專利名稱：檢測窗玻璃上潤濕的出現(xiàn)的傳感器和方法
技術領域：
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：
雨水傳感器具有包含光發(fā)射器與光接收器的光學測量部件。光發(fā) 射器和光接收器耦接至窗玻璃的內表面以使從光發(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 的兩個同樣的光學測量部件，從而計算光學接收器的差分信號。然而， 調節(jié)能力受到外部光以及光學和電子元件的不對稱性的限制。發(fā)明內容本發(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)不斷的重復的測量周期運行。在第一周 期部分，可以由測量電容器構成的電流/電壓變換器通過在第一光學測 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測量部件的光發(fā)射 器閉環(huán)調節(jié)到充電時間和放電時間的預定額定值。從充電時間和放電 時間的額定值和實際測量值的瞬時偏差最終得出關于窗玻璃潤濕的 結論。通過兩個光學測量部件中光發(fā)射器的強度的系統(tǒng)控制，使可用 的調節(jié)范圍動態(tài)適應普遍的條件。另外，調節(jié)范圍的上限擴展到環(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光學測量部件，每個光學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換開關被選擇性 地施加兩個閾值中的其中之一 。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專用集成電路(ASIC)，進行序列控制， 以使在連續(xù)重復的測量周期中，分別在第一周期部分，通過在第一光 學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光 學測量部件的光發(fā)射器閉環(huán)調節(jié)到充電時間和放電時間的預定額定 值。根據(jù)充電時間和放電時間的額定值和實際測量值的瞬時偏差檢測 窗玻璃的潤濕，并提供相應的控制信號，例如車輛的擋風玻璃刮水器 系統(tǒng)的控制信號。
本發(fā)明的有利的進一步進展在隨后權利要求中示出。


本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點從以下參照附圖的優(yōu)選實施例的說明 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行模式。
具體實施例方式
傳感器包含耦接至窗玻璃的內表面的兩個光學測量部件。第一光 學測量部件包括光發(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電阻串聯(lián)排列。測量電容器 Cl能夠通過可控開關SW1與光接收器Pl、 P2之間的接點連接。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換開關SW4與兩個固定閾值INTHIGH和 INTLOW之一連接。兩個固定閾值INTHIGH和INTLOW通過電阻 分壓器從恒壓電源U導出。轉換開關SW4通過比較器COMP的輸出 信號STATUS控制。在所示的簡單實施例中，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/電壓轉換器的功 能。在實際實現(xiàn)中，電流/電壓轉換器以附加過濾器和單獨的積分電路 的形式使用?？刂齐娐稢ONTROL控制第一光學測量部件的電流源CUR1和 第二光學測量部件的電流源CUR2。為此，控制電路通過轉換開關 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^轉換開關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 換開關SW2由信號UP控制，轉換開關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 SW1。控制電路CONTROL,例如編程微控制器或專用集成電路 ASIC,被設計為執(zhí)行序列控制，該序列控制以下參照圖2更為詳細地 描述。在圖2中，首先考慮"周期l"。該序列由連續(xù)重復的測量周期構 成。在測量處理的開始，通過開關SW6將測量電容器C1充電到較低 閾值INTLOW?；蛘?，可以在開始時通過開關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。在時刻t0，通過信號UP控制轉換開關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將該控制信號UP—SPEED設置為適當?shù)娜笔≈?。同時，通過控制信號 ENABLE關閉開關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 刻t2,測量電容器Cl處的電壓INT到達上限閾值INTHIGH。比較 器COMP轉換并將信號STATUS傳輸至控制電路CONTROL,從而 終止控制信號ENABLE。隨著在時刻t0的充電處理的開始，控制電 路啟動內部計數(shù)器或定時器，該計數(shù)器或定時器在時刻t2完成充電處 理時停止。在短暫停之后，通過被控制信號DOWN反相的轉換開關 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。在時刻t5測量電容器Cl處的電壓INT到達 下限閾值INTLOW,由此比較器COMP轉回。如前所述，計數(shù)器或 定時器在時刻t3在放電處理開始時在控制電路CONTROL中啟動， 并在時刻t5在放電時間結束時停止。在隨后的時刻t5與t6之間的短 暫停中，評估控制電路CONTROL中的計數(shù)器讀數(shù)或定時器值。通 過上述暫停實現(xiàn)了恒定周期時間。在控制電路中內部預先確定充電時間和放電時間的額定值。將實 際測量的充電時間和放電時間與預定的額定值比較。當檢測到偏差 時，為了調整的目的，重新調節(jié)當前的控制信號UP_SPEED和 DOWN一SPEED。該閉環(huán)調整在多個測量周期上相對較慢地發(fā)生。額 定值與充電和放電時間之間的瞬時偏差被解釋為對兩個光學測量部 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，充電時間約等于放電時間， 但是"周期2"構成非對稱測量周期。與充電時間相比的較長放電時間， 導出在第二光學測量部件上存在潤濕的結論。
權利要求
1.一種用于檢測窗玻璃特別是車輛擋風玻璃上潤濕的出現(xiàn)的方法，其中進行連續(xù)不斷重復的測量周期a)在第一周期部分，將在第一光學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)在多個測量周期對所述光學測量部件的光發(fā)射器進行閉環(huán)調整，以獲得積分時間的預定的額定值；和d)根據(jù)所述積分時間的額定值和實際測量值之間的瞬時偏差，檢測窗玻璃的潤濕。
2. 根據(jù)權利要求1的方法，其中在測量處理的開始時進行初始 化，其中將所述光發(fā)射器設置為光強度的初始值。
3. 根據(jù)權利要求2的方法，其中所述積分通過對測量電容器充 電和放電來進行，該測量電容器在初始化到所述閾值之一時被充電。
4. 根據(jù)任一前述權利要求的方法，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光學測量部件，每個光學測量部件具 有可控光發(fā)射器(LED1， LED2)和光接收器(Pl， P2 ); -電流/電壓轉換器(Cl);-比較器(COMP)，其第一輸入端(+ )與所述電流/電壓轉換 器連接，在其第二輸入端(-)處，通過轉換開關(SW4)選擇性地 施加兩個閾值(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(SW1)將所述電流/電壓轉換器(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/電壓轉換器(CI)將 在第一光學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/電壓轉換器(CI)將在第二光學 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) 在多個測量周期上對所述光學測量部件的光發(fā)射器(LEDl， LED2)進行閉環(huán)調整，以獲得積分時間的預定的額定值；和d )根據(jù)所述積分時間的額定值和實際測量值之間的瞬時偏差， 檢測窗玻璃的潤濕。
6. 根據(jù)權利要求5的傳感器，其中所述光學測量部件的光接收 器(PI, P2)在兩個固定電壓電位之間對稱地串聯(lián)連接。
7. 根據(jù)權利要求6的傳感器，其中所述測量電容器適于通過所 述可控開關(SW1)與所述光接收器(P1， P2)的互連節(jié)點連接。
8. 根據(jù)權利要求5至7中任一權利要求的傳感器，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)權利要求5至8中任一權利要求的傳感器，其中所述轉 換開關通過所述比較器(COMP)的輸出信號(STATUS)控制。
10. 根據(jù)權利要求5至9中任一權利要求的傳感器，其中所迷電 流/電壓轉換器由測量電容器(CI)構成，測量電容器(CI)能夠通 過開關(SW5， SW6)被充電到所述閾值(INTHIGH,INTLOW )之 一，所述開關(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)不斷的重復的測量周期運行。在第一周期部分，可以由測量電容器構成的電流/電壓變換器通過在第一光學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測量部件的光發(fā)射器閉環(huán)調節(jié)到充電時間和放電時間的預定額定值。從充電時間和放電時間的額定值和實際測量值的瞬時偏差最終得出關于窗玻璃潤濕的結論。通過兩個光學測量部件中光發(fā)射器的強度的系統(tǒng)控制，使可用的調節(jié)范圍動態(tài)適應普遍的條件。另外，調節(jié)范圍的上限擴展到環(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