ES2257550T3 - Sensor para detectar la suciedad y/o la humedad en la cara exterior de un cristal. - Google Patents
Sensor para detectar la suciedad y/o la humedad en la cara exterior de un cristal.Info
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Abstract
Sensor para la detección de suciedad o humedad en una cara exterior de un cuerpo transparente (2), estando dispuesto el sensor (1) en la cara interior del cuerpo (2) y presentando varios elementos ópticos emisores (3, 4, 11) y por lo menos un elemento óptico receptor (5) y englobándose los elementos emisores en por lo menos dos ramales de emisión (A, B) conectados con el por lo meros un elemento receptor (5), en un circuito de regulación, el cual proporciona una variación ramificada de la potencia emisora de los elementos emisores (3, 4, 11) con el objetivo de equiparar la potencia lumínica de los haces recibidos por el elemento receptor (5), emitidos por él por lo menos un elemento emisor (3) del primer ramal de emisión (A) y reflejados en la cara exterior del cuerpo transparente (2), con la potencia lumínica de los haces reflejados recibidos por el elemento receptor (5), emitidos por él por lo menos un elemento emisor (4, 11) del segundo ramal de emisión (B).
Description
Sensor para detectar la suciedad y/o la humedad
en la cara exterior de un cristal.
La presente invención se refiere a un sensor para
la detección de suciedad o humedad en la cara exterior de un cuerpo
transparente. El sensor está instalado en la cara interior del
cuerpo y presenta varios elementos ópticos emisores y por lo menos
un elemento óptico receptor. Los elementos emisores están
englobados en un mínimo de dos ramales de emisión, conectados en un
circuito de regulación con el por lo menos un elemento receptor. El
circuito de regulación proporciona una variación ramificada de la
potencia emisora de los elementos emisores con el objetivo de
equiparar la potencia lumínica de los haces recibidos por el
elemento receptor, emitidos por él por lo menos un elemento emisor
del primer ramal de emisión y reflejados en la cara exterior del
cuerpo transparente, con la potencia lumínica de los haces
reflejados recibidos por el elemento receptor, emitidos por él por
lo menos un elemento emisor del segundo ramal de emisión.
La invención se refiere asimismo a un
procedimiento para el uso de un sensor para la detección de suciedad
o humedad en la cara exterior de un cuerpo transparente. El sensor
presenta varios elementos ópticos emisores y por lo menos un
elemento óptico receptor. En el procedimiento, los elementos
emisores son englobados en por lo menos dos ramales de emisión,
conectados en un circuito de regulación con el por lo menos un
elemento receptor. Por medio del circuito de regulación se varía de
manera ramificada la potencia de emisión del elemento emisor con
el objetivo de equiparar la potencia lumínica de los haces recibidos
por el elemento receptor, emitidos por él por lo menos un elemento
emisor del primer ramal de emisión y reflejados en la cara exterior
del cuerpo transparente, con la potencia lumínica de los haces
reflejados recibidos por el elemento receptor, emitidos por él por
lo menos un elemento emisor del segundo ramal de emisión.
La presente invención se refiere asimismo a un
dispositivo de memoria para un aparato de mando de un sensor para
la detección de suciedad y/o humedad en una cara exterior de un
cuerpo transparente. En el dispositivo de memoria se almacena un
programa de ordenador que puede funcionar en un aparato de cálculo,
especialmente en un microprocesador. Como dispositivo de memoria
puede utilizarse muy especialmente una
Read-Only-Memory, una Random -
Access - Memory o una Flash - Memory.
Finalmente la invención se refiere a un aparato
de mando para un sensor para la detección de suciedad y/o humedad
en una cara exterior de un cuerpo transparente. El aparato de mando
comprende un aparato de cálculo, especialmente un microprocesador,
y un dispositivo de memoria. El sensor presenta varios elementos
ópticos emisores y por lo menos un elemento óptico receptor. Los
elementos emisores se engloban en por lo menos dos ramales de
emisión conectados al por lo menos un elemento receptor en un
circuito de regulación. El circuito de regulación proporciona una
variación ramificada de la potencia emisora de los elementos
emisores con el objetivo de equiparar la potencia lumínica de los
haces recibidos por el elemento receptor, emitidos por él por lo
menos un elemento emisor del primer ramal de emisión y reflejados
en la cara exterior del cuerpo transparente, con la potencia
lumínica de los haces reflejados recibidos por el elemento
receptor, emitidos por él por lo menos un elemento emisor del
segundo ramal de emisión.
Sensores del tipo mencionado al principio ya son
conocidos en el campo de la automoción en diferentes realizaciones
para la detección de las gotas de lluvia sobre la cara exterior de
un cristal de automóvil. Los elementos emisores de los sensores
conocidos están orientados de manera que gran parte de los haces
ópticos, emitidos por los elementos emisores sin presencia de gotas
de humedad en la cara exterior del cristal, son reflejados en el
elemento receptor. En caso de impactar en gotas de humedad
presentes en la cara exterior del cristal, los haces ópticos
emitidos por los elementos emisores son, cuanto menos parcialmente,
desacoplados fuera del cristal y por consiguiente no impactan en el
elemento receptor.
Por regla general, en los sensores ya conocidos
se agrupan varios elementos emisores en dos ramales de emisión. Los
elementos emisores de los dos ramales de emisión son excitados
alternativamente con impulsos cuadrados de una frecuencia de
aproximadamente 31 kHz y emiten alternativamente los
correspondientes haces ópticos en el margen de infrarrojos (IR). Se
ha previsto un elemento receptor que alternativamente recibe haces
lumínicos enviados por los elementos emisores del primer ramal de
emisión y haces lumínicos enviados por los elementos emisores del
segundo ramal de emisión (la llamada demodulación sincronizada).
Entre ambos ramales se forma una diferencia a partir de las señales
recibidas respectivamente. La señal de diferencia es evaluada por
una conexión de recepción adecuada. La conexión de recepción genera
una señal demodulada de duración de impulsos (PWM) que contiene
información sobre el tamaño y la cantidad de las gotas de lluvia
existentes en la cara exterior del cristal.
La conexión de recepción y el control de los dos
ramales de emisión están conectados en un circuito de regulación. El
circuito de regulación proporciona una variación de la potencia
emisora de los elementos emisores con el objetivo de equiparar la
potencia lumínica de los haces recibidos por el elemento receptor,
emitidos por él por lo menos un elemento emisor del primer ramal de
emisión y reflejados en la cara exterior del cuerpo transparente,
con la potencia lumínica de los haces reflejados recibidos por el
elemento receptor, emitidos por él por lo menos un elemento emisor
del segundo ramal de emisión. La regulación sirve para la
compensación de influencias perturbadoras sobre la detección de la
lluvia. Las influencias perturbadoras pueden por ejemplo ser
arañazos en el cristal o un envejecimiento de los componentes
eléctricos del sensor. La regulación de la potencia lumínica es
relativamente lenta (aproximadamente 4 Hz), para que por un lado
puedan compensarse cambios dinámicos lentos y, por otro para que
continúen siendo detectables los cambios dinámicos rápidos debidos a
la presencia de gotas de lluvia en el cristal. La regulación
provoca que el sensor sea utilizado en su punto de trabajo, lo que
conlleva un aumento de la precisión y de la fiabilidad de
detección.
No obstante, el sensor conocido presenta la
desventaja de que aquellos procesos que presentan una dinámica muy
baja, que casi podrían denominarse procesos estáticos, como por
ejemplo una capa de suciedad que se vaya formando sobre el cristal
durante minutos, horas o incluso días, son compensados por la
regulación y por consiguiente no pueden ser detectados.
La presente invención tiene por objeto lograr
que, con un sensor del tipo mencionado al principio, también puedan
detectarse de manera segura y fiable los procesos de muy baja
dinámica.
Para solucionar esta tarea, la invención propone,
a partir de un sensor del tipo mencionado al principio, que el
sensor disponga de medios para almacenar los valores iniciales de
las señales de mando de los elementos emisores, antes de que
funcione el sensor y disponga de medios para determinar una
desviación estática de la regulación en la diferencia entre los
valores actuales de las señales de mando y los valores iniciales
almacenados durante el funcionamiento del sensor.
El sensor acorde a la invención comprende varios
elementos emisores, englobados en ramales de emisión y al menos un
elemento receptor que recibe los haces ópticos emitidos por los
elementos emisores y reflejados en la cara exterior del cuerpo. El
direccionamiento de los elementos emisores y la electrónica de
recepción forman parte de un circuito de regulación para la
regulación de la potencia de los haces lumínicos recibidos mediante
la variación de las señales de mando de los elementos emisores.
Mediante esta regulación se compensan aquellos procesos con una
dinámica lenta (p. ej. efectos derivados de un envejecimiento de
los componentes o efectos derivados de la existencia de arañazos en
el cuerpo transparente).
Adicionalmente, en el sensor acorde a la
invención se registran y se almacenan los valores iniciales de las
señales de mando antes de que funcione el sensor. Durante el
funcionamiento del sensor surgen cambios dinámicos lentos que son
compensados. Así pues, en dirección al exterior la potencia
lumínica de los haces lumínicos recibidos por los ramales de emisión
se mantiene básicamente constante a pesar de la presencia de
perturbaciones hasta alcanzar una desviación dinámica de la
regulación. No obstante, la desviación dinámica de la regulación es
rápidamente compensada. Para mantener la potencia lumínica de los
ramales de emisión a un cierto nivel a pesar de la existencia de
perturbaciones que actúan sobre ellos, los elementos emisores de
los ramales de emisión son direccionados con diferentes señales de
mando. Esto significa que internamente tiene lugar una desviación
estática de la regulación, resultante de la diferencia existente
entre los valores iniciales almacenados y los valores actuales de
las señales de mando. En consonancia con la invención, la
desviación estática de la regulación se utiliza para la detección
de procesos dinámicos muy lentos. La desviación estática de la
regulación permite determinar de manera segura y fiable la
presencia de procesos muy lentos.
Cuando el sensor está funcionando puede ser
necesario de vez en cuando almacenar nuevos valores iniciales para
las señales de mando, es decir calibrar el sensor. De este modo
puede evitarse que la existencia de arañazos en el cuerpo
transparente o un envejecimiento de los componentes, lo que también
genera una desviación estática de la regulación, provoque una
detección errónea de partículas de suciedad sobre la cara exterior
del cuerpo. En los valores iniciales recién almacenados se han
tenido en cuenta los efectos que los arañazos o un envejecimiento
de los componentes tienen sobre la potencia lumínica de los haces
recibidos.
El sensor puede calibrarse a intervalos regulares
o puntualmente cuando ello sea necesario. Así por ejemplo, el
fracaso de diversas medidas para la limpieza y/o el secado de un
cristal de un vehículo (por ejemplo, limpiado, rociado, limpieza
intensiva, etc.) podría por ejemplo indicar que la desviación
estática de la regulación determinada no se debe a la presencia de
suciedad en el cristal sino a la existencia de arañazos en el
cristal o a un envejecimiento de los componentes eléctricos del
sensor. Un calibrado del sensor puede ser de ayuda ante este tipo de
situaciones.
Una evolución ventajosa de la presente invención
propone que al menos un elemento emisor del primer ramal de
emisión esté orientado de manera que gran parte de los haces
ópticos emitidos por el elemento emisor sin presencia de gotas de
humedad en la cara exterior del cristal, sean reflejados en al
menos un elemento receptor y que por lo menos un elemento emisor
del segundo ramal de emisión esté orientado de manera que gran
parte de los haces ópticos emitidos por el otro elemento emisor sin
presencia de partículas de suciedad en la cara exterior del
cristal, sean desacoplados del cuerpo en la cara exterior. Según
esta evolución del sensor acorde a la invención, una parte de los
elementos emisores del segundo ramal de emisión sirven pues para la
detección de la presencia de gotas de humedad en la cara exterior
del cristal y otra parte de los elementos emisores del segundo
ramal de emisión sirve para la detección de procesos dinámicos muy
lentos, como por ejemplo un ensuciamiento de la cara exterior de un
cristal.
Una modalidad de realización preferente de la
invención propone que en caso de impactar sobre gotas de humedad
presentes en la cara exterior del cristal, los haces ópticos
emitidos por al menos un elemento emisor, sean, cuanto menos
parcialmente, desacoplados fuera del cuerpo.
Otra modalidad de realización preferente de la
invención propone que en caso de impactar en partículas de suciedad
sobre la cara exterior del cristal los haces ópticos emitidos por
al menos un elemento emisor, sean reflejados por la cara exterior
del cuerpo, cuanto menos parcialmente, hacia al menos un elemento
receptor.
De manera ventajosa el primer ramal de emisión
engloba a aquellos elementos emisores orientados de manera que gran
parte de los haces ópticos emitidos por este elemento emisor sin
presencia de gotas de humedad sobre la cara exterior del cuerpo,
sean reflejados hacia al menos un elemento receptor, y el segundo
ramal de emisión engloba a los demás elementos emisores, orientados
de manera que gran parte de los haces ópticos, emitidos por los
otros elementos emisores sin presencia de partículas de suciedad
sobre la cara exterior del cristal, sean desacoplados del cuerpo en
la cara exterior. Así pues, según esto el primer ramal de emisión
engloba a aquellos elementos emisores destinados a la detección de
la presencia de gotas de humedad y en el segundo ramal de emisión
están englobados aquellos elementos emisores destinados a la
detección de la presencia de partículas de suciedad.
Para que en presencia de un cristal limpio, sin
partículas de suciedad sobre el cristal, también haya un circuito
de regulación cerrado, en el segundo ramal de emisión y en
presencia de un cristal limpio, deberían llegar al elemento
receptor los haces lumínicos de al menos un elemento emisor del
segundo ramal de emisión. Para ello se propone que en el segundo
ramal de emisión haya al menos un elemento emisor suplementario,
orientado de manera que una parte de los haces ópticos emitidos por
el elemento emisor suplementario, sin presencia de partículas de
suciedad sobre la cara exterior del cristal, sean reflejados en al
menos un elemento receptor. En presencia de un cristal limpio, los
haces lumínicos de los demás elementos emisores del segundo ramal de
emisión serán desacoplados del cristal en su mayor parte.
Según otra modalidad de realización preferente de
la presente invención, se propone que los elementos emisores
emitan haces ópticos individuales o varios consecutivos y que de
manera sincronizada a la emisión de los haces ópticos por parte de
los elementos emisores, éste o aquel elemento receptor reciba los
haces reflectados en la parte exterior del cuerpo transparente y
los remita para su evaluación. El funcionamiento de un sensor con
un elemento receptor, conmutado para la recepción alternativa de
haces ópticos de los elementos emisores del primer ramal de
emisión y de los haces ópticos del segundo ramal de emisión de
forma sincronizada con la emisión de los haces ópticos por parte de
los elementos emisores, también recibe el nombre de demodulación
sincronizada.
Otra solución de la tarea a que se enfrenta la
presente invención propone, a partir del procedimiento del tipo
mencionado al principio, que antes de que funcione el sensor se
almacenen valores iniciales de las señales de mando de los elementos
emisores y que durante el funcionamiento del sensor se averigüe una
desviación estática de la regulación resultante de la diferencia
entre los valores actuales de las señales de mando y los valores
iniciales.
Es especialmente importante la realización del
procedimiento acorde a la invención, en la forma de un dispositivo
de memoria previsto para un aparato de mando de un sensor para la
detección de suciedad y/o de humedad en un cuerpo transparente,
especialmente en un cristal de un vehículo. En el dispositivo de
memoria se almacena un programa de ordenador que puede funcionar en
un aparato de cálculo, especialmente en un microprocesador, apto
para la ejecución del procedimiento acorde a la invención. Así
pues, en este caso la invención es realizada por un programa
almacenado en el dispositivo de memoria. De manera que este
dispositivo de memoria equipado con el programa representa la
invención del mismo modo que el procedimiento para cuya ejecución
ha sido concebido el programa. Como dispositivo de memoria puede
utilizarse muy especialmente una memoria eléctrica, por ejemplo una
Read-Only-Memory, una Random- Access
- Memory o una Flash - Memory.
Finalmente y como una solución más de la tarea a
que se enfrenta la presente invención se propone, a partir del
aparato de mando del tipo mencionado al principio, que el aparato
de mando cuente con medios para almacenar los valores iniciales de
las señales de mando para los elementos emisores antes de que
funcione el sensor y con medios para determinar, cuando el sensor
está funcionando, una desviación estática de la regulación
resultante de la diferencia existente entre los valores actuales
para las señales de mando y los valores iniciales almacenados.
Según una evolución ventajosa de la presente
invención se propone que el dispositivo de memoria haya almacenado
un programa que puede funcionar en un aparato de cálculo y es apto
para la ejecución del procedimiento acorde a la invención.
Otras características, posibilidades de
aplicación y ventajas de la invención se indican en la descripción
que viene a continuación de los ejemplos de ejecución de la
invención que se muestran en los dibujos.
La figura 1 muestra una vista lateral de un
sensor acorde a la invención para la detección de gotas de humedad
y partículas de suciedad en la cara exterior del cristal de un
vehículo con un cristal seco y limpio;
La figura 2 muestra una vista en planta de un
sensor acorde a la invención;
La figura 3 muestra una trayectoria de los haces
de un dispositivo de memoria del sensor mostrado en la figura 1
para la detección de gotas de humedad con el cristal seco;
La figura 4 muestra la trayectoria de los haces
de la figura 3 con el cristal mojado;
La figura 5 muestra una trayectoria de los haces
de un dispositivo de memoria del sensor mostrado en la figura 1
para la detección de partículas de suciedad con el cristal
limpio;
La figura 6 muestra la trayectoria de los haces
de la figura 5 con el cristal sucio;
La figura 7 muestra un esquema de bloques de una
regulación tal y como está realizada en un procedimiento acorde a la
invención para la detección de gotas de humedad y partículas de
suciedad en la cara exterior del cristal de un vehículo con un
cristal seco y limpio;
La figura 8 muestra un diagrama de secuencia del
procedimiento acorde a la invención;
La figura 9 muestra un sencillo algoritmo de
evaluación para el procesamiento de señales salientes del
sensor;
La figura 10 muestra un aparato de mando acorde a
la invención para un sensor según la figura 1.
En la figura 1 aparece indicado en su conjunto
con un 1 un sensor acorde a la invención para la detección de gotas
de humedad y partículas de suciedad en la cara exterior del
cristal de un vehículo. El cristal está identificado con el símbolo
de referencia 2 y puede ser un cristal cualquiera, especialmente un
parabrisas o una luneta trasera. El sensor 1 comprende varios
dispositivo de memoria 3, 4 de los cuales en la figura 1 sólo se
muestran dos y un elemento receptor 5, que recibe los haces ópticos
emitidos por los elementos emisores 3, 4 y reflejados por la cara
exterior del cristal 2. Los elementos emisores 3, 4 están diseñados
como diodos luminiscentes (LED) que emiten haces ópticos en el
margen de frecuencias de infrarrojos (IR). Los diodos IR tienen un
ángulo de radiación de por ejemplo +/- 60º.
Los elementos emisores 3, 4 y el elemento
receptor 5 van fijados a una placa de circuitos impresos (printed
circuit borrad, PCB) 6, estando integrados en la conexión
eléctrica del sensor 1. En la cara interna del cristal 2 va
instalada una cinta adhesiva óptica 7 y en ella un módulo óptico 8
mediante el cual se paralelizan los haces emitidos por los elementos
emisores 3, 4 de manera que impactan más haces en el elemento
receptor 5 y aumenta la intensidad lumínica de la señal receptora.
La cinta adhesiva 7 sirve coma elemento acoplador y tiene casi el
mismo índice de refracción que el vidrio del cristal 2 de manera
que los haces lumínicos al pasar de la cinta 7 al cristal 2 no
experimentan ninguna refracción adicional. No obstante, el sensor
acorde a la invención también funciona sin el módulo óptico 8
mostrado en la figura 1.
El sensor 1 acorde a la invención puede detectar
lluvia y suciedad en el cristal 2. Dependiendo de la señal saliente
del sensor 1 y/o de la electrónica de evaluación a él conectada se
activa de forma automática el sistema de limpiaparabrisas o de
lavado del cristal 2. Mediante el sensor 1 puede mejorarse de forma
decisiva la seguridad en un vehículo al reconocerse anticipadamente
una eventual obstaculización de la visión por la acción de la
lluvia, del hielo, de la nieve o de la suciedad eliminándose de
manera automática, anticipada y efectiva.
El sensor 1 acorde a la invención está diseñado
en forma de sensor On the - glass, fijado directamente, es decir
sin espacios entre los elementos emisores / elemento receptor 3, 4
y 5 y el cristal 2, a la cara interior del cristal 2. De este modo
puede evitarse la influencia negativa de un cristal 2 golpeado desde
el interior. Puede renunciarse a un módulo óptico 8 lo que conlleva
un ahorro en los costes. La electrónica de recepción para las
señales salientes del sensor 1 está ubicada directamente en el
sensor 1 y va fijada conjuntamente con el sensor 1 al cristal 2.
En la figura 1 se ve claramente que los haces
ópticos emitidos por El elemento emisor 3 con un cristal seco y
limpio son reflejados en su mayor parte por la cara exterior del
cristal 2 sobre el elemento receptor 5 (véase la figura 3). No
obstante si en la cara exterior del cristal 2 hay una gota de
humedad 9 (véase la figura 4) una parte de los haces ópticos
emitidos por el elemento emisor 3 son desacoplados o reflejados de
forma similar en la cara exterior de la gota 9, de manera que los
haces ópticos reflejados no impactan en el elemento receptor 5. Del
mismo modo en la figura 1 se ve que los haces ópticos emitidos por
el elemento emisor 4 son desacoplados en su mayor parte de la cara
exterior del cristal 2 y no impactan en el elemento receptor 5
(véase la figura 5). No obstante si en la cara exterior del cristal
2 hay una película de suciedad formada por varias partículas de
suciedad 10 (véase la figura 6), una gran parte de los haces
ópticos emitidos por el elemento emisor 4 son reflejados en el
elemento receptor 5 por la cara exterior del cristal 2. Así pues, el
elemento emisor 3 está destinado a la detección de las gotas de
humedad sobre el cristal 2 y el elemento emisor 4 está destinado a
la detección de partículas de suciedad sobre el cristal 2.
En la figura 2 se muestra una vista en planta del
sensor 1 con una distribución ejemplar de los elementos emisores /
elemento receptor 3, 4 y 5. Los elementos emisores 3 están
englobados en un primer ramal de emisión y los elementos emisores 4
están englobados junto con un elemento emisor adicional 11 en un
segundo ramal de emisión. La distancia del elemento emisor 3 para la
detección de la lluvia respecto al elemento receptor 5 se calcula
por medio de la ley de la reflexión. La distancia del elemento
emisor 4 para la detección de partículas de suciedad respecto al
elemento receptor 5 es inferior, de manera que los haces ópticos
reflectados con un cristal 2 limpio no impactan en el elemento
receptor 5. La separación del elemento emisor 11 respecto al
elemento receptor 5 es ligeramente, inferior a la distancia de
reflexión. De este modo incluso con un cristal 2 seco y limpio una
parte de los haces emitidos por el elemento emisor 11 se reflejan en
el elemento receptor 5.
En la electrónica de recepción del sensor 1 se
varía la potencia de emisión de los elementos emisores 3, 4 y 11 de
tal manera que la potencia recibida en el elemento receptor 5,
emitida por el elemento emisor 3 del primer ramal de emisión iguale
a la potencia recibida por el elemento receptor 5, de los haces
ópticos emitidos por los elementos emisores 4 y 11 del segundo
ramal de emisión. Así pues, la potencia de emisión de los elementos
emisores 3, 4 y 11 se regula de manera que la potencia lumínica
recibida del primer ramal de emisión es igual a la potencia
lumínica recibida del segundo ramal de emisión. Entre ambos ramales
se forma una diferencia a partir de las señales recibidas
(diferencia de regulación dinámica). La diferencia resulta de la
actuación de las gotas de lluvia 9 y/o de las partículas de
suciedad 10 sobre el cristal 2 y es vuelta a compensar por la
regulación. Mientras haya una diferencia de regulación dinámica se
genera la señal saliente. Según la señal saliente se genera una
señal demodulada de duración de impulsos (PWM), que depende de la
cantidad y del tamaño de las gotas de lluvia 9. Mediante la
regulación de la potencia pueden compensarse los efectos de señales
perturbadoras de cambio lento derivados por ejemplo de un
envejecimiento de los componentes o de la existencia de arañazos en
el cristal 2. Por consiguiente el sensor 1 siempre funcionará en su
punto de trabajo. El elemento emisor suplementario 11 sirve para
cerrar el circuito de regulación a través de las conexiones de
mando de los elementos emisores 4, 11 del segundo ramal de emisión y
del elemento receptor 5 con un cristal 2 limpio y seco.
La potencia de emisión de los elementos emisores
3, 4 y 11 puede variarse mediante un señal de mando (véase
magnitudes de ajuste y_i en la figura 7) para los elementos emisores
3, 4 y 11, especialmente a través de la corriente de mando. En el
sensor 1 acorde a la invención además de la regulación de la
potencia anteriormente descrita se determina una desviación de
regulación estacionaria x_d_stat. Para ello se almacenan los valores
iniciales de las señales de mando y_i_anf para los elementos
emisores 3, 4 y 11 antes de que funcione el sensor 1. Durante el
funcionamiento del sensor 1 se averiguan los valores actuales de
las señales de mando y_i, formándose la diferencia respecto a los
valores almacenados y_i_anf. La diferencia y_i_anf- y_i equivale a
la desviación de regulación estacionaria x_d_stat. Mientras haya
una diferencia de regulación estacionaria y/o mientras la
diferencia de regulación estacionaria supere un valor límite se
generará una señal saliente. Según la señal saliente se genera otra
señal demodulada de duración de impulsos (PWM), que entre otras
cosas depende de la cantidad y del tamaño de las partículas de
suciedad 10. Así pues en el sensor 1 acorde a la invención, la
corriente de mando para los elementos emisores 3, 4 y 11 necesaria
para la regulación del circuito de regulación es utilizada como
nivel para las magnitudes perturbadoras z que afectan al circuito
de regulación.
El esquema de bloques del circuito de regulación
correspondiente aparece representado en la figura 7. Los tramos
ópticos (tramos de regulación) de los ramal de emisión aparecen
indicados con A y B. La potencia lumínica (magnitud de regulación)
aparece indicada con x_A y/o x_B. La magnitud de guiado aparece
indicada con w. La diferencia de regulación dinámica como diferencia
del valor nominal w y del valor real x_A, x_B aparece indicada con
x_d. Un regulador 12 ejecuta la regulación de la potencia lumínica
x_A = x_B. La señal saliente del regulador 12 son diferentes
corrientes de mando y_i (magnitudes de ajuste), que actúan sobre los
elementos emisores 3 y/o 4 y 11 del ramal de emisión A y/o B. Sobre
los ramales de emisión A, B actúan diferentes magnitudes
perturbadoras z.
De vez en cuando o como respuesta a un suceso
puntual (por ejemplo en caso que determinadas medidas de limpieza
no hayan logrado el éxito deseado) puede ser necesario almacenar
nuevos valores iniciales para las señales de mando, es decir
calibrar el sensor 1. De este modo puede evitarse que la existencia
de arañazos sobre el cristal 2 o un envejecimiento de los
componentes del sensor 1 provoquen una detección errónea de
partículas de suciedad 10 sobre la cara exterior del cristal 2. Así
pues, existe la posibilidad de complementar el sensor 1 con un
sensor de temperatura (no representado) y utilizar la señal
saliente del sensor de temperatura para la valoración y el
procesamiento de las señales salientes del sensor 1. Como sensor de
temperatura es especialmente apto un termoelemento, un PT100 o un
módulo semiconductor. Con ayuda del sensor de temperatura puede
detectarse la presencia de hielo y nieve en el cristal 2, pudiendo
tomarse las medidas adecuadas para su eliminación.
En la figura 8 aparece representado un diagrama
de secuencia del procedimiento acorde a la invención. Empieza en
un bloque de funciones 20. En un bloque de funciones 21 se
almacenan antes de ponerse en marcha el sensor 1 los valores
iniciales y_i_anf para las señales de mando y_i de los elementos
emisores 3, 4 y 11. A continuación en un bloque de funciones 22 se
ejecuta la regulación de la potencia lumínica anteriormente
mencionada. Mediante un algoritmo apropiado es generada y emitida
la señal PWM 23 dependiente de la cantidad y del tamaño de las gotas
de lluvia 9. A continuación, durante el funcionamiento del sensor
1 en un bloque de funciones 24 se registran los valores actuales
para las señales de mando y_i. Posteriormente en un bloque de
funciones 25 se averigua la diferencia de regulación estacionaria
x_d_stat a partir de la diferencia existente entre los valores
iniciales y_i_anf y los valores actuales y_i de las señales de
mando. En un bloque de funciones 26 se comprueba si la diferencia
de regulación estacionaria x_d_stat reencuentra por encima de un
valor límite x_d_grenz. En caso negativo, se volverá al bloque de
funciones 22, prosiguiéndose allí con el procedimiento. En caso
contrario, en un bloque de funciones 27 se generará y emitirá por
medio de un algoritmo apropiado la señal PWM 28 dependiente de la
cantidad y del tamaño de las partículas de suciedad 10. A
continuación, se volverá al bloque de funciones 22, prosiguiéndose
allí con el procedimiento.
A modo de ejemplo en la figura 9 se muestra un
algoritmo de evaluación para las señales salientes del sensor 1 en
base a un diagrama de estado. El algoritmo empieza en un estado 30
y a continuación pasa a un estado 31, en donde empieza con la
medición por parte del sensor 1. Para una medición en el primer
ramal de emisión se pasa a un estado 32 en que se analiza la
presencia de gotas de humedad 9 en la cara exterior del cristal 2.
En caso de no detectarse ninguna gota 9, se regresará del estado 32
al estado 31. En caso contrario se pasará del estado 32 al estado
33 en que se limpia el cristal 2. Tras el lavado el algoritmo
vuelve al estado 31.
Para una medición en el segundo ramal de emisión
se pasa a un estado 34 en que se analiza la cara exterior del
cristal 2 en busca de gotas de humedad 9 y de partículas de suciedad
10. En caso de no detectarse ninguna partícula de suciedad 10 se
regresará del estado 34 al estado 31. En caso de detectarse
partículas de suciedad húmedas 10 en el cristal 2, se pasará del
estado 34 al estado 33 en que se limpia el cristal 2. Tras el lavado
el algoritmo vuelve al estado 31. En caso de detectarse partículas
de suciedad secas 10 en el cristal 2, se pasará del estado 34 al
estado 35 en que se lava y se limpia el cristal 2. Tras el lavado y
el limpiado el algoritmo vuelve al estado 31.
En la figura 10 se muestra en su conjunto un
aparato de mando acorde a la invención identificado con el símbolo
de referencia 40. El aparato de mando 40 está previsto para el
sensor 1 para la detección de gotas de humedad 9 y de partículas de
suciedad 10 en el cristal 2. El aparato de mando 40 comprende un
aparato de cálculo 41, en especial un microprocesador, y un
dispositivo de memoria 42. El dispositivo de memoria está diseñado
preferentemente en forma de Flash - Memory. En el dispositivo de
memoria se almacena un programa que puede funcionar en el aparato
de cálculo 41 y que es apto para la ejecución del procedimiento
acorde a la invención. Para la ejecución del programa, éste es
transferido en su totalidad o por secciones o comandos desde el
dispositivo de memoria 42 al aparato de cálculo 41 a través de una
conexión de datos 43. El aparato de mando 40 recibe entre otras la
señal x_i del elemento receptor 5, indicando que la potencia
lumínica de los haces ópticos recibidos corresponde a los ramales de
emisión A, B. Dependiendo de la señal x_i recibida se genera
señales de mando y_i para los elementos emisores 3, 4 y 11,
emitiéndose a estos y/o a niveles finales para los elementos
emisores, 3, 4 y 11. El aparato de mando 40 emite asimismo las
señales PWM 23 y 28 que contienen informaciones sobre la cantidad y
el tamaño de las gotas de humedad 9 y de las partículas de suciedad
10 detectadas en el cristal 2.
Claims (11)
1. Sensor para la detección de suciedad o humedad
en una cara exterior de un cuerpo transparente (2), estando
dispuesto el sensor (1) en la cara interior del cuerpo (2) y
presentando varios elementos ópticos emisores (3, 4, 11) y por lo
menos un elemento óptico receptor (5) y englobándose los elementos
emisores en por lo menos dos ramales de emisión (A, B) conectados
con el por lo meros un elemento receptor (5), en un circuito de
regulación, el cual proporciona una variación ramificada de la
potencia emisora de los elementos emisores (3, 4, 11) con el
objetivo de equiparar la potencia lumínica de los haces recibidos
por el elemento receptor (5), emitidos por él por lo menos un
elemento emisor (3) del primer ramal de emisión (A) y reflejados en
la cara exterior del cuerpo transparente (2), con la potencia
lumínica de los haces reflejados recibidos por el elemento receptor
(5), emitidos por él por lo menos un elemento emisor (4, 11) del
segundo ramal de emisión (B), caracterizado por el hecho de
que el sensor (1) presenta medios para almacenar los valores
iniciales (y_i_anf) para las señales de mando para los elementos
emisores (3, 4, 11) antes de que funcione el sensor (1) y medios
para determinar la desviación estática de la regulación (x_d_stat)
a partir de la diferencia de los valores actuales (y_i) para las
señales de mando y los valores iniciales almacenados (y_i_anf)
durante el funcionamiento del sensor (1).
2. Sensor según la reivindicación 1
caracterizado por el hecho de que por lo menos un elemento
emisor (3) del primer ramal de emisión (A) esté orientado de manera
que gran parte de los haces ópticos emitidos por el elemento
emisor (3) sin gotas de humedad (9) en la cara exterior del cristal
(2) sea reflejado al elemento receptor, uno por lo menos, (5) y que
por lo menos un elemento emisor (4) del segundo ramal de emisión
(B) esté orientado de manera que gran parte de los haces ópticos
emitidos por el otro elemento emisor (4) sin partículas de suciedad
(10) en la cara exterior del cuerpo (2) sea desacoplada del cuerpo
(2) en la cara exterior.
3. Sensor según la reivindicación 2
caracterizado por el hecho de que los haces ópticos emitidos
por al menos un elemento emisor (3) en caso de impactar en una gota
de humedad (9) en la cara exterior del cuerpo (2) son desacoplados,
cuanto menos parcialmente, del cuerpo (2).
4. Sensor según la reivindicación 2 o 3,
caracterizado por el hecho de que los haces ópticos emitidos
por, como mínimo, otro elemento emisor (4) en caso de impactar en
partículas de suciedad (10) presentes en la cara exterior del
cuerpo (2) son reflejados, cuanto menos parcialmente, por la cara
exterior del cuerpo (2) hacia un elemento receptor (5).
5. Sensor según una de las reivindicaciones 2 a
4, caracterizado por el hecho de que en el primer ramal de
emisión (A) están englobados aquellos elementos emisores (3) que
están orientados de manera que gran parte de los haces ópticos
emitidos por estos elementos emisores (3) sin gotas de humedad (9)
en la cara exterior del cuerpo (2) es reflejada en al menos un
elemento receptor (5) y que en el segundo ramal de emisión (B) están
englobados los demás elementos emisores (4), están orientados de
manera que gran parte de los haces ópticos emitidos por los otros
elementos emisores (4) sin presencia de partículas de suciedad (10)
en la cara exterior del cuerpo (2) son desacoplados del cuerpo (2)
en la cara exterior.
6. Sensor según la reivindicación 5
caracterizado por el hecho de que en el segundo ramal de
emisión (B) haya al menos un elemento emisor suplementario (11),
orientado de manera que una parte de los haces ópticos emitidos por
El elemento emisor (11) suplementario, sin que hayan partículas de
suciedad (10) en la cara exterior del cuerpo (2) sea reflejada
hacia al menos un elemento receptor (5).
7. Sensor según una de las reivindicaciones 1 a
6, caracterizado por el hecho de que los elementos emisores
(3, 4, 11) emitan haces ópticos individuales o varios consecutivos y
que de manera sincronizada a la emisión del haces ópticos por parte
de los elementos emisores (3, 4, 11) este o aquel elemento receptor
(5) reciba los haces reflectados en la parte exterior del cuerpo
transparente (2) y que los remita para su evaluación.
8. Procedimiento para el uso de un sensor para la
detección de suciedad o humedad en una cara. exterior de un cuerpo
(2) transparente, presentando el sensor (1) varios elementos
ópticos emisores (3, 4, 11) y por lo menos un elemento óptico
receptor (5) y englobándose en el procedimiento los elementos
emisores (3, 4, 11) en por lo menos dos ramales de emisión (A, B)
conectados con el por lo menos un elemento receptor (5) en un
circuito de regulación, mediante el cual se varía de forma
ramificada la potencia emisora de los elementos emisores (3, 4, 11)
con el objetivo de equiparar la potencia lumínica de los haces
recibidos por el elemento receptor (5), emitidos por él por lo
menos un elemento emisor (3) del primer ramal de emisión (A) y
reflejados en la cara exterior del cuerpo transparente (2), con la
potencia lumínica de los haces reflejados recibidos por el elemento
receptor (5), emitidos por él por lo menos un elemento emisor (4,
11) del segundo ramal de emisión (B), caracterizado por el
hecho de que antes de ponerse en marcha el sensor 1 se almacenan
los valores iniciales (y_i_anf) de las señales de mando (y_i) de los
elementos emisores (3, 4 y 11) y que durante el funcionamiento del
sensor (1) se determina una desviación estática de la regulación
(x_d_stat) resultante de la diferencia entre los valores actuales
(y_i) para las señales de mando y los valores iniciales
(y_i_anf).
9. Programa de ordenador almacenado en un
dispositivo de memoria (42), especialmente una
Read-Only-Memory, una Random -
Access - Memory o una Flash - Memory, para un aparato de mando (40)
de un sensor (1) para la detección de suciedad y/o humedad en un
cuerpo transparente, apto para la ejecución de un procedimiento
según la reivindicación 8 si el programa funciona en un aparato de
cálculo (41), en especial en un microprocesador.
10. Aparato de mando (40) para un sensor (1) para
la detección de suciedad y/o humedad en un cuerpo transparente (2)
con un aparato de cálculo (41), en especial un microprocesador y un
dispositivo de memoria (42) presentando el sensor (1) varios
elementos ópticos emisores (3, 4, 11) y por lo menos un elemento
óptico receptor (5) y englobándose los elementos emisores (3, 4,
11) en por lo menos dos ramales de emisión (A, B), conectados con
el por lo menos un elemento receptor (5) en un circuito de
regulación, mediante el cual se varía de forma ramificada la
potencia emisora de los elementos emisores (3, 4, 11) con el
objetivo de equiparar la potencia lumínica de los haces recibidos
por el elemento receptor (5), emitidos por al menos un elemento
emisor (3) del primer ramal de emisión (A) y reflejados en la cara
exterior del cuerpo transparente (2), con la potencia lumínica de
los haces reflejados recibidos por el elemento receptor (5),
emitidos por al menos un elemento emisor (4, 11) del segundo ramal
de emisión (B), caracterizado por el hecho de que el aparato
de mando (40) presenta medios para almacenar los valores iniciales
(y_i_anf) de las señales de mando de los elementos emisores (3, 4,
11) antes de que funcione el sensor (1) y con medios para
determinar durante el funcionamiento del sensor (1) una desviación
estática de la regulación (x_d_stat) a partir de la diferencia
entre los valores actuales (y_i) de las señales de mando y los
valores iniciales (y_i_anf).
11. Aparato de mando (40) según la reivindicación
10, caracterizado por el hecho de que en el dispositivo de
memoria (42) está almacenado un programa que puede funcionar en el
aparato de cálculo 41 y que es apto para la ejecución de un
procedimiento según la reivindicación 8.
Applications Claiming Priority (2)
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