DE10127684A1

DE10127684A1 - Regensensor mit mindestens einem Heizelement und Verfahren zum Heizen eines Regensensors

Info

Publication number: DE10127684A1
Application number: DE2001127684
Authority: DE
Inventors: Norbert Hog; Bruno Hodapp; Andreas Schneider
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2001-06-01
Filing date: 2001-06-01
Publication date: 2002-12-05
Also published as: EP1397278A1; WO2002098716A1

Abstract

Es wird ein Regensensor, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, vorgeschlagen, mit mindestens einem Heizelement (23) und einer Steuereinrichtung (26), wobei das Heizelement von der Steuereinrichtung moduliert angesteuert wird.

Description

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft einen Regensensor mit mindestens einem Heizelement sowie ein Verfahren zum Heizen eines Regensensors nach Gattung der unabhängigen Ansprüche. Es sind schon Regensensoren mit einem Heizelement, beispielsweise aus der DE 197 16 975 A1 bekannt, bei denen die Scheibe im Bereich der Meßstrecke mit Hilfe eines PTC- Widerstandes als Heizelement beheizt wird. Bei diesem Regensensor ist an der Scheibe oder am auf der Scheibe befestigten Lichtleitkörper ein Heizelement angeordnet, welches mittels entsprechender Zuleitungen von der Leiterplatte mit Strom versorgt wird. Diese Einrichtungen sind jedoch aufwendige Konstruktionen und daher entsprechend teuer.

Vorteile der Erfindung

Der erfindungsgemäße Regensensor mit den Merkmalen des Hauptanspruchs hat den Vorteil, dass dadurch, dass das Heizelement von der Steuereinrichtung moduliert ansteuerbar ist, Energie eingespart wird und die Temperatur im Regensensor genauer eingestellt werden kann. Dies ist insbesondere deshalb vorteilhaft, da bei einer zu starken Erwärmung der Scheibe die Empfindlichkeit des Regensensors, beispielsweise bezüglich Nebelniederschlag, reduziert wird.

Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn der Regensensor eine Leiterplatte aufweist und das Heizelement im Bereich der Leiterplatte angeordnet ist. Auf diese Weise werden aufwendige Kontaktierungen und Verdrahtungen vermieden, die dann benötigt werden, wenn das Heizelement im Bereich der Scheibe des Kraftfahrzeugs angeordnet ist. Insbesondere kann das Heizelement auf diese Weise in SMD-Technik ausgeführt sein. Insbesondere ist dabei vorteilhaft, dass die Heizelemente näher an den optischen Bauelementen angeordnet sind, wodurch eine gleichmäßigere Erwärmung derselben stattfindet.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen ergeben sich vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Merkmale.

Besonders vorteilhaft ist dabei, wenn ein Temperaturfühler und eine Steuereinrichtung vorgesehen sind und die Steuereinrichtung das Heizelement nur oberhalb einer Schwelltemperatur aktiviert. Auf diese Weise ist gewährleistet, dass das Heizelement nur dann angesteuert wird und damit heizt, wenn die Temperatur im Inneren des Regensensors unterhalb der Schwelltemperatur liegt. Dadurch wird Energie eingespart und die Lebensdauer der Bauteile, insbesondere der Heizelemente, erhöht.

Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn an den Regensensor eine elektrische Spannung anlegbar ist und das Heizelement unter Berücksichtigung der anliegenden Spannung moduliert angesteuert wird. Dadurch ist es möglich, unabhängig von der anliegenden Spannung immer die gleiche Heizenergie vom Heizelement abgeben zu lassen.

Ein weiterer Vorteil ist dadurch gegeben, dass der Temperaturfühler zu den optischen Bauelementen den gleichen Abstand aufweist wie das Heizelement. So wird eine ausreichende Rückkopplung bzw. Dämpfung durch den thermischen Widerstand der Leiterplatte gewährleistet.

Ist der Temperaturfühler als negativ temperaturabhängiger Widerstand (NTC) ausgebildet, so kann ein kostengünstiges und zuverlässiges Bauteil als Temperaturfühler verwendet werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Heizen eines Regensensors hat den Vorteil, dass durch eine modulierte Ansteuerung der Heizelemente die Heizleistung genau eingestellt werden kann und das Temperaturniveau des Regensensors sehr genau eingehalten werden kann.

Besonders vorteilhaft ist dabei, wenn der Regensensor mit einer Spannung versorgt wird und die Modulation unter Berücksichtigung der Spannung vorgenommen wird, da so die Abgabe der Heizleistung sehr konstant und insbesondere spannungsunabhängig erfolgen kann.

Weiterhin ist dabei vorteilhaft, wenn die Temperatur im Regensensor gemessen wird und die Heizelemente in Abhängigkeit von der gemessenen Temperatur angesteuert werden. Dadurch kann eine hohe Temperaturkonstanz erreicht werden oder ein vorgegebenes Temperaturprofil durchgefahren werden.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Regensensors nach dem Stand der Technik,

Fig. 2 eine Leiterplatte eines Regensensors in schematischer Darstellung und

Fig. 3 ein Diagramm, in dem das Spannungsverhältnis am Heizelement über der Zeit dargestellt ist.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Fig. 1 zeigt einen Regensensor mit einer Heizeinrichtung nach dem Stand der Technik. Der Regensensor weist ein Gehäuse 10 auf, welches mittels eines Koppelmediums 12 an einer Scheibe 14, beispielsweise der Windschutzscheibe eines Kraftfahrzeugs, befestigt ist.

Um Regen oder Feuchtigkeit auf der sensorabgewandten Seite der Scheibe 14 zu erkennen, weist der Regensensor Sender 16 und Empfänger 18 auf, die gemeinsam auf einer Leiterplatte 20 angeordnet sind. Das Licht des Senders 16 wird über einen Lichtleitkörper 22 in das Koppelmedium 12 und die Scheibe 14 eingekoppelt. An der vom Regensensor abgewandten Glas-Luft- Grenzfläche der Scheibe 14 wird das Licht des Senders 16 total reflektiert und über den Lichtleitkörper 22 zum Empfänger 18 zurückgeworfen. Befindet sich Feuchtigkeit an der Glas-Luft-Grenzfläche der Scheibe 14, so wird ein Teil des Lichtes des Senders 16 weggestreut und nur ein verbleibender Rest gelangt wieder zurück zum Empfänger 18.

Weiterhin weist der Regensensor ein Heizelement 23 auf, welches im Bereich des Lichtleitkörpers 22 nahe der Scheibe 14 angeordnet ist und über lange Zuführungen 24 mit der Leiterplatte 20 verdrahtet ist. Diese Heizelemente 24 dienen in erster Linie dazu, um die Scheibe 14 im Bereich der Meßstrecke zu beheizen und Schlieren und Eiskristalle schneller abdampfen zu lassen.

In Fig. 2 ist eine Leiterplatte 20 eines erfindungsgemäßen Regensensors dargestellt. Die Sender 16 und die Empfänger 18 sind paarweise gegenüberliegend in Form eines Parallelogramms angeordnet. Nahe der Sender 16 sind direkt auf der Leiterplatte 20 die Heizelemente 23 in SMD-Technik aufgebracht. Die Heizelemente 22 werden durch eine als Mikrocomputer ausgebildete Steuereinrichtung 26 über einen Steuertransistor 28 angesteuert. Weiterhin ist mit der Steuereinrichtung 26 ein Temperaturfühler 30 verbunden, der die Temperatur innerhalb des Gehäuses 10 mißt und an die Steuereinrichtung 26 ein entsprechendes Signal weiterleitet. Zur Stromversorgung weist die Leiterplatte 20 zwei Kontakte 32 auf, zwischen denen im Betrieb eine Spannung U anliegt.

Die Steuereinrichtung 26 ist dabei so ausgebildet, dass sie die zwischen den Kontakten 32 anliegende Spannung U zu detektieren vermag und die Heizelemente 23 in Abhängigkeit der Spannung U und des Signals des Temperaturfühlers 30 steuern kann. Der Temperaturfühler 30 ist dabei etwa gleich weit von einem der Sender 16 entfernt wie eines der beiden Heizelemente 23. Der Temperaturfühler 30 ist dabei als NTC ausgebildet.

In Fig. 3 ist die Ansteuerung der Heizelemente 23 beispielhaft dargestellt. Die Steuereinrichtung 26 legt an die als Widerstände ausgebildeten Heizelemente 23 die Arbeitsspannung nicht kontinuierlich, sondern getaktet an.

Die Taktfrequenz T bleibt dabei konstant, kann jedoch auch variabel sein. Um die Heizleistung der Heizelemente 23 zu steuern, wird an diese die Arbeitsspannung VA in Form eines Rechtecksignals angelegt. Das Taktverhältnis TV = T1/T0 dieses Rechtecksignals bestimmt die von Heizelement 23 abgegebene Heizleistung. Die Zeit T1 entspricht dabei dem Zeitintervall während dem die Spannung VA am Heizelement 23 anliegt. Die Zeit T0 dem Zeitintervall, während dem am Heizelement 23 keine Spannung anliegt. Weicht die an den Kontakten 32 anliegende Spannung U von einer Sollspannung US ab, so kann das Taktverhältnis TV entsprechend verändert werden. Entspricht die anliegende Spannung U der Sollspannung US, so beträgt das Taktverhältnis TV beispielsweise 1. Während der Periodendauer T liegt also für die Zeit T1 die Arbeitsspannung VA am Heizelement 23 an und für die Zeit T0 keine Spannung am Heizelement 23 an, wobei T1 = T0 und T1 + T0 = T. Überschreitet die Spannung U die Sollspannung US, so wird das Taktverhältnis TV entsprechend kleiner gewählt. In diesem Falle wird T1 also kleiner und T0 größer gewählt werden. Dieser Einfluß auf das Taktverhältnis TV kann jedoch auch vom Temperaturfühler 30 über die Steuereinrichtung 26 ausgeübt werden und damit die Heizleistung der Heizelemente 22 eingestellt und verändert werden.

Natürlich ist es auch möglich, die Heizleistung von weiteren/anderen Eingangssignalen 29 abhängig zu machen. Dies können beispielsweise Signale der Außentemperatur sein aber auch Signale, welche durch die Regensensorfunktion generiert werden, wie beispielsweise Regelsignale der Sender 16 oder ähnliche.

In einer Variation der Erfindung können die Heizelemente 23 auch etwas über der Leiterplatte 20 angeordnet sein, jedoch sollte der Abstand zwischen Lichtleitkörper 22 und Heizelement 23 größer als der Abstand zwischen Leiterplatte 20 und Heizelement 23 sein.

Claims

1. Regensensor, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit mindestens einem Heizelement (23) und einer Steuereinrichtung (26), dadurch gekennzeichnet, daß das Heizelement von der Steuereinrichtung moduliert ansteuerbar ist.

2. Regensensor, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit mindestens einer Leiterplatte (20) und mindestens einem Heizelement (23), dadurch gekennzeichnet, daß das mindestens eine Heizelement (23) im Bereich der Leiterplatte (20) angeordnet ist.

3. Regensensor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Temperaturfühler (30) und eine Steuereinrichtung (26) vorgesehen ist und das Heizelement (23) nur unterhalb einer Schwelltemperatur (ST) aktivierbar ist.

4. Regensensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dem Regensensor eine Eingangsgröße (29), insbesondere eine elektrische Spannung () zuführbar ist und das Heizelement (23) unter Berücksichtigung der Eingangsgröße () moduliert ansteuerbar ist.

5. Regensensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein optisches Bauelement () vorgesehen ist und die Temperaturfühler (30) zu diesem etwa den gleichen Abstand aufweist, wie das mindestens eine Heizelement (23).

6. Regensensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Temperaturfühler (30) als NTC ausgebildet ist.

7. Regensensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Heizelement (23) aus SMD-Bauelementen ausgebildet ist.

8. Verfahren zum Heizen eines Regensensors, dadurch gekennzeichnet, daß Heizelemente vorgesehen sind, die moduliert, insbesondere gepulst, angesteuert werden.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Regensensor mit einer Eingangsgröße (), insbesondere einer Spannung (V) versorgt wird und die Modulation unter Berücksichtigung der Eingangsgröße () vorgenommen wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur im Regensensor gemessen wird und die Heizelemente (23) in Abhängigkeit von der gemessenen Temperatur angesteuert werden.