KR20010013277A - 차창의 습기를 감지하기 위한 센서장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차창(22)위에 송신기(12)에 의해서 방사된 송신광(26)을 위한 적어도 하나의 송신기(12)와 적어도 하나의 수신기(14)를 포함하고 있는 습기, 특히 강수, 오염 등을 감지하기 위한 센서장치가 제안되었으며, 이와 동시에 송신기(12)와 수신기(14)는 예상된 삼각형과 평형사변형(16)의 모서리에 장치된다. 이를 통해서 센서의 외형치수(b, l)가 감소하게 되며 그리고 센서의 감지면(20)과 지반면(16)과의 관계비가 개선된다.

Description

차창의 습기를 감지하기 위한 센서장치{Sensor device for detecting moisture on a window}

독일특허 DE 197 01 258 A1호에 자동차 차창용 와이퍼-세척-장치의 제어를 위한 센서장치가 공개되었으며, 이러한 센서장치는 광전자 개념에 따라 기능한다. 센서장치는 다수의 송신기와 적어도 하나의 수신기를 구비하고 있으며, 이러한 수신기는 방사장치에 의해서 정의된 광을 차창으로 방사하거나 방사를 수신하며, 차창의 습기는 습도 또는 오염도에 의해서 측정된다. 방사는 수신각도를 근거로 적어도 한번은 (건조한)차창의 표면으로 완전 반사되므로, 결국 임의로 설정된 장소에 있는 수신기로 수신된다. 차창표면의 습기(또는 공기, 물, 얼음, 안개 또는 오염물)을 통해서 완전반사가 방해받게 되고, 따라서 방사의 한부분의 수신을 통해서, 예를 들어서 습기를 통해서 광원으로 오며, 습기에 관계하는 수신손실이 발생하게 된다.

수신기를 통해서 추적되는 약해진 광은 신호처리회로에 센서신호로서 송출되고, 또한 이곳에서 예를 들어서 자동차용 차창 와이퍼-또는 세척장치의 제어를 위해서 평가된다. 조정은 평가된 센서신호에 따라서 와이퍼모터를 항시 또는 인터벌 와이퍼 작동으로 제어하게 된다.

송신기는 독일특허 197 01 258 A1호에 따라서 송신기 주위의 방사장치를 중심으로 또는 부분적으로 중심을 이루면서 장치되며, 이와 동시에 방사장치는 원형 또는 구형을 이루고 있다. 수신기, 송신기 그리고 방사장치에 의해서 원형의 바닥면은 펼쳐지게 된다. 이러한 바닥면을 근거로 송신기 또는 송신하우징은 원통형을 이루고 있다.

센서의 감지면은 차창의 측정영역의 합계를 통해서 근사하게 제공되어 지는데, 이때의 감지면은 각각의 송신기와 이에 속해있는, 즉 방사되는 수신기사이에 위치하게 된다. 이와 동시에 측정영역은 여기서 차창의 젖을수 있는 측면위의 영역으로 간주되며, 이러한 영역에는 송신방사가 젖지않은 상태로 완전반사가 되고, 또한 이로 인해서 송신방사는 차창의 습기를 근거로 측정영역에서 많거나 또는 적게 수신된다.

여기서는 송신기, 수신기와 그리고 수신장치에 의해서 추적된 원형의 바닥면과 원통형 센서하우징이 단점인데, 즉 이때의 기본면은 차창에서 센서와 센서 지지면에서 상대적으로 너무 커지게 되며, 이로 인해서 오늘날 일반적으로 이러한 센서가 차창의 세척영역 내에 장치될 때에 센서는 자동차의 운전자에게 현저한 방해가 된다.

또한, 센서 또는 센서의 지반면에 대한 바닥면의 부위가 너무 작다는 단점을 갖는다. 이러한 것은 송신기의 개수가 설정되는 경우에, 예를 들어서 8개의 송신기의 경우 기반면 주위에 장치된 송신기 사이에서 감지하지 못하는 영역이 일반적으로 감지영역 보다 더 크다는 것이 원인이 된다.

감지영역을 확대하기 위해서 많은 수의 송신기를 사용할 수 있다. 그러나 센서의 지반면, 즉 확장에 따른 단점이 제거되지 못하며 센서의 가격이 비싸지게 된다.

본 발명은 주청구항에 따른 차창의 습기를 감지하기 위한 센서장치에 관한 것이다.

도 1은 제 1 실시예를 도시한 도면.

도 2는 센서장치를 도시한 절단면.

도 3a 및 도 3b는 본 발명의 제 2 실시예를 도시한 도면.

주청구항을 포함한 본 발명의 센서장치는 차창에 대해서 평행한 평행사변형 또는 이등변 삼각형의 모서리위의 투영을 통한 광소자의 송신기와 수신기의 배치로 이루어져 있다. 이러한 광소자의 배치를 통해서 감지면에 대한 기본면의 관계비가 증가된다.

기본면이 작아짐으로써 센서의 외형치수가 차창위에서 작아지며 이에 따라 지반면도 또한 작아지게 된다. 특히 기본면이 사다리꼴 형태를 이루므로 센서하우징의 외형은 사각형이 선택되어, 지반면의 최적 이용하에 기본면이 센서하우징에 장치될 수 있다. 따라서 4각 지반면 또는 하우징의 가공시 가격절감을 가져온다.

종속항에 실시된 처방을 통해서 주청구항에서 제시하고 있는 주안점이 개선된다.

특히 송신기와 수신기의 배치는 평행사변형에, 즉 각각 두개의 송신기 또는 두개의 수신기가 마주보는 모서리에 장치되는 장점을 갖는다. 송신기의 송신광이 두방향으로 모이고, 또한 굴절되는 송신기를 사용함으로써 감지면, 즉 센서의 4개의 측정계가 단지 각각 두개의 송신기와 수신기로 실현될 수 있다. 이를 통해서 차창위의 습기를 감지하는 경우 송신기의 정확성은 상당히 개선된다. 또한 수신기로 방사하는 종래의 송신기와 비교해서 감지면이 두배가 된다.

또한, 송신기와 수신기의 간격은 서로 나란하며, 이에 따라서 평행사변형의 측면이 동일하게 된다. 이에 따라서 평행사변형은 마름모꼴로 된다. 특히 간격은 방사광이 수신기에 의해서 추적되기 전에 단지 송신광의 차창에 전반사의 설정을 통해서 주어지게 된다. 이어서 간격은 최소가 되며, 이에 따라서 기본면의 측면은 마찬가지로 최소가 된다.

기본면 측면 사이의 각도가 가변되고, 이에 따라서 기본면이 센서의 외형과 맞게 된다. 생산자가 설정하거나 또는 자동차의 형태에 따라서, 예를 들어 좁은 레인센서가 사용되고 있으며, 이에 따라서 큰 비용없이 좁은각도가 작게 선택되어, 기본면의 연장부가 센서하우징의 외형치수에 최적으로 집적될 수 있다.

특히 송신기와 수신기는 센서장치의 지반면 내부에 장치되는 것이 특징이며, 이와 동시에 기본면은 지지면에 최적으로 집적되어, 기본면에 대한 감지면의 관계비가 증가하게 된다. 이에 따라서 가격이 저렴한 센서가 극도로 작은 외형을 얻을 수 있게 된다.

본 발명의 실시예는 도면에서 도시되며 하기의 기재에서 상세히 설명하고 있다.

도 1과 도 2는 차창위에 센서하우징을 포함한 너비(b)와 길이(l)로 된 사각형 지반면(10)을 도시하고 있다. 이의 지반면(10)은 예를 들어서 센서와 차창과의 접촉을 통해서 이루어 진다. 일반적으로 지반면(10)의 외형은 센서장치의 외부치수와 일치하게 된다. 그러나 지반면(10)은 마찬가지로 센서하우징(24)의 외형이 차창의 정면에 투영된다. 이로 인해서 센서하우징(24)은 차창(22)의 접촉면위로 볼록하게 돌출되며, 그리고 그 내부에 광소자가 수용된다.

센서장치는 예를 들어서 와이퍼의 세척영역에서 자동차-차창(22) 정면내부에 고정되거나 아니면 자동차-후방거울 부착면에 집적된다. 여기서는 센서하우징(24) 또는 광유도체가 차창에 고정되는 것은 도시하지 않았다.

특히 광유도체 또는 하우징(24)은 차창위에 접착에 의해서 고정되며, 이와 동시에 일차적인 기능은, 송신기(12)에서 방사된 광(26)이 차창으로 수신되고 차창에서 완전반사 또는 반사에 의해서 유도된 광(26)이 수신기(28)의 또다른 설정장소에 수신되도록 하는 것이다. 이러한 기능은 렌즈(28), 굴절면 또는 거울에서 서로 발생하며, 광유도체에서 광(26)을 원하는 방향으로 모으거나 굴절시키도록 하는 형태를 이루고 있다.

지반면(10) 또는 광유도체 상부에 광을 방사하는 두개의 송신기(12)와 광을 추적하는 두개의 수신기가 종래의 센서하우징 내부의 고정부에 고정된다. 자주 전기유니트 또는 센서조정부가 있는 유도판(30)이 송신기(12)와 수신기(14)의 고정시키기 위한 고정장치로서 이용되고 있다. 특히 송신기(12)로서 광-이미터-다이오드(LED)가 사용되고, 또한 수신기(14)로서 광-추적-다이오드(LRD)가 사용되고 있으며, 특히 송신광(26)은 적외선 영역(IR) 또는 가시광선 영역(VIS)의 것이 이용되고 있다.

송신기(12)와 수신기(14)는 점선으로 지시한 기본면(16)으로 펼쳐져 있으며, 이때의 기본면(16)은 본 발명에서는 측면(a', a")의 평형사변형 또는 2중 삼각형의 구조를 가지고 있다. 특히 기본면(16)의 각각의 두개의 측면(a', a")은 길이가 같거나 또는 송신기(12)와 수신기(14)의 조립상에서 나타나는 외형상의 여유로 인해서 거의 길이가 근사하다.

송신기(12)와 수신기(14) 사이의 간격(a', a") 또는 기본면(16)의 측면은 송신기에서 방사된 광파장과 차창(22)과 광유도체의 두께를 통해서 차창으로 방사되는 광(26)의 진입각과 진입장소의 굴절률로, 차창에 수신되는 광(26)이 확실히 한번은 차창(22)의 표면에, 특히 자동차 전방의 차창의 회부측에 전반사되고 이어서 차창(22)으로부터 수신기(14)로 유도되도록 하는 구조를 이루고 있다.

젖을 수 있는 차창(22)의 외부측에 반사가 원하는 것보다도 더 클 경우에는 이에 맞도록 송신기(12)와 수신기(14)의 간격(a', a")이 크게 선택된다. 또한, 간격(a', a")은 여기에 속하지 않은, 즉 송신기(12)가 수신기(14)로 방사하지 않는 송신기(12)와 수신기(14)에 의해서 임의로 선택된다.

도시된 감지면(20)은 차창(22)의 젖은 면의 영역과 동일하며, 이 감지면(20)에서 물에 젖을 수 있는 차창(22)의 측면에 광의 전반사가 발생한다. 차창에 송신기(12)와 수신기(14)의 각각의 배치에 따라서 감지면(20)은 크거나 작게 연장된다.

도 1에서 간격(a")은 예를 들어서 차창의 송신기(12)에서 수신기로 수신되는 광의 전반사와 일치한다. 간격(a')과 독립된 송신기(12)와 수신기(14) 사이의 간격은 임의로 선택될 수 있다. 간격(a')과 각도(α)의 선택을 통해서 평형 사변형의 크기와 이에 따른 기본면(16)과 지반면(10)이 결정된다.

평형사변형의 두측면 사이의 각도(α, β)는 자유로이 선택될 수 있으며, 이와 동시에 여기서 각도(α)는 평형사변형의 각각 좁은 각도가 된다. 각도(α)에 거의 0 내지 19°사이에서 대응되도록 되어 있다.

각도선택을 위한 기준은 예를 들어서 센서의 외형치수, 특히 지반면의 길이(l)와 너비(b)의 관계비, 송신기(12)와 수신기(14)와의 감지면(20)의 외형치수에 있기 때문에, 원하지 않는 감지면(20)의 중첩과 이에 따른 센서감도의 제한이 발생하지 않는다. 따라서 송신기(12)와 수신기(14)의 간격(a")과 이에 따른 차창(22)에 실현된 전반사의 숫자가 결정된다.

예를 들어서 좁고 긴, 즉 센서의 사각형의 지반면(10)의 경우 각도(α)는 예를 들어서 α=45°보다도 더 작게 선택된다. 또한 각도(α, β)는 사각형의 각도를 나타내어, 평형사변형 또는 사각형의 센서의 구조가 나오게 된다. 특히 각도영역은 65° 내지 70° 사이가 된다.

실시예의 개선된 형태에 있어서 각각 두개의 송신기와 두개의 수신기(14)를 통해서 4개의 측정회로가 실현되는데, 이는 송신기(12)에 의해서 방사된 광(26)이 두 방향으로 렌즈 또는 이와 유사한 것에 의해서 모이게 되며(또는 포커싱되며) 그리고 두개의 송신기(14)로 굴절된다. 이를 위해서 모든 간격(a', a")은, 설정된 완전반사의 개수가 차창(22)에서 나타날수 있도록 선택된다. 기본면(16)은 이에 따라서 두개의 동일한 이등변 삼각형으로된 마름모 또는 2중 삼각형으로 되어 있다. 4개의 측정계는 센서의 감지면(20)을 두배가 되겠끔 하여, 습기 감지에 대한 감도가 동일한 구조를 이룰때 보다도 개선되었다.

도 3a와 도 3b는 너비(b)와 길이(l)로 된 지반면(10)의 제 2 실시예의 센서장치에 대해 두가지의 실시예로 나타내고 있다. 지반면(10)과 광유도체 상부에 광방사를 하는 송신기(12)와 그리고 광을 추적하는 수신기(14)가 장치되어 있다. 송신기(12)와 수신기(14)는 본 발명에서 측면(a', a")을 포함한 점선으로 지시된 이등변 삼각형에 펼쳐져 있다. 특히 기본면(16)의 두 측면이 같거나 또는 거의 같은 길이이며, 이 기본측면(a')은 임의로 선정할 수 있다.

송신기(12)와 두 수신기(14) 사이의 간격(a")은, 이미 제 1 실시예에서 기술하였듯이, 차창(22)에 방사된 광(26)이 단한번 또는 여러번 차창(22) 표면에 완전반사되고, 이어서 차창에서 두 수신기(14)로 유도된다.

여기서 서로다른 측면(a")의 길이는 분리된 측정계(20)의 평가와 두개의 수신기(14)에 의해 출력되는 두개의 센서신호를 신호처리 회로에 의해서 요구에 대해서 거의 반이상이 기술되어야 한다. 특히 일반적으로 요구되는 신호강도는 분리되어 조정되고 있다.

간격(a') 또는 각도(α)를 선택함으로써 삼각형의 크기와 이에 따른 지반면(10)이 결정된다. 도 2a와 2b는 서로 다른 각도(α)와 이에 따른 센서장치의 지반면(10)의 서로 다른 크기(b, l)를 도시하고 있다.

Claims (10)

1. 차창(22)위에 송신기(12)에 의해서 방사된 광(26)을 위한 적어도 하나의 송신기(12)와 적어도 하나의 수신기(14)를 포함하는 습기, 특히 강수, 오염 등을 감지하기 위한 센서장치에 있어서,

   하나의 송신기(12) 및 하나의 수신기(14)와 두개의 송신기(12) 및 두개의 수신기(14)가 센서장치의 3개의 광소자를 이루고 있으며, 광소자(12, 14)의 구성이 차창(22)에 평행한 평면의 투영을 통한 이등변 삼각형의 모서리의 구조를 이루고 있는 것을 특징으로 하는 센서장치.
2. 차창(22)위에 송신기(12)에 의해서 방사된 광(26)을 위한 적어도 하나의 송신기(12)와 적어도 하나의 수신기(14)를 포함하는 습기, 특히 강수, 오염 등을 감지하기 위한 센서장치에 있어서,

   다수의 송신기(12)와 수신기(14)가 4개의 센서장치의 광소자(12, 14)를 이루고 있으며, 또한 광소자(12, 14)의 투영이 차창(22)에 평행한 평면위에 투영을 통해서 평행사변형(16)의 모서리를 이루고, 이와 동시에 평행사변형(16)은 두개의 삼각형이 서로 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 센서장치.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 송신기(12)가 광을 수신기(14)위로 두 방향으로 방사하는 것을 특징으로 하는 센서장치.
4. 제 2 항에 있어서, 상기 송신기(12)와 수신기(14)의 개수가 각각 두개인 것을 특징으로 하는 센서장치.
5. 제 2 항 내지 제 4 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 센서장치는 4개의 측정계를 가지는 것을 특징으로 하는 센서장치,
6. 제 2 항 내지 제 5 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 송신기(12) 또는 수신기(14)는 평형사변형(16)의 각각의 마주보는 모서리에 장치되는 것을 특징으로 하는 센서장치,
7. 제 2 항 내지 제 6 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 평형사변형(16)은 송신기(12)와 수신기(14) 사이에 균일한 간격(a',a")을 가진 마름모로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 센서장치.
8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 평형사변형의 좁은측 각도(α) 또는 삼각형의 로드에 의해서 이루어지는 각도(α)는 약 0° 내지 19° 사이의 값을 갖는 것을 특징으로 하는 센서장치.
9. 제 1 항 내지 제 8 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 센서장치의 하우징(24)의 투영은 차창위에서 사각형, 특히 직사각형의 지반면(10)으로 되며, 이 내부에 송신기(12)와 수신기(14)를 지반면을 사용할 수 있는 최대 이용하에서 장치되는 것을 특징으로 하는 센서장치.
10. 제 1 항 내지 제 9 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 송신기(12)와 송신광(26)을 감지하는 수신기(14) 사이의 간격은 단지 차창(22)에서 송신광(26)의 완전반사를 발생시키는 형태로 결정되어 있는 것을 특징으로 하는 센서장치.