DE202005018498U1 - System zur Feststellung der Betauung von Oberflächen mit automatischer bedarfsgerechter Heizungssteuerung - Google Patents

Abstract

Sensorsystem zur Feststellung der Betauung von Spiegeln in Fahrzeugen, dadurch gekennzeichnet, dass sie aus den Komponenten bestehen:
flächige und elektrisch leitfähige Strukturen, einen aufgefalteten Kondensator bildendend, auf der Rückseite des Speigels aufgebracht von denen eine zugleich als Heizer verwendet wird.
Elektronischer Schaltkreis zur Messung der elektrischen Ladung oder Kapazität des aufgefalteten Kondensators und zur Einschaltung einer Heizung bei Überschreiten vorgegebener elektrischer Grenzwerte zur Beseitigung der Betauung oder Vereisung.

Description

• Problembeschreibung und Stand der Technik
• Sicheres Fahren von LKW, Reisebussen und PKW bedingt, dass der Fahrer in jeder Situation freie Sicht in den Spiegeln des Fahrzeuges hat.
• Es sind Sensorsysteme erwünscht, die feststellen, wenn die Spiegel durch z.B. Temperaturänderungen mit einem Feuchtigkeitsfilm betaut sind und somit die Sicht des Fahrers in den Spiegeln behindert wird. Weiter soll durch eine Rückmeldung des Sensorsystems automatisch eine Heizungsregelung zur Beseitigung der Betauung aktiviert werden und wieder automatisch deaktiviert werden, wenn die Betauung auf den Spiegeln beseitigt ist. Ohne, dass der Fahrzeugführer durch Betätigung z.B. eines Schalters die Heizung einschalten muss.
• Weiter müssen die Sensorsysteme mit integrierter Heizungsregelung langzeitstabil, robust und kostengünstig sein.
• Es sind Systeme bekannt, welche durch betätigen eines Schalters durch den Fahrzeugführer die Heizung in den Spiegeln aktiviert. Die Heizung wird automatisch über eine Zeitsteuerung nach einer fest definierten Zeit wieder deaktiviert.
• Weiter sind Systeme bekannt, bei denen die Heizung nach Start des Fahrzeuges obligatorisch eingeschaltet werden und entweder eingeschaltet bleiben oder nach einer programmierten Zeit sich ausschalten. Der relativ hohe elektrische Leistungsbedarf wird nicht immer der tatsächlichen Situation geschuldet.
• Beschreibung der Erfindung
• Ein aufgefalteter elektrischer Kondensator 1 besteht aus flächigen Elektroden Fig. 1.1, die vorzugsweise aus einer sehr dünnen leitfähigen Struktur, z.B. aus Kupfer bestehen und sich in einer Ebene befinden.
• Abhängig von dem in der Umgebung befindlichen Dielektrikum ändert sich die Ladung des aufgefalteten Kondensators, wenn dieser elektrisch mit Gleichspannung oder Wechselspannung Fig. 1.2 geringer Frequenz beaufschlagt wird.
• Die Ladung ist neben der Fläche des aufgefalteten Kondensators weitgehend eine Funktion des Dielektrikums. Die Dielektrizitätskonstante von Luft und Wasser unterscheidet sich durch den Faktor ca. 100.
• Durch eine geeignete Elektronik Fig. 1.3 wird kontinuierlich die im aufgefalteten Kondensator eingespeicherte elektrische Ladung (physikalische Größe = Coulomb, Formelzeichen = Q) gemessen. Wird in das Feld Wasser oder wasserhaltige Substanzen eingebracht, ändert sich das Feld erheblich.
• Wenn der Änderungsbetrag der elektrischen Ladung sich im Vergleich zum Durchschnittswert in einer definierten Zeit um einen vorgegebenen Betrag ändert, führt diese Änderung zu einem Signal.
• Der Vergleichswert (Spiegel, nicht durch Feuchtigkeit betaut) wird als interne Referenz im Gerät gespeichert.
• Der Wert kann sich gleitend an den IST-Wert anpassen, um eventuelle Alterungsprozesse oder aus hygroskopischen Effekten stammende Einflüsse zu kompensieren. Systematisch ist dieser Prozess so ausgelegt, dass zu keinem Zeitpunkt ein aus der Anwesenheit eines Feuchtigkeitsfilm durch Betauung auf den Spiegeln resultierende Beeinflussung ignoriert werden kann.
• Die erfindungsgemäßen, aus flächigen Elektroden und einer Elektronikschaltung bestehenden Sensoren, sind auf der Rückseite der Spiegel angeordnet.
• Die Erfindung ist in verschiedenen Ausgestaltungen möglich. Gemeinsam ist allen Ausgestaltungen:
  Die elektrische Ladung oder die Kapazität
• • eines Kondensators als Fläche gegenüber einer anderen Fläche, oder
• • eines Kondensators als Fläche gegenüber „Erde" bzw. Erdpotenzial
mit einer geeigneten elektronischen Schaltung gemessen wird und dass diese ein Schaltsignal oder einen Messwert herausgibt.
• Ein Spiegel Fig. 2.1 trägt auf der Rückseite eine leitfähige Struktur Fig. 2.2. Eine weitere flächige elektrische Struktur bildet gemeinsam mit dieser einen aufgefalteten Kondensator und wird zugleich als Heizung für den Spiegel verwendet.
• Wird durch z.B. eine Temperaturänderung der Spiegel Fig. 2.1 betaut, verändert sich die Ladung des Kondensators. Dies wird durch eine spezielle Auswerteelektronik Fig. 2.4 erkannt. Die Auswerteelektronik gibt ein Signal an die integrierte Heizungssteuerung Fig. 2.3, welche dann automatisch die Heizung des Spiegels aktiviert. Ist die Betauung durch das Heizen des Spiegels beseitigt, wird dies durch eine erneute Veränderung der Ladung des Kondensators durch die Auswertelektronik erkannt. Die Auswerteelektronik sendet ein Signal an die Heizungssteuerung, welche dann die Heizung automatisch deaktiviert.

Claims (7)

1. Sensorsystem zur Feststellung der Betauung von Spiegeln in Fahrzeugen, dadurch gekennzeichnet, dass sie aus den Komponenten bestehen: flächige und elektrisch leitfähige Strukturen, einen aufgefalteten Kondensator bildendend, auf der Rückseite des Speigels aufgebracht von denen eine zugleich als Heizer verwendet wird. Elektronischer Schaltkreis zur Messung der elektrischen Ladung oder Kapazität des aufgefalteten Kondensators und zur Einschaltung einer Heizung bei Überschreiten vorgegebener elektrischer Grenzwerte zur Beseitigung der Betauung oder Vereisung.
2. Sensorsystem nach Anspruch 1, d.g., dass die elektrische Ladung oder Kapazität des aufgefalteten Kondensators gemessen wird, um bei Abweichung von einem Normalwert ein elektrisches Signal auszulösen.
3. Sensorsystem nach Anspruch 1, d.g., dass der flächige Kondensator aus dünnen leitfähigen Strukturen, welche auf beidseitig klebendem Haftmaterial aufgebracht sind.
4. Sensorsystem nach Anspruch 1 und 2 und 3, d.g., dass der flächige Kondensator aus dünnen leitfähigen Strukturen zusätzlich als Heizer verwendet wird.
5. Sensorsystem nach Anspruch 1, d.g., dass die den Kondensator bildenden Strukturen an einem geeigneten Ort aufgebracht ist.
6. Sensorsystem nach Anspruch 1, d.g., dass mehrere Kondensatoren bildende flächige und elektrisch leitfähige Strukturen mit mehreren Auswerteelektroniken an dafür geeigneten Orten aufgebracht sind und dass eine übergeordnete Auswertung die Betauung des Spiegels aus den Messwerten der Einzelsensoren ermittelt.
7. Sensorsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass metallische Karosseriebestandteile die Gegenfläche des Kondensators sind.