WO2009046966A1 - Kapazitiver regensensor mit vergrösserter sensitiver fläche - Google Patents

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WO2009046966A1
WO2009046966A1 PCT/EP2008/008468 EP2008008468W WO2009046966A1 WO 2009046966 A1 WO2009046966 A1 WO 2009046966A1 EP 2008008468 W EP2008008468 W EP 2008008468W WO 2009046966 A1 WO2009046966 A1 WO 2009046966A1
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housing
rain sensor
circuit board
electrically conductive
electrode
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PCT/EP2008/008468
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French (fr)
Inventor
Jochen Gans
Hans-Michael Schmitt
Thomas Polzer
Maik Rienecker
Oliver Eisenmann
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Preh Gmbh
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    • 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

Definitions

  • the present invention relates to a capacitive rain sensor, in particular for a motor vehicle, having at least two electrodes.
  • Such a rain sensor is already known from the German patent application DE 10 2006 032 372 A1 of the applicant.
  • Generic rain sensors are usually installed in the windshield of a motor vehicle to detect rain on the disc and to activate, for example, the windshield wipers.
  • the two electrodes of the sensor form a capacitor whose capacity changes when rain is in the detection range of the sensor. The change in capacity is detected and evaluated.
  • the detected area is relatively small. It is therefore the object of the present invention to provide a capacitive rain sensor with an increased sensitive area.
  • a capacitive rain sensor according to claim 1 has an at least partially electrically conductive housing and a printed circuit board, wherein a first electrode is formed by a conductive surface arranged on the printed circuit board.
  • the electrically conductive part of the housing forms a second electrode. This ensures that the electrodes are not limited to the surface of the circuit board, but also include the housing and the detection range of the rain sensor is increased.
  • a capacitive rain sensor according to claim 2 has a sensor module with a housing and a printed circuit board, wherein a first electrode is formed by a conductive surface arranged on the printed circuit board. Furthermore, a holding device for the sensor module is present.
  • the holding device is at least partially electrically conductive and the electrically conductive part of the holding device forms a second electrode.
  • the frequent application case is taken into account that the sensor module is mounted in a holding device.
  • the holding device becomes part of the capacitor of the capacitive rain sensor, as a result of which the sensitive area is further increased.
  • the holding device is preferably a holding frame.
  • the sensor module is, for example, clipped or pressed into the holding frame.
  • the capacitive rain sensor preferably has an electrical connection, in particular a contact surface, between the electrically conductive part of the holding device and the sensor module.
  • an electrical connection between the second electrode and an evaluation electronics arranged, for example, in the sensor module or an electrical connection on the sensor module, via which the capacitive rain sensor is connected to the on-board electronics of the motor vehicle.
  • the housing is partially formed electrically conductive, for example, to produce an electrical connection between the electrically conductive part of the holding device and the sensor module.
  • the conductive region of the housing or the holding device consists of a conductive coating.
  • the housing or the holding device is designed as an MID component (Molded Interconnected Device).
  • the printed circuit board forms part of the housing. In this case, the side of the printed circuit board which carries the first electrode, preferably to the outside. This ensures that the first electrode of the mounted capacitive sensor is arranged as close as possible to the disc to be examined.
  • the circuit board and the housing form a continuous surface.
  • the housing and the circuit board are flat, for example, on the windshield.
  • the side of the housing which forms the continuous surface is at least partially designed to be electrically conductive as a second electrode, so that the two electrodes lie in a planar or curved surface.
  • the printed circuit board, the holding device and optionally the housing form a continuous surface.
  • the circuit board, the housing and the holding device are planar, for example, on the windshield.
  • the side of the holding device forming the common surface is at least partially designed to be electrically conductive as a second electrode, so that the two electrodes lie in a planar or curved surface.
  • a capacitive rain sensor according to the invention may contain other sensors, such as moisture or fog sensors.
  • Figure 1 is a capacitive rain sensor with partially conductive housing
  • FIG. 2 shows a capacitive rain sensor in a partially conductive holding frame.
  • FIG. 1 shows a spatial representation of a capacitive rain sensor 1 with a housing 2 and a part of the housing 2 forming circuit board (board) 4.
  • On the circuit board 4 an electrode in the form of an electrically conductive electrode surface 5 is applied, which is not shown Evaluation unit is connected in the housing 2.
  • An end face 3 of the housing 2 encloses the printed circuit board 4, wherein the end face 3 and the printed circuit board 4 form a flat surface. Alternatively, the end face 3 and the circuit board 4 form a curved surface which is adapted to the shape of the windshield on which the rain sensor 1 is mounted.
  • the end face 3 of the housing 2 is electrically conductive and electrically connected to the evaluation unit, not shown.
  • the end face 3 thus represents the second electrode of the capacitive rain sensor 1.
  • the electrode surface 5 and the end face 3 form a capacitor whose capacitance changes when, for example, rain is present in the detection range of the sensor 1. In this case, the detection range is greater than in the case in which the second electrode is also applied to the circuit board 4.
  • FIG. 2 shows a plan view of a capacitive rain sensor 6 consisting of a sensor module 13 and a holding frame 10.
  • the sensor module consists of a housing 7, a printed circuit board 8 with an electrically conductive surface 9 arranged thereon and a fitting sensor 12.
  • the electrically conductive surface 9 forms an electrode of the capacitive rain sensor and is electrically connected to an evaluation unit, not shown, arranged in the housing 7.
  • the ring-segment-shaped surface 11 of the holding frame 10 is formed electrically conductive and electrically connected via a contact surface, not shown, between the holding frame 10 and the housing 7 with the evaluation unit.
  • the electrically conductive surface 11 serves as the second electrode of the capacitive rain sensor 6.
  • the electrode surface 9 and the electrically conductive surface 1 1 form a capacitor whose capacity changes when, for example, rain is in the detection range of the sensor 6. In this case, the detection range is greater than the area of the actual sensor module 13.
  • the holding frame 10 is a motor vehicle installed, glued, for example, on the windshield.
  • the sensor module 13 is clipped into the holding frame 10 and easily replaceable, for example, in the event of a defect.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen kapazitiven Regensensor (1), insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit mindestens zwei Elektroden (3, 5), aufweisend ein zumindest teilweise elektrisch leitfähiges Gehäuse (2) und eine Leiterplatte (4), wobei eine erste Elektrode (5) von einer auf der Leiterplatte (4) angeordneten, leitfähigen Fläche (5) gebildet wird und der elektrisch leitfähige Teil des Gehäuses (2) eine zweite Elektrode (3) bildet.

Description

B E S C H R E I B U N G
Kapazitiver Regensensor mit vergrößerter sensitiver Fläche
Die vorliegende Erfindung betrifft einen kapazitiven Regensensor, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit mindestens zwei Elektroden.
Ein derartiger Regensensor ist bereits aus der deutschen Patentanmeldung DE 10 2006 032 372 A1 der Anmelderin bekannt. Gattungsgemäße Regensensoren werden üblicherweise im Bereich der Windschutzscheibe eines Kraftfahrzeugs verbaut, um Regen auf der Scheibe zu detektieren und beispielsweise die Scheibenwischer zu aktivieren. Die beiden Elektroden des Sensors bilden einen Kondensator, dessen Kapazität sich ändert, wenn sich Regen im Erfassungsbereich des Sensors befindet. Die Änderung der Kapazität wird detektiert und ausgewertet.
Bei den aus dem Stand der Technik bekannten Regensensoren ist die erfasste Fläche relativ gering. Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen kapazitiven Regensensor mit vergrößerter sensitiver Fläche bereitzustellen.
Gelöst wird die Aufgabe durch einen kapazitiven Regensensor nach Patentanspruch 1 oder 2. Vorteilhafte Ausgestaltungsformen sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
Ein kapazitiver Regensensor nach Patentanspruch 1 weist ein zumindest teilweise elektrisch leitfähiges Gehäuse und eine Leiterplatte auf, wobei eine erste Elektrode von einer auf der Leiterplatte angeordneten, leitfähigen Fläche gebildet wird. Erfindungsgemäß bildet der elektrisch leitfähige Teil des Gehäuses eine zweite Elektrode. Dadurch wird erreicht, dass die Elektroden nicht auf die Fläche der Leiterplatte beschränkt sind, sondern auch das Gehäuse umfassen und der Erfassungsbereich des Regensensors vergrößert wird. Ein kapazitiver Regensensor nach Patentanspruch 2 weist ein Sensormodul mit einem Gehäuse und einer Leiterplatte auf, wobei eine erste Elektrode von einer auf der Leiterplatte angeordneten, leitfähigen Fläche gebildet wird. Weiterhin ist eine Haltevorrichtung für das Sensormodul vorhanden. Erfindungsgemäß ist die Haltevorrichtung zumindest teilweise elektrisch leitfähig ausgebildet und der elektrisch leitfähige Teil der Haltevorrichtung bildet eine zweite Elektrode. Dadurch wird dem häufigen Anwendungsfall Rechnung getragen, dass das Sensormodul in einer Haltevorrichtung montiert wird. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung wird die Haltevorrichtung zu einem Teil des Kondensators des kapazitiven Regensensors, wodurch die sensitive Fläche weiter vergrößert wird.
Bei der Haltevorrichtung handelt es sich vorzugsweise um einen Halterahmen. Das Sensormodul wird beispielsweise in den Halterahmen eingeclipst oder eingedrückt.
Durch die erfindungsgemäße Einbindung leitfähiger Strukturen des Regensensors in den Kondensatoraufbau wird die sensitive Fläche des Sensors und damit dessen Erfassungsbereich auf einfache Art und Weise ohne Veränderung des Bauraums vergrößert.
Der kapazitive Regensensor weist bevorzugt eine elektrische Verbindung, insbesondere eine Kontaktfläche, zwischen dem elektrisch leitfähigen Teil der Haltevorrichtung und dem Sensormodul auf. Somit besteht in vorteilhafter Weise eine elektrische Verbindung zwischen der zweiten Elektrode und einer beispielsweise im Sensormodul angeordneten Auswerteelektronik oder einem elektrischen Anschluss am Sensormodul, über den der kapazitive Regensensor an die Bordelektronik des Kraftfahrzeugs angeschlossen ist. Bevorzugt ist das Gehäuse teilweise elektrisch leitfähig ausgebildet, beispielsweise um eine elektrische Verbindung zwischen dem elektrisch leitfähigen Teil der Haltevorrichtung und dem Sensormodul herzustellen.
In einer Ausgestaltungsform der Erfindung besteht der leitfähige Bereich des Gehäuses beziehungsweise der Haltevorrichtung aus einer leitfähigen Beschichtung. In einer alternativen Ausgestaltungsform ist das Gehäuse beziehungsweise die Haltevorrichtung als MID-Bauteil (Molded Interconnected Device) ausgebildet. In vorteilhafter Weise bildet die Leiterplatte einen Teil des Gehäuses. Dabei zeigt die Seite der Leiterplatte, die die erste Elektrode trägt, bevorzugt nach außen. Dadurch wird erreicht, dass die erste Elektrode des montierten kapazitiven Sensors so nah wie möglich an der zu untersuchenden Scheibe angeordnet ist.
In einer Ausgestaltungsform der Erfindung bilden die Leiterplatte und das Gehäuse eine durchgängige Fläche. Somit liegen das Gehäuse und die Leiterplatte plan beispielsweise an der Windschutzscheibe an. Bevorzugt ist die die durchgängige Fläche bildende Seite des Gehäuses zumindest teilweise elektrisch leitfähig als zweite Elektrode ausgebildet, sodass die beiden Elektroden in einer planaren oder gekrümmten Fläche liegen.
In einer anderen Ausgestaltungsform der Erfindung bilden die Leiterplatte, die Haltevorrichtung und optional das Gehäuse eine durchgängige Fläche. Somit liegen die Leiterplatte, das Gehäuse und die Haltevorrichtung plan beispielsweise an der Windschutzscheibe an. Bevorzugt ist die die gemeinsame Fläche bildende Seite der Haltevorrichtung zumindest teilweise elektrisch leitfähig als zweite Elektrode ausgebildet, sodass die beiden Elektroden in einer planaren oder gekrümmten Fläche liegen.
Ein erfindungsgemäßer kapazitiver Regensensor kann weitere Sensoren wie beispielsweise Feuchtigkeits- oder Beschlagssensoren enthalten.
Die vorliegende Erfindung soll anhand zweier Ausführungsbeispiele näher erläutert werden. Dabei zeigt:
Figur 1 einen kapazitiven Regensensor mit teilweise leitfähigem Gehäuse und
Figur 2 einen kapazitiven Regensensor in einem teilweise leitfähigen Halterahmen.
Die Figur 1 zeigt eine räumliche Darstellung eines kapazitiven Regensensors 1 mit einem Gehäuse 2 und einer einen Teil des Gehäuses 2 bildenden Leiterplatte (Platine) 4. Auf die Leiterplatte 4 ist eine Elektrode in Form einer elektrisch leitfähigen Elektrodenfläche 5 aufgebracht, die mit einer nicht dargestellten Auswerteeinheit im Gehäuse 2 verbunden ist. Eine Stirnfläche 3 des Gehäuses 2 umschließt die Leiterplatte 4, wobei die Stirnfläche 3 und die Leiterplatte 4 eine ebene Fläche bilden. Alternativ bilden die Stirnfläche 3 und die Leiterplatte 4 eine gekrümmt Fläche, die der Form der Windschutzscheibe angepasst ist, auf der der Regensensor 1 montiert ist.
Die Stirnfläche 3 des Gehäuses 2 ist elektrisch leitfähig ausgebildet und elektrisch mit der nicht dargestellten Auswerteeinheit verbunden. Die Stirnfläche 3 stellt somit die zweite Elektrode des kapazitiven Regensensors 1 dar. Die Elektrodenfläche 5 und die Stirnfläche 3 bilden einen Kondensator, dessen Kapazität sich ändert, wenn sich im Erfassungsbereich des Sensors 1 beispielsweise Regen befindet. Dabei ist der Erfassungsbereich größer als in dem Fall, in dem die zweite Elektrode ebenfalls auf der Leiterplatte 4 aufgebracht ist.
Die Figur 2 zeigt eine Aufsicht auf einen kapazitiven Regensensor 6 bestehend aus einem Sensormodul 13 und einem Halterahmen 10. Das Sensormodul besteht aus einem Gehäuse 7, einer Leiterplatte 8 mit einer darauf angeordneten, elektrisch leitfähigen Fläche 9 und einem Beschlagssensor 12. Die elektrisch leitfähige Fläche 9 bildet eine Elektrode des kapazitiven Regensensors und ist elektrisch mit einer nicht dargestellten, im Gehäuse 7 angeordneten Auswerteeinheit verbunden.
Die ringsegmentförmige Fläche 11 des Halterahmens 10 ist elektrisch leitfähig ausgebildet und über eine nicht dargestellte Kontaktfläche zwischen dem Halterahmen 10 und dem Gehäuse 7 elektrisch mit der Auswerteeinheit verbunden. Die elektrisch leitfähige Fläche 11 dient als zweite Elektrode des kapazitiven Regensensors 6.
Die Elektrodenfläche 9 und die elektrisch leitfähige Fläche 1 1 bilden einen Kondensator, dessen Kapazität sich ändert, wenn sich im Erfassungsbereich des Sensors 6 beispielsweise Regen befindet. Dabei ist der Erfassungsbereich größer als die Fläche des eigentlichen Sensormoduls 13.
Der Halterahmen 10 ist ein einem Kraftfahrzeug verbaut, beispielsweise auf der Windschutzscheibe verklebt. Das Sensormodul 13 ist in den Halterahmen 10 eingeclipst und beispielsweise bei einem Defekt einfach austauschbar.

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Kapazitiver Regensensor (1), insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit mindestens zwei Elektroden (3, 5), aufweisend ein zumindest teilweise elektrisch leitfähiges Gehäuse (2) und eine Leiterplatte (4), wobei eine erste Elektrode (5) von einer auf der Leiterplatte (4) angeordneten, leitfähigen Fläche (5) gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrisch leitfähige Teil des Gehäuses (2) eine zweite Elektrode (3) bildet.
2. Kapazitiver Regensensor (6), insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit mindestens zwei Elektroden (9, 11 ), aufweisend ein Sensormodul (13) mit einem Gehäuse (7) und einer Leiterplatte (8), wobei eine erste Elektrode (9) von einer auf der Leiterplatte (8) angeordneten, leitfähigen Fläche (9) gebildet wird, gekennzeichnet durch eine Haltevorrichtung (10) für das Sensormodul (13), wobei die Haltevorrichtung (10) zumindest teilweise elektrisch leitfähig ausgebildet ist und der elektrisch leitfähige Teil (11) der Haltevorrichtung eine zweite Elektrode (11) bildet.
3. Kapazitiver Regensensor (6) nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine elektrische Verbindung, insbesondere eine Kontaktfläche, zwischen dem elektrisch leitfähigen Teil (11) der Haltevorrichtung (10) und dem Sensormodul (13).
4. Kapazitiver Regensensor (6) nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Haltevorrichtung (10) ein Halterahmen ist.
5. Kapazitiver Regensensor (6) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, gekennzeichnet durch eine im Sensormodul (13) angeordnete Auswerteelektronik.
6. Kapazitiver Regensensor (6) nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (7) zumindest teilweise elektrisch leitfähig ausgebildet ist.
7. Kapazitiver Regensensor (1 , 6) nach einem der Ansprüche 1 bis . 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterplatte (4, 8) einen Teil des Gehäuses (2, 7) bildet.
PCT/EP2008/008468 2007-10-13 2008-10-08 Kapazitiver regensensor mit vergrösserter sensitiver fläche WO2009046966A1 (de)

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