WO2009127720A1 - Sensoranordnung mit einem kapazitiven regensensor und einem lichtsensor - Google Patents

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WO2009127720A1
WO2009127720A1 PCT/EP2009/054589 EP2009054589W WO2009127720A1 WO 2009127720 A1 WO2009127720 A1 WO 2009127720A1 EP 2009054589 W EP2009054589 W EP 2009054589W WO 2009127720 A1 WO2009127720 A1 WO 2009127720A1
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WO
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sensor
electrodes
circuit board
light
light sensor
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Application number
PCT/EP2009/054589
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Thomas Polzer
Maik Rienecker
Hans-Michael Schmitt
Jochen Gans
Oliver Eisenmann
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Preh Gmbh
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Publication date
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    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60S—SERVICING, CLEANING, REPAIRING, SUPPORTING, LIFTING, OR MANOEUVRING OF VEHICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60S1/00—Cleaning of vehicles
    • B60S1/02—Cleaning windscreens, windows or optical devices
    • B60S1/04—Wipers or the like, e.g. scrapers
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    • B60S1/08—Wipers or the like, e.g. scrapers characterised by the drive electrically driven
    • B60S1/0818—Wipers or the like, e.g. scrapers characterised by the drive electrically driven including control systems responsive to external conditions, e.g. by detection of moisture, dirt or the like
    • B60S1/0822—Wipers or the like, e.g. scrapers characterised by the drive electrically driven including control systems responsive to external conditions, e.g. by detection of moisture, dirt or the like characterized by the arrangement or type of detection means
    • B60S1/0825—Capacitive rain sensor
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    • B60S1/0862—Wipers or the like, e.g. scrapers characterised by the drive electrically driven including control systems responsive to external conditions, e.g. by detection of moisture, dirt or the like characterized by the arrangement or type of detection means including additional sensors
    • B60S1/087—Wipers or the like, e.g. scrapers characterised by the drive electrically driven including control systems responsive to external conditions, e.g. by detection of moisture, dirt or the like characterized by the arrangement or type of detection means including additional sensors including an ambient light sensor

Definitions

  • the present invention relates to a sensor assembly comprising a capacitive rain sensor and a light sensor having a photosensitive region, the rain sensor having a printed circuit board and at least one pair of spaced electrodes provided on and electrically connected to the upper surface of the printed circuit board.
  • Such sensors are known, for example, from DE 10 2006 032 372 A1 and serve to detect raindrops on a pane, in particular the windshield of a motor vehicle.
  • the sensor on the circuit board on two spaced electrodes, which are connected to each other via an evaluation and act as a capacitor.
  • the rain sensor is mounted behind the windshield so that during operation of the sensor, electric field lines pass between the electrodes through the windshield and the overlying exterior area. When rain falls raindrops form on the windshield so that the field lines are affected by the drops of water and the capacitance of the capacitor changes.
  • the water droplets act here as a dielectric between the electrodes of the capacitor.
  • a light sensor has a photosensitive area which has, for example, a photodiode as the photosensitive element and is placed behind the windshield.
  • the photodiode changes its electrical properties depending on the amount of incident light over which the ambient brightness is detectable.
  • Today's vehicles have a plurality of sensors to be provided, for example, behind the windshield, whereby the effective area of the Windshield is downsized.
  • the dimensions of the rain sensor and its functionality are essentially determined by the dimensions of the electrodes, resulting in an unused area between the electrodes.
  • Object of the present invention is therefore to provide a sensor arrangement by which the claimed area is reduced.
  • the object is achieved in that the light sensor is provided on the circuit board such that incident between the electrodes incident light on the photosensitive area.
  • the basic idea of the invention is thus to integrate the light sensor into the capacitive rain sensor.
  • the electrodes of the capacitive rain sensor thereby form a capacitor in a manner known per se.
  • An intervening surface is used by the light sensor to detect incident light there.
  • An evaluation circuit provides a measured value for the light incident there for further use.
  • the area, which is not used by the rain sensor structure, between the spaced-apart electrodes is used for the light sensor, so that no additional area is required for the light sensor.
  • the light sensor does not influence the electric field between the electrodes during operation, so that charges on the electrodes are not affected.
  • the photosensitive region of the light sensor can be arranged between the electrodes. This results in the possibility of directly detecting incident light between the electrodes of the rain sensor.
  • the photosensitive area of the light sensor may be located at the top of the circuit board.
  • the light from all directions can fall freely on the light sensor, so that a shading of the photosensitive area is avoided for example by the electrodes of the capacitive rain sensor or by other components.
  • the area of the photosensitive area can be kept low.
  • a light passage opening may be formed in the circuit board between the electrodes and the light-sensitive area of the light sensor may be positioned on the rear side of the circuit board in such a way that light incident through the light passage opening strikes the photosensitive area of the light sensor.
  • the electrodes may be close to each other, whereby the light sensor can not be placed between the electrodes due to its size. In this case, the incident light can illuminate the light-sensitive area of the light sensor arranged behind the printed circuit board through the light passage opening. This results in a sensor arrangement in which the claimed area of the sensor arrangement on the disk is low.
  • the side surface and the back of the circuit board may be surrounded by a cover.
  • the cover, together with the printed circuit board, forms a housing in which electronics, for example an evaluation device and wiring, can be completely accommodated and thus protected against moisture, dirt and damage.
  • the light sensor may be housed within the housing.
  • the thus created closed unit of light sensor and capacitive rain sensor additionally facilitates the mounting of the sensors, since the thus formed sensor assembly can be mounted as a component easily and quickly.
  • the cover may consist of an electrically conductive material.
  • the electrodes and the electronics are protected within the housing from electromagnetic interference fields, and propagation of field lines in the vehicle interior is avoided or reduced. This is particularly effective when the cover is additionally connected to the vehicle ground.
  • influences of the sensors can be avoided, for example by static charges.
  • the cover may be electrically connected to the circuit board.
  • the cover itself can act as an electrode by applying an electrical voltage between the cover and at least one electrode on the printed circuit board. It makes sense for security reasons, the Cover to the ground potential and the other electrode to a different voltage. Also, the shield against interference fields can be further improved if the circuit board and the cover have the same ground potential.
  • the electrodes may consist of at least two conductive surfaces on the circuit board.
  • the electrodes may be laminated on the circuit board.
  • the flat design makes it possible to make the rain sensor flat overall. Since the electrodes rise only slightly from the printed circuit board, the sensor arrangement with this surface can be mounted flat on the windshield. Furthermore, due to the flat design of the electrodes, the electric field can propagate only to a small extent in the region directly between the electrodes and therefore has a large extent perpendicular to the circuit board, ie in the direction of the windshield.
  • the electrodes may be formed as two concentrically arranged conductive surfaces. This ensures that a possible homogeneous capacitor is formed, which also has a particularly high efficiency. With different design of different sections of the capacitor, the properties are influenced from the outset by the design, so that some areas contribute more to the sensor effect than others. However, these less contributing portions unnecessarily increase the area of the sensor on the disk behind which the rain sensor is located.
  • the concentric electrodes also ensure that raindrops at each point of the windshield contribute and are detected to the same degree.
  • the specific configuration of the electrodes can be chosen arbitrarily. For example, concentric circles, rectangles, squares or ellipses are recommended.
  • FIG. 2 shows a plan view of the sensor arrangement from FIG. 1,
  • Figure 3 shows an exemplary embodiment of a printed circuit board with electrodes
  • Figure 4 embodiments for the arrangement of a light sensor between the electrodes of a capacitive rain sensor
  • FIG. 5 shows a second embodiment of a sensor arrangement with capacitive rain sensor and integrated light sensor.
  • FIG. 1 shows a first embodiment of a sensor arrangement 1 according to the invention with a capacitive rain sensor and an integrated light sensor 2.
  • the sensor arrangement 1 comprises a housing which is formed from a printed circuit board 3 and a cover 4.
  • the cover 4 is made of a conductive material and is electrically connected to the circuit board 3.
  • the circuit board 3 is designed plan and the cover 4 surrounds the side surfaces and back of the circuit board 3 to form an interior 5. From the housing laterally protrudes a plug 6, which is connected to the circuit board 3. About the plug 6 and the circuit board 3, the cover 4 is connected to a ground potential of the vehicle.
  • the capacitive rain sensor comprises two spaced-apart electrodes 7, 8 and an evaluation device, not shown.
  • the electrodes 7, 8 are formed as conductive surfaces, which are laminated to the circuit board 3, as shown in principle in Figure 3.
  • the electrodes 7, 8 are arranged as inner electrode 7 and outer electrode 8 concentric with each other, as shown in FIG.
  • the inner electrode 7 has a rectangular basic shape, and the outer electrode 8 surrounds the inner electrode 7 as a rectangular ring, wherein the distance between the electrodes 7, 8 is approximately equal at all points.
  • the dimensions of the outer electrode 8 and the circuit board 3 are chosen so that they approximately match, wherein the circuit board 3rd is slightly larger than the outer electrode 8, to fully absorb them.
  • the evaluation device is accommodated in the interior 5 of the housing and connected via electrical through connections 9 through the circuit board 3 with the electrodes 7, 8.
  • the evaluation device is electrically connected to the plug 6.
  • the circuit board 3 also has a recess 10 which is provided between the electrodes 7, 8.
  • the light sensor 2 is arranged inside the housing and has a photosensitive area 11 which is inserted into the recess 10.
  • the photosensitive region 11 terminates flush with the recess in the printed circuit board 3.
  • An evaluation circuit, not shown, for the light sensor 2 is provided in this embodiment within the light sensor 2 and connected via the circuit board 3 to the connector 6, alternatively, it is possible to arrange the evaluation circuit for the light sensor and / or the rain sensor on the circuit board 3.
  • a mounting of the sensor assembly 1 in a vehicle is usually carried out by attaching to the windshield of the vehicle.
  • the housing of the sensor assembly 1 is glued or pressed with the circuit board 3 as a unit behind the windshield of the motor vehicle.
  • the sensor arrangement 1 is connected via the plug 6 to an electronic system of the vehicle.
  • the electrodes 7, 8 of the capacitive rain sensor form a capacitor to which an electrical voltage is applied.
  • the voltage causes the electrodes 7, 8 to be electrically charged differently and an electric field to build up between the electrodes 7, 8.
  • the electric field extends perpendicular to the printed circuit board 3 through the windshield to the outside of the motor vehicle, so that raindrops that collect on the windshield lie in the electric field between the electrodes 7, 8. Due to the raindrops, the capacitance of the capacitor of the capacitive rain sensor changes, since they act as a dielectric between the electrodes 7, 8, and charge carriers flow to or from the Electrodes 7, 8, which are detected by the evaluation of the rain sensor.
  • the evaluation device transmits a control signal via the plug 6 to the vehicle electronics, which uses the control signal to perform various tasks, such as the operation of the windshield wiper or the change of the parameters for the brake control or the air conditioning in the vehicle interior.
  • the conductive cover 4 shields the interior 5 of the sensor assembly 1 against electrical interference.
  • the light sensor 2 detects the intensity of the incident light in the associated evaluation circuit and also transmits the result via the plug 6 to the vehicle electronics. Depending on this measured value, this can in turn assume various tasks, such as, for example, the operation of the dipped beam.
  • Another advantage of the arrangement according to the invention is that the light sensor 2 is in any case in an accessible area for a windshield wiper, so that a better evaluation, for example, in snowfall, is possible.
  • FIG. Figures 4a to 4c show differently shaped concentric electrodes 7, 8, which are designed either rectangular, oval or circular. Between the electrodes 7, 8, the light sensor 2 is arranged in each case.
  • the shape of the light sensor 2 is chosen to be elongated, but, as can be seen in FIG. 4b, the light sensor 2 can also have the shape of a ring segment. In principle, light sensors 2 with differently shaped or multipart distributed light-sensitive regions 11 are also possible.
  • the capacitive rain sensor comprises a plurality of concentric circular electrodes 7, 8.
  • the arrangement of the electrodes 7, 8 enables large-area and fine detection of raindrops on the windshield, since the electrodes 7, 8 are arranged very close in pairs.
  • a region of the capacitive rain sensor is recessed by the electrodes 7, 8 and the printed circuit board 3 lying behind has a corresponding recess 10 into which the light sensor 2 with its photosensitive region 11 is inserted is. It should be noted here that the sensitivity of the rain sensor is also given in the light-sensitive area of the light sensor 2. Since the light sensor 2 occupies only a small part of the surface of the sensor, the operation of the rain sensor is hardly affected.
  • the electrodes 7, 8 are additionally surrounded by a grounding ring 12, which is electrically connected to the conductive cover 4. As a result, a particularly good shielding of the rain sensor against interference fields is achieved.
  • the mode of operation of the plurality of concentric electrodes 7, 8 is such that respectively adjacent electrodes 7, 8 are charged with different voltages, wherein the charge carrier flow of the adjacent electrodes 7, 8 is examined by the evaluation device.
  • Water droplets on the windshield act most on the electric field or in the field lines between the adjacent adjacent electrodes 7, 8. Thus, with increased accuracy, the amount of water droplets on the disc can be determined.
  • This sensor measured value is transmitted via the connector 6 to the vehicle electronics, as well as that of the light sensor 2.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Sensoranordnung mit einem kapazitiven Regensensor und einem Lichtsensor (2) mit einem lichtempfindlichen Bereich (11), wobei der Regensensor eine Leiterplatte (6) und wenigstens ein Paar von Elektroden (7, 8), die an der Oberseite der Leiterplatte (6) vorgesehen und mit dieser elektrisch verbunden sind, aufweist, wobei der Lichtsensor (2) derart an der Leiterplatte (6) vorgesehen ist, dass zwischen den Elektroden (7, 8) einfallendes Licht auf den lichtempfindlichen Bereich (11) trifft.

Description

Sensoranordnung mit einem kapazitiven Regensensor und einem Lichtsensor
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Sensoranordnung mit einem kapazitiven Regensensor und einem Lichtsensor mit einem lichtempfindlichen Bereich, wobei der Regensensor eine Leiterplatte und wenigstens ein Paar von beabstandeten Elektroden, die an der Oberseite der Leiterplatte vorgesehen und mit dieser elektrisch verbunden sind, aufweist.
Derartige Sensoren sind beispielsweise aus der DE 10 2006 032 372 Al bekannt und dienen dazu, Regentropfen auf einer Scheibe, insbesondere der Windschutzscheibe eines Kraftfahrzeugs, zu erkennen. Dazu weist der Sensor auf der Leiterplatte zwei beabstandete Elektroden auf, die über eine Auswerteeinrichtung miteinander verbunden sind und als Kondensator wirken. Der Regensensor wird hinter der Windschutzscheibe montiert, so dass beim Betrieb des Sensors elektrische Feldlinien zwischen den Elektroden durch die Windschutzscheibe und den darüber liegenden Außenbereich verlaufen. Bei auftretendem Regen bilden sich Regentropfen auf der Windschutzscheibe, so dass die Feldlinien durch die Wassertropfen beeinflusst werden und sich die Kapazität des Kondensators ändert. Die Wassertropfen wirken hier als ein Dielektrikum zwischen den Elektroden des Kondensators. Bei einer an dem Kondensator anliegenden Spannung sind abhängig von der Kapazität unterschiedlich viele Ladungsträger in dem Kondensator vorhanden, und die Auswerteeinheit erfasst die Ladungsträgeränderung aufgrund der Kapazitäts-iänderung durch die Regentropfen. So kann das Vorhandensein von Wassertropfen auf der Windschutzscheibe detektiert werden.
Ein Lichtsensor verfügt über einen lichtempfindlichen Bereich, der als lichtempfindliches Element zum Beispiel eine Fotodiode aufweist und hinter der Windschutzscheibe platziert ist. Die Fotodiode ändert ihre elektrischen Eigenschaften abhängig von der Menge einfallenden Lichts, worüber die Umgebungshelligkeit erfassbar ist.
Heutige Fahrzeuge verfügen über eine Mehrzahl von Sensoren, die zum Beispiel hinter der Windschutzscheibe vorzusehen sind, wodurch die effektive Fläche der Windschutzscheibe verkleinert wird. Die Abmessungen des Regensensors und seine Funktionalität werden im Wesentlichen durch die Abmessungen der Elektroden bestimmt, wobei sich zwischen den Elektroden eine ungenutzte Fläche ergibt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Sensoranordnung zu schaffen, durch welche die beanspruchte Fläche verringert wird.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Lichtsensor an der Leiterplatte derart vorgesehen ist, dass zwischen den Elektroden einfallendes Licht auf den lichtempfindlichen Bereich trifft.
Grundgedanke der Erfindung ist es also, den Lichtsensor in den kapazitiven Regensensor zu integrieren. Die Elektroden des kapazitiven Regensensors bilden dabei in an sich bekannter Weise einen Kondensator. Eine dazwischen befindliche Fläche wird von dem Lichtsensor genutzt, um dort einfallendes Licht zu erfassen. Über eine Auswerteschaltung wird ein Messwert für das dort einfallende Licht zur weiteren Verwendung bereitgestellt. Dadurch wird die von der Regensensorstruktur nicht genutzte Fläche zwischen den beabstandeten Elektroden für den Lichtsensor genutzt, so dass keine zusätzliche Fläche für den Lichtsensor erforderlich ist. Der Lichtsensor beeinflusst im Betrieb das elektrische Feld zwischen den Elektroden nicht, so dass auch Ladungen auf den Elektroden nicht beeinflusst werden.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann der lichtempfindliche Bereich des Lichtsensors zwischen den Elektroden angeordnet sein. Damit ergibt sich die Möglichkeit zwischen den Elektroden des Regensensors einfallendes Licht direkt zu erfassen.
Auch kann der lichtempfindliche Bereich des Lichtsensors an der Oberseite der Leiterplatte liegen. Durch diese Anordnung kann das Licht aus allen Richtungen ungehindert auf den Lichtsensor fallen, so dass eine Beschattung des lichtempfindlichen Bereichs zum Beispiel durch die Elektroden des kapazitiven Regensensors oder durch andere Komponenten vermieden wird. Somit kann die Fläche des lichtempfindlichen Bereichs gering gehalten werden. Alternativ kann in der Leiterplatte zwischen den Elektroden eine Lichtdurchtrittsöffnung ausgebildet und der lichtempfindliche Bereich des Lichtsensors an der Rückseite der Leiterplatte derart positioniert sein, dass durch die Lichtdurchtrittsöffnung einfallendes Licht auf den lichtempfindlichen Bereich des Lichtsensors trifft. Abhängig von der Gestaltung des Regensensors können zum Beispiel die Elektroden nahe aneinander liegen, wodurch der Lichtsensor aufgrund seiner Baugröße nicht zwischen den Elektroden platziert werden kann. Das einfallende Licht kann in diesem Fall durch die Lichtdurchtrittsöffnung den lichtempfindlichen Bereich des hinter der Leiterplatte angeordneten Lichtsensors beleuchten. Es ergibt sich eine Sensoranordnung, bei der die beanspruchte Fläche der Sensoranordnung auf der Scheibe gering ist.
Zusätzlich können die Seitenfläche und die Rückseite der Leiterplatte von einer Abdeckung umgeben sein. Die Abdeckung bildet zusammen mit der Leiterplatte ein Gehäuse, in der eine Elektronik, zum Beispiel eine Auswerteeinrichtung und Verdrahtung, vollständig untergebracht und damit vor Feuchte, Verschmutzung und Beschädigung geschützt werden kann. In diesem Fall kann auch der Lichtsensor innerhalb des Gehäuses untergebracht sein. Die so geschaffene geschlossene Einheit aus Lichtsensor und kapazitivem Regensensor erleichtert zusätzlich die Montage der Sensoren, da die so geformte Sensoranordnung als ein Bauteil einfach und schnell montiert werden kann.
Dabei kann die Abdeckung aus einem elektrisch leitfähigen Material bestehen. So werden die Elektroden und die Elektronik innerhalb des Gehäuses vor elektromagnetischen Störfeldern geschützt, und eine Ausbreitung von Feldlinien in den Fahrzeuginnenraum wird vermieden oder verringert. Dies ist besonders effektiv, wenn die Abdeckung zusätzlich an die Fahrzeugmasse angeschlossen ist. So können Beeinflussungen der Sensoren zum Beispiel durch statische Aufladungen vermieden werden.
Auch kann die Abdeckung elektrisch mit der Leiterplatte verbunden sein. Dadurch kann die Abdeckung selbst als Elektrode wirken, indem zwischen der Abdeckung und wenigstens einer Elektrode auf der Leiterplatte eine elektrische Spannung angelegt wird. Dabei ist es aus Sicherheitsgründen sinnvoll, die Abdeckung auf das Massepotential und die andere Elektrode auf eine davon abweichende Spannung zu legen. Auch kann die Abschirmung gegenüber Störfeldern weiter verbessert werden, wenn die Leiterplatte und die Abdeckung dasselbe Massepotential aufweisen.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung können die Elektroden aus mindestens zwei leitfähigen Flächen auf der Leiterplatte bestehen. Beispielsweise können die Elektroden auf die Leiterplatte kaschiert sein. Die flächige Ausführung ermöglicht es, den Regensensor insgesamt flach auszubilden. Da sich die Elektroden nur gering von der Leiterplatte erheben, kann die Sensoranordnung mit dieser Fläche plan an der Windschutzscheibe angebracht werden kann. Weiterhin kann sich aufgrund der flachen Ausführung der Elektroden das elektrische Feld nur zu einem geringen Teil in den Bereich unmittelbar zwischen den Elektroden ausbreiten und weist daher eine starke Ausdehnung senkrecht zu der Leiterplatte, das heißt in Richtung auf die Windschutzscheibe auf.
Schließlich können die Elektroden als zwei konzentrisch angeordnete leitfähige Flächen ausgebildet sein. Darüber wird sichergestellt, dass ein möglichst homogener Kondensator gebildet wird, der außerdem eine besonders hohe Effektivität aufweist. Bei unterschiedlicher Ausgestaltung verschiedener Abschnitte des Kondensators werden die Eigenschaften von vornherein durch die Bauform beeinflusst, so dass einige Bereich stärker zu der Sensorwirkung beitragen als andere. Durch diese weniger beitragenden Abschnitte wird jedoch die Fläche des Sensors auf der Scheibe, hinter welcher der Regensensor angeordnet ist, unnötig vergrößert. Auch wird durch die konzentrischen Elektroden sichergestellt, dass Regentropfen an jeder Stelle der Windschutzscheibe im gleichen Maße zur Erfassung beitragen und erfasst werden. Die konkrete Ausgestaltung der Elektroden kann beliebig gewählt sein. Es bieten sich zum Beispiel konzentrische Kreise, Rechtecke, Quadrate oder Eiipsen an.
Hinsichtlich weiterer Ausgestaltungen der Erfindung wird auf die Unteransprüche und nachfolgende Beschreibung eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen verwiesen. In der Zeichnung zeigt: Figur 1 eine erfindungsgemäße Sensoranordnung mit einem kapazitiven
Regensensor und einem Lichtsensor im Querschnitt,
Figur 2 eine Draufsicht auf die Sensoranordnung aus der Figur 1,
Figur 3 eine beispielhafte Ausführung einer Leiterplatte mit Elektroden und
Lichtsensor in Schnittansicht,
Figur 4 Ausführungsbeispiele für die Anordnung eines Lichtsensors zwischen den Elektroden eines kapazitiven Regensensors, und
Figur 5 eine zweite Ausführungsform einer Sensoranordnung mit kapazitivem Regensensor und integriertem Lichtsensor.
In der Figur 1 ist eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Sensoranordnung 1 mit einem kapazitiven Regensensor und einem integrierten Lichtsensor 2 gezeigt. Die Sensoranordnung 1 umfasst ein Gehäuse, das aus einer Leiterplatte 3 und einer Abdeckung 4 gebildet ist. Die Abdeckung 4 besteht aus einem leitfähigen Material und ist mit der Leiterplatte 3 elektrisch verbunden. Die Leiterplatte 3 ist plan ausgeführt und die Abdeckung 4 umgibt die Seitenflächen und Rückseite der Leiterplatte 3 unter Bildung eines Innenraums 5. Aus dem Gehäuse ragt seitlich ein Stecker 6 heraus, der mit der Leiterplatte 3 verbunden ist. Über den Stecker 6 und die Leiterplatte 3 ist die Abdeckung 4 an ein Massepotential des Fahrzeugs angeschlossen.
Der kapazitive Regensensor umfasst zwei beabstandete Elektroden 7, 8 und eine nicht gezeigte Auswerteeinrichtung. Die Elektroden 7, 8 sind als leitfähige Flächen ausgebildet, die auf die Leiterplatte 3 kaschiert sind, wie in der Figur 3 prinzipiell gezeigt ist. Die Elektroden 7, 8 sind als innere Elektrode 7 und äußere Elektrode 8 konzentrisch zueinander angeordnet, wie in der Figur 2 gezeigt ist. Die innere Elektrode 7 besitzt eine rechteckige Grundform, und die äußere Elektrode 8 umgibt die innere Elektrode 7 als rechteckiger Ring, wobei der Abstand zwischen den Elektroden 7, 8 an allen Stellen näherungsweise gleich groß ist. Die Abmessungen der äußeren Elektrode 8 und der Leiterplatte 3 sind so gewählt, dass sie näherungsweise übereinstimmen, wobei die Leiterplatte 3 geringfügig größer ist als die äußere Elektrode 8, um diese vollständig aufzunehmen.
Die Auswerteeinrichtung ist in dem Innenraum 5 des Gehäuses untergebracht und über elektrische Durchverbindungen 9 durch die Leiterplatte 3 mit den Elektroden 7, 8 verbunden. Die Auswerteeinrichtung ist elektrisch an den Stecker 6 angeschlossen. Die Leiterplatte 3 weist außerdem eine Aussparung 10 auf, die zwischen den Elektroden 7, 8 vorgesehen ist.
Der Lichtsensor 2 ist innerhalb des Gehäuses angeordnet und weist einen lichtempfindlichen Bereich 11 auf, der in die Aussparung 10 eingesetzt ist. Der lichtempfindliche Bereich 11 schließt bündig mit der Aussparung in der Leiterplatte 3 ab. Eine nicht dargestellte Auswerteschaltung für den Lichtsensor 2 ist in diesem Ausführungsbeispiel innerhalb des Lichtsensors 2 vorgesehen und über die Leiterplatte 3 mit dem Stecker 6 verbunden, alternativ ist es möglich, die Auswerteschaltung für den Lichtsensor und/oder den Regensensor auf der Leiterplatte 3 anzuordnen.
Eine Montage der Sensoranordnung 1 in einem Fahrzeug erfolgt üblicherweise durch Anbringen an der Windschutzscheibe des Fahrzeugs. Dazu wird das Gehäuse der Sensoranordnung 1 mit der Leiterplatte 3 als Einheit hinter die Windschutzscheibe des Kraftfahrzeugs geklebt oder gepresst. Die Sensoranordnung 1 wird über den Stecker 6 mit einer Elektronik des Fahrzeugs verbunden.
Im Betrieb bilden die Elektroden 7, 8 des kapazitiven Regensensors einen Kondensator, an den eine elektrische Spannung angelegt wird. Die Spannung bewirkt, dass die Elektroden 7, 8 elektrisch unterschiedlich geladen werden und sich zwischen den Elektroden 7, 8 ein elektrisches Feld aufbaut. Das elektrische Feld erstreckt sich senkrecht zu der Leiterplatte 3 durch die Windschutzscheibe hindurch zu der Außenseite des Kraftfahrzeugs, so dass Regentropfen, die sich auf der Windschutzscheibe sammeln, im elektrischen Feld zwischen den Elektroden 7, 8 liegen. Durch die Regentropfen ändert sich die Kapazität des Kondensators des kapazitiven Regensensors, da sie als Dielektrikum zwischen den Elektroden 7, 8 wirken, und es fließen Ladungsträger zu oder von den Elektroden 7, 8, die von der Auswerteeinrichtung des Regensensors erfasst werden. Die Auswerteeinrichtung gibt ein Steuersignal über den Stecker 6 an die Fahrzeugelektronik weiter, die anhand des Steuersignals verschiedene Aufgaben, wie zum Beispiel die Betätigung des Scheibenwischers oder die Veränderung der Parameter für die Bremsenansteuerung oder die Klimaregelung im Fahrzeuginnenraum ausführt. Die leitfähige Abdeckung 4 schirmt den Innenraum 5 der Sensoranordnung 1 gegen elektrische Störfelder ab.
Zwischen den Elektroden 7, 8 fällt Licht auf den lichtempfindlichen Bereich 11 des Lichtsensors 2. Der Lichtsensor 2 ermittelt die Intensität des einfallenden Lichts in der zugehörigen Auswerteschaltung und übermittelt das Ergebnis ebenfalls über den Stecker 6 an die Fahrzeugelektronik. Diese kann abhängig von diesem Messwert wiederum verschiedene Aufgaben übernehmen, wie zum Beispiel das Betätigen des Abblendlichts. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Anordnung ist der, dass der Lichtsensor 2 auf jeden Fall in einem für einen Scheibenwischer zugänglichen Bereich liegt, so dass eine bessere Auswertung, zum Beispiel bei Schneefall, ermöglicht ist.
Weitere Ausführungsbeispiele sind in der Figur 4 gezeigt. Die Figuren 4a bis 4c zeigen unterschiedlich geformte konzentrische Elektroden 7, 8, die entweder rechteckig, oval oder kreisförmig ausgeführt sind. Zwischen den Elektroden 7, 8 ist jeweils der Lichtsensor 2 angeordnet. Die Form des Lichtsensors 2 ist länglich gewählt, wobei aber, wie in der Figur 4b zu sehen ist, der Lichtsensor 2 auch die Form eines Ringsegments aufweisen kann. Prinzipiell sind auch Lichtsensoren 2 mit unterschiedlich geformten oder mehrteiligen verteilten lichtempfindlichen Bereichen 11 möglich.
In einer zweiten AusfOhrungsform der Erfindung, die in Figur 5 gezeigt ist, umfasst der kapazitive Regensensor eine Mehrzahl von konzentrischen kreisförmigen Elektroden 7, 8. Die Anordnung der Elektroden 7, 8 ermöglicht eine großflächige und feine Erfassung von Regentropfen auf der Windschutzscheibe, da die Elektroden 7, 8 paarweise sehr eng angeordnet sind. Ein Bereich des kapazitiven Regensensors ist von den Elektroden 7, 8 ausgespart und die dahinter liegende Leiterplatte 3 weist eine entsprechende Aussparung 10 auf, in die der Lichtsensor 2 mit seinem lichtempfindlichen Bereich 11 eingesetzt ist. Anzumerken bleibt hier, dass die Empfindlichkeit des Regensensors auch im lichtempfindlichen Bereich des Lichtsensors 2 gegeben ist. Da der Lichtsensor 2 nur einen geringen Teil der Fläche des Sensors einnimmt, wird die Funktionsweise des Regensensors kaum beeinträchtigt.
Die Elektroden 7, 8 sind zusätzlich von einem Massering 12 umgeben, der elektrisch mit der leitfähigen Abdeckung 4 verbunden ist. Dadurch wird eine besonders gute Abschirmung des Regensensors gegen Störfelder erreicht.
Die Wirkungsweise der Mehrzahl der konzentrischen Elektroden 7, 8 ist derart, dass jeweils benachbarte Elektroden 7, 8 mit unterschiedlichen Spannungen geladen werden, wobei der Ladungsträgerfluss der benachbarten Elektroden 7, 8 von der Auswerteeinrichtung untersucht wird. Wassertropfen auf der Windschutzscheibe wirken am stärksten auf das elektrische Feld beziehungsweise in die Feldlinien zwischen den angrenzenden benachbarten Elektroden 7, 8 ein. Somit kann mit erhöhter Genauigkeit die Menge der Wassertropfen auf der Scheibe bestimmt werden. Dieser Sensormesswert wird über den Stecker 6 an die Fahrzeugelektronik übermittelt, genauso wie der des Lichtsensors 2.

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Sensoranordnung (1) mit einem Regensensor und einem Lichtsensor (2) mit einem lichtempfindlichen Bereich (11), wobei der Regensensor eine Leiterplatte (6) und wenigstens ein Paar von beabstandeten Elektroden (7, 8), die an der Oberseite der Leiterplatte (6) vorgesehen und mit dieser elektrisch verbunden sind, aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtsensor (2) an der Leiterplatte (6) derart vorgesehen ist, dass zwischen den Elektroden {7, 8) einfallendes Licht auf den lichtempfindlichen Bereich (11) trifft.
2. Sensoranordnung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der lichtempfindliche Bereich (11) des Lichtsensors (2) zwischen den Elektroden (7, 8) angeordnet ist.
3. Sensoranordnung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der lichtempfindliche Bereich (11) des Lichtsensors (2) an der Oberseite der Leiterplatte (6) angeordnet ist.
4. Sensoranordnung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in der Leiterplatte (6) zwischen den Elektroden (7, 8) eine Lichtdurchtrittsöffnung ausgebildet und der lichtempfindliche Bereich (11) des Lichtsensors (2) an der Rückseite der Leiterplatte (6) derart positioniert ist, dass durch die Lichtdurchtrittsöffnung einfallendes Licht auf den lichtempfindlichen Bereich (11) des Lichtsensors (2) trifft.
5. Sensoranordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenfläche und die Rückseite der Leiterplatte (6) von einer Abdeckung (4) umgeben sind, wobei Leiterplatte (6) und Abdeckung (4) ein Gehäuse bilden.
6. Sensoranordnung (1) nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtsensor (2) innerhalb des Gehäuses untergebracht ist.
7. Sensoranordnung (1) nach 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckung (4) aus einem elektrisch leitfähigen Material besteht.
8. Sensoranordnung (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckung (4) elektrisch mit der Leiterplatte (6) verbunden ist.
9. Sensoranordnung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektroden (7, 8) aus mindestens zwei leitfähigen Flächen auf der Leiterplatte (6) bestehen.
10. Sensoranordnung (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektroden (7, 8) auf die Leiterplatte (6) kaschiert sind.
11. Sensoranordnung (1) nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektroden (7, 8) als konzentrisch angeordnete leitfähige Flächen ausgebildet sind.
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