WO2006097096A1 - Sensoranordnung für ein kraftfahrzeug - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a sensor arrangement for a motor vehicle having a first light sensor unit with at least one sensor element for detecting solar radiation for controlling an air conditioning system and having a second light sensor unit having at least one sensor element for detecting the ambient light for controlling the illumination of the motor vehicle.
- a light sensor unit In motor vehicles, two different light sensor units are typically provided, wherein a light sensor unit is used to control an air conditioner.
- the detection of the direct sunlight is particularly important because it provides information about the heating of the motor vehicle.
- the entire radiation spectrum of the sun and in particular the IR component, which is decisive for the heating must be detected.
- a second light sensor unit with at least one sensor element for detecting the ambient light for controlling the illumination of the motor vehicle is regularly provided in motor vehicles.
- the exterior lighting and / or the interior lighting or dashboard lighting of the motor vehicle can be controlled automatically.
- the visible part of the light is registered, that is the range from about 390 nm to 770 nm with a maximum of sensitivity at about 550 nm.
- the sensitivity of the sensor element should correspond to that of the human eye .
- the invention has for its object to provide a sensor arrangement of the type mentioned, which is particularly simple.
- a sensor arrangement for a motor vehicle having a first light sensor unit with at least one sensor element for detecting the
- Sun radiation for controlling an air conditioner and having a second light sensor unit with at least one sensor element for detecting the ambient light for controlling the illumination of the motor vehicle is provided according to the invention that the second light sensor unit for detecting the ambient light is in communication with at least one sensor element of the first light sensor unit for detecting solar radiation , Due to the dual use of at least one sensor element in two different light sensor units, the sensor arrangement can be made particularly simple and inexpensive.
- the second light sensor unit for detecting the ambient light is connected to a subtraction circuit having at least one sensor element of the first light sensor unit for detecting the solar radiation.
- the infrared radiation component determined with the first light sensor unit for detecting the solar radiation can be subtracted from the total light intensity determined with the second light sensor unit for detecting the ambient light, so that a better approximation of the measured radiation to the sensitivity of the human eye takes place in this way.
- typical sensor elements which are manufactured relatively inexpensively, have a sensitivity that extends into the infrared range and therefore also
- the second light sensor unit for detecting the ambient light is connected in circuit with at least one sensor element of the first light sensor unit for detecting the solar radiation.
- the first light sensor unit for detecting the solar radiation for controlling an air conditioner and the second
- Light sensor unit for detecting the ambient light for controlling the
- Light sensor units is particularly easy in this way possible.
- a sensor element of the second light sensor unit for detecting the ambient light is preferably positioned centrally and at least one sensor element of the first light sensor unit for controlling the air conditioning system is positioned laterally thereof.
- two sensor elements of the first light sensor unit are arranged symmetrically on both sides of the centrally arranged sensor element of the second light sensor unit.
- the at least one sensor element of the first light sensor unit for detecting the solar radiation essentially evaluates an infrared portion of the radiation spectrum. This is preferably achieved in that the at least one sensor element of the first light sensor unit for detecting the solar radiation is associated with a filter which is substantially permeable in the region of the IR radiation.
- the entire sensor arrangement is arranged under a filter cap.
- the filter cap preferably has a central recess or a region of increased transmission, which is arranged centrally such that it is associated with the sensor element of the second light sensor unit for detecting the ambient light.
- the range of increased transmission becomes preferably formed by a reduced wall thickness in this area.
- the continuous cap protects the underlying light sensor units.
- the filter cap is preferably cap-shaped or hill-like, wherein the individual sensor elements are arranged at the same distance under the filter cap. This means that the centrally arranged sensor element of the second light sensor unit is structurally increased in comparison to the sensor element (s) of the first light sensor unit, which are arranged laterally next to the sensor element of the second light sensor unit and thus in a region of a falling edge of the filter cap.
- Light sensor unit and the second light sensor unit are preferably of identical design. The different sensitivities therefore result essentially from the assignment to the different regions of the filter cap.
- FIG. 1 shows an illustration of the sensor arrangement according to the invention.
- FIG. 2 shows a basic circuit for the sensor arrangement according to the invention.
- the sensor arrangement 1 is shown schematically, which has a first light sensor unit 10 for detecting the solar radiation for controlling an air conditioner and a second light sensor unit 20 for detecting the ambient light for controlling the illumination of the motor vehicle.
- the first light sensor unit 10 and the second light sensor unit 20 are covered by a filter cap 3.
- An essential component of the first light sensor unit 10 are two sensor elements 11 and 12. Further components of the first light sensor unit 10 are the associated wiring and possibly also evaluation electronics.
- the evaluation electronics can also be used in one of the Be arranged light sensor unit 10 downstream stage. The same applies to the light sensor unit 20.
- the sensor elements 11, 12 and 21 are arranged on a support 6, wherein the support 6 follows in its contour substantially the contour of the filter cap 3, so that the sensor elements 11, 12 and 21 each with approximately the same Distance from the filter cap 3 are arranged.
- Filter cap 3 has a recess or cap opening 4, wherein this recess does not have to be continuous or unrepresentable, but is to be understood as a region of increased or complete transmission.
- the filter cap 3 leaves in the remaining areas outside the recess 4 substantially only the iR Strahiungsanteii, so that the Sensoreiemente
- the second light sensor unit 20 provides a result that corresponds to the measurement of the ambient light minus an IR component, that is, approximates the human eye.
- the circuit of the sensor arrangement is shown schematically.
- the sensor elements 11 and 12 which essentially receive an infrared light spectrum, and the sensor element 21, which records substantially the entire light spectrum, are shown.
- the measured intensities are fed to a subtraction circuit 30, which is also referred to as differentiation logic.
- the resulting differential current is applied to an amplifier logic 31.
- the output signal or the output current represents the result of the second light sensor unit and represents a measurement result of the light spectrum minus the infrared component. This result essentially corresponds to the sensitivity of the human eye.
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Abstract
Eine Sensoranordnung für ein Kraftfahrzeug mit einer ersten Lichtsensoreinheit mit mindestens einem Sensorelement zu Detektion der Sonneneinstrahlung zur Steuerung einer Klimaanlage und mit einer zweiten Lichtsensoreinheit mit mindestens einem Sensorelement zur Detektion des Umgebungslichtes zur Steuerung der Beleuchtung des Kraftfahrzeuges wird dahingehend weiterentwickelt, daß die zweite Lichtsensoreinheit zur Detektion des Umgebungslichtes in Verbindung mit mindestens einem Sensorelement der ersten Lichtsensoreinheit zur Detektion der Sonneneinstrahlung ist. Dadurch kann die Sensoranordnung besonders einfach und kostengünstig hergestellt werden.
Description
Sensoranordnung für ein Kraftfahrzeug
Die Erfindung betrifft eine Sensoranordnung für ein Kraftfahrzeug mit einer ersten Lichtsensoreinheit mit mindestens einem Sensorelement zur Detektion der Sonneneinstrahlung zur Steuerung einer Klimaanlage und mit einer zweiten Lichtsensoreinheit mit mindestens einem Sensorelement zur Detektion des Umgebungslichtes zur Steuerung der Beleuchtung des Kraftfahrzeuges.
In Kraftfahrzeugen sind typischerweise zwei verschiedene Lichtsensoreinheiten vorgesehen, wobei eine Lichtsensoreinheit zur Steuerung einer Klimaanlage dient. Für eine solche Lichtsensoreinheit ist die Detektion der direkten Sonneneinstrahlung besonders wichtig, da daraus Informationen über die Erwärmung des Kraftfahrzeuges gewonnen werden. Dazu muß das gesamte Strahlungsspektrum der Sonne und insbesondere der IR-Anteil, der maßgeblich für die Erwärmung ist, detektiert werden. Weiterhin ist in Kraftfahrzeugen regelmäßig eine zweite Lichtsensoreinheit mit mindestens einem Sensorelement zur Detektion des Umgebungslichtes zur Steuerung der Beleuchtung des Kraftfahrzeuges vorgesehen. Damit kann die Außenbeleuchtung und/oder die Innenbeleuchtung bzw. Armaturenbeleuchtung des Kraftfahrzeuges automatisch gesteuert werden. Für diese Lichtsensoreinheit mit einem Sensorelement ist es besonders wichtig, daß der sichtbare Teil des Lichtes registriert wird, also der Bereich von etwa 390 nm bis 770 nm mit einem Maximum der Empfindlichkeit bei etwa 550 nm. Die Empfindlichkeit des Sensorelementes sollte der des menschlichen Auge entsprechen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Sensoranordnung der eingangs genannten Art zu schaffen, die besonders einfach aufgebaut ist.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt mit einer Sensoranordnung mit den
Merkmalen des Patentanspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Bei einer Sensoranordnung für ein Kraftfahrzeug mit einer ersten Lichtsensoreinheit mit mindestens einem Sensoreiement zur Detektion der
Sonneneinstrahlung zur Steuerung einer Klimaanlage und mit einer zweiten Lichtsensoreinheit mit mindestens einem Sensorelement zur Detektion des Umgebungslichtes zur Steuerung der Beleuchtung des Kraftfahrzeuges ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß die zweite Lichtsensoreinheit zur Detektion des Umgebungslichtes in Verbindung mit mindestens einem Sensorelement der ersten Lichtsensoreinheit zur Detektion der Sonneneinstrahlung steht. Durch die Doppelnutzung mindestens eines Sensorelementes in zwei verschiedenen Lichtsensoreinheiten läßt sich die Sensoranordnung besonders einfach und kostengünstig gestalten. Die zweite Lichtsensoreinheit zur Detektion des Umgebungslichtes ist mit einer Subtrahierschaltung mit mindestens einem Sensorelement der ersten Lichtsensoreinheit zur Detektion der Sonneneinstrahlung verbunden. Insbesondere kann auf diese Weise der mit der ersten Lichtsensoreinheit zur Detektion der Sonneneinstrahlung ermittelte Infrarotstrahlungsanteil von der mit der zweiten Lichtsensoreinheit zur Detektion des Umgebungslichtes ermittelten Gesamtlichtintensität abgezogen werden, so daß auf diese Weise eine bessere Annäherung der gemessenen Strahlung an die Empfindlichkeit des menschlichen Auges erfolgt. Dies ist insbesondere deshalb relevant, da typische Sensorelemente, die vergleichsweise kostengünstig hergestellt werden, eine Empfindlichkeit aufweisen, die bis in den Infrarotbereich hineinreicht und daher auch
Strahlungsanteile detektieren, die das menschliche Auge nicht wahrnimmt. Die Verwendung eines derartigen Sensorelementes ohne Korrekturen zur Detektion des Umgebungslichtes würde also zu Ergebnissen führen, die nicht in jedem Fall mit der Wahrnehmung einer Person übereinstimmen.
Bevorzugt ist die zweite Lichtsensoreinheit zur Detektion des Umgebungslichtes mit mindestens einem Sensorelement der ersten Lichtsensoreinheit zur Detektion der Sonneneinstrahlung schaltungsmäßig verbunden. Alternativ ist auch eine drahtlose Übertragung der erhaltenen
Daten des Sensorelementes denkbar, jedoch ist die schaltungsmäßige Verbindung bevorzugt.
Bevorzugt sind die erste Lichtsensoreinheit zur Detektion der Sonneneinstrahlung zur Steuerung einer Klimaanlage und die zweite
Lichtsensoreinheit zur Detektion des Umgebungslichtes zur Steuerung der
Beleuchtung baulich zusammengefaßt. Durch die Integration der
Sensoranordnung in ein einziges Bauelement können der mechanische
Aufwand und der Produktionsaufwand besonders weit gesenkt werden. Auch die Signalverarbeitung der Signale der Sensorelemente der beiden
Lichtsensoreinheiten ist auf diese Weise besonders einfach möglich.
Bevorzugt ist in der Sensoranordnung ein Sensorelement der zweiten Lichtsensoreinheit zur Detektion des Umgebungslichtes zentral und mindestens ein Sensorelement der ersten Lichtsensoreinheit zur Steuerung der Klimaanlage seitlich davon positioniert. Besonders bevorzugt sind symmetrisch zu beiden Seiten des zentral angeordneten Sensorelementes der zweiten Lichtsensoreinheit zwei Sensorelemente der ersten Lichtsensoreinheit angeordnet. Das mindestens eine Sensorelement der ersten Lichtsensoreinheit zur Detektion der Sonneneinstrahlung wertet dabei im wesentlichen einen Infrarotanteil des Strahlungsspektrums aus. Dies wird bevorzugt dadurch erreicht, daß dem mindestens einen Sensorelement der ersten Lichtsensoreinheit zur Detektion der Sonneneinstrahlung ein im wesentlichen im Bereich der IR-Strahlung durchlässiger Filter zugeordnet ist. Bevorzugt ist die gesamte Sensoranordnung unter einer Filterkappe angeordnet. Die Filterkappe weist bevorzugt eine zentrale Ausnehmung bzw. einen Bereich erhöhter Transmission auf, der zentral derart angeordnet ist, daß er dem Sensorelement der zweiten Lichtsensoreinheit zur Detektion des Umgebungslichtes zugeordnet ist. Der Bereich der erhöhten Transmission wird
bevorzugt durch eine reduzierte Wandstärke in diesem Bereich ausgebildet. Die durchgängige Kappe schützt die darunter angeordneten Lichtsensoreinheiten. Die Füterkappe ist bevorzugt kappen- oder hügelartig ausgebildet, wobei die einzelnen Sensorelemente mit jeweils gleichem Abstand unter der Füterkappe angeordnet sind. Das bedeutet, daß das zentral angeordnete Sensorelement der zweiten Lichtsensoreinheit baulich erhöht im Vergleich zu dem oder den Sensorelementen der ersten Lichtsensoreinheit angeordnet ist, die seitlich neben dem Sensorelement der zweiten Lichtsensoreinheit und damit in einem Bereich einer abfallenden Flanke der Füterkappe angeordnet sind. Die Sensoreiemente der ersten
Lichtsensoreinheit und der zweiten Lichtsensoreinheit sind bevorzugt baugleich ausgebildet. Die unterschiedlichen Empfindlichkeiten ergeben sich daher im wesentlichen aus der Zuordnung zu den unterschiedlichen Bereichen der Filterkappe.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiels weiter erläutert. Im einzelnen zeigen die schematischen Darstellungen in:
Fig. 1 : eine Darstellung der erfindungsgemäßen Sensoranordnung; und
Fig. 2: eine Prinzipschaltung für die erfindungsgemäße Sensoranordnung.
In Fig. 1 ist die erfindungsgemäße Sensoranordnung 1 schematisch dargestellt, die im wesentlichen eine erste Lichtsensoreinheit 10 zur Detektion der Sonneneinstrahlung zur Steuerung einer Klimaanlage und eine zweite Lichtsensoreinheit 20 zur Detektion des Umgebungslichtes zur Steuerung der Beleuchtung des Kraftfahrzeuges aufweist. Die erste Lichtsensoreinheit 10 und die zweite Lichtsensoreinheit 20 sind dabei von einer Filterkappe 3 überdeckt. Ein wesentlicher Bestandteil der ersten Lichtsensoreinheit 10 sind zwei Sensorelemente 11 und 12. Weitere Bestandteile der ersten Lichtsensoreinheit 10 sind die zugehörigen Verdrahtungen und eventuell noch Auswerteelektroniken. Die Auswerteelektroniken können auch in einer der
Lichtsensoreinheit 10 nachgeordneten Stufe angeordnet sein. Gleiches gilt für die Lichtsensoreinheit 20. Die Sensorelemente 11 , 12 und 21 sind auf einem Träger 6 angeordnet, wobei der Träger 6 in seiner Kontur im wesentlichen der Kontur der Filterkappe 3 folgt, so daß die Sensorelemente 11 , 12 und 21 jeweils mit etwa gleichem Abstand zur Filterkappe 3 angeordnet sind. Die
Filterkappe 3 weist eine Ausnehmung oder Kappenöffnung 4 auf, wobei diese Ausnehmung nicht durchgängig oder nicht gegenständlich sein muß, sondern als Bereich erhöhter oder vollständiger Transmission zu verstehen ist. Die Filterkappe 3 läßt in den übrigen Bereichen außerhalb der Ausnehmung 4 im wesentlichen nur den iR-Strahiungsanteii durch, so daß die Sensoreiemente
11 und 12 im wesentlichen den IR-Anteil des Umgebungslichtes 5 detektieren. Mit Hilfe der schaltungstechnischen Verbindung 7 ist es möglich, die von den Sensorelementen 11 und 12 einerseits und dem Sensorelement 21 andererseits gemessenen Strahlungsintensitäten zueinander in Beziehung zu setzen. Insbesondere kann das Ergebnis der Messung des Sensorelementes
11 und gleichzeitig des Sensorelementes 12, also insbesondere der dort gemessene IR-Anteil, von dem Ergebnis der Messung des Sensorelementes 21 , also des gesamten Strahlungsspektrums, abgezogen werden. Auf diese Weise stellt die zweite Lichtsensoreinheit 20 ein Ergebnis bereit, das der Messung des Umgebungslichtes abzüglich einer IR-Komponente entspricht, also dem menschlichen Auges angenähert ist.
In Fig. 2 ist die Schaltung der Sensoranordnung schematisch dargestellt. Insbesondere sind die Sensorelemente 11 und 12, die im wesentlichen ein infrarotes Lichtspektrum aufnehmen, und das Sensorelement 21 dargestellt, das im wesentlichen das gesamte Lichtspektrum aufnimmt. Die gemessenen Intensitäten werden einer Subtrahierschaltung 30 zugeleitet, die auch als Differenzierungslogik bezeichnet wird. Der sich dabei ergebende Differenzstrom wird auf eine Verstärkerlogik 31 gegeben. Das Ausgangssignal bzw. der Ausgangsstrom stellt das Ergebnis der zweiten Lichtsensoreinheit dar und repräsentiert ein Messergebnis des Lichtspektrums abzüglich des Infrarot- Anteils. Dieses Ergebnis entspricht im wesentlichen der Empfindlichkeit des menschlichen Auges.
Claims
1. Sensoranordnung (1) für ein Kraftfahrzeug mit einer ersten Lichtsensoreinheit (10) mit mindestens einem Sensorelement (11, 12) zur Detektion der Sonneneinstrahlung zur Steuerung einer Klimaanlage und mit einer zweiten Lichtsensoreinheit (20) mit mindestens einem Sensorelement (21 ) zur Detektion des Umgebungslichtes zur Steuerung der Beleuchtung des
Kraftfahrzeuges, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, die zweite Lichtsensoreinheit (20) zur Detektion des Umgebungslichtes in Verbindung mit mindestens einem Sensorelement (11, 12) der ersten Lichtsensoreinheit (10) zur Detektion der Sonneneinstrahlung steht und die zweite Lichtsensoreinheit (20) zur Detektion des Umgebungslichtes mit einer Subtrahierschaltung (30) mit mindestens einem Sensorelement (11) der ersten Lichtsensoreinheit (10) zur Detektion der Sonneneinstrahlung verbunden ist.
2. Sensoranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Lichtsensoreinheit (20) zur Detektion des Umgebungslichtes mit mindestens einem Sensorelement (11, 12) der ersten Lichtsensoreinheit (10) zur Detektion der Sonneneinstrahlung schaltungsmäßig verbunden ist.
3;, Sensoranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Lichtsensoreinheit (10) zur Detektion der Sonneneinstrahlung zur Steuerung einer Klimaanlage und die zweite Lichtsensoreinheit (20) zur Detektion des Umgebungslichtes zur Steuerung der Beleuchtung baulich zusammengefaßt sind. 4 Sensoranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Sensoranordnung ein Sensorelement (21) der zweiten Lichtsensoreinheit zur Detektion des Umgebungslichtes zentral und mindestens ein Sensorelement (11, 12) der ersten Lichtsensoreinheit (10) zur
Steuerung der Klimaanlage seitlich davon positioniert sind.
EL Sensoranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,, daß das mindestens eine Sensorelement (11 , 12) der ersten Lichtsensoreinheit (10) zur Detektion der Sonneneinstrahlung im wesentlichen einen IR-Anteil des Strahlungsspektrums auswertet.
fr. Sensoranordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß dem mindestens einen Sensorelement der ersten Lichtsensoreinheit zur Detektion der Sonneneinstrahlung ein im wesentlichen für IR-Strahlung durchlässiger
Filter (3) zugeordnet ist.
IL Sensoranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoranordnung (1) unter einer Filterkappe (3) angeordnet ist.
8^ Sensoranordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Filterkappe (3) im Bereich des Sensorelementes (21) der zweiten Lichtsensoreinheit (20) zur Detektion des Umgebungslichtes eine Ausnehmung (4) aufweist.
9^ Sensoranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensorelemente (10, 11 , 21) der ersten Lichtsensoreinheit (10) und die Sensorelemente der zweiten Lichtsensoreinheit (20) baugleich sind.
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