ES2294835T3 - Instalacion de sensor para la deteccion de una humedad en un cristal. - Google Patents

Abstract

Instalación de sensor para la detección de una humidificación de un cristal (14), especialmente de un cristal de automóvil, con al menos un emisor (6) que irradia luz, un cuerpo conductor de luz (10), que acopla la radiación del emisor (30) bajo un ángulo de inclinación (gamma) en el cristal y que desacopla la radiación del emisor (30) sobre al menos un receptor (8) desde el cristal (14), en la que el cuerpo conductor de luz (10) presenta al menos una estructura (22.1), con la que se acumula y se paraleliza la radiación del emisor (30), irradiada desde el emisor (6) en dos direcciones (X1, X2) diferentes, en la que las proyecciones de las dos direcciones diferentes (X1, X2) forman un ángulo de apertura (alfa) con respecto a la superficie del cristal (14), caracterizada porque el ángulo de apertura (alfa) tiene un valor de aproximadamente 100 a 120 grados.

Description

Instalación de sensor para la detección de una humedad en un cristal.

Estado de la técnica

La invención parte de una instalación de sensor para la detección de un cristal de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación principal.

Se conoce a partir del documento DE 197 01 258 A1 una instalación de sensor para el control de instalaciones de limpiaparabrisas para cristales de automóviles, que funciona de acuerdo con un principio opto-electrónico. La instalación de sensor presenta varios emisores y al menos un receptor, que acoplan y desacoplan a través de medios de acoplamiento una radiación definida en el cristal, cuya humidificación a través de humedad o contaminación debe ser medida. La radiación es reflejada totalmente, en virtud del ángulo de acoplamiento, al menos una vez en el cristal, en la superficie (seca) del cristal y finalmente es desacoplada en un lugar predeterminado de nuevo sobre un receptor. A través de una humidificación de la superficie del cristal (aire, agua, hielo, suciedad, niebla, etc.) se perturba la reflexión total, de manera que se producen pérdidas de radiación dependientes de la humidificación a través del desacoplamiento de una parte de la radiación desde la trayectoria original de los rayos, por ejemplo a través de gotas de agua.

La radiación debilitada detectada a través del receptor se emite como señal de sensor a una disposición de procesamiento de señales y es evaluada allí, por ejemplo, en lo que se refiere a la activación de una instalación de limpiaparabrisas para automóviles. Un control activa, en función de la señal del sensor evaluada, el motor de limpiaparabrisas en un modo de limpieza duradera o de limpieza a intervalos.

Los sensores están dispuestos, de acuerdo con el documento DE 197 01 258 A1 concéntricamente a los medios de acoplamiento alrededor del receptor o concéntricamente por secciones, estando configurados los medios de acoplamiento en forma circular o en forma de anillo. A través de emisores, receptores y medios de acoplamiento se cubre de esta manera una superficie básica de forma circular. En virtud de ello, el sensor o bien la carcasa del sensor están configuradas en forma de cilindro circular.

La superficie sensible del sensor se proporciona a través de la suma de las zonas de medición del cristal, que se encuentra aproximadamente entre un emisor respectivo y el receptor correspondiente, es decir, irradiado. En este caso, se entiende como zona de medición la zona sobre el lado humedecido del cristal, en la que se refleja totalmente la radiación del emisor de forma no humedecida y, por lo tanto, se puede desacoplar la radiación del emisor en virtud de la humidificación del cristal más o menos en la zona de medición.

No obstante, en este caso es un inconveniente que para un número predeterminado de zonas de medición o bien de superficies sensibles, debe emplearse el mismo número de sensores. Un número alto de emisores y de sensores, respectivamente, conduce, sin embargo, a costes de fabricación altos.

Se puede considerar como otro inconveniente que el número alto de sensores y la disposición de forma circular de los emisores puede conducir a una dilatación relativamente grande del sensor y de su superficie de apoyo sobre el cristal y, por lo tanto, puede hacer que el sensor salte a la vista y sea perturbador para el conductor del automóvil, cuando éste está colocado, como es habitual actualmente, dentro de la zona de limpieza del parabrisas.

Además, se conoce a partir del documento EP-A-1 053 558 una instalación de sensor con las características del preámbulo de la reivindicación 1. De acuerdo con el Artículo 54(3) EPÜ, en este caso se trata de un documento publicado posteriormente, que debe tenerse en cuenta, por lo tanto, solamente con respecto a la novedad en los Estados DE, ES, FR, GB, IT YSE.

Ventajas de la invención

La invención se define a través de las características técnicas de las reivindicaciones independientes 1 a 4. Otras características de la invención se indican en las reivindicaciones dependientes.

La instalación de sensor de acuerdo con la invención con los rasgos característicos de la reivindicación principal tiene la ventaja de que ya con un solo emisor se pueden realizado dos trayectos de medición del sensor sobre el lado exterior del cristal humedecido, en el que un cuerpo conductor de luz, que acopla la radiación del emisor en el cristal, presenta al menos una estructura, con la que se concentra o bien se paraleliza la radiación del emisor, irradiada por el emisor, en dos direcciones diferentes.

Es especialmente ventajoso que el cuerpo conductor de luz, que desacopla la radiación del emisor desde el cristal, presente de acuerdo con la invención, además, al menos una estructura, con la que se enfoca la radiación del emisor detectada por el receptor desde dos direcciones diferentes sobre el receptor. Por lo tanto, en el caso de una disposición de dos emisores y dos receptores con estructuras asociadas, respectivamente, del cuerpo conductor de luz, se puede realizar una instalación de sensor con cuatro trayectos de medición o bien zonas sensibles, presentando el cuerpo conductor de luz, además, una dilatación reducida y presentando la instalación de sensor una superficie de apoyo pequeña sobre el cristal.

Además, es ventajoso que estas estructuras presenten lentes ópticas o superficies ópticas entre el medio ambiente y el cuerpo conductor de luz, en cuyo foco se encuentran emisores o receptores. De esta manera, se puede prescindir de lentes adicionales o de elementos ópticos en la trayectoria de los rayos y, por lo tanto, se puede simplificar la estructura de construcción del cuerpo conductor de luz y se puede reducir el tamaño de construcción de la instalación de sensor.

Con objeto de la optimización del dispositivo, de acuerdo con la reivindicación 1, está previsto de forma ventajosa fijar el ángulo de apertura de los dos rayos paralelizados del emisor, irradiados desde el emisor, entre aproximadamente 100º y 120º. De esta manera, se pueden disponer las dos superficies ópticas de las estructuras sin solape mutuo, de manera que la resolución de los haces de rayos es altas.

Además, es especialmente ventajoso disponer dos emisores y dos receptores, de tal forma que sus configuraciones forman en un plano paralelo al cristal los puntos angulares de un paralelogramo, siendo el ángulo de apertura de la radiación del emisor, concentrada desde las dos direcciones diferentes sobre el receptor, de acuerdo con la reivindicación 2, aproximadamente entre 60º y 80º. La estructura de enfoque sobre el receptor presenta de esta manera dos superficies ópticas que se solapan, que no representan, sin embargo, ninguna perturbación pata el enfoque de la radiación sobre el receptor.

Por otro lado, de una manera más ventajosa, los ejes ópticos de las estructuras del cuerpo conductor de luz están dirigidos en un ángulo de inclinación de aproximadamente 45º con respecto al cristal. De esta manera, se puede introducir la radiación del emisor en el cuerpo conductor de la luz sin desviación adicional en el cristal, de manera que, en el caso de un lado exterior del cristal seco y limpio, se refleja totalmente en éste y se transmite al cristal.

En el caso de una disposición del emisor en una placa de circuito impreso paralela al cristal, el ángulo de inclinación de aproximadamente 45º posibilita, además, un rendimiento óptimo de la luz del emisor, puesto que, en el caso de utilización de un diodo luminoso o bien de un chip con una superficie luminosa, paralela al cristal, como emisor, su radiación emitida está sometida, en un ángulo espacial, a la Ley de coseno de Lambert.

A través de la disposición ventajosa de los dos emisores y de los dos receptores como paralelogramo, se puede seleccionar la superficie de apoyo del sensor sobre el cristal de una manera preferida de forma rectangular o de la misma manera en forma de paralelogramo. Igualmente es concebible una superficie de apoyo ovalada del sensor especialmente con un cuerpo conductor de luz ovalado de acuerdo con la reivindicación 3.

Dibujo

Los ejemplos de realización de la invención se representan en el dibujo y se explican en detalle en la descripción siguiente. En este caso:

La figura 1 muestra una sección de una instalación de sensor a través de un emisor y de un receptor correspondiente.

La figura 2 muestra un cuerpo conductor de luz de acuerdo con la invención con estructuras en vista en perspectiva.

La figura 3 muestra el cuerpo conductor de luz de acuerdo con la figura 2 en vista en planta.

La figura 4a muestra una sección del cuerpo conductor de luz a lo largo de la línea IVa-IVa según la figura 3 a través de un emisor y de un receptor.

La figura 4b muestra una sección del cuerpo conductor de luz a lo largo de la línea IVb-IVb según la figura 3 a través de un emisor y

La figura 5 muestra otro ejemplo de realización del cuerpo conductor de luz.

Descripción de los ejemplos de realización

De acuerdo con la figura 1, se representa una instalación de sensor opto-electrónica montada en un cristal de un automóvil 14 para la detección de una humidificación con humedad o suciedad del cristal 14 en la sección. La instalación de sensor presenta una carcasa 20, que está fijada en el cristal 14, especialmente a través de encolado o presión. De la misma manera, en contacto directo con el cristal 14 se encuentra igualmente un cuerpo conductor de luz 10 con dos estructuras 22, que se proyectan sobre un lado superior 18 del cuerpo conductor de luz 10 que está dirigido hacia el interior del sensor. El cuerpo conductor de luz 10 está presionado, por ejemplo, por medio de un muelle de sujeción, desde la carcasa 20 en el cristal 14 o está encolado con éste. Las estructuras 22 presentan superficies ópticas 24 en forma de lente. En el foco de las superficies ópticas 24 se encuentran un emisor 6 y un receptor 8. Ambos están fijados en una placa de circuito impreso 4 en paralelo a ésta, que está dispuesta de la misma manera en paralelo al cristal 14 dentro de la carcasa del sensor 20.

Se representa de forma esquemática el paso de los rayos de la radiación del emisor 30 a lo largo de los ejes ópticos 28 de las superficies ópticas 24. La radiación del emisor 30 se dirige en paralelo a la superficie óptica 24 de la estructura 22, que está asociada al emisor 6 y se conduce en un conductor de luz 26 de la base del cuerpo conductor de luz 10. La trayectoria de los rayos 30 dirigidos en paralelo se acopla en primer lugar por medio del cuerpo conductor de luz 10 en el cristal 14, se somete en el lado exterior 32 limpio y no humedecido del cristal 14 al menos a una reflexión total y se desacopla desde el cristal 14 a través del cuerpo conductor de luz 10 y de la superficie 24 de refracción asociada al receptor 8 de la otra estructura 22 y se enfoca sobre el receptor 8.

La figura 2 muestra el cuerpo de guía de luz 10 en una vista en perspectiva con una superficie de apoyo 12 rectangular dirigida hacia el cristal 14 y la superficie superior 18 con una nervadura circundante 16. En el cuerpo conductor de luz 10 están formadas integralmente las estructuras 22.1 y 22.2 que se proyectan desde el lado superior 18 del cuerpo conductor de luz 10 y que están dispuestas por parejas. Las cuatro estructuras 22, en total, presentan en cada caso dos superficies ópticas 24 arqueadas en forma de lente y dos conductores de luz 26 configurados, respectivamente, en forma de cilindro, extendiéndose las superficies ópticas 24 hasta las cavidades 27 del cuerpo conductor de luz 10 que se encuentran delante.

Tanto el cuerpo conductor de luz 10 como también las estructuras 22 están constituidos del mismo material, que es esencialmente transparente para la radiación del emisor. Por ejemplo, a tal fin son adecuados materiales de plexiglas, que se colorea de acuerdo con la radiación del emisor 30 utilizada (luz infrarroja o luz visual) o se puede dejar transparente. A través de la coloración del cuerpo conductor de luz 10, por ejemplo en negro, se puede filtrar una parte de la luz parásita o bien de la luz ambiental 34, que incide de forma no deseable a través del cristal 14 en el cuerpo conductor de luz 10.

El cuerpo conductor de luz 10 representado en perspectiva en la figura 2 se muestra de forma esquemática en la figura 3 en vista en alzado sobre el lado superior 18. Las estructuras 22 están conectadas a través de líneas de puntos y trazos 28a, que corresponden a la proyección de los ejes ópticos 28 de las superficies ópticas 24 sobre el lado superior 18 paralelo al cristal 14. Las líneas de puntos y trazos 28a forman un paralelogramo. En los puntos angulares del paralelogramo se pueden disponer en cada caso un emisor 6 o un receptor 8. Los ángulos interiores \alpha y \beta del paralelogramo corresponden al ángulo de apertura \alpha de los dos haces de rayos, emitidos por uno de los dos emisores 6, a lo largo de los ejes ópticos 28 o bien de las líneas 28a o bien corresponden al ángulo de apertura \beta de la radiación del emisor 30 concentrada desde las dos direcciones diferentes sobre uno de los dos receptores 8. El ángulo de apertura \alpha del emisor 6 tiene aproximadamente 110º, el ángulo de apertura \beta del receptor 8 tiene aproximadamente 70º.

Con la ayuda de la figura 3 se puede reconocer de la misma manera que las estructuras 22.1 y 22.2 son diferentes entre sí. Las estructuras 22.1 asociadas al ángulo de apertura \alpha de los emisores 8 se caracterizan por superficies ópticas 24 de forma totalmente circular y por conductores de luz 26. Las estructuras 22.2, asociadas al ángulo de apertura \beta de los receptores 8, presentan superficies ópticas y conductores de luz 26 que se intercalan entre sí y que están conectadas mutuamente.

La figura 4a muestra una sección a lo largo de la línea IVa - IVa según la figura 3 a través del cuerpo conductor de luz 10 y dos estructuras 22.1 y 22.2. Se representan aquí de forma esquemática los ejes ópticos 28 de las superficies ópticas 24 así como un emisor 6 y un receptor 8. El ángulo de inclinación \gamma de los ejes ópticos 28 con respecto a la superficie de apoyo 12 o bien con respecto al lado exterior del cristal 32 tiene aproximadamente 45º y permite de esta manera la reflexión total de la radiación del emisor 30 que incide en el lado exterior del cristal 32.

La figura 4b muestra una sección a lo largo de la línea IVb-IVb según la figura 3 a través del cuerpo conductor de la luz 10 y una estructura 22.1 asociada al emisor 6. Aquí se representan de forma esquemática los ejes ópticos 28 de las superficies ópticas 24 de la estructura 22.1 así como de los emisores 6. La paralelización de la radiación de los emisores se puede reconocer aquí en dos direcciones X1, X2 en la sección perpendicularmente al cristal 14.

En la figura 5 se representa otro ejemplo de realización. En este caso, se representa de forma esquemática la disposición de los emisores 6 y de los receptores 8 en un paralelogramo. Para mayor claridad se ha prescindido de la representación de las estructuras 22. El conductor de luz 10 está conformado ahora de la misma manera como paralelogramo. No obstante, éste presenta, por lo demás, las mismas propiedades y características que el cuerpo conductor de luz 10 de acuerdo con el primer ejemplo de realización según las figuras 1 a 4. Una característica común a las dos formas de realización es, por ejemplo, la paralelización de la radiación de un emisor 6 en dos direcciones X1, X2 en vista en alzado en paralelo al cristal 14 a lo largo de las líneas de trazos 28a así como el enfoque de la radiación de los emisores desde dos direcciones X1, X2 sobre un receptor 8.

Claims (10)

1. Instalación de sensor para la detección de una humidificación de un cristal (14), especialmente de un cristal de automóvil, con al menos un emisor (6) que irradia luz, un cuerpo conductor de luz (10), que acopla la radiación del emisor (30) bajo un ángulo de inclinación (\gamma) en el cristal y que desacopla la radiación del emisor (30) sobre al menos un receptor (8) desde el cristal (14), en la que el cuerpo conductor de luz (10) presenta al menos una estructura (22.1), con la que se acumula y se paraleliza la radiación del emisor (30), irradiada desde el emisor (6) en dos direcciones (X1, X2) diferentes, en la que las proyecciones de las dos direcciones diferentes (X1, X2) forman un ángulo de apertura (\alpha) con respecto a la superficie del cristal (14), caracterizada porque el ángulo de apertura (\alpha) tiene un valor de aproximadamente 100 a 120 grados.

2. Instalación de sensor de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1, caracterizada porque el cuerpo conductor de luz (10) presenta al menos otra estructura (22.2), con la que la radiación del emisor (30) detectada por el receptor (8) es enfocada desde dos direcciones (X1, X2) diferentes sobre el receptor (8), en la que las proyecciones de las radiaciones de los emisores (30), concentradas desde las dos direcciones (X1, X2) diferentes sobre el receptor (8), tienen un ángulo de apertura (b) de 60 a 80 grados aproximadamente con relación a la superficie del cristal (14).

3. Instalación de sensor de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1, caracterizada porque la superficie de apoyo (12) del cuerpo conductor de luz (10) sobre el cristal (14) es ovalada.

4. Instalación de sensor de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1, caracterizada porque la estructura (22) se proyecta desde una superficie (18) del cuerpo conductor de luz (10) paralela al cristal (14) y está conectada a través de un conductor de luz (26) de forma cilíndrica (26) con la superficie (24) activa ópticamente.

5. Instalación de sensor de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la estructura (22) presenta superficies (24) o lentes activas ópticamente, dirigidas hacia el emisor (6) y/o hacia el receptor (8) y el emisor (6) y/o el receptor (8) están dispuestos en el foco de las superficies (24) o lentes.

6. Instalación de sensor de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el ángulo de inclinación (g) del eje óptico (28) de la estructura (22) con respecto al cristal (14) es aproximadamente 45 grados.

7. Instalación de sensor de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque dos emisores (6) y dos receptores (8), respectivamente, están dispuestos de tal manera que sus reproducciones a través de proyección forman en un plano paralelo al disco (14), especialmente a la superficie (18) del cuerpo conductor de luz (10), puntos angulares de un paralelogramo.

8. Instalación de sensor de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la superficie de apoyo (12) del cuerpo conductor de luz (10) sobre el disco (14) es rectangular.

9. Instalación de sensor de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque a cada emisor (6) y receptor (8) está asociada una estructura (22), especialmente una pareja de lentes.

10. Instalación de sensor de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el cuerpo conductor de luz (10) con las estructuras (22) para la radiación correspondiente de los emisores (30) está coloreado o es de un material transparente para la radiación de los emisores (30) y elimina por filtración la radiación del medio ambiente (34) en virtud de su coloración, con preferencia negro, o de su material.