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Die
Erfindung betrifft einen Regensensor für ein Fahrzeug, insbesondere
Kraftfahrzeug, mit einer Ansteuerelektronik, die den Regensensor
mit einer vorgegebenen Frequenz beaufschlagt.
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Ferner
betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben eines Regensensors
für ein
Fahrzeug, insbesondere Kraftfahrzeug, wobei der Regensensor mit
einer vorgegebenen Frequenz beaufschlagt wird.
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Stand der Technik
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Regensensoren
der eingangs genannten Art sind bekannt. Derartige Regensensoren
werden dazu verwendet festzustellen, ob und wie stark es regnet.
Dabei können
sie so in ein elektrisches System des Fahrzeugs eingebunden sein,
dass sie bei Regen automatisch einen Scheibenwischer aktivieren
und gegebenenfalls je nach Stärke
des Regens beziehungsweise Niederschlags die Scheibenwischergeschwindigkeit
und/oder Wischhäufigkeit
anpassen. Auch können
sie so eingebunden sein, dass sie bei erkanntem Regen automatisch
Fenster und/oder ein Schiebedach eines Fahrzeugs schließen.
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Ein
derartiger Regensensor wird mit einer bestimmten Frequenz beaufschlagt,
die eine besonders genaue beziehungsweise effiziente Erkennung von
Niederschlag/Regen ermöglicht.
Nachteilig dabei ist, dass der Regensensor empfindlich gegenüber elektromagnetischer
Einstrahlung (EMV) reagiert und dadurch ein nicht zutreffendes Ergebnis
in Bezug auf einen eventuellen Niederschlag liefern kann. Dies geschieht
insbesondere dann, wenn die von der elektromagnetischen Einstrahlung
kommende Störfrequenz
oder deren Oberschwingungen im Band der vorgegebenen Frequenz des
Regensensors liegt. Insbesondere durch eine exponierte Position
des Regensensors an einer Windschutzscheibe des Fahrzeugs, kann
dieser von elektromagnetischer Einstrahlung leicht beeinflusst werden.
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Offenbarung der Erfindung
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Es
ist erfindungsgemäß vorgesehen,
dass die Ansteuerelektronik des Regensensors die Frequenz variiert.
Das hat zur Folge, dass eine elektromagnetische Einstrahlung den
Regensensor nur so lange beeinflusst, wie der Regensensor in einer
dafür anfälligen Frequenz
arbeitet. Wobei unter der dafür anfälligen Frequenz
eine Frequenz zu verstehen ist, welche derart vorgegeben ist, dass
die Störfrequenz der
elektromagnetischen Einstrahlung oder deren Oberschwingungen im
Band der vorgegebenen Frequenz liegen. Wird die vorgegebene Frequenz
durch die Ansteuerelektronik variiert, und bleibt die Störfrequenz
gleich, arbeitet der Regensensor nach dem Variieren der Frequenz
in einem gegenüber
der elektromagnetischen Einstrahlung unempfindlichen Bereich. Insgesamt
wird daher das Risiko einer "Falschaussage" des Regensensors
stark verringert.
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Nach
einer Weiterbildung der Erfindung variiert die Ansteuerelektronik
die vorgegebene Frequenz definiert, sodass vorzugsweise bestimmte, ausgewählte Frequenzen
in einer bestimmten, sich wiederholenden Reihenfolge und/oder einer
bestimmten zeitlichen Abfolge variiert beziehungsweise eingestellt
werden. Hierzu weist der Regensensor vorteilhafterweise einen nichtflüchtigen
Speicher auf, in dem die vorher ausgewählten Frequenzen hinterlegt
sind. Alternativ ist vorgesehen, dass die vorgegebene Frequenz zufällig variiert
wird. Dazu weist der Regensensor zweckmäßigerweise einen Zufallsgenerator
auf, der nach dem Zufallsprinzip Frequenzen bestimmt. Vorteilhafterweise
liegen in beiden Fällen die
ausgewählten/bestimmten
Frequenzen oberhalb von 100 KHz. Erfindungemäß ist auch eine Kombination
der oben genannten Fälle
denkbar, wobei der Zufallsgenerator zum Beispiel aus den in dem
Speicher hinterlegten Frequenzen eine zufällige Auswahl trifft und/oder
die zeitliche Abfolge zufällig
wählt.
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Vorteilhafterweise
ist der Regensensor als kapazitiver Regensensor ausgebildet. Der
kapazitive Regensensor ist besonders empfindlich gegenüber elektromagnetsicher
Einstrahlung, weshalb die die Frequenz variierende Ansteuerelektronik
für diesen besonders
vorteilhaft ist. Der kapazitive Regensensor weist zweckmäßigerweise
einen LC-Schwingkreis als Messaufnehmer auf, der typischerweise
in seiner Resonanzfrequenz betrieben wird und damit eine Änderung
der Dielektrizitätskonstanten,
zum Beispiel durch Wassertropfen, erfasst.
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Nach
einer Weiterbildung der Erfindung weist der Regensensor mindestens
eine in und/oder an einer Windschutzscheibe des Fahrzeugs angeordnete
Leiterbahnstruktur auf, die den Messaufnehmer bildet. Die Ansteuerelektronik
weist zweckmäßigerweise
einen Frequenzgenerator beziehungsweise Oszillator auf, der die
Leiterbahnstruktur mit der entsprechenden Frequenz beaufschlagt
beziehungsweise anregt. Durch die Anordnung der Leiterbahnstrukturen
in oder an der Windschutzscheibe, insbesondere im Bereich des Scheibenwischers,
ist eine vorteilhafte Erkennung von Niederschlag möglich.
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Bevorzugt
weist der Regensensor einen mit der Ansteuerelektronik gekoppelten
Eingangsverstärker
auf, dessen Arbeitsfrequenz an die vorgegebene Frequenz anpassbar
ist. Der Eingangsverstärker,
der zweckmäßigerweise
einer Auswerteeinheit des Regensensors zugeordnet ist, ist dabei
derartig an die Ansteuerelektronik gekoppelt, dass diese dem Eingangsverstärker die
gerade auf den Regensensor beaufschlagte Frequenz übermittelt
beziehungsweise aufprägt,
sodass Regensensor und Eingangsverstärker in derselben Frequenz
arbeiten. Dies erlaubt eine einfache und genaue Auswertung der vom
Regensensor gelieferten Daten.
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Zweckmäßigerweise
ist der Regensensor mit der Ansteuerelektronik kabelgebunden oder
induktiv gekoppelt. Ist der Regensensor kabelgebunden, also über eine
Verdrahtung mit der Ansteuerelektronik gekoppelt, so kann ein Resonanzfrequenzsytem,
welches die Resonanzfrequenz des Regensensors beziehungsweise des
Messaufnehmers an die jeweilige vorgegebene Frequenz anpasst, als
ein zusätzliches
Bauelement oder als ein zusätzlicher Schaltkreis
auf einfache Art und Weise in die Ansteuerelektronik eingebunden
werden. Dadurch arbeitet der Regensensor mit variierender Frequenz
stets im Resonanzpunkt des Messaufnehmers. Dabei kann das zusätzliche Bauelement/der
zusätzliche
Schaltkreis in Serienschaltung oder in Parallelschaltung hinzugeschaltet
werden. Ist der Regensensor mit der Ansteuerelektronik induktiv
gekoppelt, also ohne einen direkten Kontakt, ist die Anpassung der
Resonanzfrequenz etwas aufwendiger. Daher gibt es zwei Möglichkeiten,
entweder wird akzeptiert, dass der Regensensor nicht in der optimalen
Resonanzfrequenz arbeitet und die Messergebnisse entsprechend kompensiert
werden müssen,
oder die Ansteuerelektronik weist ein mit dem Regensensor induktiv
gekoppeltes Resonanzfrequenzeinstellsystem auf, das induktiv die
Resonanzfrequenz des Regensensors beziehungsweise des Messaufnehmers
beeinflusst, und somit ein Arbeiten des Regensensors in der Resonanzfrequenz
bei unterschiedlich vorgegebenen Frequenzen ermöglicht. Das Resonanzfrequenzeinstellsystem
ist dabei zweckmäßigerweise mit
der Ansteuerelektronik kabelgebunden gekoppelt und bestimmt anhand
der von der Ansteuerelektronik gelieferten (vorgegebenen) Frequenz
die einzustellende Resonanzfrequenz des Regensensors/des Messaufnehmers.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
ist gekennzeichnet durch die Variation der vorgegebenen Frequenz,
wodurch, wie oben beschrieben, der Einfluss von Störfrequenzen
aufgrund elektromagnetischer Einstrahlung auf den Regensensor, insbesondere
auf einen Messaufnehmer des Regensensors, stark verringert wird.
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Vorteilhafterweise
wird die vorgegebene Frequenz definiert oder zufällig variiert. Zum Beispiel werden
mittels eines Zufallsgenerators bestimmte, in einem Speicher hinterlegte
Frequenzen zufällig
in Bezug auf ihre Reihenfolge und/oder ihre zeitliche Abfolge eingestellt
beziehungsweise vorgegeben.
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Nach
einer Weiterbildung der Erfindung wird als Regensensor ein kapazitiver
Regensensor verwendet.
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Vorteilhafterweise
wird die Arbeitsfrequenz eines Eingangsverstärkers des Regensensors an die vorgegebene
Frequenz angepasst, sodass eine vorteilhafte Auswertung der Messergebnisse
möglicht ist.
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Zweckmäßigerweise
wird die Resonanzfrequenz des Regensensors beziehungsweise des Messaufnehmers
an die vorgegebene Frequenz angepasst, sodass der Regensensor stets
im Resonanzpunkt (des Messaufnehmers) arbeitet, und somit Änderungen
der Dielektrizitätskonstanten
durch beispielsweise Wassertropfen auf der Windschutzscheibe, gut
erkannt werden können.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Im
Folgenden soll die Erfindung anhand einiger Figuren erläutert werden.
Dabei zeigen
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1a bis 1c Ausführungsbeispiele
einer Leiterbahnstruktur,
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2 eine
Prinzipskizze eines Regensensors und
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3 eine
schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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Ausführungsform(en)
der Erfindung
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Die 1a und 1b zeigen
Ausführungsbeispiele
für vorteilhafte
Leiterbahnstrukturen 1 und 2, die für einen
kapazitiven Regensensor verwendet und in und/oder an einer Windschutzscheibe
eines Fahrzeugs angeordnet werden. Die 1c zeigt
ein den Leiterbahnstrukturen 1 und 2 entsprechendes Ersatzschaltbild
mit einer Induktionsspule 3 und einer Kapazität 4,
welche durch die Eigenkapazität
der Leiterbahnstrukturen 1 beziehungsweise 2 realisiert
ist. Wird die Windschutzscheibe am Bereich der Leiterbahnstrukturen 1 beziehungsweise 2 befeuchtet,
so ändert
sich die Dielektrizitätskonstante
des LC-Schwingkreises 5, der durch die Induktionsspule 3 und
die Kapazität 4 gebildet
wird. Die Leiterbahnstruktur 1 beziehungsweise 2 wirkt
dabei als Messaufnehmer des Regensensors.
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Die 2 zeigt
eine Prinzipskizze eines erfindungsgemäßen Regensensors 6 mit
dem die Leiterbahnstruktur 1 oder 2 darstellenden
LC-Schwingkreis 5. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel weist
der Regensensor eine Ansteuerelektronik 7 auf, die induktiv über eine
Durchstimmeinrichtung 8 mit dem den Messaufnehmer 9 bildenden LC-Schwingkreis 5 gekoppelt
ist. Die Ansteuerelektronik 7 weist einen als Frequenzgenerator 10 wirkenden
Oszillator 11 zur Anregung des LC-Schwingkreises 5 auf.
Darüber
hinaus weist die Ansteuerelektronik 7 eine Auswerteschaltung 12 auf,
die zur Erfassung des Bedämpfungszustandes
des Oszillators 11 dient und ein Signal bereitstellt, welches
proportional zum Befeuchtungsgrad des Messaufnehmers 9 beziehungsweise
der den Regensensor 6 aufweisende Windschutzscheibe ist.
Das genannte Signal wird an einem Ausgang 13 der Ansteuerelektronik
bereitgestellt. Die Durchstimmungseinrichtung 8 kann manuell
oder automatisch betrieben werden und sorgt für die frequenzmäßige Durchstimmung
des Oszillators 11.
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Kommt
ein Material mit einer hohen Dielektrizitätskonstanten, wie zum Beispiel
Wasser, beispielsweise in Form von Regentropfen, in die Nähe des IC-Schwingkreises 5 beziehungsweise
der Leiterbahnstruktur 1 oder 2, so wird die Kapazität 4 erhöht, was
sich durch eine Frequenzverringerung auswirkt. Somit kann auf einen
Niederschlag und gegebenenfalls auf die Stärke eines Niederschlags mittels des
Regensensors 6 geschlossen werden. Der kapazitive Regensensor 6 reagiert
empfindlich auf elektromagnetische Einstrahlung, insbesondere wenn
die Störfrequenz
aufgrund der elektromagnetischen Einstrahlung oder ihre Oberschwingungen
im Band der Frequenz des kapazitiven Regensensors 6 liegen.
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Daher
wird vorteilhafterweise die Frequenz, mit der der Regensensor 6 beaufschlagt
wird, von der Ansteuerelektronik 7 variiert. Dadurch arbeitet
der Regensensor in unterschiedlichen Frequenzbereichen, wodurch
der Einfluss einer elektromagnetischen Einstrahlung auf das Messergebnis
reduziert wird. Wobei der Regensensor 6 vorzugsweise mit Frequenzen
von über
100 KHz betrieben wird, um die Leiterbahnstrukuren 1 beziehungsweise 2 klein
zu halten. Die Ansteuerelektronik 7 weist weiterhin einen
Eingangsverstärker 14 auf,
dessen Arbeitsfrequenz an die vorgegebene Frequenz anpassbar ist, um
eine genaue und einfache Auswertung der Messdaten zu ermöglichen.
Typischerweise wird der Regensensor mit der Resonanzfrequenz des IC- Schwingkreises 5 betrieben.
Um auch bei variierenden Frequenzen den Regensensor weiterhin im Resonanzpunkt
zu betreiben, ist ein hier nicht dargestelltes Resonanzfrequenzeinstellsystem
vorgesehen, welches hier ebenfalls induktiv mit dem Regensensor 6,
beziehungsweise dem IC-Schwingkreis 5/dem
Messaufnehmer 9 gekoppelt ist. Dadurch kann die Resonanzfrequenz
des LC-Schwingkreises 5 vorteilhaft beeinflusst werden.
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Die 3 zeigt
schematisch ein Ausführungsbeispiel
des erfindungsgemäßen Verfahrens zum
Betreiben des in der 2 dargestellten Regensensors 6.
In einem ersten Schritt 15 wird der Regensensor 6 aktiviert.
In dem darauf folgenden Schritt 16 stellt die Ansteuerelektronik 7 mittels
des Oszillators 11 eine Frequenz oberhalb von 100KHz ein,
wobei die Frequenz definiert oder zufällig variiert wird. Dazu sind
in einem Speicher 17 unterschiedliche vorherbestimmte Frequenzen
hinterlegt, die im Schritt 16 in einer bestimmten Reihenfolge
und zu bestimmten Zeitpunkten oder zufällig, sowohl in Bezug auf die
Reihenfolge als auch auf den Zeitpunkt, ausgewählt werden. In einem dritten
Schritt 18 wird die Arbeitsfrequenz des Eingangsverstärkers 14 an
die im Schritt 16 eingestellte Frequenz angepasst. Im darauffolgenden
Schritt 19 wird mittels des Resonanzfrequenzeinstellsystems
die Resonanzfrequenz des IC-Schwingkreises 5 an
die im Schritt 16 ausgewählte/vorgegebene Frequenz angepasst,
sodass der Regensensor 6 im Resonanzpunkt arbeitet. In
einem vierten Schritt 20 werden die Änderung der Dielektrizitätskonstanten
aufgrund von beispielsweise Wassertropfen auf der Windschutzscheibe
durch die Auswerteeinheit 12 ausgewertet und beispielsweise
am Ausgang 13 bereitgestellt. Alternativ dazu kann die Auswerteschaltung 12 auch
derart ausgebildet sein, dass sie unterschiedliche elektrische/elektronische Bauelemente
des Fahrzeugs ansteuert, sodass beispielsweise bei festgestelltem
Niederschlag/Regen Front- und/oder Heckscheibenwischer 21,
elektrische Fensterheber 22 und/oder ein elektrisches Schiebedach 23 automatisch
betätigt
werden.