JP4805971B2 - Moisture detection system and method of using the same - Google Patents
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Description
(発明の分野)
本発明は基板上の水分検出に関し、特に、輸送機関ウィンドシールド上の水分検出に関する。
(Field of Invention)
The present invention relates to moisture detection on a substrate, and more particularly to moisture detection on a transport windshield.
(従来技術の説明)
従来、輸送機関のウィンドシールド上の水分検出は4つの基本的方法で遂行されている。すなわち、容量性センサシステム、抵抗性センサシステム、超音波センサシステムおよび光センサシステムである。
(Description of prior art)
Conventionally, moisture detection on a windshield of a transportation vehicle is performed by four basic methods. That is, a capacitive sensor system, a resistive sensor system, an ultrasonic sensor system, and an optical sensor system.
容量性センサシステムはウィンドシールド上に形成されたキャパシタを含んでいる。ウィンドシールド上の水分に応答して、キャパシタの容量が変化する。変化する容量を検出しその関数としてウィンドシールドワイパの動作を制御するために感知回路が接続される。容量性水分センサの例としてブシュールの米国特許第5,668,478号、ネッツァの第5,682,788号、ネッツァの第5,801,307号、およびホフスタインの第6,094,981号が含まれる。 The capacitive sensor system includes a capacitor formed on the windshield. In response to moisture on the windshield, the capacitance of the capacitor changes. A sensing circuit is connected to detect the changing capacitance and control the operation of the windshield wiper as a function thereof. Examples of capacitive moisture sensors include Bushur US Pat. No. 5,668,478, Netza 5,682,788, Netza 5,801,307, and Hofstein 6,094,981. included.
抵抗測定システムはウィンドシールドまたは、従来のホイップアンテナ等の、輸送機関の他の部分上に間隔をとって配置される2つの導電素子を含んでいる。導電素子に接続された回路が抵抗素子を橋絡する水分に応答してその抵抗変化を測定し、抵抗変化の関数としてウィンドシールドワイパの動作を制御する。抵抗測定システムの例としてシュロダーの米国特許第5,659,294号、シュロダーの第5,598,146号、ウエバーの第5,780,718号、バンダムの第5,780,719号、ウエバーの第5,783,743号、およびペツォルドの第5,900,821号が含まれる。 The resistance measurement system includes two conductive elements spaced apart on other parts of the transport, such as a windshield or a conventional whip antenna. A circuit connected to the conductive element measures its resistance change in response to moisture bridging the resistance element and controls the operation of the windshield wiper as a function of the resistance change. Examples of resistance measurement systems include Schroder US Pat. No. 5,659,294, Schroder No. 5,598,146, Weber No. 5,780,718, Bandam No. 5,780,719, No. 5,783,743, and Petrold 5,900,821.
超音波センサシステムはシートの第1面へ向けて超音波信号を発し反射超音波信号をシートの第2面上で受信するトランスデューサを含んでいる。反射信号の変動はシートの第2面上における異質物体の存否を決定するのに利用される。超音波センサシステムの例としてソーラ等の米国特許第5,818,341号および欧州出願第EP0638822号が含まれる。 The ultrasonic sensor system includes a transducer that emits an ultrasonic signal toward the first side of the sheet and receives a reflected ultrasonic signal on the second side of the sheet. The variation of the reflected signal is used to determine the presence or absence of a foreign object on the second surface of the sheet. Examples of ultrasonic sensor systems include Solar et al. US Pat. No. 5,818,341 and European Application No. EP0638822.
光センサシステムは光源からのウィンドシールドで反射される光を検出するように配置された光検出器を含んでいる。ウィンドシールド上の水分の存在に応答して、光センサにより検出される光の量は光源からの光の反射が変化するために変化し、光センサの出力に変化を生じる。検出回路が入射光の変化に応答して光検出器の出力変化を検出し、その変化の関数としてウィンドシールドワイパを作動させる。光検出システムの例としてピエンカ等の米国特許第5,694,012号、ゼットラーの第5,990,647号、ピエンカ等の第6,052,196号、ポンジアナの第6,066,933号、クーリング等の第6,084,519号、ホフスタインの第6,207,967号、テダーの第5,661,303号、リナムの第6,250,148号、ブラウン等の第6,218,741号、およびネルソンの第6,232,603号が含まれる。 The photosensor system includes a photodetector arranged to detect light reflected by the windshield from the light source. In response to the presence of moisture on the windshield, the amount of light detected by the light sensor changes due to changes in the reflection of light from the light source, causing a change in the output of the light sensor. A detection circuit detects a change in the output of the photodetector in response to a change in incident light and activates the windshield wiper as a function of the change. Examples of light detection systems include Pienka et al., US Pat. No. 5,694,012, Zettler et al., 5,990,647, Pienka et al., 6,052,196, Pondiana, 6,066,933, No. 6,084,519 for cooling, No. 6,207,967 for Hofstein, No. 5,661,303 for Tedder, No. 6,250,148 for Linham, No. 6,218,741 for Brown et al. And Nelson 6,232,603.
容量性センサシステムの問題点として、ウィンドシールド上の雨の存在に応答して適切な検出回路により容量変化を検出できるような十分な容量を有するキャパシタを形成する必要性が含まれる。容量性センサシステムのもう一つの問題点はキャパシタを形成する金属膜の加熱または冷却により容量が変化して使用中にキャパシタの容量が変化することである。 Problems with capacitive sensor systems include the need to form a capacitor with sufficient capacitance so that a change in capacitance can be detected by an appropriate detection circuit in response to the presence of rain on the windshield. Another problem of the capacitive sensor system is that the capacitance of the capacitor changes during use due to the capacitance changing due to heating or cooling of the metal film forming the capacitor.
抵抗性センサシステムの問題点として、ウィンドシールドの外面に形成された抵抗素子を有する必要性が含まれ、抵抗素子は天候に曝されて劣化する可能性がある。さらに、抵抗性センサシステムの抵抗素子は温度変化による抵抗変化の影響も受ける。 Problems with resistive sensor systems include the need to have resistive elements formed on the outer surface of the windshield, which can be exposed to the weather and deteriorate. Furthermore, the resistive element of the resistive sensor system is also affected by a resistance change due to a temperature change.
超音波センサシステムおよび光センサシステムの問題点として、超音波センサシステムのトランスデューサおよび光センサシステムの光送信器および光受信器を輸送機関内部に配置してウィンドシールド上の適切な位置における水分の存在を検出する必要性が含まれる。しかしながら、超音波センサシステムや光センサシステムをウィンドシールド上の適切な位置に配置すると、しばしばウィンドシールドを介したドライバの視界が一部遮られたり、ウィンドシールド上の水分の存在を検出するための最適位置とはとても言えない位置にこのようなセンサシステムが配置される。さらに、水分を検出する光センサの感度は光送信器から光受信器までの光伝播経路内のウィンドシールドの色や濃淡により弱められることがある。 The problem with ultrasonic sensor systems and optical sensor systems is the presence of moisture at the appropriate location on the windshield by placing the ultrasonic sensor system transducer and optical sensor system optical transmitter and optical receiver inside the transport. The need to detect is included. However, if the ultrasonic sensor system or the optical sensor system is placed at an appropriate position on the windshield, the driver's field of view through the windshield is often obstructed or the presence of moisture on the windshield is detected. Such a sensor system is arranged at a position that cannot be said to be the optimum position. Furthermore, the sensitivity of the optical sensor that detects moisture may be weakened by the color and shading of the windshield in the light propagation path from the optical transmitter to the optical receiver.
したがって、本発明の目的はウィンドシールド等の基板上に搭載された本質的に不可視の小型センサ、センサを刺激する回路、および基板上の水分の存在、特に、基板上の水分の量によるセンサの共振周波数の変化を検出する検出回路を有する水分検出システムを提供することにより前記問題点およびその他の問題点を克服することである。センサの共振周波数の変化を検出することにより基板上の水分の存在を検出する方法を提供することも本発明の目的である。当業者ならば下記の詳細な説明を読んで理解すれば他の目的も自明であろう。 Accordingly, the object of the present invention is to provide an invisible small sensor mounted on a substrate such as a windshield, a circuit for stimulating the sensor, and the presence of moisture on the substrate, in particular the sensor due to the amount of moisture on the substrate. To overcome the above and other problems by providing a moisture detection system having a detection circuit that detects a change in resonance frequency. It is also an object of the present invention to provide a method for detecting the presence of moisture on a substrate by detecting changes in the resonant frequency of the sensor. Other objects will be apparent to those of ordinary skill in the art upon reading and understanding the following detailed description.
(発明の概要)
したがって、我々はウィンドシールド等の基板上に搭載された導電体を含む水分検出システムを発明した。導電体はそれに隣接する基板上の水分の関数として変動する共振周波数を有する。発振器が予め定められた振幅および予め定められた周波数で発振器信号を出力する。共振器回路が導電体に接続されており発振器信号に応答して導電体の共振周波数に関連する振幅を有する共振器信号を出力する。フィルタ回路が共振器信号に応答して整流されフィルタリングされた信号を出力する。アナログ/デジタルコンバータが整流されフィルタリングされた信号に応答してそれに関連するデジタル信号を出力する。最後に、コントローラがデジタル信号に応答してシステムをデジタル信号に従って作動させる。
(Summary of Invention)
Therefore, we have invented a moisture detection system that includes a conductor mounted on a substrate such as a windshield. The conductor has a resonant frequency that varies as a function of moisture on the substrate adjacent to it. An oscillator outputs an oscillator signal with a predetermined amplitude and a predetermined frequency. A resonator circuit is connected to the conductor and outputs a resonator signal having an amplitude related to the resonant frequency of the conductor in response to the oscillator signal. A filter circuit outputs a rectified and filtered signal in response to the resonator signal. An analog / digital converter responds to the rectified and filtered signal and outputs an associated digital signal. Finally, the controller operates the system according to the digital signal in response to the digital signal.
好ましくは、このシステムはワイパシステムであり、それはコントローラに応答して基板上の水分の量および/または基板上に水分が受け入れられる割合の関数として、いつワイパシステムが基板から水分を拭き取るかを調節する。 Preferably, the system is a wiper system that responds to the controller to adjust when the wiper system wipes moisture from the substrate as a function of the amount of moisture on the substrate and / or the rate at which moisture is accepted on the substrate. To do.
基板は間に導電体が挟まれた複数の積層ガラス板を有する輸送機関ウィンドシールドとすることができる。予め定められた周波数は、好ましくは、300−700kHzであり、より好ましくは、400−600kHzである。 The substrate can be a transport windshield having a plurality of laminated glass plates with a conductor sandwiched therebetween. The predetermined frequency is preferably 300 to 700 kHz, and more preferably 400 to 600 kHz.
共振器回路は導電体および基準電圧間に並列接続されたキャパシタおよびインダクタを有するタンク回路を含むことができ、抵抗が発振器およびタンク回路の導電体側間に接続されている。フィルタ回路は共振器からアナログ/デジタルコンバータへ向けて電流を伝導するように接続されたダイオード、およびアナログ/デジタルコンバータに隣接するダイオードの端部および基準電圧間に接続されたキャパシタを含むことができる。 The resonator circuit may include a tank circuit having a capacitor and an inductor connected in parallel between a conductor and a reference voltage, with a resistor connected between the oscillator and the conductor side of the tank circuit. The filter circuit may include a diode connected to conduct current from the resonator to the analog / digital converter, and a capacitor connected between the end of the diode adjacent to the analog / digital converter and a reference voltage. .
我々は輸送機関ウィンドシールド等の基板上の水分を検出する水分検出器も発明した。水分検出器は基板上に配置されて電流を伝導する手段を含んでいる。伝導手段はそれに隣接する基板上の水分の関数として変化する共振周波数を有する。発振器は所望の周波数および第1の振幅を有する発振器信号を伝導手段に出力する。発振器信号に応答する手段が伝導手段の共振周波数に関連する第2の振幅を有する共振器信号を出力する。第2の振幅は第1の振幅よりも大きくても小さくてもよい。最後に、水分検出器は共振器信号に応答して第2の振幅に関連する値を有する制御信号を出力する手段を含んでいる。 We have also invented a moisture detector that detects moisture on a substrate such as a windshield for transportation. The moisture detector includes means disposed on the substrate for conducting current. The conducting means has a resonant frequency that varies as a function of moisture on the substrate adjacent to it. The oscillator outputs an oscillator signal having a desired frequency and a first amplitude to the conducting means. The means responsive to the oscillator signal outputs a resonator signal having a second amplitude related to the resonant frequency of the conducting means. The second amplitude may be larger or smaller than the first amplitude. Finally, the moisture detector includes means for outputting a control signal having a value related to the second amplitude in response to the resonator signal.
好ましくは、基板はその上に作動関係に配置されたワイパシステムを含んでいる。ワイパシステムは制御信号に応答し基板上の水分量および/または基板上に水分が受け入れられる割合に基づいて基板を拭く。 Preferably, the substrate includes a wiper system disposed thereon in operative relationship. The wiper system wipes the substrate in response to the control signal based on the amount of moisture on the substrate and / or the rate at which moisture is accepted on the substrate.
伝導手段は、導電材料のラインまたはシート、あるいは導電粒子の分散等の、基板上に配置された一つ以上の導電体から形成することができる。基板は本質的に電気的および磁気的に非伝導性のガラス等の材料の複数のシートを含むことができ、それらは伝導手段を挟んで互いに積層されている。 The conducting means can be formed from one or more conductors disposed on the substrate, such as a line or sheet of conductive material, or a dispersion of conductive particles. The substrate may comprise a plurality of sheets of material such as glass that are essentially electrically and magnetically non-conductive, which are laminated together with conductive means in between.
我々は水分検出方法も発明した。この方法はその上に導電体が配置された基板を提供することを含んでいる。導電体はそれに隣接する基板上に水分が存在しなければ発振器信号により刺激される。この刺激に対する導電体の応答の第1の振幅が決定される。次に、導電体はそれに隣接する基板上に水分が存在する時に発振器信号により刺激される。この刺激に対する導電体の応答の第2の振幅が決定される。導電体に隣接する基板上に水分の追加に応答する導電体の共振周波数の変化により第2の振幅は第1の振幅とは異なる。最後に、第1の振幅と第2の振幅の差が決定され、この差は導電体に隣接する基板上の水分の量に関連している。 We also invented a moisture detection method. The method includes providing a substrate having a conductor disposed thereon. The conductor is stimulated by the oscillator signal if there is no moisture on the substrate adjacent to it. A first amplitude of the conductor's response to this stimulus is determined. The conductor is then stimulated by the oscillator signal when moisture is present on the substrate adjacent to it. A second amplitude of the conductor's response to this stimulus is determined. The second amplitude is different from the first amplitude due to a change in the resonant frequency of the conductor in response to the addition of moisture on the substrate adjacent to the conductor. Finally, the difference between the first amplitude and the second amplitude is determined and this difference is related to the amount of moisture on the substrate adjacent to the conductor.
この方法はこの差に関連する割合で基板から水分を拭き取ることを含むこともできる。 The method can also include wiping moisture from the substrate at a rate related to this difference.
我々は基板、基板上に配置された導電体、導電体を発振器信号で刺激する手段、および発振器信号および導電体に応答して導電体に隣接する基板上の水分量の変化に応答する導電体の共振周波数の変化を検出する手段を含む水分検出システムも発明している。 We are a substrate, a conductor disposed on the substrate, means for stimulating the conductor with an oscillator signal, and a conductor responsive to changes in the amount of moisture on the substrate adjacent to the conductor in response to the oscillator signal and conductor Also invented is a moisture detection system including means for detecting a change in the resonance frequency of the water.
このシステムは基板から水分を拭き取る手段および検出手段に応答して、いつワイピング手段が基板から水分を拭き取るかを制御する手段を含むこともできる。 The system can also include means for controlling when the wiping means wipes moisture from the substrate in response to means for wiping moisture from the substrate and detection means.
最後に、我々はその上に導電体が配置された電気的および磁気的に非伝導性の流体リザーバを含む流体レベル検出システムを発明している。刺激手段は導電体を発振器信号により刺激し、発振器信号および導電体に応答する手段は流体リザーバ内の流体レベルに関連する導電体の共振周波数の変化を検出し、導電体の共振周波数の検出された変化が流体リザーバ内の所望の流体レベルよりも低いレベルに対応する時は制御信号を出力する。 Finally, we have invented a fluid level detection system that includes an electrically and magnetically non-conductive fluid reservoir having a conductor disposed thereon. The stimulating means stimulates the electrical conductor with the oscillator signal, and the means responsive to the oscillator signal and the electrical conductor detects a change in the resonant frequency of the electrical conductor related to the fluid level in the fluid reservoir, and the resonant frequency of the electrical conductor is detected. A control signal is output when the change corresponds to a level lower than the desired fluid level in the fluid reservoir.
(好ましい実施例の詳細な説明)
図1について、ガラス板や輸送機関ウィンドシールド2等の基板、たとえば、光学的に透明な材料のシートまたはパネルはその上に配置されたアンテナ4を含んでいる。アンテナ4は電子回路を導電体6に接続するのに利用される導電性ホイル8に接続された一つ以上の導電体6を含んでいる。図1に示す実施例では、ホイル8はウィンドシールド2の周辺外部に延びている。しかしながら、ホイル8はウィンドシールド2の周辺内に配置することもできるので、これは本発明を制約するものではない。
Detailed Description of the Preferred Embodiment
With reference to FIG. 1, a substrate, such as a glass plate or a
図2および引き続き図1について、ウィンドシールド2はプラスチック中間層14、好ましくはポリビニルブチラル、により一緒に固着されてウィンドシールド2をユニット構造として形成するアウタおよびインナガラス層10および12により形成される。しかしながら、層10および12はポリカーボネート等の他の透明な剛性材料とすることができる。好ましくは、導電体6はガラス層10および12間、より好ましくは、ガラス層10およびプラスチック中間層14間に挟まれる。導電体6は導電性ワイヤまたはシート、ラインまたはシートの形のウィンドシールド2の一方の表面に塗布された導電性コーティング、またはラインまたはシートの形のウィンドシールド2の一方の表面に塗布された導電性粒子の分散とすることができる。好ましくは、導電体6は本質的に肉眼では見えない幅および/または厚さを有する。
2 and continuing to FIG. 1, the
好ましくは、導電体6はガラス層10またはガラス層12の内向き表面の一方に配置される。しかしながら、導電体6はガラス層10またはガラス層12の外向き表面上に配置することができる。
Preferably, the
図3および引き続き図1および2について、ホイル8を介してアンテナ4に接続される電子回路はマイクロプロセッサ20、周波数発生器22、共振回路24、フィルタ回路26、およびアナログ/デジタルコンバータ28を含んでいる。ウィンドシールドワイパシステム30はその動作を後述するように制御する一つ以上の制御信号をマイクロプロセッサ20から受信するように接続されている。
3 and continuing FIGS. 1 and 2, the electronic circuit connected to the
マイクロプロセッサ20は、説明を簡単にするために図3には含まれていない、ROMメモリ、RAMメモリ、I/Oバッファ、クロック回路、等のある電子的ハードウェアとインターフェイスされている。マイクロプロセッサ20はそれに接続されたメモリ内に格納されたソフトウェアプログラムの制御下で動作する。このソフトウェアプログラムの制御下で、マイクロプロセッサ20は予め定められた振幅および予め定められた周波数を有する発振器信号を周波数発生器22に出力させる。好ましくは、この予め定められた周波数は300kHzと700kHzの間であり、より好ましくは、400kHzと600kHzの間である。発振器信号はアンテナ4に接続された共振回路24に供給される。発振器信号の受信に応答して、共振回路24はアンテナ4の共振周波数に関連する振幅を有する共振器信号を出力する。
共振回路24は発振器信号を共振器信号から分離する抵抗R1を含んでいる。共振回路24は、抵抗R1の周波数発生器22と反対側で、アンテナ4と大地等の基準電圧34との間に接続されたタンク回路32も含んでいる。好ましくは、タンク回路32は発振器信号の予め定められた周波数で共振するように構成されている。タンク回路32はアンテナ4と基準電圧34との間に並列接続された抵抗R2、インダクタI1およびキャパシタC1を含んでいる。
The
フィルタ回路26は共振器信号を共振回路24からアナログ/デジタルコンバータ28へ向けて伝えるように接続されたダイオードD1を含んでいる。キャパシタC2および抵抗R3がダイオードD1の共振回路24とは反対側と基準電圧34との間に並列接続されている。随意、インダクタI2がキャパシタC2および抵抗R3に並列接続される。フィルタ回路26の出力はアナログ/デジタルコンバータ28に供給される整流されフィルタリングされた信号である。マイクロプロセッサ20の制御下で、アナログ/デジタルコンバータ28は整流されフィルタリングされた信号をサンプリングしてマイクロプロセッサ20によりサンプリングされる等価デジタル信号へ変換する。
The
ウィンドシールド2上の水分の存在を検出するために、マイクロプロセッサ20はウィンドシールド2の外向表面上に水分が存在しなければ、最初に周波数発生器22に発振器信号を発生させる。次に、マイクロプロセッサ20はアンテナ4が発振器信号を受信している時にアナログ/デジタルコンバータ28により出力される第1のデジタル信号をサンプリングすることにより発振器信号に対するアンテナ4の応答を決定する。マイクロプロセッサ20はこのデジタル信号を将来使用するために格納する。
To detect the presence of moisture on the
次に、水分、たとえば、水等の凝縮または拡散された液体がウィンドシールド2の外向表面上に存在する時は、マイクロプロセッサ20はアンテナ4が発振器信号を受信している時にアナログ/デジタルコンバータ28により出力される第2のデジタル信号をサンプリングする。
Next, when moisture, eg, condensed or diffused liquid, such as water, is present on the outward surface of the
フィルタ回路26から出力される整流されフィルタリングされた信号はアンテナ4に隣接するウィンドシールド2上に水分が存在する時は異なる振幅を有することが観察されている。より詳細には、フィルタ回路26から出力される整流されフィルタリングされた信号はアンテナ4に隣接するウィンドシールド2上の水分の増加と共に限界まで増減する振幅を有する。たとえば、アンテナ4に隣接するウィンドシールド2上に水分が存在しなければ、整流されフィルタリングされた信号は第1の振幅を有する。しかしながら、水滴状の水分がアンテナ4に隣接するウィンドシールド2上で受け入れられると、フィルタ回路26から出力される整流されフィルタリングされた信号は第1の振幅とは異なる第2の振幅を有する。さらに、拡散された水の形の水分がアンテナ4に隣接するウィンドシールド2上で受け入れられると、フィルタ回路26から出力される整流されフィルタリングされた信号は第2の振幅とは異なる第3の振幅を有する。
It has been observed that the rectified and filtered signal output from the
この変化する振幅はアンテナ4に隣接するウィンドシールド2上の増加する水分量によるアンテナ4の共振周波数の変化に応答して変化する、発振器信号の予め定められた周波数における、アンテナ4のインピーダンスにより生じる。より詳細には、アンテナ4の共振周波数はアンテナ4に隣接するウィンドシールド2上の増加する水分に応答して増加する。したがって、たとえば、発振器信号の予め定められた周波数がアンテナ4に隣接するウィンドシールド2上に拡散された液体が存在する時のアンテナ4の共振周波数に等しく選定されると、アンテナ4に隣接するウィンドシールド2上の水分量が無水分から拡散液体まで増加する時にアンテナ4のインピーダンスが減少してフィルタ回路26により出力される整流されフィルタリングされた信号の振幅が減少する。同様に、たとえば、発振器信号の予め定められた周波数がアンテナ4に隣接するウィンドシールド2上に水分が存在しない時のアンテナ4の共振周波数に等しく選定されると、アンテナ4に隣接するウィンドシールド2上の水分量が無水分から拡散液体まで増加する時にアンテナ4のインピーダンスが増加してフィルタ回路26により出力される整流されフィルタリングされた信号の振幅が増加する。したがって、アンテナ4の共振周波数に対する発振器信号の予め定められた周波数の関係に応じて、フィルタ回路26により出力される整流されフィルタリングされた信号の振幅を増減することができる。
This changing amplitude is caused by the impedance of the
好ましくは、ガラス層10および12間に挟まれた導電体6を有するアンテナ4に接続された電子回路は無水分および拡散液体間のウィンドシールド2上の水分変化によるアンテナ4の共振周波数の変化を検出することができる。しかしながら、ウィンドシールド2の表面上の露やミストはそれらを受け入れるウィンドシールド2の表面上に導電体6が配置される時に最も良く検出される。
Preferably, the electronic circuit connected to the
次に、マイクロプロセッサ20は、アンテナ4に隣接するウィンドシールド2上に水分が存在しない時にフィルタ回路26により出力される整流されフィルタリングされた信号に対応する、第1のデジタル信号を水分、たとえば、露、ミストまたは水滴等の凝縮液体、または拡散水等の拡散液体がアンテナ4に隣接するウィンドシールド2上に存在する時にフィルタ回路26により出力される整流されフィルタリングされた信号に対応する、第2のデジタル信号と比較してアンテナ4に隣接するウィンドシールド2上に存在する水分量を決定する。より詳細には、マイクロプロセッサ20は第1および第2のデジタル信号の差を取りアンテナ4に隣接するウィンドシールド2上に存在する水分量をそこから決定する。この決定に基づいて、マイクロプロセッサ20はウィンドシールド2上の水分量に基づいてその動作を制御する制御信号をウィンドシールドワイパシステム30に出力する。
The
図4および引き続き前の全ての図を参照して、ウィンドシールドワイパシステム30はマイクロプロセッサ20から制御信号を受信するウィンドシールドワイパモータコントロール36、およびウィンドシールド2上に配置されたウィンドシールドワイパブレード40に接続されるウィンドシールドワイパモータ38を含んでいる。前記したように、マイクロプロセッサ20によりウィンドシールドワイパモータコントロール36へ供給される制御信号はマイクロプロセッサ20によりサンプリングされた第1および第2のデジタル信号間の差に関連している。アンテナ4に隣接するウィンドシールド2上の水分量に従ってウィンドシールドワイパシステム30を制御するために、マイクロプロセッサ20により処理することができるデジタル差値の数値範囲はウィンドシールドワイパシステム30の所望の制御に基づいて区分される。たとえば、デジタル差値の範囲が2つの区画に分けられる場合、差値の上部数値範囲に対応する区画はウィンドシールドワイパシステム30の高速動作に対応し、差値の下部数値範囲はウィンドシールドワイパシステム30の低速動作に対応する。したがって、第2のデジタル信号の現在のサンプルと第1のデジタル信号との差値が差値の上部数値範囲内であれば、マイクロプロセッサ20は制御信号を出力しそれによりウィンドシールドワイパモータコントロール36はウィンドシールドワイパブレード40を高速で作動させるようにウィンドシールドワイパモータ38を制御する。同様に、第2のデジタル信号の現在のサンプルと第1のデジタル信号との差値が差値の下部数値範囲内であれば、マイクロプロセッサ20は制御信号を出力しそれによりウィンドシールドワイパモータコントロール36はウィンドシールドワイパブレード40を低速で作動させるようにウィンドシールドワイパモータ38を制御する。
Referring to FIG. 4 and all subsequent figures, the
ウィンドシールドワイパシステム30の他のさまざまな動作モードも第2のデジタル信号の現在のサンプルと第1のデジタル信号との差値の関数としてマイクロプロセッサ20およびウィンドシールドワイパモータコントロール36により可能とすることができる。これらのモードはウィンドシールドワイパブレード40が一度ウィンドシールド2を拭く、たとえば、ウィンドシールド2から露やミストを除去するシングルパルスモード、たとえば、ウィンドシールド2上に水滴が定常的に蓄積されるがウィンドシールドワイパシステム30の低速動作を正当化するのに十分な蓄積ではない連続デューティサイクルパルスモード、およびウィンドシールドワイパブレード40によるウィンドシールド2の拭き取りがウィンドシールド2上の水分蓄積の量および/または割合の関数として変動する可変デューティサイクルパルスモードを含むことができる。
Various other modes of operation of the
好ましくは、マイクロプロセッサ20はウィンドシールド2上の変動する水分量に応答して2つ以上の前記動作モードをウィンドシールドワイパシステム30に実施させる2つ以上の異なる制御信号を出力するように構成される。最後に、ウィンドシールド2上に水分が無ければ、マイクロプロセッサ20はウィンドシールドワイパシステム30にウィンドシールドワイパブレード40によるウィンドシールド2の拭き取りを中止させるか開始させないようにする。
Preferably, the
図5a−5dにアンテナ4のさまざまな異なる実施例が例示されている。図5aに示すアンテナ4の実施例では、導電体6は蛇行パターンに形成される。図5bおよび5cでは、3本の平行導電体6が間隔をとって配置されている。図5bおよび5cに導電体6の延長破線で示すように、導電体6は任意の所望の長さに形成することができる。最後に、図5dでは、2本の平行導電体6が間隔をとって配置されている。ここでも、図5dにおいて導電体6から延びる破線は導電体6が任意の所望の長さを有することができることを示す。
Various different embodiments of the
本発明には従来技術の水分検出システムに優るいくつかの利点がある。これらの利点にはアンテナ4が本質的におよそ1mから肉眼では見えない、アンテナ4をウィンドシールド2の透明または非透明部内に配置できる、アンテナ4がごみに敏感ではない、アンテナ4は匹敵するサイズの従来技術のセンサよりも大きい面積にわたって水分の存在を検出することができる、アンテナ4はさまざまな厚さおよび構成で有用である、および本発明は従来技術の水分検出システムよりもウィンドシールド2上のより小さいサイズの水滴、たとえば、露やミストの存在を検出できることが含まれる。
The present invention has several advantages over prior art moisture detection systems. These advantages are that the
図6および図3に関して、本発明は輸送機関内の流体のレベル等の一つ以上の流体のレベルを検出するのにも利用することができる。特に、アンテナ4は電気的および磁気的に非伝導性の流体リザーバ42上に搭載することができる。好ましくは、アンテナ4は流体リザーバ42の外面上にその下端に隣接して搭載される。しかしながら、これは本発明を制限するものと解釈してはならない。流体リザーバ42は、図3に示すアンテナ4および電子回路を利用してその流体のレベルを測定することができる、ウィンドシールドウォッシャ流体、ラジエータ流体、または任意の他の流体を受け入れるように構成することができる。
With reference to FIGS. 6 and 3, the present invention may also be utilized to detect one or more fluid levels, such as a fluid level in a transport. In particular, the
流体リザーバ42内の流体のレベルを検出するために、流体リザーバ42内に流体が受け入れられない時に発振器信号がアンテナ4に供給される。この発振器信号に対するアンテナ4の第1の応答が取得され後で使用するために格納される。流体リザーバ内に流体が受け入れられる適切な時に、発振器信号に対するアンテナ4の第2の応答が取得される。各第2の応答が第1の応答と比較される。第2の応答が第1の応答に対して予め定められた関係にあれば、電子回路は適切なインジケータ、たとえば、“ウォッシャ流体チェック”、“ラジエータ流体チェック”等を活性化させる対応する制御信号を出力する。
In order to detect the level of fluid in the
流体リザーバ42内の流体のレベルが低下するとアンテナ4の第1の応答と第2の応答間の差が減少することが理解される。このようにして、第2の応答が第1の応答に対して流体レベルが予め定められたレベルまで低下することを示す予め定められた関係にあれば、電子回路は制御信号を出力する。アンテナ4の共振周波数の変化の検出を容易にするために、発振器信号の予め定められた周波数は流体リザーバ42内の流体の存在に応答してアンテナ4のインピーダンス変化を最適化するように選定することができる。ウィンドシールド2上の水分の存在によるアンテナ4の共振周波数の変化についても同様なコメントが適用される。
It will be appreciated that as the level of fluid in the
輸送機関が多数のアンテナ4を含む場合には、各アンテナ4と図3に示す電子回路との間にマルチプレクサ(multiplexer)(図示せず)を接続することができる。マイクロプロセッサ20の制御下で、マルチプレクサは電子回路を各アンテナ4に選択的に接続して各アンテナ4に発振器信号を適切な周波数で供給し、供給された発振器信号に対する各アンテナ4の応答を検出することができる。好ましくは、ソフトウェアプログラムの制御下で、マイクロプロセッサ20は周波数発生器22により出力される発振器信号の周波数を調整して特定の流体の存否を検出する各アンテナ4の共振周波数の変化を最適化することができる。
When the transportation system includes a large number of
好ましい実施例に関して本発明を説明してきた。前記した詳細な説明を読んで理解すれば明らかな修正および変更が考えられる。たとえば、ウィンドシールド2上の水分の検出に関して記述してきたが、本発明は他の応用に関して利用される硬質基板またはフレキシブル基板の表面上の水分の検出にも利用することができる。同様に、輸送機関上に搭載された流体リザーバ42内の流体レベルの検出に関して記述したが、本発明は他の応用で利用される流体リザーバ42内に受け入れられる流体のレベルを検出するのにも利用することができる。さらに、ウィンドシールドワイパシステム30の制御に関して説明したが、マイクロプロセッサ20は輸送機関ヘッドランプシステム、輸送機関ウィンドシールド除湿システムおよび/または基板上の水分の存在の関数として制御したい任意の他の輸送機関または非輸送機関ベースシステムを制御するのにも利用することもできる。さらに、電子回路のさまざまな部品が好ましくは導体により接続されるが、適切な無線周波数(RF)および/または光信号手段を介して適切な信号を2つ以上のこれらの部品間で運ぶことができる。最後に、マイクロプロセッサ20は後で検索してディスプレイするために基板上で水分が検出される日および/またはウィンドシールドワイパシステム30の動作範囲を記録することができる。この情報は、次に、たとえば、一月の降雨日数の決定および/またはウィンドシールドワイパシステム30のブレード交換時の推定等の情報目的に使用することができる。本発明は添付特許請求の範囲またはそれに対応するものの範囲内に入る限り、このような修正および変更を全て含むものである。
The invention has been described with reference to the preferred embodiment. Obviously, modifications and changes will become apparent upon reading and understanding the foregoing detailed description. For example, although described with respect to detecting moisture on the
Claims (15)
導電体に直接接続され、導電体を発振器信号で刺激する電子回路と、を含む水分検出システムであって、電子回路は、An electronic circuit connected directly to the conductor and stimulating the conductor with an oscillator signal, the electronic circuit comprising:
導電体に隣接する基板上の水分量によらない予め定められた振幅および予め定められた周波数で発振器信号を出力する発振器と、An oscillator that outputs an oscillator signal at a predetermined amplitude and a predetermined frequency independent of the amount of moisture on the substrate adjacent to the conductor;
導電体に接続され、発振器信号に応答して導電体に隣接する基板上の水分量に基づき変化する振幅を有する共振器信号を出力する共振器回路と、A resonator circuit connected to the conductor and outputting a resonator signal having an amplitude that varies based on the amount of moisture on the substrate adjacent to the conductor in response to the oscillator signal;
共振器信号に応答して整流されフィルタリングされた信号を出力するフィルタ回路と、A filter circuit that outputs a rectified and filtered signal in response to the resonator signal;
整流されフィルタリングされた信号に応答して、整流されフィルタリングされた信号に関連する導電体に隣接する基板上に水分が存在しない時の第1のデジタル信号と水分が存在する時の第2のデジタル信号とを出力するアナログ/デジタルコンバータと、In response to the rectified and filtered signal, a first digital signal when there is no moisture on the substrate adjacent to the conductor associated with the rectified and filtered signal and a second digital when there is moisture. An analog / digital converter that outputs signals;
デジタル信号に応答してワイパシステムをデジタル信号に従って作動させるコントローラと、A controller for operating the wiper system according to the digital signal in response to the digital signal;
を含み、Including
ワイパシステムを、第2のデジタル信号の現在のサンプルと第1のデジタル信号との差値が差値の上部数値範囲内であれば、高速で作動させ、第2のデジタル信号の現在のサンプルと第1のデジタル信号との差値が差値の下部数値範囲内であれば、低速で作動させる水分検出システム。If the difference value between the current sample of the second digital signal and the first digital signal is within the upper numerical range of the difference value, the wiper system is operated at high speed and the current sample of the second digital signal is A moisture detection system that operates at a low speed if the difference value with the first digital signal is within the lower numerical range of the difference value.
ワイパシステムは拭き取り手段を含み、かつ、The wiper system includes wiping means; and
ワイパシステムは前記コントローラが前記デジタル信号に応答して拭き取り手段に基板の表面から水分を拭き取らせるシステム。The wiper system is a system in which the controller causes the wiping means to wipe off moisture from the surface of the substrate in response to the digital signal.
基板は積層された複数のガラス板を有する輸送機関ウィンドシールドであり、The substrate is a transportation windshield having a plurality of laminated glass plates,
導電体はガラス板の間に挟まれているシステム。A system in which a conductor is sandwiched between glass plates.
導電体および基準電圧間に並列接続されたキャパシタおよびインダクタを有するタンク回路と、A tank circuit having a capacitor and an inductor connected in parallel between a conductor and a reference voltage;
発振器およびタンク回路の導電体側間に接続された抵抗と、A resistor connected between the conductor side of the oscillator and tank circuit;
を含むシステム。Including system.
共振器からアナログ/デジタルコンバータへ向けて電流を伝導するように接続されたダイオードと、A diode connected to conduct current from the resonator to the analog / digital converter;
アナログ/デジタルコンバータに隣接するダイオードの端部および基準電圧間に接続されたキャパシタと、A capacitor connected between the end of the diode adjacent to the analog / digital converter and a reference voltage;
を含むシステム。Including system.
基板上に配置されて電流を伝導する伝導手段と、A conducting means disposed on the substrate for conducting current;
伝導手段に直接接続され、伝導手段を発振器信号で刺激する電子回路と、を含み、電子回路は、An electronic circuit connected directly to the conducting means and stimulating the conducting means with an oscillator signal, the electronic circuit comprising:
伝導手段に隣接する基板上の水分量によらない予め定められた周波数および第1の振幅を有する発振器信号を伝導手段に出力する発振器と、An oscillator that outputs to the conducting means an oscillator signal having a predetermined frequency and a first amplitude independent of the amount of moisture on the substrate adjacent to the conducting means;
発振器信号に応答して伝導手段に隣接する基板上の水分量に基づき変化する第2の振幅を有する共振器信号を出力する手段であって、第2の振幅は第1の振幅とは異なる手段と、Means for outputting a resonator signal having a second amplitude that varies based on the amount of moisture on the substrate adjacent to the conducting means in response to the oscillator signal, wherein the second amplitude is different from the first amplitude. When,
共振器信号に応答してその第2の振幅に関連する値を有する制御信号を出力する手段と、Means for outputting a control signal having a value related to the second amplitude in response to the resonator signal;
を含み、Including
基板は該基板を拭くように配置されたワイパシステムを含み、The substrate includes a wiper system arranged to wipe the substrate;
ワイパシステムを、第2の振幅が上の範囲内であれば、高速で作動させ、第2の振幅が下の範囲内であれば、低速で作動させる水分検出器。A moisture detector that operates the wiper system at a high speed if the second amplitude is in the upper range and operates at a low speed if the second amplitude is in the lower range.
(a)その上に導電体が配置された基板を提供するステップと、(A) providing a substrate having a conductor disposed thereon;
(b)導電体に隣接する基板上に水分が存在しない時に、導電体に隣接する基板上の水分量によらない予め定められた周波数および予め定められた振幅を有する発振器信号で導電体を刺激するステップと、(B) When no moisture is present on the substrate adjacent to the conductor, the conductor is stimulated with an oscillator signal having a predetermined frequency and a predetermined amplitude independent of the amount of moisture on the substrate adjacent to the conductor. And steps to
(c)ステップ(b)の刺激に対する導電体の第1の振幅を決定するステップと、(C) determining a first amplitude of the conductor for the stimulus of step (b);
(d)導電体に隣接する基板上に水分が存在する時に、導電体を前記発振器信号で刺激するステップと、(D) stimulating a conductor with the oscillator signal when moisture is present on a substrate adjacent to the conductor;
(e)ステップ(d)の刺激に対する導電体の第2の振幅を決定するステップであって、第2の振幅は、導電体に隣接するガラス板上の水分の存在に応答して変化し、第1の振幅とは異なるステップと、(E) determining a second amplitude of the conductor for the stimulus of step (d), the second amplitude changing in response to the presence of moisture on the glass plate adjacent to the conductor; A step different from the first amplitude;
(f)第1の振幅と第2の振幅の差を決定するステップであって、この差は導電体に隣接する基板上の水分量に関連するステップと、(F) determining a difference between the first amplitude and the second amplitude, the difference being related to the amount of moisture on the substrate adjacent to the conductor;
(g)前記第1の振幅と第2の振幅の差に関連する割合で基板から水分を拭き取らせるステップと、(G) wiping moisture from the substrate at a rate related to the difference between the first amplitude and the second amplitude;
を含み、ステップ(b)から(g)は導電体に直接接続された電子回路により実施される方法。Wherein steps (b) to (g) are performed by an electronic circuit directly connected to a conductor.
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