ES2300271T3 - Instalacion de sensor para la deteccion de una humedad sobre un cristal. - Google Patents
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Abstract
Instalación de sensor para la detección de una humedad, especialmente precipitación y/o una contaminación, sobre un cristal (13), con preferencia de un parabrisas de automóviles, con al menos un emisor (14), al menos un receptor (15) y al menos un cuerpo de guía de ondas de luz (10), que se puede disponer entre el cristal (13) y el emisor (14) y receptor (15), respectivamente, para una radiación emitida desde al menos un sensor (14), caracterizada porque en el estado montado de la instalación de sensor, las imágenes de los emisores (14) y de los receptores (15) forman a través de proyección sobre el cristal (13) puntos angulares de un trapecio con un paralelo más corto y con un paralelo más largo, y porque en el cuerpo de guía de ondas de luz (10) está dispuesta, en el centro o un poco desplazada hacia el paralelo más largo, una óptica de recepción (21) para un control automático de la luz (ALS).
Description
Instalación de sensor para la detección de una
humedad sobre un cristal.
La invención parte de una instalación de sensor
para la detección de la humedad de un cristal de acuerdo con el
preámbulo de la reivindicación principal.
Se conoce a partir del documento DE 197 01 258
A1 una instalación de sensor para el control de instalaciones de
lavado de limpieza para cristales de vehículos, que funciona de
acuerdo con un principio optoelectrónico. La instalación de sensor
presenta varios emisores y al menos un receptor, que acoplan y
desacoplan a través de un medio de acoplamiento una radiación
definida en el cristal, cuya humectación a través de humedad o
contaminación debe ser medida. Los emisores están dispuestos
concéntricamente sobre el medio de acoplamiento alrededor del
receptor o concéntricamente por secciones, estando configurado el
medio de acoplamiento en forma de círculo o de anillo. A través de
emisores, receptores y medios de acoplamiento se cubre de esta
manera una superficie básica de forma circular. En virtud de ello,
el sensor o bien la carcasa del sensor están configurados en forma
de cilindro circular.
Se conoce a partir del documento US 5 898 183
una instalación de sensor con las características del preámbulo de
la reivindicación 1.
En la instalación de sensor de acuerdo con la
invención con las características de la reivindicación principal es
ventajosa una mejora esencial del comportamiento de reacción de la
instalación de sensor, que se ajusta a través de la elevación de la
relación entre la superficie sensible y la superficie de apoyo. Esto
se consigue a través de la disposición de forma trapezoidal de los
emisores y del receptor, puesto que de esta manera se obtiene una
superficie sensible coherente de larga duración, con lo que se eleva
la probabilidad de que una gota de lluvia que se encuentra sobre el
cristal se desplace a través del viento de la circulación sobre la
superficie sensible. Esto tiene como consecuencia una mejora clara
del comportamiento de reacción.
Otras ventajas de la invención se obtienen a
partir de los rasgos característicos de las reivindicaciones
dependientes.
A través de la utilización de varios receptores
por cada emisor se eleva el número de los trayectos de medición y,
por lo tanto, el número de las superficies sensibles, lo que da como
resultado una ventaja de costes. El mismo efecto se produce cuando
se utilizan varios emisores y solamente un receptor. Si se emplean
dos emisores y dos receptores, se pueden conseguir cuatro trayectos
de medición y, por lo tanto, cuatro superficies sensibles. Si la
distancia entre los dos emisores es aproximadamente doble que la
distancia entre los dos receptores, se consigue una disposición
especialmente uniforme de las superficies sensibles.
Además, se ha revelado que es ventajoso fijar la
instalación de sensor sobre el cristal de tal forma que los
emisores están dispuestos en la posición de montaje sobre el
paralelo inferior y los receptores están dispuestos sobre el
paralelo superior del trapecio. De esta manera, se puede reducir al
mínimo la radiación solar, que se realiza de una manera preferida
desde arriba y que representa una luz parásita perturbadora, sobre
los receptores.
A través de las propiedades mejoradas,
especialmente a través de la relación mejorada entre superficie
sensible y superficie de apoyo, se puede reducir la superficie de
apoyo del sensor, con lo que se reducen las dimensiones exteriores
del sensor sobre el cristal. En este caso, es especialmente
ventajoso que a través de la disposición trapezoidal de los
emisores y receptores, se puedan seleccionar a pesar de todo de
forma rectangular las dimensiones exteriores de la carcasa del
sensor, de manera que se puede disponer la superficie básica en la
superficie de apoyo aprovechando de una manera óptima la superficie
de apoyo del cuerpo de guía de ondas de luz. Además, una superficie
de apoyo o carcasa rectangular repercute con efecto de reducción de
costes en la fabricación. Adicionalmente, la superficie de apoyo
reducida del cuerpo de guía de ondas de luz representa una ventaja
de montaje esencial, puesto que con una fuerza de presión de apriete
constante, se incrementa la presión de apriete y, por lo tanto, se
puede reducir una formación perturbadora de burbujas entre el medio
de acoplamiento y el cristal.
Además, se ha revelado que es ventajoso que en
la disposición estén dispuestos en cada caso dos emisores y dos
receptores, respectivamente, sobre los lados paralelos opuestos.
Dado que ahora se realizan cuatro trayectos de medición, es decir,
cuatro superficies sensibles del sensor con solamente dos emisores y
receptores, respectivamente, se consigue una ventaja esencial de
costes.
Se ha revelado como desarrollo ventajoso de la
disposición de sensores la integración de un control automático de
la luz (ALS), como se describe, por ejemplo, en el documento DE 196
30 216 C2, en el módulo de sensor de la lluvia. La óptica de
recepción del control automático de la luz (ALS) puede detectar a
través de una instalación de detección de la dirección y de una
instalación de detección global, otro entorno del vehículo. Así,
por ejemplo, se pueden reconocer entradas en túneles en el momento
oportuno antes de la entrada a través del cono de detección
dirigido hacia delante de la instalación de detección de la
dirección. A través de la disposición trapezoidal de los emisores y
receptores permanece en el centro del sensor espacio suficiente
para la óptica de recepción a pesar de la forma de construcción
compacta. En este caso, se ha revelado ventajoso que el trapecio
comprenda un paralelo mayor y un paralelo menor, puesto que la
óptica de recepción se puede extender de esta manera adicionalmente
en la dirección del paralelo mayor, sin incrementar las dimensiones
totales del sensor.
Un ejemplo de realización de la invención se
representa en las figuras 1 a 3 y se explica en detalle en la
descripción siguiente. La figura 1 muestra un dibujo en sección
esquemático de una forma de realización posible de la parte óptica
de la instalación de sensor de acuerdo con la invención. La figura 2
muestra un dibujo esquemático de los contornos de una forma de
realización posible de la instalación de sensor de acuerdo con la
invención y la figura 3 muestra el cuerpo de guía de ondas de luz
de la instalación de sensor de acuerdo con la invención según la
figura 1 con una óptica de recepción para un control automático de
la luz en representación en perspectiva.
La figura 1 muestra un cuerpo de guía de ondas
de luz 10 de una instalación de sensor representada en la sección
con una carcasa de sensor 11. La superficie de guía de ondas de luz
10 se establece, por ejemplo, a través del contacto del mismo a
través del medio de acoplamiento 12, por ejemplo un cojín de
silicona, con un cristal 13. En general, las dimensiones exteriores
del cuerpo de guía de ondas de luz 10 corresponden aproximadamente
a las dimensiones de longitud y de anchura de la instalación de
sensor, en este caso la carcasa del sensor 11 puede sobresalir
también de forma abombada por encima de la superficie de apoyo de
contacto del cuerpo de guía de ondas de luz 10 sobre el cristal 13
y puede recibir allí diferentes elementos de la instalación de
sensor, especialmente emisores 14 y receptores 15, así como una
pletina de circuitos impresos 24.
La instalación de sensor está fijada, por
ejemplo, sobre el lado interior del cristal 13, por ejemplo de un
cristal delantero de un automóvil. No se representa la fijación de
la carcasa del sensor 11 con el cristal 13. De una manera
preferida, el cuerpo de guía de ondas de luz 10 o la carcasa del
sensor 11 están fijados a través de presión sobre el cristal 13, en
el que el cuerpo de guía de ondas de luz 10 tiene la función de
acoplar una luz de emisión 17, irradiada por un emisor 14, en el
cristal 13 y desacoplar la luz de emisión 20, desviada en el
cristal 13 a través de reflexión total o reflexión, en otro lugar
predeterminado sobre el receptor 15. Esto se lleva a cabo aquí en
elementos ópticos 16, que están fijados como lentes en el cuerpo de
guía de ondas de luz, con preferencia están formados integralmente y
los rayos de la luz de emisión 17, 20 se concentran, se desvían o
se invierten en la dirección deseada.
Por encima del cuerpo de guía de ondas de luz 10
en el plano en sección representado está fijado al menos un emisor
14 que irradia luz y un receptor 15 que detecta luz dentro de la
carcasa del sensor 11. Como emisores se pueden utilizar de una
manera preferida diodos emisores de luz (LED), como receptores se
pueden utilizar de una manera preferida diodos detectores de luz
(LRD), estando la radiación de los emisores de la luz en la zona
infrarroja (IR) o en la zona visual (VIS), pero también son posibles
otras gamas de frecuencia. Como receptor se puede utilizar también
un elemento receptor que corresponde en su estructura a un diodo
luminoso, con lo que se puede conseguir una adaptación óptima de la
frecuencia entre el emisor 14 y el receptor 15. Como material del
cuerpo de guía de ondas de luz 10 se selecciona un material, aquí un
plástico, que es, en efecto, transparente para la frecuencia de
emisión de los diodos emisores de luz (LED), pero es opaco para la
luz extraña perturbadoras.
En la figura 2 se puede ver una disposición
posible de loe emisores 14 y de los receptores 15. Los emisores 14
y los receptores 15 de la instalación de sensor están colocados en
la proximidad de los elementos ópticos 16 de la figura 1. Los
emisores, 14, los receptores 15 y los elementos ópticos 16
correspondientes en cada caso cubren una superficie básica 18
indicada con línea de trazos, que corresponde a un trapecio de
acuerdo con la invención.
Sobre un primer paralelo del trapecio están
dispuestos dos elementos ópticos 16 en la proximidad de un emisor
14 respectivo. Puesto que los elementos ópticos 16 están
configurados aquí en cada caso como dos lentes dispuestas
adyacentes entre sí, se consiguen para cada emisor 14 dos trayectos
de medición en dos direcciones. De una manera similar a ello están
dispuestos los receptores 16. Los elementos ópticos 16 están
constituidos, por ejemplo, por lentes o espejos, que se pueden pasar
unos hacia los otros. También es posible una solución con una sola
lente respectiva, puesto que a través de la selección
correspondiente de las distancias a y b de la superficie básica 18
en forma de trapecio se pueden mantener reducidos los errores
angulares resultantes.
Las distancias a y b entre los emisores 14 y los
receptores 15 se determinan a través de la longitud de onda de la
radiación de emisión de los emisores 14, el grosor del cristal 13 y
del cuerpo de guía de ondas de luz 10, el índice de refracción del
cristal 13, el ángulo de entrada y el lugar de entrada de la luz del
emisor 17 en el cristal 13. Las distancias están seleccionadas de
tal forma que la radiación de la luz del emisor 17 acoplada en el
cristal 13 por cada trayecto de medición se refleja totalmente una
única vez en la superficie exterior del cristal 13 y a continuación
se desacopla del cristal 13 y se conduce al receptor 15. La
superficie 19 sensible representada esquemáticamente corresponde a
las zonas sobre el lado humectable del cristal 13, en las que se
lleva a cabo la radiación de la luz del emisor 17 cuando el cristal
13 no está humedecido. De acuerdo con la disposición de los
emisores 14 y de los receptores 15 con respecto al cristal 13, el
grosor del cristal 13 y la forma de los elementos ópticos 16, las
superficies de reflexión de la luz del emisor 17 tienen un diámetro
determinado. Los parámetros mencionados deben ser, sin embargo, de
acuerdo con la invención, tan grandes que a partir de las
superficies de reflexión individuales se obtiene una superficie
sensible 19 aproximadamente coherente. Esto se consigue de acuerdo
con la invención porque los puntos de intersección de los ejes
medios del cono de radiación 20 de los emisores 14 se encuentran con
el lado humectable del cristal 13 sobre una recta y tienen
aproximadamente una distancia uniforme entre sí.
En el caso de más de una reflexión total deseada
en el lado exterior humectable del cristal 13, debe seleccionarse
correspondientemente mayor la distancia a y b de los emisores 14 y
receptores 15 o bien de los elementos ópticos 16 respectivos en
cada caso y debe colocarse el medio de acoplamiento 12 solamente en
las zonas de acoplamiento y desacoplamiento de la luz en el cristal
13.
En la figura 13 se representa el cuerpo de guía
de ondas de luz 10 de la instalación de sensor de acuerdo con la
invención según la figura 1. Puesto que el trapecio formado por
emisores 14 y receptores 15 comprende un paralelo más corto y un
paralelo más largo, una óptica de recepción 21 está dispuesta en el
cuerpo de guía de ondas de luz para un control automático de la luz
del automóvil -un poco desviada desde el centro en la dirección del
paralelo más largo-. Esta óptica de recepción 21 está fabricada de
un material transparente a la luz, cuya zona de transparencia se
encuentra en la zona visible.
El cuerpo de guía de ondas de luz 10 y la óptica
de recepción 21 están fabricados en una sola pieza, por ejemplo en
un procedimiento de fundición por inyección de varios componentes,
pero también es posible una configuración a partir de varias piezas
individuales, estando insertada en este caso la óptica de recepción
21 en una escotadura correspondiente del cuerpo de guía de ondas de
luz.
La óptica de recepción 21 propiamente dicha
contiene aquí cuatro elementos 22, 23 configurados aproximadamente
en forma de lente. En una carcasa de sensor están colocados en su
proximidad uno o varios sensores de luz diurna no representados
aquí, con los que se pueden detectar las relaciones de claridad en
el entorno del vehículo de una manera sensible a la dirección. Un
primer elemento 23 de estos elementos 22, 23 en forma de lente está
configurado de tal forma que detecta la claridad total en el entorno
del vehículo sin sensibilidad de la dirección. Los tres segundos
elementos 22 restantes en forma de lente apuntan con conos estrechos
de detección de la luz en tres direcciones diferentes delante del
automóvil para poder reconocer precozmente, por ejemplo, entradas
de túnel, especialmente en un instante en el que éstos no se
encuentran todavía exactamente en la dirección de la
circulación.
Como material para el cuerpo de guía de ondas de
luz 10 sirve con frecuencias Plexiglas (PMMA), puesto que es de
coste favorable y se puede procesar bien. No obstante, puesto que la
transparencia solamente se necesita en la zona de la luz de
emisión, también es concebible otro plástico. También es
especialmente adecuado un material del cuerpo de guía de ondas de
luz, que presenta, por ejemplo, a través de un procedimiento químico
o físico sobre el lado dirigido hacia el cristal 13 propiedades más
blandas y más elásticas que sobre el lado alejado del cristal 13,
puesto que de esta manera se puede ahorrar el medio de acoplamiento
12.
Para conseguir las propiedades de filtro del
cuerpo de guía de la luz 10, se pueden añadir de forma selectiva en
el espacio al material determinadas substancias, especialmente
partículas de negro de carbón, durante el proceso de fabricación de
la guía de ondas de luz 10. Así, por ejemplo, solamente las zonas
necesarias para la función pueden ser transparentes para la luz de
emisión 17. Un modo de comportamiento similar es posible también
para el medio de acoplamiento 12.
En otras variantes, en cada punto angular del
trapecio se colocan un emisor 14 y un receptor 15 o solamente se
utiliza un emisor 14 para todo el trapecio, presentando entonces los
elementos ópticos 16 propiedades reflectantes para poder acoplar a
pesar de todo en varios puntos angulares del trapecio la luz de
emisión 17 en el cristal 13.
La óptica de recepción 21 puede comprender una
pluralidad de elementos 22, 23, en particular es posible una
estructura de facetas, que permite una evaluación más exacta de la
distribución de la claridad teniendo en cuenta la estructura
espacial. De esta manera, se pueden reconocer, por ejemplo,
vehículos que vienen en sentido opuesto. También aquí se pueden
filtrar evidentemente frecuencias de luz. En virtud de esta cantidad
de informaciones se puede conmutar de una manera automática o
semi-automática, por ejemplo, entre luz larga y luz
de cruce.
Claims (13)
1. Instalación de sensor para la detección de
una humedad, especialmente precipitación y/o una contaminación,
sobre un cristal (13), con preferencia de un parabrisas de
automóviles, con al menos un emisor (14), al menos un receptor (15)
y al menos un cuerpo de guía de ondas de luz (10), que se puede
disponer entre el cristal (13) y el emisor (14) y receptor (15),
respectivamente, para una radiación emitida desde al menos un sensor
(14), caracterizada porque en el estado montado de la
instalación de sensor, las imágenes de los emisores (14) y de los
receptores (15) forman a través de proyección sobre el cristal (13)
puntos angulares de un trapecio con un paralelo más corto y con un
paralelo más largo, y porque en el cuerpo de guía de ondas de luz
(10) está dispuesta, en el centro o un poco desplazada hacia el
paralelo más largo, una óptica de recepción (21) para un control
automático de la luz (ALS).
2. Instalación de sensor de acuerdo con la
reivindicación 1, caracterizada porque entre el emisor (14) y
el receptor (15) se refleja la radiación al menos una vez en una
superficie del cristal (13), en la que al menos un emisor (14)
emite radiación en diferentes direcciones y las superficies de
reflexión que resultan de ello proporcionan una superficie (19)
sensible al menos aproximadamente coherente.
3. Instalación de sensor de acuerdo con la
reivindicación 1, caracterizada porque al menos un emisor
(14) emite radiación en dos direcciones sobre dos receptores
(15).
4. Instalación de sensor de acuerdo con la
reivindicación 1 ó 2, caracterizada porque al menos un
receptor (15) recibe radiación desde dos direcciones de dos
emisores (14).
5. Instalación de sensor de acuerdo con una de
las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el
número de los emisores (14) y de los receptores (15) es en cada
caso dos.
6. Instalación de sensor de acuerdo con la
reivindicación 5, caracterizada porque el trapecio es un
trapecio simétrico, en el que las distancias de los dos emisores
(14) entre sí son diferentes de las distancias de los dos
receptores (15) entre sí, de tal manera que la primera distancia es
aproximadamente el doble de la otra distancia.
7. Instalación de sensor de acuerdo con una de
las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la
instalación de sensor presenta cuatro trayectos de medición.
8. Instalación de sensor de acuerdo con el
preámbulo de la reivindicación 1, caracterizada porque en el
estado montado, las imágenes de los emisores (14) y de los
receptores (15) forman, a través de proyección sobre el cristal
(13) unos puntos angulares de un trapecio con un paralelo más corto
y con un paralelo más largo, y porque los emisores (14) están
dispuestos están dispuestos sobre el primer paralelo inferior del
trapecio en la posición de montaje y los receptores (15) están
dispuestos sobre el segundo paralelo superior del trapecio en la
posición de montaje.
9. Instalación de sensor de acuerdo con una de
las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque los
centros de las superficies de reflexión del cono de radiación (20)
de al menos un emisor (14) en el cristal están dispuestos a una
distancia al menos aproximadamente uniforme entre sí, con
preferencia sobre una línea, que se encuentra entre los dos
paralelos del trapecio.
10. Instalación de sensor de acuerdo con una de
las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el
cuerpo de guía de ondas de luz (10), los emisores (14) y los
receptores (15) están configurados y dispuestos de tal forma que en
el cristal (13) incide solamente una única reflexión total de la luz
del emisor (17).
11. Instalación de sensor de acuerdo con una de
las reivindicaciones 1 a 10, caracterizada porque a un emisor
(14) y a un receptor (15), respectivamente, en el cuerpo de guía de
ondas de luz (10) está asociado un elemento óptico (16), que
presenta varias, especialmente dos lentes separadas.
12. Instalación de sensor de acuerdo con la
reivindicación 11, caracterizada porque las lentes pasan unas
a las otras.
13. Instalación de sensor de acuerdo con una de
las reivindicaciones 1 a 10, caracterizada porque a un emisor
(14) y a un receptor (15) en el cuerpo de guía de ondas de luz (10)
está asociado en cada caso un elemento óptico (16), que presenta
una única lente.
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