Un sensor de lluvia para su instalación con una ventana de vehículo que comprende:

un circuito sensor que comprende por lo menos un primer condensador sensor (C1, C2, C3, C4) adaptado para soportarse por una ventana de vehículo, siendo el primer condensador sensor sensible a la humedad en una superficie externa a dicha ventana en condiciones de instalación;

teniendo el primer condensador sensor unos electrodos de condensador separados primero y segundo (7, 8) que son sustancialmente coplanarios; y

en el que por lo menos parte del primer condensador sensor tiene una geometría fractal, caracterizado porque la geometría fractal se selecciona de entre el grupo que consiste en un fractal de Hilbert y un fractal de Cantor

Sensor de lluvia con condensador(es) fractal(es).

Esta invención se refiere a un sistema para la detección de la presencia de lluvia en formas de realización de un parabrisas de vehículo, uno o más de los condensador(es) sensor(es) tiene una geometría fractal.

Antecedentes y resumen de formas de realización de ejemplo de la invención

La presencia de humedad (p. ej., lluvia o condensación) en parabrisas y/o lunetas traseras de vehículo puede crear unas condiciones de conducción peligrosas para los conductores, los pasajeros y los peatones si no se elimina con rapidez. Las rasquetas del limpiaparabrisas son una forma común y muy conocida para eliminar tales materiales y reducir los riesgos de la conducción durante condiciones peligrosas. Los sensores de lluvia han sido desarrollados pata detectar la presencia de humedad (p. ej., lluvia u otra condensación) en el parabrisas de vehículo, y para activar y desactivar los limpiaparabrisas, según sea necesario, cuando se detecta dicha humedad. La detección automática de lluvia, aguanieve, niebla y similares, y tomar las acciones apropiadas (por ejemplo, activar/desactivar las rasquetas de limpiaparabrisas a una velocidad adecuada) reduce potencialmente las distracciones al conductor, permitiendo al conductor concentrarse mejor en la carretera que tiene por delante. Sin embargo, activar/desactivar los limpiaparabrisas de forma inadecuada o no accionar los mismos cuando hay humedad también puede crear condiciones peligrosas. Además, tales sistemas también son susceptibles a distracciones por "suciedad" que pueden provocar falsas lecturas/acciones del limpiaparabrisas cuando ha suciedad en el parabrisas.

Algunos sensores de lluvia convencionales se basan en un concepto electro-óptico. Según determinadas tales técnicas, las gotas de lluvia se detectan únicamente midiendo el cambio en la reflexión interna total de un haz luminoso fuera de la interfaz vidrio-aire. Otras técnicas electro-ópticas han intentado analizar la luminosidad de una sección de una "imagen" de ventana para detectar gotas de agua o niebla en una ventana. Sin embargo, estas técnicas ópticas tienen unas zonas de detección limitadas, son bastante caras, y pueden resultar en indicaciones de detección erróneas debido al uso de imágenes ópticas como único método de detección.

La patente US nº 6.373.263 de Netzer explica cómo usar sensores de lluvia capacitivos y leer la corriente diferencial entre dos condensadores en el parabrisas. Desafortunadamente, el sistema de Netzer también tiene importantes desventajas. Por ejemplo, el sistema de Netzer puede estar sujeto a ciertos efectos perjudiciales de interferencias electromagnéticas (EMI), así como a interferencias de otras fuentes. Por ejemplo, cuando cuerpos externos (p. ej., una mano humana, las ondas de radio, etc.) interfieren con la función de los condensadores, las cargas de la excitación y de los electrodos receptores pueden variar de forma incontrolada en Netzer, lo que lleva a falsas alarmas o detecciones y por tanto a producir posiblemente falsas acciones del limpiaparabrisas y/o detecciones. El sistema de Netzer también está sujeto a posibles falsas lecturas producidas por drásticos cambios de temperatura en vista del sistema de condensador de referencia utilizado por Netzer, donde el condensador de referencia de Netzer tiene una geometría/forma/tamaño diferente al condensador sensor.

Un sensor de lluvia con un condensador que tiene una forma de meandro se describe en US 2003/0080871.

Así, podrá apreciarse que existe una necesidad en la técnica de un sensor de lluvia que tenga una operación y/o detección eficientes.

De acuerdo con esta invención, los condensadores se forman en base a un patrón fractal. Uno o más de los condensadores se forman en base a un patrón fractal de Hilbert o a un conjunto de Cantor. Estas estructuras fractales maximizan o amplifican la periferia y por tanto resultan en una gran capacitancia para un área dado. El uso de diseños fractales de dos dimensiones también permite al sensor ocupar poco espacio físico en la ventana y al mismo tiempo ser más grande eléctricamente que su tamaño físico. La concentración del flujo lateral en una geometría fractal también puede permitir al sensor detectar lluvia/agua no necesariamente distribuida sobre el área física real del sensor en determinadas formas de realización de ejemplo de esta invención. Además, en su(s) iteración(es) más altas un(os) condensador(es) fractal(es) tiene(n) un atributo de ser su propia pantalla de Faraday o cuasi-pantalla de Faraday lo que puede reducir los efectos adversos de interferencias EMI o similares.

Breve descripción de los dibujos

Éstas y otras características y ventajas se entenderán mejor y de forma más completa haciendo referencia a la siguiente descripción detallada de formas de realización ilustrativas a título de ejemplo conjuntamente con los dibujos, de los que:

La Figura 1(a) es un diagrama de bloques de componentes de un sensor de lluvia de ejemplo.

La Figura 1(b) es una vista en sección transversal de un sensor de lluvia, que puede usar las características de la Fig. 1(a) y/o una o más de las Figs. 2-12.

La Figura 1(c) es una vista en sección transversal de un sensor de lluvia, que puede usar las características de la Fig. 1(a) y/o una o más de las Figs. 2-12.

La Figura 1(d) es una vista en sección transversal de un sensor de lluvia, que puede usar las características de la Fig. 1(a) y/o una o más de las Figs. 2-12.

La Figura 1(e) es una vista en sección transversal de un sensor de lluvia, que puede usar las características de la Fig. 1(a) y/o una o más de las Figs. 2-12.

La Figura 1(f) es una vista en sección transversal de un sensor de lluvia, que puede usar las características de la Fig. 1(a) y/o una o más de las Figs. 2-12.

La Figura 2A es un patrón optimizado a título de ejemplo para un sistema capacitivo de cuadrante basado en los fractales de Hilbert, en el que dichos condensadores pueden proporcionarse en la ventana como un sistema de sensores en una o más de las Figs. 1(a)-1(f) y 4-12, por ejemplo.

La Figura 2B es otro patrón optimizado a título de ejemplo para un sistema capacitivo de cuadrante, en el que dichos condensadores pueden proporcionarse en la ventana como un sistema de sensores en una o más de las Figs. 1(a)-1(f) y 4-12, por ejemplo.

La Figura 3 es un dibujo aumentado de otro sistema capacitivo de cuadrante de ejemplo, en el que dichos condensadores pueden proporcionarse en la ventana como un sistema de sensores en una o más de las Figs. 1(a)-1(f) y 4-12, por ejemplo.

La Figura 4 es un diagrama de circuito de ejemplo que incluye un sistema de circuitos de ejemplo usado para un pulso de reloj de escritura en la electrónica de lectura de salida, para su uso en una o más de las Figs. 1(a)-1(f) y 5-12, por ejemplo.

La Figura 5 es un diagrama de circuito de ejemplo que incluye un sistema de circuitos de ejemplo usado para un pulso de reloj de borrado en la electrónica de lectura de salida, para su uso en una o más de las Figs. 1(a)-1(f) y 6-12, por ejemplo.

La Figura 6 es una diagrama de temporizador a título de ejemplo derivado del sistema de circuitos de lectura de salida de las Figs. 4-5.

La Figura 7 es un diagrama de flujo o diagrama de estados a título de ejemplo que muestra cómo pueden usarse datos de autocorrección y correlación cruzada para controlar los limpiaparabrisas, que pueden usarse junto con una o más de las Figs. 1-6 y 8-12.

La Figura 8 es un diagrama de flujo a título de ejemplo que muestra cómo pueden usarse datos de autocorrección y correlación cruzada para controlar los limpiaparabrisas, que pueden usarse junto con una o más de las Figs. 1-7 y 9-12.

La Figura 9 es una vista estilizada a título de ejemplo de cómo puede viajar una gota de lluvia a través de un parabrisa.

La Figura 10 es un gráfico que traza unos valores máximos obtenidos experimentalmente de ejemplo de autocorrelaciones no normalizadas para diferentes perturbaciones.

La Figura 11A es un instantánea de autocorrelación obtenida experimentalmente de ejemplo indicativa de lluvia fuerte.

La Figura 11B es un instantánea de autocorrelación obtenida experimentalmente de ejemplo indicativa de una ligera bruma.

La Figura 11C es un instantánea de autocorrelación obtenida experimentalmente de ejemplo indicativa de interferencias de radio CB.

La Figura...

1. Un sensor de lluvia para su instalación con una ventana de vehículo que comprende:

un circuito sensor que comprende por lo menos un primer condensador sensor (C1, C2, C3, C4) adaptado para soportarse por una ventana de vehículo, siendo el primer condensador sensor sensible a la humedad en una superficie externa a dicha ventana en condiciones de instalación;

teniendo el primer condensador sensor unos electrodos de condensador separados primero y segundo (7, 8) que son sustancialmente coplanarios; y

en el que por lo menos parte del primer condensador sensor tiene una geometría fractal, caracterizado porque la geometría fractal se selecciona de entre el grupo que consiste en un fractal de Hilbert y un fractal de Cantor.

2. El sensor de lluvia de la reivindicación 1, en el que la geometría fractal es tal que el primer condensador sensor (C1, C2, C3, C4) funciona como su propia pantalla de Faraday o cuasi-pantalla de Faraday para reducir los efectos adversos de las interferencias EMI.

3. El sensor de lluvia de la reivindicación 1, en el que el primer condensador sensor (C1, C2, C3, C4) comprende una geometría fractal de manera que el flujo lateral causado por la geometría fractal permite al condensador ser sensible a la humedad en la superficie externa de la ventana que no se encuentra situada directamente sobre el primer condensador sensor.

4. El sensor de lluvia de la reivindicación 1, en el que la ventana es una de entre el parabrisas de vehículo, la luneta trasera de vehículo, y/o el techo solar de vehículo.

5. El sensor de lluvia de la reivindicación 1, en el que el sensor de lluvia comprende por lo menos unos condensadores sensores primero y segundo (C1, C2, C3, C4) de aproximadamente el mismo tamaño que son sensibles a la humedad en la superficie externa de la ventana, y en el que cada uno de los condensadores sensores primero y segundo comprende una geometría fractal.

6. El sensor de lluvia de la reivindicación 1, en el que el sensor de lluvia incluye una pluralidad de condensadores sensores (C1, C2, C3, C4) que tienen una geometría fractal, en el que la pluralidad de condensadores sensores se disponen en un sistema alrededor de una placa de contacto (28) situada centralmente.

7. El sensor de lluvia de la reivindicación 1, en el que la longitud global del primer condensador sensor (C1, C2, C3, C4) es de aproximadamente 25 a 200 mm, más preferentemente de aproximadamente 30 a 90 mm.

8. El sensor de lluvia de la reivindicación 1, que comprende adicionalmente unos medios para autocorrelar datos correspondientes al y/o del condensador sensor para obtener datos autocorrelados, y unos medios para determinar en base a por lo menos dichos datos autocorrelados si hay humedad en la superficie externa de la ventana.

9. El sensor de lluvia de la reivindicación 1, en el que el por lo menos un condensador sensor (C1, C2, C3, C4) es parte de un circuito sensor, comprendiendo el circuito sensor adicionalmente por lo menos un condensador imitador (C_int) que imita por lo menos cargar y/o descargar el primer condensador sensor, en el que un pulso de escritura hace que se cargue por lo menos el primer condensador sensor y un pulso de borrado hace que cada primer condensador sensor y condensador imitador se descarguen sustancialmente;

en el que presencia de lluvia sobre la superficie externa de la ventana en un campo sensor del primer condensador sensor (C1, C2, C3, C4) hace que un voltaje en un electrodo de salida del condensador imitador fluctúe de una manera proporcional a la fluctuación del voltaje en un electrodo de salida del primer condensador sensor, incluso a pesar de que no haya lluvia presente en un campo del condensador imitador; y

en el que se detecta lluvia en base a una señal de salida del electrodo de salida del condensador imitador, en el que la señal de salida se lee por lo menos entre una finalización del pulso de escritura y un comienzo del pulso de borrado.

10. El sensor de lluvia de la reivindicación 1, que comprende adicionalmente por lo menos un motor de correlación que (a) autocorrela información del y/o correspondiente al condensador sensor para determinar si hay o no lluvia en la superficie exterior de la ventana, y/o (b) lleva a cabo correlaciones cruzadas de información del y/o correspondiente al condensador sensor para determinar a qué velocidad operar por lo menos un limpiaparabrisas de un vehículo y/o una cantidad de lluvia en la superficie externa de la ventana.