DE102006059636A1 - Regensensor für ein Fahrzeug und Verfahren zum Betreiben eines Regensensors - Google Patents

Regensensor für ein Fahrzeug und Verfahren zum Betreiben eines Regensensors Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Regensensor (6) für ein Fahrzeug, insbesondere Kraftfahrzeug, mit einer Ansteuerelektronik (7), die den Regensensor (6) mit einer vorgegebenen Frequenz beaufschlagt. Es ist vorgesehen, dass die Ansteuerelektronik (7) die Frequenz variiert. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben eines Regensensors.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Regensensor für ein Fahrzeug, insbesondere Kraftfahrzeug, mit einer Ansteuerelektronik, die den Regensensor mit einer vorgegebenen Frequenz beaufschlagt.
  • Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben eines Regensensors für ein Fahrzeug, insbesondere Kraftfahrzeug, wobei der Regensensor mit einer vorgegebenen Frequenz beaufschlagt wird.
  • Stand der Technik
  • 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.
  • 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.
  • Offenbarung der Erfindung
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Nach einer Weiterbildung der Erfindung wird als Regensensor ein kapazitiver Regensensor verwendet.
  • Vorteilhafterweise wird die Arbeitsfrequenz eines Eingangsverstärkers des Regensensors an die vorgegebene Frequenz angepasst, sodass eine vorteilhafte Auswertung der Messergebnisse möglicht ist.
  • 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.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Im Folgenden soll die Erfindung anhand einiger Figuren erläutert werden. Dabei zeigen
  • 1a bis 1c Ausführungsbeispiele einer Leiterbahnstruktur,
  • 2 eine Prinzipskizze eines Regensensors und
  • 3 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
  • Ausführungsform(en) der Erfindung
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.

Claims (12)

  1. Regensensor für ein Fahrzeug, insbesondere Kraftfahrzeug, mit einer Ansteuerelektronik, die den Regensensor mit einer vorgegebenen Frequenz beaufschlagt, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuerelektronik (7) die Frequenz variiert.
  2. Regensensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die vorgegebene Frequenz definiert oder zufällig variiert wird.
  3. Regensensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die Ausbildung als kapazitiver Regensensor (6).
  4. Regensensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Regensensor (6) in und/oder an einer Windschutzscheibe des Fahrzeugs angeordnete Leiterbahnstrukturen (1, 2) aufweist.
  5. Regensensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Regensensor (6) einen mit der Ansteuerelektronik (7) gekoppelten Eingangsverstärker (14) aufweist, dessen Arbeitsfrequenz an die vorgegebene Frequenz anpassbar ist.
  6. Regensensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Regensensor (6) mit der Ansteuerelektronik (7) kabelgebunden oder induktiv gekoppelt ist.
  7. Regensensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuerelektronik (7) ein mit dem Regensensor (6) kabelgebunden oder induktiv gekoppeltes Resonanzfrequenzeinstellsystem aufweist.
  8. Verfahren zum Betreiben eines Regensensors, insbesondere nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, für ein Fahrzeug, insbesondere Kraftfahrzeug, wobei der Regensensor mit einer vorgegebenen Frequenz beaufschlagt wird, gekennzeichnet durch die Variation der Frequenz.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die vorgegebene Frequenz definiert oder zufällig variiert wird.
  10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Regensensor ein kapazitiver Regensensor verwendet wird.
  11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Arbeitsfrequenz eines Eingangsverstärkers des Regensensors an die vorgegebene Frequenz angepasst wird.
  12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Resonanzfrequenz des Regensensors an die vorgegebene Frequenz angepasst wird.
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