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Dokumentenidentifikation DE19603553C1 03.04.1997
Titel Vorrichtung zum Betreiben eines Scheibenwischers
Anmelder Robert Bosch GmbH, 70469 Stuttgart, DE
Erfinder Hog, Norbert, Dipl.-Ing., 77815 Buehl, DE
DE-Anmeldedatum 01.02.1996
DE-Aktenzeichen 19603553
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 03.04.1997
Veröffentlichungstag im Patentblatt 03.04.1997
IPC-Hauptklasse B60S 1/08
IPC-Nebenklasse G01J 1/10   B60R 16/02   G01N 21/88   
Zusammenfassung Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Betreiben eines Scheibenwischers mit einer automatischen Wischersteuerung, die einen Regensensor mit einem lichtabstrahlenden Sender und einem auf das abgestrahlte Licht ansprechenden, ein Sensorsignal abgebenden Empfänger sowie eine einen Mikrorechner umfassende Auswerteeinrichtung für das Sensorsignal aufweist. Eine Auswertung des Sensorsignals wird einfach und zuverlässig dadurch erzielt, daß die Auswerteeinrichtung mindestens einen außerhalb des Mikrorechners vorgesehenen Kondensator aufweist, dem das Sensorsignal zugeführt ist, daß an den Kondensator ein Komparator angeschlossen ist, der die an dem Kondensator durch das Sensorsignal aufgebaute Spannung mit einer Schwellenspannung vergleicht und bei Überschreiten der Schwellenspannung ein Ausgangssignal abgibt, und daß der Mikrorechner aus dem Ausgangssignal einen einer Zeit der Schwellenüberschreitung entsprechenden Meßwert bildet.

Beschreibung[de]
Stand der Technik

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Betreiben eines Scheibenwischers mit einer automatischen Wischersteuerung, die einen Regensensor mit einem Licht abstrahlenden Sender und einem auf das abgestrahlte Licht ansprechenden, ein Sensorsignal abgebenden Empfänger sowie eine einen Mikrorechner umfassende Auswerteeinrichtung für das Sensorsignal aufweist.

Eine Vorrichtung dieser Art ist in der DE 33 14 770 A1 als bekannt ausgewiesen. Dabei wird aus dem von einem lichtabgebenden Sender kommenden Licht ein Nutzsignal gebildet, indem dieses auf einen fotoelektrischen Empfänger geleitet wird, wobei sich unterschiedliche Benetzungsereignisse auf der Scheibe charakteristisch auf das auf den Empfänger gelangende Licht auswirken. Dem Nutzlicht können sich Störungen, wie z. B. Fremdlichteinflüsse verfälschend überlagern, wodurch ein Fehlverhalten der automatischen Wischersteuerung verursacht werden kann. Zum Ausblenden derartiger verfälschender Fremdlichteinflüsse ist in der DE 33 17 770 A1 vorgeschlagen, die Lichtabgabe des Senders zu takten, um Störeinflüsse zu unterdrücken. Die Auswertung verlangt einen relativ hohen Aufwand der Wischersteuerung.

Auch in der EP 0 460 180 B1 ist eine Vorrichtung zum Betreiben eines Scheibenwischers beschrieben, mit der Störungen in Form von Fremdlichteinflüssen erfaßbar und eliminierbar sind. Dabei werden Sample-Hold-Glieder verwendet und in der Auswerteeinrichtung von den dem erfaßten Licht entsprechenden Signalen Differenzen gebildet.

Bei bekannten automatischen Wischersteuerungen der vorliegenden Art werden meist Mikrorechner verwendet, die einen integrierten Analog-Digital-Wandler aufweisen. Derartige Mikrorechner sind relativ teuer.

Vorteile der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs angegebenen Art bereitzustellen, bei der mit wenig Aufwand eine zuverlässige Steuerung des Wischbetriebs gewährleistet wird, wobei Störungen, wie z. B. Fremdlichteinflüsse, eliminiert werden können.

Diese Aufgabe wird mit den im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Hiernach ist also vorgesehen, daß die Auswerteeinrichtung mindestens einen außerhalb des Mikrorechners vorgesehenen Kondensator aufweist, dem das Sensorsignal zugeführt ist, daß an den Kondensator ein Komparator angeschlossen ist, der die an dem Kondensator durch das Sensorsignal aufgebaute Spannung mit einer Schwellenspannung vergleicht und bei Überschreiten der Schwellenspannung ein Ausgangssignal abgibt, und daß der Mikrorechner aus dem Ausgangssignal einen einer Zeit der Schwellenüberschreitung entsprechenden Meßwert bildet.

Auf diese Weise wird kein teurer Mikrorechner mit integriertem AD-Wandler benötigt, sondern es wird unmittelbar das eindeutige Ausgangssignal des Komparators auswertbar. Der verwendete Kondensator ist kostengünstig, da unter anderem die Toleranzen des Kondensatorwertes keine Rolle spielen, weil z. B. Fremdlicht und Nutzlicht gleichermaßen erfaßt und voneinander getrennt werden können. Durch das integrale Auswerteverfahren werden ferner Störungen (EMV) ausgemittelt. Die Signal-Auflösung des Mikrorechners wird gegenüber der Auswertung mit AD-Wandlern erhöht, und die Signalauswertung wird damit empfindlicher. Eine Signalverstärkung durch einen fehlerbehafteten Operationsverstärker entfällt.

Die Erfassung der Zeiten bis zur Schwellenüberschreitung mit dem Nutzlicht allein und bei Nutzlicht mit zusätzlich vorhandenem Fremdlicht ist dadurch sicher gewährleistet, daß ein zu dem Empfänger führender Anschluß des Kondensators an ein erstes Steuerelement angeschlossen ist, das sich in dem Mikrorechner oder außerhalb des Mikrorechners befindet und daß der Kondensator durch Ansteuern des ersten Steuerelements nach Überschreiten der Schwellenspannung entladbar und nach dem Entladen wiederaufladbar ist. Dabei ergibt sich ein einfacher Aufbau bei sicherer Funktion dadurch, daß der Sender synchron mit einem Auflade- oder Wiederaufladevorgang des Kondensators zum Abgeben von Licht und synchron mit einem nachfolgenden Wiederaufladevorgang zum Unterbrechen der Lichtabgabe über ein in dem Mikrorechner oder außerhalb desselben befindliches weiteres Steuerelement ansteuerbar ist. Hierbei ist es günstig, wenn das erste und das weitere Steuerelement als Schalttransistoren ausgebildet sind.

Ist vorgesehen, daß mittels des Mikrorechners verschiedene Schwellenspannungen vorgebbar sind, so können die zu messenden Zeiten in geeignete Zeitrahmen gelegt werden, wenn z. B. stark unterschiedliche Lichteinflüsse berücksichtigt werden sollen. Die Schwellenspannungen können dabei mit einem internen oder externen Spannungsteiler vorgegeben werden, indem der Mikrorechner den geeigneten Spannungsteiler auswählt.

Die Erfassung des Nutzlicht-Anteils geschieht z. B. mit einfachen Maßnahmen auf sichere Weise dadurch, daß in dem Mikrorechner die Kehrwerte der gemessenen Zeiten bildbar und daraus die jeweiligen Meßwerte erzeugbar sind und daß der Anteil von von dem Sender kommendem Nutzlicht von von zusätzlich eindringendem Fremdlicht unterscheidbar ist.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein schematisches Schaltbild der vorliegend wesentlichen Teile der automatischen Wischersteuerung und

Fig. 2 Diagramme zur Erläuterung der Signalauswertung.

In der Fig. 1 ist ein Sender in Form einer Sendediode SD gezeigt, die Licht abgibt, das zu einem bestimmten Anteil über eine optische Strecke, in der ein Abschnitt einer Windschutzscheibe enthalten ist, auf einen Empfänger in Form einer Empfängerdiode ED gelangt. Die Empfängerdiode ED ist mit ihrem einen Anschluß auf Versorgungsspannungspotential und mit ihrem anderen Anschluß über einen Kondensator C an Masse gelegt. Zwischen der Empfängerdiode ED und dem Kondensator C ist ein Eingang eines Komparators K angeschlossen, dessen Ausgang an einen Eingang E1 eines Mikrorechners µC angeschlossen ist. Der andere Eingang des Komparators K liegt an einem ersten Ausgang A1 des Mikrorechners µC. Zwischen der Empfängerdiode ED und dem Kondensator C ist weiterhin ein Steuerelement in Form eines Schalttransistors T1 mit seinem Kollektor angeschlossen, dessen Emitter nach Masse geführt ist. Die Basis des Schalttransistors T1 steht mit einem zweiten Ausgang A2 des Mikrorechners µC in Verbindung. Die Sendediode SD liegt mit ihrer Anode auf Versorgungsspannungspotential, während sie mit ihrer Kathode an den Kollektor eines zweiten Steuerelements in Form einer steuerbaren geregelten Stromsenke oder eines zweiten Schalttransistors T2 angeschlossen ist, dessen Emitter nach Masse geführt ist. Die Basis des zweiten Schalttransistors T2 ist mit einem dritten Ausgang A3 des Mikrorechners µC verbunden.

Die Empfängerdiode ED gibt ein Sensorsignal ss ab, das von einem Benetzungsereignis beeinflußt wird, indem z. B. durch Auftreffen von Tropfen auf die Scheibe in dem Lichtweg zwischen Sendediode SD und Empfängerdiode ED Licht aus der Scheibe ausgekoppelt und das Sensorsignal ss entsprechend geschwächt wird. Dem von der Empfängerdiode ED aufgenommenen Anteil des Nutzlichts NL überlagert sich Fremdlicht FL, das in die Scheibe, beispielsweise bei schrägem Lichteinfall, eingekoppelt wird, und beispielsweise beim Fahren durch eine Allee infolge der häufigen Lichtwechsel moduliert sein kann. Dadurch können sich erhebliche Verfälschungen des Sensorsignals ss ergeben, die die automatische Wischersteuerung fehlerhaft auslösen können. Um eine zuverlässige Auswertung des Nutzlichts NL zu gewährleisten, wird das Sensorsignal ss mit dem Kondensator C integriert, so daß sich eine Spannung u aufbaut, die an dem Komparator K anliegt. Überschreitet die Spannung u eine an dem anderen Eingang des Komparators K an liegende Schwellenspannung Uschw, so gibt der Komparator K ein entsprechendes Signal an den Mikrorechner µC ab. Der Mikrorechner µC gibt über den zweiten Ausgang A2 ein Steuersignal an den Schalttransistor T1 ab, der daraufhin durchgesteuert wird, so daß der Kondensator C entladen wird. Daraufhin wird der Stromweg über den Schalttransistor T1 durch ein entsprechendes Steuersignal des Mikrorechners µC wieder unterbrochen, so daß der Kondensator C erneut geladen wird. Mit dem erneuten Ladevorgang des Kondensators C wird die Sendediode SD abgeschaltet, indem ein weiteres Steuersignal von dem Mikrorechner µC an den zweiten Schalttransistor T2 abgegeben wird, so daß der Strom durch die Sendediode unterbrochen wird. In dieser Phase erhält die Empfängerdiode ED lediglich Fremdlicht FL, so daß der Kondensator C lediglich durch den auf das Fremdlicht FL zurückzuführenden Strom IFL geladen wird und die Zeit bis zur Überschreitung der Schwellenspannung Uschw nur von dem Fremdlicht FL abhängt.

Die Fig. 2 zeigt zwei Ladevorgänge des Kondensators C über der Zeit t und das zugehörige Ausgangssignal k des Komparators K. Zu einem Zeitpunkt t&sub0; wird ein Ladevorgang des Kondensators C mittels des Mikrorechners µC gestartet, wobei sowohl Nutzlicht NL als auch Fremdlicht FL auf die Empfängerdiode ED fällt. Zu einem Zeitpunkt t&sub1; überschreitet die an dem Kondensator C aufgebaute Spannung u die Schwellenspannung Uschw1. Danach wird dann die Sendediode SD abgeschaltet, und es wird mit einem neuen Ladevorgang des Kondensators C zu einem Zeitpunkt t&sub0;&min; begonnen. Hierbei ist die Sendediode SD abgeschaltet, so daß lediglich Fremdlicht FL auf die Empfängerdiode ED fällt. Dadurch wird der Kondensator C langsamer geladen, und die Spannung u überschreitet erst zu einem Zeitpunkt t&sub2;&min; die Schwellenspannung Uschw1. Zu diesem Zeitpunkt gibt dann, wie aus dem unteren Diagramm der Fig. 2 ersichtlich, der Komparator K ein entsprechendes Ausgangssignal k an den Mikrorechner µC ab. Die Zeit für den Ladezyklus bis zum Erreichen der Schwelle ist umgekehrt proportional zu dem jeweiligen Stromfluß, mit dem der Kondensator C geladen wird, d. h. einmal zu der Summe aus dem durch den Anteil des Nutzlichts NL verursachten Stroms und des durch das Fremdlicht FL verursachten Stroms und zum andern zu dem von dem Fremdlicht FL allein verursachten Strom.

Wie aus dem oberen Diagramm der Fig. 2 ersichtlich, kann mittels des Mikrorechners µC für den Ladevorgang mittels des Fremdlichts FL allein eine andere Schwelle Uschw2 eingestellt werden, um den Ladezyklus insbesondere bei wenig Fremdlicht FL zu verkürzen, so daß beispielsweise zur Zeit t&sub2;&min;&min; die Schwellenspannung Uschw2 überschritten wird.

Aus den gemessenen Zeiten wird in dem Mikrorechner µC der Kehrwert gebildet und gegebenenfalls eine Bewertung mit geeigneten Konstanten vorgenommen. Durch Bildung der Differenz zwischen den Kehrwerten der Zeiten mit und ohne Nutzlicht wird dann der Einfluß des Fremdlichts FL vollständig eliminiert, so daß das gewonnene Signal allein vom Nutzlicht NL abhängt, so daß eine zuverlässige Auswertung zum Ermitteln des Benetzungszustandes und Betreiben der automatischen Wischersteuerung erhalten wird. Bei der Eliminierung des Fremdlichteinflusses werden die gegebenenfalls unterschiedlichen Schwellenspannungen Uschw1, Uschw2 berücksichtigt.

Die Schalttransistoren T1, T2, der Komparator K und/oder die Spannungsteiler für die Einstellung der unterschiedlichen Schwellenspannungen Uschw1, Uschw2 sowie gegebenenfalls weitere Bauelemente können im Mikrorechner µC integriert sein, so daß lediglich ein externer Kondensator C für den Aufbau der Schaltung als zusätzliches Bauelement erforderlich ist. Unterschiedliche Schwellenspannungen können auch durch unterschiedliche Kondensatoren gebildet werden.

Der beschriebene Aufbau läßt somit auf einfache Weise eine zuverlässige Beseitigung von Fremdlichteinflüssen zu.


Anspruch[de]
  1. 1. Vorrichtung zum Betreiben eines Scheibenwischers mit einer automatischen Wischersteuerung, die einen Regensensor mit einem Licht abstrahlenden Sender und einem auf das abgestrahlte Licht ansprechenden, ein Sensorsignal abgebenden Empfänger sowie eine einen Mikrorechner umfassende Auswerteeinrichtung für das Sensorsignal aufweist,

    dadurch gekennzeichnet,

    daß die Auswerteeinrichtung mindestens einen außerhalb des Mikrorechners (µC) vorgesehenen Kondensator (C) aufweist, dem das Sensorsignal (ss) zugeführt ist,

    daß an den Kondensator (C) ein Komparator (K) angeschlossen ist, der die an dem Kondensator (C) durch das Sensorsignal (ss) aufgebaute Spannung (u) mit einer Schwellenspannung (Uschw, Uschw1, Uschw2) vergleicht und bei Überschreiten der Schwellenspannung (Uschw, Uschw1, Uschw2) ein Ausgangssignal (k) abgibt, und

    daß der Mikrorechner (µC) aus dem Ausgangssignal (k) einen einer Zeit (t&sub1;, t&sub2;&min;, t&sub2;&min;&min;) der Schwellenüberschreitung entsprechenden Meßwert bildet.
  2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteeinrichtung eine Fremdlichterfassungseinrichtung aufweist.
  3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein zu dem Empfänger (ED) führender Anschluß des Kondensators (C) an ein erstes Steuerelement (T1) angeschlossen ist, das sich in dem Mikrorechner (µC) oder außerhalb des Mikrorechners (µC) befindet und daß der Kondensator (C) durch Ansteuern des ersten Steuerelements (T1) nach Überschreiten der Schwellenspannung (Uschw, Uschw1, Uschw2) entladbar und nach dem Entladen wiederaufladbar ist.
  4. 4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Sender (SD) synchron mit einem Auflade- oder Wiederaufladevorgang des Kondensators (C) zum Abgeben von Licht und synchron mit einem nachfolgenden Wiederaufladevorgang zum Unterbrechen der Lichtabgabe über ein in dem Mikrorechner (µC) oder außerhalb desselben befindliches weiteres Steuerelement (T2) ansteuerbar ist.
  5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das erste und das weitere Steuerelement als Schalttransistoren (T1, T2) ausgebildet sind.
  6. 6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mittels das Mikrorechners (µC) verschiedene Schwellenspannungen (Uschw, Uschw1, Uschw2) vorgebbar sind.
  7. 7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwellenspannungen (Uschw, Uschw1, Uschw2) mit einem internen oder externen Spannungsteiler vorgebbar sind.
  8. 8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Mikrorechner (µC) die Kehrwerte der gemessenen Zeiten (t&sub1;, t&sub2;&min;, t&sub2;&min;&min;) bildbar und daraus die jeweiligen Meßwerte erzeugbar sind und daß der Anteil von von dem Sender (SD) kommendem Nutzlicht (NL) von von zusätzlich eindringendem Fremdlicht (FL) unterscheidbar ist.
  9. 9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter (T2) als steuerbare geregelte Stromsenke ausgeführt ist.






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