DK142740B - Kobling til automatisk aktivering af varmekredsen på et køretøjs varmerude. - Google Patents

Description

(11) FREMLÆGGELSESSKRIFT 142740 DANMARK (51> ,nt Cl'3 H 05 B 1/02 // b 6o j i/oo §(21) Ansøgning nr. 820/74 (22) Indleveret den ] 5. feb. 1974 (24) Løbsdag 15· feb. 1974 (44) Ansøgningen fremlagt eg fremlaggelsesskriftet offentliggjort den 5· «Jan. 1 981

Dl REKTORATET FOR

PATENT-OG VAREMÆRKEVÆSENET (30) Prioritet begiøret fra den

16. feb. 1973a 7305468, PR

(71) SAINT-GOBAIN INDUSTRIES, 62, Bd Victor Hugo, 922Ο9 Neuilly sur Seine, FR.

(72) Opfinder: Sergio Roselli, Via G. Vecchia Barbaricina 19, Pisa, IT:

Gerd Sauer, Aachen-Laurensberg, Karl-Priedrich Strasse 25, DE.

(74) Fuldmægtig under sagens behandling:

Internationalt Patent-Bureau.

(54) Kobling til automatisk aktivering af varmekredsen på et køretøjs varmerude.

Opfindelsen angår en kobling til automatisk aktivering af varmekredsen på et køretøjs varmerude i koldt og fugtigt vejr, og hvor en hoved-dug-detektor er anbragt direkte på indersiden af ruden og er koblet til en elektrisk kreds, som i afhængighed af måleværdien heraf indkobler henholdsvis udkobler den nævnte varmekreds. Denne varmekreds tjener til at fjerne dug, rim eller is fra ruden for at opretholde sigtbarheden fra køretøjet.

Det er efterhånden blevet almindeligt at udstyre bagruden på et køretøj med en relativt billig elektrisk varmekreds, hvilken varmekreds består af ledende lag, der påtrykkes rudens overflade og derefter eventuelt forstærkes ved successive aflejringer af kobber og nikkel, der tilvejebringes ad kemisk eller elektrokemisk vej.

Opvarmningen kræver et effektforbrug på 100-150 W. Det vil 142740 2 derfor være en fordel at kunne gøre vennekredsens funktion automatisk, idet man konstaterer, når varmekredsen styres manuelt, og dens igangsætning blot angives ved hjælp af en lysindikator, at føreren ofte har sin opmærksomhed henledt på styring af køretøjet, hvorfor varmekredsen ofte afbrydes senere end nødvendigt.

Anvendelsen af et tidsrelæ reducerer lidt denne ulempe, men giver ikke en særlig god løsning, eftersom relæet nødvendigvis må indstilles til den længste af de eventuelt nødvendige aktiveringstider. Det blev derfor tidligere betragtet som en fordel at styre varmekredsen ved hjælp af fugt- eller rimdetektorer og fra britisk patentskrift nr. 1.378,925 er det kendt til dette formål at anvende en dugdetektor bestående af et system af elektroder, som er anbragt på indersiden af ruden samtidigt med varmekredsen. En sådan løsning giver en betydelig forbrugsbesparelse og gør det således muligt at øge varmeeffekten og forbedre varmefordelingen.

Den opretholder automatisk en god sigtbarhed gennem hele ruden eller i det mindste gennem et bestemt område på ruden, når temperaturen på rudens inderflade falder under dugtemperaturen inden i køretøjet, dvs. ikke alene i koldt eller fugtigt vejr, men også i det tilfælde, hvor der er snefald eller rimdannelse på rudens yderside. Det har imidlertid vist sig under visse specielle atmosfæriske forhold, at vennekredsens igangsætning kræver en alt for lang tid. Disse forhold forekommer eksempelvis efter langvarig parkering udendørs om vinteren, dvs. når rudens yderside er belagt med sne, rim eller is, medens rudens inderside er forblevet tør. I så fald er det kørerens og eventuelt passagerernes tilstedeværelse, der bevirker en langsom stigning af dugtemperaturen, hvorved der dannes dug på detektoren, som så igangsætter varmekredsen. Hvis indersiden af ruden er belagt med rim, er detektorens følsomhed utilstrækkelig til igangsætning af varmekredsen.

Opfindelsen tager sigte på at afhjælpe denne ulempe,og med henblik herpå er koblingen ifølge opfindelsen ejendommelig ved, at den omfatter en som fugtdetektor eller temperaturdetektor formet hjælpedetektor, der er placeret inden i køretøjet et sted, der også påvirkes af de ydre vejrforhold, at denne hjælpedetektor er tilkoblet den elektriske kreds, og at den er indrettet til gennem den elektriske kreds at aktivere varmekredsen i den tid, hvor der i koldt vejr forekommer dug- eller rimdannelse på hoved-dugdetektoren.

Da de omtalte ulemper kun gør sig gældende i koldt vejr, har det vist sig muligt i den til igangsætning fornødne tid at lade dugdetektorens funktion udføres af en hjælpedetektor, hvis funktion ikke er betinget af dannelsen af et ledende lag på indersiden af ruden. Der eksisterer inden i køretøjet og fortrinsvis i den forreste del af kabinen og langs sidevæggene områder, som ikke er udsat for den direkte påvirkning fra varmeapparatet, og hvor de atmosfæriske for- U2740 3 hold med en vis forsinkelse gengiver de forhold» der gør sig gældende i nærheden af bagruden. Opfindelsen bygger på den erkendelse, at man kan anvende en måling af disse forhold for at forbedre vennekredsens funktion.

Det er således muligt at tage hensyn til, at temperaturen i den forreste del af kabinen ligger tæt op ad temperaturen i umiddelbar nærhed af den varmende bagrude, medens fugtigheden er større, således at der almindeligvis er et område på forruden, hvor der i koldt vejr hurtigt dannes dug.

En sådan detektor indvirker på rudens opvarmning, uanset hvor stor den omgivende fugtighed er. Detektorens aktivering vil aldrig være utidig,idet erfaringen viser, at tilstedeværelsen af køreren i kabinen, så snart den udvendige temperatur ligger under 0°C, næsten uundgåeligt medfører, at der dannes dug eller endog rim. Desuden virker denne detektor i relativt kort tid, eftersom den afbrydes af den progressive temperaturstigning i kabinen. Varmekredsens styrekobling skal naturligvis være betinget af hovedafbryderens aktivering.

I henhold til en udførelsesfonn kan hjælpedetektoren udgøres af en temperaturafhængig modstand, der er således indkoblet i den elektriske kreds, at det temperaturafhængige signal over denne modstand modvirker variationen af følsomheden hos hoved-dugdetektoren i afhængighed af temperaturen pi indersiden af ruden.

Ifølge opfindelsen kan hjælpedetektoren hensigtsmæssigt udgøres af en temperaturafhængig modstand med negativ teiqjeraturkoefficient i serie med en temperaturafhængig modstand med positiv temperaturkoefficient, hvilke modstande danne modkoblingssløjfe til et forstærkertrin for hoved-dugdetektorens signal.

Hjælpedetektoren kan hensigtsmæssigt være placeret i et hus i anlæg mod en ydervæg af karrosseriet. Detektorens arbejdsområde dajkker temperatur-omradet omkring 0 C og det nøjagtige arbejdspunkt samt beliggenheden af huset afhænger naturligvis af køretøjets konstruktion og skal fastla^ges ved forsøg.

Opfindelsen forklares nærmere i det følgende under henvisning til den skematiske tegning, der viser to udførelseseksempler, hvori hjælpedetektoren er en temp eraturdetektor anbragt inden i kabinen, men umiddelbart i nærheden af en væg, der påvirkes af forholdene udenfor køretøjet, idet fig. 1 viser variationen af en fugtdetektors karakteristik som funktion af temperaturen, fig. 2 et diagram over koblingen udstyret med et bimetalelement i parallel med hoveddetektoren, fig. 3 et diagram over koblingen, hvori hjælpedetektoren udgøres af et sæt af to temperaturafhængige modstande indskudt i en tilbagekoblingssløjfe, 4 142740 dér korrigerer signalet fra hoveddetektoren, og fig. 4 karakteristikken af en temperaturdetektor, der anvender to temperaturafhasngige modstande af den i handelen værende type.

Det er kendt, at grunden til at følsomheden af en detektor H varierer med temperaturen er, at ledningsevnen i et duglag formindskes sammen med laget og falder næsten til nul, når duggen omdannes til rim.

Kurven H i fig. 1 angiver stigningen af modstanden af en detektor helt belagt med et duglag af given tykkelse, efterhånden som rudens temperatur falder.

Igangsætningen af det beskrevne arrangement tåler en ret stor variation i lagets tykkelse,efterson detektionen kan finde sted, før der konstateres en generende optisk forstyrrelse. Desuden kan den dugbelagte del af detektoren variere.

Det vil imidlertid ses, at den forskel, der fremhæves af kurven H, er for stor til at man kan opnå en korrekt funktion både ved de sædvanlige temperaturer og i meget koldt vejr.

Fig. 2 viser en rude 1 udstyret med en varmekreds af i og for sig kendt type bestående af en ledende tynd pasta, der ved silketrykning er påført rudens overflade, og påbrændes under det varmebehandlingstrin, som gør det muligt at hærde glasruden og meddele ruden den ønskede krumning, hvorefter det ledende mønster overtrækkes med et lag kobber og til sidst med et lag nikkel. Varmemønsteret består af indbyrdes parallelle modstandsstrimler 2, der løber parallelt med hinanden mellem to kollektorstrimler 3, 4 ved rudens sider. Når ruden er monteret på karrosseriet, er disse kollektorstrimler delvis skjult bag listen.

Fugtdetektoren H, der danner hoveddetektoren, kan f.eks. anbringes i den nederste del af ruden 1 og f.eks. til højre. Denne detektor kan hensigtsmæssigt formes som en kam, der tilvejebringes amtidigt med varmekredsløbet og har tænder beliggende i en afstand på 0,3 - 0,4 mm fra hinanden, idet tændernes totale længde er ca. 150 mm. Man har konstateret, at det var muligt ved silketrykning direkte at anbringe på ruden en sådan detektor, der er i stand til 4 7 at arbejde i modstandsområder mellem 10 og 10 il med en strøm på nogle få RA, således at detektoren ikke er særlig følsom overfor elektrolysefænomener.

Den ene elektrode i denne fugtdetektor H er direkte, forbundet med varmekredsen, f.eks. med kollektorstrimlen 3, medens den anden elektrode er forbundet med en separat klemme 5.

Tilslutningsklemmen 6 på kollektorstrimlen 3 er stelforbundet, dvs. forbundet med den negative polklemme på køretøjets varmekreds, der på tegningen kun vises i form af batteriet 7. Tilslutningsklemmen 8 på kollektorstrimlen 4 er forbundet med udgangsklemmen 9' på styrehuset 10 - der her er 5 142740 antydet ved en stiplet linie - gennem klemmen 8' og gennem en kontakt s på et relæ S til automatisk styring. Varmekredsen sættes under en jævnspænding på 12 V gennem bovedpolklemmen 9.

Huset 10 anbringes direkte på karrosseripladen bag instrumentbrættet og dens polklemme 5' forbindes med polklemmen 5 på detektoren H. Koblingen omfatter en første transistor 11, hvis basis er tilsluttet polklemmen 5', dvs. forbundet med detektoren H, der danner koblingens indgangsimpedans.

Transistoren 11 er koblet som emitterfølger med henblik på impedansændring. Forstærkeren udgøres af transistoren 13, der styrer en vippekobling bestående af transistorerne 14 og 15. Udgangstrinnet udgøres af transistoren 16 i serie med et relæ S, hvis vikling er parallelforbundet med en diode 17.

Hjælpedetektoren T udgøres af en bimetalkontakt indrettet til at virke i nærheden af frysepunktet. Detektoren T er anbragt inden i huset og koblet direkte i parallel med detektoren H, dvs. tilsluttet polklemmen 5' og basen i transistoren 11.

Relæets kontakt s sluttes hver gang den ene af detektorerne H og T er gjort ledende, dvs. enten når der dannes dug på indersiden af ruden, uanset årsagen til denne dugdannelse, eller når temperaturen i de koldeste områder i kabinen er tilstrækkeligt lav, dvs. i koldt vejr, når køretøjet startes.

Fig. 3 viser en anden udførelsesform for koblingen ifølge opfindelsen. Fig. 3 viser en rude 21 af samme art som nævnt før, hvilken rude har et varmemønster og en sonde, der består af en sølvpasta, som er påført rudens overflade og derefter påbrændt ruden, når ruden meddeles en krumning. Dette varmemønster 22 består af modstandsstrimler, der fødes fra to kollektorstrim-ler, som har tilslutningsklemmer 23 og 24. Fugtdetektoren H, som er anbragt i den øvre del og ved midten af ruden, har.to tilslutningsklemmer 25 og 26. Varmekredsløbet 22*s klemme 23 er stelforbundet ligesom batteriet 27.

Klemmen 24 er forbundet med en polklemme 24' på huset og derfra gennem kontakten s i relæet S og en sikring 28 tilsluttet hovedafbryderen 29.

Huset 30 er anbragt inden i motorrummet.

Polklemmerne 25 og 26 på detektoren H er tilsluttet to indgangsklemmer 25' og 26', der sluttes over en modstand R, der har en værdi af samme størrelsesorden som den maksimale modstandsværdi af detektoren H, dvs. f.eks.

1 Mft.

Over en kondensator 31 afgiver en sinusgenerator omfattende transistoren 32 et sinussignal til klemmen 25'. Dette kredsløb af i og for sig kendt art afgiver et sinussignal med en frekvens på 1000 Hz og en amplitude på 1 V.

6 1Α27Λ0

Over en modstand 33 er klemmen 26' forbundet med midterpunktet 34 på en spændingsdeler bestående af to modstande 35 og 36, således at dette punkt og klemmen 26* har en spænding på ca. 6 V. På denne måde kan detektoren H fødes med en lille vekselspænding og man undgår enhver risiko for beskadigelse, selvom de klimatiske forhold er ret strenge.

Huset 30 indeholder også en forstærker, en ensretter, en vippekobling og et udgangstrin.

Forstærkeren udgøres af et integreret kredsløb 37 af typen 741. Den direkte indgang (+) er tilsluttet klemmen 26* og modtager et vekselsignal, hvis amplitude er omvendt proportional med modstanden i hoveddetektoren. Ensretteren udgøres af en RC-kreds med kondensatoren 39 og modstanden 40 og en diode 38.

Vippekoblingen består af et integreret kredsløb 41 af samme art som forstærkeren 37. Minusindgangen til kredsløbet modtager det ensrettede signal, medens plusindgangen modtager den spænding, der opstår mellem modstanden 42 og tilbagekoblingsmodstanden 43. På denne måde kan vippekoblingen aktiveres, når spændingen over minusindgangen når 2 V og desaktiveres, når denne spænding falder under IV. Ved hjælp af modstandene 44 og 45 i tilbagekoblingssløjfen kan man indstille forskellen mellem de to niveauer for vippekoblingen.

Signalet fra vippekoblingen tilføres en effekttransistor 46, der er indskudt i serie med relæet S. Transistoren 46 beskyttes ved hjælp af en med relæet parallelkoblet diode 47.

I overensstemmelse med opfindelsen omfatter denne kobling en hjælpedetektor T, der i det foreliggende tilfælde udgøres af to seriekoblede temperaturafhængige modstande TI og T2 ved udgangen fra forstærkeren 37, idet forbindelsespunktet 48 mellem de to modstande er tilsluttet minusindgangen til forstærkeren med henblik på regulering af forstærkningen.

Den temperaturafhængige modstand TI har en negativ temperaturkoefficient, medens den anden modstand T2 har en positiv temperaturkoefficient.

Hvis 0 er temperaturen inden i huset og ti og t2 modstandsværdien af de to modstande TI og T2 ved denne temperatur er tilbagekoblingsspændingen over punktet 48 proportional med t2/tl, medens forstærkerens totale forstærkning G er reduceret med forholdet tl/t2.

Fig. 4 viser variationen af karakteristikken af en hjælpedetektor, der anvender to termistorer fra firmaet SIEMENS.

Rurven TI udtrykker variationen af modstanden af en termistor af typen Kil - 100K, medens kurven T2 angiver variationen for en termistor af type P 270.Cli. Kurven G angiver variationen af forstærkerens forstærkning, når temperaturen stiger. Der vil ikke kunne opnås en så kraftig variation ved hjælp af én enkelt termistor.

7 U2740 Sålænge temperaturen inde i køretøjet er en lav temperatur, giver anvendelsen af en forstærker med høj forstærkning kompenseret med hjælpedetektoren mulighed for at forstærke det fra detektoren H afgivne signal i et sådant omfang, at det praktisk taget opvejer den reducering af følsomheden som detektoren udsættes for, efterhånden som temperaturen på indersiden af ruden vokser, specielt når der er rimdannelse.

Som følge af tilstedeværelsen af modstanden R er koblingen i stand til at virke, selv om der ikke forekommer dugdannelse, så snart den temperatur, der detekteres af hjælpedetektoren T ligger under frysepunktet. I fig.

1 angiver kurven r for den samme tykkelse af duglaget variationen af den reducerende modstand mellem klemmerne 25' og 26’.

Den beskrevne kobling virker på følgende måde.

1. Almindelig temperatur: - Køretøjet parkeret, kontakten 29 afbrudt: stilstand.

- Køreren sætter sig ind i køretøjet og kontakten etableres: . Dugdannelse (r — 10 Λ. ):

Forstærkeren 37 fødes med tilstradckelig spænding, og transistoren 46 gøres ledende. Relæet S aktiveres og kontakten s sluttes, hvorved varmekredsløbet aktiveres.

. Duggen forsvinder (r ££ ΙΟ^Λ. ):

Vippekoblingen 41 aktiveres og spærrer transistoren 46, hvorved varmekredsløbet afbrydes.

2. Rimdannelse:

Ved temperaturfald vil hjælpedetektoren T forskyde hoveddetektoren H's arbejdspunkt progressivt, således at modstanden r kan vokse til værdier større end 5.10^ Λ, men i så fald er forstærkningen G større end 500.

3. Efter langvarig parkering ved meget lave temperaturer: Såsnart kontakten er etableret, bevirker modstanden R, at varmekredsløbet på bagruden sættes igang, men den progressive temperaturstigning i kabinen som følge af motorens igangsætning reducerer progressivt amplituden af det signal, der hidrører fra hjælpedetektoren T. Når temperaturen i de kolde områder af kabinen overskrider frysepunktet, opnår man igen de normale arbejdsforhold. Varmekredsløbet afbrydes, med mindre der stadigvæk er dug eller rim på hoveddetektoren H. Koblingen virker altså på samme måde som i det foregående eksempel.

Koblingen kan udformes på anden måde og f.eks. kan man koble den temperaturfølsomme kontakt i parallel med hovedstyrekredsen, dvs. direkte i kredsløbet til strømtilførsel til varmekredsløbet. En sådan løsning er imidlertid ikke særlig hensigtsmæssig, eftersom den indebærer, at dette organ skal overdimensioneres. Koblingen ifølge opfindelsen er uafhængig af varmerudens konstruktion.