ES2176789T5 - Dispositivo de control para un sensor óptico. - Google Patents

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Abstract

LA INVENCION SE REFIERE A UN DISPOSITIVO DE CONTROL (11, 31, 51) PARA UN SENSOR OPTICO (10, 30, 50) CON UN EMISOR OPTICO (12, 32) DESTINADO A AUMENTAR LA VIDA UTIL DEL EMISOR OPTICO (12, 32), PREFERIBLEMENTE UN DIODO ELECTROLUMINISCENTE, PARA ADAPTARLO A LA VIDA UTIL DE LOS COMPONENTES ELECTRONICOS Y AUMENTAR ASI LA VIDA UTIL DEL SENSOR OPTICO (10, 30, 50). PARA ELLO LA INVENCION PROPONE QUE LA POTENCIA DEL EMISOR OPTICO PUEDA SER CONMUTADA ENTRE POTENCIA MAXIMA Y POTENCIA REDUCIDA EN FUNCION DE UNA VARIABLE MEDIBLE (19, 39, 59) DEL SENSOR (10, 30, 50).

Description

Estado de la técnica
La invención parte de un dispositivo de control para un sensor óptico según el preámbulo de la reivindicación
5 principal. Ya se conoce un dispositivo de control para sensores de lluvia ópticos para la utilización en instalaciones de limpiaparabrisas de automóviles (US 4.859.867), que contiene un circuito de compensación para la luz ambiental, la temperatura y otras variables del sistema. Para la compensación de la luz ambiental, el emisor óptico del sensor de lluvia es accionado por impulsos de alta frecuencia. Un receptor detecta la radiación de salida de alta frecuencia del emisor y alimenta señales moduladas a un microcontrolador, que separa la porción alterna de las señales de la
10 porción continua de las señales falsas (como, por ejemplo, luz ambiental, etc.). La frecuencia preferida actualmente para la activación del emisor, en este caso un diodo luminoso (LED), está en 1000 Hz. La anchura del impulso preferida es 15 microsegundos. Las señales evaluadas en el microcontrolador controlar la corriente de limpiaparabrisas. Como efecto secundario, se prolonga la duración de vida del LED con respecto al funcionamiento continuo.
15
Sin embargo, con esta frecuencia de impulso no se prolonga en una medida suficiente la duración de vida.
Sin embargo, en el caso de reducción de la frecuencia y con tiempo de conexión constante del emisor óptico, para que la prolongación de la duración de vida sea grande, es cada vez más difícil separar la porción alterna de la
20 porción continua. Además, entonces el tiempo de reacción del sensor se perjudicaría de una manera no deseada cuando aparece humedad.
Se conoce a partir del documento EP-A-0 520 302, además, un dispositivo de control para un sensor de lluvia, en el que la potencia de emisión del emisor es variable en 16 fases, para la corrección de tipo de parabrisas, tolerancias
25 de fabricación, tolerancias en la electrónica de evaluación, electrónica de activación así como efectos de envejecimiento.
Además, se conoce a partir del documento DE-U-93 09 837 un dispositivo de control con las características del preámbulo de la reivindicación 1.
30
Ventajas de la invención
El dispositivo de control según la invención con los rasgos característicos de la reivindicación principal tiene la ventaja de elevar la duración de vida del emisor a través de una reducción de la potencia de emisión, sin perjudicar
35 la sensibilidad del sensor de lluvia. La duración de vida del emisor se iguala de esta manera con la duración de vida de los restantes componentes electrónicos y se eleva la duración de vida de todo el sensor.
Por medio de las medidas indicadas en las reivindicaciones dependientes se consiguen desarrollos ventajosos y mejoras de las características indicadas en la reivindicación principal.
40 Una ventaja esencial es que el dispositivo de control del sensor óptico diferencia entre sequedad y humedad. En el caso de sequedad, el emisor es accionado con potencia reducida y en el caso de humedad, el emisor es accionado a plena potencia.
45 Otra ventaja reside en que se obtiene la reducción de la potencia del emisor igualmente a través de un funcionamiento por impulsos del sensor de lluvia.
A este respecto, es especialmente ventajoso que el valor límite superior de la duración de los periodos está adaptado al tiempo de reacción del ojo humano, de tal manera que no es perceptible ningún retraso. En cambio, los
50 acontecimientos exteriores no tienen que ser tenidos en cuenta para la duración de los periodos, puesto que éstos se desarrollan claramente más lentos que el tiempo de reacción, por ejemplo la lluvia gotea sobre el cristal.
Como otra ventaja se puede ver que el grado de la reducción de la potencia se puede variar a través de otros parámetros, como por ejemplo día o noche y de esta manera se puede ajustar de una manera óptima a las
55 diferentes necesidades del conductor del vehículo.
Una ventaja del funcionamiento por impulsos reside en que el sensor mantiene su sensibilidad también durante la sequedad y detecta ya humedad reducida.
60 Una ventaja de la reducción de la potencia del emisor durante el funcionamiento no pulsátil reside en que el sensor detecta mayor humedad sin retraso.
Dibujo
Los ejemplos de realización de la invención están representados en el dibujo y se explican en detalle en la descripción siguiente. En este caso:
La figura 1 muestra un diagrama de bloques durante el funcionamiento por impulsos del emisor.
La figura 2 muestra un diagrama del cociente de las tensiones que caen en el emisor, representadas sobre el tiempo, en el caso de presencia de humedad o sequedad del cristal durante el funcionamiento por impulsos del emisor.
La figura 3 muestra un diagrama de bloques de un emisor conmutable entre potencia reducida y plena potencial.
La figura 4 muestra un diagrama del cociente de las tensiones que caen en el emisor, representadas sobre el tiempo, en el caso de presencia de humedad o sequedad del cristal en un emisor conmutable entre potencia reducida y plena potencia.
La figura 5 muestra un diagrama de bloques para el circuito del dispositivo de control para un emisor óptico en un dispositivo de control del limpiaparabrisas.
Descripción de los ejemplos de realización
La figura 1 muestra un diagrama de bloques de un dispositivo de control 11 para un sensor de lluvia óptico 10, que es accionado por impulsos. El sensor de lluvia es utilizado, por ejemplo, en automóviles para el control de un limpiaparabrisas frontal. El dispositivo de control 11 comprende un control 18 con generador de tiempo 183, un transistor T1 como elemento de conmutación de potencia, un conmutador de funcionamiento 16 y un sensor de detección de día/noche 17. El sensor de lluvia 10 presenta un diodo luminoso (LED) como emisor óptico 12 y un receptor 13. El emisor 12 es conmutado a través del transistor T1 montado en serie. El polo positivo 14 de una tensión de la batería es conmutado a masa 15 a través del emisor 12 y el transistor T1. Durante el cierre del conmutador de funcionamiento 16 se conecta el control 18. El transistor T1 es activado a través de una salida de señales 181 del control 18. La señal en la salida 181 tiene una curva digital, de manera que el transistor T1 está bloqueado o es conductor. El control 18 recibe a través de una entrada de señales 182 señales de medición 19 del sensor de lluvia 10 y a través de otra entrada de señales 184 recibe otras señales de medición 171 del sensor de detección de día/noche. A través de una salida de señales 101 representada con línea de trazos del sensor de lluvia 10 se activa el limpiaparabrisas no representado. La caída de la tensión en el sensor 12 está designada con Us.
La curva superior en la figura 2 representa la relación de la caída de la tensión Us con respecto a la caída máxima de la tensión Us,max en el emisor 12, representada sobre el eje del tiempo 1. El desarrollo de la curva representada corresponde al ejemplo de realización según la figura 1. El cociente de las tensiones t < t1, t1 < t < t2 y t > t2. Según la curva inferior de la figura 2, delante de t 1y detrás de t2 existe humedad. En el tiempo entre t1 y t2 no está presente humedad. Por lo tanto, el emisor 12 solamente es activado por impulsos, cuando el cristal está seco, a través de una señal de medición 19 correspondiente en la entrada 182 por el dispositivo de control 11, en cambio es accionado de forma continua cuando el cristal está húmedo.
Con la ayuda de la figura 2 se explica ahora en detalle el modo de actuación del dispositivo de control según la invención para un sensor de lluvia óptico según la figura 1.
En el caso de humedad sobre el cristal, se activa T1 de forma conductora y el emisor 12 es accionado a plena potencia. La caída de la tensión Us en el emisor 12 es máxima y el cociente de las tensiones adopta el valor uno. Mientras está presente humedad, se mantiene este estado. Esto se puede reconocer en la figura 2 en t < t1.
Si el cristal está seco (t > t1), entonces después de un tiempo Tv predeterminado a través del generador de tiempo 183 de aproximadamente dos segundos, en el que el emisor 12 es accionado todavía con plena potencia, se impulsa la potencia del emisor a través de T1. En el tiempo Tv predeterminado, la sensibilidad del sensor 10 es máxima, de manera que, en el caso de que caiga un aguacero durante corto espacio de tiempo (conocido como tiempo tornadizo), el sensor permanece totalmente preparado para el funcionamiento. Después del tiempo Tv predeterminado, es sensor 12 es impulsado con una duración de los periodos T de 500 milisegundos y con una anchura del impulso Tw de 10 milisegundos. El control 16 genera a tal fin una señal correspondiente para el transistor T1. El cociente de las tensiones en el emisor 12 adopta entre los impulsos el valor cero y durante la anchura del impulso Tw el valor uno.
Hay que observar que el eje del tiempo en la figura 2 presenta escalas diferentes: el tiempo Tv predeterminado puede ser, por ejemplo, dos minutos o más, en oposición a la duración de los periodos T, que dura solamente 0,5 segundos. En los periodos de tiempo, en los que el cociente de las tensiones es cero, la caída de la tensión Us en el emisor 12 es igualmente cero, es decir, que T1 está bloqueado y el emisor 12 está desconectado. Cuando en estos periodos de tiempo aparece ahora humedad (t = t2), esto es detectado de forma inmediata por el sensor 10. Solamente cuando el sensor 12 funciona de nuevo con plena sensibilidad (t = t3), el sensor 10 puede detectar la humedad. Por medio del reacoplamiento del sensor 10 a través de la señal de medición 19 con el control 18, el control 18 termina el funcionamiento por impulsos y el emisor 12 es activado a través del conmutador T1 de forma duradera con plena sensibilidad. Al mismo tiempo se activa, con t = t3, un primer proceso de barrido del limpiaparabrisas (no se representa aquí) a través de la salida de señales 101 indicada. A continuación, se activan los procesos de barrido en función de la cantidad de humedad detectada por el sensor de lluvia 10 a través de la salida de señales 101.
La selección de la duración de los periodos T se ajusta al tiempo de reacción del ojo humano. El tiempo de reacción es, por término medio, aproximadamente 500 milisegundos. Tan pronto como la duración de los periodos T es mayor que el tiempo de reacción, el conductor del automóvil tiene la impresión de que el dispositivo de control reacciona de forma demasiado lenta. La inercia de la capacidad de detección del ojo humano pone, por lo tanto, un límite superior a la duración de los periodos T. No obstante, puesto que el tiempo de reacción se incrementa, por ejemplo a través de las condiciones atmosféricas, la oscuridad o la fatiga del conductor, el límite superior puede estar en un segundo. Para detectar adicionalmente la influencia de la oscuridad, es concebible alimentar señales de medición 171 de un sensor de detección de día/noche 17 a través de otra entrada 184 al control 18, con el fin de incrementar la duración de los periodos T durante la oscuridad.
En el caso de anchuras invariables de los impulsos Tw de diez segundos se pone un límite inferior a la duración de los periodos T de la radiación por impulsos con el objetivo de elevar la duración de vida del emisor 12. Si se selecciona corta la duración de los periodos T, entonces se eleva la frecuencia de la modulación y se incrementa el consumo de potencia del emisor 12. Esto repercute entonces de forma negativa sobre la duración de vida del emisor
12. El límite inferior puede estar, por ejemplo, en 100 milisegundos.
La anchura del impulso Tw de aproximadamente diez milisegundos se obtiene en virtud de objetivos técnicos de medición. Con frecuencia, el emisor 12 de un sensor de lluvia 10 es superpuesto adicionalmente con una modulación de alta frecuencia, como ya se ha mencionado al principio, que presenta una duración de los periodos de algunos milisegundos o menos. Para evitar una interferencia de la modulación de alta frecuencia, la anchura del impulso Tw debería seleccionarse mayor que la duración de los periodos de la modulación de alta frecuencia.
La figura 3 muestra un diagrama de bloques de un dispositivo de control 31 para un sensor de lluvia óptico 30, cuya potencia del emisor es conmutable. El dispositivo de control 31 comprende un control 38 con generador de tiempo 383, una disipación e corriente S1 regulable, un conmutador de funcionamiento 36 y un sensor de detección de día/noche 37. El sensor de lluvia presenta un diodo luminoso como emisor óptico 32 y un receptor 33. El emisor 32 es conectado en serie con la disipación de la corriente 33 regulable y es colocado en un polo positivo 34 de una tensión de la batería y en masa 35. La disipación de la corriente S1 es controlada a través de una salida de control 381 del control 38. El control 38 recibe a través de una entrada de señales 382 señales de medición 39 del sensor de lluvia 30 y a través de otra entrada de señales 384 otras señales de medición 371 del sensor de detección de día/noche 37. Además, el control 38 está conectado con un conmutador de funcionamiento 36. El sensor de lluvia 30 presenta otra salida de señales 301 indicada por medio de línea de trazos, a través de la cual se activa un limpiaparabrisas no representado.
La figura 4 representa, lo mismo que la figura 2, la relación de la caída de la tensión Us en el emisor 32 con respecto a la caída máxima de la tensión Us,max en el emisor 32 y la presencia de humedad, representada sobre el eje del tiempo t. El desarrollo de las curvas representado corresponde al ejemplo de realización según la figura 3. El cociente puede adoptar valores de cero a uno. En este ejemplo de realización, el cociente adopta los valores 0,5 o uno.
Con la ayuda de la figura 4 se explica ahora en detalle el modo de actuación del dispositivo de control según la invención para un sensor de lluvia óptico según la figura 3:
En el caso de humedad, el sensor 32 es accionado con plena potencia a través de la disipación de la corriente S1. La caída de la tensión Us en el emisor 32 es máxima y el cociente de las tensiones Us/Us,max adopta el valor uno. Esto se puede reconocer en la figura 4 en t < t1.
Si el sensor 30 no detecta ya más humedad (t = t1), entonces después de un periodo Tv predeterminado por el generador de tiempo, por ejemplo dos minutos, el emisor 32 es accionado con potencia reducida. A tal fin se aplica una señal de control correspondiente del control 38 en la disipación de la corriente S1 regulable. El flujo de la corriente a través del emisor 32 se reduce, de manera que se reduce, por ejemplo, a la mitad la caída de la tensión Us en el emisor 32, y se reduce igualmente la potencia del emisor 32. El cociente de las tensiones adopta un valor de 0,5 ajustable a través del control 38. Disminuye la sensibilidad del sensor de lluvia.
Si se produce una precipitación (t = t2), el sensor de lluvia 30 detecta sin retraso reconocible la humedad y emite la señal de medición 39 al control 38. El control 38 conmuta el emisor 32, a través de la disipación de la corriente S1, a plena potencia y dispara un primer proceso de barrido del limpiaparabrisas (no se representa aquí). La frecuencia de barrido futura del limpiaparabrisas es determinada de una manera automática (t > t2) en virtud de la cantidad de humedad, que es detectada a través del sensor de lluvia accionado ahora con plena sensibilidad.
En el caso de precipitación reducida, el sensor de lluvia 30 no detecta inmediatamente humedad, puesto que la sensibilidad del sensor de lluvia 30 está reducida. Solamente en el caso de acumulación de humedad sobre el cristal hasta que puede ser detectada por el sensor de lluvia 30, la señal de medición 39 en el control 38 puede disparar el funcionamiento del sensor de lluvia 30 con plena sensibilidad. Esto se realiza en el instante t = t3. En la figura 4 se indica este caso por medio de la línea de puntos y trazos. El periodo de tiempo t = t3 – t2 depende, entre otras cosas, del ajuste de la sensibilidad del sensor de lluvia a través de la potencia reducida y de la cantidad de humedad
o bien del tipo de precipitación.
El grado de reducción de la potencia del emisor se puede predeterminar fijamente a través del control 38 o puede ser influenciada a través de otros parámetros. Así, por ejemplo, es conveniente ajustar, en combinación con un sensor de detección de día/noche, la sensibilidad del sensor 32 más alta en el caso de sequedad de los cristales durante la noche que a lo largo del día.
El emisor 12 de un sensor de lluvia 10 se puede superponer también adicionalmente con una modulación de alta frecuencia mencionada al principio, que presenta una duración de los periodos de algunos milisegundos o menos.
La figura 5 muestra un diagrama de bloques de un dispositivo de control de limpiaparabrisas 52 con dispositivo de control 51, sensor de lluvia 50, dispositivo de control 53 para un motor de limpiaparabrisas 54 así como motor de limpiaparabrisas 54 y un limpiaparabrisas 55 accionado a través del motor de limpiaparabrisas 54. El sensor de lluvia 50 presenta dos salidas 501, 502, siendo transmitidas a través de una de las salidas 502 señales de medición 59 al dispositivo de control 51 y siendo transmitidas a través de la otra salida 501 las mismas señales de medición 59 al dispositivo de control 53 del motor del limpiaparabrisas 54.
La humedad o sequedad detectadas a través del sensor de lluvia de un cristal de parabrisas no representado de un automóvil es conducida como señal de medición 59, por una parte, al dispositivo de control 51 del sensor de lluvia
50. En virtud de esta señal de medición 50, el dispositivo de control 51 conmuta el emisor del sensor de lluvia 50 a plena potencia o a potencia reducida, siendo detectado igualmente el funcionamiento por impulsos del sensor de lluvia 50 bajo potencia reducida. El modo de funcionamiento del dispositivo de control 51 para el sensor de lluvia 50 se puede deducir de los elementos de realización mencionados anteriormente. Las mismas señales de medición 59 son alimentadas través de la salida 501 de un dispositivo de control 53, que activa el motor del limpiaparabrisas 54 automáticamente de una manera conocida en función de las señales de humedad 59 y que acciona el limpiaparabrisas 55. No es absolutamente necesario que el sensor de lluvia 50 presente dos salidas 501, 502. Una salida 502 es suficiente cuando la señal de medición 59 es alimentada al dispositivo de control 51 y al dispositivo de control 53.

Claims (3)

  1. REIVINDICACIONES
    1. Dispositivo de control (11, 31) para un sensor óptico, especialmente un sensor de lluvia (10, 30) para la utilización preferida en instalaciones de parabrisas de automóviles, para la utilización preferida en instalaciones de 5 limpiaparabrisas para automóviles, que puede emitir señales de medición (19, 39) dependientes de la humedad y que presenta un emisor óptico (12, 32), con preferencia un diodo luminoso, en el que la potencia del emisor se puede conmutar en función de la señal de medición (19, 39) del sensor (10, 30) entre plena potencia y potencia reducida, caracterizado porque en función de la señal de medición (19, 39), en el caso de sequedad del cristal (t1 < t < t2), solamente después de un tiempo (Tv) predeterminado, el emisor (12, 32) es accionable con potencia reducida
    10 del emisor y, en el caso de que sea detectada humedad (t < t1, t > t2 o bien t > t3), especialmente después de un primer proceso de barrido, el emisor (12, 32) es accionable con plena potencia.
  2. 2. Dispositivo de control (11, 31) según la reivindicación 1, caracterizado porque el tiempo predeterminado (Tv) está
    predeterminado a través del control (18, 38) o se puede ejercer influencia sobre el mismo a través de parámetros, 15 como por ejemplo a través de una detección de día/noche.
  3. 3. Dispositivo de limpiaparabrisas (52) con un motor de limpiaparabrisas (54) controlado por medio de una instalación de control (53), que acciona un limpiaparabrisas (53), especialmente un limpiaparabrisas de automóviles, con un dispositivo de control (11, 31, 51) para un sensor óptico, especialmente para un sensor de lluvia (10, 30, 50),
    20 caracterizado porque el dispositivo de control (11, 31, 51) está constituido según una de las reivindicaciones 1 a 6.
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