Un dispositivo y método para detectar el cambio ambiental de un parabrisas.

Un dispositivo para la detección de cambios ambientales en un parabrisas del automóvil,

que comprende:un parabrisas del automóvil;

equipos tales como limpiaparabrisas o desempañadores;

un condensador plano que está dispuesto en una superficie interior del parabrisas e incluye dos electrodos (1,2) que están dispuestos en el mismo plano en la superficie interior del parabrisas, teniendo dichos doselectrodos (1, 2) un área total menor a 100 cm2, siendo dicho condensador plano utilizado como un elemento dedetección que detecta un cambio ambiental de la superficie del parabrisas y efectuando el cambio ambiental dela superficie del parabrisas un cambio en la capacitancia del condensador plano; y un circuito de detección desensores (3) conectado eléctricamente con dicho condensador plano, en el que dicho circuito de detección desensores (3) incluyeun generador de señales (31) para generar una señal de prueba (35) que se va a transmitir al condensadorplano y que varía en relación con la variación de la capacitancia del condensador plano,

un circuito (32) de filtro y amplificador de señal analógica controlado por programa para recibir, amplificar y filtrarla señal de prueba (35) introducida para generar señales de tensión CC,

un circuito de conversión (33) analógico-a-digital que convierte dicha señal de tensión CC en señales de tensióndigitales, y

un microprocesador (34), para aceptar dichas señales de tensión digitales y realizar el filtrado digital,procesamiento digital linealizado y el ajuste aritmético auto-adaptable digital de dicha señal de tensión digitalaceptada para formar las señales de salida digitales del sensor para el controlde los equipos, en el que el dispositivo está adaptado para detectar el cambio ambiental en la superficie delparabrisas durante el funcionamiento de los equipos y formar señales de realimentación para un controlposterior de los equipos a fin de formar un sistema de control de bucle cerrado;

y además en el que el espacio entre dichos dos electrodos (1, 2) de dicho condensador plano es igual alespesor del parabrisas en el que están colocados.

Un dispositivo y método para detectar el cambio ambiental de un parabrisas Campo de la invención La presente invención se refiere a un dispositivo para la detección de cambios ambientales de parabrisas del automóvil y un método de detección que adopta este dispositivo.

Antecedentes de la invención Desde el principios del siglo 21, la electronización y inteligentización de los automóviles se han convertido en la dirección y objetivo principal del desarrollo de la tecnología de la industria del automóvil, mientras tanto la seguridad del automóvil y elementos fáciles de usar para el conductor se han convertido también en un foco para muchos de los grandes fabricantes de automóviles. El sistema automático de medición no es sólo un elemento fácil de usar para el conductor, sino también un componente importante del sistema de seguridad activo de los automóviles. En días lluviosos o en ambientes con alta humedad, el agua de lluvia pesada o la niebla sobre la superficie del parabrisas del automóvil afectan a menudo la vista de los conductores. Sin embargo, las tecnologías existentes no pueden proporcionar un método económico, práctico y orientado a su comercialización en masa para detectar la lluvia o la niebla en el parabrisas de forma automática.

Convencionalmente, los conductores ajustarán la dirección del sistema de salida de aire del automóvil manualmente, de modo que el aire podría soplar directamente hacia el parabrisas para dispersar la niebla. Sin embargo, con frecuencia el ajuste de la dirección de salida del aire con la mano distrae al conductor y causa problemas de seguridad. El sistema automático de desempañado ha sido presentado como una tecnología de vanguardia del desarrollo electrónico de los automóviles, que automáticamente puede detectar el grado empañamiento en la superficie interior del parabrisas del automóvil, y en base a este, ajusta automáticamente la dirección de salida de aire y el volumen del sistema de acondicionamiento de aire del automóvil, y después de que la niebla se sopla, se puede restaurar automáticamente la dirección de salida del aire y el volumen a su estado original. Hasta ahora, no se ha observado ninguna aplicación del sistema automático de desempañado en la industria del automóvil debido a problemas con los sensores, se cree que el sistema automático de desempañado se convertirá gradualmente en un elemento estándar en los automóviles en un futuro cercano. La tecnología clave del sistema automático de desempañado es la tecnología del sensor de empañamiento, objetivamente hablando, hasta ahora, no se ha encontrado ningún sensor de empañamiento práctico para los automóviles en todo el mundo.

La tecnología clave del sistema automático del limpiaparabrisas en la técnica anterior es la tecnología del sensor de gotas de lluvia, objetivamente hablando, hasta ahora, la tecnología del sensor de gotas de lluvia todavía no está lo suficientemente maduro en todo el mundo. Aunque algunos fabricantes de automóviles reconocidos, como Volkswagen, Chr y sler y Citroën han adaptado con éxito el sistema automático del limpiaparabrisas en sus coches, la tecnología inmadura del sensor de gotas de lluvia ha traído una serie de inconvenientes, incluyendo la difícil instalación, el alto coste y la alta tasa de accionamiento equivocada, etc.

Las tecnologías de sensores de gotas de lluvia actuales se pueden dividir en dos tipos de acuerdo con sus formas de instalación, en concreto, el tipo integrado tal como en los documentos US 6094981, JP 6020 5247, US 3 826 979, DE 9724 046 V1 y el tipo no integrado tal como en los documentos WO 90/05987 o JP 09061394; el tipo no integrado es instalar un sensor en el exterior del parabrisas, tal como por encima del capó del motor, fuera de la parte delantera del automóvil, la superficie exterior del parabrisas del automóvil, etc.; la característica del sensor de gotas de lluvia no integrado es ponerse en contacto directamente y medir el agua de lluvia; por lo que sabemos, los sensores de gotas de lluvia no integrados se pueden dividir en tipo fotoeléctrico, tipo conductivo, tipo vibratorio y condensador de placa paralela de acuerdo con su principio de trabajo. Puesto que la mayoría de los sensores de gotas de lluvia no integrados no pueden ser instalados directamente en la superficie exterior del parabrisas dentro del alcance al limpiaparabrisas puede llegar, sólo pueden detectar las precipitaciones sin detectar el efecto de cepillado del limpiaparabrisas; en consecuencia, sólo se puede formar un sistema de control de bucle abierto para el limpiaparabrisas, y un sistema de control de bucle cerrado que refleja el efecto de cepillado del limpiaparabrisas no se puede formar. Además, los sensores de gotas de lluvia no integrados tienen también tales defectos ya que pueden resultar contaminados y dañados, por lo que, un sensor de gotas de lluvia no integrado rara vez se aplica en la industria del automóvil. El sensor de gotas de lluvia integrado está generalmente instalado en la superficie interior del parabrisas del automóvil a la que el limpiaparabrisas puede llegar, que debe adoptar una tecnología de medición sin contacto, el mismo tiene ventajas tales como la detección de las precipitaciones y del efecto de cepillado del limpiaparabrisas de forma simultánea a fin de proporcionar señales de retroalimentación para el control del limpiaparabrisas a tiempo; está instalado dentro del vehículo lo que evita la contaminación y daño del medio ambiente. En la industria moderna del automóvil, un sensor de gotas de lluvia integrado se ha convertido en la corriente principal.

Hasta ahora, la mayoría de sensores de gotas de lluvia integrados ampliamente utilizados en la industria del automóvil son todos sensores fotoeléctricos. Y los sensores fotoeléctricos se pueden dividir en dos tipos; el primer

tipo es para instalar una cámara en la superficie interior del parabrisas del automóvil, que utiliza el principio de representación por imágenes similar a la cámara para llevar a cabo el análisis de imágenes y procesarlas a fin de detectar variaciones de la precipitación. El coste del aparato, circuito de procesamiento de datos y del ordenador para este tipo de sensor fotoeléctrico es muy elevado, lo que resulta en ninguna aplicación en la industria del automóvil en la actualidad. Por lo tanto, a continuación, sólo describimos el segundo tipo de sensor de gotas de lluvia fotoeléctrico que se ha aplicado ampliamente en la industria del automóvil. Consiste en instalar un par de dispositivos que emiten y reciben haces en la superficie interior de parabrisas de automóvil utilizando la reflexión y refracción de la luz, cuando las gotas de lluvia están unidas en la superficie exterior del parabrisas del automóvil, el índice de refracción de la luz cambia, lo que resulta en un cambio de la intensidad de luz recibida en el extremo receptor, después el sensor de gotas de lluvia transferirá el cambio de la intensidad de luz en un cambio de señales eléctricas, y detecta después el cambio de las precipitaciones. El sensor de gotas de lluvia fotoeléctrico integrado tiene los siguientes defectos:

1. Área de medición pequeña. Cuando hay una ligera lluvia, la distribución de las gotas de lluvia por unidad de superficie no es uniforme, como resultado de ello, si el área de medición es pequeña, el sistema automático del limpiaparabrisas reaccionará lentamente. En la mayoría de los casos, el emisor del sensor de gotas de lluvia fotoeléctrico es una fuente puntual de luz, aunque un lente o prisma se puede utilizar para dispersar el haz hasta cierto punto para expandir el área refracción, esto traerá influencia negativa a la sensibilidad del componente receptor. Por consiguiente, el área de medición práctica del sensor de gotas de lluvia fotoeléctrico tiene generalmente de 1-2 centímetros cuadrados, por supuesto, más pares de extremos emisor y receptor pueden ser utilizados para ampliar la zona de medición, pero esto aumentará considerablemente el coste.

2. No se puede medir el espesor de agua de lluvia adherida a la superficie del parabrisas. Cuando hay una fuerte lluvia, la superficie exterior del parabrisas del automóvil estará uniformemente cubierta por el agua de lluvia, en este caso, la precipitación sólo puede ser medida por las variaciones del espesor del agua de lluvia adherida a la superficie del parabrisas, si no se pueden medir las variaciones del espesor de agua de lluvia, el sistema automático del limpiaparabrisas funcionará lentamente y afectará después los efectos de cepillado. El principio de funcionamiento del sensor de gotas de lluvia fotoeléctrico es utilizar variaciones en el índice de refracción de los haces, sin embargo el índice de refracción sólo está... [Seguir leyendo]

1. Un dispositivo para la detección de cambios ambientales en un parabrisas del automóvil, que comprende:

un parabrisas del automóvil; equipos tales como limpiaparabrisas o desempañadores; un condensador plano que está dispuesto en una superficie interior del parabrisas e incluye dos electrodos (1, 2) que están dispuestos en el mismo plano en la superficie interior del parabrisas, teniendo dichos dos electrodos (1, 2) un área total menor a 100 cm2, siendo dicho condensador plano utilizado como un elemento de detección que detecta un cambio ambiental de la superficie del parabrisas y efectuando el cambio ambiental de la superficie del parabrisas un cambio en la capacitancia del condensador plano; y un circuito de detección de sensores (3) conectado eléctricamente con dicho condensador plano, en el que dicho circuito de detección de sensores (3) incluye un generador de señales (31) para generar una señal de prueba (35) que se va a transmitir al condensador plano y que varía en relación con la variación de la capacitancia del condensador plano, un circuito (32) de filtro y amplificador de señal analógica controlado por programa para recibir, amplificar y filtrar la señal de prueba (35) introducida para generar señales de tensión CC, un circuito de conversión (33) analógico-a-digital que convierte dicha señal de tensión CC en señales de tensión digitales, y un microprocesador (34) , para aceptar dichas señales de tensión digitales y realizar el filtrado digital, procesamiento digital linealizado y el ajuste aritmético auto-adaptable digital de dicha señal de tensión digital aceptada para formar las señales de salida digitales del sensor para el control de los equipos, en el que el dispositivo está adaptado para detectar el cambio ambiental en la superficie del parabrisas durante el funcionamiento de los equipos y formar señales de realimentación para un control posterior de los equipos a fin de formar un sistema de control de bucle cerrado; y además en el que el espacio entre dichos dos electrodos (1, 2) de dicho condensador plano es igual al espesor del parabrisas en el que están colocados.

2. Un dispositivo para la detección de cambios ambientales en el parabrisas del automóvil, que comprende:

un parabrisas del automóvil; equipos tales como limpiaparabrisas o desempañadores; un condensador plano que está dispuesto en una superficie interior del parabrisas e incluye dos electrodos (1, 2) que están dispuestos en el mismo plano en la superficie interior del parabrisas, teniendo dichos dos electrodos (1, 2) un área total menor a 100 cm2, siendo dicho condensador plano utilizado como un elemento de detección que detecta un cambio ambiental de la superficie del parabrisas y efectuando el cambio ambiental de la superficie del parabrisas un cambio en la capacitancia del condensador plano; y un circuito de detección de sensores (3) conectado eléctricamente con dicho condensador plano, en el que dicho circuito de detección de sensores (3) incluye un generador de señales (31) para generar una señal de prueba (35) que se va a transmitir al condensador plano y que varía en relación con la variación de la capacitancia del condensador plano, un circuito (32) de filtro y amplificador de señal analógica controlado por programa para recibir, amplificar y filtrar la señal de prueba (35) introducida para generar señales de tensión CC, un circuito de conversión (33) analógico-a-digital que convierte dicha señal de tensión CC en señales de tensión digitales, y un microprocesador (34) , para aceptar dichas señales de tensión digitales y realizar el filtrado digital, procesamiento digital linealizado y el ajuste aritmético auto-adaptable digital de dicha señal de tensión digital aceptada para formar las señales de salida digitales del sensor para el control de los equipos, en el que el dispositivo detecta la superficie del parabrisas durante el funcionamiento de los equipos y forma señales de realimentación para un control posterior de los equipos a fin de formar un sistema de control de bucle cerrado; y además en el que dichos dos electrodos (1, 2) de dicho condensador plano están en el mismo plano, y dicho condensador plano está formado por cables paralelos de acuerdo con una cierta separación en forma curva y:

a) el espacio entre dichos dos electrodos (1, 2) de dicho condensador plano es menor que el espesor del parabrisas en el que están colocados, y b) la anchura lineal de dichos dos electrodos (1, 2) de dicho condensador plano es menor que 0, 3 mm.

3. Un dispositivo para la detección de cambios ambientales en el parabrisas del automóvil de acuerdo con la reivindicación 1, en el que:

a) las formas de los electrodos de dicho condensador plano pueden ser rectangular, en forma de abanico, triangular o poligonal; b) dicho condensador plano está formado por dos electrodos pectiniformes escalonados (1, 2) ; o

c) dichos dos electrodos (1, 2) de dicho condensador plano están en el mismo plano, y dicho condensador plano está formado por cables paralelos de acuerdo con una cierta separación en forma curva.

4. Un dispositivo para la detección de cambios ambientales en el parabrisas del automóvil de acuerdo con la reivindicación 1 ó 3, en el que los materiales conductores de los dos electrodos (1, 2) de dicho condensador plano pueden ser cobre, aluminio, plata, virutas de caucho conductor, plástico conductor, película conductora transparente o caucho conductor, o en el que el método de instalación de dicho condensador plano es unirse, unirse por compresión o pulverizarse sobre la superficie interior del parabrisas (9) del automóvil.

5. Un dispositivo para la detección de cambios ambientales en el parabrisas del automóvil de acuerdo con la reivindicación 1, en el que:

a) los dos electrodos (1, 2) de dicho condensador plano están, respectivamente, compuestos de varias piezas de electrodos que están conectadas a través de cables; o b) las formas de electrodos de dicho condensador plano pueden ser rectangular, en forma de abanico, triangular

o poligonal y los dos electrodos (1, 2) de dicho condensador plano están, respectivamente, compuestos de varias piezas de electrodos que están conectadas a través de cables.

6. Un dispositivo para la detección de cambios ambientales en el parabrisas del automóvil de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, en el que dicha señal de prueba (35) puede ser una señal de onda sinusoidal, una señal de onda cuadrada y una señal de onda triangular.

7. Un dispositivo para la detección de cambios ambientales en el parabrisas del automóvil de acuerdo con la reivindicación 1, en el que:

a) las formas de los electrodos de dicho condensador plano pueden ser rectangular, en forma de abanico, triangular o poligonal y el área de dichos dos electrodos (1, 2) de dicho condensador plano es 10 ~ 20 cm2, o b) dicho condensador plano está formado por dos electrodos pectiniformes escalonados (1, 2) y el área de dichos dos electrodos (1, 2) de dicho condensador plano es 10 ~ 20 cm2.

8. Un dispositivo para la detección de cambios ambientales en el parabrisas del automóvil de acuerdo con la reivindicación 2, en el que las formas de los dos electrodos (1, 2) de dicho condensador plano pueden ser una línea de plegado, línea de tornillo y línea paralela.

9. Un método para la detección de cambios ambientales en el parabrisas del automóvil mediante el uso del dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, que comprende las siguientes etapas:

a. Inicializar el dispositivo de detección;

b. Generar una señal de prueba (35) mediante uso del generador de señales (31) del dispositivo de detección y transmitir la señal de prueba (35) al condensador plano;

c. Medir las variaciones de los valores de la señal de prueba (35) ;

d. Transmitir la señal de prueba (35) a la unidad de procesamiento;

e. General una señal de control mediante el uso de la unidad de procesamiento de acuerdo con las variaciones de la señal de prueba (35) ;

f. Transmitir las señales de control a los equipos tales como los limpiaparabrisas y desempañadores;

g. Volver a detectar la superficie del parabrisas, generar señales de retroalimentación y transmitir las señales de retroalimentación a la unidad de procesamiento mediante el uso del dispositivo de detección, formando de este modo un sistema de control de bucle cerrado.

10. Un método para la detección de cambios ambientales en el parabrisas del automóvil de acuerdo con la reivindicación 9, en el que:

a) la inicialización del dispositivo de detección detecta y establece el valor inicial estático del elemento de detección del condensador plano de acuerdo con los materiales y espesores del parabrisas del automóvil, el área y los medios de instalación del elemento de detección del condensador plano, las condiciones de temperatura y humedad ambiental b) el valor de la capacitancia estática de dicho condensador plano está entre 0, 2 ~ 5pf; o c) los equipos controlados por las señales de control incluyen el dispositivo limpiaparabrisas y/o el dispositivo de desempañado.

11. Un método para la detección de cambios ambientales en el parabrisas del automóvil de acuerdo con la reivindicación 9, en el que dicha señal de prueba (35) puede ser una señal de onda sinusoidal, una señal de onda cuadrada o una señal de onda triangular, preferiblemente la frecuencia de dicha señal de prueba es de 100 kHz 1000 kHz.