DE4120750C2

DE4120750C2 -

Info

Publication number: DE4120750C2
Application number: DE4120750A
Authority: DE
Inventors: Juergen 4630 Bochum De Levers; Norbert 5870 Hemer De Bendicks
Original assignee: Leopold Kostal GmbH and Co KG
Current assignee: Leopold Kostal GmbH and Co KG
Priority date: 1991-06-24
Filing date: 1991-06-24
Publication date: 1993-07-01
Also published as: US5227705A; DE4120750A1

Description

Die vorliegende Erfindung geht von einer gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs konzipierten Einrichtung zur Steuerung einer Scheibenwischanlage aus.

Derartige Einrichtungen sind insbesondere dafür vorgesehen, um einen auf der Front- oder der Heckscheibe eines Kraftfahrzeuges vorhandenen flüssigen oder festen Belag qualitativ und quantitativ zu erfassen und in Abhängigkeit davon eine der Scheibe zugeordnete Scheibenwischanlage automatisch zu beeinflussen, d. h. dieselbe zur Reinigung der Scheibe insbesondere intervallmäßig in Betrieb zu setzen.

Durch die DE 33 14 770 C1 ist eine Einrichtung zum Steuern eines Scheibenwischermotors bekanntgeworden, die eine optoelektronische Vorrichtung und eine einen I/U-Konverter, einen phasenselektiven Gleichrichter und einen Tiefpaßfilter aufweisende Schaltungsanordnung umfaßt. Diese Einrichtung ist jedoch so aufgebaut, daß die Strahlenintensität des bzw. der Strahlensender der optoelektronischen Vorrichtung konstant gehalten wird und der Konversionsfaktor des I/U-Konverters fest eingestellt ist. So kann die Schaltungsanordnung zwar auf die während des Wischbetriebes sich ändernden Meßbedingungen, wie z. B. verschmutzte Scheiben, Auftreffen von Regen bzw. Schnee oder Temperaturgang der optoelektronischen Vorrichtung einigermaßen zufriedenstellend automatisch so angepaßt werden, daß der Antriebsmotor von der Schaltungsanordnung sinnvolle Steuersignale erhält, aber nur weil sich diese Meßbedingungen in einem relativen kleinen Bereich verändern. Treten jedoch veränderte Meßbedingungen auf, wie z. B. beim Einsatz unterschiedlicher Scheibentypen, die sich in einem großen Bereich bewegen, so ist das automatische Erzeugen von sinnvollen Steuersignalen durch die Schaltungsanordnung nicht mehr möglich, was letztendlich dazu führt, daß die Scheibenwischanlage nicht mehr zufriedenstellend automatisch funktioniert.

Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur Steuerung einer Scheibenwischanlage zu schaffen, die sich automatisch auch auf in einem sehr großen Bereich verändernde Meßbedingungen, insbesondere auf die verschiedenen Dämpfungsfaktoren von unterschiedlichen Scheibentypen einstellt.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil des Hauptanspruches angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhaft bei einer derartigen Ausgestaltung einer Einrichtung zur Steuerung einer Scheibenwischanlage ist, daß die Einrichtung ohne manuellen Einstellaufwand den Scheiben von Kraftfahrzeugen zugeordnet werden kann. Somit sind erst die Voraussetzungen für einen serienmäßigen Einsatz in Kraftfahrzeugen geschaffen, weil dort solche Einrichtungen in großen Stückzahlen verbaut werden.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Gegenstandes sind in den Unteransprüchen angegeben und werden anhand eines in einem Blockschaltbild dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.

Wie aus dem Blockschaltbild hervorgeht, besteht eine solche Einrichtung zur Steuerung einer Scheibenwischanlage hauptsächlich aus einer Steuerstufe 1, einer aus einem Schalter S und einem Taktgenerierer 2 bestehenden Taktgebereinheit, einem I/U-Konverter 3, einem phasenselektiven Gleichrichter 4 und einem Verstärker 5 mit Tiefpaß sowie einer mehrere Strahlensender SE, einen Strahlenleitkörper 6 und mehrere Strahlenempfänger EM aufweisenden optoelektronischen Vorrichtung. Vorzugsweise ist dabei jedem Strahlensender SE auf der Eingangsseite jeweils ein Strahlenempfänger EM auf der Ausgangsseite zugeordnet.

Die Steuerstufe 1 der Schaltungsanordnung ist einerseits über ihre Eingänge Vcc und GND an die Spannungsversorgung und andererseits über ihren Steuerausgang SA an die Scheibenwischanlage eines Kraftfahrzeuges angeschlossen. Des weiteren wird über die Steuerausgänge S_SE1 bis S_SEn der Steuerstufe 1 der Sendestrom Uo der Strahlensender SE und über den Steuerausgang SK der Konversionsfaktor des I/U-Konverters 3 eingestellt.

Das am Ausgang der optischen Strecke austretende Licht besteht aus einem von den Strahlensendern SE herrührenden Nutzanteil und einem durch Einkopplung von Fremdlichtquellen (Umgebungslicht) herrührenden Störanteil. Das von den als IR-LED′s ausgebildeten Strahlensendern SE abgegebene Licht wird von als IR-Fotodioden ausgebildeten und an eine Spannungsquelle U₁ angeschlossenen Strahlenempfängern EM und einem zugeordneten Widerstand in eine elektrische Größe umgesetzt, die sich dann ebenfalls aus dem Nutzanteil und dem Störanteil zusammensetzt. Diese erzeugte elektrische Größe ist zusätzlich von der Umgebungstemperatur abhängig, da der Wirkungsgrad sowohl der IR-LED′s als auch der IR-Fotodioden temperaturabhängig ist. Dies führt zu einer Verfälschung des Meßergebnisses. Um diesen Temperatureffekt zu kompensieren wird der Sendestrom Uo der IR-LED′s in Abhängigkeit der Temperatur von der Steuerstufe 1 so nachgeregelt, daß die Ausgangsgröße unabhängig von der Umgebungstemperatur wird.

Die so aufbereitete elektrische Größe wird den nachfolgenden Schaltungsteilen zugeführt, die benötigt werden, um den Nutzanteil vom Störanteil des als elektrische Größe vorliegenden Signales zu trennen und so den Signal/Störabstand möglichst groß zu halten.

Der Wechselanteil der elektrischen Größe wird durch den dynamisch an die Empfangsstufe angekoppelten I/U-Konverter 3 in eine Spannung umgesetzt. Über den Steuerausgang SK kann der Konversionsfaktor von außen vorgegeben, d. h. eingestellt werden. Diese I/U-Konverter-Stufe unterdrückt weitgehend Anteile von statischen Störlichtquellen.

Die weitere Signalverarbeitung des jetzt als Spannung vorliegenden Signales erfolgt durch den phasenselektiven Gleichrichter 4, der synchron zur durch den Schalter S und Taktgenerierer 2 erzeugten Taktung der als IR-LED′s ausgebildeten Strahlensender SE arbeitet. Außer der Gleichrichtfunktion werden so Wechselstörsignale, die eine zur Taktung unterschiedliche Frequenz aufweisen, unterdrückt.

Die letzte Stufe in der Signalaufbereitung bildet ein Verstärker 5 mit Tiefpaßverhalten. Der Tiefpaß glättet Signaländerungen, die durch schnelle Umgebungslichtänderungen verursacht werden.

Das Ausgangssignal dieser als Tiefpaß filternd wirkenden, d. h. entsprechend ausgelegten Verstärkerstufe stellt letztendlich das Maß für den Benetzungsgrad der Scheibe 7 dar. Es wird von einem zur Schaltungsanordnung gehörigen Mikro-Prozessor eingelesen und zur Steuerung des Scheibenwischers eines Kraftfahrzeuges verwendet, wobei die optoelektronische Vorrichtung dem Wischfeld des Scheibenwischers zugeordnet ist.

Außerdem übernimmt der Mikroprozessor die Sendestromsteuerung der als IR-LED′s ausgebildeten Strahlensender SE sowie die Konversionsfaktorsteuerung des I/U-Konverters 3, damit eine automatische Anpassung der Einrichtung an durch verschiedene Scheibentypen hervorgerufene, stark unterschiedliche Meßbedingungen erfolgt. Die Anpassung ist dabei unbedingt notwendig, da der Dämpfungsfaktor der gesamten optischen Strecke sehr stark vom jeweiligen Scheibentyp (Klarglas, wärmedämmendes Glas ohne Bandsperrfilter, wärmedämmendes Glas mit Bandsperrfilter) abhängig ist. Die Schaltungsanordnung der Einrichtung wird durch diesen Anpassungsvorgang automatisch in ihren optimalen Arbeitsbereich gefahren. Die dabei ermittelten Einstellwerte werden in einem nicht flüchtigen Speicher der Schaltungsanordnung abgelegt und stehen so bei jeder weiteren Aktivierung der Einrichtung als Startwerte zur Verfügung, ohne daß eine erneute Anpassung vorgenommen werden muß.

In diesem Ausführungsbeispiel kann die Sendestromsteuerung der IR-LED′s in einem Bereich von 16 dB in 16 Stufen a 1 dB für jeden der als IR-LED′s ausgebildeten Strahlensender SE getrennt eingestellt werden. Die Konversionsfaktorsteuerung des I/U-Konverters 3 kann in einem Bereich von 50 dB in 5 Stufen a 10 dB eingestellt werden. Durch die vorbeschriebenen Maßnahmen kann ein lückenloser Einstellbereich von 65 dB in 1 dB Stufen zur automatischen Anpassung der Einrichtung durchfahren werden.

Durch das Überlappen der Einstellbereiche können des weiteren auch Bauteiltoleranzen ausgeglichen werden.

Weiterhin wird der Überlappungsbereich in Verbindung mit der für die Strahlensender SE getrennt gehaltenen Einstellmöglichkeit dazu genutzt, um einen Empfindlichkeitsabgleich zwischen den jeweils aus einem IR-LED und einer IR-Fotodiode bestehenden optischen Strecken durchzuführen, da nur das Summensignal der optischen Strecken vom I/U-Konverter 3 umgesetzt wird. Dieser Abgleich ist notwendig, damit die Empfindlichkeit der optischen Strecken untereinander identisch ist.

Im einzelnen können durch die Sendestromsteuerung der Strahlensender SE und durch die Konversionsfaktorsteuerung des I/U-Konverters 3 folgende Effekte ausgeregelt werden:

1. unterschiedliche Scheibentypen (Wärmedämmglas, Klarglas),
2. Fertigungstoleranzen der Sende- und Empfängerdioden,
3. Toleranzen in der Ansteuer- und Auswertelektronik,
4. Toleranzen im Strahlenleitkörper 6,
5. Alterungseffekte der Sende- und Empfangsdioden,
6. Alterungseffekte der Scheibe 7 (z. B. Kratzer durch Steinschlag).

Claims

1. Einrichtung zur Steuerung einer Scheibenwischanlage mit einem Antriebsmotor für mindestens einen Scheibenwischarm zur Reinigung der Außenfläche einer Scheibe, mit einer im Wischbereich auf der Innenfläche der Scheibe angeordneten, aus zumindest einem Strahlensender und zumindest einem Strahlenempfänger bestehenden optoelektronischen Vorrichtung und mit einer mit der optoelektronischen Vorrichtung und dem Antriebsmotor verbundenen Schaltungsanordnung, wobei die in getakteter Form abgegebenen Strahlen zwischen dem Strahlensender und dem Strahlenempfänger durch einen flüssigen oder festen Belag auf der Scheibe beeinflußt und damit die vom Strahlenempfänger abgegebenen Signale in Abhängigkeit von dem auf der Scheibe vorhandenen Belag verändert und diese Signale von der im wesentlichen aus einem den Wechselanteil des Empfängersignales verstärkenden, zumindest einem I /U-Konverter, einem den getakteten Anteil des Ausgangssignales des I/U-Konverters schmalbandig filternden und richtenden phasenselektiven Gleichrichter und die Störgrößen der Schaltungsbauteile ausfilternden Tiefpaßfilter bestehenden Schaltungsanordnung zu Steuersignalen umgeformt werden, durch die der Betrieb des Antriebsmotors beeinflußt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltungsanordnung der Scheibenwischanlage eine mit zumindest einem I/U-Konverter (3) in Verbindung stehende Steuerstufe (1) aufweist, die mit einem mit der optoelektronischen Vorrichtung bei optimal sauberer Scheibe (7) bestimmten Grundeinstellwert versehen ist, wobei der Grundeinstellwert wärend des einmaligen ersten Anpassungsvorganges durch zumindest stufenweise Veränderung des Konversionsfaktors des zumindest einen I/U-Konverters (3) gebildet wird und wobei der so gebildete Grundeinstellwert in einem nicht flüchtigen Speicher der Steuerstufe (1) abgelegt und als Startwert für alle nachfolgenden Inbetriebnahmen der Scheibenwischanlage herangezogen ist.

2. Einrichtung zur Steuerung einer Scheibenwischanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerstufe (1) sowohl dem zumindest einen I/U-Konverter (3) zwecks Einstellung des Konversionsfaktors als auch dem zumindest einen Strahlensender (SE) zwecks Einstellung des Sendestroms (Uo) zugeordnet ist.

3. Einrichtung zur Steuerung einer Scheibenwischanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß für die Sendestrom-Einstellung eine Amplitudensteuerung vorgesehen ist.

4. Einrichtung zur Steuerung einer Scheibenwischanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Sendestrom-Einstellung des bzw. der Strahlensender(s) (SE) im Bereich von 1 bis 20 dB in Stufen von je 1 dB und die Einstellung des Konversionsfaktors des I/U-Konverters (3) im Bereich von 10 bis 80 dB in Stufen von je 10 dB vornehmbar ist.