PL176548B1 - Układ sterujący odbijalnością lub przepuszczalnością światła przez komórkę optyczną - Google Patents

Abstract

1. Uklad sterujacy odbijalnoscia lub prze- puszczalnoscia swiatla przez komórke optyczna (14), zawierajacy pierwszy uklad (1), zasilany przez niskonapieciowe zródlo zasilania (3) i zawierajacy oscylator (4) i uzwojenie pierwotne (11) cewki in- dukcyjnej i zawierajacy równiez drugi uklad (2), który obejmuje komórke optyczna (14) i uzwoje- nie wtórne (12) wspomnianej cewki indukcyjnej, znamienny tym, ze uklad drugi (2) zawiera indu- kcyjnosc wtórnego uzwojenia (12) i tym, ze obwód magnetyczny cewki indukcyjnej zawiera opór mag- netyczny dla przeplywu strumienia magnetycznego dla dostarczenia slabego sprzezenia miedzy uzwo- jeniami pierwotnymi (11) a wtórnym (12). Fig.1 PL PL PL

Description

Wynalazek odnosi się do układu sterującego dla komórki optycznej (zwanej również zaworem świetlnym).

Komórka optyczna może być wykonana przez umieszczenie warstwy odpowiedniego materiału modyfikowalnego między dwiema równoległymi płytkami sztywnego, w zasadzie przezroczystego, płaskiego materiału, przy czym każda płytka posiada elektroprzewodzącą warstwę powierzchniową, zwróconą w stronę materiału modyfikowalnego. Przykładami składników materiału modyfikowanego są cząsteczki zawiesiny, ciekłe kryształy lub materiał elektrochromowy.

Poprzez przykładanie lub nie przykładanie różnicy potencjału elektrycznego między płytkami, można uzyskiwać stan, w którym może przechodzić lub stan, w którym światło jest absorbowane, rozpraszane lub odbijane.

Komórki optyczne, włącznie z komórkami optycznymi, mającymi układ sterowania według wynalazku, mogą być użyte w lustrach lub w szybach do pojazdów lub budynków, dla uzyskania w lustrach lub w szybach do pojazdów lub budynków, dla uzyskania zmiennej transmisji światła. Mogą być na przykład użyte jako szyby z regulowaną przepuszczalnością światła od stanu nieprzepuszczającego do przezroczystego w celu zmniejszenia natężenia przepuszczanego światła słonecznego lub dla zasłonięcia wnętrza pokoju lub pojazdu przed wzrokiem innych osób. Mogą być użyte w samochodowych osłonach przeciwsłonecznych lub w przesuwanym dachu lub w iluminatorach lotniczych.

176 548

Układ sterowania według wynalazku jest szczególnie dobrze dostosowany do używania z komórką optyczną, stosowaną w lusterku wstecznym samochodu i tutaj jest opisany głównie w odniesieniu do tego zastosowania.

Użycie komórki optycznej w lusterku wstecznym jest znane, na przykład z opisu patentu francuskiego FR 2 366 958 (Brisard Gerard), pozwalając dostarczyć urządzenie do oglądu wstecznego, w którym odbijalność światła zmienia się w funkcji stopnia oślepiania. Tradycyjne lusterka wsteczne samochodu z właściwościami przeciwoślepiania, zwane często lustrami pryzmatycznymi, mają stan dzienny i stan nocny, przy czym stan lusterka jest zmieniany ręcznie przez kierowcę pojazdu. W stanie dziennym, wymagany jest duży stopień odbijania światła od lusterka wstecznego, zwykle większy niż 50%. W stanie nocnym, odbijalność jest ograniczona do 12% lub mniej, często około 4%, dla uniknięcia oślepienia kierowcy na przykład przez św:icitła głównych reflektorów jadącego z tyłu pojazdu.

Komórki optyczne umożliwiają wykonanie lusterka wstecznego z możliwością automatycznego dostrajania się odpowiednio do intensywności padającego światła, zmieniając stan z dziennego na nocny i vice versa i ustawiając stany pośrednie między tymi wartościami granicznymi, zwiększając wygodę i bezpieczeństwo jazdy. Komórka jest umieszczona obok i równolegle do powierzchni odbijającej lusterka i w linii optycznej między powierzchnią odbijającą a kierowcą pojazdu. Komórka dostarcza zatem różnego poziomu odbitego światła od zwierciadła do kierowcy. W jednym korzystnym przykładzie wykonania warstwa odbijająca jest wyposażona w jedną z przewodzących prąd elektryczny warstw materiału, który jednocześnie charakteryzuje się odbijalnością światła.

Poziom przepuszczalności lub odbijalności światła przez komórkę optyczną jest regulowany przez układ sterujący, który jest regulowany przez czynniki zewnętrzne. Układ sterujący jest korzystnie umieszczony we wspólnej obudowie z komórką optyczną, tworząc z nią jeden element. Tradycyjne układy sterujące zajmowały dużą objętość ze względu na trudności w miniaturyzacji ich elementów składowych.

Celem niniejszego wynalazku jest dostarczenie układu sterującego dla komórki optycznej, który może być wygodnie umieszczony obok komórki.

Według wynalazku dostarczony jest układ sterujący działaniem komórki optycznej, który zawiera pierwszy układ, zasilany przez nieskonapięciowe źródło zasilania i obejmujący oscylator i pierwotne uzwojenie cewki indukcyjnej, a także zawiera drugi układ, który obejmuje komórkę optyczną i uzwojenie wtórne wspomnianej cewki indukcyjnej, charakterystyzujące się tym, że drugi układ jest układem rezonansowym, który zawiera indukcyjność wtórnego uzwojenia i komórkę optyczną, zaś cewka indukcyjna dostarcza słabego sprzężenia między uzwojeniami pierwotnym a wtórnym.

Układ sterujący według wynalazku wykorzystuje zatem indukcyjność wtórnego uzwojenia cewki jako indukcyjności układu rezonansowego (oscylacyjnego). Układ według wynalazku ułatwia znaczną redukcję objętości układu sterującego.

Szczególną korzyścią układu według wynalazku jest to, że wysokie napięcia występują tylko w drugim układzie, w wyniku czego układ posiada mniejszą liczbę elementów narażonych na oddziaływanie wysokich napięć. Ponieważ wysokie napięcie może stwarzać problemy związane z bezpieczeństwem i zakłóceniami elektromagnetycznymi, ograniczenie występowania wysokiego napięcia do drugiego układu jest korzystne dla zmniejszenia miejsca, zajmowanego przez elementy wysokonapięciowe i zmniejszenia rozmiarów osłony zabezpieczającej, która powinna je otaczać.

Znanych jest kilka różnych typów komórek optycznych. Należą do nich elektrochromowa komórka optyczna, ciekłokrystaliczna komórka optyczna lub galwaniczna komórka optyczna. Podczas powlekania galwanicznego, przejście prądu przez przezroczystą ciecz, zawierającą sól metalu powoduje migrację jonów metalu do powierzchni szkła i tworzenie metalowego pokrycia, które absorbuje światło. Elektrodami w tym przypadku są powłoki z SnO 2. Ciekło krystaliczne komórki optyczne, galwaniczne komórki optyczne i elektrochromowe komórki optyczne są ogólnie przezroczyste w stanie spoczynkowym, ale w pewnych warunkach, jak na przykład pod wpływem przepięcia lub w przy przedłużającym się stanie wzbudzonym, powrót do stanu przezroczystości od stanu wzbudzenia

176 548 może trwać pewien czas, nawet kilka godzin, a zatem szybkość przełączania komórki może być stosunkowo mała.

Korzystny typ komórki optycznej do zastosowania z systemem sterującym według wynalazku, zawiera zawiesinę rozproszonych, drobnych cząsteczek w cieczy, mogących zmieniać swoją orientację przestrzenną w zależności od przyłożonego pola elektrycznego, zmieniając przepuszczalność światła przez zawiesinę, jak jest opisane, na przykład w patencie Stanów Zjednoczonych US 3655267 (Research Frontiers). Takie komórki optyczne przełączają się szybko ze stanu przezroczystości do stanu nieprzezroczystości. Można w nich uzyskać również wiele pośrednich wartości przepuszczalności. Korzystna jest zawiesina herapatytu w odpowiedniej cieczy, jak na przykład w octanie 3-metylobutylowym, chociaż inne typy cząsteczek mogą być również zastosowane, na przykład grafit, mika, czerwony granat, aluminium i pochodne alkaloidowych soli siarczanowych.

Płytki przezroczystego materiału, tworzące komórkę optyczną, są zwykle oddalone od siebie o około 50 pm. Jeśli ta odległość nie jest utrzymana z odpowiednią toleracją, na przykład około 5 do 10 pm, przezroczystość komórki nie jest jedno rodna lub mogą powstawać problemy w wyniku zwierania pól elektrycznych między nadmiernie zbliżonymi punktami obu płytek. Wymaganie na jednorodną odległość narzuca pewne ograniczenia na materiał, z którego płytki mogą być wykonane. Zatem, chociaż tworzywa sztuczne, takie jak tereftalan polietylenu może być brany pod uwagę, to jednak mogą wystąpić trudności w utrzymaniu stałej odległości między płytkami tworzywa sztucznego na całej powierzchni komórki. Ogólnie jest więc korzystne wykorzystywanie płytek szklanych.

Powierzchnie płytek, zwrócone w komórce ku sobie, są pokryte materiałem przewodzącym elektryczność. Korzystnym pokryciem jest tlenek indowo cynowy (ITO), który zarówno przewodzi elektryczność, jak i przepuszcza światło. Powierzchnia lustrzana lusterka wstecznego, którego częścią jest komórka, może być wykonana korzystnie w postaci warstwy odbijającej na powierzchni jednej z płytek komórki na przeciw powierzchni pokrytej warstwą przewodzącą elektryczność. Zwykle stosowanym materiałem na takie pokrycia odbijające płytek, jest srebro, chrom lub aluminium.

Kiedy komórka stanowi część lusterka wstecznego samochodu, odbijająca powierzchnia zwierciadła i komórka są umieszczone w obudowie, przymocowanej do pojazdu, na przykład do przedniej szyby pojazdu lub do drzwi. Układ sterowania działaniem komórki optycznej jest umieszczony wewnątrz lub na obudowie. Dołączone są również złącza elektryczne wewnątrz lub na obudowie, dla dołączenia komórki optycznej do systemu elektrycznego pojazdu.

W układzie sterującym według wynalazku, komórka optyczna jest korzystnie połączona bezpośrednio do uzwojenia wtórnego, zaś cewka indukcyjna dostarcza zasadniczo całej indukcyjności drugiego (oscylacyjnego) układu. Równoległy układ rezonansowy dostarcza większego współczynnika przepięcia i większej stabilności niż układ szeregowy. Fakt, że cewka indukcyjna dostarcza zasadniczo całej indukcyjności układu rezonansowego, zapewnia, że układ sterujący zajmuje małą objętość.

Określenie słabe sprzężenie jest tutaj używane w odniesieniu do magnetycznego sprzężenia między uzwojeniami pierwotnym a wtórnym, dla oznaczenia sprzężenia podobnego do sprzężenia występującego w tansformatorze, ale różniącego się większą indukcyjnością rozproszoną. Współczynnik sprzężenia K może być wyliczony z wyrażenia:

K = M/(Lp * Ls)^1/2 w którym Lp jest indukcyjnością uzwojenia pierwotnego, Ls jest indukcyjnością uzwojenia wtórnego, zaś M jest indukcyjnością wzajemną. W przypadku wynalazku, cewka powinna korzystnie posiadać współczynnik sprzężenia mniejszy niż 0,7, korzystnie mniejszy niż 0,5.

Sprzężenie powinno być słabe, aby zredukować wpływ układu pierwotnego na impedancję układu wtórnego, a jednocześnie powinno być dostatecznie silne, aby przekazać energię, konieczną dla zainicjowania i utrzymania rezonansu układu wtórnego. Zatem energia jest wprowadzana w postaci polaryzację cewki, unikając przy tym zakłócania charakterystyk układu wtórnego.

176 548

Cewka według wynalazku nie jest zatem skonstruowana jak prawdziwy transformator, w którym zwykle wymagane jest możliwie silne sprzężenie, ale działa jak słaby transformator. Zadaniem cewki ze słabym sprzężeniem według wynalazku nie jest przekaz energii z możliwie minimalnymi stratami.

Rdzeń magnetyczny cewki indukcyjnej jest korzystnie skonstruowany tak, aby dostarczał rezystancji magnetycznej dla strumienia magnetycznego w utworzonym przez rdzeń obwodzie magnetycznym. Można to dogodnie uzyskać przez umieszczenie szczeliny na drodze linii strumienia magnetycznego, przechodzących przez rdzeń magnetyczny. Szczelina jest utworzona z materiału niemagnetycznego, na przykład powietrza lub, częściej, żywicy lub tworzywa sztucznego. Wielkość szczeliny w rdzeniu magnetycznym jest korzystnie równa co najmniej 0,1 mm, bardziej korzystnie przynajmniej 0,2 mm.

Drugi układ dostarcza energii reakcji dla uaktywnienia komórki optycznej. Częstotliwość robocza układu może być wytwarzana przez drugi układ, dzięki czemu częstotliwość impulsów w układzie jest ciągle i automatycznie dostrajana do częstotliwości rezonansowej drugiego układu. Jest to korzystnie uzyskania przez skonstruowanie układu elektrycznego w taki sposób, że drugi (rezonansowy) układ jest elementem, który oddziałuje bezpośrednio na układ oscylacyjny i w ten sposób sam wytwarza częstotliwość roboczą.

W przypadku komórki z zawiesiną elektrycznie ustawialnych cząstek, stosowana zwykle częstotliwość jest rzędu 8 do 25 kHz, często rzędu 16 do 25 kHz. Zastosowanie takiego prądu przemiennego zapobiega migracji cząsteczek zawiesiny między znajdującymi się blisko siebie płytkami, co mogłoby negatywnie wpłynąć na jednorodność nieprzezroczystości lub przezroczystości, wymaganą od komórki. Należy wybrać wartość częstotliwości spoza zakresu częstotliwości akustycznych.

W układzie, w którym częstotliwość jest wytwarzana przez oscylator w pierwszym układzie, ale nie w przypadku układu autooscylatora, częstotliwość musi być początkowo dostrajana dla każdej komórki do częstotliwości rezonansowej, określonej przez konstrukcję układu komórki.

Układ sterujący według wynalazku oferuje tę korzyść, że tylko niewielka ilość energii jest wymagana dla podtrzymania wymaganego rezonansu. Szczególną dalszą korzyścią układu według wynalazku jest to, że jeśli komórka pęknie, prąd może być podtrzymany w układzie, ale przy znacznie niższym napięciu.

Cewka zawiera tradycyjny rdzeń, zwykle z miękkiego żelaza. Wielkość rdzenia jest korzystnie taka, aby pasował do wnętrza obudowy wstecznego lusterka wraz z komórką optyczną, przy czym rdzeń jest umieszczany za lusterkiem, patrząc od strony kierowcy pojazdu.

Uzwojenia pierwotne i wtórne cewki korzystnie nie przerywają się wzajemnie. Inaczej mówiąc, uzwojenie pierwotne jest korzystnie tworzone wokół jednej części rdzenia, zaś uzwojenie wtórne wokół innej części rdzenia. Konfiguracja bez przerywania uzwojeń pozwala również uzyskać słabe sprzężenie między uzwojeniami i ma dodatkowe korzyści przy wykonywaniu dostatecznie małego układu, aby zmieścił się w obudowie lusterka.

Uzwojenie pierwotne korzystnie zawiera mniej niż 100 zwojów wokół rdzenia, korzystniej 10 do 80 zwojów, a najbardziej korzystnie 40 do 80 zwojów. Wtórne uzwojenie zwykle zawiera 140 do 300 uzwojeń. Stosunek uzwojeń (przekładnia) jest zatem zwykle rzędu 3:4:1. Głównym czynnikiem przy uzyskiwaniu żądanego napięcia na komórce jest jednak nie stosunek uzwojeń, ale raczej przepięcie w drugim układzie. Przepięcie jest funkcją pojemności, indukcyjności i oporności elementów, które tworzą drugi układ. Możliwość użycia przepięcia w drugim układzie dla uzyskania żądanego spadku potencjału na komórce jest szczególną zaletą wynalazku.

Kształt fali w drugim układzie jest zasadniczo sinusoidalny, nawet jeśli kształt fali impulsów generowanych przez oscylator nie jest sinusoidalny. Przekształcenie niesinusoidalnej fali (na przykład fali prostokątnej), wytwarzanej przez oscylator na falę sinusoidalną w drugim układzie jest ułatwione przez słabe sprzężenie magnetyczne w cewce magnetycznej. Napięcie przyłożone do komórki optycznej może być regulowane przez dobór ilości energii emitowanej przez oscylator poprzez dobór rozmiarów impulsów, na przykład przez

176 548 dobór ich długości lub, alternatywnie, może być regulowane przez dobór napięcia impulsów w układzie pierwotnym.

Układ korzystnie zawiera jedną lub więcej linii sprzężenia wstecznego od układu drugiego do układu pierwszego. Daje to korzystną możliwość regulacji oscylatora w zależności od elektrycznych parametrów komórki optycznej.

Pętla sprzężenia zwrotnego może być umieszczona dla regulacji napięcia w drugim układzie i w ten sposób zapewnienie żądanej wartości napięcia na komórce optycznej dla żądanego poziomu przyciemnienia komórki. Alternatywnie lub dodatkowo, pętla sprzężenia zwrotnego może również regulować częstotliwość, oddziałującą na częstotliwość, oddziałującą na częstotliwość oscylatora w pierwszym układzie dla zapewnienia, że częstotliwość robocza drugiego układu będzie zawsze odpowiadała jego częstotliwość rezonansowej.

Można zrealizować pętlę detekcyjną, która będzie kontrolowała, czy częstotliwość robocza drugiego układu jest rzeczywiście częstotliwością rezonansową drugiego układu i będzie wysyłała odpowiedni sygnał korekcyjny do oscylatora w pierwszym układzie dla dostrojenia jego częstotliwości tak, aby uzyskać rezonans w drugim układzie.

Jeśli częstotliwość robocza nie jest taka sama, jak częstotliwość rezonansowa drugiego układu, przepięcie jest niższe i rośnie zużycie energii czynnej. Dla uzyskanie dobrego działania jest zatem korzystne zapewnienie, że częstotliwość robocza jest równa częstotliwości rezonansowej, chociaż regulacja różnicy między częstotliwością roboczą a częstotliwością rezonansową może również, w pewnym stopniu, wpływać na napięcie przyłożone do komórki poprzez regulację współczynnika przepięcia.

W jednym przykładzie wykonania wynalazku, drugi układ zawiera przynajmniej jeden kondensator, włączony równolegle do komórki optycznej. Ogólnie korzystne jest użycie dwóch lub więcej takich kondensatorów szeregowo. Zastosowanie kondensatorów połączonych szeregowo ma tę zaletę, że napięcie na poszczególnych kondensatorach jest niższe.

Układ sterowania według wynalazku może być zastosowany do różnych typów komórek optycznych. Układ sterujący reguluje wartość energii prądu przemiennego, dostarczanej do komórki optycznej. Dla komórki z zawiesiną cząstek ustawianych elektrycznie, może być potrzebne napięcie o wartościach dochodzących do 125 V, przy czym napięcie jest przykładane między powierzchnie przewodzące komórki dla wytworzenia pola elektrycznego, które orientuje cząsteczki w taki sposób, aby umożliwić przepuszczanie światła. W celu zmiany odbijalności lub przepuszczalności światła przez komórkę optyczną, wystarczy zmieniać napięcie, przykładane do komórki optycznej. Można również zmieniać częstotliwość, ale jest to mniej efektywne. Zmiany intensywności przepuszczanego światła są głównie proporcjonalne do przyłożonego napięcia, aż do wartości nasycenia. Przy braku pola elektrycznego, cząsteczki poruszają się zgodnie z ruchami Browna, przeszkadzając przejściu światła przez komórkę. W obecności słabego pola, cząsteczki mają tendencję do orientowania się w polu, ale dalej oscylują w pewnych granicach, w wyniku czego występuje pewna absorpcja światła. Konieczne jest osiągnięcie pewnej wartości granicznej pola elektrycznego, na przykład odpowiadającej napięciu rzędu 100V, aby cząsteczki w zasadzie w pełni ustawiły się wzdłuż linii pola, dając minimalną absorpcję światła.

Układ sterujący jest korzystnie regulowany przez przynajmniej jedno fotoczułe urządzenie optyczne, które mierzy intensywność światła, padającego na komórkę optyczną. Korzystnie, przynajmniej dwa takie urządzenia pomiaru intensywności światła są użyte, przy czym pierwsze kontroluje potencjalnie oślepiające światło, padające z tyłu pojazdu, zaś drugie kontroluje intensywność światła otoczenia, na przykład światła przechodzącego przez szyby samochodu, światła odbitego przez dach lub światła rozproszonego przez przezroczysty dach pojazdu.

Sterowanie opiera się na zasadzie, że sygnał proporcjonalny do poziomu światła, wykrywany przez fotoczułe urządzenie optyczne lub proporcjonalny do różnicy intensywoności światła, zmierzonej przez dwa takie urządzenia, jest wykorzystywany do oddziaływania na oscylator w układzie pierwotnym tak, aby dostroić napięcie, przykładane do końcówek komórki optycznej, a przez to - dobrać wartość nieprzezroczystości komórki.

176 548

Jeśli oprócz wewnętrznego lusterka wstecznego występuje jedno lub więcej lusterek zewnętrznych, przepuszczalność i/lub odbijalność zewnętrznych lusterek może być regulowana przez ten sam układ elektroniczny, wykonany dla sterowania wewnętrznym lusterkiem, dla zapewnienia jednoczesnego dobierania przepuszczalności i/lub odbijalności. Jednakże, ze względu na miniaturyzację i małe zużycie energii układu regulacynego według wynalazku, możliwe jest umieszczenie oddzielnych układów regulacyjnych w każdym lusterku. Z takimi oddzielnymi układami każde lusterko jest regulowane zgodnie z warunkami świetlnymi, panującymi w jego otoczeniu.

Wynalazek jest dalej opisany na przykładzie w odniesieniu do towarzyszących rysunków, na których: figura 1 przedstawia schemat układu w jednym przykładzie wykonania układu sterującego według wynalazku i przeznaczonym do stosowania w samochodzie; figura 2 przedstawia przekrój poprzeczny cewki indukcynej, stosowanej w układzie, zaś figura 3 przedstawia inny przekrój poprzeczny cewki indukcyjnej przedstawionej na figurze 2, wykonany wzdłuż linii A-A' z figury 2.

Przedstawiony układ sterujący zawiera pierwszy układ 1, zawierający baterię 3 12VDC, oscylator 4 i uzwojenie pierwotne 11 cewki indukcyjnej, mającej rdzeń magnetyczny 10. Układ zawiera również drugi układ 2, w którego skład wchodzi uzwojenie wtórne 12 cewki indukcyjnej, komórka optyczna 14 i kondensator 16, włączony równolegle do komórki optycznej 14. Cewka indukcyjna jest pokazana schematycznie na figurze 1, zaś bardziej szczegółowo na figurach 2 i 3.

Bateria 3, która zasila niskim napięciem oscylator 4, jest źródłem zasilania dla całego układu elektronicznego. Oprócz baterii 3, w układzie znajdują się elementy, które wytwarzają ujemne lub dodatnie napięcia odniesienia w pewnych miejscach układu. Pierwszym z takich elementów jest konwerter 3' DC-DC, dołączony do przodu między baterią 3 a oscylatorem 4.

Z oscylatorem 4 związane są środki tłumiące 5, w tym przypadku po prostu potencjometr, które służą do regulacji częstotliwości oscylatora 4. W alternatywnej konfiguracji, środki tłumiące 5 są zastąpione przez elementy 5' pętli sprzężenia zwrotnego dla częstotliwości (pokazane na figurze 1 liniami przerywanymi), które mierzą częstotliwość w układzie wtórnym i regulują oscylator 4 do tej częstotliwości. Układ alternatywny daje tę korzyść, że częstotliwość oscylatora jest automatycznie dostrajana do częstotliwości drugiego układu.

Komórka optyczna 14 jest typu, który zawiera zawiesinę drobnych, stałych cząsteczek w cieczy, mogących ustawiać się przestrzennie pod wpływem pola elektrycznego. Kondensator 16 jest korzystnie utworzony przez cztery kondensatory, połączone szeregowo.

Układ zawiera również układ regulacyjny, oznaczony ogólnie przez 30, który zawiera dwa fotoelektryczne urządzenia 32 i 33, mierzące intensywność światła, połączone z układem regulacyjnym 34 detektora. Napięcie odniesienia jest dostarczane do układu 34. Przewód sygnałowy 35 detektora prowadzi z układu 34 do układu porównującego 40. Układ 30 zawiera również wzmacniacz operacyjny 36 z pętlą sprzężenia zwrotnego 39. Przewód 37 układu regulacji prowadzi od drugiego układu 2 do układu porównującego 40, z którego przewód sygnałowy 38 prowadzi do wzmacniacza 36.

W przedstawionym układzie, układ porównujący 40 jest wyposażony również w środki tłumiące 41 (w tym przypadku potencjometr) dla ustalenia napięcia progowego. Element 41, który nie jest elementem istotnym, służy do ograniczenia napięcia do poziomu wystarczającego dla właściwego działania lusterka, a jednocześnie zapobiega podawaniu na komórkę niepotrzebnie wysokiego napięcia.

Konfiguracja cewki indukcyjnej, użytej w tym przykładzie wykonania wynalazku jest przedstawiona dokładniej w przekrojach poprzecznych na figurach 2 i 3. Rdzeń magnetyczny 10 jest utworzony z dwóch skierowanych ku sobie ferrytów w kształcie litery E z dystansownikiem z tworzywa sztucznego 13 między nimi. Dystansownik 13 dostarcza oporu dla przepływu strumienia magnetycznego w rdzeniu 10. Wtórne uzwojenie 12 jest nawinięte wokół centralnego ramienia, utworzonego przez środkowe ramiona umieszczonych na przeciw siebie ferrytów E, zaś uzwojenie pierwotne 11 jest nawinięte wokół jednego z ramion krańcowych każdego ferrytu.

176 548

Układ sterujący jako całość jest montowany w obudowie (nie pokazana) i może być połączony poprzez okablowanie pojazdu z zasilaniem 3 12V.

Podczas użytkowania, detektor światła jest umieszczany dla pomiaru intensywności światła w otoczeniu, na przykład przez przechwytywanie światła z przodu pojazdu i/lub światła odbitego od dachu, zaś detektor światła 33 jest umieszczony dla pomiaru intensywności światła padającego z tyłu pojazdu. Układ 34 sterowania detektorem zawiera detektor różnicowy, który porównuje sygnały z detektorów światła 32 i 33 i wprowadza do przewodu 35 sygnał proporcjonalny do stosunku intensywności światła padającego z tyłu (33) do intensywności światła otoczenia (32). Oślepiające kierowcę światło, padające na detektor 33 wytwarza odpowiedni sygnał na detektorze różnicowym. Przewód 37 przenosi sygnał proporcjonalny do napięcia drugiego układu 2. Sygnał wysyłany przez układ sterowania 34 poprzez przewód 35 jest porównywany w układzie porównującym 40 z sygnałem z przewodu 37, który wskazuje napięcie wtórne, zaś układ porównawczy 40 przesyła sygnał sterujący do wzmacniacza operacyjnego 36 przewodem 38. Sygnał sterujący uwzględnia wartość stosunku intensywności źródeł światła i napięcie przyłożone aktualnie do komórki optycznej. Podobnie można umieścić dalsze elementy sprzężenia zwrotnego dla przekazu z drugiej pętli sterującej do oscylatora 4 ustalonej częstotliwości komórki 14 (elementy sprzężenia 5' pokazano liniami przerywanymi).

Sygnał z przewodu 38 jest wzmacniany przez wzmacniacz 36 dla wymuszenia generowania przez oscylator 4 fali impulsowej (może to być fala sinusoidalna lub prostokątna) o niskim napięciu AC w pierwszym układzie 1. Fala ta poprzez cewkę indukuje w drugim układzie 2 wyższe napięcie, które jest podawane na komórkę 14. Napięcie na komórce 14 jest dalej zwiększane przez rezonans w drugim układzie i sięga typowo do 120 VAC, co pozwala na podanie na komórce 14 napięcia, które da częściowe lub pełne zorientowanie cząsteczek zawiesiny. Pełne zorientowanie daje maksymalną transmisję światła przez komórkę 14, a zatem maksymalną odbijalność lusterka wstecznego, którego komórka 14 jest częścią.

Jeśli detektor 32 światła otoczenia widzi dobre światło dzienne lub dużą intensywność światła sztucznego, zaś skierowany do tyłu detektor 33 widzi podobne warunki, wówczas różnica między odpowiednimi sygnałami fotoelektiycznymi jest mała i układ 34 wysyła sygnał poprzez przewody 35 i 38 i wzmacniacz 36, żeby uaktywnić oscylator 4 i wytworzyć w drugim układzie 2 napięcie uaktywniające komórkę. Układ porównujący 40 jest informowany przewodem 37 o wartości napięcia aktualnie wytwarzanego w drugim układzie i dostraja sygnał polecenia, wysyłany poprzez przewód 38 tak, aby uzyskać maksymalne napięcie na komórce 14.

Oscylator 4 przetwarza napięcie 12V z baterii zasilającej na napięcie AC, zaś w drugim układzie 2 wytwarzane jest napięcie 120 VAC. Częstotliwość sygnału wytwarzanego przez oscylator 4 jest dobrana do częstotliwości rezonansowej drugiego układu 2 poprzez oddziaływanie zewnętrzne poprzez elementy 5 na oscylator 4 i jest zwykle rzędu 20 kHz. Regulacja może być łatwo uzyskana poprzez pomiar natężenia prądu w drugim układzie. Kiedy częstotliwość się zmienia, natężenie prądu zmienia się zgodnie z krzywą, która przechodzi przez minimum. Częstotliwość rezonansowa jest uzyskiwana, kiedy natężenie prądu osiąga minimum. Maksymalne napięcie 120V w drugim układzie 2 wytwarza pełne zorientowanie cząsteczek zawiesiny w komórce 14.

Alternatywnie, element 5' sprzężenia zwrotnego częstotliwości dostarcza regulacji częstotliwości oscylatora 4.

Jeśli detektor 32 światła otoczenia wykrywa stłumione lub nocne warunki, zaś skierowany do tyłu detektor 33 odbiera podobne warunki, wówczas różnica między odpowiednimi sygnałami fotoelektiycznymi jest znów mała. Układ 34 znów wysyła sygnał poprzez przewody 35 i 38 i, jak opisano powyżej, znów uzyskiwany jest najwyższy poziom przezroczystości komórki i odbijalności lusterka.

Jeśli jednak detektor 32 światła otoczenia stwierdza przyciemnione lub nocne warunki, zaś skierowany do tyłu detektor 33 odbiera oślepiające, intensywne światło przednich reflektorów samochodu, wówczas różnicą między odpowiednimi sygnałami

176 548 fotoelektrycznymi jest duża i układ 34 wysyła odpowiedni sygnał do wzmacniacza 36. W tej sytuacji nie jest wytwarzane napięcie w cewce indukcyjnej 11/12 i nie jest podawane napięcie na komórkę 14. Przy braku napięcia w układzie 2, cząsteczki komórki przyjmują przypadkowe ustawienia, powodując matowość komórki i redukując odbijalność lusterka do najniższego poziomu.

Jeśli różnica między sygnałami z detektora 32, mierzącego intensywoność światła otoczenia i z detektora 33, skierowanego do tyłu, ma wartość pośrednią między krańcowymi wartościami, opisanymi powyżej, na przykład przy niezbyt przyciemnionym świetle i przy niezbyt drażniącym świetle przechodzącym przez tylną szybę, układ 34 wysyła sygnał poprzez wzmacniacz 36 do oscylatora 4, który wytwarza pewne pobudzenie dla oscylatora 4, ale szerokość impulsów wytwarzanych w układzie 1 jest stosunkowo mała, a zatem napięcie w drugim układzie 2 jest odpowiednio niskie. W tych warunkach napięcie drugiego układu daje tylko częściowe zorientowanie cząsteczek zawieszonych w komórce 14, wytwarzając pośredni poziom matowości komórki 14 i pośredni poziom odbijalności zwierciadła jako całości.

Jeśli trzeba, detektor 32 światła otoczenia może być wyposażony w element wytwarzający opóźnienie czasowe (nie pokazany na figurach) tak, że komórka 14 nie wraca przedwcześnie do pełnej przezroczystości w wyniku tego, że światła przejeżdżającego pojazdu na krótko zwiększają intensywność światła otoczenia, docierającego do detektora 32.

W typowym przykładzie układu sterującego według wynalazku, komórka 14 ma pojemność 11 nF, zaś kondensator 16, utworzony z czterech kondensatorów 22 nF połączonych szeregowo, ma pojemność 5,5 nF. Każdy ferryt w kształcie litery E ma 25 mm wysokości, 13 mm szerokości i 8 mm grubości i jest wykonany z materiału 3C8. Cewka indukcyjna ma 66 zwojów w uzwojeniu pierwotnym (1) na jednej części rdzenia, 240 zwojów w uzwojeniu wtórnym (2) na innej części rdzenia i przerwę 2,5 mm w obwodzie magnetycznym. Uzwojenie pierwotne 11 ma indukcyjność Lp równą 0,318 mH, uzwojenie wtórne 12 ma indukcyjność Ls równą 6,31 mH, zaś indukcyjność wzajemna M jest równa 0,6 mH. Współczynnik sprzężenia K cewki indukcynej, obliczony według powyższej zależności jest równy 0,423.

Alternatywnie, drugi układ może być układem autooscylacyjnym. W tym przypadku drugi (rezonansowy) układ wymusza częstotliwość roboczą na oscylatorze.

Claims (27)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Układ sterujący odbijalnością lub przepuszczalnością światła przez komórkę optyczną (14), zawierający pierwszy układ (1), zasilany przez niskonapięciowe źródło zasilania (3) i zawierający oscylator (4) i uzwojenie pierwotne (11) cewki indukcyjnej i zawierający również drugi układ (2), który obejmuje komórkę optyczną (14) i uzwojenie wtórne (12) wspomnianej cewki indukcyjnej, znamienny tym, że układ drugi (2) zawiera indukcyjność wtórnego uzwojenia (12) i tym, że obwód magnetyczny cewki indukcyjnej zawiera opór magnetyczny dla przepływu strumienia magnetycznego dla dostarczenia słabego sprzężenia między uzwojeniami pierwotnymi (11) a wtórnym (12).
2. 2. Układ sterujący według zastrz. 1, w którym komórka optyczna (14) jest połączona bezpośrednio z uzwojeniem wtórnym (12), zaś cewka indukcyjna dostarcza w zasadzie całej indukcyjności układu rezonansowego (2).
3. 3. Układ sterujący według zastrz. 1 lub zastrz. 2, w którym cewka indukcyjna zawiera rdzeń magnetyczny (10), który dostarcza oporu magnetycznego dla przepływu strumienia w obwodzie magnetycznym, utworzonym w rdzeniu.
4. 4. Układ sterujący według zastrz. 3, w którym rdzeń magnetyczny (10) posiada szczelinę (13) na drodze linii strumienia magnetycznego.
5. 5. Układ sterujący według zastrz. 4, w którym szczelina (13) w rdzeniu magnetycznym ma szerokość równą przynajmniej 0,1 mm.
6. 6. Układ sterujący według zastrz. 5, w którym szczelina (13) w rdzeniu magnetycznym ma szerokość równą przynajmniej 0,2 mm.
7. 7. Układ sterujący według dowolnego z poprzednich zastrzeżeń, w którym uzwojenia pierwotne (11) i wtórne (12) cewki nie przerywają się wzajemnie.
8. 8. Układ sterujący według zastrz. 7, w którym uzwojenie pierwotne (11) jest utworzone wokół jednej części rdzenia magnetycznego (10), zaś uzwojenie wtórne (12) jest utworzone wokół innej części rdzenia magnetycznego (10).
9. 9. Układ sterujący według dowolnego z poprzednich zastrzeżeń, w którym uzwojenie pierwotne (11) zawiera mniej niż 100 zwojów.
10. 10. Układ sterujący według zastrz. 9, w którym uzwojenie pierwotne (11) zawiera 10 do 80 zwojów.
11. 11. Układ sterujący według zastrz 10, w którym uzwojenie pierwotne (11) zawiera 40 do 80 zwojów.
12. 12. Układ sterujący według dowolnego z poprzednich zastrzeżeń, w którym uzwojenie pierwotne (12) zawiera 140 do 300 zwojów.
13. 13. Układ sterujący według dowolnego z poprzednich zastrzeżeń, w którym współczynnik sprzężenia cewki indukcyjnej jest mniejszy niż 0,7.
14. 14. Układ sterujący według zastrz 13, w którym współczynnik sprzężenia cewki indukcynej jest mniejszy niż 0,5.
15. 15. Układ sterujący według dowolnego z poprzednich zastrzeżeń, w którym napięcie na komórce optycznej (14) jest regulowane przez modulację energii impulsów, podawanych na uzwojenie pierwotne (11).
16. 16. Układ sterujący według dowolnego z poprzednich zastrzeżeń, który zawiera przynajmniej jedną pętlę sprzężenia zwrotnego (5') od drugiego układu (2) do pierwotnego układu (1).
17. 17. Układ sterujący według zastrz. 16, w którym pętla sprzężenia zwrotnego (5') reguluje napięcie w drugim układzie (2) dla zapewnienia przez cały czas wymaganego napięcia na komórce optycznej (14) dla żądanego poziomu przyciemnienia komórki (14).

    176 548
18. 18. Układ sterujący według zastrz. 16 lub zastrzeżenia 17, w którym pętla sprzężenia zwrotnego (5')) reguluje częstotliwość oddziałującą na oscylator (4) w pierwszym układzie (1) dla zapewnienia, że zawsze częstotliwość robocza drugiego układu (2) jest równa jego częstotliwości rezonansowej.
19. 19. Układ sterujący według dowolnego z poprzednich zastrzeżeń, w którym drugi układ (2) zawiera przynajmniej jeden kondensator (16), połączony równoległe z komórką optyczną (14).
20. 20. Układ sterujący według zastrz. 19, w którym drugi układ (2) zawiera, włączone równolegle do komórki optycznej (14), co najmniej dwa kondensatory (16), połączone ze sobą szeregowo.
21. 21. Układ sterujący według dowolnego z poprzednich zastrzeżeń, w którym rezonans drugiego układu (2) ustala oscylacje w pierwszym układzie (1) i w ten sposób określa częstotliwość roboczą układu.
22. 22. Układ sterujący według dowolnego z poprzednich zastrzeżeń, który jest regulowany przynajmniej przez jedno fotoczułe urządzenie optyczne (32,33), które mierzy intensywość światła padającego na komórkę optyczną (14).
23. 23. Układ sterujący według zastrz. 22, który zawiera dwa fotoczułe urządzenia optyczne (32,33), jedno umieszczone dla pomiaru intensywności światła, które może oślepiać, padającego z tyłu pojazdu, zaś drugie jest umieszczone dla pomiaru intensywności światła otoczenia.
24. 24. Układ sterujący według dowolnego z poprzednich zastrzeżeń, w którym komórka optyczna (14) jest typu, w którym wykorzystuje się zawiesinę rozproszonych, drobnych cząsteczek w cieczy, mogących orientować się w polu elektrycznym dla zmiany transmisji światła przez zawiesinę.
25. 25. Układ sterujący według dowolnego z poprzednich zastrzeżeń, w którym komórka optyczna jest częścią lusterka wstecznego pojazdu.
26. 26. Układ sterujący według zastrz. 25, który jest umieszczony wewnątrz obudowy lusterka wstecznego.
27. 27. Układ sterujący według zastrz. 25, w którym cewka indukcyjna zawiera rdzeń (10), który ma wymiary, pozwalające na umieszczenie go wewnątrz obudowy lusterka wstecznego.