DE2101319A1 - Verfahren zur automatischen Steuerung einer Scheibenreinigungsanlage - Google Patents

Description

• Anlagenblatt zur Beschreibung der Erfindung gemäß 1. Die technische Aufgabe der Erfindung ist die automatische Steuerung von Scheibenreinigungsanlagen ( beispielsweise Scheibenwischer bei Fahrzeugen ) 2. Ihre Lösung durch die Erfindung besteht darin, daß die Scheibendurchlässigkeit mittels einer berührungslosen Abtastung überwacht wird. Bei Undurchlässigkeit infolge Verschmutzung oder Benetzung wird der Reinigungsvorgang automatisch eingeleitet.
• 3. Der Stand der Technik, von dem die Lösung ausgeht, ist nicht bekannt.
• 4. Vorteile der Erfindung sind berührungslose Abtastung bedienungsfreie Automatik einfache Lösung des Problems 5. Anwendungsgebiete der Erfindung sind Automobilbau, Flugzeugbau, Verfahrensindustrie 6. Die Benutzung der Erfindung ist vorgesehen siehe 5.
• 7. Vorfälle, die die Aufgabe verlangt haben mangelnde technische Ausführung bei Kraftwagen 8. Niterfinder sind: keine 9. Skizzen und Zeichnungen siehe Beschreibung Verfahren zur automatischen Steuerung einer Scheibenreinigungsanlage Inhaltsangabe Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur automatischen Steuerung von Scheibenwischeranlagen oder Scheibenreinigungsanlagen mittels der direkten Messung der Durchlässigkeit von verschmutzten oder durch Flüssigkeit benetzten Scheiben auf optischem Wege mit Hilfe eines Lichtbündels. Das Licht geht von einem Sender aus, wird von einem Objekt gebündelt, tritt durch die Scheibe und fällt auf einen optisch elektrischen Wandler, der die Helligkeit und damit indirekt die Scheibendurchlässigkeit in eine elektrische Größe umsetzt.Diese Größe wird in einer elektrischen Schaltung verstärkt und mit einem vorgegebenen Grenzwert verglichen. Unterschreitet der Istwert den Grenzwert, so betätigt die Differenz über einen Verstärker ein elektr*sches Schaltelement, das die Reinigungsanlage in Betrieb setzt.
• Der Reinigungsvorgang wird solange fortgesetzt, bis die Scheibe die erforderliche Durchlässigkeit erreicht hat.
• Verfähren zur automatischen Steuerung einer Scheibenreinigungsanlage Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Steuerung einer Reinigungsanlage einer lichtdurchlässigen Scheibe. Die Durchlässigkeit der Scheibe wird mit Hilfe einer optischen Überwachungseinrichtung gemessen, Die Scheibe wird dabei an einer Stelle, die von dem zu steuernden Reinigungsgerät gesäubert werden kann, überwacht.
• Die Neßeinrichtung besteht aus einem Sender, einem Objektiv und einem Empfänger, ( Abb. 1 ).
• Der Sender ist ein elektromagnetischer Strahler im Bereich des sichtbaren Lichtes - beispielsweise eine Glühlampe. Die Lichtstärke der Quelle ist stabilisiert.
• Dadurch ist der ausgesandte Lichtstrom # konstant.
• Die Lichtstrahlen werden durch ein Objektiv auf die Scheibe gelenkt (s. Abb. 1, deren Durchlässigkeit gemessen werden soll. Der Winkel, mit welchem die Strahlen auf der Scheibenoberfläche auftreffen, muß größer iS sein. («/« gegen das Einfallslot gemessen ).
• Bei α tritt Totalreflexion an der Scheibe ein.
• α = arc sin n2/n1 (1) wobei (n2 < n1) n2 ist die Brechzahl der Luft n1 ist die Brechzahl der durchlässigen Scheibe.
• Der Lichtstrom # - den bekannten optischen Gesetzen folgend - verringert sich durch Reflexion und Verluste in Scheibe, Objektiv und Luft auf K1 # = #s (2) # [lumen] = ausgesandt er Lichtstrom gS [lumen3 = aus der sauberen Scheibe austretender Lichtstrom K1 = Verlustkonstante os K4<? Dii Größe der Austrittsfläche des Lichtes aus der Scheibe erfährt zwei Begrenzungen, Die obere Grenze stellt die vom Reinigungsgerät erfaßte Fläche dar.
• Die untere Grenze muß den technischen Erfordernissen angepaßt sein. Die Austrittsfläche stellt sich als Funktion des'Objektives und des Winkels α dar.
• Ein Beispiel erläutert die untere Grenze der Austrittsfläche.
• Ein Autofahrer muß eine 50 m entfernte, 4 (Kantenlänge 2 m) große Fläche noch einwandfrei erkennen können. Aus Abb. 2 errechnet sich das Abbild des Gegenstandes äuf der 45 % geneigten Scheibe näherungsweise zu ( Abbild auf Auge punktförmig ).
• Bei gleichmäßiger Verteilung von Wassertropfen mit einer Fläche von 4 cm2/ je Abbild auf der gesamten Scheibe ergibt sich eine minimale Austrittsfläche von 5,66 cm2 + 4 cm2 = 9,66 cm2 Der Lichtstrom wird bei Verschmutzung der Scheibe teilweise ( je nach Grad der Verschmutzung ) verringert.
• Dadurch nimmt die Beleuchtungsstärke E ( in Lux ) des Empfängers ab. Das Gleiche trittein, wenn sich auf der Scheibe Flüssigkeitströpfchen befinden, die die Lichtstrahlen brechen und dispergieren. ( s. Abb. 1 ).
• Die Beleuchtungsstärke E wird mit Hilfe des Empfängers ( eines optisch-elektrischen Wandlers, z. B. Fotodiode ) in eine proportionale elektrische Größe umgesetzt, die den Istwert der Durchlässigkeit ( D Ist- ) nachbildet.
• RFoto1 UFoto ~ D.#s (4) = koMfanf (5) D = Durchlässigkeit A = gesamte Austrittsfläche Ad = durchlässiger Teilder Austrittfläche Der Istwert wird mit einem vorgegebenen Grenzwert ( D Sol- ) auf elektrischem Wege verglichen. Unterschreitet der Istwert den Grenzwert , dann setzt die Differenz über einen nachgeschalteten Verstärker die Scheibenreinigungsanlage in Betrieb. ( Abb. 3 ). Der Reinigungsvorgang wird solange in Betrieb gehalten, bis an der Stelle , an welcher die Messung erfolgt, die Durchlässigkeit den vorgegebenen Grnezwert wieder überschreitet.
• Die Umgebungshelligkeit des Empfängers kann den Istwert der Durchlässigkeit verfälschen, denn sie erzeugt eine Beleuchtungsstärke Estör beim Empfänger. Diese Größe kann eliminiert werden, indem E5011 8 geht oder indem Estörkompensiert wird.
• Realisierbar ist eine Kompensation dadurch, daß ein zweiter Empfänger die Umgebungshelligkeit in unmittelbarer Nähe des ersten Empfängers mißt. Bei der Differenzbildung beider Meßwerte der Empfänger wird die Störgröße der Umgebungshelligkeit eliminiert.
• Die beschriebene Wirkungsweise mit Erfassung, Verstärkung und Auswertung der Meßwerte und die Stabilisierung des Lichtstromes wird mit der in Abb. tt gezeigten elektronischen Schaltung erreicht.
• Die Schaltung ist in 6 Stufen aufgeteilt: 1. Spannungsstabilisierung für Lampenspannung und Bewertungs- und Korn-pensationstroin 2. Lampenverstärker für Sendelampe 3. Konstantstromquelle mit veränderbarem Bewertungsstro und Einspeisung des Kompensation 5-stroms 4. Anpassungs- und für die der Verschmutzung der Umkehrstufe Scheibe proportionale Spannung 5. Vergleicherstufe mit für Vergleich der Spannung, die Verzögerung den Verschmutzungsgrad feststellt mit einem fest vorgegebenen Grenzwert 6. Verstärkerstufe für das Ausgaberelais zur hnsteuerung der Reinigungsanlage.

Claims (2)

1. Patent.ansprXiche

   lii Verfahren zur automatischen Steuerung einer Scheibenreinigungsanlage im geschlossenen Regelkreis ( mit Zweipunkt-Gharakteristik ), wobei ein Grenzwert der Scheibendurchlässigkeit vorgegeben wird, der mit dem gemessenen analogen Istwert der Durchlässigkeit verglichen wird und die Differenz der beiden Werte die Scheibenreinigungsanlage in Betrieb setzt oder abschaltet - je nach Vorzeichen - sobald die Verschmutzung der Scheibe und damit ihre Durchlässigkeit den vorgegebenen Grenzwert unterschritten oder überschritten hat.

   Die Durchlässigkeit der Scheibe wird dabei direkt auf optischem Wege mittels elektromagnetischer Strahlung im Bereich des sichtbaren Lichts gemessen, wobei ein Objektiv, bestehend aus ein oder mehreren Linsen, den Abtaststrahl, der von einer Lichtquelle ausgeht, bündelt, die erforderliche Größe der Abtastfläche auf der Scheibe erzeugt und auf einen Empfänger auf der dem Sender gegenüberliegenden Seite der Scheibe projiziert. Die Helligkeit des vom Empfänger aufgenommenen Lichtstrahles ist ein Maß für die Vurchlässigkeit der Scheibe.

   Die den Empfänger umgebende Helligkeit, welche den gemessenen Wert verfälscht, wird kompensiert, indem man einen zweiten aber gleichen Empfänger neben dem ersten anbringt und durch Differenzbildung aus beiden Werten die IvIeEwertverfälschung durch die Umgebungshelligkeit eliminiert.
2. 2. Die elektronische Analog-Rechenschaltung zur Erfassung, Verstärkung und Auswertung der Meßdaten und zur Stabilisierung des Licntstromes nach Abbildung 4.

   L e e r s e i t e