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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Detektieren der
Position eines bewegbaren Körpers, mit einem Element, das Teil
des Körpers ist oder mit dem Körper verbunden ist und sich mit
diesem bewegt, und das mindestens eine Öffnung aufweist, die
zwischen einander entgegengesetzten Seiten des Elements
verläuft, und das sich während der Bewegung des Körpers entlang
eines vorbestimmten Weges bewegt, und mit mindestens einem
lichtabstrahlenden Sender und mindestens einem
lichtempfindlichen Empfänger, die an der gleichen Seite eines Trägers
befestigt sind und in bestimmten Positionen des Elements über
einen durch die mindestens eine Öffnung verlaufenden Lichtweg
miteinander kommunizieren. Eine derartige Vorrichtung ist in
EP-A-0 283 760 beschrieben. Beider bekannten Vorrichtung
bewegt sich das von dem Sender abgestrahlte Licht durch die
Öffnung und wird mittels eines Spiegel zurück reflektiert, so daß
sich das Licht durch die gleiche Öffnung zurückbewegt, um
anschließend von dem Empfänger empfangen zu werden.
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Ein Nachteil der bekannten Vorrichtung besteht darin, daß die
Verwendung eines Spiegels einen Verlust an Lichtstärke nach
der Reflexion durch den Spiegel verursacht. Zudem müssen der
Sender und der Empfänger relativ nahe zueinander positioniert
sein, wobei sich das von dem Sender ausgegebene Licht und das
mittels des Empfängers empfangene Licht in zwei einander
ent
gegengesetzten Richtungen durch die gleiche Öffnung bewegen.
Dies wiederum bedeutet, daß die Öffnung und das Element
relativ groß sein müssen. Es ist Aufgabe der Erfindung, eine
Vorrichtung des oben beschriebenen Typs zu schaffen, die nicht
unter den angeführten Nachteilen leidet.
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Gemäß der Erfindung ist eine Vorrichtung des oben
beschriebenen Typs dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtweg in nur einer
Richtung durch die mindestens eine Öffnung verläuft und daß
der Lichtweg durch mindestens einen Lichtleiter verläuft, der
zwei Enden hat, wobei der Lichtleiter relativ zu dem Träger
fixiert ist, wobei der Lichtleiter von dem Weg der Öffnung zu
dem mindestens einen Sender oder Empfänger aus dem Element
heraus verläuft und einen gekrümmten Weg bildet, und wobei ein
Ende des Lichtleiters dem Sender oder Empfänger zugewandt ist,
und wobei das andere Ende des Lichtleiters und der Träger an
entgegengesetzten Seiten des Elements angeordnet sind.
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Durch die Verwendung des Lichtleiters wird der Lichtverlust
minimiert. Ferner brauchen aufgrund der Verwendung eines
Lichtleiters und aufgrund der Tatsache, daß der Lichtweg in
nur einer Richtung durch die mindestens eine Öffnung verläuft,
der Sender und der Empfänger nicht relativ nahe zueinander
positioniert zu sein, und die mindestens eine Öffnung braucht
nicht übermäßig groß zu sein.
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Patent Abstracts of Japan JP-A-57-573 beschreibt eine
Vorrichtung, bei der ein von einem Sender ausgegebener Lichtstrahl
mittels eines Lichtleiters zu einem Empfänger hin abgelenkt
wird. Bei dieser bekannten Vorrichtung jedoch ist der
Lichtleiter in das Element integriert, so daß das Element relativ
groß wird. Das Element ist tatsächlich eine Tür oder ein
Fenster. Aus JP-A-57-573 ist nicht bekannt, entsprechend der
vorliegenden Erfindung den Lichtleiter relativ zu dem Träger zu
fixieren und den Träger und den Lichtleiter an
entgegengesetzten Seiten des Elements anzuordnen.
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Ferner beschreibt EP-A-0 443 216 eine Vorrichtung zum
Detektieren der Position eines bewegbaren Körpers. Diese bekannte
Vorrichtung umfaßt ein Kraftfahrzeug-Schiebedach und mit
diesem verbundene Elemente, die sich mit dem Schiebedach bewegen.
In einem der mit dem Schiebedach verbundenen Elemente sind
Öffnungen ausgebildet. Über die Öffnungen können in bestimmten
Positionen des Schiebedachs Lichtstrahlen, die von einem an
der Seite der Elemente angeordneten Sender ausgegeben werden,
mittels eines an der anderen Seite der Elemente angeordneten
Sender empfangen werden.
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Ein Nachteil derartiger Vorrichtungen besteht darin, daß der
Sender und der Empfänger einander gegenüberliegend angeordnet
sein müssen.
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Zu diesem Zweck sind für jeden Sender und jeden Empfänger ein
separater Befestigungsvorgang und eine separate
Befestigungsstelle erforderlich. Zudem verlangen der Sender und der
Empfänger separate elektrische Verbindungen und separate
gedruckten Schaltungsplatinen. Aus EP-A-443 216 ist nicht bekannt,
entsprechend der vorliegenden Erfindung den Sender und den
Empfänger an der gleichen Seite des Trägers zu befestigen.
Im folgenden wird die Erfindung anhand der zugehörigen
Zeichnungen näher erläutert.
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Fig. 1 und Fig. 2 zeigen schematisch die Arbeitsweise der beiden
bekannten Vorrichtungen;
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Fig. 3 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht eines
Beispiels einer Detektionsvorrichtung gemäß der
Erfindung;
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Fig. 4 zeigt einen Teil einer Variante einer Vorrichtung
gemäß der Erfindung; und
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Fig. 5 zeigt einen Teil einer Variante einer Vorrichtung
gemäß der Erfindung, die den Teil gemäß Fig. 4 enthält.
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Fig. 1A zeigt einen bewegbaren Körper 12, der eine oder
mehrere Öffnungen 10,11 aufweist. Wie noch eingehender erläutert
wird, kann die entlang eines vorbestimmten Weges gelegene
Position des Körpers und/oder eines mit dem Körper 12
verbundenen zweiten Körpers, Gefüges oder Elements mittels der
Öffnungen bestimmt werden. Bei dem gezeigten Beispiel ist der Körper
12 plattenförmig, und der Körper kann sich in der durch den
Pfeil 13 angedeuteten Richtung entlang eines vorbestimmten
Weges bewegen.
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Fig. 1B zeigt einen Querschnitt eines an der Öffnung 10
gelegenen Teils der Körpers 12. An einander entgegengesetzten
Seiten des Körpers sind entlang eines durch die Öffnungen 10, 11
verlaufenden Weges ein Sender 1, der bei Betrieb Licht
abstrahlt, und ein lichtempfindlicher Empfänger 2 angeordnet.
Das Licht braucht kein sichtbares Licht zu sein; prinzipiell
kann auch Infrarot- oder UV-Licht verwendet werden. Der Sender
1 kann z. B. eine lichtemittierende Diode (LED) sein, und der
lichtempfindliche Empfänger kann z. B. ein Phototransistor
sein. Solange der Körper 12 zwischen dem Sender und dem
Empfänger angeordnet ist, empfängt der Empfänger keinerlei von
dem Sender ausgegebenes Licht. Sobald jedoch eine Öffnung des
Körpers 12 zwischen den Sender und den Empfänger gelangt,
empfängt der Empfänger das von dem Sender ausgegebene Licht.
Anschließend erzeugt der Sender ein entsprechendes
Ausgangssignal, das zum Aktivieren einer Steuereinrichtung für das
Schiebedach und/oder eine Wiedergabevorrichtung dienen kann.
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Fig. 2A zeigt eine Variante, bei der der Körper 12 mit einer
Zahnradvorrichtung 14, 15 verbunden ist. Bei diesem Beispiel
weist die Verbindung eine Zahnstange 16 auf. In dem Zahnrad 15
sind wiederum Öffnungen 10, 11 ausgebildet. Fig. 2B zeigt
nochmals den Sender 1 und den Empfänger 2, die an
entgegengesetzten Seiten des Zahnrads 15 entlang des Weges der Öffnungen
10, 11 befestigt sind. Der Sender und der Empfänger sind in der
Lage, miteinander zu kommunizieren, sobald eine Öffnung 10, 11
exakt zwischen dem Sender und dem Empfänger und in Linie mit
dem Sender und dem Empfänger angeordnet ist. Da die Stelle der
Öffnungen bekannt ist, sind, sobald der Empfänger Licht von
dem Sender empfängt, auch die Position des Zahnrads 15 und
somit die Position des fest mit diesem verbundenen
Schiebedachs bekannt. Wiederum kann das Ausgangssignal des Empfängers
zum Steuern einer Antriebsvorrichtung für das Schiebedach
dienen.
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Wie bereits erwähnt, kann das Erfordernis, einen Sender und
einen Empfänger einander gegenüberliegend an entgegengesetzten
Seiten eines bewegbaren Elements zu befestigen, manchmal
Komplikationen verursachen.
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Gemäß der Erfindung kann dieser Nachteil beseitigt werden,
indem eine Konfiguration des z. B. in Fig. 3 gezeigten Typs
verwendet wird.
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Es wird darauf hingewiesen, daß die bereits beschriebenen
verschiedenartigen Versionen auch für die im folgenden
beschriebenen Vorrichtungen gemäß der Erfindung anwendbar sind.
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Bei dem Beispiel gemäß Fig. 3 wird das Licht, das von dem
Sender 1 ausgegeben wird und durch ein kleines Loch 5 in einem
bewegbaren Körper 4 tritt, mittels eines Lichtleiters 3
empfangen und auf einen Lichtempfänger 2 gelenkt, der an dem
gleichen Träger 6 wie der Sender 1 angeordnet ist.
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Der Empfänger 2 empfängt das Lichtsignal und übermittelt es
der Steuervorrichtung 7 zwecks Steuerung des Schiebedachs oder
eines ähnlichen bewegbaren Körpers, z. B. über einen Motor. Im
Prinzip kann der Empfänger 2 in jeder gewünschten Ebene
positioniert sein und braucht nicht direkt dem Sender
gegenüberliegend positioniert zu sein, wie bei herkömmlichen
Detektions-/Positionierungs-Einrichtungen der Fall ist. Es ist
jedoch von Vorteil, wenn der Sender und der Empfänger in der
gleichen Ebene positioniert sind.
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Ein weiterer wichtiger Vorteil dieser Ausgestaltung besteht
jedoch darin, daß, falls mehr als ein Sendet zusammen mit
mehreren nebeneinander an Bändern ausgebildeten kleinen Löchern
und/oder Schlitzen zur Ermöglichung einer Mehr-Bit-Kodierung
verwendet wird, nur ein einziger Empfänger benötigt wird. Der
Punkt dabei ist, daß durch abwechselndes Aktivieren der Sender
und gleichzeitiges Prüfen der Ausgangssignale des
Lichtempfängers festgestellt werden kann, welcher Sender das zu einem
gegebenen Zeitpunkt empfangene Lichtsignal ausgegeben hat.
Dieses Prinzip ist als Multiplexen bekannt. Somit kann eine
beträchtliche Kostenersparnis erzielt werden. Es können auch
z. B. ein einziger Sender und mehrere Empfänger verwendet
werden. Der Code kann dann direkt von dem Empfänger erhalten
werden.
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Mit der Vorrichtung gemäß der Erfindung kann die Position
eines bewegbaren Körpers zu jeder Zeit bestimmt werden. Im Falle
eines Schiebedachs für einen Wagen kann die Vorrichtung der
Erfindung mit der Steuerung verbunden werden, die den das Dach
bewegenden Motor steuert. Somit empfängt die Steuerung ein
Signal und kann die momentane Position des Daches bestimmen
sowie entsprechend "handeln".
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Fig. 4 und 5 zeigen ein spezielles Ausführungsbeispiel, und
zwar eine Schiebedachanordnung bei einem Kraftfahrzeug. In dem
Beispiel sind für das Schiebedach drei detektierbare
Positionen vorgesehen:
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A - schräg geöffnet
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B - geschlossen
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C - horizontal offen
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Diese Positionen entsprechen den Schlitz-Kombinationen A, B
und C in Fig. 4.
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Fig. 5 zeigt eine mit dem Schiebedach verbundene flache
Platte, die mit Öffnungen 20-23 zur Angabe der Position versehen
ist. An einer gedruckten Schaltungsplatine 6 sind Sender 1a,
1b und 1c und ein Lichtempfänger 2 angeordnet. Der Sender 1a
kann Licht durch die Öffnung 23 hindurch abstrahlen; das Licht
der Sender 1b und 1c ist durch die Platte 4 blockiert. Bei der
Position handelt es sich nun um die horizontal offene
Position. Das Licht des Senders 1a wird über einen Lichtleiter 3
dem Lichtempfänger 2 zugeführt.
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Falls sich die Platte 4 weiter nach rechts bewegt, kann eine
Position erreicht werden, in der die Sender 1b und 1c
gegenüber den Öffnungen 21 und 22 angeordnet sind. Der Empfänger
empfängt dann Licht von beiden Sendern. Dies kann z. B. mit
Zeitverschiebung erfolgen (Multiplex-System). Bei weiterer
Bewegung der Platte gelangen der lange Schlitz 21 und die
Öffnung 20 gleichzeitig in den Sendern 1a und 1b
gegenüberliegende Positionen, was wiederum detektiert werden kann.
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Alternativ können Sender verwendet werden, die Licht mit
Wellenlängen ausgeben, welche speziell zu einem bestimmten Sender
gehören. Am Empfängerende kann dann auf der Basis des
empfangenen Lichtspektrums bestimmt werden, von welchen Sendern das
Licht ausgegeben worden ist. Dies verlangt kein
Zeitmultiplexen; es sind jedoch geeignete Empfänger und/oder
Frequenzfilter erforderlich.
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Ferner besteht die Möglichkeit, mit oder ohne Verwendung eines
Zeitmultiplex-Systems das von den Sendern ausgegebene Licht in
für jeden Sender unterschiedlicher Weise zu modulieren, so daß
am Empfängerende mittels geeigneter Modulationsdetektoren
bestimmt werden kann, von welchen Sendern das Licht ausgegeben
wurde.
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Durch die Verwendung mehrerer Öffnungen und entsprechender
Sender kann unter Verwendung relativ einfacher Mittel eine
große Anzahl von Positionen der Platte 4 und somit eines mit
dieser verbundenen Körpers, z. B. eines Schiebedachs,
detektiert werden. Der gleiche Effekt kann mit einem einzigen
Sender und mehreren Empfängern oder mit mehreren Sendern und
mehreren Empfängern erzielt werden. Der oder die Lichtleiter kann
bzw. können entweder am Senderende oder am Empfängerende
angeordnet sein.
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Zweckmäßige Lichtleiter können in vielfältiger Weise
ausgestaltet sein, z. B. unter Verwendung von Prismen oder in
geeigneter Weise geschliffener Glaselemente, die bei Bedarf mit
innenreflektierenden Stellen versehen sind. Auch Optikfasern,
Linsen und dgl. können Teil der Lichtleiter sein.
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Falls gewünscht, kann der Lichtleiter an einem Ende relativ zu
dem Sender oder Empfänger mechanisch fixiert sein, wobei das
andere Ende mit einer Positionierungsvorrichtung für den
Empfänger bzw. Sender versehen ist.