DE2354100C3 - Scheibenverschmutzungsmeider mit einer auf die beschmutzte Scheibenfläche durch die Scheibe hindurch Ucht aussendenden Lichtquelle und einem die durch die Scheibenverschmutzung verursachten Änderungen des durch die Schebe hindurch remittierten Uchts registrierenden LichtmeBgerät und hieran angeschlossenem Signalgeber - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft einen Scheibenverschmutzungsmelder mit einer auf die beschmutzte Scheibenfläche durch die Scheibe hindurch Licht aussendenden Lichtquelle und einem das an der beschmutzten Scheibenfläche durch die Scheibe hindurch zurückgeworfene Licht registrierenden Lichtmeßgcrät und hieran angeschlossenem Signalgeber.

Bislang ist noch keine Vorrichtung der eingangs erwähnten Art bei Tageslicht im Einsatz. In der deutschen Patentanmeldung P 21 01 319.4 wird zwar beispielsweise vorgeschlagen, das Licht einer vor tiei Scheibe befindlichen Lichtquelle durch diese hindurchzusenden und die durch die Scheibenverschmutzung verursachte Lichtschwächung durch ein hinter der Scheibe angeordnetes Lichtmeßgerät zu registrieren. Dieser Vorschlag hat jedoch neben dem baulichen Nachteil, daß Lichtquelle und Lichtmeßgerät an zwei getrennten Orten beiderseits der Scheibe anzuordnen sind, den grundsätzlichen Nachteil, daß er das Problem der wechselnden Fremdliehtstärke nicht ausreichend berücksichtigt. Letzteres führt dazu, daß zur Kompensation der wechselnden Fremdlichtstärken bei Tages- und Nachtlicht der Ergänzungsvorschlag gemacht wird, ein zweites Lichtmeßgerät neben dem ersten aufzustellen, um durch eine Differenzbildung beider Meßwerte der üchtmeßgeräte die Störgröße der Umgebungshelligke:t zu eliminieren. Der erwähnte bauliche Nachteil der getrennten Anordnung der Lichtquelle und des Lichtmeßgerätes ergibt einen großen Abstand zwischen beiden und kompliziert die genaue optische Fokussierung. Ferner durchdringt der Lichtmeßstrahl bei dieser räumlichen Anordnung die auf ihre Verschmutzung zu messende Scheibe nur punktförmig und erfaßt nicht den übrigen Zustand der Scheibe. Aus diesen Gründen dürfte der erwähnte Vorschlag auch in Zukunft keine Verwirklichung finden.

Eine andere ueispielsweise in der deutschen Patentanmeldung P 21 37 231.6 beschriebene vergleichbare Vorrichtung umgeht das Fremdlichtproblem dadurch, daß sie nur bei Nacht, also ohne störenden Tageslichteinfluß, verwendbar ist. Außerdem wird bei dieser Vorrichtung als Lichtquelle die starke Lichtquelle eines Scheinwerfers verwendet, so daß hierdurch eine Möglichkeit geboten wird, das an den Sdimutzpartikeln zurückgeworfene Licht auf unmittelbarem Wege zu messen, zumal das fehlende Tageslicht einen geeigneten Nullpunktwert gibt, der die Festlegung eines Grenzwertes gestattet. Aber «-chon die Störung durch das Scheinwerferlicht eines entgegenkommenden Fahrzeuges bedarf einer Kompensation durch Einbau von nachgeschalteten Zeitverzögerungsgliedcrn in einer Relaisschaltung. Diese Vorrichtung kann hei Tageslicht und beliebigen Scheiben, beispielsweise bei Frontschei ben von Kraftfahrzeugen, nicht verwendet werden, da letztere überhaupt nicht mit einem starken Scheinwerferlicht bestrahlt werden und ein solches bei dauernder Einschaltung während des ganzen Tages eine die Kapazität einer Autobatterie übersteigende Energievergeudung wäre.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen sehr einfach aufgebauten, räumlich kleinen, energiesparend und störungsfrei arbeitenden Scheibenverschmutzungsmelder der eingangs erwähnten Art vorzuschlagen, bei welchem insbesondere der Störfaktor eines wechselnden Fremdlichts ausgeschaltet ist.

Gelöst wird diese Aufgabe nach der Erfindung dadurch, daß nur diejenigen von der Lichtquelle ausgesandten und an der beschmutzten Scheibenfläche zurückgeworfenen Lichtanteile durch das Lichtmeßgerät erfaßt und gemessen weiden, welche von der beschmutzten Scheibenfläche unter dem Winkel der Totalreflexion abgehen, wobei sie beim Verlassen der Scheibe durch eine prismatische Vorrichtung od. dgl. hiiidurchgeleitet werden.

Eine besonders große Lichtstärke des zurückgeworfenen Lichtanteils ergibt sich bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung dadurch, daß das von der Lichtquelle ausgesandte Licht beim Eintreten in die Scheibe durch prismatische Vorrichtungen hindurchgeleitct wird, die das Licht an der beschmutzten Scheibenfläche im Winkel der Totalreflexion auftreffen

lassen.

Eine Fremdlichtkompensation muß also nicht durchgeführt werden und die erfindungsgemäße Vorrichtung kann also auch bei Tageslicht und wechselnden Außeniichtverhältnissen angewandt werden Befindet sich aber auf der Oberfläche der Scheibe ein durchsichtige;, oder undurchsichtiges Verschmutzungsmaterial, so wird dieses die Totalreflexion beeinflussen und das Lichtmeßgerät kann entsprechende Änderungen der Lichtintensität registrieren und mit dem Nullpunktmeßwert bei ungestörter Totalreflexion vergleichen. Bei Überschreitung eines eingestellten festgestellten Grenzwertes kann dieser dann an einen nachgeschalteten Signalgeber weitergeleitet werden.

Vorteilhaft haben zur Vermeidung von Brechung und Reflexion und damit zur Erhöhung der Lichtintensität die durchsichtigen Teile der Vorrichtung und die durchsichtige Klebstoffe /.um Befestigen der Vorrichtung an der Scheibe den gleichen Brechungsindex wie die Scheibe.

Die prismatischen Vorrichtungen fur den ein- und/oder austretenden Lichtstrahl können aus vielen kleinen Prismen zusammengesetzt sein, so daß eine flache Bauform er/ielbar ist.

Zur Vergrößerung der liehtsirahlbcaufschlagten Meßfläche an der beschmutzten Scheibenflache kann das von der Lichtquelle ausgesendete Licht bei der zweiten Ausführungsform der Erfindung mehrfach an der beschmutzten Scheibenfläche totalrefleklicri werden. Diese vorteilhafte Ausgestaltung gestattet auch die getrennte Anordnung der Lichtquelle und des Lichtmeßgcräts beidenends der durch Mchrfach-Totalrcflexion vergrößerten beleuchteten Scheibenmcßfläche. so daß die Vorrichtung in zwei noch kleinere Bauteile aufteilbar ist, die auch nachträglich ohne Beeintriichtigung des freien Blickfeldes an der Schcibeninnenscitc angeklebt werden können. Ein optisches justieren der Vorrichtung beim nachträglichen Einbau in ein Kranfahrzeug ist nicht nötig, da der gesamte Strahlengang in der Vorrichtung selbst schon lestgelegt ist.

Nachfolgend werden anhand der Zeichnung beide Ausführungsformen der Erfindung näher erläutert.

Es zeigen:

F i g. 1 die Ausführungsform, bei welcher durch das Lichtmeßgerät lediglich diejenigen zurückgeworfenen Lichtanteile erfaßt und gemessen werden, welche die beschmutzte Scheibenfläche unter dem Winkel der Totalreflexion verlassen und

F i g. 2 die Ausführungsform, bei welcher das Licht an der beschmutzten Scheibenfläche im Winkel der Totalreflexion auftrifft.

Bei dem in F i g. 1 gezeigten Ausführun^sbeispicl wird das Licht der Lichtquelle 1 über ein optisches System 8 unter kleinem Einfallswinkel auf die Oberfläche 2 gelenkt. Das unter dem Winkel der Totalreflexion an der beschmutzten Scheibenfläche 4 zurückgeworfene Licht wird durch das Prisma 11 und den Spiegel 12 auf das Lichtmeßgerät 7 mit der Blende 6 fokussiert.

Bei der in F i g. 2 gezeigten Ausführungsform wird das von der Lichtquelle 1 stammende Licht durch ein fokussierendes optisches System 8 (zur größeren Lichtausbeute) einem Prisma 9 und einem Spiegel 10 zugeführt und auf die Oberfläche 2 der durchsichtigen Scheibe 21 gelenkt. Das totalreflcktiertc Licht tritt durch eine Prismenplatic 11 aus der Scheibe aus und wird durch ein optisches System 12 auf das Lichtmeßgerät 7 mit der Blende 6 fokussiert. Die Verwendung von Prismen 9 und 11 ist deshalb notwendig, da das L icht unter einem Winkel der Totalreflexion auf die Oberfläche 2 der Scheibe fallen und unter dem gleichen Winkel reflektiert werden soll, was bei normaler Bestrahlung einer planparallelen Scheibe nicht erreicht werden kann.

Die in den Zeichnungen dargestellten Prismen 9 und 11 stellen nur beispielhafte Ausgestaltungen eines Prismas dar. So wirkt z. B. die Einbettung einer punkt-, kugel- oder flächenhaften Lichtquelle 1 bzw. Lichtmeßgerät 7 prismatisch. Es kommt also nur darauf an. daß Licht von der Lichtquelle I unter dem Winkel der Totalreflexion auf die Oberfläche 2 der Scheibe 21 bzw. von dort unter dem Winkel der Totalreflexion in das Lichtmeßgerät 7 gelangen kann.

Das Lichtmeßgerät 7 mißt einen bestimmten Meßwert bei ungestörter Totalreflexion, der einen guten Nullpunktwcrt darstellt. Bei Veränderungen der Intensität des totalreflektierten Lichts durch Wassertropfen 1 oder feste Schmut/partikcl 4 kann das Lichtmeßgenu 7 entsprechende neue Meßwerte feststellen und an einen in der Zeichnung nicht dargestellten Signalgeber weiterleiten, der auf einen festgelegten Grenzwert eingestellt ist. Wird dieser Grenzwert überschritten, so kann ein Signal gegeben werden, welches eine beliebige der Scheibenreinigung dienende Vorrichtung einschaltet. Wesentlich ist hierbei, daß eine derartige Messung eines total reflektierten Lichtstrahls und seiner Intensitätsänderungen \ ollkommen unbeeinflußt durch Tageslichtschwankungen geschieht und außerdem eine sehr kleine Lichtquelle 1 erfordert.

Zur Vermeidung von Brechung und Rc'lcxion haben die durchsichtigen Teile der Vorrichtung und die Vcrklcbungen 15 zwischen den Teilen einen gleichen oder ähnlichen Brechungsindex.

Zur Vergrößerung der liehtstrahibeaufschlagten Fläche auf der Beschmutzten Scheibenfläche bei gleichbleibender Optik werden die Prismen ') und 11 räumlich auseindergi zogen. In der Scheibe kann dann eine mehrfache Totalreflexion an der beschmutzten Sehcibcnfläche stattfinden, so daß sich hierdurch die beaufschlagte Meßlläche an der Scheibe vergrößert. Die Wahrscheinlichkeit, daß ein mehrfach totalreflekticrter Strahl auf einen Wassertropfen oder ein Schmutzpartikcl auflrifft und in seiner Intensität gestört wird, wird hierbei wesentlich erhöht.

In der Zeichnung sind die Gegenstände etwa in vierfacher Vergrößerung dargestellt. Das die notwendigen elektrischen und optischen Teile umfassende Gehäuse ist also in natürlicher Größe verhältnismäßig klein. Bei Vergrößerung der lichtstrahlbeaufschlaglen Meßfläehc an der Scheibe und Anwendung mehrfacher Totalreflexion besteht die Möglichkeit, oic Vorrichtung aufzuteilen und noch weiter , u verkleinern, da in einem Gehäuse die Lichtquelle 1 und in einem weiteren Gehäuse das Lichtmeßgerät 7 unterzubringen sind. Diese beiden Bauteile besitzen dann eine solch kleine Baugröße, daß sie nicht die geringste Sichtbchinderung bewirken.

Der beschriebene Scheiben \ eisen nun zungsmekler umfaßt somit nur wenige, kleine und kaum störanfällige Bauteile, arbeitet immer exakt und unbeeinflußt durch wechselndes Fremdlicht und kann unter Verwendung durchsichtiger Klebmittel mit entsprechenden optischen Eigenschaften sehr einfach auch nachträglich an Scheiben angeklebt werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Scheibenverschmutzungsmelder mit einer auf die beschmutzte Scheibenfläche durch die Scheibe hindurch Licht aussendenden Lichtquelle und einem das an der beschmutzten Scheibenfläche durch die Scheibe hindurch zurückgeworfene Licht registrierenden Lichtmeßgerät und hieran angeschlossenem Signalgeber, dadurch gekennzeichnet, daß nur diejenigen von der Lichtquelle (1) ausgesandten und an der beschmutzten Scheibenfläche (2) zurückgeworfenen Lichtanteile durch das Lichtmeßgerät (6, 7) erfaßt und gemessen werden, welche von der beschmutzten Scheibenfläche unter dem Winkel der Totalreflexion abgehen, wobei sie beim Verlassen der Scheibe (21) durch eine prismatische Vorrichtung (11) oder dergl. hindurchgeleitet werden.

2. Scheibenverschmutzungsmelder nach Anspruch

1, dadurch gekennzeichnet, daß von der Lichtquelle (1) ausgesandte Licht beim Eintreten in die Scheibe (21) durch prismatische Vorrichtungen (9, 10) hindurchgeleitet wird, die das Licht an der beschmut.'icn Scheibenfläche (2) im Winkel der Totalreflexion auftreffen lassen.

3. Scheibenverschmulzungsmelder nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle mit Prismen und Lichtmeßgerät mittels durchsichtigem Klebstoff (15) an der Scheibe betestigt ist und der Klebstoff sowie die durchsichtigen Teile der Vorrichtung den gleichen Brechungsindex wie die Scheibe haben.

4. Scheibenveischniutzungsmeider nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die prismatische Vorrichtung für den in die Scheibe eintretenden Lichtstrahl 'ind/oder für den die Scheibe verlassenden Lichtstrahl aus vielen kleinen Prismen (11) zusammengesetzt ist.

5. Scheibenverschmutzungsmelder nach Anspruch

2, dadurch gekennzeichnet, daß das von der Lichtquelle ausgesandte Licht zur Vergrößerung der lichtstrahlbeaufschlagten Meßfläche an der beschmutzten Scheibenfläche mehrfach an dieser totalreflektiert wird.

6. Scheibenverschmutzungsmelder nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle und das Lichtmeßgerät getrennt voneinander beidenends der (durch Mehrlach-Totalreflexion vergrößerten beleuchteten Scheibenmeßfläche an der Scheibe angeordnet sind.