ES2232117T3 - Dispositivo para detectar humectacion en una luna de cristal. - Google Patents

Abstract

La invención se refiere a un dispositivo sensor para la detección de humedad, especialmente precipitación y suciedad, en una ventana (22). Dicho dispositivo comprende al menos dos, preferiblemente ocho, emisores (12 y al menos un receptor (14) para recibir la luz radiada desde los respectivos emisores (12). Los emisores (12) están dispuestos concéntricamente alrededor del receptor (14), y el área de una superficie base (16) está definida por los emisores 812) y el receptor 814). El área de la superficie base (16) es al menos un sector circular. Como consecuencia, las dimensiones exteriores del sensor se reducen y la relación del área de la superficie sensible (20) al área de la superficie base (16) del sensor mejora.

Description

Dispositivo sensor para detectar humectación en una luna de cristal.

Estado de la técnica

La invención parte de un dispositivo sensor para detectarla humectación de una luna de cristal según el preámbulo de las reivindicaciones 1 y 2.

A partir del documento DE 197 01 258 A1 se ha dado a conocer un dispositivo sensor para controlar sistemas limpia y lava parabrisas para lunas de vehículos, el cual funciona según un principio optoelectrónico. El dispositivo sensor presenta varios emisores y como mínimo un receptor, los cuales, mediante un medio de acoplamiento, acoplan y desacoplan una determinada radiación en la luna de cristal cuya humectación, debida a la humedad o la contaminación, debe medirse. Debido al ángulo de acoplamiento, al menos una vez la radiación se refleja totalmente en la luna de cristal, sobre la superficie (seca) de la luna de cristal, y, finalmente, se vuelve a desacoplar en un receptor en un punto determinado previamente. A causa a una humectación de la superficie de la luna de cristal (aire, agua, hielo, niebla, contaminación, etc.), se perturba la reflexión total, de manera que se producen pérdidas de radiación dependientes de la humectación debidas al desacoplamiento de una parte de la radiación fuera de la trayectoria original de los rayos, por ejemplo, debidas a gotas de agua.

La radiación atenuada detectada por el receptor se emite como señal del sensor a una disposición que procesa las señales y allí se valora, por ejemplo, en relación con la activación de un sistema limpiaparabrisas o lavaparabrisas para vehículos. Un mecanismo de control activa el motor del limpiaparabrisas en un funcionamiento intermitente o continuo del limpiaparabrisas en función de la señal valorada del sensor.

De acuerdo con el documento DE 197 01 258 A1, los emisores están dispuestos de forma concéntrica en el medio de acoplamiento alrededor del receptor, o de forma concéntrica por secciones, de modo que el medio de acoplamiento está configurado en forma circular o anular. Con ello, a través del emisor, el receptor y el medio de acoplamiento se tiende una base circular. Debido a esto, el sensor, o la carcasa del sensor, está configurado en forma de cilindro circular.

La superficie sensible del sensor viene dada de forma aproximada por el total de las áreas de medida de la luna de cristal, que se encuentran en cada caso entre un emisor y el receptor correspondiente, es decir, irradiado. Aquí, como área de medida debe entenderse la zona en la cara que puede humedecerse de la luna de cristal, en la que la radiación del emisor se refleja totalmente sin humectación y, por tanto, la radiación del emisor se desacopla más o menos en el área de medida debido a una humectación de la luna de cristal.

Aquí, es desventajosa la base circular definida por los emisores, receptores y medios de acoplamiento y la carcasa en forma de cilindro circular del sensor, los cuales llevan a una dimensión relativamente grande del sensor y de su superficie de apoyo en la luna de cristal y, por tanto, hacen que el sensor incida en el campo de visión y moleste al conductor del vehículo cuando el sensor, como es normal hoy en día, está montado en el parabrisas dentro de la zona del limpiaparabrisas.

Además, aquí es desventajosa la proporción reducida de la superficie sensible respecto a la base del sensor o su superficie de apoyo. Esto se debe a que, con un número de emisores determinado previamente, por ejemplo, ocho, las zonas no sensibles entre los emisores dispuestos en el contorno exterior de la base son grandes, normalmente más grandes que las zonas sensibles.

Esto debe aclararse con un ejemplo. La base circular tendida a través de los ocho emisores es de aproximadamente 800 mm^{2} en caso de un radio r de 16 milímetros. Los emisores y el receptor están montados, por ejemplo, 3 mm por encima de la luna de cristal. El ángulo de acoplamiento es de 45º para un rayo de luz con un diámetro del rayo de 5 mm. Las ocho superficies sensibles individuales entre un emisor y el receptor en cada caso son elípticas y forman en conjunto una superficie sensible de aproximadamente 55 mm^{2}. Por tanto, la relación de toda la superficie sensible respecto a la base del sensor se calcula para un máximo del 6%.

Para aumentar la zona sensible podría utilizarse un número mayor de emisores. Sin embargo, en este caso debe contarse con un encarecimiento del sensor, sin que puedan subsanarse las desventajas de la gran dimensión o superficie de apoyo del sensor.

A partir del documento US-5.661.303 se conoce un dispositivo sensor que muestra las características de los preámbulos de las reivindicaciones independientes 1 y 2.

Ventajas de la invención

El dispositivo sensor según la invención con las características significativas de la reivindicación principal tiene la ventaja de que la base tendida a través de los emisores y el receptor no es un círculo completo, pero al menos es una sección circular. Por ejemplo, la base viene dada por un semicírculo o dos secciones circulares enfrentadas una hacia la otra con un ángulo central de aproximadamente 90 grados.

Además, con un número constante de emisores, por ejemplo, ocho, y receptores, mejora la relación entre superficie sensible y base, especialmente, en el caso de un semicírculo se duplica a un 12%. Es decir, la base disponible se aprovecha de forma óptima para medir la humectación.

Debido a la base reducida, se reducen también las dimensiones exteriores del sensor en la luna de cristal y, con ello, su superficie de apoyo. Es especialmente ventajoso que, debido a la base no circular, las dimensiones exteriores de la carcasa del sensor puedan reducirse adicionalmente seleccionando la superficie de apoyo no circular, sino cuadrangular, por ejemplo, rectangular, de manera que la base pueda disponerse en ésta con un aprovechamiento óptimo de la superficie de apoyo. Además, una carcasa o superficie de apoyo rectangular repercute en la fabricación reduciendo los costes.

Mediante las medidas expuestas en las reivindicaciones dependientes se obtienen perfeccionamientos ventajosos y mejoras de las características indicadas en la reivindicación principal.

En un primer ejemplo de realización, los receptores están dispuestos dentro de una superficie de apoyo cuadrangular del dispositivo sensor, de manera que los emisores están dispuestos en dos secciones circulares, de modo que las secciones circulares corresponden en cada caso a aproximadamente un cuarto de un círculo y sus vértices están dirigidos unos hacia otros y forman el centro del círculo. En el centro común de las secciones circulares se encuentra el receptor, en el borde exterior de las secciones circulares están dispuestos los emisores equidistantes respecto al receptor. Aquí es ventajoso que la anchura de la base rectangular corresponda únicamente de forma aproximada al radio. La longitud de la base rectangular se obtiene del radio duplicado.

Se obtiene otra disposición ventajosa si los emisores y receptores están dispuestos en forma de semicírculo dentro de esta superficie de apoyo rectangular del dispositivo sensor. Aquí, los emisores están dispuestos en el borde exterior de una sección circular en forma de semicírculo y el receptor está dispuesto en el centro de esta sección circular. De forma ventajosa, aquí la anchura de la base corresponde igualmente de forma aproximada al radio de la sección circular y la longitud de la base, al diámetro de la sección circular.

Una tercera disposición presenta dos secciones circulares (cuartos de círculo) que están dispuestas desplazadas 180º entre sí, unas junto a otras, dentro de la superficie de apoyo rectangular. En este caso, son necesarios dos receptores que detecten la radiación de los emisores.

Por consiguiente, es especialmente ventajoso que los emisores y receptores estén dispuestos dentro de la superficie de apoyo del dispositivo sensor y la base se elija con un aprovechamiento máximo de la superficie de apoyo, y, además, también se mejora al mismo tiempo la relación de las superficies sensibles respecto a la base. Con ello, según la invención, se obtiene un sensor económico con dimensiones exteriores pequeñas y al menos una eficacia constante.

Para reducir adicionalmente la superficie de apoyo del dispositivo sensor se minimiza la separación de los emisores respecto al receptor y, con ello, el radio de la base o de la sección circular, sometiéndose la luz emitida por los emisores únicamente a una reflexión total en la cara externa de la luna de cristal y, a continuación, desacoplándose en el receptor directamente desde la luna de cristal.

Dibujo

En el dibujo se muestran ejemplos de realización de la invención y se explican detalladamente en la descripción que viene a continuación. La figura 1 muestra un primer ejemplo de realización, la figura 2, un corte de un dispositivo sensor, la figura 3, un segundo ejemplo de realización, y la figura 4, un tercer ejemplo de realización del dispositivo sensor según la invención.

Descripción del ejemplo de realización

Las figuras 1 y 2 muestran un dispositivo sensor con una superficie 10 de apoyo rectangular de anchura b y longitud 1 de una carcasa 24 del sensor en una luna 22 de cristal. Su superficie 10 de apoyo viene dada, por ejemplo, por el contacto del sensor con la luna 22 de cristal. Sin embargo, por lo general, las dimensiones exteriores de la superficie 10 de apoyo corresponden a las dimensiones exteriores del dispositivo sensor. Así, por ejemplo, la superficie 10 de apoyo es también una proyección de las dimensiones exteriores de la carcasa 24 del sensor en una vista en planta de la luna 22 de cristal. Por tanto, alternativamente, la carcasa 24 del sensor puede sobresalir de forma abombada sobre la superficie de contacto de la luna 22 y alojar en ella los elementos del sensor.

El dispositivo sensor está sujeto, por ejemplo, en la zona de barrido de un limpiaparabrisas, en la cara interna de un parabrisas 22 delantero de un vehículo, o integrado en una base de un espejo retrovisor de un vehículo. No se muestra la sujeción de la carcasa 24 del sensor en la luna 22, por ejemplo, mediante pegado.

En particular, la superficie 10 de apoyo está fijada mediante pegado de un cuerpo óptico en la cara interna de la luna, de modo que éste desempeña la función de acoplar a la luna 22 la luz 26 emitida por un emisor 12, y desacoplar a un receptor 14 en otro punto determinado previamente la luz 26 conducida en la luna 22 mediante reflexión total o reflexión. Esto ocurre de vez en cuando en lentes 28, superficies refractantes o espejos que están conformados sobre o en el cuerpo óptico y que agrupan, difractan o desvían los rayos 26 en la dirección deseada.

Por encima de la superficie 10 de apoyo o del cuerpo óptico, ocho emisores 12 que emiten luz y un receptor 14 que detecta luz están sujetos en un dispositivo de sujeción, no mostrado, conocido en sí mismo, dentro de la carcasa 24 del sensor. A menudo se ofrece una placa 30 de circuitos impresos, que soporta el sistema electrónico o un mecanismo de control del sensor, como dispositivo de sujeción para sujetar los emisores 12 y receptores 14. Como emisores 12 se emplean preferiblemente diodos emisores de luz (LED), como receptores 14, diodos detectores de luz (LRD), de modo que preferiblemente la radiación 26 de los emisores se encuentra en la franja de infrarrojos (IR) o en la franja visual (VIS).

El receptor 14 se encuentra en el punto central de un círculo 18, indicado con puntos, en cuyo borde están dispuestos los emisores 12 de forma concéntrica respecto al receptor 14. Aquí, la superficie 10 de apoyo del dispositivo sensor está seleccionada de tal manera que la anchura b de la superficie 10 de apoyo es menor y la longitud 1 de la superficie 10 de apoyo mayor que el radio r duplicado del círculo 18. Los emisores 12 y el receptor 14 establecen una base 16, indicada con líneas discontinuas, a partir de dos secciones circulares que se encuentran con sus vértices enfrentados entre sí y cuyo ángulo \alpha central es de aproximadamente 90º o inferior.

Las superficies 20 sensibles bosquejadas corresponden a las zonas en la cara que puede humedecerse de la luna 22 de cristal, en las que se produce la reflexión total de la radiación 26 en el caso de una luna 22 no humedecida. Las zonas 20 sensibles se extienden más o menos según la disposición de los emisores 12 y receptores 14 respecto a la luna 22, el grosor de la luna 22 y el diámetro del rayo 26 de los emisores.

La figura 3 muestra una disposición alternativa de los emisores 12 y del receptor 14. Aquí, la base 16, tendida por los emisores 12, es un semicírculo con el radio r, de modo que los ochos emisores 12 están repartidos uniformemente en el borde del semicírculo y el receptor 14 forma el punto central del círculo 18. La base 16 tendida de esta manera puede disponerse con un aprovechamiento óptimo de la superficie 10 de apoyo determinada previamente por la carcasa 24 del sensor. Especialmente, la anchura b o longitud 1 de la superficie 10 de apoyo corresponde a la dimensión del radio r o del diámetro 2r del círculo 18.

La figura 4 muestra otra disposición de ocho emisores 12 y de los receptores 14 dentro de la misma superficie 10 de apoyo. Las dos secciones circulares están dispuestas unas junto a otras desplazadas entre sí 180º, de tal manera que ahora se utilizan dos receptores 14. Las secciones circulares presentan el mismo radio r y ángulo \alpha de abertura según la figura 1. La base 16 viene dada por ambas secciones circulares.

La separación r entre los emisores 12 y los receptores 14 correspondientes en cada caso viene dada, entre otras cosas, por la longitud de onda de la radiación emitida del emisor 12, el grosor de la luna 22 y del cuerpo óptico, el índice de refracción de la luna 22, así como también el ángulo de incidencia y el punto de incidencia de la radiación 26 en la luna 22, de manera que la radiación 26 acoplada en la luna 22 se refleja totalmente sólo una vez en la superficie de la luna 22, preferiblemente en la cara externa del parabrisas 22 delantero del vehículo y, a continuación, se conduce desde la luna 22 hasta el receptor 14. En caso de más de una reflexión total deseada en la cara exterior que puede humedecerse de la luna 22, la separación r de los emisores 12 y receptores 14 debe seleccionarse correspondientemente mayor.

Claims (9)

1. Dispositivo sensor para detectar humectación, especialmente precipitación y contaminación, en una luna (22) de cristal con al menos dos, preferiblemente ocho, emisores (12) ópticos y un receptor (14) óptico para la luz (26) emitida por los emisores (12) correspondientes, de modo que los emisores (12) están dispuestos de forma concéntrica alrededor del receptor (14) y una base (16) está determinada por la proyección de la disposición de emisores (12) y receptores (14) en un plano paralelo a la luna (22) de cristal, y la base (16) no es un círculo completo, pero al menos es una sección circular, y la base (16) presenta dos secciones circulares de un círculo (18), de modo que los emisores (12) están dispuestos en el borde de las secciones (16) circulares, caracterizado porque el receptor (14) común está dispuesto en el punto central del círculo (18).

2. Dispositivo sensor para detectar humectación, especialmente precipitación y contaminación, en una luna (22) de cristal con al menos dos, preferiblemente ocho, emisores (12) ópticos y dos receptores (14) ópticos para la luz (26) emitida por los emisores (12) correspondientes, de modo que los emisores (12) están dispuestos de forma concéntrica alrededor de los receptores (14) y una base (16) está determinada por la proyección de la disposición de emisores (12) y receptores (14) en un plano paralelo a la luna (22) de cristal, y la base (16) no es un círculo completo, pero al menos es una sección circular, de modo que los emisores (12) están dispuestos en el borde de las secciones (16) circulares y los dos receptores (14), en el punto central de las secciones (16) circulares en cada caso, caracterizado porque la base (16) presenta dos secciones (16) circulares que están dispuestas una junto a otra y desplazadas entre sí 180º.

3. Dispositivo sensor según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque cada sección (16) circular corresponde a aproximadamente un cuarto de un círculo (18) entero.

4. Dispositivo sensor según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque los emisores (12) están dispuestos en un semicírculo como sección (16) circular de un círculo (18) con un receptor (14) común en el punto central del círculo (18).

5. Dispositivo sensor según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque una proyección de una carcasa (24) del dispositivo sensor en la luna (22) de cristal produce una superficie (10) de apoyo cuadrangular, especialmente rectangular, en la luna (22) de cristal, dentro de la cual los emisores (12) y el como mínimo un receptor (14) están dispuestos aprovechando fundamentalmente al máximo la superficie (10) de apoyo disponible.

6. Dispositivo sensor según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la relación de la superficie (20) sensible del sensor en la luna (22) de cristal y su base (16) es mayor del 10 por ciento.

7. Dispositivo sensor según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la separación (r) entre los emisores (12) y los receptores (14) que detectan la luz (26) emitida está determinada de tal manera que únicamente se presenta una reflexión total de la luz (26) emitida en la luna (22) de cristal.

8. Dispositivo sensor según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque las separaciones (r) entre los emisores (12) y el receptor (14) correspondiente son igual de grandes.

9. Dispositivo sensor según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque los emisores (12) están dispuestos en separaciones regulares entre sí en el o cerca del borde exterior de la sección (16) circular.