SENSOR DE LLUVIA CON UN CIRCUITO INCLUSIVO CAPACITIVO.

Un sensor de lluvia, que comprende: un circuito de detección que comprende al menos condensadores de detección (C1,

C2) primero y segundo que son sensibles a la humedad sobre una superficie externa de una ventana (1; 10); caracterizado porque el circuito de detección comprende además al menos un condensador imitador (Cint) que 5 imita la carga y descarga de al menos el primer condensador de detección; en el que un pulso de escritura hace que cada uno del primer condensador de detección (C1) y del condensador imitador (Cint) se carguen, y un pulso de borrado hace que cada uno del primer condensador de detección (C1) y del condensador imitador (Cint) se descarguen sustancialmente; en el que la presencia de lluvia sobre la superficie externa de la ventana en un campo de detección del primer condensador de detección (C1) hace que un voltaje en un electrodo de salida del condensador imitador (Cint) fluctúe de una manera proporcional a la fluctuación de un voltaje en un electrodo de salida del primer condensador de detección (C1) aunque no haya lluvia presente en un campo del condensador imitador; y en el que se detecta lluvia en función de una señal de salida del electrodo de salida del condensador imitador, en el que la señal de salida se lee al menos entre la finalización del pulso de escritura y el comienzo del pulso de borrado

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/US2006/047178.

Solicitante: GUARDIAN INDUSTRIES CORP..

Nacionalidad solicitante: Estados Unidos de América.

Dirección: 2300 HARMON ROAD AUBURN HILLS, MICHIGAN 48326 ESTADOS UNIDOS DE AMERICA.

Inventor/es: VEERASAMY, VIJAYEN S..

Fecha de Publicación: .

Fecha Solicitud PCT: 11 de Diciembre de 2006.

Clasificación PCT:

  • B60S1/08 SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES.B60 VEHICULOS EN GENERAL.B60S MANTENIMIENTO, LIMPIEZA, REPARACION, ELEVACION O MANIOBRA DE VEHICULOS, NO PREVISTOS EN OTRO LUGAR.B60S 1/00 Limpieza de vehículos (por aparatos no integrados en el vehículo B60S 3/00; limpieza en general B08B; deshelado de aviones B64D; disposiciones para la calefacción especialmente adaptadas a superficies transparentes o reflectantes H05B 3/84). › accionados eléctricamente.
  • G01R27/26 SECCION G — FISICA.G01 METROLOGIA; ENSAYOS.G01R MEDIDA DE VARIABLES ELECTRICAS; MEDIDA DE VARIABLES MAGNETICAS (indicación de la sintonización de circuitos resonantes H03J 3/12). › G01R 27/00 Dispositivos para realizar medidas de la resistencia, reactancia, impedancia, o de características eléctricas derivadas. › Medida de la inductancia o de la capacitancia; Medida del factor de calidad, p. ej. utilizando el método por resonancia; Medida del factor de pérdidas; Medida de constantes dieléctricas.

Países PCT: Austria, Bélgica, Suiza, Alemania, Dinamarca, España, Francia, Reino Unido, Grecia, Italia, Liechtensein, Luxemburgo, Países Bajos, Suecia, Mónaco, Portugal, Irlanda, Eslovenia, Finlandia, Rumania, Chipre, Lituania, Letonia, Ex República Yugoslava de Macedonia, Albania.

PDF original: ES-2374110_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

Sensor de lluvia con un circuito inclusivo capacitivo Campo de la invención Esta invención se refiere a un sistema y/o a un procedimiento para detectar la presencia de lluvia y/o las perturbaciones o la presencia de otros materiales sobre una (s) lámina (s) de vidrio tales como el parabrisas, la luna trasera o el techo solar de un vehículo. Los condensadores de detección están soportados por una ventana tal como el parabrisas de un vehículo y tienen un campo que se ve afectado por la humedad (por ejemplo, lluvia) sobre una superficie de la ventana. Un circuito de detección proporciona una señal analógica basada en y/o relacionada con las capacitancias de los condensadores de detección. La salida analógica del circuito puede convertirse en una señal digital y someterse a un procesamiento (por ejemplo, correlación) para determinar si hay humedad (por ejemplo, lluvia, rocío, niebla, etc.) o similar sobre la superficie de la ventana.

Antecedentes y resumen de formas de realización de ejemplo de la invención La presencia de humedad (por ejemplo, lluvia o condensación) y/o de otros materiales o residuos sobre el parabrisas y/o la luna trasera de un vehículo puede crear situaciones de conducción peligrosas para los conductores, pasajeros y peatones si no se eliminan de manera inmediata. Las escobillas del limpiaparabrisas son una manera ampliamente conocida y habitual de eliminar tales materiales y de reducir los peligros de la conducción durante situaciones peligrosas. Los sensores de lluvia se han desarrollado para detectar la presencia de humedad (por ejemplo, lluvia u otra condensación) sobre el parabrisas de un vehículo y para encender y apagar los limpiaparabrisas, según sea necesario, cuando se detecta dicha humedad. Detectar automáticamente lluvia, aguanieve, niebla y similares, y tomar la acción apropiada, por ejemplo encender/apagar las escobillas del limpiaparabrisas a una velocidad apropiada, reduce potencialmente las distracciones del conductor, permitiendo al conductor concentrarse mejor en la carretera. Sin embargo, encender/apagar de manera inapropiada los limpiaparabrisas o no poder activar los limpiaparabrisas cuando hay humedad también puede crear situaciones peligrosas. Además, tales sistemas también son sensibles a distracciones provocadas por “suciedad”, lo que puede provocar lecturas/barridos falsos cuando hay suciedad sobre el parabrisas.

Determinados sensores de lluvia convencionales están basados en un concepto capacitivo, como los descritos en el documento DE 3736049.

La patente U.S. nº 6.373.263 a nombre de Netzer enseña la utilización de sensores de lluvia capacitivos y la lectura de corriente diferencial entre dos condensadores sobre el parabrisas. Desafortunadamente, el sistema de Netzer también tiene importantes desventajas. Por ejemplo, el sistema de Netzer sólo es sensible a los cambios. Por lo tanto, por ejemplo, si ya hay humedad (por ejemplo, lluvia o condensación) en un parabrisas debido a que un vehículo ha estado aparcado al aire libre en presencia de lluvia o niebla, el sistema de Netzer no puede detectarlas cuando se arranca el vehículo. Además, el sistema de Netzer puede estar sujeto a determinados efectos nocivos de interferencias electromagnéticas (EMI) , cambios de temperatura, así como interferencias de otras fuentes. Por ejemplo, cuando cuerpos externos (por ejemplo, la mano de una persona, ondas de radio, etc.) interfieren en la función de los condensadores, las cargas de los electrodos de excitación y de recepción pueden variar de manera no controlada en el sistema de Netzer, dando lugar por tanto a alarmas o detecciones falsas. Por lo tanto, por ejemplo, con el sistema de Netzer, ondas de radio CB, microondas, dispositivos manuales, el contacto humano con el parabrisas, objetos que pueden conectarse a tierra y/o similares, puede interferir de manera no deseada con el sistema y, de ese modo, producir posiblemente barridos y/o detecciones falsos. El sistema de Netzer también está sometido a posibles lecturas falsas producidas por cambios bruscos de temperatura en vista del sistema de condensador de referencia utilizado por el sistema de Netzer, donde el condensador de referencia del sistema de Netzer tiene una geometría/forma/tamaño diferente a los del condensador de detección.

Por lo tanto, resulta evidente que existe una necesidad en la técnica de un sensor de humedad (por ejemplo, lluvia) que sea eficaz en lo que respecta al funcionamiento y/o la detección, y que supere una o más de las desventajas mencionadas anteriormente. Según esta invención, se proporciona un sensor de lluvia y un procedimiento como los definidos en las reivindicaciones 1 y 10.

Breve descripción de los dibujos Estas y otras características y ventajas se entenderán mejor y de manera más completa haciendo referencia a la siguiente descripción detallada de formas de realización ilustrativas a modo de ejemplo junto con los dibujos, en los que:

La FIGURA 1 (a) es un diagrama de bloques de los componentes de un sensor de lluvia a modo de ejemplo.

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

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

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

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

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

La FIGURA 2A es un patrón optimizado a modo de ejemplo para una matriz capacitiva en cuadrantes basada en fractales de Hilbert, donde tales condensadores pueden estar previstos en la ventana como una matriz de sensor en una o más de las Fig. 1 (a) - 1 (f) y 4 - 12, por ejemplo.

La FIGURA 2B es otro patrón optimizado a modo de ejemplo para una matriz capacitiva en cuadrantes, donde tales condensadores pueden estar previstos en la ventana como una matriz de sensor en una o más de las Fig. 1 (a) - 1 (f) y 4 - 12, por ejemplo.

La FIGURA 3 es una imagen ampliada de otra matriz capacitiva en cuadrantes a modo de ejemplo, donde tales condensadores pueden estar previstos en la ventana como una matriz de sensor en una o más de las Fig. 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 utilizado para un pulso de reloj de escritura en dispositivos electrónicos de lectura de salida, para su utilización en una o más de las Fig. 1 (a) - 1 (f) y 5 - 12, según la invención.

La FIGURA 5 es un diagrama de circuito de ejemplo que incluye un sistema de circuitos utilizado para un pulso de reloj de borrado en dispositivos electrónicos de lectura de salida, para su utilización en una o más de las Fig. 1 (a) - 1 (f) , 4 y 6 - 12, según la invención.

La FIGURA 6 es un diagrama de temporización a modo de ejemplo obtenido a partir del sistema de circuitos de lectura de salida de las Fig. 4 - 5.

La FIGURA 7 es una diagrama a modo de ejemplo de flujo o de estados que muestra cómo pueden utilizarse datos de autocorrelación y de correlación cruzada para controlar los limpiaparabrisas, que pueden utilizarse junto con una o más de las Fig. 1 - 6 y 8 - 12.

La FIGURA 8 es un diagrama de flujo a modo de ejemplo que muestra cómo pueden utilizarse datos de autocorrelación y de correlación cruzada para controlar los limpiaparabrisas, que pueden utilizarse junto con una o más de las Fig. 1 - 7 y 9 - 12.

La FIGURA 9 es una vista estilizada a modo de ejemplo de cómo una gota de lluvia puede desplazarse a través de un limpiaparabrisas.

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

La FIGURA 11A es una instantánea de autocorrelación de ejemplo obtenida experimentalmente indicativa de lluvia fuerte.

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

La... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Un sensor de lluvia, que comprende:

un circuito de detección que comprende al menos condensadores de detección (C1, C2) primero y segundo que son sensibles a la humedad sobre una superficie externa de una ventana (1; 10) ; caracterizado porque 5 el circuito de detección comprende además al menos un condensador imitador (Cint) que imita la carga y descarga de al menos el primer condensador de detección; en el que un pulso de escritura hace que cada uno del primer condensador de detección (C1) y del condensador imitador (Cint) se carguen, y un pulso de borrado hace que cada uno del primer condensador de detección (C1) y del condensador imitador (Cint) se descarguen sustancialmente; en el que la presencia de lluvia sobre la superficie externa de la ventana en un 10 campo de detección del primer condensador de detección (C1) hace que un voltaje en un electrodo de salida del condensador imitador (Cint) fluctúe de una manera proporcional a la fluctuación de un voltaje en un electrodo de salida del primer condensador de detección (C1) aunque no haya lluvia presente en un campo del condensador imitador; y en el que se detecta lluvia en función de una señal de salida del electrodo de salida del condensador imitador, en el que la señal de salida se lee al menos entre la finalización del pulso de escritura y el comienzo del pulso de borrado.

2. El sensor de lluvia según la reivindicación 1, en el que la señal de salida del electrodo de salida del condensador imitador (Cint) se convierte de analógico a digital y después se somete a un procesamiento para determinar si hay lluvia sobre la superficie externa de la ventana, y en el que dicho procesamiento comprende preferiblemente autocorrelación y/o correlación cruzada.

3. El sensor de lluvia según la reivindicación 1, en el que el circuito de detección comprende una matriz de condensadores de detección (C1, C2, C3, C4) , y en el que el condensador imitador (Cint) imita cada uno de los condensadores de detección de la matriz que se cargan y descargan secuencialmente.

4. El sensor de lluvia según la reivindicación 1, en el que electrodos de los condensadores de detección (C1, C2) primero y segundo son flotantes, de manera que los condensadores de detección están aislados 25 eléctricamente con respecto a tierra.

5. El sensor de lluvia según la reivindicación 1, en el que los condensadores de detección (C1, C2) primero y segundo tienen una geometría fractal.

6. El sensor de lluvia según la reivindicación 1, en el que el condensador imitador (Cint) está separado físicamente de los condensadores de detección (C1, C2) , y en el que el pulso de escritura hace que se

cargue el primer condensador de detección (C1) , pero no el segundo condensador de detección (C2) , y también hace que se cargue el condensador imitador (Cint) .

7. El sensor de lluvia según la reivindicación 1, que comprende además:

medios para correlacionar datos del condensador imitador (Cint) referentes a al menos uno de los condensadores de detección para obtener datos correlacionados;

medios para determinar, en función de al menos los datos correlacionados, si hay lluvia sobre una superficie exterior de la ventana; y en el que dicha correlación es autocorrelación y/o correlación cruzada.

8. El sensor de lluvia según la reivindicación 1, en el que cada uno de los condensadores de detección (C1, C2) primero y segundo comprende electrodos (7, 8) primero y segundo espaciados que son sustancialmente 40 coplanarios entre sí.

9. El sensor de lluvia según la reivindicación 1, en el que el pulso de escritura se suministra a una puerta de un primer transistor (Q1) que está eléctricamente conectado al primer condensador de detección (C1) , y el pulso de borrado se aplica a puertas respectivas de transistores (Q2, Q3) segundo y tercero que están eléctricamente conectados al primer condensador de detección y al condensador imitador (Cint) , 45 respectivamente.

10. Un procedimiento para detectar lluvia sobre una superficie de una ventana (1; 10) , comprendiendo el procedimiento:

suministrar pulsos de escritura primero y segundo espaciados que provocan respectivamente que condensadores de detección (C1, C2) primero y segundo de un circuito de detección se carguen, en el que 50 el primer condensador de detección se carga cuando el segundo condensador de detección está sustancialmente descargado, y el segundo condensador de detección se carga cuando el primer condensador de detección está sustancialmente descargado, de manera que los condensadores de detección primero y segundo se cargan en momentos diferentes;

que cada uno de los condensadores de detección primero y segundo sea sensible a la humedad sobre la superficie de la ventana;

suministrar un primer pulso de borrado, entre tiempos de los pulsos de escritura primero y segundo, provocando el primer pulso de borrado que el primer condensador de detección se descargue sustancialmente, y suministrar un segundo pulso de borrado después del segundo pulso de escritura, en el que el segundo pulso de borrado hace que el segundo condensador de detección se descargue sustancialmente;

en el que una magnitud de una salida del circuito de detección se ve afectada por la presencia de lluvia sobre la superficie de la ventana;

convertir una señal de salida analógica del circuito de detección a una señal digital y, en función de la señal digital, determinar si hay lluvia sobre la superficie de la ventana;

en el que el circuito de detección comprende además al menos un condensador imitador (Cint) que imita la carga y la descarga de al menos uno de los condensadores de detección primero y segundo, y la presencia de lluvia sobre la superficie de la ventana en un campo de detección del primer condensador de detección hace que un voltaje en un electrodo de salida del condensador imitador fluctúe de una manera proporcional a la fluctuación de un voltaje en un electrodo de salida del primer condensador de detección, aunque no haya lluvia presente en un campo del condensador imitador; y detectar lluvia en función de una señal de salida del electrodo de salida del condensador imitador.

11. El procedimiento según la reivindicación 10, en el que cada uno de los condensadores de detección primero y segundo comprende electrodos (7, 8) primero y segundo separados que son sustancialmente coplanarios entre sí y que están soportados por la ventana.

12. El procedimiento según la reivindicación 10, en el que los pulsos de escritura se suministran a una puerta de

un primer transistor (Q1) que está eléctricamente conectado a al menos uno de los condensadores de detección (C1, C2, C3, C4) , y los pulsos de borrado se aplican a puertas respectivas de transistores (Q2, Q3) segundo y tercero.

13. El procedimiento según la reivindicación 10, que comprende además:

correlacionar datos de la señal digital para obtener datos correlacionados;

determinar, en función de al menos los datos correlacionados, si hay lluvia sobre la superficie de la ventana; y en el que dicha correlación es autocorrelación y/o correlación cruzada.

Línea de Campo de Detección Eléctrica Línea de Campo de Detección Eléctrica

Línea de Campo de Detección Eléctrica o Espacio hueco de aire = 0, 6 mm

Matriz Matriz

Nota: Delta = diferencia calculada entre el punto de datos de autocorrelación normalizada de cada señal y la autocorrelación normalizada de una referencia (no perturbación)


 

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