JP4181299B2

JP4181299B2 - 雨検知センサの作動装置及び方法

Info

Publication number: JP4181299B2
Application number: JP2000501929A
Authority: JP
Inventors: ホークノルベルト
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1997-07-08
Filing date: 1998-06-20
Publication date: 2008-11-12
Anticipated expiration: 2018-06-20
Also published as: US6329923B2; EP0994796B1; WO1999002379A1; KR100578706B1; JP2001509451A; DE59807568D1; US20010038335A1; KR20010006095A; DE19729103A1; EP0994796A1

Description

【０００１】
技術水準
本発明は、メインクレーム独立請求項形式の請求の範囲の上位概念による雨検知センサの作動装置及び方法に関する。
【０００２】
ＤＥ−ＯＳ４１１２８４７から公知の雨検知センサの作動装置では、前置接続された制御装置により制御される送信器及び受信器が設けられており、この受信器は、センサ信号を信号処理部及び評価装置へ送り出し、前記評価装置は、センサ信号に依存して、ウィンドガラスないしディスクワイパの投入のためのスイッチング信号を送出する。
【０００３】
更に、汚れのないきれいなウィンドガラスないしディスクに相応するセンサ信号を所定の休止レベルへ制御する制御ユニットが設けられている。当該の制御器は、送信出力を所定の休止レベルへ緩慢に制御するため送信器の制御装置へ調整操作信号を送出する。代替選択的に、制御器は、増幅すべきセンサ信号の増幅率の緩慢な制御のため信号処理部へ調整操作信号を送出する。当該の制御により、雨検知センサの個々の構成部分の作製トレランス及び雨検知センサの取付組立の際のトレランスが広範囲で調整補償可能である。
【０００４】
欠点となるのは、制御器が汚れのないきれいな、乾燥したウィンドガラスないしディスクに相応するセンサ信号を、有利に、当初休止レベルへ制御し、そして、センサ作動のさらなる経過において制御器の調整操作信号が、センサ信号に比して極めて緩慢にしか変化してはいけないのであり、それにより、センサ信号の変化変動が除去されないということである。換言すれば、制御部は、実質的に雨検知センサの（１回限りの）校正しか行なわないということである。
【０００５】
更に、それによりセンサ信号の評価が実質的に、調整セッティングされた動作領域内で行なわれるようになる。このことの欠点となるのは、小さなセンサ信号の場合に、センサ信号の変化を分解する分解能が、大きなセンサ信号の場合における同じ大きさの相対的変化よりも劣悪になるということにある。
【０００６】
発明の利点
本発明の請求項１に特定した装置の特徴的な構成要件により行なわれる利点とするところは、制御器が、ウィンドガラスないしディスクの濡れ湿り状態の度合いに依存して雨検知センサを制御し、センサ信号及び付加的に制御器の調整操作信号が評価のため評価装置に供給されることである。そのようにして調整操作信号及び動作領域を、センサ信号のノイズ除去の制御が行なわれることなくセンサ信号に依存して直接的に、且つ迅速に追従制御できる。従って、センサ信号の動作領域を一層より小さく選択でき、それにより適当な増幅度のもとで分解能は一層より大になる。
【０００７】
サブクレーム中に特定された手段により、有利に、メインクレーム中に特定された構成要件の有利な発展形態及び改良が可能である。特別な有利な構成によれば、評価装置を、雨検知センサに対する制御回路から空間的に分解するのであり、このことは、制御を、制御エレクトロニクス部により実施することにより可能にされ、それにより評価のためたんにマイクロコントローラが使用されるのみである。
【０００８】
従って、更に有利な実施形態によれば評価装置ないしマイクロコントローラは自動車の中央エレクトロニクス部である。
【０００９】
更に、有利には、マイクロコントローラは、たんにわずかな性能、能力、及びわずかなクロック周波数しか必要としない、それというのは“聴取者”として信号のみを評価するからである。
【００１０】
更に、有利には、制御器は、送信器の動作領域を、連続的に、又は階段的に制御するように構成されており、ここで、制御器は、スペース節減的にＡＳＩＣ（Application specific IC）として構成されているのである。
【００１１】
特に有利にはマイクロコントローラへのセンサ信号及び調整操作信号の別個の伝送が行なわれる。それによりマイクロコントローラ入力のダイナミックレインジ及び高い分解能が得られる。
【００１２】
さらに有利にであるのは、センサ信号の評価のための差動アンプ使用である。これにより、差動的動作領域が調整セッティングされ、その結果小さな信号変化を評価装置にて高い分解能で評価できるようになる。
【００１３】
実施例の説明
図１は、雨検知センサ１０を示し、この雨検知センサ１０は、少なくとも１つの送信器１２及び受信器１４を有し、制御回路にて制御器１６で作動される。雨検知センサは、例えば自動車ウィンドガラスないしディスク１１の濡れ湿り状態を湿度により検出し、ウィンドガラスないしディスクワイパ（図示せず）のワイパ動作領域範囲内に配されている。
【００１４】
雨検知センサ１０は、光電的ないしオプトエレクトロニック方式で動作する。但し、同様に他のセンサ方式も適する。例えば音響的、容量的及び抵抗性雨検知センサが公知である。音響的雨検知センサは、音響波を、相応の電気出力信号に変換し、そして抵抗性雨検知センサはウィンドガラスないしディスク上に湿気又は汚れの現れたときそれのコンダクタンスを変化させ、そして容量センサは、それの容量値を変化させる。
【００１５】
ここで使用されるオプトエレクトロニック又は光電的雨検知センサ１０は、光を放出する送信器１２を有し、この送信器の光はウィンドガラスないしディスク１１内に入力結合され、ウィンドガラスないしディスク１１を通って導かれ、ウィンドガラスないしディスク１１の所定の個所にて、光を検出する受信器１４へ出力結合される。受信器１４は検出された光量を、センサ信号１８へ変換し、このセンサ信号１８は信号処理部２０に供給される。信号処理部２０は演算増幅器として実現されている。同様に他の電流−電圧変換器の使用も可能である。信号処理部２０は、雨検知センサ１０内に設けられているが、同様にその外部に設けられていてもよい。
【００１６】
処理されたセンサ信号（２２．１）は、一方では、制御回路のアナログ制御器１６に供給され、このアナログ制御器１６は、センサ信号２２に依存して、送信器１２の送信器電流を制御する。このために、制御器１６は、調整操作信号２８（２８．１）を送出し、この調整操作信号２８（２８．１）によりコンデンサが充電され、それのコンデンサ電圧は、電圧制御される電流源２６に対する制御電圧として作用する。制御器１６内には比較器が統合化、集積化されており、この比較器は、センサ信号２２のレベルを、所定の動作領域の限界値と比較する。比較結果に依存して、調整操作信号２８は増大され、縮小され、又は一定に保持される。制御回路の制御器１６は、さらに、スペース節減的にＡＳＩＣとして、雨検知センサ１０のケーシング−これは自動車のウィンドガラスないしディスク１１に取付けられている−内に配されている。
【００１７】
他方では、センサ信号２２（２２．２）は、評価のため図２の回路に供給され、この図２の回路は、例えば、差動アンプ３０、Ａ／Ｄ変換器３２及び評価装置３４を有する。
【００１８】
本発明によれば、制御器１６の調整操作信号２８（２８．２）は、同様に第２のＡ／Ｄ変換器３６を介して評価装置３４に供給される。
【００１９】
信号２２，２８の評価のためマイクロコントローラを使用する場合、Ａ／Ｄ変換器３２，３６は、通常マイクロコントローラ内に集積化される。アナログ評価の場合、Ａ／Ｄ変換器３２，２６を省略できる。
【００２０】
評価装置３４の出力信号を介して、後置接続の装置ないし装置機構、例えば自動車ウィンドガラスないしディスクワイパ装置のワイパモータが、ウィンドガラスないしディスクの濡れ湿り状態に依存して自動的に制御される。
【００２１】
図２の評価回路は自動車中央エレクトロニクス部の一部であるが、ワイパモータ４２にて、又は雨検知センサケーシング内に設けてもよい。
【００２２】
図１及び図２の動作を以下詳述する。
【００２３】
第一に制御回路について述べる。受信器１４は、センサ信号１８を信号処理部２０に送出し、このセンサ信号１８は、次のように増幅される。即ち、センサ信号２２の最大値が例えば５Ｖであるように増幅される。増幅はリニヤに行なわれる。制御器１６では４〜５Ｖの領域が、センサ信号２２に対する動作領域として設定されている。制御器１６に供給される信号２２が比較器により動作領域の２つの限界値と比較される。
【００２４】
センサ信号２２が２つの限界値間に位置する場合、調整操作信号２８−該調整操作信号を介して送信出力が制御される−は、変わらない状態に保持される。既に冒頭に述べた如く、調整操作信号２８により、電圧制御される電流源２６の入力電圧が設定される。従って、調整操作信号２８に依存して、電流源２６により生ぜしめられる電流２７が設定され、もって、亦、送信器１２の送信出力も設定される。
【００２５】
センサ信号２２が下方の限界値を下回って低下すると、制御器１６は、次のような状態生起まで、上昇する調整操作信号２８、引いては亦増大する電流２７を出力する、即ち、受信器１４により送出されたセンサ信号１８，２２が再び比較器の動作領域内に入るまで当該の増大する電流の出力を行なう。
【００２６】
逆の場合、センサ信号２２が上方の限界値を越えると、制御器１６は、調整操作信号２８、ひいては亦電流２７及び送信出力を低減する。調整操作信号２８は、次の状態生起まで低減される。即ち、センサ信号が再び動作領域内に入るまで低減される。
【００２７】
図１の制御回路の動作に無関係にセンサ信号２２（２２．２）及び調整操作信号２８（２８．２）が同様に評価装置３４に供給される。リニヤに増幅されたセンサ信号２２は差動アンプ３０に供給されて、この差動アンプ３０は、動作領域を拡げる。最大のセンサ信号２２は、マイクロコントローラの最大入力にセッティングされる。８ビットマイクロコントローラ及びほぼ５Ｖのセンサ信号最大値の場合、１ビットは、ほぼ２０ｍＶに相応する。制御器１６の所定の動作領域に基づきセンサ信号２２のたんに高いレベルのみを評価することにより、著しく良好な分解能が得られる。
【００２８】
評価装置３４ないしマイクロコントローラにおけるセンサ信号２２及び調整操作信号２８の評価は次のように行なわれる：
調整操作信号２８が一定に保持されている限り、評価装置３４は、雨、湿気、湿度、氷、又は汚れによるウィンドガラスないしディスクの濡れ湿り状態に関してセンサ信号２２のみを評価し、出力信号４０を用いてワイパモータ４２付きのウィンドガラスワイパ装置を制御する。センサ信号２２が第１の限界値に達すると、通常ワイパ動作（間欠動作又は連続動作）がトリガされる。
【００２９】
センサ信号２２が、動作領域外に出ると、このことは制御器２８による調整操作信号２８の増大又は低減による送信器１２の補正を要する。評価装置３４は調整操作信号２８の変化を識別し、ワイパモータ４２の制御に鑑みて調整操作信号２８のみを評価する。ここでセンサ信号２２は考慮されない。調整操作信号２８が評価装置３４内に格納されたさらなる限界値に達すると、ワイパ動作がトリがされる。
【００３０】
センサ信号２２が再び動作領域内に入ると、調整操作信号２８は一定状態に保たれる。このことは評価装置３４により識別され、次いでセンサ信号２２のみが、調整操作信号２８の代わりに評価のため考慮される。
【００３１】
図３は、制御回路の代替選択的実施例を示し、この代替選択的実施例では、制御器１６はセンサ信号１８の信号処理部２０へ作用する。信号処理部２０におけるセンサ信号１８に対する増幅率の可変により、増幅されたセンサ信号２２は動作領域内へ制御される。送信器１２の送信出力は、電流源２６により一定であり、最大値に近いところに調整セッティングされる。センサ信号２２（２２．２）及び調整操作信号２８（２８．２）の評価は上述の評価と類似して行なわれる。
【００３２】
図１〜図３の実施例の変化形ではデジタル制御器１６が使用され、このデジタル制御器１６は、デジタルセンサ信号２２に依存して、電圧制御される電流源２６へ調整操作信号２８を送出する。ここで制御は、制御器１６における抵抗回路を介して行なわれ、その結果、離散的個別調整操作信号２８により階段的ステップでの送信器１２の送信器出力の制御が可能になる。図２の評価回路におけるＡ／Ｄ変換器３２，３６は省かれる。
【図面の簡単な説明】
【図１】雨検知センサの制御回路の構成略図。
【図２】調整操作信号及びセンサ信号の評価のための回路図。
【図３】代替選択的実施例の回路略図。
【符号の説明】
１０雨検知センサ
１１ウィンドガラス
１２送信器
１４受信器
１６制御器

Claims

装置機構の自動的な制御に使用される、雨検知センサ（１０）の作動装置であって、
送信器（１２）と、受信器（１４）と、制御器（１６）とを有し、前記受信器（１４）のセンサ信号（１８）は信号処理部（２０）を介して該信号処理部（２０）に後置接続された評価装置（３４）及び前記制御器（１６）に供給され、前記制御器（１６）は前記センサ信号（１８，２２）に依存して、前記送信器（１２）の送信出力を制御するために、調整操作信号（２８）を前記送信器（１２）に給電を行う電流源（２６）へ送出する、作動装置において、
前記制御器（１６）には前記センサ信号（１８，２２）の電圧値に関する許容電圧領域が設定されており、前記センサ信号（１８，２２）は前記信号処理部（２０）において最大値に増幅され、最大値に増幅された前記センサ信号（１８，２２）の電圧値が前記制御器（１６）内に設けられている比較器を用いて前記許容電圧領域の上側限界値及び下側限界値と比較され、
前記センサ信号（１８，２２）の電圧値が前記上側限界値を下回り、且つ前記下側限界値を上回る場合には、前記送信器（１２）の送信出力を制御する前記調整操作信号（２８）が変更されずに維持され、
前記センサ信号（１８，２２）の電圧値が前記上側限界値を上回るか、前記下側限界値を下回る場合には、該センサ信号（１８，２２）の電圧値が前記許容電圧領域内の電圧値を取るように前記調整操作信号（２８）を増大または低減させ、該調整操作信号（２８）に基づき前記電流源（２６）から前記送信器（１２）に供給される電流が調整され、
前記センサ信号（１８，２２）以外に前記調整操作信号（２８）も前記評価装置（３４）に供給され、前記センサ信号（１８，２２）の電圧値が前記上側限界値を下回り、且つ前記下側限界値を上回る場合には、前記装置機構のスイッチング過程のトリガのために該センサ信号（１８，２２）が使用され、前記センサ信号（１８，２２）の電圧値が前記上側限界値を上回るか、前記下側限界値を下回る場合には、前記装置機構のスイッチング過程のトリガのために前記調整操作信号（２８）が使用されることを特徴とする、雨検知センサの作動装置。
前記評価装置（３４）は、前記雨検知センサ（１０）又は前記制御器（１６）から空間的に離隔して設けられており、自動車の中央電子エレクトロニクス部の一部を形成する、請求項１記載の装置。
前記制御器（１６）は、前記センサ信号（１８，２２）の電圧値が前記上側限界値を上回るか、前記下側限界値を下回る場合には、前記送信器（１２）の送信出力を連続的又は階段的に制御する、請求項１記載の装置。
前記制御器（１６）は、ＡＳＩＣ（Application specific IC）として構成されている、請求項１記載の装置。
前記センサ信号（２２）を増幅するための差動アンプ（３０）を有する、請求項１記載の装置。
前記評価装置（３４）に供給される前記調整操作信号（２８）又は前記センサ信号（１８，２２）はアナログ信号又はデジタル信号である、請求項１記載の装置。
前記装置機構はワイパ装置であり、該ワイパ装置のワイパモータ（４２）を制御するために使用される、請求項１記載の装置。
装置機構の自動的な制御に使用される、雨検知センサ（１０）の作動方法であって、
送信器（１２）と、受信器（１４）と、制御器（１６）とを設け、前記受信器（１４）のセンサ信号（１８）を信号処理部（２０）を介して該信号処理部（２０）に後置接続された評価装置（３４）及び前記制御器（１６）に供給し、前記制御器（１６）は前記センサ信号（１８，２２）に依存して、前記送信器（１２）の送信出力を制御するために、調整操作信号（２８）を前記送信器（１２）に給電を行う電流源（２６）へ送出する形式の雨検知センサの作動方法において、
前記センサ信号（１８，２２）を前記信号処理部（２０）において最大値に増幅し、最大値に増幅された前記センサ信号（１８，２２）の電圧値を前記制御器（１６）内に設けられている比較器を用いて、前記制御器（１６）において設定されている前記センサ信号（１８，２２）の電圧値に関する許容電圧領域の上側限界値及び下側限界値と比較し、
前記センサ信号（１８，２２）の電圧値が前記上側限界値を下回り、且つ前記下側限界値を上回る場合には、前記送信器（１２）の送信出力を制御する前記調整操作信号（２８）を変更せずに維持し、
前記センサ信号（１８，２２）の電圧値が前記上側限界値を上回るか、前記下側限界値を下回る場合には、該センサ信号（１８，２２）の電圧値が前記許容電圧領域内の電圧値を取るように前記調整操作信号（２８）を増大または低減し、該調整操作信号（２８）に基づき前記電流源（２６）から前記送信器（１２）に供給される電流を調整し、
前記センサ信号（１８，２２）以外に前記調整操作信号（２８）も前記評価装置（３４）に供給し、前記センサ信号（１８，２２）の電圧値が前記上側限界値を下回り、且つ前記下側限界値を上回る場合には、前記装置機構のスイッチング過程のトリガのために該センサ信号（１８，２２）を使用し、前記センサ信号（１８，２２）の電圧値が前記上側限界値を上回るか、前記下側限界値を下回る場合には、前記装置機構のスイッチング過程のトリガのために前記調整操作信号（２８）を使用することを特徴とする、雨検知センサの作動方法。