ES2323766T3 - Sensor de lluvia, especialmente para parabrisas. - Google Patents
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Abstract
Sensor de lluvia (10), especialmente para parabrisas (18) de un automóvil, con varios trayectos de medición (38) que se extienden a través del cristal (18), en el que en el desarrollo de al menos un trayecto de medición (38) la radiación está guiada a través de un elemento (27) de enfoque y está previsto un cuerpo conductor de luz (14), que presenta especialmente una elevación cilíndrica (26), que lleva en una de sus superficies de base el elemento (27) de enfoque, en el que el trayecto de medición (38) puede estar formado por al menos un emisor (22), que puede emitir radiación al cristal (18) y por al menos un receptor (24), que puede detectar la radiación del emisor (22) desde el cristal (18) sobre el mismo lado del cristal, y en el que el receptor (24) puede suministrar una señal de medición para la activación de una instalación de limpiaparabrisas, caracterizado porque el elemento (27) de enfoque está instalado de tal forma que los ángulos de incidencia de la radiación (28) en el cristal (18) son diferentes en cada caso, de manera que los trayectos de medición (38) están optimizados para diferentes espesores (D) del cristal (18).
Description
Sensor de lluvia, especialmente para
parabrisas.
La invención se refiere a un sensor de lluvia,
especialmente para parabrisas, del tipo de la reivindicación
independiente.
Ya se conoce un sensor de lluvia a partir del
documento DE 198 15 746, que está fijado sobre un cristal de
automóvil y presenta varios trayectos de medición, que se extienden
en parte dentro del cristal. Típicamente, un sensor de este tipo
está fijado sobre el lado interior del automóvil sobre el cristal
del parabrisas, siendo emitida la radiación desde un emisor
dispuesto en la carcasa del sensor dentro del cristal. En la
superficie límite entre el cristal y el aire en el lado exterior
del cristal del parabrisas se refleja totalmente la radiación
cuando el cristal está seco y se conduce en la dirección de un
receptor, dispuesto de la misma manera en la carcasa del sensor de
lluvia. Para la conducción de la radiación, sobre el cristal están
dispuestos cuerpos conductores de luz.
Se conoce a partir del documento
US-A-5 498 866 un dispositivo sensor
de lluvia, en el que junto al receptor para la señal del sensor
está dispuesto otro receptor de tal manera que suministra una señal
de corrección para la corrección de la señal del receptor, cuando
en el cristal está dispuesta una lámina de reflexión o deben
compensarse las tolerancias de fabricación del espesor del
cristal.
En virtud de la modificación de la señal emitida
por el receptor, se puede deducir una modificación del ángulo de
reflexión total y, por lo tanto, una contaminación o humidificación
del lado exterior del cristal.
El emisor, el receptor y el cuerpo conductor de
luz están dispuestos y configurados de tal forma que cuando el
cristal está seco, es decir, en caso de reflexión total, se detecta
la señal máxima o mínima desde el receptor. Puesto que los
cristales de automóviles presentan diferente espesor de acuerdo con
el tipo de vehículo, se requieren diferentes disposiciones de
sensor para diferentes tipos de vehículos.
Se conoce a partir del documento
EP-A-0 999 104 un sensor de lluvia,
que presenta elementos de enfoque, de manera que los elementos
están alineados de tal forma que las distancias entre un emisor y un
receptor correspondiente son diferentes, de modo que se puede
detectar la humedad sobre un cristal de varias capas sobre los dos
lados de la superficie del cristal.
El sensor de lluvia de acuerdo con la invención
con las características de la reivindicación principal tiene la
ventaja de que se puede colocar a través de la optimización sobre
diferentes espesores de cristal sobre cristales de los más
diferentes espesores sin perjudicar la calidad de la señal y, por lo
tanto, la funcionalidad. De esta manera, el sensor se puede
fabricar en números de piezas esencialmente mayores, con lo que se
reducen los costes del sensor individual. Además, se simplifica la
logística en la fabricación en serie.
A través de las medidas indicadas en las
reivindicaciones dependientes se obtienen desarrollos ventajosos y
mejoras de las características indicadas en la reivindicación
principal.
Es especialmente ventajoso que en el transcurso
de al menos un trayecto de medición la radiación sea conducida a
través de un elemento de enfoque, para conseguir una señal de
medición óptima y, por lo tanto, un comportamiento de reacción
óptimo para una instalación de limpiaparabrisas.
Además, es ventajoso que en el transcurso de un
trayecto de medición esté previsto un cuerpo conductor de luz, que
presenta una elevación de tipo cilíndrico, que lleva el elemento de
enfoque en al menos una de sus superficies de base.
Es especialmente ventajoso en este caso que el
cuerpo conductor de luz, la elevación y el elemento de enfoque
estén configurados en una sola pieza. De esta manera, se pueden
reducir al mínimo las tolerancias geométricas y se puede moldear
por inyección el cuerpo conductor de luz en una etapa de trabajo,
por ejemplo de plástico.
Es especialmente ventajoso que en el transcurso
de un trayecto de medición, la radiación sea conducida a través de
un elemento holográfico, puesto que éstos están configurados
especialmente planos y de esta manera se pueden conseguir
dimensiones especialmente pequeñas para un sensor de lluvia.
Además, es ventajoso que el trayecto de medición
esté formado por al menos un emisor, que puede emitir radiación al
cristal y, por al menos un receptor, que puede detectar la radiación
del emisor desde el cristal sobre el mismo lado del cristal. Tales
trayectos de medición óptica han dado buen resultado en la práctica,
son poco propensos a interferencias y son de coste favorable en la
fabricación.
\newpage
En este caso, es especialmente ventajoso que la
radiación detectada del emisor sea sometida al menos a una
reflexión total sobre la superficie del cristal que está opuesta al
emisor.
Es especialmente ventajoso que un emisor o un
receptor estén dispuestos en un punto de contacto de varios
trayectos de medición, puesto que de esta manera se puede reducir el
número de los componentes ópticos, que son relativamente caros, sin
tener que tolerar un menos cabo de la señal de medición.
Además, se puede considerar como ventajoso que
los trayectos de medición estén dispuestos esencialmente paralelos
entre sí, puesto que de esta manera se reducen al mínimo las
influencias de luz extraña.
Es especialmente ventajoso que estén dispuestos
muchos trayectos de medición que incluyen la superficie de base de
un cuadrado, puesto que de esta manera se realizan cuatro trayectos
de medición por medio de dos emisores y dos receptores. Además, se
pueden alojar estos cuatro trayectos de medición sobre un espacio
muy estrecho.
Se puede ver como otra ventaja la configuración
de los emisores y de los receptores como componentes de
semiconductores en técnica SMD, puesto que de esta manera se reduce
al mínimo la necesidad de espacio de construcción del sensor de
lluvia.
Es especialmente ventajoso que en la posición de
montaje, la pletina del circuito esté dispuesta esencialmente
paralela al cristal, puesto que ésta puede soportar entonces
directamente los emisores y receptores y se puede conducir la
pletina del circuito de esta manera de forma hermética a lo largo de
la superficie del cristal.
Además, se puede considerar como ventajoso que
esté prevista una carcasa del tipo de bandeja, que está cerrada por
un cuerpo conductor de luz, puesto que de esta manera se puede
encolar el sensor como unidad de construcción compacta en la
fabricación en serie en el extremo de la cinta sobre el cristal.
Es especialmente ventajoso que en el sensor de
lluvia esté previsto un medio para el reconocimiento de la claridad
ambiental. Por una parte, con estos medios se pueden controlar las
instalaciones de iluminación del automóvil, por otra parte se
pueden sacar conclusiones sobre la luz extraña, que irradia sobre
los receptores y se pueden corregir de una manera correspondiente
las señales de los receptores.
Además, es especialmente ventajoso que los
medios para el reconocimiento de la claridad ambiental detecten la
claridad desde diferentes zonas angulares, para garantizar una
función de control especialmente confortable y adaptada al
conductor.
En los dibujos siguientes se representan varios
ejemplos de realización de la invención y se explican en detalle en
la descripción siguiente.
En este caso:
La figura 1 muestra una sección transversal a
través de un sensor de lluvia de acuerdo con la invención.
La figura 2 muestra un esbozo de principio de un
sensor de lluvia del estado de la técnica.
La figura 3 muestra un ejemplo de una
disposición de trayectos de medición de un sensor de lluvia, del
estado de la técnica.
La figura 3a muestra un ejemplo de una
disposición de trayectos de medición de un sensor de lluvia de
acuerdo con la invención.
La figura 4 muestra una variación de la
disposición de trayectos de medición mostrada en la figura 3.
La figura 5 muestra un cuerpo conductor de luz
de un sensor de lluvia de acuerdo con la invención según la figura
4.
La figura 6 muestra una disposición de trayectos
de medición de un sensor de lluvia de acuerdo con la invención en
otra variación.
La figura 7 muestra el cuerpo conductor de luz
de un sensor de lluvia de acuerdo con la figura 6, y
La figura 8 muestra otra variación de la
disposición de trayectos de medición de un sensor de lluvia.
La figura 1 muestra un sensor de lluvia 10 de
acuerdo con la invención en una representación en sección
esquemática. Este sensor de lluvia 10 comprende esencialmente una
carcasa 12 en forma de bandeja, que está configurada de plástico y
está cerrada por un cuerpo conductor de luz 14, que está formado de
plástico -con preferencia de PMMA coloreado adecuadamente. El
cuerpo conductor de luz 14 está fijado sobre un cristal 18 por
medio de un cojín de acoplamiento 16, que está configurado como
cojín de silicona autoadhesivo por los dos lados. De una manera más
conveniente, el sensor de lluvia 10 está dispuesto sobre el cristal
de parabrisas de un automóvil en la zona, que es barrida por el
limpiaparabrisas.
En el interior de la carcasa 12 está fijada la
pletina de circuito 20, sobre la que están dispuestos emisores 22 y
receptores 24 como componentes de semiconductores en técnica SMD.
Naturalmente, la pletina del circuito 20 puede estar fijada
también, por ejemplo, por medio de cúpulas adecuadas, directamente
en el cuerpo conductor de luz 14.
El cuerpo conductor de luz 14 comprende
esencialmente una pieza plana, desde la que se proyectan elevaciones
26, que están cerradas por medio de un elemento 27 de enfoque del
tipo de lente. Evidentemente, como cuerpo conductor de luz 14 puede
servir también una lámina de holograma plana o un holograma
estampado directamente sobre o en el cristal o iluminado como
elemento 27 conductor del rayo y/o de enfoque.
En el funcionamiento, el emisor 22 emite
radiación 28, que es desviada a través de los elementos de enfoque
27 y las elevaciones cilíndricas 26 bajo un ángulo de acoplamiento
Gamma sobre una superficie 30 del disco desviada del emisor 22. El
emisor 22 y el receptor 34 así como los elementos de enfoque 27
están dispuestos en este caso de tal manera que en el caso de un
cristal seco 18, por lo tanto cuando la superficie 30 forma una
superficie límite de cristal y aire, tiene lugar una reflexión total
en la superficie 30 La porción esencial de la radiación 28 es
reflejada entonces en un ángulo de desacoplamiento Gamma' en la
dirección del receptor 24.
Si se encuentran ahora gotas de humedad 32 sobre
la superficie 30, entonces se modifica el ángulo de reflexión
total, puesto que la relación de los índices de refracción del agua
y el cristal es diferente que el del aire y el cristal. De esta
manera, se refleja solamente una parte de la radiación 28 en la
superficie 30 y se reduce la radiación 26 recibida por el receptor
24.
En la figura 1 se muestra, además, un detector
34, que sirve como medio para el reconocimiento de la claridad del
medio ambiente y de acuerdo con la configuración de una conformación
36 del cuerpo conductor de luz 14, puede detectar la luz del medio
ambiente desde diferentes zonas angulares.
En la figura 2 se representa el modo de
funcionamiento de principio de un sensor de lluvia 10 conocido. El
emisor 22 emite la radiación 28 en la dirección de la superficie 30.
En esta superficie 30 se refleja totalmente la radiación cuando el
cristal 18 está seco y se conducen la dirección del receptor 24. Si
el espesor D del cristal es mayor que el previsto, por ejemplo D',
entonces la radiación 28 no llega ya totalmente al receptor 24, con
lo que se reduce la señal en el receptor 24. De acuerdo con la
invención, se dispone otro receptor 24a de tal manera que éste
refleja totalmente la radiación en otra superficie 30a, que
corresponde a un cristal 18 del espesor D'. En una variante, los
receptores 24 y 24a pueden estar conectados también para formar un
elemento receptor grande. De este modo, se obtienen trayectos de
medición 38 de diferente longitud.
A través de la disposición del emisor 22 y del
receptor 24 así como del cuerpo conductor de luz 14, la radiación
28 describe un trayecto de medición 38, en el transcurso del cual la
radiación 28 es reflejada totalmente cuando el cristal 18 está seco
o bien en reflejada parcialmente cuando el cristal está húmedo.
En la figura 3 se muestra una disposición de
emisores 22 y receptores 24 de un sensor de lluvia 10 conocido. Los
ángulos de entrada, con el que la radiación 28 incide en el cristal
18, están seleccionados en este caso constantes, de manera que la
distancia entre el emisor 22 y su receptor 24 correspondiente debe
seleccionarse en cada caso un poco menor. Aquí se muestran tres
parejas de emisores 22 y tres parejas de receptores 24, que
presentan, respectivamente, una distancia diferente entre sí. De
esta manera se consigue para diferentes espesores D del cristal 18
un resultado de medición óptimo. De acuerdo con la invención, es
posible disponer los emisores 22 y los receptores 24 de todos los
trayectos de medición a la misma distancia. En este caso, los
ángulos de incidencia Gamma de la radiación 28 en el cristal son
diferentes, respectivamente. Esto se representa en la figura
3a.
La figura 4 muestra otra variante de disposición
no acorde con la invención de los emisores 22 y de los receptores
24. Los emisores 22 y los receptores 24 están dispuestos en este
caso de tal forma que están dispuestos opuestos entre sí en las
esquinas de un paralelogramo. En principio, éstos pueden estar
dispuestos, naturalmente, también en otra forma rectangular. En
este caso es decisivo que las distancias entre los emisores 22 con
sus receptores 24 respectivos sean diferentes, respectivamente, para
conseguir de esta manera un resultado de medición óptimo para
diferentes espesores de cristales. En el centro del rectángulo está
dispuesto el detector 34 para el reconocimiento de la claridad del
medio ambiente.
En la figura 5 se muestra un cuerpo conductor de
luz que corresponde a una disposición de la figura 4. Aquí, las
elevaciones 26 con los elementos 27 (figura 1) están dispuestos
equidistantes en cada caso. La optimización para los diferentes
espesores de cristal se consigue porque los ángulos de incidencia de
la radiación 28 de acuerdo con la figura 3aa están seleccionados de
una manera correspondiente para las diferentes direcciones.
En la figura 6 se representa una variación de
una disposición de este tipo. Los sensores 22 y los receptores 24
forman la superficie de base de un trapecio. Puesto que los emisores
22 están dispuestos sobre una paralela del trapecio y los
receptores 24 están dispuestos sobre la otra paralela del trapecio,
se obtienen cuatro trayectos de medición con dos longitudes
diferentes, de manera que se puede cubrir ya una zona grande de
diferentes espesores de cristal D.
En la figura 7 se muestra un cuerpo conductor de
luz 14 para una disposición de este tipo. Las elevaciones
cilíndricas 26 presentan de nuevo la forma de una sección
cilíndrica, cuya superficie de base está cerrada con un elemento
del tipo de lente como elemento de enfoque 27. Naturalmente, pueden
estar previstas de una manera equivalente también otras formas
distintas a las formas cilíndricas. Entre los dos emisores 22 se
representa también la conformación 36 para el detector 34. También
aquí es posible, por ejemplo, prever a través de la selección
adecuada del ángulo de incidencia para la radiación 28 o bien a
través de la configuración correspondiente de las elevaciones
cilíndricas 26, en general, cuatro trayectos de medición diferentes,
con lo que se puede cubrir una zona todavía mayores de espesores de
cristal.
En la figura 8 se representa otra variación de
la invención. En este caso, en el centro de una disposición de
forma circular de emisores 22 está dispuesto un receptor 24. Los
emisores 22 están dispuestos, respectivamente, sobre u arco de
círculo, en cuyo centro se asienta el receptor 24. En el lado
opuesto está previsto en cada caso otro emisor, que presenta, sin
embargo, una distancia más reducida con respecto al receptor 24. No
obstante, en principio, los emisores individuales pueden estar
dispuestos también en forma de espiral, de manera que cada uno
posee una distancia diferente desde el receptor 24.
En una forma de realización sencilla, las
señales de los receptores son sumadas, de manera que se obtiene una
señal de suma sencilla. No obstante, en principio también es posible
proveer los receptores individuales con diferentes factores de
ponderación o realizar otra selección adecuada. Así, por ejemplo, es
conveniente ponderar los trayectos de medición, que están previstos
para cristales con un espesor D mayor, más alta que aquéllos que
están previstos para un cristal fino, para poder compensar las
pérdidas que se producen en el transcurso del trayecto de
medición.
Claims (11)
1. Sensor de lluvia (10), especialmente para
parabrisas (18) de un automóvil, con varios trayectos de medición
(38) que se extienden a través del cristal (18), en el que en el
desarrollo de al menos un trayecto de medición (38) la radiación
está guiada a través de un elemento (27) de enfoque y está previsto
un cuerpo conductor de luz (14), que presenta especialmente una
elevación cilíndrica (26), que lleva en una de sus superficies de
base el elemento (27) de enfoque, en el que el trayecto de medición
(38) puede estar formado por al menos un emisor (22), que puede
emitir radiación al cristal (18) y por al menos un receptor (24),
que puede detectar la radiación del emisor (22) desde el cristal
(18) sobre el mismo lado del cristal, y en el que el receptor (24)
puede suministrar una señal de medición para la activación de una
instalación de limpiaparabrisas, caracterizado porque el
elemento (27) de enfoque está instalado de tal forma que los ángulos
de incidencia de la radiación (28) en el cristal (18) son
diferentes en cada caso, de manera que los trayectos de medición
(38) están optimizados para diferentes espesores (D) del cristal
(18).
2. Sensor de lluvia (10) de acuerdo con una de
las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque están
previstos varios trayectos de medición (38) con diferente
longitud.
3. Sensor de lluvia (10) de acuerdo con una de
las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el
cuerpo conductor de luz (14), la elevación (26) y el elemento (27)
de enfoque están configurados en una sola pieza.
4. Sensor de lluvia (10) de acuerdo con una de
las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque en el
desarrollo de al menos un trayecto de medición (38) la radiación
está guiada a través de un elemento holográfico.
5. Sensor de lluvia (10) de acuerdo con una de
las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el
receptor (24) está dispuesto de tal forma que la radiación
detectada del emisor (22) es sometida al menos a una reflexión
total sobre la superficie (30) del cristal (18) que está colocada
opuesta al emisor (22).
6. Sensor de lluvia (10) de acuerdo con la
reivindicación 5, caracterizado porque un emisor (22) o un
receptor (24) están dispuestos en un punto de contacto de varios
trayectos de medición.
7. Sensor de lluvia (10) de acuerdo con una de
las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los
trayectos de medición (38) están dispuestos esencialmente paralelos
entre sí.
8. Sensor de lluvia (10) de acuerdo con una de
las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque están
previstos cuatro trayectos de medición (38), que forman la
superficie de base de un cuadrado.
9. Sensor de lluvia (10) de acuerdo con una de
las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los
emisores (22) y los receptores (24) están configurados como
componentes de semiconductores en técnica SMD.
10. Sensor de lluvia (10) de acuerdo con una de
las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque está
previsto un medio para el reconocimiento de la claridad del medio
ambiente.
11. Sensor de lluvia (10) de acuerdo con la
reivindicación 10, caracterizado porque el medio para el
reconocimiento de la claridad del medio ambiente detecta la
claridad desde diferentes zonas angulares.
Applications Claiming Priority (2)
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| DE2002112269 DE10212269A1 (de) | 2002-03-20 | 2002-03-20 | Regensensor, insbesondere für Scheiben |
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