KR20010012674A - 차창 빗물 감지 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 외부 광선 감지 및 이를 주야 인식에 대해 평가하는 광학 레인 센서를 갖는 유리창의 습도를 감지하기 위한 장치에 관한 것이다. 적분 단계(16)에서 수신기(14)에 비춰진 빛의 량은 적분되며 비교기 단계(20)로 보내진다. 송신기(12)와 외부 광선으로 구성되는 상기 전체 빛의 량은 상기 송신기(12)가 해제되었을 때 감지된 상기 외부 광선의 량은 개개의 시간 구간(Tf, Tf, Tf')에서 측정된다. 설정가능한 수치의 측정 주기(M) 또는 설정가능한 시간이 지난 후에는 상기 외부 광선 량의 측정을 위해 도입된 상기 시간 구간(Tf, Tf′)은 연장될 수 있거나, 그 임계치(S2)는 낮아질 수 있다.

Description

차창 빗물 감지 장치{Device for detecting disc wetness}

독일 특허 196 21 627호에는 광학 레인센서(rain sensor)와 평가 장치(analysis and evaluation device)를 구비한 장치를 기술하였다. 상기 레인센서는 발광 송신기와 상기 발광된 빛을 수신하는 수신기를 사용하여 차창의 빗물을 감지하며 상기 수신기는 센서신호를 평가장치에 전송한다. 레인센서의 측정영역인 유리면은 광학적인 광선경로 안에 존재한다.

상기 레인센서의 측정회로에는 수신기에 조사되는 광선량을 감지하는 적분단계와 비교기 단계를 가지며, 소정의 시간으로부터의 시간구간동안 적분된 광선량이 상기 임계치를 초과하면, 상기 비교기 단계의 작용 신호(trigger signal)가 상기 평가 장치로 전달된다. 이 경우 상기 송신기의 빛과 외부 광선으로 구성되는 전체 광선량과 송신기를 껐을 때 측정된 외부 광선량이 상이한 시간 구간에서 측정된다. 상기 평가장치는 클럭(clock)을 구비하며, 상기 클럭은 상기 비교단계의 발생신호가 도달할 때까지의 적분시간에 상응하는 수치값을 생성한다.

전체 광선량 측정을 위한 제 1 시간 구간동안 상기 레인센서의 송신기는 켜져 있으며, 측정영역인 유리면 위를 지나 수신기로 광선을 방출한다. 이때 외부광선 또한 상기 수신기 주변으로부터 수신기에 도달한다. 그 적분시간으로부터 상기 전체광선량에 대한 하나의 값이 유도된다. 상기 외부광선 측정을 위한 제 2시간 구간에서 외부광선만 수신기에 도달하도록 상기 레인센서의 송신기는 꺼진다. 이러한 제 2 적분시간으로부터 외부광선량에 대한 하나의 값이 유도된다.

전체광선량과 외부광선량의 차이로부터 유리면 습윤상태에 상응하는 사용가능한 광선량이 산출된다. 상기 사용가능한 광선량에 의해 예를 들어 차량의 자동 와이퍼 장치(wiping device)가 제어된다.

이 때의 단점은, 전체광선량이 변할때만 외부광선량을 다시 측정하므로 전체광선량이 동일할 경우에는 외부광선량의 변화를 인식할 수 없다는 것이다.

또 다른 단점은, 예컨대 그늘이 많은 도로 또는 터널을 주행할 때와 같은 전체광선량의 변화가 자주 발생하는 경우, 외부광선에 대한 측정이 더욱 빈번히 수행되며, 이때 센서다이오드의 불규칙한 ON/OFF 시간으로 인해 송신기의 방출출력이 바람직하지 않게 불규칙하게 진동한다는 것이다.

이 경우, 특히 불리한 점은 상기 외부광선이 상기 전체광선량과 관련되어서만 평가되며, 외부광선 평가가 별도로 수행되지 않는 점이다. 주-야 인식이 이 경우에는 불가능하다.

그 외에도 송신기와 수신기에 추가로 유리면 습윤상태를 감지하기 위해 레인센서의 작동감도를 조절하기 위한 주·야 인식 포토셀(photocell)을 구비한 레인센서가 알려져 있다. 이 경우 단점은 레인센서에 부가된 포토셀이 센서생산비를 증가시킨다는 것이다.

본 발명은 독립 청구항의 상위개념에 따른 장치에 관한 것이다.

도 1 은 레인센서 블록회로도.

도 2a 는 송신기 전류의 신호진행도.

도 2b 는 적분된 광선량의 신호진행도.

도 2c 는 시간에 따른 각각의 임계치의 도표.

독립항의 특징을 갖는 본 발명에 따른 장치는 외부광선을 감지하며 주·야 인식에 대한 평가가 수행된다는 장점을 가진다. 이 경우 단시간 동안 외부광선 측정이 일정 횟수만큼 수행된 후에, 장시간 동안 또는 미세한 외부광선을 정확하게 감지하기 위해 더 작은 임계치를 사용하여 외부광선을 측정한다.

특히 유용한 점은, 상기 레인센서가 유리면 습윤상태용의 송신기 광선과 주·야 인식을 위해 외부광선을 감지하는 단 하나의 수신기만을 갖는 것이다.

종속항의 조치를 통해 독립항의 특징이 유용하게 확장 및 개선된다. 특히 유용하게는 상기 기기를 유리창 와이퍼 장치와 또 다른 장치를 제어하는 데 사용할 수 있다. 유리면 습윤상태에 따라 또는 주·야 인식에 따라 예를 들어 와이퍼가 제어되며, 전조등이 작동되거나 자동차의 개폐식 천장이 작동된다.

또한 외부광선량에 따라 레인센서의 감도 또는 전환임계치 또는 센서신호 증폭이 제어될 수 있다.

본 발명에 따른 실시예는 도면을 참조하여 상세히 설명된다.

도 1은 레인센서 장치의 블록회로도이다. 송신기(12)인 다이오드는 송신기 전류회로의 배터리 전압(U_Bat)을 공급받는다. 송신기 전류회로의 스위치(24)는 송신기전류(I)를 공급한다. 송신기(12)로부터 방출된 빛은, 예컨대 차량 유리면과 같은 광학측정영역(13)을 지나 수신기(14)로 향해진다. 역시 배터리전압(U_Bat)으로 가동되는 수신기(14)는 정전류원으로써, 감지된 광선량에 따라 콘덴서(16)용 충전전류와 그와 연관된 콘덴서 전압(U)을 생성하며, 이 전압은 광선의 적분값에 비례한다. 이로써 콘덴서(16)는 적분단계를 구성한다.

상기 콘덴서(16)에는 병렬로 또 다른 스위치(18)가 있으며, 상기 콘덴서(16)가 연결된 상태에서 상기 콘덴서를 단락시킨다. 두 스위치(18, 24)는 예컨대 마이크로컨트롤러와 같은 평가회로(22)를 통해 제어된다.

상기 콘덴서 전압(U)은 뒤에 연결된 비교기(20)의 입력(201)에 인가되며, 그 출력은 평가회로(22)의 입력과 연결된다. 평가회로는 비교기(20)의 제 2입력(202)에 제 1 및 제 2 임계치(S1, S2)를 인가한다.

평가회로(22)는 예컨대 와이퍼, 개폐식 천정과 같은 도면에 나타나지 않는 후속장치에 대한 제어장치에 대한 출력(261, 262)을 가진다.

도 2a는 스위치(24)를 통해 전환 및 정규화된 송신기전류(I)를 시간(t)에 대해 나타냈다.

상기 송신기(12)는 t1 내지 t3의 일정한 시간 구간동안 전체광선측정(Tg)을 위해 켜져 있으며, 그 다음의 t3 내지 t5의 일정시간 구간동안 외부광선측정(Tf)을 위해 꺼진다. 전체광선측정(Tg) 동안에 송신기 광선과 광학측정영역(13)을 통해 수신기(14)에 도착되는 외부광선이 감지된다. 전체광선측정(Tg)과 외부광선측정(Tf)은 예컨대 9 밀리초의 측정주기(M)를 갖는다.

측정주기(M)가 일정횟수 만큼 차례로 수행된 후에, 소위 야간측정주기(N)에 대해 예컨대 1초의 연장된 시간구간(Tf')으로 외부광선측정이 이루어진다. 야간측정주기(N)는 예컨대 여명 또는 야간에 나타나는 미세한 외부광선을 감지하기에 적합하다.

도 2b는 콘덴서전압(U)의 신호진행 과정을 동일한 시간축(t)에 대해 나타냈다. 상기 콘덴서(16)는 상기 시간구간(Tg, Tf, Tf')동안에 상기 측정된 전체광선량 또는 외부광선량을 적분하며, 각 시간구간이 종료되면 0으로 재설정된다. 점선으로 두 개의 임계치(S1, S2)를 나타냈으며, 전체광선측정에 대해 제 1 임계치(S1), 외부광선측정에 대해 제 2 임계치(S2)를 사용한다.

콘덴서 전압(U)이 0으로 재설정되는 것과 상기 전압(U)에 의해 제 1 내지 제 2 임계치(S1, S2)에 이르는 것 사이의 시간을 전체광선측정(tg) 내지는 외부광선 측정(tf)에 대한 적분시간으로 표시한다.

도 2c는 평가회로(22)에 의해 비교기(20)의 제 2 입력(202)에 교대로 인가되는 임계치(S1, S2)을 나타낸다.

도 1 에 따른 장치의 작동방식을 도 2를 통해 자세히 설명한다.

t1 내지 t5의 시간구간은 각각 측정주기(M) 내지는 야간측정주기(N)를 표시한다. 제 1 측정주기(M)의 전압진행도는 예컨대 주간에 감지된 전체광선량과 외부광선량을 나타내며 이 경우 외부광선 분율이 매우 커질 수 있다. 제 2 측정주기(M)와 야간측정주기(N)는 야간에 전형적인 외부광선 분율이 매우 작은 전압진행도를 보여준다.

각 측정주기(M, N)의 시점(t1)에서, 송신기광선과 외부광선이 동시에 수신기(14)에 의해 감지되는 전체광선측정(Tg)의 시간구간이 시작된다(예컨대 6 밀리초). 이 때 송신기전류회로의 상기 스위치(24)가 상기 평가회로(22)에 연결되며, 따라서 상기 송신기전류(I)가 흘러 송신기(12)는 수신기(14)의 측정영역으로 광선을 방사한다. 상기 수신기(14)는 감지된 전체광선량에 비례하여 콘덴서(16)를 충전하기 위한 충전전류를 생성한다. 제 1 스위치(18)는 개방되어, 콘덴서(16)에 전압(U)이 형성된다. 상기 전압(U)은 상기 비교기(20)에 유입된다. 상기 비교기(20)의 제 2 입력(202)에는 제 1 임계치(S1)가 인가된다.

이로써 상기 평가회로(22)에 존재하는 클럭이 작동되고, 매 2 마이크로초마다 계수기가 증분된다.

시점(t2)에서 상기 콘덴서전압(U)은 제 1 임계치(S1)에 도달하고, 상기 비교기(20)는 작동(trigger)신호(21)를 평가회로(22)에 송신한다. 따라서 클럭이 꺼진다. 클럭의 계수 상태는 전체광선량(tg=t2-t1)의 적분시간과 동일하다. 상기 클럭이 해제되고 측정이 진행되는 동안, 계수 상태는 0내지 3000 증분사이에서 하나의 값을 가지며, 이 때 큰 값의 전체광선량은 작은 값의 적분시간(tg)과 작은 값의 계수 상태와 동일하다.

상기 평가회로(22)에서 산출된 적분시간(tg)에 의해 귀환값 생성기는 귀환값을 생성하고 이 귀환값은 소숫점을 없애기 위해 계수와 곱해지며 임시 저장된다. 16비트 클럭의 경우, 이 계수는 유용하게 65535, 즉 16진법으로 FFFF이다. 다르게는 산출된 적분시간(tg)은 일단 임시 저장되며, 그 다음 평가된다.

시점(t3)에서 평가회로(22)에 입력된 전체광선측정(Tg)을 위한 6밀리초의 시간구간이 종료된다. 송신기전류회로용 스위치(24)가 개방되며, 따라서 송신기 전류(I)는 O, 송신기(12)는 꺼진다. 동시에 스위치(18)는 콘덴서(16)를 단락하기 위해 폐쇄되고, 다음 시간구간(Tf)을 위해 적분단계인 상기 콘덴서(16)는 다시 대기한다. 스위치(18)의 개방과 폐쇄는 도 2에서 시간에 따라 이루어지지 않는다.

상기 제 2 임계치(S2)는 비교기(20)의 입력(202)에 인가된다. 이 값은 예컨대 제 1 임계치(S1)의 1/8이다.

예컨대 3밀리초의 외부광선측정(Tf) 시간구간이 시작되며, 외부광선량에 비례하는 콘덴서전압(U)이 콘덴서(16)에 형성된다. 상기 클럭은 다시 활성화된다.

상기 시점(t4)에서 전압(U)은 비교기(20)에 작용하는 제 2 임계치(S2)에 도달한다. 비교기(20)는 작동신호(21)를 상기 평가회로(22)에 보냄으로써 외부광선측정(Tf)에 대한 적분시간에 해당하는 클럭의 계수 상태가 중지 및 감지된다. 상기 계수 상태는 구간지속시간(Tf)이 3밀리초이고, 그 분해능은 0과 1500증분값 사이에 놓일 수 있다.

도 2b에서는 제 2 측정사이클(M) 동안 제 2 임계치(S2)에 도달하지 않는다. 이것은 외부광선분율이 매우 작을 때 나타난다. 그 다음 최대적분값(tf), 여기서는 1500 증분이 평가회로(22)에 의해 감지된다.

외부광선량이 작을 경우에도 역시 적분시간(tf)을 규정할 수 있도록 하기 위해 측정사이클(M)이 규정된 횟수, 예컨대 5회 수행된 후에 또는 1초에서 1분에 이르는 규정된 시간이 흐른 후에, 야간측정주기(N)가 더 길어진 시간구간으로 야간광선측정(Tf')에 대해 적용된다.(예컨대 Tf'=1초) 이렇게 길어진 시간구간(Tf')에서, 어둠이 짙더라도 역시 외부광선량에 비례하는 콘덴서전압(U)은 제 2 임계치(S2)에 도달하며, 따라서 클럭을 통해 적분시간(tf)이 산출된다. 시간구간(Tf')은 도 2에 척도에 비례하지 않게 나타냈다.

외부광선측정(tf)에 대한 적분시간은 전체광선측정(tg)에 대한 상술한 적분시간과 마찬가지로 평가되며, 임시 저장된다.

시점(t5)에서 외부광선측정(Tf, Tf')에 대한 시간구간이 종료되고, 스위치(18)에 의해 콘덴서(16)가 단락된다. 콘덴서(16)에 작용하는 전압(U)이 0으로 재설정되면, 스위치(18)는 다시 개방된다. 실제 측정사이클(M, N)의 시점(t5)은 후속측정사이클(M, N)의 시점(t1)에 해당한다. 전체광선측정(Tg)을 위한 시간구간은 외부광선측정(Tf, Tf')을 위한 시간구간으로 다시 이어진다.

상이한 임계치(S1, S2)에 관련된 적분시간(tg, tf) 내지는 이로부터 산출된 값들을 평가하기 위해, 이 값들은 측정과 동시에 상호 독립적으로 비교되도록 환산된다. 동일한 측정사이클(M, N)로부터 산출된 값으로부터, 전체광선량과 외부광선량 차이에서 실제광선량이 계산되고 실제 광선 신호가 생성된다. 이 신호는 평가회로(22)의 제 1 출력(261)을 통해 후속장치용 제어장치로 유입된다. 광학레인센서의 경우 실제 광선 신호는 예컨대 강우, 안개 또는 오염에 의한 유리면의 습윤상태와 상관관계를 갖는다.

상기 레인센서가 차량유리창 예컨대 윈드실드(windshield)의 빗물을 감지하면, 실제광선신호가 예컨대 장치에 입력된 변환임계치 이하로 내려가며, 후속연결장치로써 차량와이퍼를 자동으로 제어하기 위해 실제 광선신호가 사용된다.

다르게는 또는 부가로 차량의 개폐식 천장을 제어하기 위해 실제광선신호가 사용되며 레인센서가 비를 감지하여 개폐식 천장을 제어하거나 폐쇄한다.

또한 실제광선신호는 전조등과 안개등을 제어하기 위해 평가되며, 따라서 규정된 강우량 또는 안개 밀도값부터 ON 내지는 OFF 된다.

부가로 외부광선량은 전체광선량과는 독립적으로 평가되며, 거기에서 파생된 외부광선신호는 제 2 출력(262)을 통해 제어장치 또는 또 다른 제어장치로 유입되고, 이러한 제어장치는 외부광선량에 따라 그와 관련된 주-야 인식 후속장치를 제어한다.

예컨대 야간주행 또는 터널주행시에 본 발명에 따른 장치가 어둠을 인식하며, 전조등, 계기판 조명 또는 그에 상응하는 조명을 켠다. 원등과 근등전환 역시 상기 제어장치에 의해 수행된다.

일반적으로 유리창 와이퍼장치와 함께 동시에 작동하는 전조등 와이퍼장치의 경우, 주간에는 꺼놓은 상태의 전조등을 세척할 필요가 없으므로, 날이 밝을 때는 세척장치를 수동 또는 자동으로 작동시킴으로써 유리창 세척장치만을 작동시킨다.

어둠이 인식되면 개폐식 천정을 자동으로 달아줌으로써 별도의 온도센서와 결합하여 차량의 환기장치를 만들 수 있다.

유리면의 습도는 주,야 인식장치와 결합하여 평가할 수 있다. 예컨대 레인센서의 감도 또는 전환임계치 설정 또는 센서신호 증폭을 위해 외부광선량을 사용할 수 있다. 따라서 어두울 때는 최대감도 또는 최소변환임계치, 밝을 때는 최소감도 또는 최대변환임계치를 평가회로(22)에 설정할 수 있다. 이로써 예컨대 이상적인 자동유리창 세척장치가 실현된다.

다른 실시예에서는, 외부광선측정을 위해 야간측정사이클(N)에 외부광선측정을 위한 시간구간(Tf)이 포함되며, 비교기(20)에 유입된 제 2 임계치(S2)가 감소됨으로써 소량의 외부광선량이 감지된다. 평가회로(22)의 다양한 저항회로를 통해 적절한 제 2 임계치(S2)의 임계치 비율 예컨대 2, 8 또는 16이 실현된다.

또한 시간구간(Tf')을 늘려줌으로써 임계치(S2)를 낮출 수 있다.

Claims (8)

1. 레인센서가 빛을 방사하는 송신기(12), 방사된 빛에 반응하여 센서신호를 발하는 수신기(14) 및 센서신호에 대한 평가장치(22)가 있는 측정회로를 가지며, 상기 레인센서를 갖는 차창 빗물 감지장치에 있어서,

   상기 측정회로는 수신기에 도착하는 광선량을 감지하는 적분 단계(16)와 비교기 단계(20)을 가지며, 특정시점(t1, t3)으로부터 적분된 광선량이 임계치(S1, S2)를 초과할 때 상기 비교기(20) 단계로부터 작동신호(21)가 상기 평가회로(22)로 전송되며, 이 때 송신기(12)의 광선과 외부광선으로 구성되는 전체광선량 및 송신기(12)가 비작동상태에 있을 때 감지된 외부광선이, 일정한 시간구간(Tg, Tf, Tf')으로 각각 측정되며, 외부광선량 측정을 위해 도입된 주야 인식을 위한 시간구간(Tf, Tf')이 설정가능한 회수만큼의 측정주기(M) 실행 후에 또는 설정가능한 시간이 흐른 후에 연장 또는 상기 임계치(S2)가 감소되는 것을 특징으로 하는 차창 빗물 감지 장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 시간구간(Tg, Tf, Tf')의 길이는 상기 평가회로(22)에 의해 규정되는 것을 특징으로 하는 차창 빗물 감지 장치.
3. 제 1항에 있어서, 외부광선측정을 위해 연장된 시간구간(Tf')의 길이는 10밀리초에서 10초까지인 것을 특징으로 하는 차창 빗물 감지 장치.
4. 제 1항에 있어서, 상기 설정가능한 시간길이는 1초에서 1분사이인 것을 특징으로 하는 차창 빗물 감지 장치.
5. 제 1항에 있어서, 외부광선측정을 위한 상기 제 2 임계치(S2)는 전체광선측정을 위한 제 1 임계치(S1)보다 일반적으로 계수 8만큼 작은 것을 특징으로 하는 차창 빗물 감지 장치.
6. 제 1항에 있어서, 외부광선 측정을 위한 상기 제 2 임계치(S2)는 가변적이거나 또는 상이한 값으로 설정할 수 있는 것을 특징으로 하는 차창 빗물 감지 장치.
7. 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 장치를 와이퍼 및 또 다른 장치 특히 전조등, 전조등 세척장치, 계기판 조명, 개폐식천정 또는 창문 제어용으로 사용하는 것을 특징으로 하는 차창 빗물 감지 장치.
8. 제 7항에 있어서, 외부광선량에 따라 센서신호의 증폭, 레인센서감도 또는 변환임계치를 상기 평가장치(22)에서 설정할 수 있는 것을 특징으로 하는 차창 빗물 감지 장치.