ES2262312T3 - Dispositivo sensor par ala deteccion de humedad en una ventana. - Google Patents

Abstract

La invención se refiere a un dispositivo sensor para detectar humedad, especialmente precipitación y suciedad, en una ventana (22). Dicho dispositivo comprende al menos un emisor (12) y al menos un receptor (14) para recibir la luz (26) radiada desde los emisores (12). El emisor (12) y el receptor (14) están configurados en los vértices de un triángulo imaginario o de un paralelogramo (16). Como consecuencia, las dimensiones exteriores (b, 1) 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 la detección de humedad en una ventana.

Estado de la técnica

La presente invención trata de un dispositivo sensor para la detección de humedad en un cristal, según el término genérico de la reivindicación principal.

Por medio de la DE 197 01 258 A1 se ha conocido un dispositivo sensor para el control de dispositivos de limpieza de parabrisas para cristales de vehículos a motor, que funciona según un principio optoelectrónico. El dispositivo sensor muestra varios emisores y al menos un receptor que activan y desactivan, mediante un medio de conmutación, una radiación definida sobre el cristal, cuyo grado de humectación debe medirse mediante la presencia de humedad o suciedad. La radiación se refleja totalmente, al menos una vez, en el parabrisas, en superficie (seca) del parabrisas, debido a su ángulo de irradiación reflectante y, finalmente, vuelve a desconectarse un receptor en una posición predeterminada. La reflexión total se puede ver perturbada por una humectación de la superficie del parabrisas (aire, agua, hielo, suciedad, niebla, etc.), dando por resultado pérdidas de radiación en dependencia directa de la humedad, desviandose una parte de la radiación de la trayectoria del haz original, por ejemplo, debido a gotas de agua.

La disminución de radiación detectada por el receptor se emite como una señal del sensor a un dispositivo de procesamiento de señales, y en ese lugar se analiza, por ejemplo con respecto al control de un dispositivo de accionamiento o dispositivo de lavado de un parabrisas, para un vehículo a motor. Un control controla el motor de la rasqueta con un funcionamiento continuo o por intervalos, en función de la señal del sensor analizada.

Según DE 197 01 258 A1, los emisores se disponen de forma concéntrica alrededor del receptor como medio de conmutación o de forma concéntrica en secciones, con lo que el medio de conmutación se conforma de manera circular o anular. Con esto, un área circular queda abarcada por el emisor, el receptor y el medio de conmutación. Por esta razón, el sensor y/o la cubierta del sensor, quedan diseñados en forma cilíndrica.

La superficie sensible del sensor se define por el sumatorio de las zonas de medida del parabrisas, que se sitúa aproximadamente entre un emisor y el receptor respectivo, es decir, el que recibe la radiación reflejada. Así, debe entenderse como zona de medida, la zona del lado del parabrisas que puede humedecerse, en el que la radiación del emisor se refleja totalmente sin humedad, y, por lo tanto, la radiación del emisor puede verse disminuida más o menos en la zona de medida, debido a la humectación del parabrisas.

Aquí resulta desventajosa el área circular definida por los emisores, receptores y medios de conmutación y la cubierta cilíndrica circular del sensor, que conducen a un alargamiento relativamente grande del sensor y de su superficie de contacto en el parabrisas y, por lo tanto, hacen que el sensor quede visible y cause perturbaciones al conductor del vehículo cuando se sitúe, como ocurre habitualmente, en línea con la zona de la rasqueta, sobre el parabrisas.

Además, aquí resulta desventajosa la pequeña proporción de área sensible concerniente al área del sensor y/o a su superficie de contacto. Esto es debido al hecho de que, con un número predeterminado de emisores, por ejemplo, ocho, las áreas no sensibles entre los emisores dispuestos en el perímetro externo del área, sean grandes, generalmente mucho más grandes que las áreas sensibles.

Para aumentar la zona sensible, podría utilizarse una gran cantidad de emisores. Esto, sin embargo, presenta un aumento del coste del sensor, sin que tengan por qué eliminarse el alargamiento y/o superficie de contacto del sensor.

Además, también se conoce por la EP-A-1 053 558 (WO-A-99/21206) no publicada, un dispositivo sensor según el término genérico de la reivindicación 1, donde este documento pertenece al artículo 54(3) EPÜ y que no es relevante para la cuestión de la altura inventiva acorde a la presente invención.

Ventajas de la invención

El dispositivo sensor, según la presente invención con las características señaladas de la reivindicación principal, muestra la ventaja de que el aspecto del emisor y del receptor conformen, a modo de elementos ópticos, mediante la proyección sobre un plano paralelo a la forma del parabrisas, puntos angulares de un triángulo paralelogramo o uno isósceles. Mediante ésta disposición de los elementos ópticos, aumenta el cociente de la superficie sensible con respecto al área.

Mediante un área reducida, se reducen, asimismo, las dimensiones exteriores del sensor en el parabrisas y, así, de su superficie de contacto. Resulta especialmente ventajoso que debido al área trapezoidal, las dimensiones exteriores de la cubierta del sensor se escojan rectangulares, de modo que el área, con un aprovechamiento óptimo de la superficie de contacto, pueda situarse en ésta. Una superficie de contacto y/o cubierta rectangular ocasiona, además, una reducción de los costes durante el proceso de fabricación.

Mediante las medidas citadas en las reivindicaciones secundarias, se producen perfeccionamientos y mejoras ventajosas de las características señaladas en la reivindicación principal.

La disposición del emisor y del receptor como un paralelogramo resulta especialmente ventajosa, de tal modo que, en cada caso, dos emisores o dos receptores se disponen en puntos angulares opuestos. Con esto, cuatro mediciones de distancias, es decir, superficies sensibles, del sensor, se realizan con tan sólo dos emisores y dos receptores, cuya radiación luminosa del emisor se enfoca y desvía en dos direcciones. La precisión del sensor en la detección de una humectación del parabrisas se perfecciona, así, considerablemente. En comparación con los emisores conocidos que tan sólo emiten radiación a un receptor, aquí se dobla la superficie sensible.

También resulta ventajoso que las distancias entre los emisores y los receptores y, así, los lados del paralelogramo, sean iguales. Así, el paralelogramo se convierte en un rombo. Especialmente, las distancias se definen por la premisa de tan sólo una reflexión total de la radiación del emisor en el parabrisas antes de que la radiación sea detectada por un receptor. Por lo tanto, las distancias son mínimas y, así, los lados del área también son mínimos.

Asimismo, resulta ventajoso que los ángulos entre los lados del área puedan variar y, con esto, que el área se pueda adaptar a las dimensiones exteriores del sensor y viceversa. Por ejemplo, si sólo se puede usar un sensor de lluvia estrecho, debido a los parámetros del fabricante de automóviles o a las circunstancias de un vehículo, los ángulos agudos se pueden escoger apropiadamente más pequeños, sin ningún coste considerable, hasta que los alargamientos del área puedan integrarse de una forma óptima en las dimensiones exteriores de la cubierta del sensor. Por lo tanto, resulta especialmente ventajoso que los emisores y los receptores se dispongan dentro de la superficie de contacto del dispositivo sensor, con lo que el área, que está integrada de una forma óptima en la superficie de contacto y, al mismo tiempo, el cociente del área sensible con respecto al área, aumente. Así, se obtiene un sensor rentable con dimensiones exteriores pequeñas.

Dibujo

Los ejemplos de ejecución de la presente invención se representan en los dibujos y se explican más detalladamente en la descripción siguiente. Se muestra, en la Figura 1, un primer ejemplo de ejecución y, en la Figura 2, un corte a través de un dispositivo sensor.

Descripción del ejemplo de ejecución

Las Figuras 1 y 2 muestran una superficie de contacto 10 rectangular con el ancho b y la longitud 1 de un dispositivo sensor con una cubierta del sensor 24 en un parabrisas 22. Su superficie de contacto 10 se define, por ejemplo, mediante el contacto del sensor con el parabrisas 22. Las dimensiones exteriores de la superficie de contacto 10 se corresponden generalmente con las dimensiones exteriores del dispositivo sensor. Sin embargo, la superficie de contacto 10, por ejemplo, es, asimismo, una proyección de las dimensiones exteriores de la cubierta del sensor 24 con una vista delantera del parabrisas 22. Por lo tanto, como alternativa, la cubierta del sensor 24 también puede sobresalir de forma convexa sobre la superficie de contacto con el parabrisas 22, acomodando los elementos ópticos del sensor dentro.

El dispositivo sensor se fija, por ejemplo, en la zona de la escobilla de una rasqueta, en el interior de un parabrisas frontal 22 de un vehículo a motor, o se integra en la base de un espejo retrovisor del vehículo. No se representa la fijación de la cubierta del sensor 24 o de un cuerpo conductor de luz en el parabrisas 22.

Preferiblemente, el cuerpo conductor de luz o la carcasa 24 se monta en el parabrisas 22 mediante pegue, donde la primera tiene la función de inyectar la luz 26 emitida por un emisor 12 al parabrisas 22, y de emitir la luz 26 dirigida al parabrisas 22 mediante la reflexión parcial o total, a otra posición predeterminada de un receptor 14. Esto ocurre en las lentes 28, las superficies refractivas o los espejos que se hayan moldeado en el cuerpo conductor de luz, y que refracten o desvíen los haces 26 en la dirección deseada.

Sobre la superficie de contacto 10 y/o el cuerpo conductor de luz, se fijan dos emisores luminescentes 12 y dos receptores 14 detectores de luz, en un dispositivo de sujeción conocido, dentro de la cubierta del sensor 24. Una placa de circuitos impresos 30, que porta los componentes electrónicos o un control del sensor, se presenta a menudo como dispositivo de sujeción para la fijación de los emisores 12 y de los receptores 14. Como emisores 12 se utilizan, preferiblemente, los diodos luminiscentes (LED), y como receptores 14, los diodos detectores de luz (LRD), con lo que, preferiblemente, la radiación del emisor 26 se encuentra en la zona de infrarrojos (IR) o en la zona visible (VIS).

Los emisores 12 y los receptores 14 atraviesan un área 16 indicada con líneas punteadas que se corresponde, según la presente invención, con un paralelogramo o un triángulo doble con los lados a' y a'' de. Preferiblemente, los dos lados a', y a'', respectivamente, del área 16, tienen la misma longitud y/o, debido a las tolerancias en las dimensiones, así como en el montaje de los emisores 12 y de los receptores 14, tienen aproximadamente la misma longitud.

Las distancias a' y a'' entre los emisores 12 y los receptores 14 y/o los lados del área 16, se definen, entre otras cosas, por la longitud de onda de la radiación emitida por el emisor 12, por el grosor del parabrisas 22 y del cuerpo conductor de luz, por el índice de refracción del parabrisas 22 así como por el ángulo de incidencia y el punto de incidencia de la radiación 26 en el parabrisas 22, de modo que la radiación 26 emitida en el parabrisas 22 sólo se refleja totalmente una vez en la superficie del parabrisas 22, preferiblemente en el exterior del parabrisas frontal del vehículo a motor y, a continuación, se guía fuera del parabrisas 22, hacia el receptor 14.

Con más de una reflexión total deseada en el exterior humedecible del parabrisas 22, la distancia a' y/o a'' de los emisores 12 y de los receptores 14, respectivamente, se debe escoger más grande. Además, la distancia a' y/o a'' de un emisor 12 y un receptor 14 que no sean del mismo grupo, es decir, cuando el emisor 12 no emite la radiación al receptor 14, se pueden seleccionar arbitrariamente.

Las superficies sensibles 20 esbozadas se corresponden con las zonas del lado humedecible del parabrisas 22, en el que se produce una reflexión total de la radiación 26 cuando el parabrisas 22 está seco. Según la disposición de los emisores 12 y de los receptores 14 con respecto al parabrisas 22, al grosor del parabrisas 22 y al diámetro de la haz del emisor 26, las zonas sensibles se dilatan más o menos.

Según la Figura 1, la distancia a'' se corresponde, por ejemplo, con una reflexión total en el parabrisas 22 de la luz 26 emitida por el emisor 12 al receptor 14. La distancia a' y, con esto, la distancia entre los emisores 12 y los receptores 14 independientes se puede seleccionar arbitrariamente. Por lo tanto, las dimensiones del paralelogramo y, así, del área 16 y de la superficie de contacto 10, se determinan esencialmente seleccionando la distancia a' y el ángulo \alpha.

Los ángulos \alpha y \beta entre los dos lados del paralelogramo se pueden seleccionar libremente, con lo que, por definición, el ángulo \alpha señala, en cada caso, el ángulo más pequeño y/o el ángulo agudo del paralelogramo. Al ángulo \alpha se asocia un margen angular de casi cero a noventa grados.

Los criterios para la elección de un ángulo son, por ejemplo, las dimensiones exteriores del sensor, especialmente el cociente de la longitud 1 y el ancho b de su superficie de contacto 10, así como las dimensiones de las zonas sensibles 20 entre los emisores 12 y los receptores 14, de modo que no se produzca un recubrimiento indeseado de las zonas sensibles 20 ni, así, una restricción de la sensibilidad del sensor. Además, el diámetro del haz y las dimensiones de los sensores 12 y de los receptores 14 deben tomarse en consideración. Además, la distancia a'' entre el emisor 12 y el receptor 14 y, con esto, el número de las reflexiones totales alcanzadas en el parabrisas 22 deben considerarse.

Por ejemplo, anteriormente, el ángulo \alpha se escogía pequeño, por ejemplo \alpha = 45º, cuando la superficie de contacto 10 del sensor era larga y estrecha, es decir, rectangular. Por otra parte, los ángulos \alpha, \beta pueden formar ángulos rectos, de modo que se crea un diseño cuadrado o rectangular del sensor. Preferiblemente, se realiza un margen angular de 65º a 70º.

En un acondicionamiento perfeccionado de este ejemplo de ejecución, se realizan cuatro medidas de distancia mediante, en cada caso, dos receptores 14 y emisores 12, mientras que la radiación 26 emitida por los emisores 12 en dos direcciones mediante lentes 28 o similares, se refractan y se desvía a dos receptores 14. Por lo tanto, todas las distancias a', a'' deben seleccionarse de tal modo que se genere un número predeterminado de reflexiones totales en el parabrisas 22. Las distancias a', a'' tienen, preferiblemente, la misma longitud. El área 16 es, así, un rombo y/o un triángulo doble integrado por dos triángulos isósceles. Las cuatro distancias medidas doblan las áreas sensibles dobles 20 del sensor y perfeccionan, con esto, la sensibilidad de la detección de precipitaciones, con el mismo diseño.

Claims (8)

1. Un dispositivo sensor para detectar la humedad, especialmente las precipitaciones y la suciedad, de un cristal (22) con al menos un emisor (12) y al menos un receptor (14) para la luz emitida por el emisor (12), donde varios emisores (12) y/o receptores (14) forman cuatro elementos ópticos del dispositivo sensor y las imágenes de los elementos ópticos (12, 14) forman puntos angulares de un paralelogramo (16), mediante la proyección en un plano paralelo al parabrisas (22), caracterizado porque los ángulos \alpha y \beta incluyen, en cada caso, dos lados del paralelogramo (16), y se fijan de tal forma que el ángulo \alpha es más pequeño que el ángulo \beta.

2. El dispositivo sensor, según la reivindicación 1, caracterizado porque al menos un emisor (12) emite radiaciones en dos direcciones, a dos receptores (14).

3. El dispositivo sensor, según una de las anteriores reivindicaciones, caracterizado porque el número de emisores(12) y receptores (14) alcanza, en cada caso, dos.

4. El dispositivo sensor, según una de las anteriores reivindicaciones, caracterizado porque los emisores(12) y/o receptores (14) se sitúan, en cada caso, en puntos angulares opuestos del paralelogramo (16).

5. El dispositivo sensor, según la reivindicación 1 ó 4, caracterizado porque el paralelogramo (16) se conforma como un rombo con las mismas distancias grandes (a', a'') entre los emisores (12) y los receptores (14).

6. El dispositivo sensor, según la reivindicación 1, caracterizado porque el ángulo agudo (\alpha) del paralelogramo (16) adopta un valor entre casi cero y noventa grados.

7. El dispositivo sensor, según una de las anteriores reivindicaciones, caracterizado porque la proyección de una cubierta (24) del dispositivo sensor genera una superficie de contacto (10) cuadrada, especialmente rectangular, en el parabrisas (22), dentro del que se sitúan los emisores (12) y los receptores (14), utilizando esencialmente la cantidad máxima de superficie de apoyo (10) disponible.

8. El dispositivo sensor, según una de las anteriores reivindicaciones, caracterizado porque la distancia (a', a'') entre los emisores (12) y un receptor (14) que detecta la luz del emisor (12), se determina de tal forma que sólo se presenta una reflexión total de la luz del emisor (26) en el parabrisas (22).