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DE4229491A1 - Vehicular windscreen wiper controller with optical moisture detector - responds to encoded light pulse reflection in raindrops with increase in frequency of wiper motor operation - Google Patents

Vehicular windscreen wiper controller with optical moisture detector - responds to encoded light pulse reflection in raindrops with increase in frequency of wiper motor operation

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DE4229491A1
DE4229491A1 DE19924229491 DE4229491A DE4229491A1 DE 4229491 A1 DE4229491 A1 DE 4229491A1 DE 19924229491 DE19924229491 DE 19924229491 DE 4229491 A DE4229491 A DE 4229491A DE 4229491 A1 DE4229491 A1 DE 4229491A1
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Germany
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windshield
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pulse
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DE19924229491
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Peter Dipl Ing Steinbacher
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STEINBACHER PETER DIPL ING FH
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STEINBACHER PETER DIPL ING FH
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Abstract

On the inside of the windscreen (8) the moisture detector (3) incorporates two emitters (3.1) lightguiding within an angle (alpha) and directed towards a single receiver (3.2). A pulse generator (2) started by the wiper switch (1) causes propagation of light pulses within the glass (8) by total internal reflection. Direct coupling and scattering are excluded by absorption strips (3.4). The received signal is processed (4) and evaluated (5) in terms of wetness of the windscreen (8). The wiper motor (7) is driven (6) at appropriate intervals with feedback (7.1). ADVANTAGE - Timing of wipes is adapted in accordance with intensity of rain.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Steue­ rung einer Scheibenwischeranlage für Kraftfahrzeuge.The invention relates to a device for taxation tion of a windshield wiper system for motor vehicles.

Stand der Technik ist der Intervallbetrieb der Scheibenwi­ scher bei geringerer Regenintensität. Wobei die Intervallzei­ ten fest vorgegeben sind, was zur Folge hat, daß sie häufig zu lang oder zu kurz, also nicht dem Bedarf angepaßt, sind.The state of the art is the interval operation of the Scheibenwi shear with less rain intensity. The interval time ten are fixed, which means that they are frequent are too long or too short, i.e. not adapted to the needs.

Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, die Intervallzei­ ten dem Bedarf anzupassen, das heißt, in Abhängigkeit der Re­ genintensität die Scheibenwischeranlage in Betrieb zu setzen.The aim of the present invention is the interval time adapt to the needs, that is, depending on the re to put the windshield wiper system into operation.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Vorrichtung einen Sensor, der derart ausgebildet ist, um einen Beschlag der Windschutzscheibe zu erkennen, und eine elektro­ nische Beschaltung, die geeignete Steuerimpulse zum Betreiben einer Scheibenwischeranlage erzeugt, beinhaltet.This object is achieved in that the Device a sensor which is designed to a Fogging of the windshield can be seen and an electro African circuitry, the appropriate control impulses for operation a windshield wiper system.

Ein Ausführungsbeispiel eines entsprechenden Sensors und dessen elektronischer Beschaltung, ist nachstehend beschrie­ ben und in den Zeichnungen gezeigt.An embodiment of a corresponding sensor and its electronic wiring is described below ben and shown in the drawings.

Der Sensor 3, den diese Vorrichtung beinhaltet, ist ein op­ tischer Sensor, der gepulst betrieben wird. Er ist auf der In­ nenseite der Windschutzscheibe 8 installiert, und besteht aus zwei Strahlungssendern 3.1, und einem Strahlungsempfänger 3.2.The sensor 3 , which this device contains, is an op tical sensor that is operated in a pulsed manner. It is installed on the inside of the windshield 8 and consists of two radiation transmitters 3.1 and one radiation receiver 3.2 .

Die Strahlungssender 3.1 werden mittels Impulsgenerator 2, welcher durch den Wischerschalter 1 in Betrieb gesetzt wird, betrieben. Sie sind optisch leitend, das heißt ohne Luftspalt, in einem Winkel α, und einem Abstand a zueinander, zum Strah­ lungsempfänger 3.2 hin ausgerichtet, auf der Windschutzscheibe installiert. Wobei der Winkel α so gewählt ist, daß die Strah­ lungsimpulse durch Totalreflexionen an den Scheibenoberflächen, sich innerhalb dieser ausbreiten. The radiation transmitters 3.1 are operated by means of a pulse generator 2 , which is activated by the wiper switch 1 . They are optically conductive, that is, without an air gap, at an angle α, and at a distance a from one another, oriented towards the radiation receiver 3.2 , installed on the windshield. The angle α is chosen so that the radiation impulses due to total reflections on the disc surfaces spread within them.

Um Störstrahlungsimpulse gering zu halten, sind die Strahlungs­ sender 3.1 auf der dem Strahlungsempfänger 3.2 zugewandten Seite durch geeignete Mittel 3.3 optisch isoliert. Des weiteren sind auf der Scheibeninnenseite, auf der direkten Linie von der strah­ lenden Fläche der Strahlungssender 3.1 zum Strahlungsempfänger 3.2, Absorbtionsstreifen 3.4 angebracht. Sie haben mindestens die Breite der strahlenden Fläche der Strahlungssender 3.1, um die Strahlungsanteile, deren Winkel größer als der der Totalreflexion ist, und die dadurch in diesem Bereich aus der Scheibe austreten, zu absorbieren. Die Länge dieser Absorbtionsstreifen ist abhängig von der Dicke der Scheibe und vom Winkel β.In order to keep interference radiation pulses low, the radiation transmitters 3.1 are optically isolated on the side facing the radiation receiver 3.2 by suitable means 3.3 . Furthermore, absorption strips 3.4 are attached to the inside of the pane, on the direct line from the radiating surface of the radiation transmitter 3.1 to the radiation receiver 3.2 . They have at least the width of the radiating surface of the radiation transmitter 3.1 in order to absorb the radiation components, the angle of which is greater than that of the total reflection, and which thereby emerge from the pane in this area. The length of these absorption strips depends on the thickness of the disc and on the angle β.

Der Strahlungsempfänger 3.2 ist in einem Abstand c zu den Strah­ lungssendern 3.1, und in einem Winkel β zur Sensorfläche a·b ausgerichtet. Er ist durch geeignete Mittel 3.5 vor direkter Son­ neneinstrahlung geschützt.The radiation receiver 3.2 is aligned at a distance c to the radiation transmitters 3.1 and at an angle β to the sensor surface ab. It is protected from direct sunlight by suitable means 3.5 .

Befinden sich nun Wassertropfen auf der Sensorfläche a·b, so treten dort durch die Veränderung der Scheibenoberfläche, und der dadurch verursachten geänderten Reflexionswinkel, Impulsstrahlungs­ anteile aus der Scheibe aus. Diese werden in den Tropfen oder Was­ serpartikel reflektiert, und als Nutzsignal vom Strahlungsempfän­ ger 3.2 erkannt.If there are drops of water on the sensor surface a · b, the change in the surface of the pane and the change in the reflection angle caused by this result in pulse radiation components emerging from the pane. These are reflected in the drops or water particles, and recognized as a useful signal by the radiation receiver 3.2 .

Der Sensor 3 ist in einem dicht mit der Scheibe verbundenen Ge­ häuse oder einer vergleichbaren Vorrichtung untergebracht, um ein Verschmutzen der Scheibeninnenseite, was ebenfalls zu einer Nutz­ signalauskopplung führen würde, zu verhindern.The sensor 3 is housed in a tightly connected to the window Ge housing or a comparable device to prevent contamination of the inside of the window, which would also lead to a useful signal extraction.

Die vom Strahlungsempfänger 3.2 erfaßten Signale werden einer Signalaufbereitung 4 zugeführt. Diese ist so ausgebildet, daß nur diejenigen höherfrequenten Signalanteile verstärkt und der Signal­ auswertung 5 zugeführt werden, die dem Frequenzspektrum des von den Strahlungssendern 3.1 abgegebenen Signal es entsprechen. The signals detected by the radiation receiver 3.2 are fed to a signal processor 4 . This is designed so that only those higher-frequency signal components are amplified and fed to the signal evaluation 5 which correspond to the frequency spectrum of the signal emitted by the radiation transmitters 3.1 .

Um ein Ansprechen der Signalaufbereitung 4 auf Störimpulse, wie sie durch Blitzlicht, Stroboskopblitzlicht oder anderer Strahlungs­ quellen mit steilen Anstiegsflanken entstehen können, zu verhindern, können die Strahlungssender 3.1 mit einer bestimmten Impulsfolge, einer Codierung, auf nur die die Signalaufbereitung 4 anspricht und sie als Nutzsignal erkennt, betrieben werden.In order to prevent the signal conditioning 4 from responding to interference pulses, such as those caused by flashing light, strobe flashing or other radiation sources with steep rising edges, the radiation transmitters 3.1 can use a specific pulse sequence, a coding, to which only the signal conditioning 4 responds and as Detects useful signal, operated.

Um der bei größerer Umgebungshelligkeit abnehmenden Empfindlich­ keit des Strahlungsempfängers 3.2 entgegenzuwirken, ist in der Sig­ nalaufbereitung 4 eine Kennlinienkorrektur, die sich an der Verän­ derung des Innenwiderstandes des Strahlungsempfängers orientiert, installiert.In order to counteract the decreasing sensitivity of the radiation receiver 3.2 with greater ambient brightness, a characteristic curve correction, which is based on the change in the internal resistance of the radiation receiver, is installed in the signal processing 4 .

Die Signalauswertung 5 erzeugt aus den eingehenden Impulsen unter Berücksichtigung einer Schaltschwelle einen Steuerimpuls mit einer Mindestimpulsdauer T1, welche so gewählt ist, daß über die Ansteu­ erung 6 die Wischereinheit 7 sicher in Betrieb gesetzt werden kann. Die Impulsdauer T1 liegt im Bereich von 0,2 Sekunden.The signal evaluation 5 generates a control pulse with a minimum pulse duration T 1 from the incoming pulses, taking into account a switching threshold, which is selected so that the wiper unit 7 can be put into operation safely via the control 6 . The pulse duration T 1 is in the range of 0.2 seconds.

Von der Steuerscheibe der Wischereinheit 7 geht eine Rückmeldung 7.1 über den Betriebszustand der Wischer an die Signalauswertung 5. Da durch das Wischen über die Sensorfläche ebenfalls Nutzsignale erzeugt werden, die das System störend beeinflussen können, wird über diese Rückmeldung der Ausgang der Signalauswertung nur dann geöffnet, wenn sich die Wischer in der Ausgangsstellung befinden. Während des Wischens ist der Ausgang der Signalauswertung gesperrt.From the control disk of the wiper unit 7 , feedback 7.1 about the operating state of the wiper is sent to the signal evaluation 5 . Since wiping over the sensor surface also generates useful signals that can interfere with the system, this feedback only opens the output of the signal evaluation when the wipers are in the initial position. The output of the signal evaluation is blocked during wiping.

Ferner wird über die Rückmeldung 7.1 eine Anhebung der Schalt­ schwelle für eine Zeitdauer T2 nach Beendigung des Wischvorganges erreicht, in der sich Schlieren, die durch den Wischvorgang her­ vorgerufen werden, zurückbilden können, ohne den Wischvorgang so­ fort wieder auszulösen. Diese Schaltschwellenanhebung ist so ge­ wählt, daß die Nutzsignalanhebung infolge der Schlierenbildung kompensiert wird. Die Zeitdauer T2 liegt erfahrungsgemäß bei et­ wa 3 Sekunden. Furthermore, an increase in the switching threshold for a period of time T 2 is achieved via the feedback 7.1 after the wiping process has ended, in which streaks that are caused by the wiping process can recede without triggering the wiping process again. This switching threshold increase is selected so that the useful signal increase due to streaking is compensated. Experience has shown that the time period T 2 is approximately 3 seconds.

Die Signalauswertung 5 erzeugt selbsttätig, wenn für eine Zeit­ dauer T3 vom Sensor kein Beschlag der Windschutzscheibe erkannt wird, einen Steuerimpuls um die Wischereinheit in Betrieb zu setzen. Dies dient dazu, eine vereinzelte Tropfenbildung auf der Windschutzscheibe, außerhalb der Sensorfläche, abzuwischen. In der Praxis hat sich für T3 eine Zeitdauer von bis zu 80 Sekun­ den als sinnvoll erwiesen.The signal evaluation 5 automatically generates, if the sensor does not detect fogging of the windshield for a period of time T 3 , to set a control pulse around the wiper unit. This is used to wipe out a few drops on the windshield outside the sensor surface. In practice, a time period of up to 80 seconds has proven useful for T 3 .

Claims (17)

1. Vorrichtung zur Steuerung einer Scheibenwischeranlage für Kraftfahrzeuge, die in Abhängigkeit der Regenintensität die Intervallzeiten für den Wischerbetrieb anpaßt, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung einen Sensor, der geeignet ist einen Beschlag der Windschutzscheibe zu erkennen, und eine elek­ tronische Beschaltung die geeignete Steuerimpulse zum Be­ treiben der Scheibenwischeranlage erzeugt, beinhaltet.1. Device for controlling a windshield wiper system for motor vehicles, which adjusts the interval times for wiper operation as a function of the rain intensity, characterized in that the device has a sensor which is suitable for detecting fogging of the windshield, and an electronic circuitry for the appropriate control pulses Be operating the windshield wiper system generated includes. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor ein optischer Sensor ist, mit wenigstens einem Strahlungssender und wenigstens einem Strahlungs­ empfänger.2. Device according to claim 1, characterized, that the sensor is an optical sensor, with at least a radiation transmitter and at least one radiation receiver. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor auf der Innenseite der Windschutzscheibe installiert ist.3. Device according to claim 1 or 2, characterized, that the sensor is on the inside of the windshield is installed. 4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor in einem dicht mit der Windschutzscheibe verbundenen Gehäuse oder vergleichbarer Vorrichtung un­ tergebracht ist.4. The device according to claim 3, characterized, that the sensor is in tight with the windshield connected housing or comparable device un is brought. 5. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Strahlungssender gepulst betrieben wird. 5. The device according to claim 2, characterized, that the radiation transmitter is operated in a pulsed manner.   6. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Strahlungssender mit einer bestimmten Impulsfolge, einer Codierung, betrieben wird.6. The device according to claim 2, characterized, that the radiation transmitter with a certain pulse train, a coding is operated. 7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Strahlungssender optisch leitend, ohne Luftspalt, mit der Windschutzscheibe verbunden ist.7. The device according to claim 5 or 6, characterized, that the radiation transmitter is optically conductive, without an air gap, is connected to the windshield. 8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Strahlungssender seine Impulsstrahlung in einem Winkel in die Scheibe einbringt, unter dem innerhalb dieser Totalreflexion entsteht.8. The device according to claim 7, characterized, that the radiation transmitter its pulse radiation in one Introduces angles into the disc, under which within this Total reflection arises. 9. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß in der direkten Linie vom Strahlungssender zum Strah­ lungsempfänger, Absorbtionsstreifen auf der Innenseite der Scheibe angebracht sind, die diejenigen Strahlungsanteile, deren Winkel größer als der der Totalreflexion ist, und die dadurch in diesem Bereich aus der Scheibe austreten, absor­ bieren.9. The device according to claim 7, characterized, that in the direct line from the radiation transmitter to the beam receiver, absorption strips on the inside of the Disk are attached, those radiation components, whose angle is greater than that of total reflection, and the thereby emerge from the pane in this area, absorber beers. 10. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Strahlungsempfänger die durch einen Beschlag aus der Windschutzscheibe austretende und in den Tropfen reflektierte Impulsstrahlung als Nutzsignal erkennt. 10. The device according to claim 2, characterized, that the radiation receiver by a fitting from the Windshield emerging and reflected in the drops Detects pulse radiation as a useful signal.   11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Strahlungsempfänger in einem Winkel ß zur Sensor­ fläche ausgerichtet, sowie vor direkter Sonneneinstrahlung geschützt ist.11. The device according to claim 10, characterized, that the radiation receiver at an angle ß to the sensor surface aligned, as well as from direct sunlight is protected. 12. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung eine Signalaufbereitung beinhaltet, die nur diejenigen höherfrequenten Signalanteile ver­ stärkt, die dem Frequenzspektrum des vom Strahlungssender abgegebenen Signal es entsprechen.12. The device according to claim 1, characterized, that the device includes signal conditioning, which ver only those higher frequency signal components which strengthens the frequency spectrum of that from the radiation transmitter emitted signal to match it. 13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalaufbereitung eine Kennlinienkorrektur bein­ haltet, die die abnehmende Empfindlichkeit des Strahlungs­ empfängers bei größerer Umgebungshelligkeit kompensiert.13. The apparatus according to claim 12, characterized, that the signal conditioning includes a characteristic curve correction which holds the decreasing sensitivity of the radiation receiver compensated for greater ambient brightness. 14. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung eine Signalauswertung beinhaltet, die aus den eingehenden Impulsen, unter Berücksichtigung einer Schaltschwelle einen Steuerimpuls mit einer Impulsdauer T1 erzeugt, mit dem mittels der Scheibenwischersteuerung die Scheibenwischeranlage in Betrieb gesetzt wird.14. The apparatus according to claim 1, characterized in that the device includes a signal evaluation, which generates a control pulse with a pulse duration T 1 from the incoming pulses, taking into account a switching threshold, with which the windshield wiper system is put into operation by means of the windshield wiper control. 15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß über eine Rückmeldung von der Steuerscheibe der Schei­ benwischeranlage eine Anhebung der Schaltschwelle für eine Zeitspanne T2 nach Beendigung des Wischvorganges erfolgt. 15. The apparatus according to claim 14, characterized in that an increase in the switching threshold for a period T 2 after completion of the wiping takes place via a feedback from the control disc of the wiper system Schei. 16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß über diese Rückmeldung die Signalauswertung während des Wischvorganges gesperrt wird.16. The apparatus of claim 15, characterized, that this feedback, the signal evaluation during the Wiping is blocked. 17. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalauswertung selbsttätig, wenn nach einer Zeit­ dauer T3 kein Beschlag erkannt wird, einen Steuerimpuls er­ zeugt.17. The apparatus according to claim 14, characterized in that the signal evaluation automatically, if after a period of time T 3 no fogging is detected, it generates a control pulse.
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