DE4305446A1 - Schaltungsanordnung mit einem eine lichtgesteuerte elektronische Steuervorrichtung in einem Kraftfahrzeuug steuernden Lichtsensor - Google Patents

Schaltungsanordnung mit einem eine lichtgesteuerte elektronische Steuervorrichtung in einem Kraftfahrzeuug steuernden Lichtsensor

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Description

STAND DER TECHNIK
Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung mit einem eine lichtgesteuerte elektronische Steuervorrichtung, wie eine infrarotgesteuerte Alarmanlage, eine infrarotgesteuerte Zentralverriegelung, eine helligkeitsgesteuerte Armaturen­ beleuchtung, eine einstrahlungsabhängig gesteuerte Klima­ anlage od. dgl., steuernden Lichtsensor.
Aus der US-PS 47 60 772 ist eine Klimaanlage für ein Kraft­ fahrzeug bekannt, bei der die Innenraum-Temperatur sonnen­ einstrahlungsabhängig angepaßt wird. Hierzu sind fotosensi­ tive Elemente bzw. Lichtsensoren vorgesehen, durch die sowohl der Winkel des Sonnenstandes über dem Horizont als auch der horizontale Einstrahlwinkel in das Kraftfahrzeug erfaßt werden kann.
Aus der DE-OS 32 08 558 ist ein am Lenkrad angeordneter Infrarotsender bekannt, dessen Steuersignale von einem Infrarot-Empfangsbauteil an der feststehenden Lenkradsaule erfaßt werden. Hierdurch kann eine Steuertastatur am Lenkrad angeordnet werden, über die verschiedene zu steuernde Ag­ gregate drahtlos über Infrarotstrahlung gesteuert werden können, um eine aufwendige Verkabelung zu vermeiden.
Weiterhin ist aus der Zeitschrift "mot-Technik", 7/1991, S. 114 und 115, ein Infrarotsender bekannt, durch den die Türschließanlage eines Fahrzeugs ferngesteuert werden kann. Diese Fernsteuerung umfaßt auch eine daran anschließbare Alarmanlage, die drahtlos geschärft bzw. entschärft werden kann.
Bei heutigen Kraftfahrzeugen ist es weiterhin üblich, die Armaturenbeleuchtung und die Beleuchtung des Autoradios in Abhängigkeit der jeweiligen Sonneneinstrahlung bzw. Helligkeit zu steuern, um blendfreie Anzeigen zu erreichen.
Alle diese bekannten Systeme besitzen eigene Lichtsensoren mit jeweils einem oder mehreren lichtempfindlichen Sensor­ elementen, so daß insgesamt bei mehreren lichtgesteuerten Vorrichtungen mehrere, an verschiedenen Stellen angeord­ nete Lichtsensoren vorgesehen sind. Sowohl im Hinblick auf die unterschiedlichen Einbauorte und die entsprechende Verdrahtung als auch im Hinblick auf die Kosten der Licht­ sensoren selbst wird ein derartiges System immer aufwendiger und teurer, je mehr lichtgesteuerte Vorrichtungen in einem Kraftfahrzeug eingebaut sind.
VORTEILE DER ERFINDUNG
Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung mit den kennzeich­ nenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat den Vorteil, daß nur ein einziger Lichtsensor im Kraftfahrzeug eingebaut werden muß, der dann die verschiedenen Steuervorrichtungen bzw. Systeme steuert. Durch die Vereinfachung im Einbau und die Verwendung nur eines einzigen Sensors vereinfacht und verbilligt sich die gesamte Anordnung. Da nur ein einzi­ ger Sensor erforderlich ist, kann dieser höherwertig ausge­ bildet und günstiger plaziert werden, so daß die Licht­ steuerung insgesamt präziser wird.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Schaltungsanordnung möglich.
Besonders günstig ist der Anschluß der verschiedenen licht­ gesteuerten Steuervorrichtungen und des Lichtsensors an einem Bussystem, insbesondere an einem seriellen Bussystem, da dann die Kombination der verschiedenen Lichtsteuerfunktio­ nen ohne jeglichen bauteilbedingten Kostenmehraufwand möglich ist. Der Lichtsensor kann dann an einer beliebigen, anschlußmäßig günstigen Stelle des Bussystems angeschlossen werden.
Um eine gute Lichteinstrahlung sowohl des Sonnenlichts von oben als auch von seitlichem Infrarotlicht eines Infrarot­ senders zu gewährleisten, ist der Lichtsensor in vorteil­ hafter Weise mit einer Weitwinkeloptik (fish-eye-Linse) versehen. Hierdurch kann erreicht werden, daß sowohl von oben einfallendes Licht als auch seitlich einfallendes Licht so umgelenkt wird, daß es den Lichtsensor immer an seiner lichtempfindlichen Seite erreicht. Der Lichtsensor braucht daher nur ein einziges Sensorelement aufzuweisen.
Eine andere vorteilhafte Möglichkeit besteht darin, daß der Lichtsensor wenigstens ein erstes Sensorelement zur direkten Erfassung der Sonneneinstrahlung von oben und wenigstens ein zweites Sensorelement zur Erfassung von seitlich einfallendem Infrarotlicht eines Infrarotsenders aufweist. Der lichtempfindliche Bereich des ersten Sensor­ elements weist dabei nach oben und der des zweiten Sensor­ elements zur Seite hin.
Um trotz hoher Sonneneinstrahlung noch die digitalen Signale eines Infrarotsenders einwandfrei auswerten zu können, ist zweckmäßigerweise ein Abschirmelement zur Verhinderung einer direkten Sonnenbestrahlung des zweiten Sensorelements (oder Elementengruppe) vorgesehen. Dieses Abschirmelement kann in vorteilhafter Weise als Leiterplatte ausgebildet sein, an der das erste Sensorelement auf der einen Seite und das andere Sensorelement auf der anderen Seite angeord­ net ist. Das erste Sensorelement kann dann zur Erfassung der Intensität der Sonneneinstrahlung verwendet werden, während das zweite Sensorelement nur indirekte Sonnenstrah­ lung empfangen kann und daher die Differenz zur Signalhöhe der einfallenden digitalen Infrarotsignale geringer wird.
Zweckmäßigerweise können auch mehrere zweite Sensorelemente vorgesehen sein, deren lichtempfindliche Bereiche jeweils in verschiedenen Richtungen nach außen weisen. Hierdurch kann von verschiedenen Seiten wahlweise einfallendes Infrarot­ licht einwandfrei erfaßt werden. Zusätzlich können diese mehreren zweiten Sensorelemente zur Erfassung der indirek­ ten Sonneneinstrahlung und zur Erfassung der Einstrahl­ richtung der Sonne verwendet werden, um beispielsweise eine Klimaanlage in Abhängigkeit der Einstrahlrichtung der Sonne steuern zu können.
Eine Abstimmung des Einflusses der einzelnen Sensoren zuein­ ander (Summen- oder Multiplikationsverschaltung der einzel­ nen Sensorelemente bzw. Berechnung mittels Mikrocontroller o. dgl.) ermöglicht eine spezielle Anpassung an den Einbauort sowie an die umgebungsbedingten Vorgaben (Verglasung, Ver­ schattungen durch Dach, Spiegel, Sonnenblenden u. dgl.).
Des weiteren ist es zweckmäßig, Sensoren mit spektralunter­ schiedlicher Empfindlichkeit zu verwenden, so daß eine richtungs- und spektrumsabhängige Signalerkennung erfolgt.
ZEICHNUNG
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Lichtsensors, der vier verschiedene elektronische Steuereinrichtungen in einem Kraftfahrzeug steuert,
Fig. 2 ein Signaldiagramm zur Darstellung der verschiede­ nen Amplituden des analogen Sonnenanteils und des digitalen Infrarotanteils eines im Licht­ sensor empfangenen Signals,
Fig. 3 einen aus vier Sensorelementen bestehenden Licht­ sensor in der Draufsicht, bei dem drei Sensor­ elemente gegen die direkte Sonneneinstrahlung abgeschirmt sind,
Fig. 4 den in Fig. 3 dargestellten Lichtsensor in einer Seitenansicht und
Fig. 5 einen mit einer Weitwinkeloptik versehenen Licht­ sensor.
BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Bei der in Fig. 1 dargestellten Schaltungsanordnung empfängt ein in einem nicht dargestellten Kraftfahrzeug eingebauter Lichtsensor 10 zum einen das von oben einfallende Sonnen­ licht 11 und zum anderen das von einem seitlich einstrahlen­ den Infrarotsender 12 ausgehende Infrarotlicht. Dieser Lichtsensor 10 besteht aus einem oder mehreren lichtempfind­ lichen Sensorelementen, wie dies in Zusammenhang mit den Fig. 3 bis 5 noch näher erläutert wird.
Dieser Lichtsensor 10 ist zur Steuerung von vier licht­ gesteuerten elektronischen Steuervorrichtungen mit diesen verbunden. Die erste Steuervorrichtung 13 ist als Klima­ anlage ausgebildet und besteht aus einer elektronischen Klimaregelvorrichtung 14, die die Temperatur des Luftstroms und die Drehzahl eines Gebläsemotors 15 steuert. Durch die Lichtsensorsteuerung der Klimaregelvorrichtung 14 wird eine von der Sonneneinstrahlung abhängige Innenraum-Tempera­ turanpassung erreicht. Dabei wird beispielsweise bei höherer Sonneneinstrahlung die Temperatur der eingeblasenen Kaltluft verringert und/oder die Menge der eingeblasenen Kaltluft erhöht.
Die zweite Steuervorrichtung 16 ist als Zentralverriegelung für die Türen und den Kofferraum eines Kraftfahrzeugs aus­ gebildet und besteht aus einer Steuerelektronik 17, durch die zwei beispielsweise elektromagnetisch wirkende Tür­ verriegelungen 18, 19 gesteuert werden. Zur Vereinfachung der Darstellung sind nur zwei solche Türverriegelungen 18, 19 dargestellt. Durch ein Signal des Infrarotsenders 12 können die Türverriegelungen 18, 19 verriegelt bzw. ent­ riegelt werden.
Die dritte Steuervorrichtung 20 ist als Alarmanlage für das Kraftfahrzeug ausgebildet und besteht aus einer Alarm­ auslöseelektronik 21, durch die ein Signalhorn 22 des Kraft­ fahrzeugs im Alarmfall ausgelöst werden kann. Andere bekann­ te Möglichkeiten der optischen, akustischen oder Funk- Signalauslösung können selbstverständlich ebenfalls vorge­ sehen sein. Durch den Infrarotsender 12 kann die Alarm­ auslöseelektronik 21 nach dem Verlassen des Kraftfahrzeugs scharfgeschaltet bzw. vor dem Wiederbetreten des Kraftfahr­ zeugs entschärft werden.
Die vierte Steuervorrichtung 23 ist als Helligkeitssteuerung für die Armaturenbeleuchtung ausgebildet und enthält eine Helligkeits-Steuerelektronik 24, durch die die Helligkeit der Armaturenbeleuchtung 25 in Abhängigkeit des vom Licht­ sensor 14 erfaßten einfallenden Sonnenlichts eingestellt wird.
Alle vier Steuervorrichtungen 13, 16, 20, 23 sind jeweils für sich aus dem eingangs angegebenen Stand der Technik bekannt, so daß auf eine nähere Beschreibung der Wirkungs­ weise dieser Steuervorrichtungen verzichtet werden kann. Das vom Lichtsensor 10 erfaßte Lichtsignal enthält gemäß Fig. 2 einen analogen, von der Sonneneinstrahlung stammen­ den Einstrahlungsanteil Aa und einen digitalen, vom Infra­ rotsender 12 stammenden Einstrahlungsanteil mit der Ampli­ tude Ad. Die beiden Anteile überlagern sich. Es muß bei der Auslegung darauf geachtet werden, daß das Verhältnis Ad/Aa wesentlich größer als die kleinste Auflösung des Sensors (Rauschen) und daß die Amplitude Aa kleiner als die Sättigung des Sensors ist. Bei den Steuervorrichtungen 13 und 23 kann der digitale Anteil vernachlässigt werden, so daß jeweils die Gesamtintensität ausgewertet wird, zumal der Infrarotsender 12 bei normalem Betrieb des Kraftfahr­ zeugs nicht in Funktion ist. Bei den Steuervorrichtungen 16 und 20 wird dagegen in an sich bekannter Weise der ana­ loge Anteil ausgefiltert bzw. der digitale Anteil verstärkt, so daß nur der digitale Anteil für die Steuerung verwendet wird. Diese Signalaufbereitung kann in der Steuerelektronik 17 bzw. in der Alarmauslöseelektronik 21 oder in einer separaten Signalaufbereitungsstufe erfolgen.
In den Fig. 3 und 4 ist ein Ausführungsbeispiel des Licht­ sensors 10 dargestellt. Oben an einer dreieckigen Leiter­ platte 26 ist ein erstes lichtempfindliches Sensorelement 27 angeschlossen, dessen lichtempfindliche Seite nach oben weist. Unten an der Leiterplatte 26 sind in vertikaler Anordnung drei weitere Sensorelemente 28-30 angeschlossen, deren lichtempfindliche Seiten jeweils nach außen weisen. Dieser Lichtsensor 10 wird im Kraftfahrzeug so angeordnet, daß die unteren Sensorelemente 28-30 durch die Leiterplatte 26 gegen die direkte Sonneneinstrahlung von oben abgeschirmt sind. Die direkte Sonneneinstrahlung kann daher nur das obere Sensorelement 27 erreichen, das zur Bildung eines sonneneinstrahlungsabhängigen Signals vorgesehen ist. Die unteren drei Sensorelemente 28-30 können das von beliebigen Seiten eingestrahlte Infrarotlicht des Infrarotsenders 12 erfassen. Gleichzeitig gelangt noch indirektes Sonnen­ licht zu diesen Sensorelementen 28-30. In Abhängigkeit des Einstrahlwinkels der Sonne über dem Horizont und der Einstrahlung von den verschiedenen Seiten des Kraftfahrzeugs her werden unterschiedliche analoge Signale in diesen Sensor­ elementen 28-30 gebildet. Diese unterschiedlichen analogen Signale können digitalisiert und mit gespeicherten Werten einer Speichereinrichtung verglichen werden, wobei eine Zuordnung zu bestimmten Sonnenstellungen erfolgt. In Kombi­ nation mit der absoluten Einstrahlungsintensität werden dann über Kennfelder oder Funktionsgeneratoren Steuersignale beispielsweise für die Klimaregelvorrichtung 14 erzeugt. Eine derartige Erzeugung von einstrahlungsrichtungsabhängi­ gen Signalen ist beispielsweise für eine Klimaanlage aus der eingangs genannten US-PS 47 60 772 bekannt, so daß auf eine nähere Beschreibung verzichtet werden kann.
Es ist selbstverständlich auch möglich, anstelle der Leiter­ platte 26 eine gewöhnliche Abschirmplatte vorzusehen, an der die Sensorelemente 27-30 und deren Zuleitungen befestigt sind. Die Zahl der Sensorelemente 28-30 kann selbstverständ­ lich auch variieren, so wie es auch möglich ist, mehrere oberhalb der Platte angeordnete Sensorelemente 27 vorzu­ sehen.
Die die Steuervorrichtungen 13, 16, 20, 23 mit dem Lichtsensor 10 verbindende Leitung 31 kann auch als Bus-Leitungssystem ausgebildet sein. In diesem Falle kann auch der gemäß den Fig. 3 und 4 komplizierter aufgebaute Lichtsensor 10 un­ problematisch an dieses Bus-Leitungssystem ohne bauteil­ bedingten Kostenmehraufwand angeschlossen werden. Andern­ falls müßten die Signale der separaten Sensorelemente 27-30 über ein Kabel mit separaten Einzelleitungen vor allem der Klimaregelvorrichtung 14 zugeführt werden. Für die Helligkeits-Steuerelektronik 24 wäre dagegen nur eine einzi­ ge Leitung für die Signale des Sensorelements 27 erforder­ lich.
Bei dem in Fig. 5 dargestellten Ausführungsbeispiel ist ein Lichtsensor 32 vorgesehen, der ein einziges Sensor­ element aufweist. Oberhalb dieses Lichtsensors 32 ist eine Weitwinkeloptik 33 angeordnet, die z. B. als sogenannte fish-eye-Linse ausgebildet ist. Das von oben kommende Sonnen­ licht, wie auch das von der Seite kommende Infrarotlicht des Infrarotsenders 12, wird jeweils in dieser Weitwinkel­ optik 33 zum Lichtsensor 32 hin gelenkt, so daß das Licht aus allen Richtungen von oben auf die fotosensitive Fläche dieses Lichtsensors 32 fällt. Die Anordnung gemäß Fig. 5 kann selbstverständlich auch für die Schaltungsanordnung gemäß Fig. 1 eingesetzt werden. Darüber hinaus ist es auch möglich, bei dem in den Fig. 3 und 4 dargestellten Licht­ sensor 10 zur Optimierung des Lichteinfalls eine Weitwinkel­ optik gemäß Fig. 5 vorzusehen.

Claims (10)

1. Schaltungsanordnung mit einem eine lichtgesteuerte elektronische Steuervorrichtung, wie infrarotgesteuerte Alarmanlage, infrarotgesteuerte Zentralverriegelung, hellig­ keitgesteuerte Armaturenbeleuchtung, einstrahlungsabhängig gesteuerte Klimaanlage od. dgl., in einem Kraftfahrzeug steuernden Lichtsensor, dadurch gekennzeichnet, daß dieser wenigstens ein lichtempfindliches Sensorelement (27-30) aufweisende einzige Lichtsensor (10; 32) zur Steuerung von wenigstens zwei elektronischen Steuervorrichtungen (13, 16, 20, 23) mit diesen verbunden ist, wobei wenigstens eine dieser Steuervorrichtungen (13, 23) durch die Sonneneinstrah­ lung gesteuert ist.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Steuervorrichtungen (13, 16, 20, 23) und der Lichtsensor (10; 32) an einem Bussystem (31), insbesondere einem seriellen Bussystem, angeschlossen sind.
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtsensor (32) mit einer Weit­ winkeloptik (33) (fish-eye-Linse) versehen ist.
4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Lichtsensor (32) ein einziges Sensor­ element aufweist.
5. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtsensor (10) wenigstens ein erstes Sensorelement (27) zur direkten Erfassung der Sonneneinstrahlung von oben und wenigstens ein zweites Sensorelement (28-30) zur Erfassung von seitlich einfallen­ dem Infrarotlicht eines Infrarotsenders (12) aufweist.
6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der lichtempfindliche Bereich des ersten Sensorelements (27) nach oben und der des zweiten Sensor­ elements (28-30) zur Seite hinweist.
7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Abschirmelement (26) zur Verhinderung einer direkten Sonnenbestrahlung des zweiten Sensorelements (28-30) vorgesehen ist.
8. Schaltungsanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Abschirmelement (26) als Leiterplatte ausgebildet ist, an der das erste Sensorelement (27) auf der einen Seite und das andere Sensorelement (28-30) auf der anderen Seite angeordnet ist.
9. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere zweite Sensorelemente (28-30) vorgesehen sind, deren lichtempfindliche Bereiche jeweils in verschiedenen Richtungen nach außen hinweisen.
10. Schaltungsanordnung nach Anspruch 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die mehreren zweiten Sensorelemente (28-30) zur zusätzlichen Erfassung der indirekten Sonnenstrahlung und zur Erfassung der Einstrahlrichtung der Sonne ausge­ bildet sind.
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