DE202018006845U1 - Heating device - Google Patents

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    • H05B6/02—Induction heating
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    • H05B6/105—Induction heating apparatus, other than furnaces, for specific applications using a susceptor

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Abstract

Windschutzscheibe (20) mit einer Heizvorrichtung (10), wobei die Heizvorrichtung (10) umfasst:
ein Gehäuse (12), das so konfiguriert ist, dass es ein Kameraobjektiv (14) aufnimmt;
eine primäre Induktionsspule (22), die in der Nähe des Gehäuses (12) angeordnet und so konfiguriert ist, dass sie ein Magnetfeld (24) als Reaktion auf den Empfang von elektrischer Energie (26) von einer Stromversorgung (28) erzeugt;
eine Steuerschaltung (34) in elektrischem Kontakt mit der primären Induktionsspule (22), die so konfiguriert ist, dass sie die an die primäre Induktionsspule (22) gelieferte elektrische Energie (26) steuert; und
eine sekundäre Induktionsspule (36), die die primäre Induktionsspule (22) überlagert und so konfiguriert ist, dass sie das Magnetfeld (24) von der primären Induktionsspule (22) empfängt und Wärme (38) erzeugt;
wobei die sekundäre Induktionsspule (36) in direktem Kontakt mit der Windschutzscheibe (20) steht und ein Sichtfenster (40) definiert, durch das das Kameraobjektiv (14) einen umgebenden Bereich betrachtet;
wobei die sekundäre Induktionsspule (36) das Sichtfenster (40) erwärmt, wenn die primäre Induktionsspule (22) die elektrische Energie (26) empfängt.

Figure DE202018006845U1_0000
Windshield (20) with a heater (10), the heater (10) comprising:
a housing (12) configured to receive a camera lens (14);
a primary induction coil (22) disposed proximate the housing (12) and configured to generate a magnetic field (24) in response to receiving electrical energy (26) from a power supply (28);
a control circuit (34) in electrical contact with the primary induction coil (22) and configured to control electrical energy (26) supplied to the primary induction coil (22); and
a secondary induction coil (36) superimposed on the primary induction coil (22) and configured to receive the magnetic field (24) from the primary induction coil (22) and generate heat (38);
wherein the secondary induction coil (36) is in direct contact with the windshield (20) and defines a viewing window (40) through which the camera lens (14) views a surrounding area;
wherein the secondary induction coil (36) heats the viewing window (40) when the primary induction coil (22) receives the electrical energy (26).
Figure DE202018006845U1_0000

Description

TECHNISCHES GEBIETTECHNICAL FIELD

Die vorliegende Offenbarung bezieht sich allgemein auf eine Heizvorrichtung, die Kondenswasser von einem Sichtfenster einer Kamera entfernt.The present disclosure relates generally to a heater that removes condensation from a viewing window of a camera.

HINTERGRUNDBACKGROUND

Die vorliegende Offenbarung bezieht sich insbesondere auf eine Heizvorrichtung für ein Kamerasichtfenster. Typische Heizvorrichtungen erfordern elektrische Anschlüsse und eine Verdrahtung, die an einer Windschutzscheibe oder einer Abdeckscheibe angebracht sind. Die US-Patentanmeldung Nr. 2006/0171704 A1 beschreibt ein Heizelement zum Beheizen einer transparenten Kameraobjektivabdeckung, das elektrische Anschlüsse in Kontakt mit einer Oberfläche der transparenten Kameraobjektivabdeckung aufweist. Andere Anmeldungen beschreiben ein Heizelement, das auf einem Objektivhalter positioniert ist, und elastische Kontakte, die zum Beheizen eines Kameraobjektivs verwendet werden.The present disclosure relates particularly to a heater for a camera viewing window. Typical heaters require electrical connections and wiring attached to a windshield or cover glass. The US patent application no. 2006/0171704 A1 describes a heating element for heating a transparent camera lens cover having electrical terminals in contact with a surface of the transparent camera lens cover. Other applications describe a heating element positioned on a lens holder and elastic contacts used to heat a camera lens.

ZUSAMMENFASSUNG DER OFFENBARUNGSUMMARY OF REVELATION

Die vorliegende Offenbarung schlägt vor, das oben erwähnte Problem zu lösen, indem eine Heizvorrichtung bereitgestellt wird, die umfasst: ein Gehäuse, das so konfiguriert ist, dass es ein Kameraobjektiv aufnimmt, eine primäre Induktionsspule, die in der Nähe des Gehäuses positioniert und so konfiguriert ist, dass sie als Reaktion auf den Empfang von elektrischer Energie von einer Stromversorgung ein Magnetfeld erzeugt, eine Steuerschaltung, die in elektrischem Kontakt mit der primären Induktionsspule steht und so konfiguriert ist, dass sie die an die primäre Induktionsspule gelieferte elektrische Energie steuert, und eine sekundäre Induktionsspule, die die primäre Induktionsspule überlagert und so konfiguriert ist, dass sie das Magnetfeld von der primären Induktionsspule empfängt und Wärme erzeugt. Die sekundäre Induktionsspule steht in direktem Kontakt mit der Windschutzscheibe eines Fahrzeugs und definiert ein Sichtfenster, durch das das Kameraobjektiv einen umgebenden Bereich betrachtet. Die sekundäre Induktionsspule erwärmt das Sichtfenster, wenn die primäre Induktionsspule die elektrische Energie empfängt.The present disclosure proposes to solve the above-mentioned problem by providing a heating device comprising: a housing configured to accommodate a camera lens, a primary induction coil positioned near the housing and configured so is that it generates a magnetic field in response to receiving electrical energy from a power supply, a control circuit that is in electrical contact with the primary induction coil and is configured to control the electrical energy delivered to the primary induction coil, and a secondary induction coil superimposed on the primary induction coil and configured to receive the magnetic field from the primary induction coil and generate heat. The secondary induction coil is in direct contact with a vehicle's windshield and defines a viewing window through which the camera lens views a surrounding area. The secondary induction coil heats the viewing window when the primary induction coil receives the electrical energy.

Gemäß anderen vorteilhaften Merkmalen der vorliegenden Offenbarung:

  • - umgibt die primäre Induktionsspule eine optische Achse des Kameraobjektivs;
  • - enthält die Steuerschaltung einen Low-Q-Resonanzkreis in elektrischer Verbindung mit der primären Induktionsspule;
  • - wird eine Temperatur der sekundären Induktionsspule durch Einstellen einer an die primäre Induktionsspule angelegten Spannung gesteuert;
  • - wird die Temperatur der sekundären Induktionsspule durch Einstellen einer Frequenz eines an die primäre Induktionsspule gelieferten Signals gesteuert;
  • - besteht die sekundäre Induktionsspule aus einer ersten Schicht aus Widerstandsmaterial und einer zweiten Schicht aus Ferrit mit niedrigem Curiepunkt;
  • - befindet sich die sekundäre Induktionsspule zwischen Glasschichten der Windschutzscheibe;
  • - befindet sich die sekundäre Induktionsspule an einer Innenfläche der Windschutzscheibe;
  • - befindet sich die sekundäre Induktionsspule auf einer Außenfläche der Windschutzscheibe;
  • - besteht die sekundäre Induktionsspule aus einem leitfähigen Material, das einen größeren elektrischen Widerstand als die primäre Induktionsspule aufweist;
  • - ist die sekundäre Induktionsspule als segmentiert charakterisiert, wobei benachbarte Segmente aus Materialien gebildet sind, die eine voneinander verschiedene elektrischen Leitfähigkeit aufweisen;
  • - liegt ein Abstand zwischen der primären Induktionsspule und der sekundären Induktionsspule in einem Bereich von 0,0 mm bis 10,0 mm;
  • - ist eine Anzahl von Wicklungen der primären Induktionsspule mindestens eins;
  • - ist eine Anzahl von Wicklungen der sekundären Induktionsspule mindestens eins;
  • - weist die sekundäre Induktionsspule eine Dicke in einem Bereich von 1,0 µm bis 1000 µm auf;
  • - weist die sekundäre Induktionsspule eine Breite in einem Bereich von 0,1 mm bis 10 mm auf.
According to other advantageous features of the present disclosure:
  • - the primary induction coil surrounds an optical axis of the camera lens;
  • - the control circuit contains a low-Q resonant circuit in electrical connection with the primary induction coil;
  • - a temperature of the secondary induction coil is controlled by adjusting a voltage applied to the primary induction coil;
  • - the temperature of the secondary induction coil is controlled by adjusting a frequency of a signal supplied to the primary induction coil;
  • - the secondary induction coil consists of a first layer of resistance material and a second layer of low Curie point ferrite;
  • - the secondary induction coil is located between glass layers of the windshield;
  • - the secondary induction coil is located on an inner surface of the windshield;
  • - the secondary induction coil is located on an external surface of the windshield;
  • - the secondary induction coil is made of a conductive material that has a greater electrical resistance than the primary induction coil;
  • - The secondary induction coil is characterized as segmented, with adjacent segments being formed from materials that have different electrical conductivities;
  • - a distance between the primary induction coil and the secondary induction coil is in a range of 0.0 mm to 10.0 mm;
  • - a number of windings of the primary induction coil is at least one;
  • - a number of windings of the secondary induction coil is at least one;
  • - the secondary induction coil has a thickness in a range from 1.0 µm to 1000 µm;
  • - The secondary induction coil has a width in a range of 0.1 mm to 10 mm.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS

Die vorliegende Offenbarung wird nun beispielhaft unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen:

  • - 1 eine perspektivische Explosionsdarstellung einer Heizvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung ist;
  • - 2 eine Schnittansicht der Heizvorrichtung aus 1 ist;
  • - 3 eine Schnittdarstellung eines Teils der Heizvorrichtung aus 2 ist;
  • - 4 ein Schaltplan der Heizvorrichtung aus 1 ist, der eine Steuerschaltung zeigt.
The present disclosure will now be described, by way of example, with reference to the accompanying drawings, in which:
  • - 1 is an exploded perspective view of a heater according to an embodiment of the disclosure;
  • - 2 a sectional view of the heating device 1 is;
  • - 3 a sectional view of part of the heating device 2 is;
  • - 4 a wiring diagram of the heater 1 is showing a control circuit.

BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMENDESCRIPTION OF EMBODIMENTS

Nachfolgend wird eine Heizvorrichtung 10 für eine Windschutzscheibe 20 und/oder eine Abdeckscheibe gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung unter Bezugnahme auf die Figuren beschrieben. 1 ist eine perspektivische Explosionsansicht, die die Heizvorrichtung 10 darstellt, die im Folgenden als Vorrichtung 10 bezeichnet wird. Die Vorrichtung 10 umfasst ein Gehäuse 12, das konfiguriert ist, um ein Kameraobjektiv 14 aufzunehmen. Das Gehäuse 12 kann aus einem beliebigen Material bestehen, z. B. aus einem polymeren Material, einer Keramik oder einem Metall. Das Gehäuse 12 kann einen kreisförmigen Querschnitt oder einen beliebigen anderen Querschnitt, z. B. einen geradlinigen Querschnitt, aufweisen. Das Gehäuse 12 kann einen Bildgeber 15 enthalten, der verwendet wird, um ein Bild der Umgebung wiederzugeben. Das Kameraobjektiv 14 definiert ein Sichtfeld 16 und eine optische Achse 18, wie in 1 dargestellt. Das Gehäuse 12 kann an der Vorderseite eines Fahrzeugs, an den Seiten eines Fahrzeugs, am Heck eines Fahrzeugs oder im Inneren des Fahrzeugs an einer Stelle angebracht sein, die für die Kamera geeignet ist, um den Bereich um das Fahrzeug durch die Windschutzscheibe 20 zu betrachten. In den hier dargestellten Beispielen ist das Gehäuse 12 im Inneren des Fahrzeugs mit Blick durch die Windschutzscheibe 20 montiert.A heater 10 for a windshield 20 and/or a cover pane according to an embodiment of the present disclosure will be described below with reference to the figures. 1 is an exploded perspective view illustrating the heater 10, hereinafter referred to as device 10. The device 10 includes a housing 12 configured to accommodate a camera lens 14. The housing 12 can be made of any material, e.g. B. made of a polymeric material, a ceramic or a metal. The housing 12 may have a circular cross section or any other cross section, e.g. B. have a rectilinear cross section. The housing 12 may contain an imager 15 that is used to display an image of the environment. The camera lens 14 defines a field of view 16 and an optical axis 18, as in 1 shown. The housing 12 may be mounted on the front of a vehicle, on the sides of a vehicle, on the rear of a vehicle, or inside the vehicle at a location convenient for the camera to view the area around the vehicle through the windshield 20 . In the examples shown here, the housing 12 is mounted inside the vehicle looking through the windshield 20.

Die Vorrichtung 10 umfasst auch eine primäre Induktionsspule 22, die in der Nähe des Gehäuses 12 angeordnet und so konfiguriert ist, dass sie als Reaktion auf die Aufnahme von elektrischer Energie 26 von einer Stromversorgung 28 ein Magnetfeld 24 erzeugt. Die Stromversorgung 28 kann eine Gleichstrom- (DC) Stromversorgung 28 oder eine Wechselstrom- (AC) Stromversorgung 28 sein. In den hier dargestellten Beispielen ist die Stromversorgung 28 eine Wechselstromversorgung 28. Die primäre Induktionsspule 22 umgibt die optische Achse 18 des Kameraobjektivs 14 und kann auch einen Teil des Gehäuses 12 umgeben. Eine Anzahl der Wicklungen 30 (z. B. Drähte, Leiterbahnen, usw.) auf der primäre Induktionsspule 22 beträgt mindestens eins und diese ist/sind vorzugsweise auf einen ferromagnetischen Kern 32 (z. B. Eisen, Ferrite, usw.) gewickelt. Es ist festzustellen, dass die Anzahl der Wicklungen 30 mit zunehmender Größe der zu beheizenden Fläche steigt. Auch ist festzustellen, dass der ferromagnetische Kern 32 weggelassen werden kann (z. B. bei einer Spule mit Luftkern), wenn dies aus Platz- und Gewichtsgründen erforderlich ist. Eine einzelne Wicklung 30 (d. h. ein einzelner Draht) der primären Induktionsspule 22 kann einen beliebigen Durchmesser aufweisen, und sie weist in den hier dargestellten Beispielen vorzugsweise einen Durchmesser im Bereich von 0,2 mm bis 1,0 mm auf. Die Wicklungen 30 können aus einem beliebigen elektrisch leitenden Material bestehen, z. B. aus Kupfer- oder Aluminiumlegierungen, und können eine dielektrische Schicht auf einer Oberfläche der Wicklungen 30 aufweisen.The device 10 also includes a primary induction coil 22 disposed proximate the housing 12 and configured to generate a magnetic field 24 in response to receiving electrical energy 26 from a power supply 28. The power supply 28 may be a direct current (DC) power supply 28 or an alternating current (AC) power supply 28. In the examples shown here, the power supply 28 is an AC power supply 28. The primary induction coil 22 surrounds the optical axis 18 of the camera lens 14 and may also surround a portion of the housing 12. A number of the windings 30 (e.g. wires, conductor tracks, etc.) on the primary induction coil 22 is at least one and these are preferably wound on a ferromagnetic core 32 (e.g. iron, ferrites, etc.). It should be noted that the number of windings 30 increases as the size of the area to be heated increases. It should also be noted that the ferromagnetic core 32 can be omitted (e.g. in an air core coil) if this is necessary for reasons of space and weight. A single winding 30 (i.e., a single wire) of the primary induction coil 22 may have any diameter, and in the examples illustrated herein preferably has a diameter in the range of 0.2 mm to 1.0 mm. The windings 30 can be made of any electrically conductive material, e.g. B. made of copper or aluminum alloys, and may have a dielectric layer on a surface of the windings 30.

Die Vorrichtung 10 umfasst auch eine Steuerschaltung 34, die in elektrischem Kontakt mit der primären Induktionsspule 22 steht. Die Stromversorgung 28 kann separat von oder integriert in die Steuerschaltung 34 sein, und in den hier dargestellten Beispielen ist die Stromversorgung 28 in die Steuerschaltung 34 integriert. Die Steuerschaltung 34 ist so konfiguriert, dass sie die an die primäre Induktionsspule 22 gelieferte elektrische Energie 26 steuert. Die Steuerschaltung 34 kann einen Prozessor (nicht dargestellt), wie z. B. einen Mikroprozessor, oder einen anderen Steuerschaltkreis, wie z. B. einen analogen und/oder digitalen Steuerschaltkreis, einschließlich eines anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreises (ASIC) zur Verarbeitung von Daten enthalten, wie für den Fachmann offensichtlich ist. Die Steuerschaltung 34 kann einen Speicher (nicht dargestellt) enthalten, einschließlich eines nichtflüchtigen Speichers, wie z. B. eines elektrisch löschbaren programmierbaren Festwertspeichers (EEPROM) zum Speichern einer oder mehrerer Routinen, Schwellenwerte und erfasster Daten. Die eine oder die mehreren Routinen können vom Prozessor ausgeführt werden, um Schritte zur Bestimmung der an die primäre Induktionsspule 22 gelieferten elektrischen Energie 26 auf der Grundlage von Signalen durchzuführen, die durch die Steuerschaltung 34 von der primären Induktionsspule 22 empfangen werden, wie hier beschrieben.The device 10 also includes a control circuit 34 which is in electrical contact with the primary induction coil 22. The power supply 28 may be separate from or integrated into the control circuit 34, and in the examples shown here, the power supply 28 is integrated into the control circuit 34. The control circuit 34 is configured to control the electrical energy 26 supplied to the primary induction coil 22. The control circuit 34 may include a processor (not shown), such as. B. a microprocessor, or another control circuit, such as. B. an analog and / or digital control circuit, including an application specific integrated circuit (ASIC) for processing data, as will be apparent to those skilled in the art. The control circuit 34 may include a memory (not shown), including non-volatile memory such as. B. an electrically erasable programmable read-only memory (EEPROM) for storing one or more routines, thresholds and captured data. The one or more routines may be executed by the processor to perform steps for determining the electrical energy 26 delivered to the primary inductor 22 based on signals received from the primary inductor 22 by the control circuit 34, as described herein.

Die Vorrichtung 10 umfasst auch eine sekundäre Induktionsspule 36, die die primäre Induktionsspule 22 überlagert. Die sekundäre Induktionsspule 36 ist so konfiguriert, dass sie das Magnetfeld 24 von der primären Induktionsspule 22 empfängt und dadurch Wärme 38 erzeugt. Das Magnetfeld 24 von der primären Induktionsspule 22 induziert einen elektrischen Strom in der sekundären Induktionsspule 36. Der induzierte elektrische Strom in der sekundären Induktionsspule 36 bewirkt, dass die Temperatur der sekundären Induktionsspule 36 ansteigt, da die sekundäre Induktionsspule 36 aus einem Material gebildet ist, das einen elektrischen Widerstand aufweist. Der elektrische Widerstand der sekundären Induktionsspule 36 setzt dem elektrischen Stromfluss in der sekundären Induktionsspule 36 einen Widerstand entgegen, wodurch die Wärme 38 (auch bekannt als Joule-Erwärmung oder ohmsche Erwärmung) erzeugt wird. Es ist festzustellen, dass zwischen der primären Induktionsspule 22 und der sekundären Induktionsspule 36 keine Drahtverbindungen bestehen. Dies hat den technischen Vorteil, dass eine Größe und Komplexität der gesamten Baugruppe reduziert wird. Die sekundäre Induktionsspule 36 umgibt auch die optische Achse 18 und steht in direktem Kontakt mit der Windschutzscheibe 20 des Fahrzeugs. In dem in 1 dargestellten Beispiel befindet sich die sekundäre Induktionsspule 36 an einer Innenfläche 42 der Windschutzscheibe 20. In einer alternativen Ausführungsform kann sich die sekundäre Induktionsspule 36 an einer Außenfläche 43 der Windschutzscheibe 20 befinden.The device 10 also includes a secondary induction coil 36 that overlays the primary induction coil 22. The secondary induction coil 36 is configured to receive the magnetic field 24 from the primary induction coil 22 and thereby generate heat 38. The magnetic field 24 from the primary induction coil 22 induces an electric current in the secondary induction coil 36. The induced electric current in the secondary induction coil 36 causes the temperature of the secondary induction coil 36 to increase because the secondary induction coil 36 is formed of a material that has electrical resistance. The electrical resistance of the secondary induction coil 36 resists the flow of electrical current in the secondary induction coil 36, thereby generating the heat 38 (also known as Joule heating or ohmic heating). It is noted that between the primary induction coil 22 and the secondary induction coil 36 there are no wire connections. This has the technical advantage that the size and complexity of the entire assembly is reduced. The secondary induction coil 36 also surrounds the optical axis 18 and is in direct contact with the windshield 20 of the vehicle. In the in 1 In the example shown, the secondary induction coil 36 is located on an inner surface 42 of the windshield 20. In an alternative embodiment, the secondary induction coil 36 can be located on an outer surface 43 of the windshield 20.

Die sekundäre Induktionsspule 36 bildet ein Sichtfenster 40, durch das das Kameraobjektiv 14 die Umgebung betrachtet. Das heißt, ein Innendurchmesser der sekundären Induktionsspule 36, wie in 1 dargestellt, schafft ein „Fenster“, durch das Lichtstrahlen zum Kameraobjektiv 14 und zum Bildgeber 15 gelangen können. Die sekundäre Induktionsspule 36 erwärmt das Sichtfenster 40 und beseitigt Kondenswasser (z. B. Nebel, Eis usw.), wenn die primäre Induktionsspule 22 von der Steuerschaltung 34 die elektrische Energie 26 empfängt. Eine Erwärmungsgeschwindigkeit und eine Höchsttemperatur werden so gesteuert, dass ein Wärmeschock an der Windschutzscheibe 20 verhindert wird und auch eine für den menschlichen Kontakt unsichere Oberflächentemperatur der Windschutzscheibe 20 verhindert wird.The secondary induction coil 36 forms a viewing window 40 through which the camera lens 14 views the surroundings. That is, an inner diameter of the secondary induction coil 36 as in 1 shown, creates a “window” through which light rays can reach the camera lens 14 and the imager 15. The secondary induction coil 36 heats the viewing window 40 and removes condensation (e.g., fog, ice, etc.) when the primary induction coil 22 receives the electrical energy 26 from the control circuit 34. A heating rate and a maximum temperature are controlled so as to prevent thermal shock to the windshield 20 and also to prevent a surface temperature of the windshield 20 that is unsafe for human contact.

2 ist eine Schnittansicht der Vorrichtung 10 und zeigt eine Ausführungsform, bei der die sekundäre Induktionsspule 36 zwischen Glasschichten 44 der Windschutzscheibe 20 angeordnet ist. Ein Abstand 46 zwischen der primären Induktionsspule 22 und der sekundären Induktionsspule 36 liegt vorzugsweise in einem Bereich von 0,0 mm bis etwa 10,0 mm. Der Abstand 46 wirkt sich vor allem auf eine Kopplung der primären Induktionsspule 22 und der sekundären Induktionsspule 36 aus. 2 is a sectional view of the device 10 and shows an embodiment in which the secondary induction coil 36 is arranged between glass layers 44 of the windshield 20. A distance 46 between the primary induction coil 22 and the secondary induction coil 36 is preferably in a range of 0.0 mm to about 10.0 mm. The distance 46 primarily affects a coupling of the primary induction coil 22 and the secondary induction coil 36.

Die Anzahl der Wicklungen 30 auf der sekundären Induktionsspule 36 beträgt mindestens eins und kann erhöht werden, um ein bestimmtes Temperaturprofil zu erreichen, das an die Windschutzscheibe 20 angelegt wird. Die Wicklungen 30 auf der sekundären Induktionsspule 36 können aus einer einzigen flachen Wicklung 30 bestehen, die z. B. mit einer Dickschichtfarbe aufgebracht werden kann. Die in 2 dargestellte sekundäre Induktionsspule 36 weist eine Dicke 48 im Bereich von etwa 1 µm bis etwa 1000 µm auf. Die Dicke 48 kann je nach Art des Materials, aus dem die sekundäre Induktionsspule 36 besteht, und je nach Frequenz 50 der an die primäre Induktionsspule 22 gelieferten elektrischen Energie 26 angepasst werden. In einer Ausführungsform weist die sekundäre Induktionsspule 36 eine Dicke 48 von 400 µm auf und besteht aus einem Material mit einer niedrigen relativen magnetischen Permeabilität (z. B. Silber, Aluminium usw.). In einer anderen Ausführungsform ist die sekundäre Induktionsspule 36 aus einem Material mit höherer relativer magnetischer Permeabilität (z. B. Eisen) mit einer Dicke 48 von 15 µm hergestellt. Die Dicke 48 kann auch durch eine Erhöhung der Frequenz 50 der an die primäre Induktionsspule 22 gelieferten elektrischen Energie 26 verringert werden. Die sekundäre Induktionsspule 36 weist eine Breite 49 in einem Bereich von etwa 0,1 mm bis 10 mm auf, wobei die Breite 49 aufgrund von Verpackungseinschränkungen auf der Windschutzscheibe 20 vorzugsweise etwa 5 mm beträgt. Es ist festzustellen, dass die Breite 49 der sekundären Induktionsspule 36 die Wärmeübertragung auf die Windschutzscheibe 20 beeinflusst. Die Breite 49 kann je nach dem gewünschten Erwärmungsprofil für die Windschutzscheibe 20 vom Benutzer festgelegt werden. The number of windings 30 on the secondary induction coil 36 is at least one and may be increased to achieve a specific temperature profile applied to the windshield 20. The windings 30 on the secondary induction coil 36 may consist of a single flat winding 30, e.g. B. can be applied with a thick film paint. In the 2 Secondary induction coil 36 shown has a thickness 48 in the range of approximately 1 μm to approximately 1000 μm. The thickness 48 can be adjusted depending on the type of material from which the secondary induction coil 36 is made and depending on the frequency 50 of the electrical energy 26 supplied to the primary induction coil 22. In one embodiment, the secondary induction coil 36 has a thickness 48 of 400 μm and is made of a material with a low relative magnetic permeability (e.g., silver, aluminum, etc.). In another embodiment, the secondary induction coil 36 is made of a higher relative magnetic permeability material (e.g., iron) with a thickness 48 of 15 μm. The thickness 48 can also be reduced by increasing the frequency 50 of the electrical energy 26 delivered to the primary induction coil 22. The secondary induction coil 36 has a width 49 in a range of about 0.1 mm to 10 mm, with the width 49 preferably being about 5 mm due to packaging limitations on the windshield 20. It will be noted that the width 49 of the secondary induction coil 36 influences the heat transfer to the windshield 20. The width 49 can be set by the user depending on the desired heating profile for the windshield 20.

3 ist eine vergrößerte Ansicht eines Teils der Vorrichtung 10 aus 1. Die sekundäre Induktionsspule 36 besteht vorzugsweise aus einer ersten Schicht 52 aus Widerstandsmaterial, das die vom Magnetfeld 24 übertragene Energie dissipiert, und einer zweiten Schicht 54 aus Ferrit mit niedrigem Curiepunkt. Wenn die sekundäre Induktionsspule 36 eine Curie-Punkt-Temperatur erreicht (z. B. etwa 90 Grad Celsius für einen Mn-Zn-Ferrit mit einer Dicke 48 von 8 µm bis 9 µm), wird die magnetische Permeabilität der zweiten Schicht 54 verringert, wodurch die induzierte Erwärmung der sekundären Induktionsspule 36 reduziert wird. Diese Verringerung der induzierten Erwärmung der sekundären Induktionsspule 36 verändert eine Resonanzfrequenz einer Steuerschaltung 56, deren Nutzen im Folgenden näher beschrieben wird. Vorzugsweise besteht die sekundäre Induktionsspule 36 aus einem leitfähigen Material, das einen größeren elektrischen Widerstand aufweist als die primäre Induktionsspule 22. Die erste Schicht 52 und die zweite Schicht 54 können auch eine Schutzschicht (nicht speziell dargestellt) aufweisen, die auf ihre freiliegenden Oberflächen aufgetragen ist, um die Haltbarkeit der Schichten zu verbessern. 3 is an enlarged view of part of the device 10 1 . The secondary induction coil 36 preferably consists of a first layer 52 of resistive material that dissipates the energy transmitted by the magnetic field 24 and a second layer 54 of low Curie point ferrite. When the secondary induction coil 36 reaches a Curie point temperature (e.g. about 90 degrees Celsius for a Mn-Zn ferrite with a thickness 48 of 8 μm to 9 μm), the magnetic permeability of the second layer 54 is reduced, whereby the induced heating of the secondary induction coil 36 is reduced. This reduction in the induced heating of the secondary induction coil 36 changes a resonance frequency of a control circuit 56, the benefits of which are described in more detail below. Preferably, the secondary induction coil 36 is made of a conductive material that has a greater electrical resistance than the primary induction coil 22. The first layer 52 and second layer 54 may also have a protective layer (not specifically shown) applied to their exposed surfaces to improve the durability of the layers.

Unter erneuter Bezugnahme auf 1 kann die sekundäre Induktionsspule 36 als segmentiert 58 charakterisiert sein, wobei benachbarte Segmente 58 aus Materialien mit voneinander verschiedener elektrischer Leitfähigkeit gebildet sind. Das heißt, ein erstes Segment kann einen relativ geringen elektrischen Widerstand aufweisen und dadurch eine relativ geringe Wärmemenge 38 abgeben, während ein zweites Segment, das mit dem ersten Segment in Kontakt steht, einen höheren elektrischen Widerstand im Vergleich zum ersten Segment aufweisen kann und dadurch eine größere Wärmemenge 38 als das erste Segment abgibt. Diese Segmentierung 58 weist den technischen Vorteil auf, dass sie ein spezifisches Heizprofil auf der Windschutzscheibe 20 ermöglicht. So werden beispielsweise Ecken eines rechteckigen Sichtfensters 40 bevorzugt beheizt, wenn die Ecken weiter von der optischen Achse 18 entfernt sind als eine Seite des rechteckigen Sichtfensters 40, die näher an der optischen Achse 18 liegen kann. Es ist festzustellen, dass andere Muster der Segmentierung 58 auf der Grundlage der Geometrie des Sichtfensters 40 möglich sind.Referring again to 1 The secondary induction coil 36 can be characterized as segmented 58, with adjacent segments 58 being formed from materials with different electrical conductivities. That is, a first segment may have a relatively low electrical resistance and thereby emit a relatively small amount of heat 38, while a second segment, which is in contact with the first segment, may have a higher electrical resistance compared to the first segment and thereby a emits a larger amount of heat 38 than the first segment. This segmentation 58 has the technical advantage that it enables a specific heating profile on the windshield 20. For example, corners of a rectangular viewing window 40 are preferably heated if the corners are further away from the optical axis 18 than a side of the rectangular viewing window 40, which may be closer to the optical axis 18. It should be noted that other patterns of segmentation 58 are possible based on the geometry of the viewing window 40.

4 ist ein Schaltplan der Vorrichtung 10, der die Steuerschaltung 34 zeigt. Die Steuerschaltung 34 umfasst vorzugsweise eine Low-Q-Resonanzsteuerschaltung 56, die mit der primären Induktionsspule 22 elektrisch verbunden ist. Ein Q-Faktor (d. h. Qualitätsfaktor) einer elektronischen Schaltung ist ein Parameter, der das Resonanzverhalten eines harmonischen Oszillators oder Resonators beschreibt. Ein niedriger Q-Faktor deutet auf ein überdämpftes System hin, das nicht mitschwingt oder oszilliert. Die Low-Q-Resonanzsteuerschaltung 56 weist den technischen Vorteil einer verbesserten Temperatursteuerung in der sekundären Induktionsspule 36 auf. Es ist festzustellen, dass die Werte von Kondensatoren C1 und C2 (nicht speziell dargestellt) so gewählt werden können, dass die gewünschte Resonanzfrequenz erreicht wird, um die sekundäre Induktionsspule 36 zu betreiben und die gewünschte Wärme 38 zu erzeugen. Die Temperatur der sekundären Induktionsspule 36 kann durch Einstellen einer daran angelegten Spannung 62 und/oder durch Einstellen der Frequenz 50 eines an die primäre Induktionsspule 22 über die MOSFETs M1 und M2 (nicht speziell dargestellt) und über die Stromversorgung 28 gelieferten Signals gesteuert werden. Die Steuerschaltung 34 ist so konfiguriert, dass sie eine Impedanz der primären Induktionsspule 22 überwacht, die direkt mit der Temperatur der sekundären Induktionsspule 36 zusammenhängt, und die Spannung 62 und/oder die Frequenz 50 (z. B. 40 kHz) steuert, um einen ordnungsgemäßen Betrieb der Steuerschaltung 56 aufrechtzuerhalten. Dieses Verfahren der Temperaturmessung weist den technischen Vorteil auf, dass ein separater Temperatursensor, der an der Windschutzscheibe 20 angebracht ist, nicht erforderlich ist. 4 is a circuit diagram of the device 10 showing the control circuit 34. The control circuit 34 preferably includes a low-Q resonant control circuit 56 electrically connected to the primary induction coil 22. A Q factor (i.e. quality factor) of an electronic circuit is a parameter that describes the resonant behavior of a harmonic oscillator or resonator. A low Q factor indicates an overdamped system that does not resonate or oscillate. The low-Q resonant control circuit 56 has the technical advantage of improved temperature control in the secondary induction coil 36. It should be noted that the values of capacitors C1 and C2 (not specifically shown) can be selected to achieve the desired resonant frequency to operate the secondary induction coil 36 and generate the desired heat 38. The temperature of the secondary inductor 36 may be controlled by adjusting a voltage 62 applied thereto and/or by adjusting the frequency 50 of a signal provided to the primary inductor 22 via the MOSFETs M1 and M2 (not specifically shown) and via the power supply 28. The control circuit 34 is configured to monitor an impedance of the primary inductor 22, which is directly related to the temperature of the secondary inductor 36, and controls the voltage 62 and/or the frequency 50 (e.g., 40 kHz) to achieve one to maintain proper operation of the control circuit 56. This method of temperature measurement has the technical advantage that a separate temperature sensor, which is attached to the windshield 20, is not required.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • US 2006/0171704 A1 [0002]US 2006/0171704 A1 [0002]

Claims (30)

Windschutzscheibe (20) mit einer Heizvorrichtung (10), wobei die Heizvorrichtung (10) umfasst: ein Gehäuse (12), das so konfiguriert ist, dass es ein Kameraobjektiv (14) aufnimmt; eine primäre Induktionsspule (22), die in der Nähe des Gehäuses (12) angeordnet und so konfiguriert ist, dass sie ein Magnetfeld (24) als Reaktion auf den Empfang von elektrischer Energie (26) von einer Stromversorgung (28) erzeugt; eine Steuerschaltung (34) in elektrischem Kontakt mit der primären Induktionsspule (22), die so konfiguriert ist, dass sie die an die primäre Induktionsspule (22) gelieferte elektrische Energie (26) steuert; und eine sekundäre Induktionsspule (36), die die primäre Induktionsspule (22) überlagert und so konfiguriert ist, dass sie das Magnetfeld (24) von der primären Induktionsspule (22) empfängt und Wärme (38) erzeugt; wobei die sekundäre Induktionsspule (36) in direktem Kontakt mit der Windschutzscheibe (20) steht und ein Sichtfenster (40) definiert, durch das das Kameraobjektiv (14) einen umgebenden Bereich betrachtet; wobei die sekundäre Induktionsspule (36) das Sichtfenster (40) erwärmt, wenn die primäre Induktionsspule (22) die elektrische Energie (26) empfängt.Windshield (20) with a heater (10), the heater (10) comprising: a housing (12) configured to receive a camera lens (14); a primary induction coil (22) disposed proximate the housing (12) and configured to generate a magnetic field (24) in response to receiving electrical energy (26) from a power supply (28); a control circuit (34) in electrical contact with the primary induction coil (22) and configured to control electrical energy (26) supplied to the primary induction coil (22); and a secondary induction coil (36) superimposed on the primary induction coil (22) and configured to receive the magnetic field (24) from the primary induction coil (22) and generate heat (38); wherein the secondary induction coil (36) is in direct contact with the windshield (20) and defines a viewing window (40) through which the camera lens (14) views a surrounding area; wherein the secondary induction coil (36) heats the viewing window (40) when the primary induction coil (22) receives the electrical energy (26). Windschutzscheibe (20) nach Anspruch 1, wobei die primäre Induktionsspule (22) eine optische Achse (18) des Kameraobjektivs (14) umgibt.windshield (20). Claim 1 , wherein the primary induction coil (22) surrounds an optical axis (18) of the camera lens (14). Windschutzscheibe (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Steuerschaltung (34) eine Low-Q-Resonanzschaltung in elektrischer Verbindung mit der primären Induktionsspule (22) enthält.A windshield (20) according to any preceding claim, wherein the control circuit (34) includes a low-Q resonant circuit in electrical communication with the primary induction coil (22). Windschutzscheibe (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Temperatur der sekundären Induktionsspule (36) durch Einstellen einer an die primäre Induktionsspule (22) angelegten Spannung (62) gesteuert wird.A windshield (20) according to any preceding claim, wherein a temperature of the secondary induction coil (36) is controlled by adjusting a voltage (62) applied to the primary induction coil (22). Windschutzscheibe (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Temperatur der sekundären Induktionsspule (36) durch Einstellen einer Frequenz (50) eines an die primäre Induktionsspule (22) gelieferten Signals gesteuert wird.A windshield (20) according to any preceding claim, wherein a temperature of the secondary induction coil (36) is controlled by adjusting a frequency (50) of a signal provided to the primary induction coil (22). Windschutzscheibe (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die sekundäre Induktionsspule (36) aus einer ersten Schicht (52) aus Widerstandsmaterial und einer zweiten Schicht (54) aus Ferrit mit niedrigem Curiepunkt besteht.A windshield (20) according to any one of the preceding claims, wherein the secondary induction coil (36) consists of a first layer (52) of resistive material and a second layer (54) of low Curie point ferrite. Windschutzscheibe (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die sekundäre Induktionsspule (36) zwischen Glasschichten (44) der Windschutzscheibe (20) angeordnet ist.Windshield (20) according to one of the preceding claims, wherein the secondary induction coil (36) is arranged between glass layers (44) of the windshield (20). Windschutzscheibe (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die sekundäre Induktionsspule (36) an einer Innenfläche (42) der Windschutzscheibe (20) angeordnet ist.Windshield (20) according to one of the preceding claims, wherein the secondary induction coil (36) is arranged on an inner surface (42) of the windshield (20). Windschutzscheibe (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die sekundäre Induktionsspule (36) aus einem leitfähigen Material mit einem größeren elektrischen Widerstand als die primäre Induktionsspule (22) gebildet ist.A windshield (20) according to any preceding claim, wherein the secondary induction coil (36) is formed of a conductive material having a greater electrical resistance than the primary induction coil (22). Windschutzscheibe (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die sekundäre Induktionsspule (36) als segmentiert (58) charakterisiert ist, wobei benachbarte Segmente (58) aus Materialien mit einer voneinander verschiedenen elektrischen Leitfähigkeit gebildet sind.Windshield (20) according to one of the preceding claims, wherein the secondary induction coil (36) is characterized as segmented (58), with adjacent segments (58) being formed from materials with different electrical conductivities. Windschutzscheibe (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Abstand (46) zwischen der primären Induktionsspule (22) und der sekundären Induktionsspule (36) in einem Bereich von 0,0 mm bis 10,0 mm liegt.Windshield (20) according to one of the preceding claims, wherein a distance (46) between the primary induction coil (22) and the secondary induction coil (36) is in a range of 0.0 mm to 10.0 mm. Windschutzscheibe (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Anzahl der Wicklungen (30) der primären Induktionsspule (22) mindestens eins ist.Windshield (20) according to one of the preceding claims, wherein the number of windings (30) of the primary induction coil (22) is at least one. Windschutzscheibe (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Anzahl der Wicklungen (30) der sekundären Induktionsspule (36) mindestens eins ist.Windshield (20) according to one of the preceding claims, wherein the number of windings (30) of the secondary induction coil (36) is at least one. Windschutzscheibe (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die sekundäre Induktionsspule (36) eine Dicke (48) in einem Bereich von 1 µm bis 1000 µm aufweist.A windshield (20) according to any one of the preceding claims, wherein the secondary induction coil (36) has a thickness (48) in a range of 1 µm to 1000 µm. Windschutzscheibe (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die sekundäre Induktionsspule (36) eine Breite (49) in einem Bereich von 0,1 mm bis 10 mm aufweist.A windshield (20) according to any one of the preceding claims, wherein the secondary induction coil (36) has a width (49) in a range of 0.1 mm to 10 mm. Abdeckscheibe mit einer Heizvorrichtung (10), wobei die Heizvorrichtung (10) umfasst: ein Gehäuse (12), das so konfiguriert ist, dass es ein Kameraobjektiv (14) aufnimmt; eine primäre Induktionsspule (22), die in der Nähe des Gehäuses (12) angeordnet und so konfiguriert ist, dass sie ein Magnetfeld (24) als Reaktion auf den Empfang von elektrischer Energie (26) von einer Stromversorgung (28) erzeugt; eine Steuerschaltung (34) in elektrischem Kontakt mit der primären Induktionsspule (22), die so konfiguriert ist, dass sie die an die primäre Induktionsspule (22) gelieferte elektrische Energie (26) steuert; und eine sekundäre Induktionsspule (36), die die primäre Induktionsspule (22) überlagert und so konfiguriert ist, dass sie das Magnetfeld (24) von der primären Induktionsspule (22) empfängt und Wärme (38) erzeugt; wobei die sekundäre Induktionsspule (36) in direktem Kontakt mit der Abdeckscheibe steht und ein Sichtfenster (40) definiert, durch das das Kameraobjektiv (14) einen umgebenden Bereich betrachtet; wobei die sekundäre Induktionsspule (36) das Sichtfenster (40) erwärmt, wenn die primäre Induktionsspule (22) die elektrische Energie (26) empfängt.A cover panel having a heater (10), the heater (10) comprising: a housing (12) configured to receive a camera lens (14); a primary induction coil (22) disposed proximate the housing (12) and configured to generate a magnetic field (24) in response to receiving electrical energy (26) from a power supply (28); a control circuit (34) in electrical contact with the primary induction coil (22) configured to control the electrical energy (26) supplied to the primary induction coil (22) controls; and a secondary induction coil (36) superimposed on the primary induction coil (22) and configured to receive the magnetic field (24) from the primary induction coil (22) and generate heat (38); wherein the secondary induction coil (36) is in direct contact with the cover plate and defines a viewing window (40) through which the camera lens (14) views a surrounding area; wherein the secondary induction coil (36) heats the viewing window (40) when the primary induction coil (22) receives the electrical energy (26). Abdeckscheibe nach Anspruch 16, wobei die primäre Induktionsspule (22) eine optische Achse (18) des Kameraobjektivs (14) umgibt.cover disk Claim 16 , wherein the primary induction coil (22) surrounds an optical axis (18) of the camera lens (14). Abdeckscheibe nach einem der vorhergehenden Ansprüche 16 oder 17, wobei die Steuerschaltung (34) eine Low-Q-Resonanzschaltung in elektrischer Verbindung mit der primären Induktionsspule (22) enthält.Cover disk according to one of the previous ones Claims 16 or 17 , wherein the control circuit (34) includes a low-Q resonant circuit in electrical connection to the primary induction coil (22). Abdeckscheibe nach einem der vorhergehenden Ansprüche 16 bis 18, wobei eine Temperatur der sekundären Induktionsspule (36) durch Einstellen einer an die primäre Induktionsspule (22) angelegten Spannung (62) gesteuert wird.Cover disk according to one of the previous ones Claims 16 until 18 , wherein a temperature of the secondary induction coil (36) is controlled by adjusting a voltage (62) applied to the primary induction coil (22). Abdeckscheibe nach einem der vorhergehenden Ansprüche 16 bis 19, wobei eine Temperatur der sekundären Induktionsspule (36) durch Einstellen einer Frequenz (50) eines an die primäre Induktionsspule (22) gelieferten Signals gesteuert wird.Cover disk according to one of the previous ones Claims 16 until 19 , wherein a temperature of the secondary induction coil (36) is controlled by adjusting a frequency (50) of a signal supplied to the primary induction coil (22). Abdeckscheibe nach einem der vorhergehenden Ansprüche 16 bis 20, wobei die sekundäre Induktionsspule (36) aus einer ersten Schicht (52) aus Widerstandsmaterial und einer zweiten Schicht (54) aus Ferrit mit niedrigem Curiepunkt besteht.Cover disk according to one of the previous ones Claims 16 until 20 , wherein the secondary induction coil (36) consists of a first layer (52) of resistance material and a second layer (54) of low Curie point ferrite. Abdeckscheibe nach einem der vorhergehenden Ansprüche 16 bis 21, wobei die sekundäre Induktionsspule (36) zwischen Glasschichten (44) der Windschutzscheibe (20) angeordnet ist.Cover disk according to one of the previous ones Claims 16 until 21 , wherein the secondary induction coil (36) is arranged between glass layers (44) of the windshield (20). Abdeckscheibe nach einem der vorhergehenden Ansprüche 16 bis 22, wobei die sekundäre Induktionsspule (36) an einer Innenfläche (42) der Windschutzscheibe (20) angeordnet ist.Cover disk according to one of the previous ones Claims 16 until 22 , wherein the secondary induction coil (36) is arranged on an inner surface (42) of the windshield (20). Abdeckscheibe nach einem der vorhergehenden Ansprüche 16 bis 23, wobei die sekundäre Induktionsspule (36) aus einem leitfähigen Material mit einem größeren elektrischen Widerstand als die primäre Induktionsspule (22) gebildet ist.Cover disk according to one of the previous ones Claims 16 until 23 , wherein the secondary induction coil (36) is formed from a conductive material with a greater electrical resistance than the primary induction coil (22). Abdeckscheibe nach einem der vorhergehenden Ansprüche 16 bis 24, wobei die sekundäre Induktionsspule (36) als segmentiert (58) charakterisiert ist, wobei benachbarte Segmente (58) aus Materialien mit einer voneinander verschiedenen elektrischen Leitfähigkeit gebildet sind.Cover disk according to one of the previous ones Claims 16 until 24 , wherein the secondary induction coil (36) is characterized as segmented (58), with adjacent segments (58) being formed from materials with electrical conductivities that differ from one another. Abdeckscheibe nach einem der vorhergehenden Ansprüche 16 bis 25, wobei ein Abstand (46) zwischen der primären Induktionsspule (22) und der sekundären Induktionsspule (36) in einem Bereich von 0,0 mm bis 10,0 mm liegt.Cover disk according to one of the previous ones Claims 16 until 25 , wherein a distance (46) between the primary induction coil (22) and the secondary induction coil (36) is in a range of 0.0 mm to 10.0 mm. Abdeckscheibe nach einem der vorhergehenden Ansprüche 16 bis 26, wobei die Anzahl der Wicklungen (30) der primären Induktionsspule (22) mindestens eins ist.Cover disk according to one of the previous ones Claims 16 until 26 , wherein the number of windings (30) of the primary induction coil (22) is at least one. Abdeckscheibe nach einem der vorhergehenden Ansprüche 16 bis 27, wobei die Anzahl der Wicklungen (30) der sekundären Induktionsspule (36) mindestens eins ist.Cover disk according to one of the previous ones Claims 16 until 27 , wherein the number of windings (30) of the secondary induction coil (36) is at least one. Abdeckscheibe nach einem der vorhergehenden Ansprüche 16 bis 28, wobei die sekundäre Induktionsspule (36) eine Dicke (48) in einem Bereich von 1 µm bis 1000 µm aufweist.Cover disk according to one of the previous ones Claims 16 until 28 , wherein the secondary induction coil (36) has a thickness (48) in a range of 1 μm to 1000 μm. Abdeckscheibe nach einem der vorhergehenden Ansprüche 16 bis 29, wobei die sekundäre Induktionsspule (36) eine Breite (49) in einem Bereich von 0,1 mm bis 10 mm aufweist.Cover disk according to one of the previous ones Claims 16 until 29 , wherein the secondary induction coil (36) has a width (49) in a range of 0.1 mm to 10 mm.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US20060171704A1 (en) 2002-11-14 2006-08-03 Bingle Robert L Imaging system for vehicle

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