeben, ist p = Bsin(A) q = Bcos(A)
Die Division von p durch q ergibt: p/q = tan(A) was wiederum A = arctan(p/q) ergibt. Ein Koeffizient C₁ wird als Skalierfaktor verwendet, wodurch sich für den relativen Azimutwinkel der folgende endgültige Ausdruck ergibt: A_z = C₁arctan(p/q)
Der fünfte Schritt besteht in der Ermittlung des absoluten Werts für den Azimutwinkel. Dieser berechnete Wert A_z wird in 9 auf der Y-Achse der Korrekturkoeffiziententabelle abgelesen. Ein Beispiel ist durch eine erste, parallel zur X-Achse verlaufende gestrichelte Linie 40 aufgezeigt. Dort wo die erste gestrichelte Linie das Korrekturkoeffizientenkurvenbild schneidet, zeigt eine zweite, senkrecht zur ersten gestrichelten Linie 40 verlaufende gestrichelte Linie 41 den korrigierten absoluten Wert für den Azimutwinkel A_corr in Grad (oder rad) auf der X-Achse an der Stelle, an der die zweite gestrichelte Linie 41 die X-Achse schneidet.
Der sechste Schritt im Erfassungsprozess besteht in der Berechnung der relativen Höhenwinkelwerte. Wie oben angegeben, ist p = Bsin(A) q = Bcos(A)
Wie aus der Trigonometrie bekannt ist, gilt sin²(A) + cos²(A) = 1
Wenn p und q zur zweiten Potenz erhoben werden, erhält man p² = B²sin²(A) q² = B²cos²(A)
Durch Addition ergibt sich p² + q² = B²cos²(A) + B²sin²(A) = B²(cos²(A) + sin²(A)) = B²
Folglich ist B = √p² + q²
Als Skalierfaktor wird ein Koeffizient C₂ verwendet, womit sich der endgültige Ausdruck für den relativen Höhenwinkel E ergibt: E = BC₂
Der siebente Schritt besteht in der Ermittlung des absoluten Werts für die Höhe. 10 zeigt eine Reihe von Höhenkurvenbildern. In der Fortführung des Beispiels wird der korrigierte Wert für den Azimutwinkel A_corr auf der X-Achsenskala durch eine dritte, parallel zur Y-Achse verlaufende gestrichelte Linie 42 angegeben. Der Prozessor berechnet den relativen Wert des Höhenwinkels E nach der oben angegebenen Beziehung E = BC₂. Dieser Wert E wird auf der Y-Achsenskala durch eine vierte, parallel zur X-Achse verlaufende gestrichelte Linie 43 angegeben. Dort wo sich die dritte 42 und die vierte 43 gestrichelte Linie schneiden, wird eine entsprechende Höhenwinkelkurve ausgewählt, wobei jede Höhenwinkelkurve einen bestimmten absoluten Wert für den Höhenwinkel darstellt.
Der achte Schritt im Erfassungsprozess besteht in der Berechnung der relativen Intensitätswerte. Als Skalierfaktor wird ein Koeffizient C₃ verwendet, so dass sich der relative Wert I für die Intensität ergibt: I = C₃U_avg
Der neunte Schritt besteht in der Ermittlung des absoluten Intensitätswerts. 11 zeigt eine Reihe von Intensitätskurvenbildern. In der Fortführung des Beispiels wird der korrigierte Wert für den Azimutwinkel A_corr auf der X-Achsenskala durch eine fünfte, parallel zur Y-Achse verlaufende gestrichelte Linie 44 angegeben. Der Prozessor berechnet den relativen Wert der Intensität I nach der oben angegebenen Beziehung I = C₁U_avg. Die Intensität I wird auf der Y-Achsenskala durch eine sechste, parallel zur X-Achse verlaufende gestrichelte Linie 45 angegeben. Dort wo die fünfte 44 und die sechste 45 gestrichelte Linie sich schneiden, wird eine entsprechende Intensitätskurve ausgewählt, wobei jede Kurve einen bestimmten absoluten Intensitätswert darstellt.
Was die Skalierfaktorkoeffizienten C₁–C₃ betrifft, so werden sie aufgrund der Tatsache verwendet, dass die internen Berechnungen Werte ergeben, die dem Azimut, der Höhe und der Intensität entsprechen, die aber wahrscheinlich nicht die gewünschte Größe aufweisen.
Wie vorstehend ausgeführt und in 7c gezeigt wird, gibt es einen kleinen Spalt 39 zwischen den Abschirmelementen 7, 8, 9 und dem Linsenelement 4. Dieser Spalt 39 ist mit der lichtstreuenden Masse ausgefüllt. Dies bewirkt, dass das Ausgangssignal eines jeden Sensorelements 5a–d sich allmählich verändert, und dass alle Sensorelemente 5a–d unabhängig vom Azimutwinkel eine gewisse Lichtstrahlung erfassen. Es ergeben sich im Großen und Ganzen sinusförmige Ausgänge des Sonnensensors 1, und die Kurven p und q kommen U1 und U2 ziemlich nahe. In diesem Fall lassen sich die Zwischenwerte p und q einfacher berechnen: p = U1/U_avg – 1 q = U2/U_avg – 1 wobei U_avg = (U1 + U2 + U3 + U4)/4
U1/U_avg und U2/U_avg sind die normierten Werte von U1 und U2, und 1 wird abgezogen, um für p und q sowohl positive als auch negative Werte zu erhalten. Dies ist notwendig, weil der Azimut als arctan(p/q) berechnet wird. Um Azimutwerte von 0° bis 360° zu erhalten, muss aufgrund der Trigonometrie p/q zwischen –1 und +1 liegen.
Da die Werte für U3 und U4 in den folgenden Rechnungen nur dann erscheinen, wenn U_avg bestimmt wird, besteht keine Notwendigkeit, ihre Werte getrennt zu ermitteln. Dies wird in einem zweiten, nachstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel genutzt.
In diesem zweiten, besonders bevorzugten, in 12a–c gezeigten Ausführungsbeispiel wird die Trennwand zwischen dem dritten und vierten Sensorelement entfernt, und das dritte und vierte Sensorelement werden durch ein einziges Sensorelement 5' mit dem Ausgangssignal Us ersetzt. Die anderen Teile und Eigenschaften ähneln den unter Bezugnahme auf 7a–c beschriebenen. Es gibt eine Leiterplatte 7 und ein Abschirmelement 8 zwischen dem ersten 5a und dem zweiten 5b Sensorelement.
Das Ausgangssignal Us ähnelt sehr (U3 + U4), d. h. dem kombinierten Ausgang des vorherigen dritten und vierten Sensorelements. Die Berechnung für U_avg sieht dann folgendermaßen aus, wobei (U3 + U4) durch Us substituiert wird: U_avg = (U1 + U2 + 2Us)/4
Mit anderen Worten, wenn 3 Sensorelemente verwendet werden, wird Us anstelle von U3 und U4 verwendet.
Ebenso wie in den vorstehend beschriebenen und in 12c gezeigten Ausführungsbeispielen existiert zwischen den Abschirmelementen 7, 8, 9 und dem Linsenelement 4 ein kleiner Spalt 39. Dieser Spalt 39 ist mit der lichtstreuenden Masse ausgefüllt. Der Spalt in 12c hat eine andere Form, da die Oberseiten der Abschirmelemente 7, 8, 9 hier nicht gewölbt sind.
In 13 wird ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt. Der Lichtstrahlungsintensitätsrichtungssensor umfasst ein Gehäuse 2 mit einer Öffnung 3, die durch ein lichtdurchlässiges oder durchsichtiges Linsenelement 4 abgedeckt ist. Der Lichtstrahlungsintensitätsrichtungssensor 1 umfasst eine Anordnung von lichtempfindlichen Sensorelementen 5 und ein Abschirmelement 6, das mindestens zwei der Sensorelemente 5 voneinander trennt. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Sensorelemente 5 auf gegenüberliegenden Seiten einer senkrechten Trennwand 6 angeordnet.
Das Gehäuse 2 umfasst außerdem eine Kammer 10, die eine lichtstreuende Masse enthält, die zwischen der Linse und der Anordnung von Sensorelementen angeordnet ist. Das Abschirmelement 6 unterteilt die Kammer 10 in mindestens zwei Teilräume 25, 26, die jeweils ein oder mehrere Sensorelemente 5 enthalten.
In dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Sensorelemente innerhalb der Kammer 10 angeordnet und sind damit der Einwirkung der Flüssigkeit ausgesetzt, die in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel eine schützende Wirkung hat, indem sie die Oxydation der Sensorelemente 5 verringert.
In dem in 13 gezeigten Ausführungsbeispiel umfasst die Kammer 10 eine obere Zone 27, die einen Teil der mindestens zwei Teilräume bildet. Die obere Zone 27 ist in Bezug auf das Abschirmelement 6 senkrecht angeordnet, so dass das Abschirmelement nicht verhindert, dass Licht mindestens auf einen Abschnitt eines jeden Teilraums in der oberen Zone fällt. Das heißt, dass eine zu dem Linsenelement 4 hin weisende Oberkante 28 des Abschirmelements 6 unter der oberen Zone 27 angeordnet ist. Die obere Zone 27 ist somit senkrecht über der Oberkante 28 des Abschirmelements angeordnet.
Die Kammer umfasst auch eine untere Zone 46, die einen Teil der mindestens zwei Teilräume 25, 26 bildet, wobei die untere Zone senkrecht unter einer Oberkante des Abschirmelements angeordnet ist.
Wenn im Hinblick auf das Abschirmelement die vorgeschlagene Kammerkonfiguration verwendet wird, wird von jedem Sensor in einem zwischen 0° und 90° liegenden Bereich eines Auftreffwinkels β ein Ausgangssignal erzeugt, wobei eine Symmetrieachse 29 des Gehäuses 2 in einer von dem Abschirmelement 6 definierten Ebene verläuft. Die Größe des von jedem Sensorelement erzeugten Ausgangssignals hängt von dem Auftreffwinkel β ab.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung umfasst der Lichtstrahlungsintensitätssensor 1 ein für einen bestimmten Frequenzbereich durchlässiges Strahlungsfilter, das so angeordnet ist, dass Strahlung außerhalb dieses Frequenzbereichs daran gehindert wird, auf die Sensorelemente aufzutreffen. Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird das Strahlungsfilter durch die lichtstreuende Masse gebildet. In einem alternativen Ausführungsbeispiel wird das Linsenelement in die Lage versetzt, eine Filterfunktion auszuüben, indem für das Linsenelement ein entsprechendes Material ausgewählt wird oder indem auf dem Linsenelement eine aus einem Filtermaterial bestehende Abdeckfolie angeordnet wird. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, ein getrenntes zweites Linsenelement zu verwenden, das durch die obere oder untere Trennwand 47, 48 der Kammer 10 oder durch beide Trennwände gemeinsam gebildet werden könnte. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel könnte das Sensorelement im Infrarotbereich ansprechempfindlich sein.
In 14 und 15 wird die Ansprechkurve einer ein linkes und ein rechtes Sensorelement umfassenden Anordnung von Sensorelementen gezeigt. In dem in 14 gezeigten Beispiel wird keine lichtstreuende Masse verwendet. Der Überlappungsbereich 49 der links und rechts erzeugten Signale umfasst einen Auftreffwinkel von –20° bis +20°. In dem in 15 gezeigten Beispiel wird eine lichtstreuende Masse verwendet. Der Überlappungsbereich umfasst in diesem Fall den gesamten Bereich von –90° bis +90°. Um ein Ausgangssignal mit akzeptablem Rauschabstand zu erzeugen, sollte der Anteil zwischen den vom linken und vom rechten Sensor erzeugten Signalen nicht zu klein oder zu groß sein.
Generell bezieht sich die Erfindung auf einen Lichtstrahlungsintensitätssensor, der ein Gehäuse mit einem lichtdurchlässigen oder durchsichtigen Abschnitt und eine Leiterplatte umfasst, die so in dem Gehäuse angeordnet ist, dass eine ihrer Kanten zu dem lichtdurchlässigen oder durchsichtigen Abschnitt hin zeigt. Mindestens ein erstes und ein zweites gegenüber Strahlung empfindliches Sensorelement werden auf einer ersten Seite der Leiterplatte angeordnet, und mindestens ein drittes gegenüber Strahlung empfindliches Sensorelement wird auf einer zweiten Seite der Leiterplatte angeordnet. Die Sensorelemente sind dafür vorgesehen, Ausgangssignale zu erzeugen, die zur Einschätzung der durch Sonnenstrahlung bewirkten Aufheizung verwendet werden.
Das Gehäuse umfasst außerdem eine eine lichtstreuende Masse enthaltende Kammer, die zwischen dem Gehäuse und dem mindestens einen Sensorelement angeordnet ist. Infolge der Streuung der Lichtstrahlung, die durch die lichtstreuende Masse bewirkt wird, ist das Ausgangssignal der Sensorelemente im Gegensatz zu dem Fall, in dem keine lichtstreuende Masse verwendet wird, im Wesentlichen von der Lage einer senkrecht zum Sensorelement in dem Gehäuse liegenden Fläche unabhängig. Die lichtstreuende Masse kann auch solche Eigenschaften aufweisen, dass sie die elektronischen Schaltungen, mit denen sie in Kontakt steht, schützt.
Die Herstellung der beschriebenen Sonnensensoren geschieht mit Hilfe eines Bestückungsautomaten, der die Leiterplatte mit den Sensorelementen bestückt, die erste Seite der Leiterplatte mit dem ersten und dem zweiten Sensorelement und die zweite Seite der Leiterplatte mit dem dritten und vierten Sensorelement. Mit dem Bestückungsautomaten werden natürlich auch alle anderen auf der Leiterplatte verwendeten Bauteile aufgesetzt. Der Bestückungsautomat setzt flache Verbindungsdrähte für das anschließende Aufschmelzlöten auf, so dass Handlöten nicht mehr erforderlich ist.
Die Erfindung beschränkt sich nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele, sondern ist innerhalb des Geltungsbereichs der beigefügten Ansprüche frei variierbar.
Was die beschriebenen Kalibrier- und Messverfahren betrifft, so gilt, dass sie für alle von dieser Anmeldung betroffenen Ausführungsbeispiele gelten.

Claims

Lichtstrahlungsintensitätssensor (1), der ein Gehäuse (2) mit einem lichtdurchlässigen oder durchsichtigen Abschnitt (4) umfasst, und eine Leiterplatte (7), die so in dem Gehäuse (2) platziert ist, dass eine ihrer Kanten (37) zu dem lichtdurchlässigen oder durchsichtigen Abschnitt (4) hin zeigt, wobei mindestens ein strahlungsempfindliches erstes und zweites Sensorelement (5a, 5b) an einer ersten Seite (7') der Leiterplatte (7) platziert sind, wobei das erste und das zweite Sensorelement (5a, 5b) durch einen ersten, als Abschirmelement dienenden Flansch (8) getrennt sind, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein drittes strahlungsempfindliches Sensorelement (5'; 5c) auf einer zweiten Seite (7'') der Leiterplatte (7) platziert ist, wobei die Sensorelemente (5a, 5b, 5'; 5c) so angeordnet sind, dass sie sowohl die Richtung als auch die Intensität der Strahlungsquelle erfassen und Ausgangssignale erzeugen, die verwendet werden, um die durch Sonnenstrahlung bewirkte Aufheizung einzuschätzen, und wobei die Leiterplatte (7) so angeordnet ist, dass sie als Abschirmelement zwischen den Flächen auf ihrer ersten (7') und zweiten (7'') Seite, auf denen die Sensorelemente (5a, 5b, 5'; 5c) angebracht sind, wirkt.
Lichtstrahlungsintensitätssensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein viertes Sensorelement (5d) auf der zweiten Seite (7'') der Leiterplatte (7) platziert ist, wobei das dritte (5c) und vierte (5d) Sensorelement durch einen zweiten, als Abschirmelement dienenden Flansch (9) getrennt sind.
Lichtstrahlungsintensitätssensor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (2) eine Kammer (36) umfasst, die eine lichtstreuende Masse (35) enthält, bei der es sich um eine Vergussmasse handelt, die zwischen dem Gehäuse (2) und mindestens einem Sensorelement (5a, 5b, 5', 5c, 5d) angeordnet ist.
Lichtstrahlungsintensitätssensor nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschirmelemente (7, 8, 9) so angeordnet sind, dass in einem Umfang, der von der Lage des Lichtstrahlungsintensitätssensor (1) bezüglich einer Lichtstrahlungsquelle abhängt, verhindert wird, dass die durch die Abschirmelemente (7, 8, 9) getrennten Sensorelemente (5a, 5b, 5'; 5c, 5d) einer Strahlung ausgesetzt sind, wobei die Abschirmelemente (7, 8, 9) so angeordnet sind, dass unterschiedliche Ausgangsamplituden der Sensorelemente (5a, 5b, 5'; 5c, 5d) erzeugt werden, wobei die Amplitudendifferenz verwendet wird, um die Lage der Strahlungsquelle einzuschätzen.
Lichtstrahlungsintensitätssensor nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschirmelemente (7, 8, 9) die Kammer (36) in mindestens drei Teilräume unterteilen, die jeweils ein Sensorelement oder mehrere Sensorelemente (5a, 5b, 5'; 5c, 5d) enthalten.
Lichtstrahlungsintensitätssensor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kammer (36) eine obere Zone (39) umfasst, die einen Teil der mindestens drei Teilräume (12, 13; 25, 26) bildet, wobei diese obere Zone (39) in Bezug auf die Abschirmelemente (7, 8, 9) so senkrecht angeordnet ist, dass die Abschirmelemente (7, 8, 9) nicht verhindern, dass Lichtstrahlen auf mindestens einen Abschnitt eines jeden Teilraums (12, 13: 25, 26) in der oberen Zone (39) auftreffen.
Lichtstrahlungsintensitätssensor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die obere Zone (39) senkrecht über den Abschirmelementen (7, 8, 9) angeordnet ist.
Lichtstrahlungsintensitätssensor nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kammer (36) eine untere Zone (46) umfasst, die einen Teil der mindestens drei Teilräume (12, 13; 25, 26) bildet, wobei die untere Zone (46) senkrecht unter einer Oberkante (37, 38) eines jeden Abschirmelements (7, 8, 9) angeordnet ist.
Lichtstrahlungsintensitätssensor nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorelemente (5a, 5b, 5'; 5c, 5d) innerhalb der Kammer (36) liegen und der Einwirkung der lichtstreuenden Masse (35) ausgesetzt sind.
Lichtstrahlungsintensitätssensor nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Masse (35) so angeordnet ist, dass die Sensorelemente (5a, 5b, 5'; 5c, 5d) vor dem Oxydieren geschützt sind.
Lichtstrahlungsintensitätssensor nach einem der Ansprüche 2–10, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterplatte (7) weitere elektronische Schaltungen enthält und mindestens zum Teil innerhalb der Kammer (36) angeordnet ist, so dass die elektronischen Schaltungen und Sensorelemente (5a, 5b, 5'; 5c, 5d) durch die lichtstreuende Masse (35) vor negativen Umwelteinflüssen geschützt sind.
Lichtstrahlungsintensitätssensor nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtstrahlungsintensitätssensor ein für einen definierten Frequenzbereich durchlässiges Strahlungsfilter umfasst, das so angeordnet ist, dass eine außerhalb dieses Frequenzbereichs liegende Strahlung daran gehindert wird, auf die Sensorelemente aufzutreffen.
Lichtstrahlungsintensitätssensor nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Strahlungsfilter durch die Masse (35) gebildet wird.
Lichtstrahlungsintensitätssensor nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Strahlungsfilter durch ein Linsenelement (4) gebildet wird.
Lichtstrahlungsintensitätssensor nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorelemente (5a, 5b, 5'; 5c, 5d) auf Infrarotlicht und/oder sichtbares Licht ansprechen.
Lichtstrahlungsintensitätssensor nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die lichtstreuende Masse (35) eine Flüssigkeit oder ein Gel ist.
Lichtstrahlungsintensitätssensor-Kalibrierverfahren für einen Sensor nach Anspruch 1, das die folgenden Schritte umfasst: Drehen des Sensors (1) unter einer feststehenden Lichtquelle um 360° im Azimut und von 0° bis 90° in der Höhe, wobei die Drehung in vorher bestimmten Schritten erfolgt; Messen aller Azimutschritte für jeden Höhenschritt, wobei sich bei jeder Messung von jedem zum Sensor (1) gehörenden Sensorelement (5a, 5b, 5'; 5c, 5d) ein Wert ergibt; Speichern der erfassten Daten in Form von Tabellen und Vergleichen mit denen eines idealen Sonnensensors; und Berechnen von sich aus diesem Vergleich ergebenden Korrekturkoeffizienten.
Kalibrierverfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die diese Korrekturkoeffizienten enthaltenden Tabellen, die in Kurvenbilder umgewandelt werden, in einen Digitalspeicher für jeden einzelnen Sonnensensor gespeichert werden.
Lichtstrahlungsrichtungsintensitätssensor-Messverfahren für einen Sensor mit mindestens zwei Sensorelementen, das die folgenden Schritte umfasst: Messen der Ausgangswerte U1, U2, U3, U4 eines jeden Sensorelements (5a, 5b, 5'; 5c, 5d) und Speichern der Messwerte in einem Digitalspeicher; Berechnen eines Durchschnittswerts U_avg des von den Sensorelementen (5a, 5b, 5'; 5c, 5d) erhaltenen Signals, der der Intensität der erfassten Strahlung proportional ist; Berechnen der Differenzen zwischen den Ausgangssignalen einander gegenüberliegender Sensorelemente (5a, 5b, 5'; 5c, 5d); Berechnen der normierten Werte p und q der obigen Differenzen, indem diese durch U_avg geteilt werden; Berechnen eines ersten Azimutwinkelwerts A_z = C₁arctan(p/q), wobei C₁ eine Konstante ist; Berechnen eines korrigierten Azimutwinkelwerts mit Hilfe des berechneten ersten Azimutwerts A_z und von Korrekturkoeffizienten; Berechnen eines ersten Höhenwinkelwerts E = C₂√p² + q², wobei C₂ eine Konstante ist; Berechnen eines korrigierten Höhenwinkelwerts mit Hilfe des berechneten ersten Höhenwinkelwerts E und von Korrekturkoeffizienten; Berechnen eines ersten Intensitätswerts I = C₃U_avg, wobei C₃ eine Konstante ist; und Berechnen eines korrigierten Intensitätswerts mit Hilfe des berechneten ersten Intensitätswerts E und von Korrekturkoeffizienten.
Messverfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den Korrekturkoeffizienten um die handelt, die nach Anspruch 18 bestimmt worden sind.