JP2003502619A - 自動エミッタ強度制御装置を有する水分センサ - Google Patents
自動エミッタ強度制御装置を有する水分センサInfo
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Abstract
Description
、更に詳しくは異なる透過率を有する、異なった透明な物質と共に用いるための
水分センサの自己調整のためのサーボ回路に関する。
物質を介した人間の視界を妨げる。自動車には、フロントガラスの外部表面、少
なくとも運転者の視界範囲、また一般的にはより広範囲に渡り、フロントガラス
を介した運転者の視界を広げるように、水分を取り去る目的で電動のフロントガ
ラスワイパーが長い間装備されてきた。
multi-position)スイッチ若しくは可変速スイッチを有する。可変速スイッチは
、もし際限なく変化しなくとも、運転者に対して状況に応じた広い範囲のスピー
ドを選択させうる。ワイパーの制御装置は手動で操作され典型的には遅延機能を
有する。それによってワイパーは選択された時間の遅延間隔で断続的に動作する
。
車の窓の1つにマウントされた水分センサを含むワイパー制御システムが近年開
発されてきた。水分センサを有するワイパー制御システムは、水分が取り除かれ
ようとするリアウインド若しくはその他のガラス表面にマウントされても良いが
、最も典型的にはフロントガラスにマウントされる。そのようなワイパー制御シ
ステムは、ドライビングの状況変化に応じてワイパーのスピードを調整する不自
由さからドライバーを開放する。
センサ、容量性センサ、圧電センサ、及び光学センサを含む複数の異なった技術
を用いてきた。光学式センサは次の原理に従って動作する。即ち光のビームがフ
ロントガラスの外部表面に於ける水分の存在によってその通常の経路より錯乱さ
れ変更されるという原理である。光学センサを採用するシステムは、次の特異的
な利点を有する。即ち光路上の障害を感知する手段が、ドライバーによって観測
される現象と直接的に関係しているということである。(即ち、ドライバーの視
界に影響を与える光路上の障害)McCumber等は、窓ガラスの外部表面の水の被着
の存在に応じてワイパーブレードの掃き取り(sweep)を開始させる光学水分セ
ンサに関して明らかにしている(米国特許番号第4,620,141号)。
ガラスに対して約45度の角度で向けられる。光の信号はその時窓ガラスの外部
表面で約45度の角度で反射され、反射された信号はディテクタへと向かう。フ
ロントガラスの表面に於ける水分の存在は、フロントガラスの外部表面に於ける
光の信号の反射に影響を与え、反射されたシグナルが低い振幅を有するという結
果を生じる。ディテクタは反射された信号をレシーブし、反射されたエミッタ信
号の振幅に於ける変化を示す出力信号を提供する。ディテクタ出力信号は水分セ
ンサによって電子的に処理され、水分センサは窓ガラスのワイパーをいつ作動さ
せるかを決定する。
成要素の電気的な値に影響を与え得るような、広範囲の温度条件下で動作する。
加えて、電気的な値は電磁要素の寿命(electronic components age)によって
変化し得る。電気的要素の値に於けるこれらの変化は、エミッタ信号の強度に影
響を与え得る。そのことはディテクタの出力を変化させ、また最終的に水分セン
サの性能に影響を与える。水分センサが構成要素の値に於けるこれらの変化を補
正し、また望ましい仕様で作動し続けることが願わしい。
て用いられ得る。ガラスの透過率は、ガラスを通過し得る光の量を決定する。そ
れ故、ガラスの透過率はディテクタへと到達する反射されたエミッタ信号の強度
に影響を与える。例えばLibbey-Owens-Ford Co.よりEZ-KOOLの商標で市販されて
いるフロントガラスのような最新のソーラー制御フロントガラスは、大量の赤外
線を吸収し、多くの光学式水分センサは反射されたエミッタ信号の強度を激しく
減少させられる。ガラスの透過率に関係ない所定の振幅を有する反射信号を成し
遂げるために、ガラスの透過率に応じてエミッタ信号の強度を調整することが望
ましい。
許第5,436,541号)。Teder(米国特許第5,059,877号)は、アナログリニアサー
ボを用いる自動強度制御回路を教授している。Tederの米国特許第5,059,877号は
、ディテクタ出力信号の振幅がしきい値信号に匹敵するべくエミッタ信号の強度
を調節するための、アナログ積分装置の使用について教授している。回路はリニ
アな回路であり、またエミッタ信号の強度はディテクタ出力信号としきい値の振
幅の違いに比例する量で変化する。
考察されている。前記アナログ回路は十分に働いているが、より安価でデジタル
制御をより効果的に適用し得るような自動強度制御回路を提供することが望まし
い。
を実現するために、デジタル構成要素を用いる方法を教授している。Haschの装
置は、目標となる範囲内でディテクタ出力信号の振幅を保つことを試みている。
目標となる範囲には、第一のコンパレータによって定義される上限のしきい値、
及び第二のコンパレータによって定義される下限のしきい値が含まれる。エミッ
タ信号の強度は、ディテクタ出力信号の振幅が目標とする範囲外へ落ちた時に変
化する。ディテクタ出力信号の振幅が目標とする範囲内に保たれる時、エミッタ
信号の強度は変化しない。Haschによって実践されたように、自動強度制御装置
は2つの別個のしきい値を確立するための電気的な構成要素を要求する。更に前
記システムは、ディテクタの出力電流がそれを単一の正確な値に維持するより、
寧ろ規定された範囲内の何れかに落ちることを許可する。このことはセンサ鋭敏
度の変化の可能性を提供する。水分センサの鋭敏度を改善しながらも、自動強度
制御装置を実現に必要な構成要素を減少させることが望ましい。
あって、水分センサは透明な材料の前記表面に於ける水分の存在によって影響を
受けるエミッタ信号を生成するための一つ若しくは複数のエミッタと、前記エミ
ッタ信号をレシーブし、前記水分の存在を決定するための水分感知回路を接続さ
れた一つ若しくは複数のディテクタとを有する。前記自動強度制御装置は、異な
る透過率及び電気的要素に於ける変化を有する透明な材料を適応させるためにエ
ミッタ信号の強度を調整する。自動強度制御ユニットはディテクタによりレシー
ブされたエミッタ信号の強度と所定の基準信号の強度とを比較するためのコンパ
レータ、及びカウンタ出力を生成するためにコンパレータと接続されたカウンタ
とを有する。カウンタ出力の値は好適には所定のレンジに渡りリニアに変化する
。
続されたエミッタ強度制御信号発生器を有する。エミッタ強度制御信号は、ディ
テクタによってレシーブされたエミッタ信号の強度が所定の基準信号と比較して
小さい場合エミッタ信号の強度を増加させ、ディテクタによってレシーブされた
エミッタ信号の強度が所定の基準信号と比較して大きい場合エミッタ信号の強度
を減少させる。その様な方法で動作することで、制御装置はエミッタ信号の強度
をコンスタントに再調整し、それによりレシーブされた強度が所望のレベルのち
ょうど越える若しくは下回るようにする。設定値を維持する部分での結果的な正
確さは、水分センサが異なる条件下でも堅実に機能することを許可する。
力を供給するために、エミッタ強度制御信号発生器と接続されたエミッタドライ
バを有する。エミッタドライバはエミッタへと提供される出力の量が各々指数関
数的に増加若しくは減少することによって、直線的に増加若しくは減少するエミ
ッタ強度制御信号に応答する。このような指数関数的反応は、前記システムが広
範囲に渡り安定性と精度を持って機能することを許可する。
は、本請求の範囲で規定された発明の概念の単なる典型的な実施例である。従っ
て、本請求の範囲で規定されていない限り、ここに開示する実施例の具体的な寸
法及び他の物理的特性に制限されるものではない。
。水分センサは、カップラー12と、電子部品16を取付けるための回路基板1
4と、及び前記回路基板14を密閉するためにカップラー12に取り付け可能な
センサハウジング18とを有する。
二の表面に付着した水分22を光学的に検出する。透明な材料20は、自動車の
フロントガラス若しくは凍結器のドアなどのガラスが好ましいが、水分ディテク
タは、プレキシグラス、プラスチック、若しくはその他の透明な透明な材料の表
面の水分を検出することもできる。
ータ24を含み、コリメートレンズ28はコリメート部26に隣接する。コリメ
ートレンズ28は、ガラス20の内側表面に対して45度の角度で、コリメート
部26を通過する光軸30を有する。カップラー12は更にカップラーから突き
出た収束部34を有する収束部32を含み、収束レンズ36は収束部34に隣接
する。収束レンズ36は、ガラスの内側表面に対して45度の角度で、収束部3
4を通過する光軸38を有する。
路基板14に配置される。信号エミッタ40には、オプトエレクトロニクスデバ
イスが好ましいが、その他の好適な信号エミッタを用いることもできる。放射さ
れた信号42には、赤外光である赤外線信号が好ましいが、他の好適な信号を用
いることもできる。ディテクタ44には、フォトダイオードが好ましいが、エミ
ッタ信号42を受信するために他の好適なディテクタを用いることもできる。
外線信号42はコリメータ26のコリメートレンズ28を通過する。この放射さ
れた信号42はコリメート光にコリメートされ、光軸30に沿って、ガラス20
の内側表面に対して45度の角度で進む。このコリメートされた信号42は、ガ
ラス20の外側表面の水分の存在を検出する検出領域23に衝当する。コリメー
トされた信号42或いはその少なくとも一部が、ガラス20でそのガラスに対し
て45度の角度で反射され、収束部34に進む。この収束部36は、反射された
信号42をディテクタ44に収束させる。水分22が検出領域23のフロントガ
ラスに付着すると、コリメートされた光束42のある部分のみが収束部34に反
射され、ディテクタ44は検出された光の量に対応する信号を生成する。水分検
出回路16はディテクタ信号を受信し、信号の変化を水分の存在と解釈し、それ
に合わせてワイパを制御する。一つのエミッタ40及び1つのディテクタ44が
図示されているが、好ましくは複数のエミッタ40及び複数のディテクタ44を
用いる。また、このディテクタは2つ以上のエミッタからの放射信号を受信する
ことができる。
ての詳細は、米国特許第4,620,141号、第5,059,877号、第5,239,244号、第5,568
,027号及び1997年10月16日に出願された米国特許08/951,922を参照され
たい。本発明の目的の説明及び図面を完全にするためにこのような詳細が必要で
あり、引用することをもって本明細書の一部とする。
料の表面の水分の存在を検出するためのディテクタによって受信された放射信号
の強度が、その透明材料の特性によって変化する任意の好適な水分センサを用い
てもよい。
0が例示されている。水分センサの一組のエミッタ40が、エミッタ信号42を
介して一組の水分センサディテクタ44に通じ、上記したようにガラス表面の水
分を検出する。エミッタドライバ56が、エミッタ40に接続され、エミッタに
動力を供給する。エミッタに供給される電力の大きさは、エミッタ信号42の振
幅或いは強さによって決まる。以下に示す好適な実施例では、エミッタドライバ
56が、エミッタ40に電流を供給する電流源であり、エミッタドライバ56に
よって供給される電流の量によって、エミッタ信号42の強さが決まる。
の少なくとも一部を受信する。ディテクタ44はエミッタ信号42に応答して、
受信したエミッタ信号の強さを表すディテクタ信号を出力する。好適な実施例で
は、このディテクタ44は、エミッタ信号42を受信すると、電流が流れるフォ
トダイオードである。ディテクタによって受信されるエミッタ信号42の強さに
よって、フォトダイオードを流れる電流の量が決まる。ディテクタ信号はまた、
水分センサ信号処理回路57に送信され、そこでディテクタ信号が処理されてガ
ラス表面の水分の量が決定される。
ロコンピュータ58を含む。ディテクタ信号検出回路60は、ディテクタ信号を
検出するためにディテクタ44に接続される。このディテクタ信号検出回路60
は、当分野で周知のアナログ-デジタル変換器が好ましい。このアナログ-デジタ
ル変換器は、好ましくはマイクロコンピュータ58によって実現され、従来の方
法でアナログディテクタ信号の振幅或いは強さを表すデジタル信号を生成する。
好適な実施例では、アナログ-デジタル変換器は、フォトダイオード44を流れ
る電流の量を表すデジタル信号を生成する。別法では、このディテクタ信号検出
回路に、ディテクタ信号を検出してディテクタ信号の振幅を表すデジタル信号を
更なる処理のためにマイクロコンピュータ58に供給する任意の既知の回路を用
いてもよい。このディテクタ検出回路は、マイクロコンピュータ58或いはスタ
ンドアロン回路(図示せず)によって実現することが可能である。
は、加算器62に接続される。この加算器62は、マイクロコンピュータ58の
ソフトウェアによって周知の方法で実現される既知のデジタル加算器が好ましい
。この加算器62は、ディテクタ信号検出回路60によって検出されるディテク
タ信号の振幅の合計を表すデジタル信号を生成し、加算器出力62aで出力する
。
レベルを有する基準信号66も、コンパレータ64の入力に接続される。コンパ
レータ64は、好ましくは周知の方法でマイクロコンピュータ58によってデジ
タル方式で実現される。このコンパレータ出力64aは、アップ/ダウン・カウン
タ68に接続される。このアップ/ダウン・カウンタ68は、好ましくは周知の
方法でマイクロコンピュータの中で具現される。このアップ/ダウン・カウンタ
68は、好ましくはマイクロコンピュータ58によって生成される規則的に振動
するクロックパルス70によってクロックされる。このアップ/ダウン・カウン
タ68は、0から上限の値(好ましくは128)の範囲でカウントするが、任意
の好適な上限値を用いてもよい。アップ/ダウン・カウンタ68による数値の出
力は、マイクロコンピュータ58のレジスタ72にストアされる。
るエミッタ強度制御装置74に接続される。この強度制御信号によって、エミッ
タ信号42の強さが決まる。エミッタ強度制御装置74によって、エミッタドラ
イバ56に制御電圧が供給されるのが好ましい。制御電圧によって、エミッタ信
号42の強さが制御されるのが好ましい。別法では、エミッタ強度制御装置74
によって、周知の方法でエミッタ信号42の強さを調節するために、別の任意の
好適な信号がエミッタドライバ56に供給されても良い。
の模式的な回路が例示されている。マイクロコンピュータ58は、抵抗102に
接続された第1のデジタル入出力ドライバすなわちI/Oピン583を含み、抵抗
は接地されているコンデンサ104に接続される。抵抗102とコンデンサとの
ノード105は、ゲート型スイッチ106の入力106aに接続される。
イッチ106のゲート入力106bに送信する第2のI/Oピン584を含む。比較
的高い抵抗を有する抵抗110は、スイッチ106bの出力とグランドとの間に
接続される。このスイッチの出力はまた、制御電圧をエミッタドライバ56に供
給するべく該エミッタドライバ56の入力に接続される。
ましくは制御電圧であるエミッタ強度制御信号をエミッタドライバに供給する。
エミッタ強度制御信号の電圧の大きさは、アップ/ダウン・カウンタ68による
出力の数値によって決まる。この数値(以降LED_LEVELと呼ぶ)はレジスタ72
にストアさる。上記したように、このLED_LEVELの値は0から128の範囲であ
る。このLED_LEVELの値は、LED_LEVELとしてレジスタにストアされる新しい数値
が決まるまで、すなわちカウンタの出力が変わるまでレジスタ72にストアされ
る。
いは0Vがかかる「ロー」状態、及び高インピーダンス状態即ち実質的に開いた
状態であるトライステートの3状態の内の一つである。
ときに起こる制御電圧の周期的な調節と調節との間の時間は、第1のI/Oポート
583がトライステートモードである。この時、コンデンサ104の電圧は変化
しない。ゲートパルスの直前に、第1のI/Oポート583がマイクロコンピュー
タ58のソフトウェアによって「ロー」状態に変えられる。第1のI/Oポート5
83は、LED_LEVELの値によって決まる第1の時間間隔の間「ロー」状態に維持
される。好ましくは第1のI/Oポート583は、(128−LED_LEVEL)マイクロ
秒の間、「ロー」状態に維持される。第1のI/Oポート583が「ロー」状態に
維持されている間、コンデンサ104が多少放電される。その直後に第1のI/O
ポート583は、マイクロコンピュータのソフトウェアによって、LED_LEVELマ
イクロ秒の第2の時間間隔の間、「ハイ」状態に維持される。第2の間隔の間、
コンデンサ104は多少充電される。抵抗102及びコンデンサ104によって
決まる時定数は、128マイクロセカンドより著しく大きいため、102と10
4との組み合わせRCによって、第1及び第2の時間間隔の間に達する電圧が平
均化される。 計算式で表すと、 制御電圧=5V×(LED_LEVEL/128) LED_LEVELが0から128の範囲であり、スイッチ106の入力の制御電圧は、
0から5Vの範囲である。上記の計算はマイクロコンピュータ58によって実行さ
れる。
型スイッチ106によって、コンデンサ104にかかる直流制御電圧が抵抗11
0にかかる電圧パルスに変換される。抵抗110の抵抗が大きいため、スイッチ
106が開の時は、エミッタ強度制御装置に大きな負荷は表れない。エミッタ強
度制御装置74は、マイクロコンピュータ58、ソフトウェア及びわずかな電子
部品を用いてコストをかけずに具現することが出来る。別法では、エミッタ強度
制御装置74は、デジタル-アナログ変換器、パルス幅変調器、またはエミッタ
ドライバに所定の制御電圧を供給する任意の方法で具現することが出来る。
た第1のトランジスタQ1を含む。Q1のコレクタは、電源112に接続され、エミ
ッタは第2のトランジスタQ2のベースに接続される。Q2のコレクタは、電源11
2に接続された信号エミッタ52に直列に接続される。
には、Q2のエミッタ及び第1のノード115に接続されたダイオード114が含
まれる。第2のダイオード116は、第1のノード115と第2のノード117
との間に接続される。抵抗118は、第1のノード115と第2のノード117
との間に第2のダイオード116と並列に接続される。抵抗120は、第2のト
ランジスタQ2のエミッタ及び第2のノード117に接続される。3つの抵抗12
2、124及び126から成る一群の抵抗が、第2のノード117とグランドと
の間に接続される。3つの抵抗122、124及び126のそれぞれの値は、1
0Ωである。
の役割を果たす。抵抗110にかかるゲート制御スイッチ出力106cにおける
電圧がQ2のエミッタにかかる。従ってQ1及びQ2の構成によって、エミッタ強度制
御装置電圧が負荷網にかかる。
り、負荷網113を流れる電流は、水分センサエミッタ40及びQ2のコレクタを
流れる。従って、負荷網113の特性によって、電圧-電流変換器の伝達関数が
決まる。エミッタドライバ56にかかる制御電圧の大きさ及び電圧から電流への
伝達関数によって、エミッタ40に流れる電流の量即ちエミッタ信号42の強さ
が決まる。
値が小さいため、ダイオードに流れる電流は小さく、負荷網の有効抵抗は、第2
の抵抗器120の値に前記した並列な抵抗122、124及び126の組合わせ
を加えた値、即ち約50Ωである。電圧-電流変換器の電圧から電流への伝達関
数は、これらの低い入力電圧の場合、約(1/50)A/Vの傾きとなる。
も、第2のダイオード116のカットイン電圧には達しない。従って、たとえそ
れが開路であっても、第2のダイオード116にはほとんど電流が流れない。従
って、伝達関数の傾きは抵抗118及び120によって決まり、(1/15)A/Vの
値よりやや大きい。入力電圧が大きくなるとダイオード114及び116の双方
が導通し、抵抗の並列組み合わせによって傾きが(1/3.3)A/Vよりも大きくなる
。それぞれのダイオードが、入力電圧が上昇すると徐々に導通し始め、ブレーク
ポイント間の移行をスムーズにする。電圧-電流変換器の電圧から電流への伝達
関数の傾きは、入力電圧の上昇と共に指数関数的に増大する。
信号に対して指数関数的に応答する。エミッタ強度制御信号が線形で増大すると
、エミッタ信号42の強さが指数関数的に増大し、エミッタ強度制御信号が線形
で小さくなると、エミッタ信号の強度が指数関数的に小さくなる。エミッタ強度
制御信号に対するエミッタドライバ56の指数関数的な応答によって、自動強度
制御回路10の応答時間が短縮される。
ックレンジを有することが可能となる。これは、50を越える因子によって透明
なガラスに対して変化する赤外線吸ガラス上の降雨センサが一定に動作するため
に、広範な値の出力(ここではエミッタドライバに供給される電流によって決ま
る)が、エミッタ40に供給されなければならないために重要である。太陽光調
節ガラスに必要な高い電流パルス(0.5A)の生成が可能な装置は、透明なガラスに
必要な小さな電流パルス(約8mA)の生成が困難である。従って、通常の制御装置
には、ノイズ、安定性及び量子化の問題が生じ得る。電流源は指数関数的に変化
するが、カウンタ値が1ビット変化すると、動作範囲全体に亘って、概ね同じ百
分率で電流パルスの大きさが変化する。本発明のサーボは、自動車のフロントガ
ラスに用いられる様々な透過率のガラスにおいて適切に機能することが分かった
。
分センサ10に電源投入時に、基準LED_LEVELの値がマイクロコンピュータ58
によって選択される。エミッタ強度制御信号発生器74が、図4の上部のグラフ
に示される基準初期エミッタ強度制御信号電圧200をエミッタドライバ56に
供給する。この例では、水分センサ10は、上記した車両のフロントガラスに用
いられる赤外線吸収太陽光調節ガラスに使用される。エミッタドライバ56は、
上記したようにクロックされると、初期制御電圧がかりエミッタ信号42を生成
する。しかしながら、弱い初期エミッタ信号42のほとんどはガラスによって吸
収される。フォトダイオード・ディテクタ44は、上記したように検出電流を生
成する反射されたミッタ信号を受信する。
に、エミッタドライバ電流パルスが存在しない時に各ダイオードの2回目の検出
電流値を読む。ディテクタ信号から光の値を線形に減じて得られた信号が、受信
したエミッタ信号の大きさを表す。得られたディテクタ信号は、上記したディテ
クタ検出回路60によってデジタル化される。デジタル化信号は、デジタル加算
器62によって合計される。
の入力66に供給される所定の基準レベルと比較される。基準レベル66の大き
さは、水分センサの効率を最適化するために、ディテクタ信号の理想的な大きさ
と等しく設定する。コンパレータ64の合計されたディテクタ信号が基準信号よ
り低い場合は、コンパレータ64の出力が「低」となる。コンパレータの「低」
信号は、アップ/ダウン・カウンタ68によって受信される。カウンタ68がマ
イクロコンピュータ70によってクロックされると、入力信号「低」によって、
カウンタ68が数値を加算する。
タドライバ電流も大きくなる。それぞれのクロックパルスで制御電圧200が線
形に上昇し、エミッタドライバ電流が指数関数的に上昇するため、エミッタ信号
42の強さも指数関数的に増大する。T1の直後に、合計された検出電流202
が基準レベル66を越えるため、コンパレータ64が「高」出力を生成する。カ
ウンタ68に「高」出力が供給されるため、次のクロックパルス70でカウンタ
の数値が減算される。LED_LEVELの値の低下によって、エミッタ強度制御電圧2
00が低下し、エミッタドライバ電流が小さくなる。従って、エミッタ信号42
の強さが小さくなり、検出電流202が基準レベル66より低くなるために、次
にエミッタ信号の強さが大きくなる。受信するエミッタ信号は、時間T2で終了す
るパワーアップ時間の後、基準レベルに対して上下に変動し続ける。
となるように、短い間カウンタに頻繁にクロックパルスを送る。その後は、例え
ば10秒毎にカウンタにクロックパルスを送るようになり、エミッタドライバに
供給される自動強度制御信号は10秒毎に1レベル変化する。
テクタ信号の変化を増大させるため、水分の検出と混同する恐れがある。これを
防止するために、自動強度制御装置は、水分検出回路にブランキング信号を送信
するブランキング信号発生器(図2の59)を含む。水分検出回路は、ブランキ
ング信号を受信している時は、エミッタ信号の変化による誤った水分の検出を防
止するべくディテクタ信号情報を無視する。ブランキング信号は、スタートアッ
プ時にも送信され、ディテクタ信号が基準レベルに達するまで送信される。その
後は、カウンタがコンパレータ出力信号を受信するべくクロックされると、ブラ
ンキング信号が短い時間(例えば1秒)送信される。即ち、自動強度制御回路は
、誤った水分検出情報を生成しないように水分検出回路からの信号が断たれる。
達する。その後は、光学系の効率の変化が適度であり、例えば、ガラスの赤外線
透過率が変動しない。従って、パワーアップの後、マイクロコンピュータは、1
0秒に一度のみカウンタをクロックする。従って、通常の動作では、サーボによ
って10秒に1回のみの調節が可能となる。マイクロコンピュータのソフトウェ
アは、受信する強度の変化を雨と検出する可能性があるため、サーボ調節時の短
い時間全ての雨のデータを無視する。
差信号を生成しない。そして、制御信号は2つの状態のみであり、エミッタドラ
イバ56の出力を大きくするか小さくするのみである。従って、この方法では、
適切なレベルが存在しないため、水分制御装置50は、エミッタ信号42の強さ
の変更を続ける。その代わり、自動強度制御装置はエミッタを常に調節し、理想
的なレベルの一つ上と一つ下との間を行き来する。この方法では、受信信号の強
さが常に理想の値に極めて近い。実際のエミッタ強度と基準レベル66によって
示される理想的なエミッタ強度との間には、常に一定の誤差が存在するが、この
誤差は極めて小さいため、雨センサにとって不都合とはならない。
、短時間でシステムがパワーアップされ安定化する。パワーアップが終了すると
、自動強度制御装置による調節が頻繁でないため、その間、雨や太陽光の信号を
受信しない。このように動作が変更されたため、開始時及び安定時にそれぞれ妥
協応答時間を選択しなければならない従来の制御装置より有利である。
信強度は理想レベルに極めて近い。このため、水分センサは様々な適用例でも一
貫して動作し、適用する装置による動作の差が極めて少ない。短時間でパワーア
ップして安定状態に入るため、センサ装置の水分検出回路への悪影響がない。更
に、エミッタドライバの指数関数的な特性から、この装置は、すべての車両用フ
ロントガラスにおいて極めて正確かつ安定的に動作する。
ある。
の時間依存を示したグラフである。
Claims (19)
- 【請求項1】 透明な材料の表面上の水分の存在によって影響を受ける1
つ若しくは複数のエミッタ信号を生成するための1つ若しくは複数の信号エミッ
タ、及び前記1つ若しくは複数のエミッタ信号を受信するための1つ若しくは複
数のディテクタを有する水分センサのための自動強度制御装置であって、前記制
御装置が、 前記1つ若しくは複数のディテクタによってレシーブされた前記1つ若しくは
複数のエミッタ信号の強度と所定の基準信号とを比較するためのコンパレータと
、 カウンタ出力を提供するための前記コンパレータと接続されたカウンタと、 前記1つ若しくは複数のディテクタによってレシーブされた前記1つ若しくは
複数のエミッタ信号の強度が前記所定の基準信号と比較して小さい場合、前記1
つ若しくは複数のエミッタ信号の強度を増加させ、前記1つ若しくは複数のディ
テクタによってレシーブされた前記1つ若しくは複数のエミッタ信号の強度が前
記所定の基準信号と比較して大きい場合、前記1つ若しくは複数のエミッタ信号
の強度を減少させるための前記カウンタと接続されたエミッタ強度制御信号発生
器とを有する制御装置。 - 【請求項2】 前記自動強度制御装置が、前記装置の前記1つ若しくは複
数のエミッタ信号の強度を変化させる量が、前記レシーブされたエミッタ信号及
び前記基準信号との間の強度の相違に依存しないという点で非リニアであること
を特徴とする請求項1に記載の制御装置。 - 【請求項3】 透明な材料の表面上の水分の存在によって影響を受ける1
つ若しくは複数のエミッタ信号を生成するための1つ若しくは複数の信号エミッ
タ、及び前記1つ若しくは複数のエミッタ信号を受信するための1つ若しくは複
数のディテクタを有し、また前記水分の存在を決定するための水分感知回路と接
続された水分センサのための自動強度制御装置であって、前記自動強度制御装置
が、 前記1つ若しくは複数のディテクタによってレシーブされた前記1つ若しくは
複数のエミッタ信号の強度と所定の基準信号の強度を比較するための前記1つ若
しくは複数のディテクタと接続されたコンパレータと、 前記1つ若しくは複数のディテクタによってレシーブされた前記1つ若しくは
複数のエミッタ信号の強度が前記基準信号と比較して小さい場合増加し、前記1
つ若しくは複数のディテクタによってレシーブされた前記1つ若しくは複数のエ
ミッタ信号の強度が前記基準信号と比較して大きい場合減少する、前記コンパレ
ータと接続されたカウンタ出力を有するカウンタと、 前記1つ若しくは複数のエミッタ信号の強度を決定する量で前記1つ若しくは
複数のエミッタへ出力を供給するための、1つ若しくは複数のエミッタと接続さ
れたエミッタドライバと、 前記カウンタ出力が増加した場合前記1つ若しくは複数のエミッタ信号の強度
を増加させ、前記カウンタ出力が減少した場合前記1つ若しくは複数のエミッタ
信号の強度を減少させるためのエミッタ強度制御信号を提供するべく前記エミッ
タドライバへと接続されたエミッタ強度制御信号発生器とを有する制御装置。 - 【請求項4】 前記エミッタドライバが前記エミッタ制御信号に於ける線
形の増加に伴って、前記エミッタ強度を指数関数的に増加させ、前記エミッタ制
御信号に於ける線形の減少に伴って、前記エミッタ強度を指数関数的に減少させ
ることを特徴とする請求項3に記載の制御装置。 - 【請求項5】 前記エミッタ強度制御信号発生器が、前記1つ若しくは複
数のエミッタ信号の強度を増加させる目的で直線的に増加する電圧、及び前記1
つ若しくは複数のエミッタ信号の前記強度を減少させる目的で直線的に減少する
電圧を提供することを特徴とする請求項4に記載の制御装置。 - 【請求項6】 前記エミッタ強度制御信号発生器がデジタル出力手段及び
フィルタ手段とを有することを特徴とする請求項5に記載の制御装置。 - 【請求項7】 前記フィルタ手段が抵抗値及び静電容量値を有するRC回路
を含むことを特徴とする請求項6に記載の制御装置。 - 【請求項8】 前記エミッタドライバが前記1つ若しくは複数のエミッタ
へ電流を提供し、前記電流の量が前記1つ若しくは複数のエミッタ信号の前記強
度を決定することを特徴とする請求項7に記載の制御装置。 - 【請求項9】 前記エミッタドライバが前記1つ若しくは複数のエミッタ
へ前記電流を提供する目的で電圧制御電流源を有することを特徴とする請求項8
に記載の制御装置。 - 【請求項10】 前記エミッタドライバ電圧制御電流源が、所定のエミッ
タ強度制御信号電圧のために前記エミッタへと提供された前記電流の量を決定す
るべくロード抵抗を有し、前記ロード抵抗が前記エミッタ強度制御信号電圧への
直線的な変化に応じて指数関数的に変化し、前記エミッタへと提供される前記電
流の量の指数関数的な変化に影響を与えることを特徴とする請求項3に記載の制
御装置。 - 【請求項11】 更に、前記水分感知回路に前記ディテクタ信号の情報を
無視させるために前記水分感知回路へブランキング信号を提供する目的でブラン
キング信号発生器を有し、それによって変更されたエミッタ信号に伴って形成さ
れる水分の誤った検出を防ぐ請求項3に記載の制御装置。 - 【請求項12】 透明な材料の表面に於ける水分の存在を検出しそれに続
いて水分除去システムの動作を制御するための水分センサであって、前記水分セ
ンサが、 透明な材料の表面上の水分の存在によって影響を受ける1つ若しくは複数のエ
ミッタ信号を生成するための1つ若しくは複数の信号エミッタと、 前記1つ若しくは複数のエミッタ信号を受信するための1つ若しくは複数のデ
ィテクタと、 前記1つ若しくは複数のディテクタによってレシーブされた前記1つ若しくは
複数のエミッタ信号の強度と所定の基準信号の強度を比較するための前記1つ若
しくは複数のディテクタと接続されたコンパレータと、 前記1つ若しくは複数のディテクタによってレシーブされた前記1つ若しくは
複数のエミッタ信号の強度が前記基準信号と比較して小さい場合増加し、前記1
つ若しくは複数のディテクタによってレシーブされた前記1つ若しくは複数のエ
ミッタ信号の強度が前記基準信号と比較して大きい場合減少する、前記コンパレ
ータと接続されたカウンタ出力を有するカウンタと、 前記1つ若しくは複数のエミッタ信号の強度を決定する量で、前記1つ若しく
は複数のエミッタへ出力を提供するための1つ若しくは複数のエミッタと接続さ
れたエミッタドライバと、 前記カウンタ出力が増加する時前記1つ若しくは複数のエミッタ信号の強度を
増加させ、前記カウンタ出力が減少する時前記1つ若しくは複数のエミッタ信号
の強度を減少させることを目的とする前記エミッタドライバへと接続されたエミ
ッタ強度制御信号発生器とを有する水分センサ。 - 【請求項13】 前記エミッタドライバが前記エミッタ制御信号に於ける
線形の増加と共に前記エミッタ強度を指数関数的に増加させ、前記エミッタ制御
信号に於ける線形の減少に伴って、前記エミッタ強度を指数関数的に減少させる
ことを特徴とする請求項12に記載の水分センサ。 - 【請求項14】 前記エミッタ強度制御信号発生器が、前記1つ若しくは
複数のエミッタ信号の強度を増加させる目的で直線的に増加する電圧を、また前
記1つ若しくは複数のエミッタ信号の前記強度を減少させる目的で直線的に減少
する電圧を提供することを特徴とする請求項13に記載の水分センサ。 - 【請求項15】 前記エミッタ強度制御信号発生器が前記カウンタ出力の
前記値によって決定されるエミッタ強度制御信号電圧を提供するためのデジタル
出力手段及びフィルタを有することを特徴とする請求項14に記載の水分センサ
。 - 【請求項16】 前記エミッタドライバが前記1つ若しくは複数のエミッ
タへ電流を提供し、前記電流の量が前記1つ若しくは複数のエミッタ信号の強度
を決定することを特徴とする請求項14に記載の水分センサ。 - 【請求項17】 前記エミッタドライバが前記1つ若しくは複数のエミッ
タへ前記電流を提供する目的で電圧制御電流源を有することを特徴とする請求項
16に記載の水分センサ。 - 【請求項18】 前記エミッタドライバ電圧制御電流源が、所定のエミッ
タ強度制御信号電圧のために前記エミッタへと提供された前記電流の量を決定す
るべくロード抵抗を有し、前記ロード抵抗が前記エミッタ強度制御信号電圧への
変化に応じて変化することを特徴とする請求項17に記載の水分センサ。 - 【請求項19】 更に前記水分の存在を決定する1つ若しくは複数のディ
テクタと接続された水分感知回路と、前記水分感知回路に前記ディテクタ信号の
情報を無視させるために前記水分感知回路へブランキング信号を提供する目的で
ブランキング信号発生器とを有し、それによって変更されたエミッタ信号に伴っ
て形成される水分の誤った検出を防ぐ請求項12に記載の水分センサ。
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