JP2008309788A - ペイン上の湿気の発生を検出する方法およびセンサ - Google Patents

Abstract

【課題】ペイン上の湿気の発生を検出する方法およびセンサを提供する。
【解決手段】この方法は継続した連続的な繰返し測定サイクルで作動する。第１のサイクル区間において、測定用コンデンサは第１の光計測部の光受信器に流れる電流によって第１の閾値まで充電される。それに続く第２のサイクル区間において、測定用コンデンサは第２の光計測部の光受信器内を流れる電流によって第２の閾値まで放電される。光計測部の光送信器は、数個の測定サイクルにわたって充電時間および放電時間に対して所定の定格値に調整される。ペインの湿気は、充電時間および放電時間の定格値と実際の測定値との間の瞬間の偏差から決定される。利用可能な調整範囲は、２つの光計測部の光送信器の強度をシステム制御することによって有効な状態に動的に適合される。さらに、調整範囲の上限は周囲光のより高い値まで拡張される。
【選択図】図２

Description

本発明はペイン上の湿気の発生を検出する方法およびセンサに関し、特に、車両用のレインセンサに関する。

レインセンサは光送信器および光受信器を含む光計測部を有する。光送信器から放出された光がペインの外側表面で全反射によって光受信器に反射されるように光送信器および光受信器はペインの内側に結合される。しかし、光受信器は周辺光にもさらされる。周辺光の影響を低減するために、２つの同一の光計測部を使用し、それらは互いに隣接して配置され、光受信器の差分信号を評価することができる。しかし、調整能力は外部光ならびに光学構成要素および電子構成要素の非対称性によって制限される。

本発明はペイン上の湿気の発生を検出する方法およびセンサを提供し、それによって使用可能な調整範囲および検出感度が向上する。

本発明による方法は継続して連続的な繰返し測定サイクルで作動する。第１のサイクル区間において、測定用コンデンサによって形成することができる電流／電圧変圧器は第１の光計測部の光受信器内を流れる電流によって第１の閾値まで充電される。それに続く第２のサイクル区間で、測定用コンデンサは第２の光計測部の光受信器内を流れる電流によって第２の閾値まで放電される。光計測部の光送信器は、数個の測定サイクルにわたって充電時間および放電時間に対して所定の定格値に閉ループ調整される。最終的に、充電時間および放電時間の定格値と実際の測定値との間の瞬時偏差からペインの湿気に関する結論が引き出される。利用可能な調整範囲は、２つの光計測部の光送信器の強度をシステム制御することによって有効な状態に動的に適合される。さらに、調整範囲の上限は周囲光のより高い値まで拡張される。

ペイン上の湿気の発生を検出するための本発明によるセンサは、ペインに結合することができる２つの光計測部を有し、それらの各々は制御可能な光送信器および光受信器を有する。センサはさらにコンパレータを含み、その第１の入力端子は測定用コンデンサに接続され、その第２の入力端子において２つの閾値の一方または他方が切替えスイッチによって選択的に適用される。制御回路は光送信器を交互に制御する。さらに、制御回路は、制御可能なスイッチを介して測定用コンデンサを選択的に光受信器に接続する。制御回路、例えばプログラム型マイクロコントローラまたは特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）は、連続的な繰返し測定サイクルにおいて、各第１のサイクル区間で、測定用コンデンサは第１の光計測部の光受信器に流れる電流によって第１の閾値まで充電され、それに続く第２のサイクル区間において、測定用コンデンサは第２の光計測部の光受信器に流れる電流によって第２の閾値まで放電されるようにシーケンス制御を実行する。２つの光計測部の光送信器は、数個の測定サイクルにわたって充電時間および放電時間に対して所定の定格値に閉ループ調整される。ペインの湿気は充電時間および放電時間の定格値と実際の測定値との間の瞬時偏差に基づいて検出され、対応する制御信号、例えば車両のフロントガラスワイパシステム用の制御信号が供給される。

本発明の有利なさらなる成果がサブクレームに示される。
本発明のさらなる特徴および利点が同封の図面を参照しながら有利な実施形態の以下の説明から明らかになる。

センサはペインの内側表面に結合される２つの光計測部を含む。第１の光計測部は、制御可能な電流源ＣＵＲ１と直列の光送信器ＬＥＤ１、および光受信器Ｐ１からなる。第２の光計測部は、制御可能な電流源ＣＵＲ２と直列の光送信器ＬＥＤ２、および光受信器Ｐ２からなる。光送信器と光受信器との間の結合は、矢印によってそれぞれ図１に記号で表される。光受信器Ｐ１、Ｐ２は、定電圧源Ｕの２つの電極間で、対称的に、互いに直列にかつ２つの抵抗を伴って配置される。測定用コンデンサＣ１は、制御可能なスイッチＳＷ１によって、光受信器Ｐ１とＰ２との間の接続点に接続することができる。測定用コンデンサＣ１はさらにコンパレータＣＯＭＰの非反転入力に接続され、コンパレータＣＯＭＰの反転入力は切替えスイッチＳＷ４を介して２つの固定閾値ＩＮＴＨＩＧＨおよびＩＮＴＬＯＷの一方または他方に接続することができる。２つの固定閾値ＩＮＴＨＩＧＨおよびＩＮＴＬＯＷは抵抗性電圧分割器によって定電圧源Ｕから取り出される。切替えスイッチＳＷ４はコンパレータＣＯＭＰの出力信号ＳＴＡＴＵＳによって制御される。

図示の簡単な実施形態では、測定用コンデンサＣ１は光受信器における電流フローの集積のために使用される。この測定用コンデンサは電流／電圧変圧器の機能を有する。実際の実施では、電流／電圧変圧器は追加のフィルタおよび別個の集積回路とともに使用される。

制御回路ＣＯＮＴＲＯＬは、第１の光計測部の電流源ＣＵＲ１および第２の光計測部の電流源ＣＵＲ２を制御する。これを行うために、制御回路は電流源ＣＵＲ１の制御入力を、切替えスイッチＳＷ２を介して信号用接地または制御信号ＵＰ＿ＳＰＥＥＤのいずれかに接続する。同様の方法で、制御回路は切替えスイッチＳＷ３を介して電流源ＣＵＲ２の制御入力に接地信号または制御信号ＤＯＷＮ＿ＳＰＥＥＤのいずれかを与える。切替えスイッチＳＷ２は信号ＵＰによって制御され、切替えスイッチＳＷ３は信号ＤＯＷＮによって制御される。コンパレータＣＯＭＰの出力信号ＳＴＡＴＵＳが入力信号として与えられる制御回路ＣＯＮＴＲＯＬは、制御可能なスイッチＳＷ１を信号ＥＮＡＢＬＥで制御する。

制御回路ＣＯＮＴＲＯＬ、例えばプログラム型マイクロコントローラまたは特定用途向け集積回路ＡＳＩＣは、図２を用いて以下にさらに詳細に説明されるシーケンス制御を実行するように設計される。

図２において、まず「サイクル１」が考察される。シーケンスは連続した繰返し測定サイクルからなる。計測プロセスの開始時に、測定用コンデンサＣ１はスイッチＳＷ６によって下の閾値ＩＮＴＬＯＷまで充電される。あるいは、測定用コンデンサＣ１はスイッチＳＷ５によって開始時に上の閾値ＩＮＴＨＩＧＨまで充電することができる。しかし、図２の図では、サイクルは充電プロセスから始まると仮定されている。時間ｔ０で、切替えスイッチＳＷ２は信号ＵＰによって制御され、電流源ＣＵＲ１の制御入力端子は制御信号ＵＰ＿ＳＰＥＥＤに接続される。この制御信号ＵＰ＿ＳＰＥＥＤは計測プロセスの開始時に適切なデフォルト値に設定される。同時に、スイッチＳＷ１が制御信号ＥＮＡＢＬＥによって閉じられる。光送信器ＬＥＤ１から発する光は光受信器Ｐ１に入り、電流が流れ、それによって測定用コンデンサＣ１は充電される。時間ｔ２で、測定用コンデンサＣ１の電圧ＩＮＴは上の閾値ＩＮＴＨＩＧＨに達する。コンパレータＣＯＭＰは切り替わり、信号ＳＴＡＴＵＳを制御回路ＣＯＮＴＲＯＬに送り出し、それによって制御信号ＥＮＡＢＬＥは終了する。時間ｔ０における充電プロセスの開始とともに、制御回路は内部カウンタまたはタイマを開始し、時間ｔ２の充電プロセスの終了時に停止する。短い休止の後、電流源ＣＵＲ１は時間ｔ３で非作動状態にされ、電流源ＣＵＲ２は、切替えスイッチＳＷ３が制御信号ＤＯＷＮにより反転され、したがって、電流制御信号ＤＯＷＮ＿ＳＰＥＥＤが電流源ＣＵＲ２の制御入力に与えられることによって作動状態にされる。次に、光受信器Ｐ２は光送信器ＬＥＤ２から発する光によって電流が供給され、その結果、測定用コンデンサＣ１が放電される。測定用コンデンサＣ１の電圧ＩＮＴは時間ｔ５で下の閾値ＩＮＴＬＯＷに達し、その結果、コンパレータＣＯＭＰは切替え復帰する。前のように、カウンタまたはタイマは、時間ｔ３の放電プロセスの開始時に制御回路ＣＯＮＴＲＯＬにおいて開始され、時間ｔ５の放電時間の終了時に停止される。時間ｔ５とｔ６との間の後続の短い休止中に、制御回路ＣＯＮＴＲＯＬにおいてカウンタ読取りまたはタイマ値の評価が行われる。一定のサイクル期間が休止によって達成される。

定格値は、充電時間および放電時間に対して制御回路において内部的に予め決定される。実際に測定された充電時間および放電時間が所定の定格値と比較される。偏差が検出される場合、電流制御信号ＵＰ＿ＳＰＥＥＤおよびＤＯＷＮ＿ＳＰＥＥＤは調整のために再調節される。この閉ループ調整は、複数の測定サイクルにわたって比較的ゆっくり行われる。定格値と充電時間および放電時間との間の瞬間の偏差は、２つの光計測部間のバランスへの外乱、特にペインの湿気とみなされる。

図２では、「サイクル１」は対称であり、すなわち充電時間が放電時間とほぼ等しいが、「サイクル２」は非対称な測定サイクルになっている。充電時間と比較して放電時間が長いので、第２の光計測部に湿気があるという結論になる。

センサの回路図を図解的に示す図である。 センサの動作モードを示す信号図である。

符号の説明

ＣＵＲ１、ＣＵＲ２ 電流源
ＬＥＤ１、ＬＥＤ２ 光送信器
Ｐ１、Ｐ２ 光受信器
Ｕ 定電圧源
Ｃ１ 測定用コンデンサ
ＳＷ１、ＳＷ５、ＳＷ６ スイッチ
ＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４ 切替えスイッチ
ＣＯＭＰ コンパレータ
ＩＮＴＨＩＧＨ 上の閾値
ＩＮＴＬＯＷ 下の閾値
ＳＴＡＴＵＳ 出力信号
ＣＯＮＴＲＯＬ 制御回路
ＵＰ＿ＳＰＥＥＤ、ＤＯＷＮ＿ＳＰＥＥＤ 制御信号
ＵＰ、ＤＯＷＮ、ＥＮＡＢＬＥ 信号
ｔ０、ｔ２、ｔ３、ｔ５、ｔ６ 時間
ＩＮＴ 電圧

Claims (10)

1. ペイン、特に車両のフロントガラス上の湿気の発生を検出する方法であって、
   継続した連続的な繰返し測定サイクルにおいて、
   ａ）第１のサイクル区間において、第１の光計測部の光受信器に流れる電流が第１の閾値まで集積され、
   ｂ）第２のサイクル区間において、第２の光計測部の光受信器に流れる電流が第２の閾値まで集積され、
   ｃ）前記光計測部の光送信器は、集積時間の所定の定格値を得るために複数の測定サイクルにわたって閉ループ調整され、
   ｄ）前記集積時間の前記定格値と実際の測定値との間の瞬間の偏差に基づいて前記ペインの湿気を検出する、
   方法。
2. 計測プロセスの開始時に初期化が実行され、前記光送信器は光強度の初期値に設定される、請求項１に記載の方法。
3. 前記集積は測定用コンデンサを充電および放電することによって行われ、前記測定用コンデンサは初期化時に前記閾値の一方まで充電される、請求項２に記載の方法。
4. 休止は、連続的なサイクル区間の間に含まれる、請求項１から３のいずれかに記載の方法。
5. ペイン、特に車両のフロントガラス上の湿気の発生を検出するためのセンサであって、
   前記ペインに結合されるように構成され、各々が制御可能な光送信器（ＬＥＤ１、ＬＥＤ２）および光受信器（Ｐ１、Ｐ２）を有する２つの光計測部と、
   電流／電圧変圧器（Ｃ１）と、
   第１の入力（＋）は前記電流／電圧変圧器に接続され、第２の入力（−）には２つの閾値（ＩＮＴＨＩＧＨ、ＩＮＴＬＯＷ）の一方または他方が切替えスイッチ（ＳＷ４）によって選択的に与えられる、コンパレータ（ＣＯＭＰ）と、
   前記光送信器（ＬＥＤ１、ＬＥＤ２）を交互に制御し、前記電流／電圧変圧器（Ｃ１）を制御可能なスイッチ（ＳＷ１）によって選択的に前記光受信器（Ｐ１、Ｐ２）に接続する、制御回路（ＣＯＮＴＲＯＬ）と
   を備え、
   前記制御回路（ＣＯＮＴＲＯＬ）は継続して連続的な繰返し測定サイクルのシーケンスを制御し、
   ａ）第１のサイクル区間（ｔ０〜ｔ２）において、前記電流／電圧変圧器（Ｃ１）は前記第１の光計測部の前記光受信器（Ｐ１）に流れる電流を前記第１の閾値（ＩＮＴＨＩＧＨ）まで集積し、
   ｂ）第２のサイクル区間において、前記電流／電圧変圧器（Ｃ１）は前記第２の光計測部の前記光受信器（Ｐ２）に流れる電流を前記第２の閾値（ＩＮＴＬＯＷ）まで集積し、
   ｃ）前記光計測部の前記光送信器（ＬＥＤ１、ＬＥＤ２）は、前記集積時間の所定の定格値を得るために複数の測定サイクルにわたって閉ループ調整され、
   ｄ）前記ペインの湿気は、前記集積時間の前記定格値と実際の測定値との間の瞬間の偏差に基づいて検出される、
   センサ。
6. 前記光計測部の前記光受信器（Ｐ１、Ｐ２）は２つの固定電位間に対称的に直列に接続される、請求項５に記載のセンサ。
7. 前記測定用コンデンサは、前記制御可能なスイッチ（ＳＷ１）によって、前記光受信器（Ｐ１、Ｐ２）の相互接続ノードに接続されるように適合される、請求項６に記載のセンサ。
8. 前記光送信器（ＬＥＤ１、ＬＥＤ２）は各々制御可能な電流源（ＣＵＲ１、ＣＵＲ２）と直列に配置される、請求項５から７のいずれかに記載のセンサ。
9. 前記切替えスイッチは前記コンパレータ（ＣＯＭＰ）の出力信号（ＳＴＡＴＵＳ）によって制御される、請求項５から８のいずれかに記載のセンサ。
10. 前記電流／電圧変圧器は、前記制御回路（ＣＯＮＴＲＯＬ）により制御することができるスイッチ（ＳＷ５、ＳＷ６）によって前記閾値（ＩＮＴＨＩＧＨ、ＩＮＴＬＯＷ）の一方まで充電することができる測定用コンデンサ（Ｃ１）によって形成される、請求項５から９のいずれかに記載のセンサ。

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