DE4445934A1

DE4445934A1 - Capacitive sensor for measuring moisture content on vehicle screen

Info

Publication number: DE4445934A1
Application number: DE19944445934
Authority: DE
Inventors: Werner Klose
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1994-12-22
Filing date: 1994-12-22
Publication date: 1996-06-27

Abstract

The screen wiper (4) as the first capacitor electrode swivels over the working range of the second capacitor electrode (2) at least leading to the leaving of a determined amount of moisture at least over time. During this proximity, the capacitance effective between the two capacitor electrodes (1, 2) increases and the size of this capacitance determines the amount of moisture. An electronic evaluation unit is provided. The second capacitor electrode is arranged at the vehicle screen e.g. windscreen (6) inside the vehicle passenger space (8). The second capacitor electrode is embedded in the glass of the vehicle screen. At least one auxiliary electrode (3) can be arranged in the working region (11) of the second capacitor electrode and this e.g. ring shaped can encircle the second capacitor electrode.

Description

Field of application of the invention

Die Erfindung betrifft einen kapazitiven Meßfühler für die Messung von Feuchtigkeit wie Regenwasser, feuchter Schnee und Tau auf Fahrzeugscheiben zur Erzielung eines elektrischen Signals, mit dem eine feuchtigkeitsabhängige Steuerung von Scheibenwischern erfolgen kann.The invention relates to a capacitive sensor for the measurement of moisture such as rainwater, damp snow and dew Vehicle windows for obtaining an electrical signal with which a moisture-dependent control of windshield wipers can be done.

Die Erfindung wird vorzugsweise im Fahrzeugbau angewendet.The invention is preferably used in vehicle construction.

Characteristic of the known technical solutions

Eine automatische Steuerung von Scheibenwischern abhängig von der Feuchtigkeitsmenge, die sich auf der Fahrzeugscheibe befindet, war bisher nicht möglich, da bis heute kein geeigneter Meßfühler für die Messung der Feuchtigkeitsmenge zur Verfügung stand. Bekannte Steuerschaltungen für Scheibenwischer besitzen deshalb mehrere, vom Fahrer manuell vorwählbare, feste Intervallzeiten für eine Groban passung an die Regenmenge. Bei einer vorgewählten Intervallzeit wird der Wischermotor in gleichbleibenden Intervallen ein- und ausgeschaltet, unabhängig davon, ob der Regen zunimmt, schwächer wird oder aufhört. Der Fahrer muß, um einerseits stets gute Sicht zu haben und andererseits ein unnötiges Trockenlaufen und damit erhöhten Verschleiß des Wischergummis zu vermeiden, bei wechselnder Regenintensität immer wieder die Intervallzeit manuell umschalten bzw. vor dem Trockenlaufen den Scheibenwischer aus schalten.Automatic control of wipers depending on the Amount of moisture on the vehicle window was So far not possible, because no suitable sensor for the measurement of the amount of moisture was available. Known Control circuits for wipers therefore have several, from Driver manually preselectable, fixed interval times for a Groban fit to the amount of rain. With a preselected interval time the wiper motor is turned on and off at constant intervals turned off, regardless of whether the rain increases, weaker will or ceases. The driver must, on the one hand, always have good visibility to have and on the other hand unnecessary dry running and thus to avoid increased wear of the wiper rubber changing rain intensity again and again the interval time manually switch or switch off the wiper before running dry switch.

Nach der DE 32 06 029 wird zur Vermeidung dieser Mängel eine Vor richtung zum automatischen Ein- und Ausschalten von Scheibenwi schermotoren vorgeschlagen, bei der im Wirkungsbereich des Scheibenwischers ein elektronischer Fühler vorgesehen ist, der auf Feuchtigkeit anspricht und über einen Signalverstärker bei Feuch tigkeit den Wischermotor in Gang setzt und die Motorbewegung unterbricht, wenn die Scheibenoberfläche durch die Wischerbewegung getrocknet ist.According to DE 32 06 029 a to prevent these shortcomings Direction for the automatic switching on and off of windshields proposed shear motors at which in the range of the An electronic sensor is provided on the wiper Moisture responds and a signal amplifier when damp the wiper motor starts and the motor movement interrupts when the window surface by the wiper movement is dried.

In dieser DE fehlen genauere Angaben zum Aufbau des elektronischen Fühlers. Somit wurde keine Lösung für das eigentliche Problem, die Messung der Feuchtigkeit, aufgezeigt.This DE lacks more precise information on the structure of the electronic Feeler. So there was no solution to the real problem that Measurement of moisture, shown.

In der DE 31 44 546 wird ein Verfahren zur Intervallsteuerung von Scheibenwischern bekannt gemacht, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß ein feuchtigkeitsabhängiger, elektrischer Zustandswert der Scheibe gemessen und bei Überschreitung eines Trockenwertes der Scheibenwischer eingeschaltet und nach Erreichen des Trocken wertes der Scheibenwischer wieder ausgeschaltet wird.DE 31 44 546 describes a method for interval control of Wipers known, which is characterized is that a moisture dependent, electrical state value measured on the disc and when a dry value is exceeded the windshield wiper is switched on and after reaching dry value of the wipers is switched off again.

In dieser DE werden nur ganz allgemein die Messung des Leitwertes, die Messung der Selbstinduktion und/oder Massekapazität einer an der Fahrzeugscheibe angebrachten Leiterschleife und die Verwendung einer an sich bekannten Fensterantenne als einige Möglichkeiten für die Messung von Feuchtigkeit genannt. Der technische Aufwand für diese Verfahren erscheint in jedem Fall sehr hoch. Außerdem wird die Zuverlässigkeit und Genauigkeit der Messung besonders auch bei geringen Feuchtigkeitsmengen angezweifelt. In this DE only the measurement of the conductance, the measurement of self-induction and / or mass capacity of an the conductor loop attached to the vehicle window and the use a window antenna known per se as some possibilities called for measuring moisture. The technical effort for these procedures appears very high in any case. also the reliability and accuracy of the measurement becomes special doubted even with small amounts of moisture.

Aim of the invention

Die Erfindung hat einen einfach aufgebauten und leicht zu mon tierenden, kapazitiven Meßfühler für die Messung von Feuchtigkeit an Fahrzeugscheiben zum Ziel, um damit Anwendern die Möglichkeit zu bieten, mit dem gewonnenen elektrischen Meßsignal den Wisch intervall von Scheibenwischern automatisch, der Feuchtigkeitsmenge angepaßt zu steuern und vor dem Trockenlaufen den Scheibenwischer auch automatisch ausschalten zu lassen.The invention has a simple structure and easy to mon tive, capacitive probe for measuring moisture on vehicle windows to the goal to give users the opportunity to offer the wiping with the electrical measurement signal obtained interval of wipers automatically, the amount of moisture adapted to control and before running dry the wiper can also be switched off automatically.

State the nature of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, durch die Einbeziehung von bereits am Fahrzeug vorhandenen Teilen einen einfachen Aufbau, geringen Montageaufwand und eine sichere Arbeitsweise des Meß fühlers zu erreichen.The invention has for its object, by the inclusion simple construction of parts already on the vehicle, low installation effort and a safe working of the measurement to reach the sensor.

Erfindungsgemäß wird das dadurch gelöst, daß der an der Fahrzeug scheibe anliegende Scheibenwischer selbst eine erste Kondensator elektrode des kapazitiven Meßfühlers bildet, mindestens eine zugehörige zweite Kondensatorelektrode im Wischbereich des Scheibenwischers angeordnet ist, der Scheibenwischer als erste Kondensatorelektrode wie bekannt bei Wischbewegungen auf der Scheibenoberfläche vorhandene Feuchtigkeit mit sich führt, dabei zumindest zeitweise in, über oder durch den Wirkungsbereich der zweiten Kondensatorelektrode schwenkt, während dieser Annäherung die zwischen beiden Kondensatorelektroden wirkende Kapazität impulsartig stark ansteigt und daß die Feuchtigkeit die Größe dieser Kapazität mitbestimmt.According to the invention this is achieved in that the on the vehicle windshield wipers themselves a first capacitor electrode of the capacitive sensor forms at least one associated second capacitor electrode in the wiping area of the Windshield wiper is arranged, the windshield wiper as the first Capacitor electrode as known when wiping on the Existing surface with it, thereby at least temporarily in, over or through the sphere of activity of the second capacitor electrode pivots during this approach the capacitance acting between the two capacitor electrodes increases impulsively and that the moisture increases the size of this capacity.

Ein weiteres Merkmal der Erfindung ist, daß die zweite Konden satorelektrode vorzugsweise innerhalb des Fahrgastraumes an der Fahrzeugscheibe angeordnet werden kann. Damit besteht eine ein fache Anschlußmöglichkeit an eine ebenfalls innerhalb des Fahr gastraumes befindliche Auswerteelektronik. Da der außerhalb lie gende Scheibenwischer über die Fahrzeugmasse auch elektrisch mit der Auswerteelektronik verbunden ist, werden keine nach außen führenden elektrischen Leitungen benötigt.Another feature of the invention is that the second condensate satorelektrode preferably within the passenger compartment on the Vehicle window can be arranged. So there is a multiple connection options to a likewise within the drive evaluation electronics located in the guest room. Because the lie outside wipers across the vehicle mass also electrically the evaluation electronics is connected to the outside leading electrical lines required.

Embodiment

Die Erfindung wird nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Die zugehörigen Zeichnungen zeigen:The invention is illustrated below using an exemplary embodiment explained. The associated drawings show:

Fig. 1 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäß verwen deten Teile Fig. 1 is a schematic representation of the parts used according to the invention

Fig. 2 eine schematische Seitenansicht über die Anordnung des Meßfühlers an einer Fahrzeugscheibe. Fig. 2 is a schematic side view of the arrangement of the sensor on a vehicle window.

Der kapazitive Meßfühlers umfaßt im wesentlichen den Scheiben wischer 4 als erste Kondensatorelektrode 1 und eine im Wischbe reich des Scheibenwischers angeordnete zweite Kondensator elektrode 2.The capacitive sensor essentially comprises the windshield wiper 4 as the first capacitor electrode 1 and a second capacitor electrode 2 arranged in the wiper region of the windshield wiper.

Der mit seinem Wischergummi 5 an der Außenseite der Fahrzeugschei be 6 anliegende Scheibenwischer 4 ist über Wischergetriebe- /Wischermotor 10 mit der Fahrzeugmasse 12 und über diese mit einer Auswerteelektronik 7 verbunden. Als zweite Kondensatorelektrode 2 ist ein kleiner Streifen selbstklebende Kupferfolie innerhalb des Fahrgastraumes 8 an die Fahrzeugscheibe 6 geklebt. Dieser ist elektrisch ebenfalls an die Auswerteelektronik 7 angeschlossen. Die Auswerteelektronik 7 enthält eingangsseitig eine kapazitive Wandlerschaltung und daran anschließend einen Wechselspannungs- oder Impulsverstärker. Die Wandlerschaltung umfaßt eine Generator schaltung, deren Ausgang über eine Schaltdiode mit der zweiten Kondensatorelektrode 2 verbunden ist und einen Spannungsteiler, dessen Mittelabgriff mit dem Eingang des anschließenden Wechsel spannungs- oder Impulsverstärkers und gleichzeitig über einen Widerstand ebenfalls mit der zweiten Kondensatorelektrode 2 Ver bindung hat.The BE with its wiper blade 5 on the outer side of the Vehicle License 6 adjacent wiper 4 is connected via Wischergetriebe- / wiper motor 10 to the vehicle frame 12 and via the latter to an evaluation electronics. 7 As a second capacitor electrode 2 , a small strip of self-adhesive copper foil is glued to the vehicle window 6 inside the passenger compartment 8 . This is also electrically connected to the evaluation electronics 7 . The evaluation electronics 7 contains a capacitive converter circuit on the input side and then an AC voltage or pulse amplifier. The converter circuit comprises a generator circuit, the output of which is connected via a switching diode to the second capacitor electrode 2 and a voltage divider, the center tap of which has a connection to the input of the subsequent AC voltage or pulse amplifier and, at the same time, also has a resistor to the second capacitor electrode 2 Ver.

Während des Wischvorgangs schiebt der Scheibenwischer 4 die Feuchtigkeit vor sich her bis in bzw. durch den Wirkungsbereich 11 der zweiten Kondensatorelektrode 2. In diesem Moment erfolgt ein starker impulsartiger Kapazitätsanstieg zwischen beiden Konden satorelektroden 1, 2, dessen Höhe aufgrund der dielektrischen Wirkung des Wassers ganz entscheidend von der auf der Fahrzeug scheibe 6 befindlichen Feuchtigkeitsmenge bestimmt wird. Dieser Kapazitätsprung wird von der kapazitiven Wandlerschaltung in einen proportionalen Spannungssprung am Spannungsteiler gewandelt. Der darauffolgende Wechselspannungs- oder Impulsverstärker ver stärkt nur den Wechselspannungsanteil dieses Signals. Damit werden Drifterscheinungen, die vom kapazitiven Meßfühler, von der Wand lerschaltung oder vom Wechselspannungsverstärker selbst herrühren können in jedem Fall unterdrückt. Das Wechselspannungssignal wird dann wie bekannt weiterverarbeitet und in eine für die automati sche Steuerung des Scheibenwischers geeignete Form umgesetzt. Um zu erreichen, daß sich der Scheibenwischer 4 bei einsetzendem Regen auch automatisch einschaltet, ist das Ausführungsbeispiel in erweiterter Form mit einer Hilfselektrode 3 ausgestattet. Diese umgibt ringförmig die zweite Kondensatorelektrode 2 und ist mit dem Signalgrund bzw. der Fahrzeugmasse 12 an der Auswerteelek tronik 7 elektrisch verbunden. Weiterhin ist die Auswerteelek tronik 7 zu diesem Zweck um einen zweiten Wechselspannungs- oder Impulsverstärker erweitert. Dieser hat eine so hohe Verstärkung, daß allein die außen auf die Fahrzeugscheibe 6, in die Wirkungs bereiche 11 von zweiter Kondensatorelektrode 2 und Hilfselektrode 3 fallenden Regentropfen die Einschaltung des Scheibenwischers bewirken.During the wiping process, the wiper 4 pushes the moisture in front of it into or through the effective area 11 of the second capacitor electrode 2 . At this moment there is a strong pulse-like increase in capacitance between the two capacitor electrodes 1 , 2 , the height of which is very decisively determined by the amount of moisture on the vehicle glass 6 due to the dielectric effect of the water. This capacitance jump is converted by the capacitive converter circuit into a proportional voltage jump at the voltage divider. The subsequent AC voltage or pulse amplifier only amplifies the AC voltage component of this signal. This suppresses drift phenomena that can result from the capacitive sensor, from the circuit or from the AC voltage amplifier itself in any case. The AC voltage signal is then processed as known and converted into a form suitable for the automatic control of the windshield wiper. In order to ensure that the windshield wiper 4 also switches on automatically when it starts to rain, the exemplary embodiment is equipped in an expanded form with an auxiliary electrode 3 . This surrounds the second capacitor electrode 2 in a ring and is electrically connected to the signal ground or the vehicle ground 12 at the evaluation electronics 7 . Furthermore, the evaluation electronics 7 is expanded for this purpose by a second AC voltage or pulse amplifier. This has such a high gain that only the outside on the vehicle window 6 , in the effective areas 11 of the second capacitor electrode 2 and auxiliary electrode 3 falling raindrops cause the wiper to be switched on.

BezugszeichenlisteReference list

1 - erste Kondensatorelektrode
2 - zweite Kondensatorelektrode
3 - Hilfselektrode
4 - Scheibenwischer
5 - Wischergummi
6 - Fahrzeugscheibe
7 - Auswerteelektronik
8 - Fahrgastraum
9 - Wischbereich
10 - Wischergetriebe / Wischermotor
11 - Wirkungsbereich der zweiten Kondensatorelektrode
12 - Fahrzeugmasse. 1 - first capacitor electrode
2 - second capacitor electrode
3 - auxiliary electrode
4 - wipers
5 - wiper rubber
6 - Vehicle window
7 - Evaluation electronics
8 - Passenger compartment
9 - wiping area
10 - Wiper gear / wiper motor
11 - area of action of the second capacitor electrode
12 - Vehicle mass.

Claims

1. Capacitive sensor for measuring the amount of moisture on vehicle windows which is disposed the dielectric properties of water, exploiting in the wiping area of a windshield wiper and connected to evaluation electronics, characterized in that the voltage applied to the vehicle window (6), wiper (4) itself, a first capacitor electrode (1) forms the capacitive probe, at least one associated second capacitor electrode (2) is disposed in the wiping area (9) of the wiper (4), the wiper (4) as a first capacitor electrode (1) as known in wiping motions on the disc surface a certain Moisture amount entails, at least temporarily in, over or through the effective area ( 11 ) of the second capacitor electrode ( 2 ) pivots, while this approach increases the capacitance acting between the capacitor electrodes ( 1, 2 ) and that the amount of moisture the size of this r Capacity determined.

2. Capacitive sensor according to claim 1, characterized in that the second capacitor electrode ( 2 ) is advantageously arranged inside half of the passenger compartment ( 8 ) on the vehicle window ( 6 ).

3. Capacitive sensor according to claim 1, characterized in that the second capacitor electrode ( 2 ) in the glass of the vehicle disc ( 6 ) is embedded.

4. Capacitive sensor according to claims 1-3, characterized in that in the effective range ( 11 ) of the second capacitor electrode ( 2 ) at least one auxiliary electrode ( 3 ) can be arranged and this can enclose the second capacitor electrode ( 2 ) for example in a ring shape.

5. Capacitive sensor according to claims 1-4, characterized in that capacitor electrodes ( 2 ) and auxiliary electrodes ( 3 ) can be formed together with at least part of the electronic evaluation unit ( 7 ) to form a structural unit.

6. Capacitive sensor according to claims 1-5, characterized in that the wiper rubber ( 5 ) is advantageously electrically conductive.