DE2718679C3

DE2718679C3 - Heizbare Sichtscheibe für eine Skibrille

Info

Publication number: DE2718679C3
Application number: DE19772718679
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: Uvex Winter Optik 8510 Fuerth GmbH
Current assignee: Uvex Winter Optik 8510 Fuerth GmbH
Priority date: 1977-04-27
Filing date: 1977-04-27
Publication date: 1980-08-21
Also published as: DE2718679A1; DE2718679B2

Description

^rKI

Die Erfindung betrifft cine heizbare Sichtscheibe, für eine Skibrillc, der im Oberbegriff des Anspruches I genannten Art.

Eine Skibrillc mit derartiger, heizbarer Sichtscheibe π ist aus der DE-OS 19 51 643 bekannt. Als Stromquelle sind Batterien in einem am Halteband der Skibrillc angebrachten Batteriekasten gehalten. Als Heizelement ist entweder eine ;u.f Jie Sichtscheibe aufgedampfte Beschichtung aus Metall oder eine Λ not dining von wi Widerstandsdrähicn vorgesehen.

Aus der DE-PS 3 73 865 b/w. aus der DE PS 3 80 263 sind Schutzbrillen mit behei/baren Sichtscheiben bekannt, bei denen an der Innenseite aus Widerstandsdrähten bestehende Heizelemente angebracht sind, die f>> von einer räumlich getrennten Stromquelle gespeist werden können. Derartige heizbare Sichtscheiben bei Schutzbrillen haben sieh in der Praxis nicht durchsetzen können, da der Stromverbrauch verhältnismäßig hoch ist und die zum Beheizen einsetzbaren Batterien sehr schnell erschöpft sind. Das gilt insbesondere dann, wenn nach dem Beheizen die Sichticheibe wieder klar geworden ist, der Feuchtigkeitsfilm also verdampft ist, der Benutzer jedoch vergißt, die Heizung wieder abzuschalten.

Aus dem DE-GM 72 05 784 sowie aus der DE-OS 22 37 406 ist es bekannt, elektrisch beheizbare Glasscheiben, nämlich elektrisch beheizbare Sichtscheiben für Kraftfahrzeuge, mit einem auf der Beschlagseite angeordneten Feuchtigkeits-Meßfühler auszustatten, der bei Auftreten von Feuchtigkeit aufgrund verringerten Widerstandes zwischen zwei Elektroden über eine Relaisschaltung Heizstrom einschaltet und bei freigeheizter Scheibe, aufgrund wieder vergrößerten Widerstandes zwischen den Elektroden, den Heizstrom wieder abschaltet, um unnötigen Energieverbrauch durch Weiterheizung bei schon trockengeheizter Scheibe zu verhindern.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß die Gesichtspunkte sparsamer Beanspruchtung der Stromquelle von ganz besonderer Bedeutung bei leistungsarmen Stromquellen sind, zumal bei solchen, deren Beanspruchbarkeit aufgrund tiefer Umgebungstemperaturen besonders geschwächt ist. Diese Gegebenheiten treten insbesondere bei der Leistungsversorgung von Skibrillen-Sichtseheibenheizungen auf. da die Kapazität der zur Leistungsversorgung mitgeführten Trockenbatterien aufgrund der beschränkten Abmessungen und deren Belastbarkeit aufgrund der niedrigen Umgebungstemperaturen in keinem Verhältnis zur Kapazität etwa einer in ein Kraftfahrzeug eingebauten Batterie steht, die zudem bei Betrieb des Kraftfahrzeuges aufgrund Stromerzeugung in der Lichtmaschine spürbar entlastet und ggf. sogar nachgeladen wird.

In Erkenntnis dieser Gegebenheiten liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine beheizbare Skibrillen-Sichlscheibe der gaitungsgemäßcn Art mit einer Heizenergie-Vcrsorgungsschaltung auszurüsten, die diesen besonderen Umständen Rechnung trügt und über die bloße Einschaltung bzw. Ausschaltung nach Maßgabe des Vorhandenseins oder Echlens eines Beschlages auf der Sichtscheibe hinaus eine weitere Reduzierung des Heizenergiebedarfes und dementsprechend eine l.ebensdauerverlärgerung de." Batterien erbringt.

Diese Aufgabe wird bei einer Sichischeiben-Aussiatlung gattungsgemäßer Art crfindungsgcmäU dadurch gelöst, dall sie gemäß den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Anspruches I verwirklicht ist.

Indem nach der erfindungsgemäßen Lösung nun kein im Mittel konstanter Heizenergieverbrauch /wischen dem Einschalten des Heizstromes aufgrund Auftretens eines Beschlages und dem Ausschalten des Heizstromes bei trockcngcheizier Sichtscheibe mehr auftritt, sondern für einen dem Bcschlagzusiand proportionalen Hci/.cnergieverbraueh gesorgt wird, die Heizener«ie also in Abhängigkeit vom tatsächlichen Beschlag/ustand gesteuert wird, ergibt sieh eine spürbare Minderung des Hei/energiebedarfe» /um Trockenhcizen der Sichtscheibe, /war verlängert sieh die Trockenheizzeit dadurch etwa im Vergleich /um Betrieb mit konstantem I lei/sirom, fur die Praxis im das :iber nicht störend. Wichtiger ist. daß die hei schon fast

ockengehei/ter Scheibe nur noch sehr geringe Beanspruchung tier Batterien deren I chensdauer wesentlich verlängert, wobei in dor Praxis das längere

Vorhandensein eines geringen Rest-Beschlages vor dem endgültigen Abschalten des Heizstromes nicht mehr als hinderlich angesehen wird.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist der Feuchtigkeitssensor Teil eines Spannungsteilers, dessen Abgriff auf den Steuereingang zur Beeinflussung des Tastverhältnisses eines Multivibrators geschaltet ist. Da sich der Ohm'sche Widerstand zwischen den Elektroden des Feuchtigkehssensors in Abhängigkeit von der Dicke des Feuchtigkeitsfilms auf der Sichtscheibe ändert, ander· sich das vom Abgriff des Spamungsteilers auf den Multivibrator gegebene Signal in Abhängigkeit dieses Beschlagzustandes.

Vorteilhafterweise ist zwischen dem Spannungsteiler-Abgriff und dem Multivibrator ein Operationsverstärker in Schmitt-Trigger-Beschaltung vorgesehen, so daß abhängig vom Potential am Spannungsteiler-Abgriff eindeutige Einschalt- bzw. Ausschaltzustände des Multivibrator-Betriebes sichergestellt sind.

Der genannte Operationsverstärker ist zweckmäßigerweise mit einer aktiven Gegenkopplung beschaltet, um eine große Ansprech-Hysterese der potentialgesteuerten Ansteuerung zu erzielen. Hierdurch wird bewirkt, daß die vom Feuchtigkeitssensor angesteuerte Schaltung den Betrieb des Heizelementes nicht sogleich wieder abschaltet, wenn zufällig gerade die Feuchtigkeit über den Elektroden des Feuchtigkeitssenso-s abgebaut ist, sondern noch eine gewisse Zeit nachwirkt, weil im übrigen beheizten Bereich der Sichtscheibe noch störende Reste des Beschlages vorhanden sein können,

Vorieilhafterweise besteht der zweite Widerstand des Spannungsteilers aus einem Tritninpotcntiometer. mittels dessen die Ansprcchschwelle der potentialgesteuerten Kippstufe beeinflußt werden kann.

Es ist ferner vorteilhaft, wenn das Heizelement in an sich bekannter Weise durch eine elektrisch leitende Beschichtung gebildet ist, die auf einer Folie angebracht ist. die auf der Innenseite der Sichtscheibe befestigt ist.

Eine optimale Anpassung der Beheizung an den Beschlagzusiand der Sichtscheibe wird erreicht, wenn gemäß einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung der Feuchiigkeitssensor sich im wesentlichen über die volle Breite des Heizelementes erstreckt.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchcn und aus nachstehender Beschreibung eines Ausführungsbeispieles anhand der Zeichnung. In der Zeichnung zeigt

I- i g. I eineSkiurille in perspektivischer Ansicht.

I' i g. 2 die Sichtscheibe der Skibrille nach F i g. 1 in Draufsicht.

I ig. J einen Schnitt durch die Sichtscheibe gemäß der Schnittlinie Il I-1 Il in Fi g. 2 und

I" i g. 4 ein Schaltbild der Sichtscheibenhcizuiig.

Die in F i g. I dargestelll·.· Skibrille weist in üblicher Weise einen Rahmen 1 aiii, in dem '-ine Sichtscheibe 2 gehalten ist. Seitlich an dem Rahmen ist ein elastisches Hand 3 befestigt, mittels dessen die Skibrille in üblicher Weise auf dem Kopf des Benutzers gehalten wird. An dem Band .3 sind Batteriekasten 4, 5 befestigt, die sich beim Tragen der Skibrille in seitlicher Lage am Kopf des Benutzers befinden. An einr ·.. {:. '.'.eriekasten 4 ist ein F.in-Aiis-Schaller 6 angebracht.

Die- Sichtscheibe 2 besteht in üblicher Weise· aus einem durchsichtigen Kunststoff. Auf tue" Innenseite 7. also die dem Gesicht des Benui/ers zugewandte Seile der Sichtscheibe 2 isl eine Folie K aus durchsichtigem Kunststoff mittels einer dünnen Klebstoffschicht 9 geklebt, die auf ihrer der Klebstoffschicht 9 bzw. tier Sichtscheibe 2 zugewandten Seite mit einer aufgedampften Beschichtung 10 aus elektrisch leitendem Material, beispielsweise Gold oder Aluminium, versehen ist. Derartige mit einer weitgehend durchsichtigen

Beschichtung 10 aus aufgedampftem Metall versehene Folien 8 sind handelsüblich. Die Beschichtung aus aufgedampftem Metall führt lediglich zu einer leichten Tönung der Folie 8 und damit der Sichtscheibe 2 durch Absorption des sichtbaren Lichtes im Bereich von 10 bis

ίο 50%.

In den seitlichen Randbereichen der Folie 8 sind auf der Beschichtung 10 zwei Flächenkontakte 11, 12 angebracht. Oberhalb und unterhalb dieser Flächenkontakte 11,12 ist die Beschichtung 10 mittels feiner, bis auf

υ die Folie 8 durchgehender Rillen 13,14 unterbrochen, so daß beim Anlegen einer elektrischen Spannung an die Flächenkontakte 11, 12 nur in dem durch die Rillen 13, 14 begrenzten, als Heizelement 15 dienenden Bereich der Beschichtung 10 ein Strom fließen kann, der zu einer

_>o Erwärmung der Folie 8 führt.

Auf der dem Gesicht des Benutzers zugewandten Innenseite 16 der Folie 8 sind auf dieser in dem als Heizelement 15 dienenden Bereich in geringem Abstand von weniger als 3 mm zwei sich über die Höhe

>s des das Heizelement 15 bildenden Bereichs erstreckende Elektroden 17, 18 eines Feuchtigkeitssensors 19 angebracht, die aus handelsüblichem Silberstaub bzw. feine Silberplättchen enthaltendem Leitlack bestehen. Wenn die Innenseite 16 der Folie 8 beim Tragen der

ίο Skibrille vor dem Gesicht des Benutzers beschlägi, d. h. wenn sich auf ihr ein Feuchtigkeitsfilin bildet, dann werden durch diesen Fcuchtigkeitsfilni die beiden Elektroden 17, 18 elektrisch leitend miteinander verbunden, also kurzgeschlossen.

J) Die in F i g. 4 dargestellte Schaltung ist wie folgt aufgebaut: Der Feuchtigkeitssensor 19 bildet zusammen mit einem Trimmpotentiometer 20 einen Spannungsteiler 21, der in Fig.4 mit einer strichpunktierten Linie umrandet ist. Der Spannungsteiler 21 liegt einerseits an

■to Masse 22 und andererseits an positivem Potential an. das über eine Leitung 23 von der Plus-Seite einiger in Reihe geschalteter Batterien 24 kommt. Diese Batterien 24 sind in den Batteriekasten 4, 5 angeordnet. Mit ihrer Miniisseile liegen die Batterien 24 ebenfalls gegen

4Ί Masse 22. Der Ein-Aus-Schalter 6 ist in die Leitung 23 geschaltet.

Der Abgriff 25 des Spannungsteilers 21 liegt auf dem Eingang 26 eines Operationsverstärkers 27 mit Schmitt-Trigger-Beschaltung und aktiver Gegenkopplung 28 zur

ίο Erzielung einer vergrößerten .Schalthysterese. Dem Ausgang 29 des Operationsverstärkers 27 folgt der Eingang einer Leistungsstufe 30, die aus zwei Transistoren 31 und 32 in Darlington-Schaltung besteht. Deren Eingang ist die Basis des Steuertransistors 31, dessen

>^r> Kollektor an positive Versorgungsspannung, also an die Leitung 23, geschaltet ist, während sein Emitter auf die Basis des nachfolgenden Leistungstransistors 32 geschaltet ist, dessen Kollektor ebenfalls an die Leitung 23 angeschlossen ist, während sein Emitter über das

Mi I leizelement 15 auf Masse 22 geschaltet isl.

Zweckmäßigerweise ist zwischen dem Operationsverstärker 27 und der Leistungsstufe 30 ein astabilcr Multivibrator 33 vorgesehen, so daß das Ausgangssignal des Operationsverstärkers 27 die Leistungsstufe 30

tu nicht kontinuierlich, sondern lediglich im Zerhackerbetrieb ansteuert, dessen Tastverhältnis (Puls-Pausen-Vcrhältnis) in als solcher bekannter Weise über die Dimensionierjnt! der das Zeilverhalten bestimmenden

Kondensatoren 35 vorgebbar ist. Um dieses Tastverhältnis nach Maßgabe des Beschlagzustandes auf den Feuchtigkeitssensor 19 noch variieren zu können, kann ein Steuereingang 34 des Multivibrators 33 dem Abgriff 25desSpannu esteilers21 nachgeschaltet sein.

Diese Scha ;ung arbeitet wie folgt: Nach Schließen des Ein-Aus-Schalters 6 liegt am Spannungsteiler 21 eine der Gesamtspannung der Batterien 24 entsprechende Spannung von beispielsweise 9, 12 oder 15 Volt an. Wenn die Innenseite 16 der Folie 8 völlig trocken ist, ist der elektrische Widerstand des durch die Elektroden 17, 18 des Feuchtigkeitssensors 19 gebildeten Ohm'-schen Widerstandes im Idealfall unendlich groß; d. h. am Abgriff 25 des Spannungsteilers 21 liegt praktisch die Gesamtspannung an, da kein Spannungsabfall von der Leitung 23 über den Spannungsteiler 21 nach Masse 22 erfolgt. Der als Schmitt-Trigger mit durch aktive Gegenkopplung 28 erhöhter Schalt-Hysterese beschaltete Operationsverstärker 27 gibt kein Signal ab. der nachgeschaltete Multivibrator 23 wird folglich nicht angesteuert und steuert seinerseits die Leistungsstufe 30 nicht an. d.h. deren Steuer-Transistor 31 bleibt geschlossen, so daß auch kein Strom durch den Leistungs-Transistor 32 und das Heizelement 15 fließt. Wenn durch Beschlagen der Innenseite 16 der Folie 8 mit einem Feuchtigkeitsfilm eine leitende Verbindung zwischen den Elektroden 17,18 eintritt, sinkt am Abgriff 25 des Spannungsteilers 21 das Potential, das am Eingang 26 des Operationsverstärkers 27 ansteht. Bei Unterschreiten der Umschalt-Schwelle des als Schmitt-Trigger arbeitenden Operationsverstärkers 27 schaltet er um auf Abgabe eines Ausgangssignales, um den nachgeschalteten Multivibrator 33 anzusteuern. Der gibt eine Impulsfolge ab. dessen Impuls-Impulspausen-Verhältnis (Tastverhältnis) durch seine zcitbestimmenden Kondensatoren 35 vorgegeben ist. die nach Maßgabe der von den Batterien 24 zur Verfugung stehenden Leistung und der Leistungsaufnahme des Heizelementes 15 für optimale Energieausnutzung fest einstellbar sind. Um dennoch bei starkem Beschlagen auf der Innenseite 16 der Folie 8 und damit auch auf dem Feuchtigkeitssensor 19 zum Trocknen der Sichtscheibe 2 erhähte Heizleistung zur Verfügung zu stellen, ist zweckmäßigerweise ein Steuereingang 34 des Multivibrators 33 unmittelbar an den Abgriff 25 des Spannungsteilers 21 angeschlossen, um ein erhöhtes Tastverhältnis am Ausgang des Multivibrators 33 (also Verlängerung des Steuerimpulses und Verkürzung der Impulspause) hervorzurufen. Solche astabilen Muliivibratorcn 33 mit elektrisch beeinflußbarem Tastverhält-■> nis sind ebenso wie Operationsverstärker 27 mit Beschallung als potentialgcsteuerte Kippstufen als solche bekannt und handelsüblich.

In Abhängigkeit vom Erscheinen und Anstehen eines Signales am Ausgang des Multivibrators 33 wird der

lü Steuer-Transistor 31 der Leistungsstufe 30 vorübergehend voll aufgesteuert, was für die entsprechende Zeitspanne zum vollen Durchsteuern des Leistungstransistors 32 führt. Durch diesen Unterbrecher-Betrieb der Leistungsstufe 30 wird also nicht nur eine insgesamt optimale Ansteuerung des Heizelementes 15 in bezug auf die Leistungsfähigkeil der Batterien 24 erreicht, sondern darüberhinaus sichergestellt, daß die Transistoren 31, 32 der Leistungsstufe 30 stets voll aufgesleuert oder vollständig gesperrt betrieben werden, also als .Schalttransistoren mit geringster Verlustwärme-Entstehung.

Da die Elektroden 17, 18 in dem beheizten Bereich liegen, wird durch das Beheizen auch ein diese überbrückender Feuchtigkeitsfilm verdampft, so daß bei im Bereiche des Heizelementes J5 beschlagfreier Sichtscheibe 2 sich am Eingang 26 des Operationsverstärkers 27 wieder die Ausgangs-Potentialverhältnissc der vorstehenden Funktionsbeschreibung zur Schaltung nach Fig. 4 einstellen. Dennoch schaltet der als

κι Schmitt-Trigger wirkende Operationsverstärker 27 zweckmäßigerweise noch nicht sofort ab. sondern erst eine gewisse Zeitspanne danach, die durch die erhöhte Schait-Hysterese aufgrund der aktiven Gegenkopplung 28 bestimmt ist. Mit Verschwinden des Ausgangssigna-

Jj les am Ausgang 29 des Operationsverstärkers 27 wird auch der Multivibrator 33 nicht mehr angesteuert, d. h. die Leistungsstufe 30 erfährt keine periodische Ansteuerung mehr und der Stromkreis über das Heizelement 15 bleibt abgeschaltet.

4(i Die gesamte Beschallung, wie sie in F i g. 4 dargestellt ist. kann in als solcher üblicher Weise in integreirter Schaltungstechnik ausgeführt und auf einer Leiterplatte angebracht sein, die aufgrund ihrer kleinen Abmessungen ohne weiteres in dem auch den Ein-Aus-Schalter 6

^a> tragenden Batteriekasten 4 mit untergebracht werden kann

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Heizbare Sichtscheibe, für eine Skibrille, die mit einem Heizelement versehen ist, das unter Zwischenschaltung eines manuell betätigbaren Ein-Aus-Schalters an eine Stromquelle angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Heizelement (15) über eine Leistungsstufe (30) an die Stromquelle (Batterie 24) angeschlossen und die Leistungsstufe (30) über einen Multivibrator (33) angesteuert ist, bei dem das Puls-Pausen-Verhältnis seines Ausgangssignales von einem Feuchtigkeitssensor (19) in Abhängigkeit vom Feuchtigkeits-Beschlag-Zustand der Sichtscheibe (2) beeinflußt ist.

2. Sichtscheibe nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Feuchtigkeitssensor (19) Teil eines Spannungsteilers (21) ist, dessen Abgriff (25) an einen Tastverhältnis-Steuereingrng (34) des Multivibratois (33) geschaltet ist.

3. Sichtscheibe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Abgriff (25) des Spannungsteilers (21) und dem Multivibrator (33) ein Operationsverstärker (27) mit Schmitt-Trigger-Beschaltung vorgesehen ist.

4. Sichtscheibe nach Anspruch 3, dadurch gekenn- 2ί zeichnet, daß der Operationsverstärker (27) mit aktiver Gegenkopplung (28) beschaltet ist.

5. Sichtscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Leistungsstufe (30) aus Transistoren (31, 32) in Kaskadenschaltung besteht.

6. Sichtscheibe nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannungsteiler (21) ein Trimmpoleniiometer(20) aufweist.

7. Sichtscheibe nach einem der Ansprüche I bis 6, J5 dadurch gekennzeichnet, daß das Heizelement (15) durch eine elektrisch leitende Beschichtung (10) auf einer Folie (8) gebildet ist, die auf der Innenseite (7) der Sichtscheibe (2) befestigt ist.

8. Sichtscheibe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Feuchtigkciisscnior (19) sich im wesentlichen über die volle Breite des Heizelementes (15) erstreckt.

9. Sichtscheibe nach einem der Absprüche I bis 8. dadurch gekennzeichnet, daß als Feuchtigkcitssensor (19) Elektroden (17, 18) aus Leitlack vorgesehen sind.