DE3205771A1

DE3205771A1 - Electronic control device for sensor-controlled automatic windscreen wiper and washing systems

Info

Publication number: DE3205771A1
Application number: DE19823205771
Authority: DE
Inventors: Klaus-Peter Dipl.-Ing. 5100 Aachen Schleisiek
Original assignee: SCHLEISIEK KLAUS PETER DIPL IN
Current assignee: SCHLEISIEK KLAUS PETER DIPL IN
Priority date: 1982-02-18
Filing date: 1982-02-18
Publication date: 1983-08-25

Abstract

In an electronic control device for sensor-controlled automatic windscreen wiper and washing systems, the automatic operation is switched on by means of a manually triggered action of the system and switched off by means of a timer circuit as soon as the predetermined pause duration after the last action of the system is exceeded. As a result, the driver is protected from surprising actions of the system. The changeovers of the limit position switch of the windscreen wiper motor are sufficient to start or reset the timer circuit. The actions of the washing and wiper system are advantageously connected to one another. Particularly simple circuits are disclosed for the generation and processing of signals.

Description

E3ESCHtEIEUNG DRAWING

Nachdeln brauchbare optische Sensoren beim Deutschen Patentant unter Nr. 23 54 100 patentiert und inzwischen auch entwickelt worden sind, ist Bedarf an cincni elektronischen Steuergerät entstanden, das sowohl den o.a. Sensor als optoelektronischen ,flcßfLihler für Niederschlag nutzen, als auch die Scheibenwisch- und -Waschanlage eines Fahrzeugs optimal steuern kann. Für diese noch neue Aufgabe existiert ein Stand der Technik bisher nur auf Teilbereichen.Nachdeln usable optical sensors at the German patentee No. 23 54 100 patented and meanwhile also developed is a requirement at cincni electronic control unit, which both the above sensor and use optoelectronic, flow sensors for precipitation, as well as the windshield wiper and wash system of a vehicle can optimally control. For this still new task the state of the art only exists in certain areas so far.

Die Aufgabe des elektronischen Steuergerätes ist der Betrieb des optoelektronischen Sensors und die optimale Steuerung der Scheibenwisch- und -Waschanlage. Unter "optimal" ist dabei unter anderem zu verstehen, daß nicht nur 1. sämtliche vorhandenen Funktionen der Anlage gesteuert werden können, sondern auch 2. die Betriebssicherheit des ausgerüsteten Kraftfahrzeugs gewährleistet bleibt, und daß vor allem 3. die Verkehrssicherheit nicht leidet, sondern im Gegenteil durch Entlastung des Fahrers erhöht wird. Das Steuergerät ist daher selbstverständlich so in das Bordnetz einzuschalten, daß es vom Fahrer jederzeit abgeschaltet werden kann, und daß bei abgeschaltetem Steuergerät alle ursprünglichen Funktionen der Scheibenwisch- und Waschanlage sicher erhalten bleiben.The task of the electronic control unit is to operate the optoelectronic Sensors and the optimal control of the windscreen wiper and washer system. Under "optimal" is to be understood, among other things, that not only 1. all existing functions the system can be controlled, but also 2. the operational safety of the equipped Motor vehicle remains guaranteed, and that above all 3. road safety does not suffer, but on the contrary is increased by relieving the driver. That The control unit must therefore of course be switched into the vehicle electrical system in such a way that it can be switched off by the driver at any time, and that when the control unit is switched off all original functions of the windscreen wiper and washer system are safely preserved stay.

In Bezug auf die Verkehrssicherheit besteht das folgende gefahrenträchtige Problem: Die ersten Bewegungen des Scheibenwischers nach Antritt einer Fahrt oder auch unterwegs nach einiger Zeit der Trockenheit auf der Windschutzscheibe sind zumeist nicht einmal mit Hilfe zusätzlichen Wassers aus der Scheibenwaschanlage fähig, sofort klare Sicht zu schaffen; vielmehr muß der Wischer erst mehrere Bewegungen dazu ausführen, und während der dafür benötigten Sekunden ist die Sicht durch die Scheibe sehr schlecht.In terms of road safety, there is the following dangerous one Problem: The first movements of the windscreen wiper after starting a journey or are also on the move after a period of drought on the windshield mostly not even with the help of additional water from the windshield washer system able to instantly create clear vision; rather, the wiper must first make several movements to do this, and during the seconds required for this, the view through the Disc very bad.

Deshalb wählt der Fahrer für einen solch kritischen Moment der Sichtstörung besonders ungefährliche Verkehrssituationen aus.That is why the driver chooses for such a critical moment of visual impairment particularly safe traffic situations.

Die dazu erforderliclle hochqualifizierte Verkehrslage-Beurteilung kann kein Automat listen; deshalb'müssen "Ersteinschaltungen" unbedingt dem Fahrer vorbehalten bleiben.The highly qualified traffic situation assessment required for this cannot list an automaton; therefore "first switch-ons" must necessarily be given to the driver remain reserved.

Automatischer Seheibenwischerbetrieb, der diese Bedingung nicht erfüllt, setzt den Fahrer der Gefahr schwerer Sichtstörung auch bei kritischen Verkehrslagen aus.Automatic windshield wiper operation that does not meet this condition, puts the driver at risk of severe visual impairment even in critical traffic situations the end.

Zur Verkehrssicherheit (Aufgabe 3) Die zwingende Forderung, "E,rsteinschaltungen" allein dem Fahrer vorzubehalten, wird erfindungsgemäß durch die Beschränkung der Zeitspanne erreicht, in der das Regelsystem automatisch arbeitet. Die Beschränkung der Bereitschaftszeit geschieht in der Weise, daß eine Folge von automatisch ausgelösten Wisehbewegungen nur mit einer handausgelösten Bewegung beginnen kann, und daß die Folge dann endet, wenn eine vorgegebene maximale Pausendauer überschritten wird.For traffic safety (task 3) The mandatory requirement, "activation" Reserved solely for the driver is, according to the invention, by restricting the Time span reached in which the control system works automatically. The restriction the standby time happens in such a way that a sequence of automatically triggered Knowledge movements can only begin with a hand-triggered movement, and that the The sequence ends when a specified maximum pause duration is exceeded.

Diese maximale Pausendauer ist so bemessen, daß sich während ihres Ablaufes gefährliche Schmutzmengen nicht ansammeln können, ohne schon vorher den Scheibenwischer auszulösen.This maximum pause time is such that during your Dangerous amounts of dirt cannot accumulate without the first Trigger windshield wipers.

Diese erfindungsgemäße Lösung ist nicht auf elektronische Systeme beschränkt.This inventive solution is not limited to electronic systems limited.

Zur Steuerung sämtlicher Funktionen (Aufgabe 1) Scheibenwischanlagen bieten gewöhnlich die Möglichkeit, oberhalb einer bestimmten Niederschlagsleistung auf der Scheibe auf die schnelle 2. Stufe umzuschalten. Die Niederschlagsleistung ist meßbar über das Zeitintervall zwischen dem Überwischen des Sensors und seinem Wiederansprechen. Erfindungsgemäß schaltet das Steuergerät dann auf die 2. Stufe um, wenn das genannte Intervall eine vorgegebene Intervallänge unterschreitet.To control all functions (task 1) windshield wiper systems usually offer the possibility of precipitation above a certain level to switch to the fast 2nd level on the disc. The precipitation performance is measurable over the time interval between the wiping of the sensor and his Responding again. According to the invention, the control device then switches to the 2nd level around, if the mentioned interval falls below a predetermined interval length.

Die vorhandene Seheibenwaschpumpe soll, wenn während des Wischens oder kurz zuvor Schmutz auf der Scheibe anzutrocknen beginnt, kurz eingeschaltet werden. Erfindungsgemäß ist ein nur für Schmutz empfindlicher Sensor für diesen Zweck vorgesehen, der während der Bereitschaftszeit bedarfsweise Impu-ls;e an dielfaschpumpe gibt. Nach einer Aktion der Raschpumpe, auch wenn sie von Hand ausgelöst wurde, löst das Steuergerät eine Wischbewegung aus, und zwar auch dann, wenn der Sensor dabei nicht von Wasserspritzern getroffen wird.The existing windshield washer pump should if during wiping or shortly before dirt begins to dry on the windshield, switched on briefly will. According to the invention, a sensor that is only sensitive to dirt is for this Purpose provided that during the standby time, if necessary, impulses to the fuel pump gives. After an action by the Rasch pump, even if it was triggered manually, solves that Control unit a wiping movement, even then, if the sensor is not hit by water splashes.

Zur Betriebssicherheit (Aufgabe 2) Die nachfolgenden Details aus dem Bereich der elektronischen Nachrichtentechnik dienen dem Zweck, größtmögliche Betriebssicherheit und gute Anpassung des Steuergerätes an das vorhandene Bordnetz mit preiswerten Mitteln zu erreichen. For operational safety (task 2) the following details the area of electronic communications serve the purpose of making the greatest possible Operational safety and good adaptation of the control unit to the existing on-board network to be achieved with inexpensive means.

A Moderne Seheibenwisehanlagen besitzen einen sogenannten "Endlagenschalter", der in der Endlage des Wischerarmes gegen Masse, außerhalb der Endlage aber an Betriebsspannung schaltet. Dieser liefert daher ein Rechtecksignal mit je einer steigenden und einer fallenden Flanke pro Wischzyklus.A Modern Seheibenwisehanlagen have a so-called "limit switch", the one in the end position of the wiper arm against ground, but outside the end position on the operating voltage switches. This therefore delivers a square wave signal with one rising and one falling edge per wipe cycle.

Erfindungsgemäß wird die erwähnte "Bereitschaftszeit" durch eine der Signalflanken des Endlagenschalters - vorzugsweise die steigende - gestartet bzw. an den Start zurückgesetzt. According to the invention, the mentioned "standby time" by a of the signal edges of the limit switch - preferably the rising one - started or reset to the start.

Dies hat vier Vorteile: 1. Der Fahrer braucht keinen anderen als den einen gewohnten, meist besonders gut erreichbaren Schalter zu betätigen, um die Bereitschaft des Steuergerätes zu starten. This has four advantages: 1. The driver doesn't need any other than to operate the one familiar, mostly easily accessible switch to the readiness of the control unit to start.

2. Er kann auch den Waschpumpenschalter zum Starten der Bereitschaftszeit benutzen, wenn - wie vorgesehen - eine Wischbewegung zwangsläufig dem Waschpumpeneinsatz folgt. 2. He can also use the wash pump switch to start the standby time use when - as intended - a wiping motion inevitably affects the wash pump insert follows.

3. Ein Taster samt Anschlüssen und Einbaukosten wird gespart. 3. A button including connections and installation costs are saved.

4. Die Bereitschaftszeit beginnt bei jeder Wischbewegung von neuem. 4. The standby time starts anew with each swiping movement.

B Der Betrieb des optoelektronischen Sensors mit Pulslicht ist das beste bekannte Modulationsverfahren zur Unterdrückung der Wirkung des Umgebungslichtes. Aus einer Rechteckschwingung lassen sich sehr kurze Pulse mit steilen Flanken erfindungsgemäß preiswert mit Hilfe eines nichtinvertierenden logischen Gatters gewinnen, indem sein Ausgang über einen Kondensator an einen der beiden Eingänge rückgekoppelt wird, und dieser Eingang über einen Vorwiderstand mit dem Rechtecksignal am anderen Eingang oder dem hierzu inversen Signal verbunden wird.B The operation of the optoelectronic sensor with pulsed light is that best known modulation method for suppressing the effect of ambient light. According to the invention, very short pulses with steep edges can be derived from a square wave win inexpensively with the help of a non-inverting logical gate by its output is fed back to one of the two inputs via a capacitor, and this input via a series resistor with the square wave signal at the other input or the signal that is inverse to this.

Wählt man ein Exklusiv-Cder-Gatter, so ist die Ausgang frequenz gleich der doppelten Eingangsfrequenz, bei Und-oder Oder-Gattern gleich der einfachen Eingangsfrequenz. If you choose an exclusive Cder gate, the output frequency is the same twice the input frequency, in the case of AND or OR gates it is equal to the single input frequency.

C Der Empfänger im Sensor enthält eine Fotodiode oder einen Fototransistor mit einem Arbeitswiderstand, an dem außer den Nutzsignal-Pulsen auch das Umgebungslicht einen Spannungsabfall hervorruft. Mit Erhöhung des Widerstandswertes wächst zwar die Empfindlichkeit, aber der Aussteuerbereich nimmt ab.C The receiver in the sensor contains a photodiode or a phototransistor with a working resistance on which, in addition to the useful signal pulses, also the ambient light causes a voltage drop. With an increase in the resistance value it grows the sensitivity, but the dynamic range decreases.

Diesem Nachteil läßt sich abhelfen durch eine zum Arbeit widerstand parallele Induktivität. Billiger als eine Induktivität kann erfindungsgemäß mit einem Transistor eine gesteuerte Stromquelle gebaut und anstelle der Induktivität verwendet werden, wobei die Stromquelle den niederfrequenten und den Gleichstromanteil übernimmt, so daß über den Arbeitswiderstand vorwiegend die Strompulse laufen. This disadvantage can be remedied by a resistance to work parallel inductance. Cheaper than an inductor can according to the invention with a transistor built a controlled current source and instead of the inductance can be used, with the current source providing the low-frequency and direct-current components takes over, so that predominantly the current pulses run over the working resistance.

D Bei dem mit Vorteil gewählten Puls/Pausen-Verhältnis von ca.D With the pulse / pause ratio of approx.

1/1000 wird im Empfangsteil eine Abtast-Halte-Schaltung mit Schmitt-Trigger benötigt. Eine solche, gewöhnlich recht aufwendige Schaltung wird erfindungsgemäß durch lediglich ein D-Flipflop realisiert, das durch die Pulsrückflanken des Senderteiles getaktet wird. Diese Schaltung kann als ein l-bit-Analog-Digital-Umsetzer betrachtet werden. Bei Bedarf einer definierten Schalthysterese braucht lediglich ein Widerstand vom Ausgang auf den Eingang geführt zu werden. 1/1000 becomes a sample-and-hold circuit with Schmitt trigger in the receiving section needed. Such a circuit, which is usually quite complex, is implemented according to the invention realized by only one D flip-flop, which is triggered by the pulse trailing edges of the transmitter part is clocked. This circuit can be viewed as a 1-bit analog-to-digital converter will. If a defined switching hysteresis is required, only a resistor is required to be led from the exit to the entrance.

Um einzelne Ausreißer bei der Messung der Pulsamplituden wegzumitteln, wird unmittelbar an den Ausgang des Flipflops ein R-C-Tiefpaß und danach zur Signalformung ein Schmitt-Trigger gesetzt. Diese Schaltung gewährleistet sicheren Betrieb bei sehr preiswertem Aufbau. To average out individual outliers when measuring the pulse amplitudes, an R-C low-pass filter is applied directly to the output of the flip-flop and then for signal shaping a Schmitt trigger is set. This circuit ensures safe operation at very inexpensive construction.

E Die Empfangsschaltung nach D kann nachrichtentechnisch auch als sogenanntes "Kammfilter" betrachtet werden, welches-die Eigenschaft hat, alle geradzahligen Vielfachen der Tastfrequenz zu unterdrücken. Deshalb wird erfindungsgemäß als Tast-(und Puls-) -Frequenz gerade die Frequenz des technischen Wechsel stromes gewählt, da der hiermit erzeugte Lichtstrom der Straßenbeleuchtung gerade die doppelte Frequenz als Grundfrequenz besitzt. Die Wirkung des netzgespeisten elektrischen Lichtes wird dadurch unterdrückt.E The receiving circuit according to D can also be used for communications purposes as So-called "comb filter" should be considered, which-has the property of all even-numbered To suppress multiples of the key frequency. Therefore, according to the invention, as tactile (and Pulse) frequency just selected the frequency of the technical alternating current because the luminous flux of the street lighting generated with it is double the frequency as Has fundamental frequency. The effect of the mains-fed electrical This suppresses light.

F Die für das Umschalten auf die 2. Stufe des Wischermotors maßgebliche Intervallänge wird durch eine Abschaltverzögerung der Empfangs- und Schaltstufe von gerade dieser Intervallänge realisiert. Bei genügend hoher Niederschlagsleistung schaltet dann die Stufe während eines Wischzyklus überhaupt nicht mehr ab. Das fehlende Ein- und Ausschalten bei vorgegebener Abschaltverzögerung wird erfindungsgemäß dazu benutzt, das Umschalten auf die 2. Stufe auszulösen. Nach diesem Verfahren läßt sich eine Schaltung mit gut konstantem Schwellwert sehr preiswert aufbauen.F The decisive factor for switching to the 2nd stage of the wiper motor The length of the interval is determined by a switch-off delay for the reception and switching stage realized by just this interval length. If the precipitation rate is high enough then does not switch off the stage at all during a wiping cycle. The missing Switching on and off with a predetermined switch-off delay is added according to the invention used to trigger the switch to the 2nd stage. Following this procedure leaves a circuit with a well constant threshold can be built very inexpensively.

G Der unter D erwähnte R-C-Tiefpaß hat schaltverzögernde Wirkung.G The R-C low-pass filter mentioned under D has a switching delay effect.

Indem der Widerstand in zwei parallelen Widerständen ausgeführt wird, von denen der eine mittels einer Diode für eine Stromrichtung gesperrt ist, können verschiedene Verzögerungen für Ein- und Ausschalten erreicht werden. Erfindungsgemäß wird die unter F geforderte Abschaltverzögerung preiswert direkt im Tiefpaß des Empfangsteiles erzeugt. By running the resistor in two parallel resistors, one of which is blocked for a current direction by means of a diode different delays for switching on and off can be achieved. According to the invention the switch-off delay required under F is inexpensive directly in the low-pass filter of the Receiving part generated.

Die vorgenannten Shaltungen, sowie das Verfahren zur Beschränkung der Bereitschaftszeit zum Schutz vor unerwarteten "Ersteinschaltungen" sind mit Erfolg erprobt. The aforementioned circuits, as well as the method of restriction the standby time to protect against unexpected "first switch-ons" are with Proven success.

Claims

Electronic control unit for sensor-controlled automatic windscreen wiper and washing systems PATENT CLAIMS 1. Electronic control unit for sensor-controlled automatic windshield wipers and washers, therefore not shown t, that it has a time-measuring circuit that limits the range, from Manual or a # manually triggered wiping movement that enables switching outputs and locks again after a predetermined period of time, within Ser Wiping movements that occur during standby time start the time measurement from the beginning permit.

2. Electronic control device according to claim 1, characterized in that g e k e n n z e i c h n e t that the fast 2nd switching stage of the wiper is then switched on when the time interval between wiping the sensor and reaching again the amount of drops that can be switched on on the sensor is less than a given one Time interval is.

3. Electronic control device according to claim 2, characterized in that g e k e n n z ei c h n e t that the 2nd switching stage of the wiper is switched on when the switch-off delay of the water-sensitive sensor during a Wiping cycle does not carry out any switchovers.

4. Electronic control device according to claim 1, characterized in that g e k e n n s e i n e t that it switches on the windshield washer pump (2 briefly if a special one Sensor for dried dirt on the glass during standby time recorded.

5. Electronic control device according to claim 1, characterized in that g e k e n n z e i c h n e t that the start of the timing circuit can be triggered manually by Actuation of the qcwöbni 1 chen iciniterer for windshield wipers or washer pump or by actuating a switch or button specially provided for this purpose.

6. Electronic control device according to claim 1, characterized in that g e k e n n z e i c h n e t that the starting or resetting of the timing circuit by the Switches of the so-called "limit switch" that occur in each wiping cycle or another switch operating with the same period.

7. Electronic control unit for sensor-controlled automatic windscreen wiper and washing systems, characterized in that the for the optoelectronic Sensor required short pulses with the help of a non-inverting logic gate can be obtained by connecting its output through a capacitor to one of the two Inputs is fed back, and this input via a series resistor with a Square-wave signal at the other input or the inverse signal is connected.

8. Electronic control unit for sensor-controlled automatic windscreen wiper and washing systems, by the fact that the low-frequency and the constant proportion of the through the phototransistor (or the photodiode) current flowing through the sensor by means of a controlled current source at the load resistor is passed by.

9. Electronic control unit for sensor-controlled automatic windscreen wiper and washing systems, characterized in that scanning and holding the received pulse peaks with a 1-bit analog-digital conversion it happens, the one from a single D flip-flop triggered by the send pulse trailing edges consists.

10. Electronic control device according to claim 9, characterized g e k e n n z e i c h n e t that an R-C low-pass filter is connected to the output of the D flip-flop which has different time constants for rising and falling.

11. Electronic control unit for sensor-controlled automatic windscreen wiper and washing systems, thereby g e k e n n n -z e i c h n e t that the operation of the optoelectronic sensor used pulse frequency equal to or almost equal to the frequency of the alternating current with which the electric street lighting is fed.