(57)【要約】  共にガラスの表面に配設されている少なくとも１つの湿度センサ（２）と少なくとも１つの温度センサ（３）とその後に接続された評価ユニットとから成る、自動車のガラスの、特にフロントガラスの車室内に面した表面の湿度及び温度を検出するための測定装置において、センサ（２，３）と評価ユニット間に信号変換及び結合ユニット（６）が配設されている。
2007505303.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
共にガラスの表面に配設されている少なくとも１つの湿度センサ（２）と少なくとも１つの温度センサ（３）とその後に接続された評価ユニットとから成る、自動車のガラスの、特にフロントガラスの車室内に面した表面の湿度及び温度を検出するための測定装置において、
センサ（２，３）と評価ユニット間に信号変換及び結合ユニット（６）が配設されていることを特徴とする測定装置。
【請求項２】
センサ（２，３）が交互に評価されることを特徴とする請求項１に記載の測定装置。
【請求項３】
各センサ（２，３）の後に発振器（４，５）が、これら発振器（４，５）の後に周波数分周器（８）と切替えロジック（７）とから成る回路（６）が接続されており、この回路（６）が評価ユニットに接続されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の測定装置。
【請求項４】
温度センサ（３）が、負の温度係数を備えた抵抗であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の測定装置。
【請求項５】
湿度センサ（２）が、感湿性の中間層を有するコンデンサであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の測定装置。
【請求項６】
回路（６）の出力部において、少なくとも２つの異なったパルス長を備える矩形信号（１０）が発生され、各パルス長（Ｌ１，Ｌ２）が、検出される湿度と温度のための尺度であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の測定装置。
【請求項７】
発振器（４，５）とロジックユニット（７）と周波数分周器（８）とが、共通のプリント基板（１２）上に配設されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の測定装置。
【請求項８】
プリント基板上に、バスシステムのためのインターフェースが配設されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１つに記載の測定装置。
【請求項９】
センサ（２）によってガラスの表面の湿度が、温度センサ（３）によってガラスの表面の温度が検出され、検出された測定信号が評価ユニットに伝送される、自動車のガラスの、特にフロントガラスの車室内に面した表面の温度及び湿度を確定するための測定信号を検出するための方法において、
各センサ（２，３）の検出された測定信号が発振器（４，５）に供給され、発振器（４，５）によって発生された両方の信号が回路（６）で変換及び集約され、変換及び集約された和信号（９）が、矩形波（１０）の形で評価ユニットに転送されることを特徴とする方法。
【請求項１０】
温度が、負の温度係数を備えている抵抗によって検出されることを特長とする請求項８に記載の方法。
【請求項１１】
ガラスの表面の温度又は湿度の変化によって、変化した抵抗値及び変化した容量がセンサ（２，３）で発生され、センサ（２，３）で測定信号が変化することによって、発振器（４，５）の周波数の変化が引き起こされ、変化した周波数によって、その後に配設された回路（６）で、パルス長が変化した矩形信号（１０）が発生されることを特徴とする請求項９又は１０に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、共にガラスの表面に配設されている少なくとも１つの湿度センサと少なくとも１つの温度センサとその後に接続された評価ユニットとから成る、自動車のガラスの、特にフロントガラスの車室内に面した表面の湿度及び温度を検出するための測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
コントロールされる暖房及び空調装置は、最近の自動車の場合、室内の快適さを高める。この場合、種々の外部条件により、空調装置の自動運転でもガラスが曇ることがある。従って、内気循環運転の場合、外気温が低かったり急に下がったりした場合、又は風量が低い場合にこの危険がある。これらの場合には、しばしば優先的に車両の乗員に起因する車室内の相対的な空気湿度の急上昇がある。ガラスの曇りを検知するため、直接ガラスからか、適当なセンサを使って環境からかのいずれかから、ガラスの曇りの発生を検出するセンサが必要である。
【０００３】
ガラスの曇りを回避するため、特許文献１から、相対湿度を測定し、通風装置の制御機器に供給する方法が公知である。相対湿度を確定するため、感湿センサがフロントガラスの内側に接着される。まだガラスの曇りが見えるようになる前でも、ガラスが曇り始めた場合には、電気センサの要量は突然変化する。この変化は、評価し、通風装置の制御機器に供給することができ、これにより、次に、例えばフレッシュエアの供給による曇りの回避をするための適当な措置が講じられる。
【０００４】
曇り発生の危険を決定するため、非特許文献１から、相対空気湿度を容量型の薄膜センサによって確定し、同時にガラス表面の温度を測定するセンサが公知になっている。次に、これらの値から、評価ユニットで露点算定を実施することができる。ガラス表面の温度を確定するためのセンサは、非接触の温度測定を可能にする薄膜熱電対に基づいた高感度の赤外線検出器である。このセンサは、相対空気湿度、これに対応する温度、及びガラス表面温度を検出する。マイクロコントローラに支援された評価用のエレクトロニクスは、相対空気湿度、これに対応する温度から成るアナログの入力信号を変換して露点温度を算定することができる。ガラス表面温度との差を求めることによって、曇る傾向に対するインジケータとして使用される値を確定することができる。この場合、センサは、フロントガラスから間隔を置いたルームミラーの背面に取り付けられている。
【０００５】
特許文献２から、フロントガラスの曇る傾向を検出するための別のセンサが公知である。ガラスの曇り始めを確定するため、ガラスの湿度もガラス表面の温度も測定するセンサモジュールが使用される。この場合、センサモジュールは、直接ガラスに配設されている。確定された測定信号は、評価ユニットに転送される。次に、評価ユニットで、フロントガラスの曇る傾向が確定される。
【特許文献１】独国特許第１９９  ０７  ４０１号明細書
【特許文献２】独国特許第１０１  ５２  ９９９号明細書
【非特許文献１】ＡＴＺ（Automobil-Technische-Zeitschrift 102 (2000) 1の４２〜４４ページ）の寄稿論文
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の基本にある課題は、簡単で安価なセンサモジュールであり、曇る傾向に関するガラス表面の複数の状態データの伝送を唯一の信号ラインを介して可能にする測定装置を提供することにある。更に、本発明の基本にある課題は、測定信号を複数のセンサによって検出し、１つの信号ラインで、それにもかかわらず独立させて伝送することを可能にする測定信号を検出するための方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明による課題は、センサと評価ユニット間に信号変換及び結合ユニットが配設されていること、集約された信号が評価ユニットに転送されることによって解決される。センサと評価ユニット間の信号変換及び結合ユニットの本発明による使用により、最小の手段で１つの信号ラインを介する複数の測定信号の独立した伝送を実現する可能性が提供される。この場合、センサのアナログの測定値は、ガラス表面の現在の条件のための尺度として使用される。本発明の有利な実施形では、抵抗によってガラス表面の温度が、容量によってガラス表面の湿度が測定され、両センサは、直接ガラス表面に配設されている。この場合、直接、これらセンサが接着層を備えている伝熱フィルムによってガラスの表面に接着されていることを意味する。これらセンサの後には、それぞれ１つの発振器が接続されている。温度測定用の抵抗として、好ましくはサーミスタもしくはＮＴＣ抵抗が使用される。容量型のセンサとして、好ましくはコンデンサが使用され、このコンデンサは、サンドイッチ構造で中心に感湿層を備えており、感湿層による水分の吸収量に応じて誘電率が変化し、従ってコンデンサの容量を調整する。サーミスタの抵抗又は容量の大きさに応じて、発振器では、異なった周波数が発生される。従って、発振器の周波数は、ガラスの表面の温度及び湿度のための尺度である。本発明によれば、これら発振器の両方の周波数は、ロジックユニットにおいて集約され、後に接続された周波数分周器によって矩形信号が発生されるが、この場合、パルスの各長さは、発振器の周波数のための尺度である。この矩形信号は、同時に、例えば空調装置用のプロセッサでもよい評価ユニットに伝送される出力信号である。発振器において発生される周波数は、異なった周波数領域にあり、従って、異なった周波数もしくは発生されるパルス長を区別することは、非常に容易にできる。センサと評価ユニット間に信号変換及び結合ユニットを配設することから、センサモジュールと評価ユニット間の１つの信号ラインだけで作業を行なうことができるという本発明による利点が得られる。この場合、センサモジュールには、本質的に本来のセンサ、発振器、ロジックユニット、及び周波数分周器が含まれている。
【０００８】
方法の技術を顧慮して、本発明による課題は、各センサの検出された測定信号が発振器に供給され、発振器によって発生された両方の信号が回路で変換及び集約され、変換及び集約された和信号が、矩形波の形で評価ユニットに転送されることによって解決される。本方法によれば、センサのアナログ信号は、発振器を介して交互に収容され、後に接続された別の回路で矩形波の形の和信号に集約される。発振器によって発生される振動の本発明による集約及び変換は、１つの出力信号しか評価ユニットに転送する必要がないという本発明による利点を生じさせる。特に、センサモジュールが直接ガラスに配設されている場合は、センサモジュールから評価ユニットへと１つの信号ラインしか敷設する必要がない。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
１つの実施例のブロック回路図及びグラフを基にして本発明を以下で詳細に説明する。
【００１０】
図１には、１つの信号ラインを介して湿度及び温度を測定するためのセンサモジュール１の原理構造がブロック回路図で図示されている。容量型のセンサ２を介して、ガラス表面の絶対的な湿度が測定される。好ましくはサーミスタであり、更に好ましくはＮＴＣ抵抗である抵抗３を介して、ガラス表面の温度が確定される。コンデンサ２及び抵抗３は、伝熱フィルムによって図示されてないフロンとガラスに直接接着されており、本発明の好ましい実施形では、センサモジュール１が完全なユニットとして伝熱フィルムによってガラス表面に直接接着されており、この場合、センサモジュールは、フロントガラスに配設されたバックミラーに統合されていてもよい。各センサ要素２，３の後には、それぞれ１つの発振器４，５が接続されている。発振器４において、付属するコンデンサ２の容量は、周波数のための尺度であり、即ち、コンデンサ２の各測定値に対して、発振器４の特有の周波数が生じる。相応に、ガラス表面の温度の検出のためのサーミスタに付設されている発振器５において、ガラス表面の温度と比例している周波数が発生される。
【００１１】
温度及び湿度の絶対的な測定値から、評価ユニットで相対湿度を決定することができる。更に、本発明によれば、互いに依存せずに作動する両センサによって、いわゆる車室内での健康管理を実施することが可能である。この場合、希望に応じて、異なった車室内の空気湿度及び温度に調節することができる。しかしながら、本発明の好ましい目標は、ガラスの曇りの防止であり、快適さの向上は、空気湿度をコントロールすることによって同様に可能である。
【００１２】
センサモジュール１の機能にとって決定的であるのは、センサモジュール１が、曇り始めを曇りはじめる前に明らかになるように検知し、これによりガラスの表面の曇りを防止することである。
【００１３】
両発振器４，５の後には、発振器４，５の両信号を結合及び変換する回路ユニット６が接続されている。この場合、回路６は、本質的に切替えロジック７と周波数分周器８とから成る。回路ユニット６は、その出力部において矩形波１０の形の出力信号９を供給する。矩形波１０は、一方でガラス表面の温度に比例し、他方でガラス表面の絶対湿度に比例している信号を交互に供給する。原則的に、図１では、矢印１１によってセンサモジュール１用の供給電圧が図示されている。矢印１１は、発信回路を生じさせる構造部分４，５と回路ユニット６とが配設されているプリント基板１２に指向する。この実施例における両センサ２，３は、測定信号を検出するためにガラス表面に直接配設され、プリント基板１２とされている。
【００１４】
センサモジュール１の出力信号９は、矩形波１０として存在する。矩形波１０は、抵抗３で測定された温度と比例している第１のパルス１３から構成される。この場合、パルス長Ｌ１は、発振器５に付属する周波数のための尺度である。発振器５の周波数は、更にまた発振器５の発信回路に統合されたセンサ３の抵抗から得られる。従って、矩形波１０のパルスの長さＬ１は、ガラス表面の温度と直接比例している。矩形波１０の第２のパルス１４は、パルス長Ｌ２を備えている。この場合、パルス１４の長さＬ２は、同様に発振器４の周波数と直接比例しており、この周波数は、更にまたセンサ２の容量によって決定される。センサ２の容量は、ガラス表面の湿度の増加と共に変化する。
【００１５】
発振器４，５で発生された周波数は、互いに間隔を置いているので、後に接続された評価ユニットは、出力信号９を一義的に評価することができる。
【００１６】
センサモジュール１は、自動車内に設置される。自動車でカバーすべき温度領域は、約−４０°Ｃ〜１０５°Ｃにある。第１の試験シリーズで、これら限界温度に対して、温度センサ３によって、−４０°Ｃの温度に相当する８Ｈｚの最小周波数と１０５°Ｃの温度に相当する約８０Ｈｚの最大周波数とが発振器５で発生される。約０％の相対空気湿度と−４０°Ｃの温度である場合、湿度センサ２用の発振器４では約１６０Ｈｚの最大周波数が測定される。約１００％の相対湿度と１０５°Ｃの温度である場合、発振器４の最小周波数は約１０２Ｈｚである。周波数領域が明らかに互いに離れているので、評価ユニットは、出力信号もしくは周波数と比例して発生されるパルス長を明確に区別することができる。図２には、出力信号９がグラフで図示されている。この場合、第１のパルス１３は、パルス長Ｌ１を備えており、発振器５の周波数のための尺度である。第２のパルス１４は、パルス長Ｌ２を備えており、発振器４で発生される周波数のための尺度である。図２のグラフは、室温と平均空気湿度である場合の出力信号９を示す。評価ユニット、例えば空調操作部に適した出力信号９の正のパルス１３，１４の前に、それぞれ負のパルス１５が置かれている。これら負のパルスは、始動段階中の発振器４，５の始動段階を特徴付けている。
【００１７】
それぞれのパルス長から、たとえば空調操作部であってもよい評価ユニットは、第１に、どのような、即ち温度か湿度かのどちらの情報であるかを区別し、第２にガラス表面の現在の湿度もしくは温度の値を確定することができる。更に、本発明によるセンサモジュール１は、センサ要素２，３の短絡又は中断に関する診断の可能性を備えている。中断か短絡かのいずれかの障害の存在に応じて、付属する発振器において測定領域外にある周波数が発生される。これにより、例えば回路が中断したかどうか、又は湿度センサ２の水滴によって短絡したかどうかを確定することが可能である。温度センサ３及び湿度センサ２について短絡が生じた場合の出力信号９の推移を、図３は明示する。信号は、通常の測定領域内にある周波数からずれ、これにより一義的に診断することができる。
【００１８】
両センサ２，３は、センサモジュール１内で直接隣接するように配設され、ガラスに接着されている。センサ２，３が相互に影響を受けないように、またセンサの臨界的な自己加熱を縮小するために、センサ２，３が交互に評価される。評価中の加熱が非常に小さくても、敏感なセンサ２，３は、その測定に影響を与えることがある。本発明による交互評価は、影響を受けない測定を可能にし、これにより非常に正確なガラス表面の測定データを供給する。
【００１９】
更に、本発明によれば、プリント基板１２上で、回路ユニット６の後にバスシステム用のインターフェースを配設することも同様に想定可能である。これにより、局所的なボードネットワークにおいてセンサの情報を符号化した形で、しかしながら更にまた唯一の信号ラインを介してのみ伝送する可能性が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明によるセンサモジュールのブロック回路図を示す。
【図２】評価ユニットに伝送するための第１の出力信号を示す。
【図３】評価ユニットに伝送するためのセンサモジュールの別の出力信号を示す。
【符号の説明】
【００２１】
１      センサモジュール
２      容量型のセンサ
３      抵抗
４      発振器
５      発振器
６      回路ユニット
７      切替えロジック
８      周波数分周器
９      出力信号
１０    矩形波
１１    矢印
１２    プリント基板
１３    第１のパルス
１４    第２のパルス
１５    負のパルス
Ｌ１    パルス長
Ｌ２    パルス長
【図１】
2007505303.tif 000003
【図２】
2007505303.tif 000004
【図３】
2007505303.tif 000005
【国際調査報告】
2007505303.tif 000006
2007505303.tif 000007
2007505303.tif 000008
2007505303.tif 000009