DE2458154C3 - Vorrichtung zum elektrischen Beheizen einer Glasscheibe - Google Patents
Vorrichtung zum elektrischen Beheizen einer GlasscheibeInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum elektrischen Beheizen einer Scheibe zu dem Zweck,
ίο deren Beschlagen mit Feuchtigkeit bzw. Vereisen zu
verhindern, wobei das Ein- und Ausschalten der Heizung selbsttätig in Abhängigkeit vom Grad des
Beschlagens mittels eines gestreckten Fühlers erfolgt, der sich in zwei parallelen Zweigen entlang einer
Scheibenlängsseite erstreckt und bei dem der Abstand zwischen beiden Zweigen so bemessen ist, daß bei
Feuchtigkeitsniederschlag eine Feuchtigkeitsbrücke zwischen den Zweigen das Einschalten des Heizkreises
bewirkt.
Es ist bekannt, daß im industriellen und zivilen Bereich Glasscheiben vielfach mit einer elektrischen
Heizung ausgestattet sind. Bei Fahrzeugfenstern (Motorfahrzeugen, Flugzeugen, Schiffen) hat die elektrische
Scheibenheizung den Zweck, die Außenseite der Scheiben von Schnee und Eis freizuhalten und auf der
Innenseite den Niederschlag von Feuchtigkeit zu beseitigen, der sich auf der Scheibe durch die
Kondensation von Wasserdampf bildet.
Zum Entfall der allgemein üblichen manuellen Steuerung der Heizung von Glasscheiben, d. h. des Ein-
und Ausschaltens der Heizung von Hand, wodurch der Bedienungskomfort erhöht und Energie gespart wird, ist
es bereits bekannt, die Heizung zwangsläufig nur so lange eingeschaltet zu lassen, wie es notwendig ist
(DE-OS 22 07 230, DE-OS 23 25 291). Dabei wird der Niederschlag auf der Glasscheibe zur Ein- und
Ausschaltung des Heizstromes verwendet. Auf der Seite der Glasscheibe, die vom Niederschlag freigehalten
werden soll, ist ein auf den Niederschlag ansprechender Fühler angeordnet, der über eine elektrische Regelvorrichtung
den Heizstrom ein- und auschaltet. Der Fühler hat die Form zweier auf der Glasscheibe angeordneter,
kammförmig ineinandergeschachtelter Gebilde, insbesondere parallel zueinander verlaufender Drähte, zwisehen
denen ein Vorhandensein von Feuchtigkeit auf der Glasscheibe Strom fließt.
Im Rahmen der der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe soll eine solche bekannte Lösung nach der
eingangs genannten Gattung so ausgestaltet werden, daß sie besonders feinfühlig ansprechen kann.
Die Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß der Fühler sich in
gabelförmiger Ausbildung entlang der einen Schmalseite und entlang den beiden Längsseiten der Scheibe
erstreckt.
Weiter, diese Erfindung in zweckmäßiger Weise ausgestaltende Merkmale ergeben sich aus den
Unteransprüchen, ohne daß jedoch für diese Merkmale im Hinblick auf den weiteren Stand der Technik (u.a.
»Siemens Halbleiter-Schaltbeispiele«, Ausgabe 1959, Seiten 67, 68) selbständiger Patentschutz geltend gemacht
wird.
Die Lösung gemäß dar Erfindung ergibt gegenüber dem Stand der Technik den Vorteil, daß auch bereits bei
h5 einem Beschlagen eines geringeren Teiles der Scheibe
deren Heizung eingeschaltet wird. Durch die große Lange des Fühlers kann darüber hinaus dessen
Querschnitt so gewählt werden, daß einerseits nicht
bereits bei einem sehr schmalen Beschlagstreifen die Heizung eingeschaltet wird und zu einer Zerstörung der
Scheibe führen kann, andererseits die Sicht durch die Scheibe so wenig behindert wird wie durch die Heizung
selbst. Es ist also die Ein- und Ausschaltcharakteristik mit geringem, wenig behinderndem Aufwand sehr
flexibel den zu berücksichtigenden Verhältnissen anzupassen.
Die Vorrichtung gemäß der Erfindung ist insbesondere zum Beseitigen des Niederschlages auf den
Heckscheiben von Motorfahrzeugen bestimmt. Länge und Anordnung ihrer Fühler sind so gewählt, daß
praktisch der gesamte Bereich einer solchen Fahrzeug-Heckscheibe geregelt wird bzw. zum Regeln herangezogen
wird. Der Regelkreis, dem der oder die Fühler zugeordnet sind, dient dazu, den Heizkreis der Scheibe
an eine Energiequelle anzuschließen bzw. von der Energiequelle zu trennen. Ist der Regelkreis gemäß
einem der Erfindungsmerkmale miniaturisiert, um einer Heckscheibe unmittelbar zugeordnet werden zu können,
so ist es nicht erforderlich, während der Fertigung und während des Einbaues der Scheibe in aufwendiger
Weise alle elektrischen Verbindungen zwischen der Heckscheibe und dem elektrischen System des Fahrzeuges
herzustellen.
Der Regelkreis kann entweder auf deVn Ein-Aus-Prinzip beruhen und ein elektromechanisches oder elektronisches
Ein-Aus-Relais enthalten, das das Heizsystem der Glasscheibe einschaltet, wenn eine vorbestJmmte,
zulässige obere Beschlaggrenze erreicht wird und das Heizsystem abschaltet, sobald eine vorbestimmte unter
Beschlaggrenze erreicht wird. Statt dessen kann dsr Regelkreis ein elektronisches Relais, das nach dem
Proportionalitätsprinzip arbeitet, aufweisen, das das Heizsystem einschaltet, wenn die Scheibe nahe einem
oberen, zulässigen Grenzwert beschlagen ist, die Energiezufuhr zum Heizsystem proportional zum Grad
des Beschlagens regelt und das Heizsystem ausschaltet, wenn das Beschlagen der Scheibe unter einen
vorbestimmten, unteren Grenzwert absinkt. In beiden Fällen kann der miniaturisierte Regelkreis der Glasscheibe
zugeordnet werden. Insbesondere können elektromagnetische Relais außerhalb der Scheibe
angeordnet sein, während die elektronischen Relais infolge ihrer extrem geringen Größe im allgemeinen der
Scheibe zugeordnet werden können.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachfolgend an Hand der Zeichnung näher erläutert. In der
Zeichnung zeigt
F i g. 1 die Heckscheibe eines Motorfahrzeuges, die mit einem Heizkreis und einer automatischen Regelvorrichtung
mit einem elektromagnetischen Relais ausgestattet ist,
Fig.2 das Schaltbild des Regelkreises der Anordnunggemäß
Fig. I1
F i g. 3 die Heckscheibe eines Motorfahrzeuges, die mit einer Regelvorrichtung mit einem elektronischen
Relais ausgestattet ist,
F i g. 4 das Schaltbild der Anordnung gemäß F i g. 3,
F i g. 5 die Heckscheibe eines Motorfahrzeuges mit einem Fühler, der von den bei den Lösungen nach
F i g. 1 —4 verwendeten Fühlern abweicht, und
Fig.6 eine abweichende Anordnung der Heizelemente einer Heckscheibe mit den zugehörigen Fühlern.
Der Heizkreis einer Glasscheibe 1 des Heckfensters eines Fahrzeuges besteht aus mehreren parallel
geschalteten Widerständen (F ig. 1,2), deren eine Enden am Dositiven Ende einer elektrischen Stromauelle
liegen, und deren andere Enden an Masse liegen bzw. geerdet sind. Parallel zu den Widerständen erstreckt
sich ein oberer und ein unterer Fühler S auf einer etwa der Länge der Widerstände entsprechenden Länge, um
das Beschlagen der Scheiben dort festzustellen, wo diese am ehesten beschlagen werden, 'eder Fühler gemäß
Fig. 1,2 enthält zwei parallele Außenkontakte 2, die am positiven Ende der Stromquelle liegen, und einen
Innenkontakt 3, der sich zwischen den Außenkontakten
ίο erstreckt und geerdet ist. Eine leitende Verbindung
zwischen den Außenkontakten 2 und dem Innenkontakt 3 jedes Fühlers wird hergestellt, wenn sich zwischen den
Kontakten Wassertropfen befinden.
Diese Anordnung der Fühler sichert ein optimales und umfassendes Ansprechen der Vorrichtung auf den
Niederschlag von Feuchtigkeit auf der Scheibe. Wenn nur ein schmaler Streifen der Scheibe beschlagen ist, der
durchaus zwischen seinen Grenzen einen entsprechenden Abschnitt eines Fühlers einschließen kann, wird in
keinem Fühler eine Strombrücke erzeugt, wie sie zum Überschreiten des Ansprechwertes nötig wäre, um das
Heizsystem einzuschalten, weil allenfalls ein sehr geringer Stromfluß zwischen den Kontakten 2 und 3
stattfindet. Erst wenn der Bereich der beschlagenen Scheibe zumindest einen der Fühler auf einer großem
Länge einschließt, wird der Stromfluß stark genug sein, um die Heizung einzuschalten.
Die Länge der Fühler S und ihre Anordnung auf der Glasscheibe lassen diese nicht nur trotz ihrer extrem
geringen Dicke für die Bereiche von Heckscheiben geeignet erscheinen, die besonders dem Beschlagen
ausgesetzt sind. Sie lassen vielmehr darüber hinaus eine sehr genaue Einstellung des Ansprechwertes für den
Regelkreis zu. Diese Wirkungen sind nicht mit den herkömmlichen Fühlern erreichbar die im allgemeinen
zweidimensional mit quadratischem Querschnitt ausgeführt sind. Dadurch überwachen sie nicht nur einen sehr
schmalen Bereich von Heckscheiben. Da sie außerdem vom Niederschlag auf einer Heckscheibe sofort völlig
durchnäßt sind, ermöglichen sie es nicht, einen Ansprechwert für den Regelkreis einzuregeln.
Ein weiterer Vorteil der Vorrichtung besteht darin, daß die Leitungen der Fühler mit dem gleichen
Verfahren, beispielsweise dem Siebdruckverfahren, hergestellt werden können, wie es für die Herstellung
der Widerstände des Heizsystems verwendet wird. Die Fühler ermöglichen auch ihre Verbindung in der
gleichen Weise, wie sie für die Verbindung der Heizelemente verwendet wird, beispielsweise durch
eine Einzelleitung, die in entsprechender Weise im Siebdruckverfahren mit der Glasscheibe verbunden
wird.
Gemäß dem Schaltkreis (F i g. 2) weist der Regelkreis Ceinen Darlington-Kreis mit zwei Transistoren fi und h
auf, wobei die Basis des Transistors ti mit dem Emitter
des Transistors t\ verbunden ist, während die Basis des Transistors t\ über einen Widerstand ri mit der positiven
Klemme der Stromquelle verbunden ist und der Emitter des Transistors <2 durch einen Widerstand Γ) mit der
positiven Klemme der Stromquelle verbunden ist. Der Kollektor jedes Transistors t\ und fc ist mit dem jeweils
anderen Kollektor verbunden und ihre Verbindung ist an eine Klemme eines elektromagnetischen Relais R
angeschlossen, dessen andere Klemme geerdet ist. Ein
dl Ende der Fühler 5 ist geerdet, während ihre anderen
Enden mit der Basis des Transistors t\ über einen Widerstand η verbunden sind. Ein Hauptschalter /und
eine Schmelzsicherune F sind zwischen der Dositiven
Klemme der Stromquelle und dem Regelkreis eingesetzt.
Wenn ein elektrischer Strom mit einem bestimmten, vorgegebenenen Grenzwert zwischen den Elektroden 2
und 3 des Fühlers S oder beider Fühler fließt, wird die Wicklung des elektromagnetischen Relais R erregt, so
daß der Kontakt /?' die positive Klemme der Energiequelle mit einem der Anschlüsse 4 der
Widerstände rdes Heizsystems verbindet, während der andere Anschluß 5 des Heizsysiems geerdet bleibt.
Sobald der Strom durch die Elektroden 2 und 3 der Fühler 5 unter den Grenzwert absinkt, unterbricht der
Kontakt R'die Verbindung zwischen dem Heizsystem und der positiven Klemme der Energiequelle.
Wie bereits dargelegt, soll der Darlington Schaltkreis C miniaturisiert und unmittelbar einer Ecke der
Glasscheibe zugeordnet sein (Fig. 1), während das elektromechanische Relais R außerhalb, unabhängig
von der Glasscheibe angeordnet sein soll.
Die Lösung gemäß Fig. 3, 4 stellt eine vereinfachte Ausführungsform der vorstehend beschriebenen Anordnung
dar. Insbesondere ermöglicht diese Lösung die Anwendung eines elektronischen Relais C statt eines
elektromechanischen Relais, so daß die gesamte Anordnung der Scheibe eines Heckfensters zugeordnet
werden kann.
Der Regelkreis gemäß Fig.4 enthält drei Transistoren
/1, i2i '3· Der erste und zweite Transistor ii und i2 sind
mit ihrem Emitter an die positive Klemme einer Stromquelle angeschlossen. Die Basis des ersten
Transistors /1 ist über einen ersten Widerstand κ an die
positive Klemme der Stromquelle und über einen zweiten Widerstand η an das eine Ende des Fühlers 5
angeschlossen. Sein Kollektor ist über einen dritten Widerstand r$ an die Basis eines dritten Transistors ti
angeschlossen, dessen Kollektor über einen vierten Widerstand α an die Basis des zweiten Transistors I2
angeschlossen ist und dessen Emitter geerdet ist. Der Kollektor des zweiten Transistors !2 ist an den einen
Anschluß 6 des Heizsystems angeschlossen, dessen anderer Anschluß 7 wieder geerdet ist.
Wenn ein durch die Elektroden 2 und 3 fließender Strom einen bestimmten, vorgegebenen Grenzwert
erreicht oder überschreitet, wird der die Widerstände r heizende Strom proportional zu dem durch die
Elektroden des Fühlers 5 fließenden Strom sein. Bei dieser Lösung ist nur ein Draht zur Verbindung des
Heizsystems mit der positiven Klemme der Störquelk und ein Leiter zum Erden des Heizsystems erforderlich.
Bei dieser Lösung ist der Strom proportional derr Grad, in dem die Scheibe beschlagen ist, so daß ir
angemessenem Ausmaß elektrische Energie gespar werden kann.
Beiden Lösungen ist gemeinsam, daß sie einfacr einzubauen sind. Die Lösung nach Fig. 1, 2 hat der
weiteren Vorteil, daß beim Ausfall des Kreies C letzterer durch Blockieren des Kontaktes R' in dei
Wirkstellung ausgeschlossen werden kann und dci Heizkreis mil dem Schalter / manuell überprüft werdet
kann. Die Lösung nach Fig.3, 4 hat den weiterer Vorteil, daß der elektromagnetische Schalter mit seiner
Nachteilen vermieden ist, wie Klappern, Anschlager und Funken, daß Platz gespart werden kann und daß die
Verbindung zwischen dem Relais und dem Regelkrei; Centfällt.
Ferner kann die beschriebene Vorrichtung zurr automatischen Trocknen beschlagener Scheiben ir
vorhandene Motorfahrzeuge eingebaut werden, ohm daß deren elektrische Schaltung wesentlich verändert
werden muß. Die Sensibilität der Vorrichtung kann irr Entwurfsstadium und beim Einbau eingeregelt werden.
Fig. 5 zeigt eine andere Ausgestaltung der Fühler Jeder Fühler besteht aus einem einzigen Leiter, dei
parallel und nahe einem der Widerstände R des Heizsystems verläuft. Das eine Ende des Leiters ist mil
dem Regelkreis C oder C verbunden, während der benachbarte Widerstand die zweite Elektrode bildet.
F i g. 6 zeigt die Ausführung einer weiteren Vorrichtung mit einer anderen Anordnung der Heizwiderstände.
Auch dabei sind die Fühler als zu den äußerer Widerständen parallel verlaufende, nahe diesen verlegte
Einzelleiter ausgebildet. Die Lösungen gemäß Fig. 5, 6
verwenden Regelkreise von der Art Q oder C.
Die Fühler und die Heizelemente werden zweckmäßigerweise in einem Arbeitsgang im an sich bekannten
Siebdruckverfahren auf der Glasscheibe aufgetragen Insbesondere dabei können die verschiedenen Widerstände
der Heizung als ein über die verschiedenen Widerstände fortlaufendes Heizelement ausgebildet
werden.
Die beschriebenen Schaltungen sind geeignet für jede Art von Flächen, die der Gefahr des Beschlagens,
Vereisens u. dgl. ausgesetzt ist.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (7)
1. Vorrichtung zum elektrischen Beheizen einer Scheibe zu dem Zweck, deren Beschlagen mit
Feuchtigkeit bzw. Vereisen zu verhindern, wobei das Ein- und Ausschalten der Heizung selbsttätig in
Abhängigkeit vom Grad des Beschlagens mittels eines gestreckten Fühlers erfolgt, der sich in zwei
parallelen Zweigen entlang einer Scheibenlängsseite erstreckt und bei dem der Abstand zwischen beiden
Zweigen so bemessen ist, daß bei Feuchtigkeitsniederschlag eine Feuchtigkeitsbrücke zwischen den
Zweigen das Einschalten des Heizkreises bewirkt, dadurch gekennzeichnet, daß der Fühler
sich in gabelförmiger Ausbildung entlang der einen Schmalseite und entlang den beiden Längsseiten der
Scheibe erstreckt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet,
daß zwei parallele Leiter (2) jedes Fühlers mit einer Seite einer Stromquelle über einen
Regelkreis verbunden sind und zwischen ihnen sich mit Abstand ein dritter Leiter (3) befindet, der mit
dem anderen Ende der Stromquelle verbunden ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Fühler einen Leiter
enthält, der mit seinem einen Ende am Regelkreis angeschlossen ist und der mit seinen parallel zu den
Längsseiten der Scheibe sich erstreckenden Teilen parallel zu und nahe dem einen der Heizwiderstände
verläuft.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Fühler oder einer
der Fühler (5) über einen ersten Widerstand (R]) mit der Basis eines in einem Regelkreis liegenden
Transistors (U) verbunden ist, der über einen zweiten Widerstand fa) mit der positiven Seite der
Stromquelle verbunden ist und dessen Kollektor mit der einen Seite eines den Heizkreis regelnden, an der
anderen Seite geerdeten elektromechanischen Relais (R) verbunden ist, daß der Regelkreis einen
zweiten Transistor (t-fi enthält, dessen Basis mit dem
Emitter des ersten Transistors, dessen Emitter über einen dritten Widerstand fh) mit der positiven Seite
der Stromquelle und dessen Kollektor mit dem Kollektor des ersten Transistors und der einen Seite
des elektromechanischen Relais verbunden ist (F ig· 2).
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Fühler oder einer
der Fühler (5) über einen Widerstand (n) in einem Regelkreis mit der Basis eines ersten Transistors (t\)
verbunden ist, dessen und eines zweiten Transistors ^i2) Emitter mit der positiven Seite einer Stromquelle
verbunden sind, wobei die Basis des ersten Transistors (t\) mit der positiven Seite der
Stromquelle über einen weiteren Widerstand fa)
verbunden ist, während sein Kollektor über einen dritten Widerstand (n) mit der Basis eines dritten
Transistors (h) verbunden ist, dessen Kollektor über einen vierten Widerstand (V4) mit der Basis des
zweiten Transistors verbunden ist, dessen Emitter geerdet ist, wobei der Kollektor des zweiten
Transistors mit einem Anschluß des Heizkreises verbunden ist, dessen anderer Anschluß geerdet ist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Regelkreis miniaturisiert
und der Glasscheibe unmittelbar zugeordnet ist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Glasscheibe die
Heckscheibe eines Motorfahrzeuges ist
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