專利名稱：檢測窗玻璃上潤濕的出現(xiàn)的傳感器和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及檢測窗玻璃上潤濕的出現(xiàn)的傳感器和方法，尤其是涉 及用于車輛的雨水傳感器。
背景技術(shù)：
雨水傳感器具有包含光發(fā)射器與光接收器的光學(xué)測量部件。光發(fā) 射器和光接收器耦接至窗玻璃的內(nèi)表面以使從光發(fā)射器發(fā)出的光通 過窗玻璃的外表面上的全反射被反射到光接收器上。然而，光接收器 也暴露于環(huán)境光下。為了減輕環(huán)境光的影響，可以使用彼此相鄰排列 的兩個(gè)同樣的光學(xué)測量部件，從而計(jì)算光學(xué)接收器的差分信號。然而， 調(diào)節(jié)能力受到外部光以及光學(xué)和電子元件的不對稱性的限制。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明提供一種檢測窗玻璃上潤濕的出現(xiàn)的方法和傳感器，通過 它可用的調(diào)節(jié)范圍和檢測靈敏度得到了提高。根據(jù)本方明的方法以連續(xù)不斷的重復(fù)的測量周期運(yùn)行。在第一周 期部分，可以由測量電容器構(gòu)成的電流/電壓變換器通過在第一光學(xué)測 量部件的光接收器中流動的電流被充電到第一閾值。在隨后的第二周 期部分，該測量電容器通過在第二光學(xué)測量部件的光接收器中流動的 電流被放電至第二閾值。通過若干測量周期將光學(xué)測量部件的光發(fā)射 器閉環(huán)調(diào)節(jié)到充電時(shí)間和放電時(shí)間的預(yù)定額定值。從充電時(shí)間和放電 時(shí)間的額定值和實(shí)際測量值的瞬時(shí)偏差最終得出關(guān)于窗玻璃潤濕的 結(jié)論。通過兩個(gè)光學(xué)測量部件中光發(fā)射器的強(qiáng)度的系統(tǒng)控制，使可用 的調(diào)節(jié)范圍動態(tài)適應(yīng)普遍的條件。另外，調(diào)節(jié)范圍的上限擴(kuò)展到環(huán)境 光的較高的值。根據(jù)本發(fā)明的用于檢測窗玻璃上潤濕的出現(xiàn)的傳感器具有能夠 耦接至窗玻璃的兩個(gè)光學(xué)測量部件，每個(gè)光學(xué)測量部件均具有可控的 光發(fā)射器和光接收器。該傳感器還包括比較器，比較器的第一輸入端 與測量電容器連接，并且比較器的第二輸入端通過轉(zhuǎn)換開關(guān)被選擇性 地施加兩個(gè)閾值中的其中之一 。控制電路交替地控制光發(fā)射器。此外， 控制電路通過可控開關(guān)將測量電容器選擇性地與光接收器連接。該控
制電路，例如編程微控制器或?qū)Ｓ眉呻娐?ASIC)，進(jìn)行序列控制， 以使在連續(xù)重復(fù)的測量周期中，分別在第一周期部分，通過在第一光 學(xué)測量部件的光接收器中流動的電流將測量電容器充電到第一閾值， 在隨后的第二周期部分，該測量電容器通過在第二光學(xué)測量部件的光 接收器中流動的電流被放電至第二閾值。通過若干測量周期將兩個(gè)光 學(xué)測量部件的光發(fā)射器閉環(huán)調(diào)節(jié)到充電時(shí)間和放電時(shí)間的預(yù)定額定 值。根據(jù)充電時(shí)間和放電時(shí)間的額定值和實(shí)際測量值的瞬時(shí)偏差檢測 窗玻璃的潤濕，并提供相應(yīng)的控制信號，例如車輛的擋風(fēng)玻璃刮水器 系統(tǒng)的控制信號。
本發(fā)明的有利的進(jìn)一步進(jìn)展在隨后權(quán)利要求中示出。


本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)從以下參照附圖的優(yōu)選實(shí)施例的說明 中將變得清楚，在附圖中，
圖1示意性地示出傳感器的電路圖； 圖2示出信號圖，該信號圖例示傳感器的運(yùn)行模式。
具體實(shí)施例方式
傳感器包含耦接至窗玻璃的內(nèi)表面的兩個(gè)光學(xué)測量部件。第一光 學(xué)測量部件包括光發(fā)射器LED1，其與可控電流源CUR1串聯(lián)；和 光接收器P1。第二光學(xué)測量部件包括光發(fā)射器LED2，其與可控電 流源CUR2串聯(lián)；和光接收器P2。光發(fā)射器和光接收器之間的關(guān)聯(lián) 在圖1中分別通過箭頭符號來表示。光接收器P1、 P2彼此串聯(lián)排列，并與在恒壓電源u的兩極之間對稱的兩個(gè)電阻串聯(lián)排列。測量電容器 Cl能夠通過可控開關(guān)SW1與光接收器Pl、 P2之間的接點(diǎn)連接。測 量電容器Cl還與比較器COMP的非反相輸入端連接，比較器COMP 的反相輸入端可以通過轉(zhuǎn)換開關(guān)SW4與兩個(gè)固定閾值INTHIGH和 INTLOW之一連接。兩個(gè)固定閾值INTHIGH和INTLOW通過電阻 分壓器從恒壓電源U導(dǎo)出。轉(zhuǎn)換開關(guān)SW4通過比較器COMP的輸出 信號STATUS控制。在所示的簡單實(shí)施例中，測量電容器Cl用于光接收器中流動的 電流的積分(integration)。該測量電容器具有電流/電壓轉(zhuǎn)換器的功 能。在實(shí)際實(shí)現(xiàn)中，電流/電壓轉(zhuǎn)換器以附加過濾器和單獨(dú)的積分電路 的形式使用?？刂齐娐稢ONTROL控制第一光學(xué)測量部件的電流源CUR1和 第二光學(xué)測量部件的電流源CUR2。為此，控制電路通過轉(zhuǎn)換開關(guān) SW2將電流源CUR1的控制輸入端與接地信號連接或者與控制信號 UP—SPEED連接?？刂齐娐吠ㄟ^轉(zhuǎn)換開關(guān)SW3以模擬的方式在電流 源CUR2的控制輸入端施加接地信號或控制信號DOWN—SPEED。轉(zhuǎn) 換開關(guān)SW2由信號UP控制，轉(zhuǎn)換開關(guān)SW3由信號DOWN控制。 比較器COMP的輸出信號STATUS施加至控制電路CONTROL作為 輸入信號，控制電路CONTROL利用信號ENABLE控制可控開關(guān) SW1。控制電路CONTROL,例如編程微控制器或?qū)Ｓ眉呻娐?ASIC,被設(shè)計(jì)為執(zhí)行序列控制，該序列控制以下參照圖2更為詳細(xì)地 描述。在圖2中，首先考慮"周期l"。該序列由連續(xù)重復(fù)的測量周期構(gòu) 成。在測量處理的開始，通過開關(guān)SW6將測量電容器C1充電到較低 閾值INTLOW。或者，可以在開始時(shí)通過開關(guān)SW5將測量電容器 Cl充電到較高閾值INTHIGH。而在圖2中，假定周期以充電處理開 始。在時(shí)刻t0，通過信號UP控制轉(zhuǎn)換開關(guān)SW2，以將電流源CUR1 的控制輸入端與控制信號UP SPEED連接。在測量處理的開始時(shí)將該控制信號UP—SPEED設(shè)置為適當(dāng)?shù)娜笔≈怠Ｍ瑫r(shí)，通過控制信號 ENABLE關(guān)閉開關(guān)SW1。從光發(fā)射器LED1發(fā)出的光落到光接收器 Pl上，電流在光接收器PI中流動，由此充電測量電容器Cl。在時(shí) 刻t2,測量電容器Cl處的電壓INT到達(dá)上限閾值INTHIGH。比較 器COMP轉(zhuǎn)換并將信號STATUS傳輸至控制電路CONTROL,從而 終止控制信號ENABLE。隨著在時(shí)刻t0的充電處理的開始，控制電 路啟動內(nèi)部計(jì)數(shù)器或定時(shí)器，該計(jì)數(shù)器或定時(shí)器在時(shí)刻t2完成充電處 理時(shí)停止。在短暫停之后，通過被控制信號DOWN反相的轉(zhuǎn)換開關(guān) SW3以及由此施加到電流源CUR2的控制輸入端的電流控制信號 DOWN—SPEED，在時(shí)刻t3去激活電流源CUR1并激活電流源CUR2。 現(xiàn)在通過從光發(fā)射器LED2發(fā)出的光而為光接收器P2提供電流，因 此測量電容器C1放電。在時(shí)刻t5測量電容器Cl處的電壓INT到達(dá) 下限閾值INTLOW,由此比較器COMP轉(zhuǎn)回。如前所述，計(jì)數(shù)器或 定時(shí)器在時(shí)刻t3在放電處理開始時(shí)在控制電路CONTROL中啟動， 并在時(shí)刻t5在放電時(shí)間結(jié)束時(shí)停止。在隨后的時(shí)刻t5與t6之間的短 暫停中，評估控制電路CONTROL中的計(jì)數(shù)器讀數(shù)或定時(shí)器值。通 過上述暫停實(shí)現(xiàn)了恒定周期時(shí)間。在控制電路中內(nèi)部預(yù)先確定充電時(shí)間和放電時(shí)間的額定值。將實(shí) 際測量的充電時(shí)間和放電時(shí)間與預(yù)定的額定值比較。當(dāng)檢測到偏差 時(shí)，為了調(diào)整的目的，重新調(diào)節(jié)當(dāng)前的控制信號UP_SPEED和 DOWN一SPEED。該閉環(huán)調(diào)整在多個(gè)測量周期上相對較慢地發(fā)生。額 定值與充電和放電時(shí)間之間的瞬時(shí)偏差被解釋為對兩個(gè)光學(xué)測量部 件之間的平衡的干擾，特別地解釋為窗玻璃的潤濕。盡管在圖2中"周期l，，是對稱的，即，充電時(shí)間約等于放電時(shí)間， 但是"周期2"構(gòu)成非對稱測量周期。與充電時(shí)間相比的較長放電時(shí)間， 導(dǎo)出在第二光學(xué)測量部件上存在潤濕的結(jié)論。
權(quán)利要求
1.一種用于檢測窗玻璃特別是車輛擋風(fēng)玻璃上潤濕的出現(xiàn)的方法，其中進(jìn)行連續(xù)不斷重復(fù)的測量周期a)在第一周期部分，將在第一光學(xué)測量部件的光接收器中流動的電流積分至第一閾值；b)在第二周期部分，將在第二光學(xué)測量部件的光接收器中流動的電流積分至第二閾值；c)在多個(gè)測量周期對所述光學(xué)測量部件的光發(fā)射器進(jìn)行閉環(huán)調(diào)整，以獲得積分時(shí)間的預(yù)定的額定值；和d)根據(jù)所述積分時(shí)間的額定值和實(shí)際測量值之間的瞬時(shí)偏差，檢測窗玻璃的潤濕。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中在測量處理的開始時(shí)進(jìn)行初始 化，其中將所述光發(fā)射器設(shè)置為光強(qiáng)度的初始值。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中所述積分通過對測量電容器充 電和放電來進(jìn)行，該測量電容器在初始化到所述閾值之一時(shí)被充電。
4. 根據(jù)任一前述權(quán)利要求的方法，其中在連續(xù)周期部分之間包 括暫停。
5. —種用于檢測窗玻璃特別是車輛擋風(fēng)玻璃上潤濕的出現(xiàn)的傳 感器，具有-適于耦接到窗玻璃的兩個(gè)光學(xué)測量部件，每個(gè)光學(xué)測量部件具 有可控光發(fā)射器(LED1， LED2)和光接收器(Pl， P2 ); -電流/電壓轉(zhuǎn)換器(Cl);-比較器(COMP)，其第一輸入端(+ )與所述電流/電壓轉(zhuǎn)換 器連接，在其第二輸入端(-)處，通過轉(zhuǎn)換開關(guān)(SW4)選擇性地 施加兩個(gè)閾值(INTHIGH,INTLOW)之一；和-控制電路(CONTROL),交替地控制所述光發(fā)射器(LED1, LED2)，并通過可控開關(guān)(SW1)將所述電流/電壓轉(zhuǎn)換器(Cl)選 擇性地與所述光接收器(Pl， P2)連接；其中控制電路(CONTROL)控制連續(xù)不斷重復(fù)的測量周期的序列a) 在第一周期部分(tO-t2)，所述電流/電壓轉(zhuǎn)換器(CI)將 在第一光學(xué)測量部件的光接收器(PI)中流動的電流積分至第一閾值(INTHIGH);b) 在第二周期部分，所述電流/電壓轉(zhuǎn)換器(CI)將在第二光學(xué) 測量部件的光接收器(P2 )中流動的電流積分至第二閾值(INTLOW );c) 在多個(gè)測量周期上對所述光學(xué)測量部件的光發(fā)射器(LEDl， LED2)進(jìn)行閉環(huán)調(diào)整，以獲得積分時(shí)間的預(yù)定的額定值；和d )根據(jù)所述積分時(shí)間的額定值和實(shí)際測量值之間的瞬時(shí)偏差， 檢測窗玻璃的潤濕。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5的傳感器，其中所述光學(xué)測量部件的光接收 器(PI, P2)在兩個(gè)固定電壓電位之間對稱地串聯(lián)連接。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6的傳感器，其中所述測量電容器適于通過所 述可控開關(guān)(SW1)與所述光接收器(P1， P2)的互連節(jié)點(diǎn)連接。
8. 根據(jù)權(quán)利要求5至7中任一權(quán)利要求的傳感器，其中所述光 發(fā)射器(LED1， LED2)分別與可控電流源(CUR1， CUR2 )串聯(lián)排 列。
9. 根據(jù)權(quán)利要求5至8中任一權(quán)利要求的傳感器，其中所述轉(zhuǎn) 換開關(guān)通過所述比較器(COMP)的輸出信號(STATUS)控制。
10. 根據(jù)權(quán)利要求5至9中任一權(quán)利要求的傳感器，其中所迷電 流/電壓轉(zhuǎn)換器由測量電容器(CI)構(gòu)成，測量電容器(CI)能夠通 過開關(guān)(SW5， SW6)被充電到所述閾值(INTHIGH,INTLOW )之 一，所述開關(guān)(SW5， SW6)能夠通過所述控制電路(CONTROL) 控制。
全文摘要
檢測窗玻璃上潤濕的出現(xiàn)的傳感器和方法。該方法以連續(xù)不斷的重復(fù)的測量周期運(yùn)行。在第一周期部分，可以由測量電容器構(gòu)成的電流/電壓變換器通過在第一光學(xué)測量部件的光接收器中流動的電流充電到第一閾值。在隨后的第二周期部分，該測量電容器通過在第二光學(xué)測量部件的光接收器中流動的電流放電至第二閾值。通過若干測量周期將光學(xué)測量部件的光發(fā)射器閉環(huán)調(diào)節(jié)到充電時(shí)間和放電時(shí)間的預(yù)定額定值。從充電時(shí)間和放電時(shí)間的額定值和實(shí)際測量值的瞬時(shí)偏差最終得出關(guān)于窗玻璃潤濕的結(jié)論。通過兩個(gè)光學(xué)測量部件中光發(fā)射器的強(qiáng)度的系統(tǒng)控制，使可用的調(diào)節(jié)范圍動態(tài)適應(yīng)普遍的條件。另外，調(diào)節(jié)范圍的上限擴(kuò)展到環(huán)境光的較高的值。
文檔編號G01W1/14GK101324673SQ20081010995
公開日2008年12月17日 申請日期2008年6月11日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月12日
發(fā)明者烏里奇·貝克斯 申請人:Trw車輛電氣與零件有限公司