KR100352794B1 - 프린지 필드 차동 용량성 감습 센서, 프린지 필드 차동 용량성 감습 센서 조립체 및 얼음 존재 여부 검출 장치 및 방법 - Google Patents

프린지 필드 차동 용량성 감습 센서, 프린지 필드 차동 용량성 감습 센서 조립체 및 얼음 존재 여부 검출 장치 및 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR100352794B1
KR100352794B1 KR1019997006216A KR19997006216A KR100352794B1 KR 100352794 B1 KR100352794 B1 KR 100352794B1 KR 1019997006216 A KR1019997006216 A KR 1019997006216A KR 19997006216 A KR19997006216 A KR 19997006216A KR 100352794 B1 KR100352794 B1 KR 100352794B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
fringe field
dielectric
capacitive
sensor
moisture
Prior art date
Application number
KR1019997006216A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20000070001A (ko
Inventor
넷처이샤이
Original Assignee
넷처 이샤이
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 넷처 이샤이 filed Critical 넷처 이샤이
Publication of KR20000070001A publication Critical patent/KR20000070001A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100352794B1 publication Critical patent/KR100352794B1/ko

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01W—METEOROLOGY
    • G01W1/00—Meteorology
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60S—SERVICING, CLEANING, REPAIRING, SUPPORTING, LIFTING, OR MANOEUVRING OF VEHICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60S1/00—Cleaning of vehicles
    • B60S1/02—Cleaning windscreens, windows or optical devices
    • B60S1/04—Wipers or the like, e.g. scrapers
    • B60S1/06—Wipers or the like, e.g. scrapers characterised by the drive
    • B60S1/08—Wipers or the like, e.g. scrapers characterised by the drive electrically driven
    • B60S1/0818—Wipers or the like, e.g. scrapers characterised by the drive electrically driven including control systems responsive to external conditions, e.g. by detection of moisture, dirt or the like
    • B60S1/0822—Wipers or the like, e.g. scrapers characterised by the drive electrically driven including control systems responsive to external conditions, e.g. by detection of moisture, dirt or the like characterized by the arrangement or type of detection means
    • B60S1/0825—Capacitive rain sensor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B17/00—Layered products essentially comprising sheet glass, or glass, slag, or like fibres
    • B32B17/06—Layered products essentially comprising sheet glass, or glass, slag, or like fibres comprising glass as the main or only constituent of a layer, next to another layer of a specific material
    • B32B17/10—Layered products essentially comprising sheet glass, or glass, slag, or like fibres comprising glass as the main or only constituent of a layer, next to another layer of a specific material of synthetic resin
    • B32B17/10005—Layered products essentially comprising sheet glass, or glass, slag, or like fibres comprising glass as the main or only constituent of a layer, next to another layer of a specific material of synthetic resin laminated safety glass or glazing
    • B32B17/10009—Layered products essentially comprising sheet glass, or glass, slag, or like fibres comprising glass as the main or only constituent of a layer, next to another layer of a specific material of synthetic resin laminated safety glass or glazing characterized by the number, the constitution or treatment of glass sheets
    • B32B17/10036—Layered products essentially comprising sheet glass, or glass, slag, or like fibres comprising glass as the main or only constituent of a layer, next to another layer of a specific material of synthetic resin laminated safety glass or glazing characterized by the number, the constitution or treatment of glass sheets comprising two outer glass sheets
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B17/00—Layered products essentially comprising sheet glass, or glass, slag, or like fibres
    • B32B17/06—Layered products essentially comprising sheet glass, or glass, slag, or like fibres comprising glass as the main or only constituent of a layer, next to another layer of a specific material
    • B32B17/10—Layered products essentially comprising sheet glass, or glass, slag, or like fibres comprising glass as the main or only constituent of a layer, next to another layer of a specific material of synthetic resin
    • B32B17/10005—Layered products essentially comprising sheet glass, or glass, slag, or like fibres comprising glass as the main or only constituent of a layer, next to another layer of a specific material of synthetic resin laminated safety glass or glazing
    • B32B17/10165—Functional features of the laminated safety glass or glazing
    • B32B17/10174—Coatings of a metallic or dielectric material on a constituent layer of glass or polymer
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60S—SERVICING, CLEANING, REPAIRING, SUPPORTING, LIFTING, OR MANOEUVRING OF VEHICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60S1/00—Cleaning of vehicles
    • B60S1/02—Cleaning windscreens, windows or optical devices
    • B60S1/04—Wipers or the like, e.g. scrapers
    • B60S1/06—Wipers or the like, e.g. scrapers characterised by the drive
    • B60S1/08—Wipers or the like, e.g. scrapers characterised by the drive electrically driven
    • B60S1/0818—Wipers or the like, e.g. scrapers characterised by the drive electrically driven including control systems responsive to external conditions, e.g. by detection of moisture, dirt or the like
    • B60S1/0822—Wipers or the like, e.g. scrapers characterised by the drive electrically driven including control systems responsive to external conditions, e.g. by detection of moisture, dirt or the like characterized by the arrangement or type of detection means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60S—SERVICING, CLEANING, REPAIRING, SUPPORTING, LIFTING, OR MANOEUVRING OF VEHICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60S1/00—Cleaning of vehicles
    • B60S1/02—Cleaning windscreens, windows or optical devices
    • B60S1/04—Wipers or the like, e.g. scrapers
    • B60S1/06—Wipers or the like, e.g. scrapers characterised by the drive
    • B60S1/08—Wipers or the like, e.g. scrapers characterised by the drive electrically driven
    • B60S1/0818—Wipers or the like, e.g. scrapers characterised by the drive electrically driven including control systems responsive to external conditions, e.g. by detection of moisture, dirt or the like
    • B60S1/0822—Wipers or the like, e.g. scrapers characterised by the drive electrically driven including control systems responsive to external conditions, e.g. by detection of moisture, dirt or the like characterized by the arrangement or type of detection means
    • B60S1/0825—Capacitive rain sensor
    • B60S1/0829—Oscillator-resonator rain sensor
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/02—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
    • G01N27/22—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating capacitance
    • G01N27/223—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating capacitance for determining moisture content, e.g. humidity
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/02—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
    • G01N27/22—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating capacitance
    • G01N27/226—Construction of measuring vessels; Electrodes therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60S—SERVICING, CLEANING, REPAIRING, SUPPORTING, LIFTING, OR MANOEUVRING OF VEHICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60S1/00—Cleaning of vehicles
    • B60S1/02—Cleaning windscreens, windows or optical devices
    • B60S1/04—Wipers or the like, e.g. scrapers
    • B60S1/06—Wipers or the like, e.g. scrapers characterised by the drive
    • B60S1/08—Wipers or the like, e.g. scrapers characterised by the drive electrically driven
    • B60S1/0818—Wipers or the like, e.g. scrapers characterised by the drive electrically driven including control systems responsive to external conditions, e.g. by detection of moisture, dirt or the like
    • B60S1/0822—Wipers or the like, e.g. scrapers characterised by the drive electrically driven including control systems responsive to external conditions, e.g. by detection of moisture, dirt or the like characterized by the arrangement or type of detection means
    • B60S1/0874—Wipers or the like, e.g. scrapers characterised by the drive electrically driven including control systems responsive to external conditions, e.g. by detection of moisture, dirt or the like characterized by the arrangement or type of detection means characterized by the position of the sensor on the windshield
    • B60S1/0877—Wipers or the like, e.g. scrapers characterised by the drive electrically driven including control systems responsive to external conditions, e.g. by detection of moisture, dirt or the like characterized by the arrangement or type of detection means characterized by the position of the sensor on the windshield at least part of the sensor being positioned between layers of the windshield
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K2217/00—Indexing scheme related to electronic switching or gating, i.e. not by contact-making or -breaking covered by H03K17/00
    • H03K2217/94—Indexing scheme related to electronic switching or gating, i.e. not by contact-making or -breaking covered by H03K17/00 characterised by the way in which the control signal is generated
    • H03K2217/96—Touch switches
    • H03K2217/9607—Capacitive touch switches
    • H03K2217/960755—Constructional details of capacitive touch and proximity switches
    • H03K2217/960775—Emitter-receiver or "fringe" type detection, i.e. one or more field emitting electrodes and corresponding one or more receiving electrodes

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Atmospheric Sciences (AREA)
  • Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
  • Ecology (AREA)
  • Environmental Sciences (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)

Abstract

두 개의 감습 영역에서의 시변 결합에 의존하여 동작하는 차동 용량성 감습 센서가 개시되는데, 이 센서는 실드 전극에 의해 감지면의 선택이 제공되고, 동시 제조된 저항성 온도 센서에 의해서는 온도 정보가 제공되면서, 수분의 존재를 나타낸다. 다양한 전극 접속 및 센서 전자 회로가 사용될 수도 있다. 개선된 차동 용량성 감습 센서는 단일 극성의 출력 신호를 제공하기 위해 동일하지 않은 수분 감도를 갖는 동일한 드라이 정전 용량을 포함한다. 얼음 검출 방법 및 장치가 또한 제공된다.

Description

프린지 필드 차동 용량성 감습 센서, 프린지 필드 차동 용량성 감습 센서 조립체 및 얼음 존재 여부 검출 장치 및 방법{DIFFERENTIAL WINDSHIELD CAPACITIVE MOISTURE SENSORS}
이 디바이스(device)는 본 발명자에 의해 발견된 이 후에 설명되는 차동 용량성 수분 검출 원리로 동작하는 것으로, 이 원리에 따르면 센서가 상당한 감도를 가지게 될 뿐만 아니라, 추가로 지향성을 가지게 되어, 종래 기술에서는 발견되지 않았던 특징으로서, 윈드 실드의 어느 한쪽 표면 상의 수분을 선택적으로 감지하는 능력도 갖게 된다. 종래 기술의 자동차용 윈드 실드 감습 센서는 부피가 크고 눈에 잘 띄며 고가이며 탑재 위치의 제한을 기지면서 감지 영역의 제한도 갖는 광전식 감습 센서이거나, 또는 윈드 실드 치수의 스트레스 및 온도 변화로 인해 수분 신호와 통상적인 배경 기준 신호(background reference signal) 변화를 구별할 수 없는 용량성 감습 센서이다.
전술한 바와 같은 광전식 감습 센서 특유의 문제점을 해결하기 위한 다양한 시도가 이루어져왔다. 이들 시도는 싱글 엔드형 용량성 감습 센서의 범주 내에서 이루어 졌으며, 이 싱글 엔드형 용량성 감습 센서는 두 개의 감지 전극 사이의 영역에 있는 표면 상의 수분의 존재에 따라 두 전극 사이의 전기적 정전 용량에 변화를 제공함으로써 동작한다. 이것은 전술한 바와 같이, "드라이" 상태 배경 기본(baseline) 신호는 큰 반면, 비로 인한 수분 신호 레벨의 변화는 작기 때문에, 기본 신호와 수분 신호를 구별하는 데 전술한 어려움을 갖는다. 따라서, 비의 존재를 나타내는 출력의 변동이 기본 기준 신호의 통상적인 변화와 유사하므로, 수분의 존재에 관한 오류 표시 및 무표시(non-indication)를 제공한다. 종래 기술의 용량성 감습 센서의 또다른 단점은 윈드 실드의 바깥쪽에 수분이 있는지 윈드 실드 안쪽에 수분이 있는지를 구별할 수 없어서, 와이퍼(wiper) 제어기, 디포거(defogger), 제상기(defroster) 센서로서 사용을 어렵게 한다는 것이다. 이러한 이유 때문에, 용량성 감습 센서는 실용적이지 않아 현재 자동차 업계에서 널리 사용되지 않고 있다.
보다 상세하게, 종래 기술에서는 광전식 센서가 가장 일반적이 것이며, 이는 전면 윈드 실드의 유리-공기 계면으로부터 되돌아오는 광 빔(beam)의 총 내부 반사의 변화를 감지하여 빗방울을 검출하는 데 사용된다. 이러한 유형의 전형적인 센서는 미국 특허 제 4,859,867 호에 개시되어 있다. 광전식 감습 센서는 윈드 실드의 내부면에 눈에 띄게 탑재되고, 이들의 정상 동작은 탑재의 기계적 안정성에 엄밀하게 의존하며, 흔히 외부 광에 민감하고, 비교적 고가라는 단점이 있다.
윈드 실드 표면 상의 수분을 감지하는 또다른 방법은 윈드 실드 상에 형성된 한 세트의 도전성 투명 전극 사이의 정전 용량에 영향을 미치는 것으로서, 물에 대해 비교적 큰 유전 상수(약 80)의 전극에 의존하는 것이다. 이 방법에 근거한 센서는 윈드 실드와 일체형이고 저가이며 눈에 띄지 않을 것이다. 이러한 두 개의 센서는 미국 특허 제 4,805,070 호 및 제 4,831,493 호에 개시되어 있다. 이들 특허에서, 도전성 피복은 윈드 실드의 바깥쪽면 상에 도포된다. 이것의 단점은 와이퍼 움직임과 공기중 입자의 조합된 영향으로 인해 마멸에 노출된다는 것이다. 또다른 접근 방안은 도전성 피복을 보호하기 위해 "샌드위치(sandwich)형" 윈드 실드 유리의 전면 적층 구조물의 내부에 도전성 전극을 형성하는 것이다. 이러한 유형의 전형적인 감습 센서는 미국 특허 제 4,703,237 호, 제 4,827,198 호, 제 4,613,802 호, 제 4,554,493 호에 개시되어 있으며, 물방울의 용량성 영향이 공진 회로의 공진 주파수를 변화시킨다. 유전체 유리층이 작은 물방울 감지 표면으로부터 캐패시터 판을 분리시키는 종래 기술의 모든 용량성 감습 센서에 있어서, 물방울로 인한 정전 용량의 상대적 변화는 매우 작다. 미국 특허 제 3,826,979 호에 개시된 용량성 감습 센서는 기생 용량성 결합부를 차폐함으로써 (드라이 상태에서) 일정한 정전 용량의 성분을 감소시키는 것을 목적으로 하기 때문에, 드라이 기준 배경 신호 레벨을 감소시킨다. 그러나, 이것은 잔여 "드라이" 정전 용량이 수분 유도형 정전 용량 증가에 비해 여전히 상당하기 때문에 부분적인 개선만이 달성된 것이다. 또다른 어려움은 온도 및 기계적으로 유도되는 스트레스로 인한 윈드 실드 치수 변화로부터 기인하는 내부 플라스틱 층(plastic layer)에서의 왜곡의 결과로서 "드라이" 정전 용량 자체가 안정적이지 않다는 것이다. 따라서, 표면 수분으로 인한 신호는 정전 용량 변화로 인한 에러 신호와 사실상 거의 구별되지 않는다. 그러므로, 이러한 종류의 용량성 윈드 실드 감습 센서의 신뢰성이 좋지 않다.
종래 기술의 용량성 감습 센서의 부가적인 단점은 윈드 실드의 양쪽 표면 상의 수분에 대한 감도의 비지향성, 즉 이 용량성 감습 센서가 윈드 실드의 외부 표면 상의 수분와 내부면 상의 응축물을 구별하지 못한다는 것이다. 마찬가지로, 이 용량성 감습 센서는 운전자가 내부 표면 상에 축적된 응축물을 손으로 닦아내는 경우에서 같이 자동차의 내부에 있는 인접한 물체에 대해 민감하다는 것이다.
그러므로, 일반적으로 용량성 윈드 실드 감습 센서는 한편으로는 감도 및 안전성 모두 결여되고, 다른 한편으로 무지향성이라는 단점을 갖는다. 이러한 이유로, 광전식 윈드 실드 감습 센서는 상업적으로 성공하지 못했다.
따라서, 저가이며, 민감하고, 시간 및 온도에 안정적이며, 운전자의 시야를 방해하지 않게 탑재 위치에 융통성이 있으며, "지향적", 즉 윈드 실드의 한쪽면에대해서만 수분을 선택적으로 감지하여, 자용차용 윈드 실드 응용에 적합하고 많은 이점을 갖는 개선된 감습 센서에 대한 필요성이 널리 제기되고 있다.
발명의 요약
본 발명에 따르면, 자동차용 윈드 실드 감습 센서가 제공된다.
아래에 설명한 본 발명의 바람직한 실시예에서의 또다른 특징에 따르면, 지향성 윈드 실드 감습 센서가 제공된다.
다른 실시예에 따르면, 윈드 실드 구조에 일체적으로 제조되는 한 쌍의 지향성 감습 센서가 제공된다.
또다른 실시예에 따르면, 감습 센서와 연계하여 비 혹은 윈드 실드의 안쪽에서 종종 발견되는 안개같은 응축물로부터 눈이나 얼음을 분별하는 성능을 제공하는 부가적인 감습 센서 구성 요소가 제공된다.
또다른 실시예에 따르면, 감습 센서가 윈드 실드 내의 전기적 가열층과 함께 윈드 실드 내에 동시에 일체적으로 제조된다.
또다른 실시예에 따르면, 별도로 제조될 수 있으며 통상적인 윈드 실드에 탑재되기에 적합한 독립적인 감습 센서가 제공된다.
본 발명은 용량성 감습 센서를 마련함으로써 현재 알려진 구성의 단점을 성공적으로 해결한다.
본 발명은 자동차용 윈드 실드 수분 감지의 문제점을 해결하는 신규한 지향성 차동 용량성 감습 센서를 개시하고 있다.
보다 상세하게는, 본 발명의 지향성의 차동 용량성 감습 센서는 저가이며, 운전자의 시야를 방해하지 않고, 와이핑(wiping) 영역에 위치할 수 있으며, 마멸로 인해 노화되지 않고, 윈드 실드 치수에 영향을 주는 시간, 스트레스, 온도에 대해 안정적으로 감지하며, 윈드 실드의 한쪽 표면에 대해서만 수분을 감지하여, 윈드 실드의 반대쪽 표면 상 혹은 근방의 수분 및 도전성 물체에 대해서는 감지하지 않는다. 또한, 이 감습 센서는 좁은 영역에서만 수분을 표본 추출하도록 촛점이 맞춰진 광전식 감습 센서와는 달리 큰 표면적에 걸쳐 수분을 감지할 수 있다.
본 발명의 감습 센서의 한 개 "유닛(unit)"은 윈드 실드의 바깥쪽 수분을 모니터링(monitoring)하여 비를 감지하기 위한 목적으로, 별도로 제조된 부가용(add-on) 디바이스나 윈드 실드에 일체적으로 제조되어 "탑재"될 수 있다. 전술한 바와 같이 온도 센서를 내장하면, 와이핑뿐만 아니라 윈드 실드 가열도 필요로 하는 착빙성 낙하물(freezing precipitation), 즉, 눈, 진눈깨비, 얼음, 착빙성 비(freezing rain) 등을 비착빙성 비와 구별하는 능력도 제공된다. 제 2 유닛은 반대쪽 방향에 "탑재"될 수 있어 송풍기(blower) 혹은 송풍기 및 히터(blower-plus-heater)를 제어하고, 내부 윈드 실드 표면을 "디포그(defog)"하거나 "제상(defrost)"하며, 또한 바람직하게 온도 센서와 연계하여 소실될 수분에 맞도록 송풍기에 공급되는 공기 소스(air source)의 온도를 제어한다. 한 쌍의 감습 센서는 윈드 실드, 온도 센서, 가열부 구성 요소와 일체적으로 제조되거나, 부가용 유닛이 수리용 제품으로서 기존의 자동차에 제공될 수 있다.
개선된 차동 용량성 감습 센서는 단일 극성의 출력 신호를 제공하기 위해 동일한 드라이 정전 용량과 동일하지 않은 수분 감도를 갖는다.
또한, 본 발명의 목적은 고체 상태의 물(얼음)과 액체 상태의 물을 구별하기 위한 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
본 발명은 감습 센서(moisture sensor)에 관한 것으로, 보다 상세하게는 자동차용 윈드 실드(windshield) 상의 수분을 감지하는데 사용하기에 특히 적합한 감습 센서에 관한 것이다.
본 발명은 첨부한 도면을 참조하여 예로서만 설명한다.
도 1a는 지향성의 차동 용량성 감습 센서이다.
도 1b는 여기 및 감지 전자 회로 중 하나의 가능한 구성을 갖는 도 1a의 지향성의 차동 용량성 감습 센서이다.
도 1c는 도 1a 및 도 1b 센서의 개략도이다.
도 1d는 도 1a 및 도 1b 센서의 개략도이다.
도 1e는 독립형 센서이다.
도 2a는 변형된 지향성의 차동 용량성 감습 센서이다.
도 2b는 여기 및 감지 전자 회로의 또다른 구성을 갖는 도 2a의 변형된 지향성의 차동 용량성 감습 센서이다.
도 2c는 도 2a 및 도 2b 센서의 개략도이다.
도 3a는 도 1a의 센서의 다른 변형이다.
도 3b는 도 1a의 전자 회로를 구비하는 도 3a의 센서이다.
도 4a는 윈드 실드의 두 표면을 감지하기 위해 탑재된 도 1a에서와 같은 한 쌍의 센서이다.
도 4b는 한 쌍의 독립적인 센서이다.
도 5는 온도 감지 구성 요소를 내장하는 예시적인 전극 패턴이다.
도 6a는 유용한 방식으로 도 1a의 한 쌍의 유닛 센서의 상호접속이다.
도 6b는 도 6a의 개략도이다.
도 7a는 도 2a의 센서에 근거한 변형 센서이다.
도 7b는 도 7a의 센서의 회로 표시이다.
도 8은 도 2c와 유사하지만 한 쌍의 증폭기를 포함하는 도면이다.
도 9a는 도 1a의 센서에 근거한 변형 센서이다.
도 9b는 도 9a의 센서의 전기 도면이다.
도 10a는 동일한 드라이 용량과 동일하지 않은 수분 감도를 갖는 차분 감습 센서이다.
도 10b는 여기 및 감지 전자 회로 중 하나의 가능한 구성을 갖는 도 10a의 센서이다.
도 10c는 도 10a에서와 같은 센서에 대한 패턴이다.
도 11a는 온도 파라미터로서 얼음 대 주파수의 유전 상수의 편람 도표이다.
도 11b는 얼음 센서 시스템의 블럭도이다.
도 11c는 얼음 검출기 전자 회로에서의 신호를 도시한다.
도 11d는 원격 기상 감지 패키지를 도시한다.
도 12는 또다른 얼음 센서 구현의 블럭도이다.
본 발명은 지향성의 차동 용량성 감습 센서이며, 이 감습 센서는 자동차용 윈드 실드에 일체적으로 제조되거나 부가형 디바이스(add-on device)로 제조될 수 있다.
구체적으로, 본 발명은 윈드 실드 상에 있는 다양한 유형의 수분의 존재를 감지하고, 이들을 분별하며, 와이핑(wiping), 제빙(de-icing), 디포깅(defogging), 제상(defrosting)하기 위해 와이퍼(wiper), 히터(heater), 송풍기를 적절히 제어하여 운전자의 시계를 회복하거나 유지하는 데 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 지향성의 차동 용량성 감습 센서의 원리 및 동작은 첨부한 도면과 설명을 참조하면 더 잘 이해할 수 있을 것이다.
이제, 도면들을 참조하면 도 1a는 지향성의 차동 용량성 감습 센서의 가장 간단한 "유닛(unit)"을 도시하고 있다.
도 1a의 실시예는 자동차용 윈드 실드에 일체적으로 제조된 감습 센서를 도시하고 있다. 윈드 실드는 적층형 "샌드위치 유리"인 두 개의 유리 적층(16, 17)으로 이루어져 있으며, 이들 두 개의 적층(16, 17)은 전극(12, 13, 14, 15)을 구비하는 플라스틱 적층(18)에 의해 분리되고, 전극(12, 13, 14)은 유리 적층(16)의 하부면 상에 형성되어 있고 전극(15)은 유리층(17)의 상부면 상에 형성되어 있다. 이 구성은 임의의 표면 상에 있는 전극들이 실질적으로 서로 동일 평면 상에 있으며 유리 적층의 모든 표면에 대해서 평행하다.
설명의 목적으로, 바깥쪽층이 될 층(16)과 안쪽층이 될 층(17)을 고찰할 것이며, 바깥쪽 유리 적층 표면(30)과 안쪽 유리 적층 표면(31) 상에 있는 수분의 영향에 대해 논의할 것이다. 본 발명의 가장 간단한 "유닛" 감습 센서는 이제부터 설명할 3 개의 "활성", 즉 비접지형 전극으로 구성된다. 미국 특허 제 3,826,979 호의 3 개의 전극 용량성 검출기 디바이스는 중심판이 접지되어 있기 때문에 본 발명의 범주에 속하지 않음을 주지해야 한다.
기본적인 용량성 감습 센서는 도 1a의 감지 영역(32)에서 물방울(19)과 같은 수분로 인한 정전 용량 변화를 나타낸다. 약 1의 유전 상수를 갖는 공기와 비교하면 물은 약 80의 유전 상수를 갖기 때문에, 캐패시터(capacitor)의 정전 용량은 캐패시터 판 사이 유전체의 유전 상수에 비례하므로, 각각의 전극 쌍(12과 13 및 13과 14) 사이의 감지 영역(32, 33)에서 수분이 증가하면 대응하는 전극 쌍 사이의 정전 용량이 증가한다는 것을 알 수 있다. 감지 영역(32, 33)에서 수분이 균일하게 증가하면, 두 개의 정전 용량은 동일하게 증가할 것이다. 도 1b에서와 같이, 평형화된 동일한 주파수 및 진폭에 180도의 위상차를 갖는 여기(excitation)가 전극(12, 14)에 인가되고 간격은 동일하며 샌드위치 유리는 균일하다면, 표면(30) 상에 있는 두 감지 영역(32, 33)이 드라이하거나 또는 균일하게 축축할 경우, 그 각각으로 인한 전극(13)에서의 용량성 결합 신호 전압은 동일할 것이므로, 정확한 정전 용량값과는 상관없이 동일한 정전 용량에 의한 동일한 결합으로 인해 전체 신호 전압은 실제로 0이 될 것이다.
본 발명은 두 감지 영역(32, 33)에서 평균 수분이 장시간을 통해서는 동일하게 될 것으로 예측되지만, 일반적으로 임의의 순간에 두 개의 감지 영역(32, 33) 내의 수분은 동일하지 않다는 본 발명자의 이해에 따른 것이다. 따라서, 주어진 임의의 순간에, 두 감지 영역에서 수분 비대칭이 존재하고, 그에 대응하여 순간적인 정전 용량 불균형과, 그에 대응하는 전극(13)에 대한 불균형적인 신호 결합 및, 그결과로 인한 유한의 0이 아닌 전극(13)의 검출 가능한 불균형의 신호가 초래되어, 수분의 존재를 나타내게 된다. 임의의 주어진 순간에 어떤 쪽이 더 큰 수분을 갖는지 알 수 없기 때문에, 불균형 신호의 극성을 알 수는 없다. 그러나, 감지 전자 회로에서 양쪽 극성의 불균형을 검출하는 "절대값" 회로를 내장하는 것이 가능하기 때문에 이것은 실용적인 수분 검출기이다.
이것은 차분 센서이기 때문에, 본 예에서는 기판인 적층형 윈드 실드 샌드위치 유리에서의 치수 변화에 대해 실질적으로 둔감하다. 스트레스 혹은 온도에 의해 유도된 팽창이나 수축은 치수, 특히 양쪽 감지 영역의 두께에 실질적으로 동일하게 영향을 줄 것으로 예상되므로 수분의 오류 표시를 실제로 나타내지 않는다. 이 특징은 센서의 차분 특성과 감지 영역에서의 실질적으로 균일한 치수 변화에 기인하며, 종래 기술의 싱글-엔드형의 비차동 용량성 감습 센서에 대한 첫 번째 이점이다.
또한, 차동 용량성 감습 센서는 실제 회로 응용에 있어서 수분에 대한 종래 기술의 싱글-엔드형 센서보다 더 민감하다. 싱글-엔드형 센서는 0이 아닌 기준 "드라이" 신호 출력으로 동작한다. 이 기준 신호에서의 변화를 검출하여 수분의 존재를 검출하여야 한다. 이들 변화는 미소하며, 기판 치수 변화로 인한 변화는 수분 신호와 유사한 정도의 진폭이므로, 종래 기술의 싱글-엔드형 감습 센서는 실용적이지 않다. 다른 한편으로는 차분 감습 센서가 실질적으로 0의 기준 신호를 가지므로, 수분 신호가 직접적으로 크고 쉽게 검출되며, 센서의 대칭 구조로 인해 기판 치수 변화가 균형잡힘으로, 기판 치수 변화로 인한 에러 신호는 발생하지 않는다. 이러한 이유로, 차분 감습 센서가 전체적으로 종래 기술의 싱글-엔드형 센서보다 더 민감하다.
지향성, 즉 기판의 한쪽 표면상에서의 수분에 대한 감도는 도 1a에서 실드(shield) 전극(15)에 의해 제공된다. 이 실드 전극은 전자 회로 시스템 접지에 접속되어, 표면(30)상의 영역(32, 22)과 유사한 감지 영역인 표면(31)상의 영역(320, 330) 각각으로부터 전극 쌍(12와 13 및 13과 14)의 전기적 절연을 제공한다. 따라서, 일반적으로 센서에 대한 다른 많은 응용에서와 같이 자동차용 윈드 실드 응용에서 바람직한 지향성, 즉 기판의 한 표면에만 있는 수분에 대한 감도가 제공된다.
윈드 실드 수분 검출기의 탑재 융통성은 전기적 윈드 실드 가열에 사용된 것과 같은 예컨대 인듐-주석-산화물(Indium-Tin-Oxide)처럼 투명한 전기적 도전성 재료로 진공 증착된 얇은 박막 피복으로 전극을 구현함으로써 제공된다. 이러한 투명 재료를 사용하면, 감습 센서를 윈드 실드의 와이핑 영역 내에 위치시키는 것이 가능해진다. 이것이 바람직한 이유는 예를 들면, 와이핑이 윈드 실드의 감지 영역으로부터 수분을 재빨리 제거하고, 강우의 중지시에는 와이퍼를 신속하게 비활성화시킬 수 있기 때문이다.
감습 센서가 윈드 실드의 안쪽에 응축물 형태의 수분을 검출하는 데 사용되는 경우, 탑재 융통성이 또한 중요한 이유는 자동차 설계자가 예컨대, "디포깅"이 종료된 후 송풍기와 히터가 턴 오프(turn off)되어지는 위치에 감습 센서를 설치하기 원하기 때문이다. 이것은 자동차 설계자가 자동차에서의 공기 흐름에 대해 알고있는 지식에 좌우된다. 이 지향성의 차동 용량성 윈드 실드 감습 센서가 윈드 실드의 안쪽면에 대한 실제 수분을 검출 한다는 것을 주지해야 한다. 이전에는, 광전식 감습 센서를 윈드 실드의 안쪽면에 맞추기 위해 이를 윈드 실드의 바깥쪽에 탑재시키는 것이 필수적이었다.
본 발명의 한 쌍의 감습 센서를 도 4a에 도시하고, 제조물을 예시하면 바깥쪽 및 안쪽 윈드 실드면 상의 수분에 대한 각각 하나씩의 센서가 있다.
전술한 바와 같이, 첨부한 온도 센서는 감습 센서 전극을 제조하는 데 사용되는 동일한 진공 증착 얇은 박막으로 구현될 수 있다. 이것은 도 5a에 도시한 바와 같이, 이미 만들어진 또다른 전극 구성을 수반하는 예컨대, "스네이크(snake)" 형상으로 길고 얇은 패턴인 구성 요소(51)를 온도 감지 구성 요소로서 증착하여 쉽게 제조된다. 이 구성 요소의 저항은 온도의 함수로서 모니터링된다.
도 1b에는 도 1a의 차분 센서용 전자 회로를 도시하고 있다. 도 1c는 센서의 전기적 개략도를 또한 도시하고 있다. 이것은 설명할 것과 같이 단지 가능한 예시적인 구현이다. 이 시스템은 전술한 180도 위상차 여기원(10, 11)과 감지 전극(13)을 에워싸는 구동 전극(12, 14)을 포함하며, 이 구동 전극(12, 14)은 감지 전극(13)으로부터 등거리이므로 전체 "드라이" 조건 0 기준 신호를 전극(13)에 제공한다. 다시 여기원에 대해 설명하면, 전극(13)에서의 출력을 측정하기 위한 기준 전압은 시스템 "접지"이다. 실드 전극(15)을 포함하여 도시한 회로와 함께 사용하면, 실드 전극(15)도 또한 시스템 접지에 접속된다. 감지 영역(32, 33)에서 "빗방울"(19)로 표시된 수분이 비대칭인 경우에, 전극(13)에 나타나는 신호는 여기원(11) 중 하나의 출력과 함께, 싱글-엔드형 반전 전송임피던스 "전하" 증폭기(20)와 승산기(22) 내에서 승산에 의해 동기적으로 복조되어 증폭된다. 승산기의 출력은 저역 통과 필터 블럭(low-pass-filter block)(23)에서 저역 통과 필터링되어 여기 주파수 캐리어(carrier)를 제거한다. 그 결과 저역 통과 필터링된 시변 "dc" 레벨이 수분 검출 레벨 입력과 함께 전압 비교기(25)에 인가되기 전에 절대값 증폭기 회로(24)에서 "전파 정류"된다. 이 검출 전자 회로는 비신호(non-signal), 캐리어 주파수, 간섭을 잘 견뎌내며 비교적 간단하고 저가이므로 본 발명의 감습 센서와 함께 사용되지만, 다른 디자인(design)도 사용될 수 있다. 또한, 전자 회로는 이들 기능의 상호 교환 때문에 전극 구성에서의 변화 혹은 전극에 대한 접속에 적합하도록 구성을 바꿀 수 있다. 전하 증폭기는 특정한 유형의 전송임피던스 증폭기이며, 이의 궤환 구성 요소는 이상적으로 완전한 정전 용량이므로 완전한 용량성 소스 임피던스와 함께 전압 이득은 신호원 내부 캐패시터에 대한 궤환의 비율에 의해 주어지고 반전된다는 것을 주지해야 한다.
도 2a 및 도 2b는 다른 가능한 구성을 도시하며, 도 2c는 개략도를 도시하고 있다. 도 2a 및 도 2b의 구성 요소들은 도 1a 및 도 1b의 구성 요소들과 유사한 기능을 가지며 유사한 번호를 갖는다. 도 1a 및 도 1b에서 전극(13)의 기능은 두 개의 여기 전극(12, 14)을 구비하는 단일 감지 전극이었다. 이 때, (130)은 단일 여기 전극이며, 전극(120, 140)은 "실제 차분" 출력 전극 쌍이다. 이 때, 센서는 실드 접지 평면 전극(15)을 내장하여야 하며, 이 전극(15)은 여기에 대한 궤환 전극으로서 동작하기 때문에 센서의 지향성 특성을 제공한다. 이 센서는 이제 4 개의 정전 용량 레그(leg)를 구비하는 브리지(bridge)로서 기능한다. 두 개의 감지 정전 용량은 전술한 바와 같이 각각의 감지 영역(32, 33)에 대응하는 활성 전극 쌍(130과 120 및 130과 140) 사이에 있다. 그러나, 감지 전극(120)으로부터 접지 평면(15)까지의 정전 용량과 감지 전극(140)으로부터 접지 평면(15)까지의 정전 용량은 브리지에 대한 두 개의 기준 캐패시터를 제공한다. 이들 두 개의 정전 용량는 이들의 유전체와 같은 플라스틱 적층에 좌우된다. 도 1b의 싱글-엔드형 입력 전송 임피던스 전하 증폭기(20)는 도 2b의 차분 입력 전압 증폭기(200)로 대체되었다. 이는 널리 알려진 바와 같이 계측 증폭기로서 구현될 수 있다. "수신기" 전자 회로의 나머지는 동일하다. 또한, 두 개의 접지된 "가드(guard)" 전극(21)이 감지 전극(120, 140)의 바깥쪽에 부가되어 감지 전극(120, 140)을 기판의 바닥으로부터 차폐하고, 전극(15)에 대해서는 감지 전극(12, 14)의 바깥쪽 가장자리를 넘어 멀리 확장하지 않는다. 이와 달리, 이들 가드 전극은 이들의 인접한 감지 전극에 대해 버퍼(buffer) 증폭기로 부트스트랩 될 수 있다. 단일 여기원(36)은 또한 승산기/복조기 기준 입력 신호를 제공한다. 감습 센서의 기능은 전술한 바와 동일하지만, 전극 기능이 상호 교환되어 센서 전자 회로에서의 변화를 수반하기 때문에 신호 출력이 상이하다. 도 1a 및 도 1b의 배열에 대한 본 배열의 하나의 가능한 이점은 차분 입력 증폭기(200)가 무선 주파수 간섭(radio-frequency interference : RFI)에 대해 싱글-엔드형 입력 증폭기(20)보다 덜 민감할 수 있다는 것이다. 도 1a 및 도 1b의 배열에 대한 본 배열의 또다른 가능한 이점은 매우 큰 수분 신호의 경우에 발생할 수 있다. 부가적인 회로에서 신호를 전극(120, 140)에 부가하여 부가적인 비차분 진폭 표시를 제공하는 것이 바람직한 소정의 상황이 있을 수 있다.
도 3a 및 도 3b는 또다른 구성을 도시하고 있다. 이 때, 도 1a 및 도 1b의 감습 센서 및 전자 회로와 유사한 감습 센서 및 전자 회로는 각 감지 영역(32, 33) 아래에 있는 각각의 전극 쌍(12와 13 및 14와 13) 사이에 접지된 실드 전극(41, 42)을 부가하여 변형된 것이다. 이들 실드 전극이 감지 영역 아래에 있는 전극 쌍의 인접한 가장자리 사이의 결합을 감소시켜 매우 작은 비수분 "드라이" 조건 "오프셋(offset)" 기준 신호를 감소시킴으로, 신호를 감지 전극(13)으로 제공함에 있어 감지 영역(32, 33)을 통한 결합의 중요성을 증가시킨다. 실제로, 전극(41, 42)은 바람직하게 전극(13)을 둘러싸는 가드 링이며, 두 개의 별개 도전성 스트립(strip)은 아니다. 이 가드 링은 "부트스트랩", 즉 입력이 전극(13)에 접속되는 전압 추적 출력(voltage-follower output)으로부터 구동된다. 이것은 단지 가드 링을 접지하는 것 보다 더 효과적인 정전 용량 감소 기법이다. 도 3a, 도 3b, 도 1a, 도 1b의 실드 전극(15)이 또한 부트스트랩 될 수 있다. 전송 임피던스 "전하" 증폭기(20)가 전압 증폭기로 대체되면 부트스트랩핑이 유용한데, 그 이유는 전압 증폭기로 대체되지 않으면 도 1a 및 도 3a에서 전극(15)의 부트스트랩핑에 대해 감지 전극(13)에서 신호의 용량성부가 발생하기 때문이다(도 1c 참조). 전기적 개략도는 판(15)에 대한 접속에 대응하며, 각각의 활성 전극(12, 13, 14)에 대한 접속 포인트를 나타내는 노드(112, 113, 114, 115)를 도시한다. 판(13)과 노드(113)로부터 판(15)과 노드(115)까지 기생 정전 용량이 있을 것이다. 이 정전 용량는 판(15)과 노드(115)에 대한 분압기를 형성하며, 이 분압기는 판(15)과 노드(115)가 접지되면 판(13)과 노드(113) 상에 제공된 증폭기(20)에 대한 입력 신호를 감쇄시킨다. 그러나, 판(15)과 노드(115)가 버퍼 증폭기(도 1d의 (1115))로 판(13)과 노드(113)에 대해 부트스트랩되면, 노드(113, 115) 상의 전압이 동일하여 용량성 분압기 동작이 없으므로, 최대 가능 신호인 큰 신호가 전극(13)에 의해 노드(113)에서 증폭기(20)로 제공될 것이다.
도 6a에 또다른 구성을 도시하고 있으며, 도 6b에 간략화하여 도시한다. 이 복합 센서는 도 1a의 유형인 두 유닛 센서의 조합이다. 도 1a의 유닛 센서에서, 스트레스가 기판에 인가되어 예컨대, 전극 쌍(12와 13 및 13과 14) 사이의 거리가 팽창하면, 수분 감지 감도가 각각의 영역(32, 33)에서 변화할 것이다. 균일한 팽창, 즉 두 개의 전극 쌍 분리가 동일하게 증가하면, 센서는 균형 상태로 있어 오류 출력을 하지 않는다. 그러나, 비균일한 팽창인 그래디언트(gradient)가 있으면, 한 쌍의 판 사이의 분리가 다른 쌍 사이의 분리보다 더 크므로, 오류 출력 신호를 발생한다. 도 6a 및 도 6b의 구성은 두 개의 유닛 센서를 상호 접속시켜 이 문제를 해결함으로써, 팽창 그래디언트가 제거될 것이다. 도 6a를 참조하면, 전극(612, 622)은 도 1a의 전극(12)에 대응하고, 전극(613, 623)은 도 1a의 전극(13)에 대응하며, 전극(614, 624)은 도 1a의 전극(14)에 대응한다. 따라서, 전극(612와 613 및 622와 623) 사이의 감지 영역에 있는 수분로 인한 신호 출력이 서로 더해지고, 전극(613과 614 및 623과 624) 사이의 감지 영역에 있는 수분으로 인한 신호 출력이 서로 더해진다. 이들 더해진 수분 신호 쌍 간의 차분은 전술한 바와 같이 수분 존재를 표시한다. 이제, 센서가 균일하게 팽창하면, a, b, c, d로 표시된 4 개의 모든 간격이 증가하고, 센서는 균형 상태로 유지되며, 또한 두 개의 유닛 센서의 평행한 상호 접속이 독특하며, 그래디언트 팽창이 간격을 증가시키는 경우 센서가 또한 균형 상태로 유지된다. a에서의 거리 증가는 b보다 크고, b에서의 거리 증가는 c보다 크며, c에서의 거리 증가는 d보다 큰 그래디언트 팽창을 가정한다. 그러나, 그래디언트가 균일하다고 가정하면, 거리는 (a+d)=(b+c)이고 그래디언트 스트레스가 인가되면 전체 조합 센서는 균형을 이룬다. 이를 달성하기 위해, 두 개 유닛 센서는 공통 중심선(600)에 대해 대칭적으로 위치해야만 한다. 도 6a의 전극(614, 624)은 인접하기 때문에, 바깥쪽 선(600)을 포괄하고, 함께 접속되며, 도 6a의 두 센서는 두 전극(614, 624)을 도 6b에서와 같은 하나의 전극으로 조합하여 더 소형으로 만들어질 수 있으며, 이제 중심선(600)은 하나의 조합된 전극을 두 개로 나눈다. 이것은 하나의 유닛 센서에 비해서 기판의 측면 차원 변동으로 인한 영향을 훨씬 덜 받는 하나의 복합 센서를 나타낸다. 유사한 논리가 또한 그래디언트 두께 변화에 적용된다.
도 7a는 또 다른 구성을 도시한 것이고, 도 7b는 이러한 구성을 나타낸 전기 회로도이다. 이 구성은 도 2a의 센서를 변형한 것으로, 두 개의 센서를 조합하여 도 6a 및 도 6b에서 해결한 그래디언트 치수 변경 문제를 하나의 센서를 사용하여 해결한다. 도 7a에서, 전극(712, 713, 714, 715)은 도 2a의 전극(120, 130, 140, 15)에 대응한다. 도 2a 및 도 2b에서, 전극(15)은 영역(320, 330) 내의 수분 감지에 대한 실드임과 동시에, 여기원(excitation source)(36)에 대한 전기 접지 리턴(return)이기도 하다. 도 2c의 전기 등가 회로를 통해서 두 개의 캐패시터(132, 133)가 각각 영역(32, 33) 내의 수분에 따라 변한다는 것을 알 수 있다. 캐패시터(232)는 전극(120, 15) 간에 위치하고, 캐패시터(233)는 전극(140, 15) 간에 위치하는 것으로, 이들 캐패시터(232, 233)는 각각 캐패시터 브리지 회로에 대한 기준 캐패시터로서 기능하며 수분에 따라 값이 변하지 않는다. 이 센서는 도 1a의 센서와 동일한 치수 변화 특성을 갖는다.
다음에, 도 7a의 센서에서, 전극(715)의 폭은 전극(713)의 폭과 거의 대응하도록 감소되어 있다. 따라서, 전극(715)은 브리지에 대한 전기적 리턴 노드(return node)로서 작용할 것으므로, 도 7b의 캐패시터(702, 703)는 도 2c의 캐패시터(232, 233)에 비해 감소될 것이다. 하지만, 캐패시터(702)는 캐패시터(732)와 같은 방법으로 치수 변경으로 변할 것이고, 캐패시터(703)는 캐패시터(733)와 같은 방법으로 치수 변경으로 변할 것이므로, 각 센서의 정전 용량에 대응하는 기준 정전 용량은 비례적으로 스트레스에 따라 변하여, 브리지는 균일한 치수 변경뿐만 아니라 그래디언트 치수 변경에 맞게 균형을 유지하게 된다. 그러므로, 이러한 점에서, 도 7a의 센서는 향상성을 갖는다.
이러한 지향성(directionality) 제공 문제는, 감지 전극(712, 714)의 아래에 실드 전극(792, 794)을 각각 추가하고, 이들을 각각 단위 이득 증폭기(707, 708)를 사용하여 부트스트랩(boothstrap)하여 영역(320, 330) 내의 수분에 대해 효과적인 차폐를 복구함으로써 해결된다. 그러므로, 도 2a 및 도 2b의 실드 전극(15)은 센서 설계에 적합하도록 다중 색샌 실드 혹은 다중 실드, 새그먼트, 그들에 대응하는 감지 전극에 접지되거나 부트스트랩되는 부분으로 대체되어 있다.
또 다른 구성은 논의했던 바와 같이, 특정 제조 프로세스, 예를 들어, 자동차용 윈드실드의 적층 프로세스시에 사용된 물리적 한계를 고려하기 위해, 단지 센서의 활성 전극의 치수를 변경하는 것으로부터 얻어진다. 이상적으로는, 수분에 관련한 완전한 윈드실드와 균일층을 조합하면 제로의 출력 신호가 발생할 것이다. 윈드실드 안개 센서로서 사용했을 때, 매우 작은 신호가 생성될 정도로 안개가 충분히 균일하게 분포되는 상황이 발생할 수 있다. 다시 말해, 균일한 수분층에 센서가 적합할 수 있도록 하기 위해서는, 센서는 충분히 균형을 이루어서는 안된다. 이러한 불균형 요구는 기계적으로 혹은 전기적으로 구현할 수 있다. 실제로, 윈드실드 적층 두께의 균일도는 완전하지 않다. 따라서, 수분층과 전극 평면 간의 거리는 고정되어 있지 않아 균일한 수분층으로도 용량적으로 유도된 전류를 제거하지 못한다. 그러므로, 이상적인 센서에서는, 수분층이 충분히 균일할 때에도 신호가 발생할 것이다. 한편, 그러한 센서는 윈드실드의 가열과 같은 공통 모드 효과(common mode effect)에 응답하지만, 실제로는, 상반됨이 없이 이상적 윈드실드의 불균일 정도는 온도와 기계적 스트레스로 인한 오류 신호를 제거할 수 있을 정도로 충분히 작지만, 안개의 불균일층까지 감지할 수 있을 정도로 충분히 크다는 것을 알았다.
본 발명의 바람직한 실시예에서는, 적층 구조물의 두께가 균일할 때에도 균일한 수분층을 확실히 감지할 수 있도록 함으로써, 예를 들어, 반대 여기 전극의 길이를 약간 상이하게 함으로써 센서를 고의로 약간 비대칭적으로 만들었다. 이 방법은 구조에 고유성이 있으면 본 발명의 어떠한 센서에도 적용할 수 있다.
기계적으로 충분히 균형을 이룬 센서의 경우의 출력은 전술한 바와 같이 전기적으로 비대칭될 수 있다. 이 방법은 도 2a, 2b 및 도 7a에 도시되고, 도 2c 및 도 7b에 각각 개략적으로 도시한 유형의 센서에 적용한다. 이들 센서는 "브리지(bridge)" 센서로서, 출력은 두 개의 출력 노드 간에서 차분적으로 취해진다. 전자 불균형은 두 개의 브리지 출력 노드에 있을 수 있는 신호에, 예를 들어,분리된 전치 증폭기(812, 814)(도 8)를 사용하여 상이한 전자 이득을 공급하고, 이들 전치 증폭기의 출력을 차동 증폭기에 인가함으로써 간단히 제공되며, 이 차동 증폭기는 두 개의 브리지 출력 노드에 직접 접속되어 있을 수 있다.
도 9a 및 도 9b에는 또 다른 구성이 도시되어 있다. 이 때, 전극(912, 914)은 180도의 위상차를 갖는 균형잡힌 소스(10, 11)에 의해 구동되며, 신호 출력은 도 1a 등에서의 센서와 같이 전극(913)에서 취해진다. 이러한 버전의 센서는 전극(913) 아래에 위치하는 활성 전극(990)을 갖는다. 이 전극(990)은 캐패시터(902, 903) 간의 용량성 분압기 효과에 따른 "드라이(dry)" 기준 신호를 수신하며, 이들 캐패시터(902, 903)는 캐패시터(932, 933)와 치수적으로 종속되어 실질적으로 유사한 값을 가지며, 이들 캐패시터(932, 933)는 각각 감습 영역(32, 33)을 경유해 용량 결합된다. 증폭기(2000)의 입력은 전극(913, 990), 즉 노드(923, 929)에 각각 접속되어 수분 의존 출력 신호를 발생할 것이지만, 횡방향의 용량성 분압기가 모두 유사한 기판 치수 변경 "드라이" 커패신턴스 감도를 가질 것이므로, 센서 출력은 기판 치수 변경과 사실상 관계없을 것이다. 실드 전극(916, 917)을 각각 전극(912, 914) 아래에 추가하고, 부트스트랩 증폭기(991)를 추가하여 전극(916, 197)을 활성 기준 전극(990), 즉 노드(929)에 부트스트랩함으로써 센서에 지향성을 제공한다. 전극(916, 917)과 부트스트랩 증폭기(991) 없이도, 전술한 바와 같이, 센서는 상부 감습 표면 상의 수분과 하부 감습 표면 상의 수분을 차동적으로 감지하는 데에 사용할 수 있지만, 이는 자동차용 윈드실드 응용의 목적이 아니다.
전극(916, 917, 990)의 상대적 치수는 실제의 기판 치수 감도를 최소화하기 위해 조정할 수 있다. 전하 증폭기를 사용하면, 기준 출력은 시스템 신호 접지보다는 자신의 기준값이 될 것이다. 대체안으로서, 차동 전압 증폭기를 사용할 수 있다.
개선된 차동 용량성 수분 센서는 캐패시터 판의 물리적인 설계로 인해 바람직하게는 두 개의 동일한 정전 용량을 가지며, 이에 대해서는 도 10c를 참조하여 설명한다. 정전 용량이 같기 때문에, 두 개의 정전 용량은 도 10b에서와 같이 180도 위상차 소스에 의해서 여기될 때 동일한 "드라이(dry)" 감도를 가지며, 동일량의 전하를 증폭기(20)의 가합점(summing junction)으로 연결할 것이지만 역위상을 가짐으로써 순수한(net) 센서 드라이 출력은 제로로 될 것이다. 두 개의 정전 용량의 값이 동일하기 때문에, 동일한 유전체를 이용하면, 정전 용량이 모두 온도에 따라서 변할 것이므로 유리의 유전 상수의 온도 변동은 제거될 것이다. 하지만, "웨트(wet)" 수분 감도는 캐패시터 설계에 따라 상이하며, 이에 대해서는 도 10c를 참조하여 설명한다.
A가 캐패시터 판의 면적이고, d가 캐패시터의 2개의 판 간의 거리일 때, 잘 알려진 바와 같이, 평행판 캐패시터의 정전 용량은 이상적으로 A/d에 비례한다. 만일 두 개의 캐패시터가 동일한 A/d를 가지며 동일한 유전체를 공유하면, 이들 두 개의 캐패시터는 같게 될 것이다. 하지만, 판의 면적 A와 판 간격 d는 원하는 설계 목적에 부합하도록 상이하게 설계할 수 있다. 이에 대해서는 다음과 같다.
다음에, 도 10c를 참조하면, 3개의 캐패시터 판을 만드는 데에 사용할 수 있는 3개의 "랜드(land)" 면을 갖는 인쇄 회로 패턴이 도시되어 있다. 신호판(5213)은 2개의 캐패시터 간에 공유된다. 신호판(SP)(5213)은 2개의 에지를 가지며, 제 1 에지는 활성판(AP)(5412)의 패턴에 인접하며, 제 2 에지는 보상판(CP)(5014)에 인접한다. 그러므로, 도 10c의 패턴은 보상판(SP)(5014)을 갖는 2개의 캐패시터를 나타낸다.
도 10c와 같은 패턴이 인쇄될 때, 재료의 두께는 유한하다는 것을 이해할 것이다. 도 10c의 각 캐패시터 판의 면적은 현재 보이는 프린트 패턴 면적이 아니다. 오히려, 각 캐패시터 판의 면적은 재료 두께와 캐패시터가 형성될 다른 판에 인접하는 패턴 에지의 길이를 곱한 값과 거의 같게 계산될 수 있다. 그러므로, 신호판(5213)은 AP(5412)과 보상판(5014)에 각각 인접하는 2개의 에지(5213A, 5213C)를 갖는다. 패턴 제조시, 재료의 이상적 두께는 균일하므로, 모든 판 에지는 도 10C의 페이퍼로부터 동일한 수직 높이를 갖는다. AP(5412)에 대향하는 SP 에지(5213A)의 길이는 CP(5014)에 대향하는 SP 에지(5213C)의 길이보다 훨씬 길도록 레이아웃되어 있다. 그러므로, SP(5213)와 AP(5412) 간의 캐패시터의 판 면적은 SP(5213)와 CP(5014) 간의 캐패시터의 판 면적보다도 훨씬 크다. SP(5213)와 AP(5412) 간의 간격(5332)은 SP(5213)와 CP(5014) 간의 간격(5133)보다도 훨씬 크다. 실제로는, 2개의 캐패시터의 정전 용량이 사실상 동일하도록 치수 설계된다. 그러므로, AP(5412)와 CP(5014)가 동일한 크기, 즉 180도의 위상차로 여기되면, 해당하는 캐패시터를 통한 2개의 여기로부터 얻어지는 신호간의 차분은 사실상 제로로 될 것이다.
도 10a는 도 10c의 센서의 단면도를 나타낸다. 센서(5000)는 도 10c와 같이 SP(5213), AP(5412), CP(5014)를 포함한다. 이들 3개의 전극은 기판(5003)(바람직하게는, 마일러(mylar))의 제 1 표면 상에 인쇄되며, 실드 전극(15)은 기판(5003)의 제 2 표면, 즉 "반대" 표면 상에 부착되어 있다. SP(5213)와 AP(5412)는 간격(5332)만큼 이격되어 있고, SP(5213)와 CP(5014)는 간격(5133)만큼 이격되어 있다. 인쇄 패턴은 재료 두께(5004)를 갖는다. 마일러 기판은 두께(5002)를 갖는 유리 유전체(5001)의 제 1 표면과 접촉한다. 유리(5001)는 2개의 유리 유전체 센서 캐패시터의 절연체로서 기능한다. 2개의 캐패시터가 도 10c의 기하학 패턴 설계에 따라 A와 d의 각 값이 상이하더라도 동일한 비율의 A/d를 갖도록 배열되어 있고, 동일한 유리를 동일한 두께를 가지며 이들 캐패시터에 동일한 유전 상수를 사용하므로 2개의 캐패시터는 사실상 동일한 정전 용량을 갖는다. 다음에, 센서 설계를 완성하기 위해서, 유리 유전체(5001)의 두께에 따라 다음과 같이 판의 간격(5332, 5133)을 선택한다. 2개의 캐패시터 판, 즉 SP(5213)과 CP(5014) 간의 간격(5133)은 유리(5001)의 두께와 비교해 작도록 도시되어 있다. 이와 같이 선택함으로써, 2개의 판 사이에 형성되는 프린지 필드(fringing field)는 사실상 유리 유전체(5001) 내측에 포함될 것이다. 이는 SP(5213)와 CP(5014) 간의 정전 용량이 유리 유전체(5001)의 제 2 표면 상의 수분으로부터 영향을 받지 않게 되어, 결국 드라이 및 웨트 정전 용량은 사실상 같게 될 것임을 의미한다. 한편, 2개의 캐패시터 판, 즉 SP(5213)와 AP(5412) 간의 간격(5332)은 유리(5001)의 두께와 필적할 수 있을 정도로 도시되어 있다. 이러한 설계를 선택함으로써, 2개의 판, 즉 SP(5213)와 AP(5412) 간의 프린지 필드는 유리 유전체(5001)의 제 2 표면(5005)을 넘어 다소 확장될 것이고, SP(5213)와 AP(5412) 간의 정전 용량의 값은 유리 유전체(5001)의 제 2 표면(5005) 상에 존재하는 수분으로부터 영향을 받을 것이다. 그러므로, 도 10a∼도 10c의 미분 정전 용량 센서의 2개의 캐패시터는 동일한 드라이 정전 용량을 갖지만, 웨트 정전 용량은 상이할 것이다. 불감습(moisture-insensitive) 캐패시터는 SP(5213)와 CP(5014) 간의 정전 용량이다. 감습(moisture-sensitive) 캐패시터는 SP(5213)와 AP(5412) 간의 정전 용량이다. 그러므로, 유리 유전체 판(5001)의 제 2 표면(5005) 상에서, 활성 감습 면적은 SP(5213)와 AP(5412) 간의 면적, 즉 (5332)이 될 것이다. 예를 들어, 개시한 바와 같은 차동 감습 센서는 (5133)의 치수가 1mm이고 (5332)의 치수가 3mm인 전극을 갖는 3mm 두께의 유리 윈도우 적층 구조물을 사용하여 구현할 수 있다. 유전체 두께에 대한 전극 간격 d의 비율을 설계함으로써, 영역(32, 33)에서 수분에 대한 차동 용량성 감습 센서의 감도는 필요에 따라 조합하여 설계할 수 있다.
도 10b는 관련 전자 회로를 갖는 도 10c의 센서를 나타낸 도면이다. 도 10b는 도 1b와 유사한 것으로, 센서와 전자 회로의 기능은 후술할 몇몇 사항을 제외하고는 유사하다. 우선, 도 10b에서 센서의 감도를 한 방향으로만 제공하기 위해, 도 1b와 동일한 기능을 갖는 접지식 실드판(15)이 존재하는 것에 주목하는 것이 중요하다. 그러므로, 감습 센서(5000)가 자동차용 윈드실드 샌드위치 유리 내측에 조립될 때, 예를 들어, 센서(5000)는 전극(5213, 5014, 5412)이 위치하는 유리의 제 2 표면 상의 수분에 감지할 뿐일 것이다. 도 10b에서 전파 정류기, 절대값 회로(24)가 없다는 점에서 도 1b와 도 10b의 회로 간에는 차이가 있다. 도 10a∼도 10c의 센서에서, 2개의 정전 용량 중의 하나만이 수분에 감지하기 때문에, 동기 복조기, 승산기(22)의 출력은 단극일 것이므로 단극 신호를 비교기(25)에 공급하기 위한 절대값 회로는 필요없게 된다. 도 10b의 센서에 대한 설명을 통해서, 갭 폭(5133)과 보상판(CP)(5014)의 에지 길이가 줄어든 것을 알 수 있고, AP(5412)에 대해서 CP(5014)는 동일한 A/d 비율을 유지하면서, 영역(33)의 수분 감도는 영역(32)의 수분 감도에 대해서 충분히 제로가 되도록 한다.
바람직하게는, 도 10b에서 증폭기(20)는 전하 증폭기를 나타내며, 전하 증폭기(20)에 접속된 입력은 전하 증폭기(20)의 가상 접지, 가합점을 나타낸다. 간단히 말해서, 소스(10, 11)는 180도 위상차로 여기됨으로써, 동일한 드라이 정전 용량을 통해, 전하 증폭기(20)의 가상 접지, 가합점에 연결된 순수 전하량은 영역(32, 33)에 수분이 없는 경우 제로로 된다. "빗방울"로 표시되는 수분(19)이 영역(32) 또는 영역(32, 33) 모두에 존재하면, 영역(32) 내의 수분으로 인해 유리 유전체(5001)를 통해 영역(32)으로 확장하는 SP(5213)와 AP(5412) 간의 프린지 필드 영역의 이전의 유전 상수보다도 유전 상수가 크게 되므로, 증폭기(20)의 입력단에는 차분 신호가 입력될 것이다. 그러므로, SP(5213)와 AP(5412) 간의 정전 용량은 증가할 것이므로, 소스(10)로부터의 증가된 신호는 증폭기(20)의 입력단에 공급된다.
도 6a 및 도 6b를 참조하여 앞서 언급한 각종 다중 센서 레이아웃 옵션은 도 10a ∼ 도 10c의 센서에도 적용할 수 있다. 마찬가지로, 전자 회로를 변경하여 도10a∼도 10c의 센서와 함께 사용할 수도 있다.
바람직한 조립 방법으로서는 예를 들어, 도 10c에서 설명한 바와 같이, 투명 재료를 사용하여 얇은 마일러 시트 상에 전극 패턴을 도금(plating)하여 제조하는 것을 들 수 있다. 얇은 마일러 시트는 샌드위치 유리의 층 간에 위치하며, 제조시 샌드위치 유리 내로 몰드된다. 바람직하게는, 마일러는 프린트 배선 패턴을 포함하는 확장 부분을 가짐으로써 센서(5000)와 필요한 전기 접속을 구성할 수 있도록 샌드위치 유리의 에지 밖으로 확장하는 내장형 "리본 케이블(ribbon cable)"을 제공한다. 도 10c에서 곡선 "배선" 패턴은 신호 판 접속을 횡단하여 2개의 보상 판 영역을 접속하는 것으로, 프린트 패턴 평면에 위치하지 않은 부가적인 "점퍼(jumper)" 접속을 나타내며, 도시한 전극 레이아웃을 사용하는 데에 필요하다.
SP(5213)가 감습 영역(32, 33) 상에 형성된 2개의 정전 용량을 공유하므로 신호판(SP)(5213)은 2개의 캐패시터 판으로서 기능하는 것에 주목하여야 한다.
차동 용량성 감습 센서(5000)의 정전 용량 모두가 동일한 유리 유전체(5001)를 공유하기 때문에, 센서(5000)는 온도에 따른 유리 유전체(5001)의 유전 상수의 변동에 감지하지 않은 반면, 센서 출력 신호는 순전히 수분 신호가 되므로, 센서에게 상당히 높은 수분 감도를 제공하는 것을 이해할 것이다.
본 발명의 차동 감습 센서의 또 다른 개선안에 대해서는 도 11a∼도 11c를 참조하여 설명한다.
감지된 수분이 액상 수분, 고상 얼음, 눈, 또는 "진눈깨비(slush)"라고 하는 얼음과 눈의 혼합물인지를 판단하는 것이 바람직한 경우가 있다. 예를 들어, 윈드실드의 하부에 와이퍼에 의해 모아진 눈을 제거하는 것이 바람직할 수 있다. 이 경우, "얼음 센서(ice sensor)"는 고상 수분을 검출하는 것으로 전기 그리드 히터를 가동하여 눈을 자동으로 녹이기 위해 눈이 존재하는지를 검출하는 데에 유용하다.
본 발명을 통해서 고상 수분과 액상 수분을 구별하는 방법을 알았다. 이 방법은 2개의 상이한 상태에서 수분의 유전 상수가 다른 것에 기초한 것으로, 보다 중요하게는, 얼음과 눈의 유전 상수의 주파수 의존성에 기초한 것이다. 도 11a는 온도와 주파수의 함수로서 얼음의 유전 상수의 의존성을 나타낸다. 임의의 온도에 대해서, 주파수가 높을수록, 유전 상수는 낮아지는 것을 알 수 있다. 한편, 액상 물의 유전 상수는 온도에 따라 약간 좌우되지만, 메가헤르쯔 범위의 고주파수에는 좌우되지 않는다. 그 결과, 여기 주파수를 변경하여 출력 신호를 관찰함으로써 고상 수분을 용량적으로 감지할 수 있다. 센서 주위에 액상 수분만이 존재할 경우, 출력 신호는 주파수에 따라 변경되지 않을 것이다. 한편, 센서 주위에에 고상 수분만이 존재할 경우에는, 출력 신호는 주파수에 따라 변할 것이다. 도 11a의 그래프는 International Critical Tables of Numerical Data, Physics and Technology, Vol. 6, Mc-Graw-Hill Book Co. , first edition, '29, page 78에서 발췌한 것이다. 이 참조 문헌의 해당 페이지에는 액상 물의 유전 상수의 의존성을 설명하는 공식이 제시되어 있다. 액상 수분의 경우, 유전 상수＝80－0.4(T－20) 이 때 T는 섭씨 온도이다. 그러므로, 물의 유전 상수＝80이면, T＝20C이고, 물의 유전 상수＝88이면, T＝0C이다. 이것은 DC~ 수백 메가헤르쯔의 주파수와는 무관하게 유효하다.
전술한 바와 같이, 액상 물의 유전 상수는 약 80이다. 도 11a에서 곡선(2), 즉 섭씨 -2도의 곡선은 얼음인 경우 섭씨 -2도의 온도와 저 주파수에서, 액상으로부터 고상 수분으로의 상태 변화로 인해 유전 상수의 감소량은 작아지는 것을 나타낸 것으로, 약 25 Hz에서 약 60의 유전 상수 값만큼 약 25% 떨어지는 것을 알 수 있다. 또한, -2도의 섭씨 온도에서 고상 수분의 최소 유전 상수는 약 40kHz보다 큰 주파수에 도달하며, 약 5의 값을 갖는다.
도 11a의 곡선(50), 즉 -47. 5도의 섭씨 온도 곡선은 450kHz에서 유전 상수 값이 약 8인 곡선을 나타낸 것으로, 약 40 kHz 이상의 주파수에서 약 2.2 의 최소값으로 떨어진다. 곡선(50)은 약 200 Hz의 주파수에서 십중팔구 15를 초과하는 유전 상수에 외삽하여야 함을 나타낸다. 50kHz는 편의상 선택한 상위 주파수이다.
약 -50도에서 약 -2도의 모든 섭씨 온도에서 신뢰성있는 얼음 검출을 위해서는, 측정 주파수가 보다 낮은 측정 주파수에서 보다 높은 측정 주파수로 증가할 때 유전 상수의 감소를 나타낼 2개의 유전 상수 측정값을 선택할 필요가 있다. 가령 40 kHz보다 훨씬 큰 상위 측정 주파수를 선택함과 동시에 200 Hz의 보다 낮은 측정 주파수를 선택하면, 유전 상수의 비율에 대응하는 적어도 3개의 저 주파수 신호와 고 주파수 신호의 비율을 생성되어야 한다. 최소의 유전 상수는 섭씨 -2도에서 약 5가 되는 것으로 알려져 있기 때문에, 그 결과로서의 출력 신호는 신뢰성있게 예측할 수 있고, 얼음이 존재하는지를 검출하기 위해서 고정 임계값 비교기를 전자 회로에 사용할 수 있다. 최소의 신호 레벨이 공지되어 있지 않은 경우는, 2개의 신호의 비율은 여전히 센서를 따르는 전자 회로에서 구할 수 있고, 이 신호의 비율에 기초하여 얼음이 있는지 없는지 여부를 결정할 수 있다.
도 11b는 본 발명의 얼음 검출 방법의 구현예를 도시한 블록도이다. 저주파수 구형파 발생기(1101)는 이중 주파수 발진기(1102)에 "제어 클럭" 출력을 공급하여 이중 주파수 발생기(1102)가 2개의 출력 주파수를 교번적으로 발생하도록 한다. 전술한 바와 같이, "제어 클럭" 구형파 발진 주파수가 약 5 Hz일 때, 2개의 주파수는 바람직하게는 약 200Hz와 약 50kHz이다. 이중 주파수 발진기(1102)는 본 발명에 따라서 바람직하게는 차동 윈도우 수분 검출기(1103)를 구동시키기 위해서 바람직하게는 180도의 위상차의 출력을 푸시풀 방식으로 공급하도록 도시되어 있다. 그러나, "얼음 검출기", 즉 본 발명의 고상/액상 검출기는 대체안으로서 관련 출원, 즉, 이사이 네쳐(Yishay Netaer)에게 부여된 미국 특허 출원 No. 08/625,473호의 "A Window Capacitive Moisture Sensor"에 개시된 자동차용 후면 윈도우 제상의 싱글 엔드형 감지판과 같은 싱글엔드형 비차동 센서를 이용할 수 있다. 가령 감습 센서(1103)와 같은 감습 센서를 이용하더라도, 출력 신호 전류는 전하 증폭기(1104)의 가합점 입력단에 입력된다. 전하 증폭기(1104)는 전형적으로 전압 출력을 동기 복조기(1105)에 공급한다. 용량성 감습 센서(1103)의 출력은 동기 복조기(1105)에서 복조되고 저역 통과 필터(1106)에 의해서 저역 통과 필터링된다. 저역 통과 필터(1106)의 상위 차단 주파수는 바람직하게는 저주파수 구형파 발생기(1101)의 클럭 주파수와 이중 주파수 발진기(1102)의 하위 출력 주파수를 곱한 값에 제곱근을 취한 것이다. 따라서, 임의의 수에 대해서, 저역 통과 필터(1106)는 바람직하게는 약 30 Hz의 상위 차단 주파수를 갖는다. 저역 통과 필터(1106)의 출력은 2개의 출력 전압 레벨 사이에서 교번적으로 변환되는 구형파이다. 출력 전압 레벨이 보다 높은 것은 보다 낮은 측정 주파수의 센서 출력 신호에 기인하며, 출력 전압 레벨이 보다 낮은 것은 보다 높은 측정 주파수의 센서 출력 신호에 기인한다. 이는 도 11a의 설명에서 언급한 바와 같이 용량성 센서 출력 신호는 얼음의 유전 상수에 비례할 것이므로, 도 11a에 도시한 바와 같이, 주파수가 증가함에 따라 얼음의 유전 상수가 떨어지는 경우이다. 다음에, 얼음의 존재를 보다 용이하게 검출할 수 있도록, 저역 통과 필터(1106)로부터의 신호와 제어 클럭 발생기(1101)로부터의 동기 신호를 수신하는 제 2 동기 복조기(1107)가 추가된다. 제 2 동기 복조기(1107)는 제로에서 저역 통과 필터(1106)의 2개의 출력 레벨 간의 차분값으로 교번적으로 변환되는 출력 신호를 공급함으로써, 저역 통과 필터(1106)의 출력 레벨을 시프트시키는 것을 목적으로 한다. 동기 복조기(1107)의 출력은 저역 통과 필터(1108)에서 저역 통과 필터링되어 5Hz의 클럭 주파수 리플을 갖는 dc 전압을 공급한다. 리플 진폭 대 시스템의 응답 시간은 설계시 절충된다. 저역 통과 필터(1108)의 차단 주파수를 1.5 Hz로 하면 약 3의 시상수에 해당하므로 5 Hz의 리플을 평활화할 수 있다. 그 후, 저역 통과 필터(1108) 의 출력은 기준 전압 발생기(1110)로부터 공급되는 기준 전압 임계 레벨 Vth와 비교된다. 게다가, 플립플롭을 이용한 비교기(1109)를 옵션으로서 후단에 마련하거나 비교기(1109) 대신에 래치 비교기(latching comparator)를 사용함으로써 리플을 제거할 수 있다.
도 11c에는 도 11b에 관하여 앞서 언급한 신호가 일부 도시되어 있다. (1111)은 5 Hz의 제어 클럭을 나타낸다. 이 제어 클럭에 의해서, 이중 주파수 발생기(1102)는 예를 들어, 200 Hz의 신호 주파수(f2)(1112)와 예를 들어, 50 kHz의 신호 주파수(f3)(1113) 사이에서 교번하는 출력 신호를 발생하게 된다. 얼음이 존재할 경우, 저역 통과 필터(1106)의 출력(1115)은 각각 200 Hz와 50 kHz에 대응하는 각각 하이 레벨 V2(1116)와 로우 레벨 V3(1117) 사이에서 스위칭한다. 저역 통과 필터(1108) 의 출력은 5 Hz의 리플을 갖는 dc 레벨이며, 이상적으로는 (V2－V3)의 값(1118)을 갖는다. (V2－V3)의 값은 얼음이 존재하는지를 나타내는데 필요한 최소의 임계 레벨과의 비교에 의해서 "처리"된다.
얼음이 없을 경우는, 전술한 바와 같이 액상 수분은 주파수에 따라 사실상 일정한 약 80의 유전 상수를 갖는다. 그러므로, 저역 통과 필터(1106, 1108)로부터의 각 출력(1119, 1120)은 얼음이 없을 경우 사실상 0 볼트가 된다.
도 12에는 대체안으로서의 얼음 센서 전자 회로의 구현예가 도시되어 있다. 이 때, 2개의 발진기는 지속적으로 동작하며, 그들 각각의 DC 출력을 의사 결정 프로세서(decision-making processor) 블록에 지속적으로 공급하고, 발진기의 출력 레벨이 서로 같거나 공지된 비율을 가질 경우, 이 프로세서 블록은 DC 출력 레벨들을 서로 비교하거나 또는 DC 출력 레벨의 비율을 계산하여 2개의 주파수에서 유전 상수의 비율을 측정할 수 있으며, 이 정보는 "프로세서"에 공급된다. 이 프로세서는 본원에서 이용가능한 DC 레벨로 출력을 지시하는 공지된 아날로그 방법과 같이 전압 비교기와 비율 회로(ratio circuit)를 포함할 수 있다. 얼음 검출 시스템(1201)은 각각 주파수 f2, f3에서 동작하는 발진기(1202, 1203)를 포함한다. 이들 발진기의 출력은 콤바이너(1204)에서 조합되어 감습 센서(1205)에 입력된다. 감습 센서(1205)의 출력은 분압기(1206)에서 분주되어, 분압된 출력은 혼합기(1209, 1210)의 "RF" 입력단에 입력되기 전에 옵션으로서 대역 통과 필터(1207, 1208)에서 대역 통과 필터링된다. 혼합기(1209, 1210)의 "LO" 입력은 발진기(1202, 1203)로부터 공급되는 것으로 혼합기로 입력되는 신호를 동기 복조한다. 혼합기의 "IF" 출력은 저역 통과 필터(1211, 1212)에서 저역 통과 필터링되어 DC 출력 레벨(1213, 1214)을 각각 프로세서(1215)에 공급한다. 보다 낮은 여기 주파수 f2에 대응하는 DC 출력 레벨(1213)이 최소 임계 레벨을 초과하고, 보다 큰 여기 주파수 f3에 대응하는 DC 출력 레벨(1214)이 최대 임계 레벨에 있는지를 판단하기 위해서, 프로세서(1215)는 가장 단순하게 2개의 전압 비교기에 대한 2개의 기준 전압을 가질 수 있다. 이로 인해, 출력 레벨(1213)에 기초하여 f2에서 수분을 검출할 수 있어, 검출된 수분이 출력 레벨(1214)에 기초하여 f3에서 액상 수분이 아님을 나타낼 수 있다.
본 발명의 얼음 검출기는 윈드실드에 쌓인 눈을 자동으로 제거하는 것을 비롯해 많은 유익한 용도를 갖는다. 다른 용도로서는 항공기용 "결빙(icing)" 검출기가 있다. 센서 패널은 예를 들어, "결빙 검출"을 위해 항공기의 날개에 장착하여 조종사에게 경보를 발생한다. 마찬가지로, 얼음 검출기를 자동차용 "착빙성 비(freezing-rain)" 검출기로서 채용하여, 현재 위치에서 순식간에 전개되는 위험한 주행 상태를 자동차의 운전자에게 경고 지시할 수 있다.
이와 관련한 다른 변형예로서는 예를 들어, 주간(interstate) 고속도로상의 기상을 모니터링하는 원격 계측 시스템(remote telemetry system)을 들 수 있다. 기상 모니터링 설비는 본 발명에 따른 수분 검출용 차동 수분 검출기와 본 발명의 얼음 검출기를 내장하여, 예를 들어, 순찰카에게 위험한 주행 상태를 경고할 수 있고, 부가적인 기상 및 주행 상태 정보를 고속도로의 요금 징수소에서 게시할 수도 있는 연방 경찰 배차원에게 기상 상태 정보를 전송할 수 있다.
적절한 원격 모니터링 장치는 도 11d에 도시한 바와 같은 구성을 가질 수 있다. 영역(1131, 1132, 1133)에 피라미드식으로 위치한 센서(1130)를 사용하여, 위로부터 혹은 4개의 방향 중의 어느 방향으로부터 도래하는 강수량을 도면의 적어도 한 면에서 확실히 포착하여야 한다. 센서는 내후성(weather-proof) 하우징으로서 기능할 수 있는 틀 내측에 내장되는 전자 회로에 평행하게 접속될 수 있다. 이 하우징은 옵션으로서 임의의 안테나(1134)를 가지며 피라미드의 상부에 장착되는 송신기를 내장할 수 있다. 그런 다음, 센서와 전자 장치는 전송에 영향을 주지 않도록 설계되어 테스트되어야 한다.
더욱 상세한 구조물로서, 본 발명의 수분 검출기는 양면식으로 제조될 수 있음을 이해할 것이다. 센서 간에 백-투-백(back-to-back)식으로 공통의 실드 판을 갖는 2개의 샌서를 사용하여 각 센서는 기판의 제 1 표면에 있을 수 있다. 2개의 기판의 제 2 표면은 2개의 제 2 표면 사이에 공유하는 공통 실드판과 함께 위치할 수 있다. 그러므로, 2개의 센서는 동일한 윈드실드 면적을 점유할 수 있다. 이것을 통해서 기판 재료에 드는 비용이 절감될 수 있어 소형 이중 센서를 만들 수 있다.
게다가, 투명한 도전성 코팅을 위한 전형적인 도료로서 베이어(Bayer)가 제조한 3,44 에칠렌 다이옥시 타이오팬(Ethylene Dioxy Thiophene:EDT)이 있다.
본 발명은 제한된 수의 실시예에 대해서 설명하였는데, 본 발명은 다양한 변경, 수정 및 다른 응용으로도 가능함을 이해할 것이다.
예를 들어, 본 발명의 수분 검출기는 자동차용 윈드실드와 일체로 동시에 제조되지 않고, 현재의 윈드실드 상에 장착될 수 있는 독립형 장치로서 구현할 수 있다. 이 경우, 적층된 "샌드위치" 유리 기판을 사용할 필요는 없지만, 유연한 플라스틱 시트 기판의 양측면 상에 전극을 충분히 형성할 수 있고, 이 경우에 소자는 윈드실드 상에 부착가능하며, 와이어는 전자 회로 패키지에 접속할 수 있다. 이러한 샌드위치 유리 기판을 만들 수도 있지만, 일반적으로 기판이 장착될 윈드실드의 곡률과 정합하는 곡률을 갖는 유리 기판을 필요로 한다.
게다가, 동일 표면의 영역을 감지하는 다수의 감습 센서를 상호 접속함으로써 단 하나의 센서를 이용한 경우보다도 기판 변경에 덜 민감한 감습 센서를 제공하는 또 다른 이점이 얻어질 수 있다.
특허 청구항의 목적에 맞게, "수분"은 모든 상태의 수분을 포함하는 것으로 이해하여야 한다.
상기 설명으로부터, 여기 및 검출 전자 회로를 사용하여 동일 센서를 물리적 상태가 다른 수분을 검출하는 데에 사용할 수 있음은 명확하다.
도 10c와 관련하여 앞서 언급한 바와 같이, 평행판 캐패시터는 이상적으로 A/d에 비례하며, A는 캐패시터 판의 면적이고, d는 캐패시터의 2개의 판 간의 거리이다. 하지만, 이는 캐패시터 판 면적 "내측"의 정전 용량과 비교했을 때 중요하지 않은 캐패시터 판의 가장자리에서의 프린지 필드 효과로 인한 정전 용량 기여도에 좌우되는 것을 이해하는 것이 중요하다. 본 발명의 캐패시터 이해를 위해, 캐패시터 판은 분명히 매우 작은 '내부" 면적을 갖는 "길고 좁은" 판이다. 그러므로, 프린지 필드 효과는 중요할 것으로 예상된다. 정전 용량 또한 A/d와 관계하지만, 엄격히 비례하는 것은 아닐 것이다. 이와 같이 캐패시터는 "유효 A/d" 비율을 갖는다고 할 수 있다. 또한, 공통의 유연체를 갖고 A와 d의 값이 상이하지만 같은 비율을 갖는 2개의 캐패시터에 대해서, 2개의 캐패시터는 같은 "유효 A/d" 비율을 가져야 한다. 그러므로, 청구항에서, "유효 비율의 A/d"를 사용한다. 또한, 동일한 포토마스크 패턴을 사용하여도, 2개의 장치가 완전히 일치할 것이라고는 예상 할 수 없음을 이해할 것이다. 그러므로, 청구항 1에서 "동일한" 이라는 용어가 아닌 "사실상 동일한" 이라는 용어를 사용한다.

Claims (12)

  1. 프린지 필드 차동 용량성 감습 센서(fringing-field differential capacitive moisture sensor)에 있어서,
    제 1 및 제 2 쌍의 용량성 전극판 사이에 각기 형성되는 제 1 및 제 2 프린지 필드 정전 용량 ― 상기 용량성 전극판의 쌍들은 각기 제 1 및 제 2 쌍의 값 A와 d를 가지며, A는 유효 용량성 판 면적이고, d는 상기 각 쌍의 용량성 전극판의 두 판 사이의 이격 거리를 나타내며, 상기 프린지 필드 정전 용량들은 각기 제 1 및 제 2 유효 비율 A/d를 가지며, 상기 제 1 및 제 2 프린지 필드 정전 용량의 상기 제 1 및 제 2 유효 비율 A/d는 사실상 동일하고, 이에 따라 상기 제 1 및 제 2 프린지 필드 정전 용량은 사실상 동일한 값의 정전 용량을 가짐 ― 과,
    유전체 두께와 제 1 및 제 2 표면을 갖는 유전체를 포함하되,
    상기 제 1 및 제 2 쌍의 용량성 전극판은 상기 유전체의 상기 제 1 표면과 접촉하고,
    상기 제 1 및 제 2 쌍의 용량성 전극판은 각기 유전체 두께에 대한 유효 용량성 이격 거리 d 의 제 1 및 제 2 비율을 가지며,
    유전체 두께에 대한 유효 이격 거리 d의 상기 제 1 비율은 상기 제 1 프린지 필드 캐패시터의 프린지 필드가 상기 유전체의 상기 제 2 표면을 넘어 확장하도록 충분히 크고,
    유전체 두께에 대한 유효 간격 거리의 상기 제 2 비율은 상기 제 2 프린지 필드 캐패시터의 프린지 필드가 상기 유전체 내에 사실상 전체적으로 포함되도록 충분히 작아서,
    이에 따라, 상기 프린지 필드 차동 용량성 감습 센서는 사실상 동일한 드라이 제 1 및 제 2 프린지 필드 정전 용량을 갖게 되어, 사실상 제로 드라이 상태의 센서 출력 신호가 생성됨으로써, 최종 센서 웨트 상태의 출력 신호가 온도 및 스트레스와 대비하여 상기 유전체의 변동에 대해서 무감각하도록 되는 프린지 필드 차동 용량성 감습 센서.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 쌍의 용량성 전극판은 상기 유전체 두께와 필적할 만한 상기 제 1 값 d를 가지며, 상기 제 2 쌍의 용량성 전극판은 상기 유전체 두께보다 더 작은 상기 제 2 값 d를 갖는 프린지 필드 차동 용량성 감습 센서.
  3. 제 1 항에 있어서,
    제 2 유전체와,
    상기 용량성 전극판과 상기 제 2 유전체에 평행한 판에 위치하는 실드 전극 ― 상기 용량성 전극판은 상기 제 2 유전체에 의해 상기 실드 전극으로부터 격리됨 ― 를 더 포함하는 프린지 필드 차동 용량성 감습 센서.
  4. 제 1 항에 있어서,
    유연한 기판과,
    상기 기판 상에 제조되는 상기 용량성 전극판과,
    리본 케이블로서 기능하는 확장부를 갖는 상기 기판을 더 포함하는 프린지 필드 차동 용량성 감습 센서.
  5. 제 1 및 제 2 표면을 갖는 유리 윈도우의 상기 제 2 표면 상의 수분을 감지하는 프린지 필드 차동 용량성 감습 센서 조립체에 있어서,
    제 1 및 제 2 표면을 갖는 제 1 플라스틱 적층(laminate)과,
    상기 제 1 플라스틱 적층의 상기 제 1 표면 상에 위치하는 적어도 3개의 비기준 활성판과,
    상기 제 1 플라스틱 적층의 상기 제 2 표면 상에 위치하며, 지향성을 제공하는 기능을 하는 실드 전극을 포함하되,
    상기 센서 조립체는 상기 유리 윈도우의 상기 제 1 표면에 대향하여 위치하고,
    상기 제 1 플라스틱 적층의 상기 제 1 표면은 상기 유리 윈도우의 상기 제 1 표면을 향하며,
    상기 제 1 플라스틱 적층의 상기 제 1 표면 상의 상기 적어도 3개의 비기준 활성판은 상기 제 1 및 제 2 쌍의 용량성 전극판을 제공하되,
    상기 제 1 및 제 2 쌍의 용량성 전극판 사이에는 각기 제 1 및 제 2 프린지 필드 정전 용량 ― 상기 용량성 전극판의 쌍은 각기 제 1 및 제 2 쌍의 값 A와 d를 가지며, A는 유효 용량성 판 면적이고, d는 상기 각 쌍의 용량성 전극판의 두 판 사이의 이격 거리를 나타내며, 상기 프린지 필드 정전 용량들은 각기 제 1 및 제 2 유효 비율의 A/d를 가지며, 상기 제 1 및 제 2 프린지 필드 정전 용량의 상기 제 1 및 제 2 유효 비율 A/d는 사실상 동일하고, 이에 따라 상기 제 1 및 제 2 프린지 필드 정전 용량은 사실상 동일한 값의 정전 용량을 가짐 ―이 형성되고,
    상기 유리 윈도우는 유전체 두께와 제 1 및 제 2 표면을 갖는 유전체이며,
    상기 제 1 및 제 2 쌍의 용량성 전극판은 상기 유전체의 상기 제 1 표면과 접촉하고,
    상기 제 1 및 제 2 쌍의 용량성 전극판은 각각 유전체 두께에 대한 유효 용량성 격리 거리 d 의 제 1 및 제 2 비율을 가지며,
    유전체 두께에 대한 유효 이격 거리 d의 상기 제 1 비율은 상기 제 1 프린지 필드 캐패시터의 프린지 필드가 상기 유전체의 상기 제 2 표면을 넘어 확장하도록 충분히 크며,
    유전체 두께에 대한 유효 이격 거리의 상기 제 2 비율은 상기 제 2 프린지 필드 캐패시터의 프린지 필드가 상기 유전체 내에 사실상 전체적으로 포함되도록 충분히 작아서,
    이에 따라, 상기 프린지 필드 차동 용량성 감습 센서는 사실상 동일한 드라이 제 1 및 제 2 프린지 필드 정전 용량을 갖게 되어, 사실상 제로 드라이 상태의 센서 출력 신호가 생성됨으로써, 최종 센서 웨트 상태의 출력 신호가 온도 및 스트레스와 대비하여 상기 유전체의 변동에 대해서 무감각하도록 되는 프린지 필드 차동 용량성 감습 센서 조립체.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 유리 윈도우는,
    각각이 제 1 및 제 2 유전체이며 제 1 및 제 2 표면을 갖는 제 1 및 제 2 유리 적층 ― 상기 제 1 및 제 2 유리 적층의 상기 제 1 표면은 서로 대향함 ―를 더 포함하며,
    상기 제 1 플라스틱 적층은 상기 제 1 유리 적층과 상기 제 2 유리 적층 사이에 삽입되며,
    상기 센서 조립체는 상기 제 1 유리 적층의 상기 제 1 표면에 대향하여 위치하고,
    상기 제 1 플라스틱 적층의 상기 제 1 표면은 상기 제 1 유리 적층의 상기 제 1 표면을 향하는 프린지 필드 차동 용량성 감습 센서 조립체.
  7. 제 6 항에 있어서,
    제 1 및 제 2 표면을 갖는 제 2 플라스틱 적층과,
    상기 제 2 플라스틱 적층의 상기 제 1 표면 상에 위치하는 적어도 3개의 비기준 활성판과,
    상기 제 2 플라스틱 적층의 상기 제 2 표면 상에 위치하며, 지향성을 제공하는 기능을 하는 실드 전극을 포함하되,
    상기 제 1 플라스틱 적층과 상기 제 2 플라스틱 적층은 상기 제 1 유리 적층과 상기 제 2 유리 적층 사이에 삽입되고,
    상기 제 1 플라스틱 적층의 상기 제 1 표면은 상기 제 1 유리 적층의 상기 제 1 표면을 향하며, 상기 제 2 플라스틱 적층의 상기 제 1 표면은 상기 제 2 유리 적층의 상기 제 1 표면에 향하며,
    상기 적어도 3개의 비기준 활성판은, 상기 제 3 및 제 4 쌍의 용량성 전극판을 제공하는 상기 제 2 플라스틱 적층의 상기 제 1 표면 상에 위치함으로써 제 2 프린지 필드 감습 센서를 제공하되,
    상기 제 2 프린지 필드 감습 센서는,
    상기 제 3 및 제 4 쌍의 용량성 전극판 사이에 각기 형성되는 제 3 및 제 4 프린지 필드 정전 용량 ― 상기 용량성 전극판의 쌍은 각기 제 3 및 제 4 쌍의 값 A와 d를 가지며, A는 유효 용량성 판 면적이고, d는 상기 각 쌍의 용량성 전극판의 두 판 사이의 이격 거리를 나타내며, 상기 프린지 필드 정전 용량들은 각기 제 3 및 제 4 유효 비율 A/d를 가지며, 상기 제 3 및 제 4 프린지 필드 정전 용량의 상기 제 3 및 제 4 유효 비율 A/d는 사실상 동일하고, 이에 따라 상기 제 3 및 제 4 프린지 필드 정전 용량은 사실상 동일한 값의 정전 용량을 가짐 ―과,
    유전체 두께와 제 1 및 제 2 표면을 갖는 제 2 유전체로서의 상기 제 2 유리 적층을 포함하고,
    상기 제 3 및 제 4 쌍의 용량성 전극판은 상기 제 2 유전체의 상기 제 1 표면과 접촉하고,
    상기 제 3 및 제 4 쌍의 용량성 전극판은 각각 제 2 유전체 두께에 대한 유효 용량성 격리 거리 d 의 제 3 및 제 4 비율을 가지며,
    유전체 두께에 대한 유효 이격 거리 d의 상기 제 3 비율은 상기 제 3 프린지 필드 캐패시터의 프린지 필드가 상기 제 2 유전체의 상기 제 2 표면을 넘어 확장하도록 충분히 크며,
    유전체 두께에 대한 유효 이격 거리의 상기 제 4 비율은 상기 제 4 프린지 필드 캐패시터의 프린지 필드가 상기 제 2 유전체 내에 사실상 전체적으로 포함되도록 충분히 작아서,
    이에 따라, 상기 제 2 프린지 필드 차동 용량성 감습 센서는 사실상 동일한 드라이 제 3 및 제 4 프린지 필드 정전 용량을 갖게 되어, 사실상 제로 드라이 상태의 제 2 센서 출력 신호가 생성됨으로써, 최종 제 2 센서 웨트 상태의 출력 신호가 온도 및 스트레스와 대비하여 상기 제 2 유전체의 변동에 대해서 무감각하도록 되는 프린지 필드 차동 용량성 감습 센서 조립체.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 플라스틱 적층의 상기 제 2 표면은 서로 대향하며, 상기 제 1 및 제 2 플라스틱 적층의 상기 제 2 표면은 상기 제 1 및 제 2 플라스틱 적층의 상기 제 2 표면에 공통인 공통 실드 전극을 공유함으로써, 상기 제 1 및 제 2 플라스틱 적층의 비기준 활성판 사이에서 실드로서 기능하는 프린지 필드 차동 용량성 감습 센서 조립체.
  9. 제 1 및 제 2 표면을 갖는 유전체의 제 2 표면 상에 얼음이 존재하는지의 여부를 검출하는 방법에 있어서,
    ① 프린지 필드 용량성 감습 센서―상기 프린지 필드 용량성 감습 센서는,
    ㉠ 제 1 및 제 2 쌍의 용량성 전극판 간에 각기 형성되는 제 1 및 제 2 프린지 필드 정전 용량 ― 상기 용량성 전극판의 쌍들은 각기 제 1 및 제 2 쌍의 값 A와 d를 가지며, A는 유효 용량성 판 면적이고, d는 상기 각 쌍의 용량성 전극판의 두 판 간의 이격 거리를 나타내며, 상기 프린지 필드 정전 용량들은 각기 제 1 및 제 2 유효 비율 A/d를 가지며, 상기 제 1 및 제 2 프린지 필드 정전 용량의 상기 제 1 및 제 2 유효 비율 A/d는 사실상 동일하고, 이에 따라 상기 제 1 및 제 2 프린지 필드 정전 용량은 사실상 동일한 값의 정전 용량을 가짐 ― 과,
    ㉡ 유전체 두께와 제 1 및 제 2 표면을 가지는 유전체를 포함하되,
    상기 제 1 및 제 2 쌍의 용량성 전극판은 상기 유전체의 상기 제 1 표면에 접촉하고,
    상기 제 1 및 제 2 쌍의 용량성 전극판은 각기 유전체 두께에 대한 유효 용량성 이격 거리 d의 제 1 및 제 2 비율을 가지며,
    유전체 두께에 대한 유효 이격 거리 d의 상기 제 1 비율은 상기 제 1 프린지 필드 캐패시터의 프린지 필드가 상기 유전체의 상기 제 2 표면을 넘어 확장하도록 충분히 크고,
    유전체 두께에 대한 유효 이간 거리의 상기 제 2 비율은 상기 제 2 프린지 필드 캐패시터의 프린지 필드가 상기 유전체 내에 사실상 전체적으로 포함되도록 충분히 작아서,
    이에 따라, 상기 프린지 필드 차동 용량성 감습 센서는 사실상 동일한 드라이 제 1 및 제 2 프린지 필드 정전 용량을 갖게 되어, 사실상 제로 드라이 상태의 센서 출력 신호가 생성됨으로써, 최종 센서 웨트 상태의 출력 신호가 온도 및 스트레스와 대비하여 상기 유전체의 변동에 대해서 무감각하도록 됨―를 제공하는 단계와,
    ② 상기 감습 센서를 적어도 2개의 주파수의 교류로 교번적으로 여기시키는 단계와,
    ③ 상기 각 주파수에서, 상기 용량성 감습 센서의 최종 교류 신호 출력을 검출하고, 상기 적어도 2개의 각 주파수에서 상기 용량성 감습 센서의 상기 각 교류 신호 출력을 검출함으로써, 상기 각 주파수에서 상기 센서를 통해 연결되는 신호에 대응하는 DC 출력을 발생하는 단계와,
    ④ 상기 DC 출력을 처리하여, 얼음이 상기 유전체의 상기 제 1 표면 상에 존재하는지를 판단하는 단계를 포함하는
    얼음 존재 여부 검출 방법.
  10. 제 1 및 제 2 표면을 갖는 유전체의 제 2 표면 상에 얼음이 존재하는지의 여부를 검출하는 장치에 있어서,
    ① 프린지 필드 용량성 감습 센서―상기 프린지 필드 용량성 감습 센서는,
    ㉠ 제 1 및 제 2 쌍의 용량성 전극판 간에 각기 형성되는 제 1 및 제 2 프린지 필드 정전 용량 ― 상기 용량성 전극판의 쌍들은 각기 제 1 및 제 2 쌍의 값 A와 d를 가지며, A는 유효 용량성 판 면적이고, d는 상기 각 쌍의 용량성 전극판의 2개의 판 간의 이격 거리를 나타내며, 상기 프린지 필드 정전 용량들은 각기 제 1 및 제 2 유효 비율 A/d를 가지며, 상기 제 1 및 제 2 프린지 필드 정전 용량의 상기 제 1 및 제 2 유효 비율 A/d는 사실상 동일하고, 이에 따라 상기 제 1 및 제 2 프린지 필드 정전 용량은 사실상 동일한 값의 정전 용량을 가짐 ― 과,
    ㉡ 유전체 두께와 제 1 및 제 2 표면을 가지는 유전체를 포함하되,
    상기 제 1 및 제 2 쌍의 용량성 전극판은 상기 유전체의 상기 제 1 표면에 접촉하고,
    상기 제 1 및 제 2 쌍의 용량성 전극판은 각각 유전체 두께에 대한 유효 용량성 이격 거리 d의 제 1 및 제 2 비율을 가지며,
    유전체 두께에 대한 유효 이격 거리 d의 상기 제 1 비율은 상기 제 1 프린지 필드 캐패시터의 프린지 필드가 상기 유전체의 상기 제 2 표면을 넘어 확장하도록 충분히 크고,
    유전체 두께에 대한 유효 이격 거리의 상기 제 2 비율은 상기 제 2 프린지 필드 캐패시터의 프린지 필드가 상기 유전체 내에 사실상 전체적으로 포함되도록 충분히 작아서,
    이에 따라, 상기 프린지 필드 차동 용량성 감습 센서는 사실상 동일한 드라이 제 1 및 제 2 프린지 필드 정전 용량을 갖게 되어, 사실상 제로 드라이 상태의 센서 출력 신호가 생성됨으로써, 최종 센서 웨트 상태의 출력 신호가 온도 및 스트레스와 대비하여 상기 유전체의 변동에 대해서 무감각하도록 됨―와,
    ② 소정의 수단(instrumentation)―상기 수단은,
    ㉠ 상기 감습 센서의 여기을 위해 2개의 출력 주파수를 제공하는 이중 주파수 발진기와,
    ㉡ 상기 이중 주파수 발진기의 제어를 위해 저주파수 클럭 출력을 제공하는 클럭 발진기와,
    ㉢ 상기 각 출력 주파수에서 상기 수분 출력 신호를 동기적으로 검출하고, 교번하는 단극성 2레벨의 제 1 혼합기 출력 신호를 공급하는 제 1 혼합기와,
    ㉣ 상기 저주파수 클럭 출력에 대해서 상기 제 1 혼합기 출력 신호를 동기적으로 검출함으로써, 상기 제 1 혼합기 출력 신호를 사실상 DC 접지 기준의 제 2 혼합기 출력 신호로 변환하는 제 2 혼합기와,
    ㉤ 상기 각 여기 주파수에서 상기 각 수분 출력 신호에 대응하는 상기 DC 출력에 기초하여, 얼음이 존재하는지의 여부를 판단하는 프로세서를 포함함―을 포함하는
    얼음 존재 여부 검출 장치.
  11. 제 1 및 제 2 표면을 갖는 유전체의 제 2 표면 상에 얼음이 존재하는지의 여부를 검출하는 장치에 있어서,
    ① 프린지 필드 용량성 감습 센서―상기 프린지 필드 용량성 감습 센서는,
    ㉠ 제 1 및 제 2 쌍의 용량성 전극판 간에 각기 형성되는 제 1 및 제 2 프린지 필드 정전 용량 ― 상기 용량성 전극판의 쌍들은 각기 제 1 및 제 2 쌍의 값 A와 d를 가지며, A는 유효 용량성 판 면적이고, d는 상기 각 쌍의 용량성 전극판의 두 판 간의 이격 거리를 나타내며, 상기 프린지 필드 정전 용량들은 각기 제 1 및 제 2 유효 비율 A/d를 가지며, 상기 제 1 및 제 2 프린지 필드 정전 용량의 상기 제 1 및 제 2 유효 비율 A/d는 사실상 동일하고, 이에 따라 상기 제 1 및 제 2 프린지 필드 정전 용량은 사실상 동일한 값의 정전 용량을 가짐 ― 과,
    ㉡ 유전체 두께와 제 1 및 제 2 표면을 가지는 유전체를 포함하되,
    상기 제 1 및 제 2 쌍의 용량성 전극판은 상기 유전체의 상기 제 1 표면에 접촉하고,
    상기 제 1 및 제 2 쌍의 용량성 전극판은 각각 유전체 두께에 대한 유효 용량성 이격 거리 d의 제 1 및 제 2 비율을 가지며,
    유전체 두께에 대한 유효 이격 거리 d의 상기 제 1 비율은 상기 제 1 프린지 필드 캐패시터의 프린지 필드가 상기 유전체의 상기 제 2 표면을 넘어 확장하도록 충분히 크고,
    유전체 두께에 대한 유효 이격 거리의 상기 제 2 비율은 상기 제 2 프린지 필드 캐패시터의 프린지 필드가 상기 유전체 내에 사실상 전체적으로 포함되도록 충분히 작아서,
    이에 따라, 상기 프린지 필드 차동 용량성 감습 센서는 사실상 동일한 드라이 제 1 및 제 2 프린지 필드 정전 용량을 갖게 되어, 사실상 제로 드라이 상태의 센서 출력 신호가 생성됨으로써, 최종 센서 웨트 상태의 출력 신호가 온도 및 스트레스와 대비하여 상기 유전체의 변동에 대해서 무감각하도록 되고,
    상기 프린지 필드 차동 용량성 감습 센서는 적어도 2개의 여기 주파수에 의해 여기되며,
    상기 프린지 필드 차동 용량성 감습 센서는 상기 각 여기 주파수에서 수분 출력 신호를 제공하도록 됨―와,
    ② 상기 감습 센서의 여기를 위해 적어도 2개의 상기 여기 주파수를 각각 제공하는 적어도 2개의 발진기와,
    ③ 상기 각 여기 주파수에서 상기 각 수분 출력 신호를 동기적으로 검출하고, 상기 각 여기 주파수에서 상기 각 수분 출력 신호에 대응하는 DC 출력을 제공하는 적어도 2개의 혼합기와,
    ④ 상기 각 여기 주파수에서 상기 각 수분 출력 신호에 대응하는 상기 DC 출력에 기초하여, 얼음이 존재하는지의 여부를 판단하는 프로세서를 포함하는
    얼음 존재 여부 검출 장치.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 용량성 전극판은 사실상 투명한 도전형 박막을 기판에 증착함으로써 제조되는 프린지 필드 차동 용량성 감습 센서.
KR1019997006216A 1997-01-10 1998-01-12 프린지 필드 차동 용량성 감습 센서, 프린지 필드 차동 용량성 감습 센서 조립체 및 얼음 존재 여부 검출 장치 및 방법 KR100352794B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US08/782,194 US5801307A (en) 1995-07-12 1997-01-10 Differential windshield capacitive moisture sensors
US8/782,194 1997-01-10
US08/782,194 1997-01-10

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20000070001A KR20000070001A (ko) 2000-11-25
KR100352794B1 true KR100352794B1 (ko) 2002-09-16

Family

ID=25125290

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1019997006216A KR100352794B1 (ko) 1997-01-10 1998-01-12 프린지 필드 차동 용량성 감습 센서, 프린지 필드 차동 용량성 감습 센서 조립체 및 얼음 존재 여부 검출 장치 및 방법

Country Status (7)

Country Link
US (1) US5801307A (ko)
EP (1) EP0960346B1 (ko)
JP (1) JP3548854B2 (ko)
KR (1) KR100352794B1 (ko)
AU (1) AU5732698A (ko)
DE (1) DE69831313T2 (ko)
WO (1) WO1998030922A1 (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109504302A (zh) * 2018-11-08 2019-03-22 武汉科技大学 一种建筑幕墙的安全防护膜及其制备方法
KR20210036971A (ko) * 2018-09-03 2021-04-05 쌩-고벵 글래스 프랑스 글레이징 유닛

Families Citing this family (77)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8060308B2 (en) * 1997-10-22 2011-11-15 Intelligent Technologies International, Inc. Weather monitoring techniques
US6094981A (en) * 1998-09-25 2000-08-01 Itt Automotive Electrical Systems, Inc. Capacitive rain sensor for windshield
US6373263B1 (en) * 2000-04-20 2002-04-16 Millennium Sensors Ltd. Differential windshield capacitive rain sensor
US6690180B2 (en) * 2001-05-15 2004-02-10 Hrl Laboratories, Llc Process and apparatus for determining ratio of fluid components such as methanol and water for reforming feed
US6470696B1 (en) 2001-09-18 2002-10-29 Valerie Palfy Devices and methods for sensing condensation conditions and for removing condensation from surfaces
DE10152999C2 (de) * 2001-10-26 2003-12-24 Preh Elektro Feinmechanik Sensor und Sensoreinheit zur Detektion einer Beschlagneigung
US6856125B2 (en) * 2001-12-12 2005-02-15 Lifescan, Inc. Biosensor apparatus and method with sample type and volume detection
US6650128B2 (en) * 2002-02-19 2003-11-18 Tyco Flow Control Method and apparatus for circuit fault detection with boiler water level detection system
DE60238080D1 (de) 2002-02-28 2010-12-02 Ppg Ind Ohio Inc Feuchtigkeitsdetektionssystem und methode seiner verwendung
US6802205B2 (en) * 2002-02-28 2004-10-12 Ppg Industries Ohio, Inc. Moisture detection system and method of use thereof
DE10219689A1 (de) * 2002-05-02 2003-11-27 Ralf Spillecke Vorrichtung und Verfahren zur Detektion von Kondensation an einer Meßoberfläche
DE10219690A1 (de) * 2002-05-02 2003-11-27 Ralf Spillecke Sensorelement zur Detektion von Kondensation
JP2004037115A (ja) * 2002-06-28 2004-02-05 Matsushita Electric Works Ltd 水分量センサ
US7296461B2 (en) * 2002-12-03 2007-11-20 Ppg Industries Ohio, Inc. Temperature compensated windshield moisture detector
US7204130B2 (en) * 2002-12-03 2007-04-17 Ppg Industries Ohio, Inc. Windshield moisture detector
AU2003902836A0 (en) * 2003-06-06 2003-06-26 M.B.T.L. Limited Environmental sensor
US6865940B2 (en) * 2003-06-25 2005-03-15 General Electric Company Aluminum oxide moisture sensor and related method
DE10342333B4 (de) * 2003-09-11 2011-02-10 Preh Gmbh Beschlagsensor
DE10342327B4 (de) * 2003-09-11 2014-02-13 Preh Gmbh Beschlagsensor
JP2007533961A (ja) * 2003-09-19 2007-11-22 滕▲しん▼ ▲孫▼ 自動車ウィンドシールドガラスの環境変化を検知する装置と方法
DE10356407A1 (de) * 2003-11-26 2005-06-30 Valeo Schalter Und Sensoren Gmbh Feuchtigkeitssensor
WO2005068959A2 (en) * 2004-01-05 2005-07-28 Case Western Reserve University High performance integrated electronic for mems capacitive strain sensors
JP4448879B2 (ja) * 2004-06-22 2010-04-14 ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング 光学式雨センサの検査用の検査装置及び方法
US7263875B2 (en) * 2004-10-11 2007-09-04 Ppg Industries Ohio, Inc. Multi-layer windshield moisture detector
DE102004050344A1 (de) * 2004-10-15 2006-04-20 Siemens Ag Vorrichtung zum Messen eines Benetzungsgrades
US7295126B2 (en) * 2005-01-05 2007-11-13 Honeywell International Inc. Perforated plane moisture sensor
EP1686026A1 (en) * 2005-01-31 2006-08-02 IEE INTERNATIONAL ELECTRONICS & ENGINEERING S.A. Differential capacitive rain sensor
JP4746479B2 (ja) * 2005-07-04 2011-08-10 日本特殊陶業株式会社 静電式液体状態検知装置
DE102006030208B4 (de) * 2005-07-19 2008-05-29 Preh Gmbh Sensoranordnung zur Erfassung der Feuchte auf einer Scheibe
DE112006002385T5 (de) * 2005-09-06 2008-10-23 Tamar Sensors Ltd. Abgedichteter kapazitiver Regensensor
US20070056947A1 (en) * 2005-09-15 2007-03-15 Control Devices, Inc. System and sensor for remote defrost activation
DE602005027713D1 (de) * 2005-12-02 2011-06-09 St Microelectronics Srl Vorrichtung und Verfahren zum Auslesen eines kapazitiven Sensors insbesondere eines mikro-elektromechanischen Sensors
US7551095B2 (en) * 2006-01-10 2009-06-23 Guardian Industries Corp. Rain sensor with selectively reconfigurable fractal based sensors/capacitors
US7492270B2 (en) * 2006-01-10 2009-02-17 Guardian Industries Corp. Rain sensor with sigma-delta modulation and/or footprinting comparison(s)
US9371032B2 (en) 2006-01-10 2016-06-21 Guardian Industries Corp. Moisture sensor and/or defogger with Bayesian improvements, and related methods
US7830267B2 (en) * 2006-01-10 2010-11-09 Guardian Industries Corp. Rain sensor embedded on printed circuit board
KR100726935B1 (ko) * 2006-08-30 2007-06-11 레시너코리아 주식회사 정전용량형 누수 감지 센서
JP2008070117A (ja) * 2006-09-12 2008-03-27 Terada Seisakusho Co Ltd 電気インピーダンスと静電容量による含水率計測装置
JP2008256516A (ja) * 2007-04-04 2008-10-23 Asmo Co Ltd 水滴検出装置及び水滴制御装置
US7683791B2 (en) * 2007-08-02 2010-03-23 Honeywell International Inc. Aircraft icing sensor
US7921502B1 (en) 2008-01-17 2011-04-12 Wilmar Valverde Snow removal system for vehicle rooftops
DE102008022630B4 (de) * 2008-05-08 2015-12-31 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Fahrzeugklimaanlage mit einem Filterelement mit Feuchtesensor und Verfahren zum Betreiben einer Fahrzeugklimaanlage
DE602008003325D1 (de) * 2008-06-26 2010-12-16 Abb Technology Ltd Testanordnung, Verfahren zur Herstellung eines Testkörpers, Verfahren zur Bestimmung eines Feuchtigkeitsgehalts bei der Isolierung eines Leistungstransformators beim Trocknen desselben
US8188754B2 (en) * 2009-07-15 2012-05-29 Maxim Integrated Products, Inc. Method and apparatus for sensing capacitance value and converting it into digital format
JP2011034176A (ja) * 2009-07-30 2011-02-17 Sanyo Electric Co Ltd 電荷増幅器及び静電容量型タッチセンサ用の信号処理回路
DE102009040216A1 (de) * 2009-09-07 2011-03-10 Pepperl + Fuchs Gmbh Vorrichtung und Verfahren zur Detektion von Verunreinigungen
GB201003614D0 (en) * 2010-03-04 2010-04-21 Airbus Operations Ltd Water drain tool
US8441268B2 (en) * 2010-04-06 2013-05-14 Lam Corporation Non-contact detection of surface fluid droplets
JP5516505B2 (ja) * 2011-05-25 2014-06-11 株式会社デンソー 容量式湿度センサ及びその製造方法
DE102011081139A1 (de) * 2011-08-17 2013-02-21 TAKATA Aktiengesellschaft Sensorsystem für ein Kraftfahrzeug
GB2551943B (en) 2012-04-13 2018-08-01 Smartcare Tech Limited Improvements in and relating to sample measurement
US20140026642A1 (en) * 2012-07-25 2014-01-30 John O. O'Connell Capacitive sensor comprising differing unit cell structures
US20140026652A1 (en) * 2012-07-25 2014-01-30 Timothy Cummins Sensor for measuring high humidity conditions and/or condensation
US9287219B2 (en) 2012-07-25 2016-03-15 Silicon Laboratories Inc. Radiation-blocking structures
US9234859B2 (en) 2013-03-28 2016-01-12 Stmicroelectronics S.R.L. Integrated device of a capacitive type for detecting humidity, in particular manufactured using a CMOS technology
US10177781B2 (en) 2013-06-24 2019-01-08 Silicon Laboratories Inc. Circuit including a switched capacitor bridge and method
GB2518136B (en) * 2013-07-22 2016-09-14 Echovista Gmbh Ultrasonically clearing precipitation
JPWO2015029904A1 (ja) * 2013-09-02 2017-03-02 アルプス電気株式会社 水分検出装置
WO2015083749A1 (ja) * 2013-12-03 2015-06-11 シャープ株式会社 センサチップ及びバイオセンサシステム
FI125745B (fi) * 2014-07-18 2016-01-29 Maricare Oy Anturijärjestely
JP6575248B2 (ja) * 2014-10-16 2019-09-18 株式会社デンソー 防曇装置
US9375737B1 (en) 2015-04-24 2016-06-28 JoAnn Zucker Vehicle undercarriage snow/ice removal system
EP3208610B1 (en) * 2016-02-18 2021-05-12 ams AG Sensor arrangement and method for generating measurement signals
GB2550967A (en) * 2016-06-03 2017-12-06 Brandenburg (Uk) Ltd Sensing of objects
JP6884338B2 (ja) * 2016-09-27 2021-06-09 ラピスセミコンダクタ株式会社 半導体装置および半導体装置の製造方法
US10274449B2 (en) 2016-10-17 2019-04-30 Robert Bosch Gmbh Capacitive moisture sensor system for a surveillance camera
KR102316859B1 (ko) * 2016-12-08 2021-10-27 한국전자통신연구원 김 서림 제거 시스템 및 이를 이용한 김 서림 제거 방법
JP7029884B2 (ja) * 2017-04-13 2022-03-04 株式会社日立製作所 湿度検出素子及び湿度計
US10309865B2 (en) * 2017-05-26 2019-06-04 Jason Todd Roth Integrated building monitoring system
US10220675B1 (en) 2017-08-30 2019-03-05 Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America, Inc. Vehicle windshield defrosting control based on frozen precipitation accumulation
DE102017131390A1 (de) * 2017-12-28 2019-07-04 Kautex Textron Gmbh & Co. Kg Verfahren zum Bestimmen eines Aggregatzustandes einer wässrigen Betriebsflüssigkeit in einem Betriebsflüssigkeitsbehälter für ein Kraftfahrzeug und Betriebsflüssigkeitsbehälter zum Durchführen des Verfahrens
CN108919385A (zh) * 2018-09-05 2018-11-30 湖北第二师范学院 一种电容雨量传感器
JP2020098150A (ja) * 2018-12-18 2020-06-25 センスプロ株式会社 曇りセンサおよび曇り制御装置
US10816497B2 (en) 2019-01-24 2020-10-27 Semiconductor Components Industries, Llc Methods and apparatus for a capacitive sensor
US10836354B2 (en) 2019-01-24 2020-11-17 Semiconductor Components Industries, Llc Methods and apparatus for a capacitive sensor
KR102476167B1 (ko) * 2021-12-16 2022-12-09 주식회사 과학기술분석센타 토양 수분 함량 센서
DE102022121281A1 (de) 2022-08-23 2024-02-29 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Schutzvorrichtung für einen Umfeldsensor eines Fahrzeugs zum Entfernen einer Ablagerung von einer Sensorabdeckung mittels elektromagnetischer Strahlung, Sensoranordnung, Fahrzeug sowie Verfahren

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2239359A1 (de) * 1972-08-10 1974-02-21 Bosch Gmbh Robert Schaltanordnung mit einem kapazitiven detektor
JPS5347131B2 (ko) * 1973-02-07 1978-12-19
US4567412A (en) * 1984-11-29 1986-01-28 General Motors Corporation Automatic wiper actuator for a vehicle window
DE3722510A1 (de) * 1987-07-08 1989-01-26 Bosch Gmbh Robert Vorrichtung zum regenabhaengigen ein- und ausschalten eines elektrischen scheibenwischermotors
US4797605A (en) * 1987-08-21 1989-01-10 Delco Electronics Corporation Moisture sensor and method of fabrication thereof
US4805070A (en) * 1987-10-22 1989-02-14 Ppg Industries, Inc. Capacitive coupled moisture sensor
US5398547A (en) * 1989-01-10 1995-03-21 Innovative Dynamics, Inc. Apparatus for measuring ice distribution profiles
US5040411A (en) * 1989-12-27 1991-08-20 Ppg Industries, Inc. Windshield moisture sensor
US5223796A (en) * 1991-05-28 1993-06-29 Axiomatics Corporation Apparatus and methods for measuring the dielectric and geometric properties of materials
JPH075135A (ja) * 1991-08-26 1995-01-10 Densei:Kk 雨と雪の判別方法
JPH05264496A (ja) * 1992-03-17 1993-10-12 Honda Motor Co Ltd 雨滴センサ
US5402075A (en) * 1992-09-29 1995-03-28 Prospects Corporation Capacitive moisture sensor
US5682788A (en) * 1995-07-12 1997-11-04 Netzer; Yishay Differential windshield capacitive moisture sensor

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20210036971A (ko) * 2018-09-03 2021-04-05 쌩-고벵 글래스 프랑스 글레이징 유닛
KR102511919B1 (ko) 2018-09-03 2023-03-20 쌩-고벵 글래스 프랑스 글레이징 유닛
CN109504302A (zh) * 2018-11-08 2019-03-22 武汉科技大学 一种建筑幕墙的安全防护膜及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
EP0960346A4 (en) 2003-06-04
DE69831313D1 (de) 2005-09-29
WO1998030922A1 (en) 1998-07-16
JP2002504226A (ja) 2002-02-05
EP0960346B1 (en) 2005-08-24
AU5732698A (en) 1998-08-03
KR20000070001A (ko) 2000-11-25
US5801307A (en) 1998-09-01
JP3548854B2 (ja) 2004-07-28
EP0960346A1 (en) 1999-12-01
DE69831313T2 (de) 2006-06-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100352794B1 (ko) 프린지 필드 차동 용량성 감습 센서, 프린지 필드 차동 용량성 감습 센서 조립체 및 얼음 존재 여부 검출 장치 및 방법
US5682788A (en) Differential windshield capacitive moisture sensor
US3826979A (en) Capacitive detector device
US5751071A (en) Window capacitive moisture sensor
US6373263B1 (en) Differential windshield capacitive rain sensor
EP1572507B1 (en) Moisture detection system and method of use thereof
US5210500A (en) Process for contactless measurement of the electrical resistance of a test material
US3882381A (en) System for detecting wet and icy surface conditions
EP0444022B1 (en) Capacitive coupled moisture sensor and its use
US6981405B2 (en) Moisture-detection device
US7466146B2 (en) Frozen material detection using electric field sensor
EP1802496A1 (en) Windshield moisture detector
EP1686026A1 (en) Differential capacitive rain sensor
WO1994008247A1 (en) Capacitive moisture sensor
US7263875B2 (en) Multi-layer windshield moisture detector
JP2000048694A (ja) 静電容量形近接センサ
JPH075135A (ja) 雨と雪の判別方法

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20060302

Year of fee payment: 4

LAPS Lapse due to unpaid annual fee