DE4439048A1 - Feuchtesensor - Google Patents
FeuchtesensorInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen Feuchtesensor, insbesondere zur
Erkennung von Feuchte auf einer Kraftfahrzeugscheibe.
Neben vielen anderen Feuchtesensoren sind akustische
Sensoren bekanntgeworden, bei denen auftreffende Tropfen
elektrische Signale erzeugen, die nach geeigneter
Verstärkung ausgewertet werden. Die Funktion dieser
Feuchtesensoren wird dadurch beeinträchtigt, daß auch Staub,
Steinchen, Sand und Insekten beim Auftreffen Signale
erzeugen. Ferner wird dieser Feuchtesensor unempfindlicher,
wenn er völlig mit Wasser benetzt ist. Dann erzeugen weitere
auftreffende Tropfen schwächere Signale. Außerdem werden
kleinste feine Tropfen, wie beispielsweise Nebelnässe, nicht
detektiert.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, bei einem
akustischen Feuchtesensor die erwähnten Nachteile weitgehend
zu vermeiden, insbesondere die Verringerung der
Empfindlichkeit durch die Benetzung mit Wasser.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein
elektro-akustischer Wandler mit einer
Schallaustritts-/-eintrittsfläche der Feuchte ausgesetzt ist
und mindestens zeitweise von einer Wechselspannung,
vorzugsweise im Ultraschall-Frequenzbereich, beaufschlagt
ist.
Durch das Anlegen der Wechselspannung an den
elektro-akustischen Wandler wird die
Schallaustritts-/-eintrittsfläche - im folgenden auch
Sensorfläche genannt - in Schwingung versetzt, wodurch
Feuchtigkeit von dieser weggeschleudert wird. Dieser Effekt
ist an sich durch die Verwendung bei Luftbefeuchtern und
Inhalatoren bekannt. Bei dem erfindungsgemäßen Feuchtesensor
ist eine Ausnutzung dieses Effekts in zweifacher Hinsicht
möglich. Zum einen ändern sich die elektrischen
Eigenschaften, insbesondere die Impedanz, in Abhängigkeit
davon, ob die Fläche mit Feuchtigkeit benetzt ist. Zum
anderen wird eine andauernde Benetzung mit Wasser vermieden.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß
aus der Impedanz des elektro-akustischen Wandlers während
des Anlegens der Wechselspannung ein Signal über das
Vorliegen von Feuchte abgeleitet wird. Eine vorteilhafte
Ausgestaltung dieser Ausführungsform besteht darin, daß der
elektro-akustische Wandler in Resonanz betrieben wird, aus
deren Verstimmung ein Signal über das Vorliegen von Feuchte
abgeleitet wird.
Eine vorteilhafte Realisierung dieser Ausführungsform kann
dadurch erfolgen, daß die Frequenz der Wechselspannung auf
Resonanz geregelt wird und daß eine dabei entstehende
Regelspannung eine vorhandene Feuchte angibt.
Durch diese Ausführungsform kann auch Feuchte detektiert
werden, welche sich durch feine Tropfen, wie beispielsweise
Nebelnässe, auf der Fläche niedergeschlagen hat. Außerdem
tritt bei einer entsprechend hohen zugeführten Leistung
keine nennenswerte Verminderung der Empfindlichkeit durch
Benetzung des Sensors mit Wasser auf. Fehlanzeigen durch
Staub, Steinchen und Sand sind ebenfalls praktisch
ausgeschlossen.
Bei einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Feuchtesensors ist vorgesehen, daß der elektro-akustische
Wandler zyklisch derart mit der Wechselspannung beaufschlagt
ist, daß auf der Schallaustritts-/-eintrittsfläche
befindliche Feuchte entfernt wird, und daß zwischen der
Beaufschlagung mit Wechselspannung Meßintervalle vorgesehen
sind.
Durch Beaufschlagung mit einer ausreichend hohen
Wechselspannung wird zwischen den Meßintervallen die
angesammelte Feuchte entfernt. Die Messung als solche kann
dann gemäß einer Weiterbildung dieser weiteren
Ausführungsform dadurch erfolgen, daß in den Meßintervallen
das Ausgangssignal des als Mikrofon betriebenen
elektro-akustischen Wandlers ausgewertet wird. Vorzugsweise
ist dabei vorgesehen, daß in der Ausgangsspannung des
elektro-akustischen Wandlers enthaltene Impulse gezählt
werden und daraus ein Signal über das Vorliegen von Feuchte
abgeleitet wird.
Eine andere Weiterbildung der weiteren Ausführungsform
besteht darin, daß in den Meßintervallen der
elektro-akustische Wandler auch mit einer Wechselspannung,
jedoch mit einer geringeren Leistung beaufschlagt ist und
aus der Impedanz des elektro-akustischen Wandlers ein Signal
über das Vorliegen von Feuchte abgeleitet wird.
Bei dieser Weiterbildung wird die Beaufschlagung mit
Wechselspannung dazu benutzt, die Fläche vor einem weiteren
Meßintervall zu trocknen. Während der Beaufschlagung mit
einer geringeren Wechselspannung erfolgt eine Auswertung im
Sinne der ersten Ausführungsform.
Eine einfache Realisierung der weiteren Ausführungsform
besteht darin, daß der elektro-akustische Wandler über einen
von einem Mikrocomputer steuerbaren Umschalter abwechselnd
mit einem die Wechselspannung abgebenden Ausgang des
Mikrocomputers und mit einem Eingang eines Verstärkers
verbindbar ist, dessen Ausgang an einen Analogsignaleingang
des Mikrocomputers angeschlossen ist. Zur Erzeugung einer
ausreichenden Leistung kann dabei vorgesehen sein, daß
zwischen dem Ausgang des Mikrocomputers und dem Umschalter
ein weiterer Verstärker angeordnet ist.
Bei dem erfindungsgemäßen Feuchtesensor ist es besonders
vorteilhaft, wenn der elektro-akustische Wandler ein
Piezo-Wandler ist.
An einem Kraftfahrzeug kann der Sensor dort angeordnet sein,
wo bezüglich der Feuchte bzw. des Auftreffens von
Regentropfen ähnliche Verhältnisse herrschen wie an einer
sauber zu haltenden Scheibe, insbesondere der
Windschutzscheibe. Es kann daher vorgesehen sein, daß ein
Teilbereich der Kraftfahrzeugscheibe oder ein Teilbereich
der Karosserie-Oberfläche die Sensorfläche bildet. Ferner
eignet sich ein Außenspiegel des Kraftfahrzeugs zur
Anbringung der Sensorfläche.
Sehr langsame Änderungen des abgeleiteten Signals ergeben
sich, wenn Teilchen, wie Staub oder Pollen, das Signal
verursachen. Zur Erkennung von Regen ist es daher meistens
vorteilhaft, wenn die Differenz aus mehreren
aufeinanderfolgend abgeleiteten Signalen gebildet wird.
Die Erfindung läßt zahlreiche Ausführungsformen zu. Zwei
davon sind schematisch in der Zeichnung als Fig. 1 und 2
dargestellt und nachfolgend beschrieben.
Gleiche Teile sind in den Figuren mit gleichen Bezugszeichen
versehen.
Der in Fig. 1 dargestellte Feuchtesensor umfaßt einen
elektro-akustischen Wandler 1, der im wesentlichen aus einer
Piezo-Folie 2 besteht, welcher eine Spannung über Anschlüsse
3, 4 zuführbar ist. Der elektro-akustische Wandler ist
geschnitten dargestellt, wobei die Fläche 5 als Sensorfläche
dient und Teilchen, wie beispielsweise Regentropfen, in
Pfeilrichtung auf die Fläche 5 auftreffen können. Während
ein Anschluß 3 mit Masse verbunden ist, ist an den Anschluß
4 ein steuerbarer Umschalter 6 angeschlossen, der über zwei
Verstärker 7, 8 mit einem Ausgang 9 und einem Analogeingang
10 eines Analog/Digital-Wandlers 13 eines Mikrocomputers 11
verbunden ist. Ferner steht ein Steuereingang des
Umschalters 6 mit einem weiteren Ausgang 12 des
Mikrocomputers in Verbindung.
Bei 15 erzeugt der Mikrocomputer 11 eine Wechselspannung mit
einer Frequenz oberhalb des Hörbereichs, die über den
Ausgang 9 dem Verstärker 7 zugeführt, dort verstärkt und
dann über den Umschalter 6 dem elektro-akustischen Wandler
zugeführt wird. Die mit der Verstärkung erzielte Leistung
ist derart groß, daß während dieser Phase eventuell
vorhandene Feuchtigkeit von der Fläche 5 entfernt wird.
In einer weiteren Phase wird über den Ausgang 12 der
Umschalter in die untere Stellung gelegt, so daß von dem
dann als Mikrofon betriebenen elektro-akustischen Wandler 1
Signale zum Eingang des Verstärkers 8 gelangen. Die
verstärkten Signale werden in einem im Mikrocomputer 11
vorhandenen Analog/Digital-Wandler 13 in digitale Signale
umgewandelt und entsprechend einem im Mikrocomputer 11
vorhandenen Programm analysiert. So können beispielsweise
Impulse über eine vorgegebene Zeit gezählt werden, so daß
ein Signal entsteht, das im wesentlichen anzeigt, wieviele
Regentropfen auf die Fläche 5 auftreffen.
Einem weiteren Ausgang 14 des Mikrocomputers 11 kann ein
Signal abgenommen werden, das beispielsweise diese Anzahl
darstellt oder das ein reines binäres Signal ist, welches
von einem Zustand in den anderen übergeht, wenn die
Sensorsignalanalyse im Mikrocomputer eine Wischerauslösung
als notwendig erkennt.
Bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform wird der
elektro-akustische Wandler 1 ununterbrochen mit einer
Wechselspannung beaufschlagt, wobei jedoch in einer ersten
Phase mehr Leistung als in einer zweiten Phase zugeführt
wird. Dazu dient eine umschaltbare Wechselspannungsquelle,
die vom Verstärker 7, von einem steuerbaren Schalter 16 und
einem Widerstand 17 gebildet wird.
Während der ersten Phase ist der Schalter 16 leitend, so daß
der elektro-akustische Wandler die volle Ausgangsleistung
des Verstärkers 7 erhält. Dadurch wird die eventuell
vorhandene Feuchtigkeit von der Fläche 5 entfernt. Während
der zweiten Phase ist der Schalter 16 nichtleitend. Die sich
wieder ansammelnde Feuchte wird dann dadurch gemessen, daß
der elektro-akustische Wandler 1 in Resonanz betrieben wird.
Dazu wird bei 18 im Mikrocomputer 11 eine Wechselspannung
veränderlicher Frequenz erzeugt, die derart geregelt wird,
daß die am Anschluß 4 gemessene Spannung ein Maximum
einnimmt. Aus der Frequenz bzw. aus der zur Einstellung der
Frequenz im Mikrocomputer 11 dienenden Regelgröße ist dann
ein Rückschluß auf die Menge der Feuchte möglich.
Claims (18)
1. Feuchtesensor, insbesondere zur Erkennung von Feuchte
auf einer Kraftfahrzeugscheibe, dadurch gekennzeichnet, daß
ein elektro-akustischer Wandler (1) mit einer
Schallaustritts-/-eintrittsfläche (5) (Sensorfläche) der
Feuchte ausgesetzt ist und mindestens zeitweise von einer
Wechselspannung, vorzugsweise im
Ultraschall-Frequenzbereich, beaufschlagt ist.
2. Feuchtesensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß aus der Impedanz des elektro-akustischen Wandlers (1)
während des Anlegens der Wechselspannung ein Signal über das
Vorliegen von Feuchte abgeleitet wird.
3. Feuchtesensor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß der elektro-akustische Wandler in Resonanz betrieben
wird, aus deren Verstimmung ein Signal über das Vorliegen
von Feuchte abgeleitet wird.
4. Feuchtesensor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die Frequenz der Wechselspannung auf Resonanz geregelt
wird und daß eine dabei entstehende Regelspannung eine
vorhandene Feuchte angibt.
5. Feuchtesensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der elektro-akustische Wandler (1) zyklisch derart mit
der Wechselspannung beaufschlagt ist, daß auf der
Schallaustritts-/-eintrittsfläche befindliche Feuchte
entfernt wird, und daß zwischen der Beaufschlagung mit
Wechselspannung Meßintervalle vorgesehen sind.
6. Feuchtesensor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
daß in den Meßintervallen das Ausgangssignal des
elektro-akustischen Wandlers ausgewertet wird.
7. Feuchtesensor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
daß in der Ausgangsspannung des elektro-akustischen Wandlers
(1) enthaltene Impulse gezählt und/oder deren Amplitude
und/oder deren Dauer bewertet werden.
8. Feuchtesensor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
daß in den Meßintervallen der elektro-akustische Wandler
auch mit einer Wechselspannung, jedoch mit einer geringeren
Leistung beaufschlagt ist und aus der Impedanz des
elektro-akustischen Wandlers ein Signal über das Vorliegen
von Feuchte abgeleitet wird.
9. Feuchtesensor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,
daß in den Meßintervallen der elektro-akustische Wandler in
Resonanz betrieben wird, aus deren Verstimmung ein Signal
über das Vorliegen von Feuchte abgeleitet wird.
10. Feuchtesensor nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,
daß die Frequenz der Wechselspannung auf Resonanz geregelt
wird und daß eine dabei entstehende Regelspannung eine
vorhandene Feuchte angibt.
11. Feuchtesensor nach einem der Ansprüche 6 oder 7,
dadurch gekennzeichnet, daß der elektro-akustische Wandler
(1) über einen von einem Mikrocomputer (11) steuerbaren
Umschalter (6) abwechselnd mit einem die Wechselspannung
abgebenden Ausgang (9) des Mikrocomputers (11) und mit einem
Eingang eines Verstärkers (8) verbindbar ist, dessen Ausgang
an einen Analogsignaleingang (10) des Mikrocomputers (11)
angeschlossen ist.
12. Feuchtesensor nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet,
daß zwischen dem Ausgang (9) des Mikrocomputers (11) und dem
Umschalter ein weiterer Verstärker (7) angeordnet ist.
13. Feuchtesensor nach einem der Ansprüche 8 bis 10,
dadurch gekennzeichnet, daß der elektro-akustische Wandler
(1) mit einem Ausgang einer Wechselspannungsquelle (7, 16,
17), deren abgegebene Leistung von einem Mikrocomputer (11)
steuerbar ist, und mit einem Eingang eines Verstärkers (8)
verbunden ist, dessen Ausgang an einen Analogsignaleingang
(10) des Mikrocomputers (11) angeschlossen ist.
14. Feuchtesensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß der elektro-akustische Wandler
ein Piezo-Wandler (1) ist.
15. Feuchtesensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß ein Teilbereich der
Kraftfahrzeugscheibe die Sensorfläche bildet.
16. Feuchtesensor nach einem der Ansprüche 1 bis 14,
dadurch gekennzeichnet, daß ein Teilbereich der
Karosserie-Oberfläche die Sensorfläche bildet.
17. Feuchtesensor nach einem der Ansprüche 1 bis 14,
dadurch gekennzeichnet, daß die Sensorfläche auf einem
Außenspiegel angeordnet ist.
18. Feuchtesensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Differenz aus mehreren
aufeinanderfolgend abgeleiteten Signalen gebildet wird.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19944439048 DE4439048A1 (de) | 1994-11-02 | 1994-11-02 | Feuchtesensor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19944439048 DE4439048A1 (de) | 1994-11-02 | 1994-11-02 | Feuchtesensor |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4439048A1 true DE4439048A1 (de) | 1996-05-09 |
Family
ID=6532254
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19944439048 Withdrawn DE4439048A1 (de) | 1994-11-02 | 1994-11-02 | Feuchtesensor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE4439048A1 (de) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10348357A1 (de) * | 2003-10-17 | 2005-05-19 | Volkswagen Ag | Vorrichtung und Verfahren zum Steuern einer Scheibenwischeranlage eines Kraftfahrzeugs |
DE10354473A1 (de) * | 2003-11-21 | 2005-06-30 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Mehrkanalige Ultraschall-Messeinrichtung |
US20120154330A1 (en) * | 2009-08-27 | 2012-06-21 | Kyocera Corporation | Input apparatus and control method for input apparatus |
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1994
- 1994-11-02 DE DE19944439048 patent/DE4439048A1/de not_active Withdrawn
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Legal Events
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