(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
降雨強度センサであって、前記センサは、回路を備え、
前記回路は、複数の雨滴が少なくとも２つの導電性ストリップに接触するときに、前記回路上に前記雨滴が存在する期間中雨滴の数の測定を可能にするようにグラウンドに対する電圧タップの抵抗値が引き下げられるように、これにより、降雨強度を測定するように、
（ｉ）第１の抵抗器、
（ｉｉ）前記第１の抵抗器に対して電気的に直列に接続される少なくとも２つの間隔を置かれた導電性ストリップであって、前記第１の抵抗器は、前記導電性ストリップの間に位置しており、前記導電性ストリップと接触する雨滴がその間に減少した抵抗パスを提供するように、そしてそれが前記第１の抵抗器と電気的に並列であるように、前記導電性ストリップは、十分に間隔を置かれる、導電性ストリップ、
（ｉｉｉ）前記導電性ストリップのうちの１つが第２の抵抗器および電圧タップに直列に接続される分圧器であって、前記電圧タップは、前記第２の抵抗器とそれぞれの前記導電性ストリップとの間に接続され、前記第２の抵抗器は、それに印加される基準電圧を受けるために位置する、分圧器、
（ｉｖ）前記導電性ストリップが上に取り付けられる非導電性材料であって、前記非導電性材料は、前記センサ内に水平から或る角度で位置し、前記角度は、前記回路上に存在する期間後に前記雨滴を前記非導電性材料から下方へ転がり落とす、非導電性材料、
（ｖ）前記減少した抵抗パスを測定して、予め定められた期間を通して雨滴カウントを提供する演算法、および、
（ｖｉ）雨滴と氷とを区別するために動作する温度センサ、
を含む、降雨強度センサ。
【請求項２】
雨滴が少なくとも２つの前記導電性ストリップに接触するときに、その間の抵抗値が前記第１の抵抗器および雨滴抵抗パスの並列抵抗値へと減少して、これにより前記電圧タップを引き下げるように、前記センサは構成される、請求項１に記載のセンサ。
【請求項３】
前記導体素子は、プリント回路基板の一側に取り付けられ、前記第１および第２の抵抗器は、前記プリント回路基板の他側に位置する、請求項１に記載のセンサ。
【請求項４】
前記温度センサは、前記プリント回路基板の前記他側に位置する、請求項３に記載のセンサ。
【請求項５】
前記温度センサは、負の温度係数の抵抗器である、請求項４に記載のセンサ。
【請求項６】
前記センサは、複数の前記第１の抵抗器と電気的に直列に相互接続する複数の前記導電性ストリップを含み、前記導電性ストリップは、複数のギャップによって間隔を置かれる、請求項１に記載のセンサ。
【請求項７】
前記センサは、プリント回路基板上に取り付けられるカバープレートおよびガスケットを含む、請求項６に記載のセンサ。
【請求項８】
温室、アトリウム、窓、フリーザ・ガラス・ドア、天窓とともに使用するために、飛行機、ヘリコプター上で使用するために、食品サービス、フリーザ／冷蔵庫、宇宙船、建物で使用するために、草地および庭地の保守、刈り取りのような造園のために、または、天気の決定、気候、生態系維持のために、または、医療用途ならびに組織および細胞の保管、殺菌のために、または、食品の調製および保存のために、前記センサは、取り付けられる、請求項１に記載のセンサ。
【請求項９】
前記センサは、トラック、乗用車、モーターバイク、レクリエーション用乗り物、電車、またはボートを含む動力付き輸送手段上の使用のために取り付けられる、請求項１に記載のセンサ。
【請求項１０】
前記センサは、太陽電池パネル上の使用のために取り付けられる、請求項１に記載のセンサ。
【請求項１１】
前記センサは、トラフ反射器上の使用のために取り付けられる、請求項１に記載のセンサ。
【請求項１２】
前記センサは、造園、草地および庭地の保守、農業用途、収穫または潅漑用のスプリンクラーシステムにとって役立つ、請求項１に記載のセンサ。
【請求項１３】
前記センサは、太陽電池パネル自律式クリーニング装置とともに使用のために取り付けられる、請求項１に記載のセンサ。
【請求項１４】
前記センサは、ランプ・クリーニング装置とともに使用のために取り付けられる、請求項１に記載のセンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、湿度センサに関する。そして、特に降雨強度センサ（ＲＩＳ）に関する。
【背景技術】
【０００２】
雨センサは、この種の検出が要求されるところで時として雨の存在の検出のためにありふれたものである。しかしながら、大部分の雨センサは、移動機構および／またはアクティブ電子部品に依存する。そしてそれは、性能限界を有するか、または、場合によっては、製造して運用するのに法外に高価でもよい。
【０００３】
多くの雨センサは、目下、潅漑コントロールのために使用される。１つのそのような例は、予め設定された雨量を検出するためのコンテナを有する特許文献１に記載されている。不都合にも、この雨センサは、予め設定された雨量と大量の雨量とを区別することができない。そのセンサは、日光において急速に乾燥状態に戻る。そして、雨量が大量のである場合、潅漑コントローラに早まって散水を開始させる。
【０００４】
別の例は、フロントガラスのワイパーを作動するために使用されるボッシュの車両フロントガラス雨センサ（Ｍｉｃｈｅｎｆｅｌｄｅｒらに対する特許文献２の光学センサ）である。このセンサは、ガラスの外表面に水があるときに、ガラスに対する反射光ビームの屈折の変化に依存する。センサの視野と整列されるときに、自然光（例えば日光）は、誤った指示を起動させることができる。
【０００５】
雨センサの他の例は、特許文献３に記載されている。そしてそれは、漏斗を通った水がその上に落下することによって回転されるタービンホイールを使用する。そして、機構を動かなくなるのを防止するために交換可能なフィルタを必要とする。
【０００６】
他の例では、特許文献４は、雨滴が２本の平行したロッドを架橋するときの変化を検出するために、アクティブ電子回路を必要とする雨センサを記載する。同様に、特許文献５に記載された雨センサは、漏斗を通った雨滴を２つの垂直に間隔を置かれたグリッドの上に動かし、そして、雨滴を計数してその結果を表示するために、複雑な電子回路を使用する。
【０００７】
他の例では、特許文献６は、雨量の水分をそれが到着するにつれて蒸発させるために必要とする電力を測定するためにアクティブ電子工学を用いて雨量レートを決定する。
【０００８】
したがって、１つ以上の上述の欠点に対処する改良された、まだ単純な降雨強度センサの必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】米国特許第４，９１９，１６５号明細書
【特許文献２】米国特許第６，３７６，８２４号明細書
【特許文献３】米国特許第５，５０５，０８２号明細書
【特許文献４】米国特許第４，５７８，９９５号明細書
【特許文献５】米国特許第４，５２０，６６７号明細書
【特許文献６】米国特許第４，３０５，２８０号明細書
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１０】
したがって、降雨強度センサであって、センサは、回路を備え、
回路は、
（ｉ）第１の抵抗器、および、
（ｉｉ）第１の抵抗器に対して電気的に直列に接続される少なくとも２つの間隔を置かれた導電性ストリップを含み、第１の抵抗器は、導電性ストリップの間に位置しており、導電性ストリップと接触する雨滴がその間に減少した抵抗パスを提供するように、そしてそれが第１の抵抗器と電気的に並列であるように、導電性ストリップは、十分に間隔を置かれる、センサが提供される。
【００１１】
一実施例において、回路は、導電性ストリップのうちの１つが、第２の抵抗器、および第２の抵抗器と導電性ストリップとの間に接続される電圧タップと、グラウンドとの間に直列に接続された分圧器である。第２の抵抗器は、それに印加される基準電圧を受けるために位置する。雨滴が少なくとも２つの導電性ストリップに接触するときに、その間の抵抗値が第１の抵抗器および雨滴抵抗パスの並列抵抗値へと減少して、これにより電圧タップを引き下げるように、センサは構成される。
【００１２】
一実施例において、複数の雨滴が少なくとも２つの導電性ストリップに接触するときに、雨滴の数の測定を可能にするように電圧タップがさらに引き下げられるように、センサは構成される。
【００１３】
一実施例において、センサは、コントローラに電気的に接続している温度センサをさらに含む。
【００１４】
別の実施例では、導電性ストリップおよび前記第１の抵抗器は、非導電性材料上に取り付けられる。
【００１５】
一実施例において、導体素子は、プリント回路基板の一側に取り付けられ、第１および第２の抵抗器は、プリント回路基板の他側に位置する。センサは、プリント回路基板の他側に位置する温度センサをさらに含む。センサは、負の温度係数の抵抗器である。
【００１６】
一実施例において、センサは、複数の第１の抵抗器と電気的に直列に相互接続する複数の導電性ストリップを含み、導電性ストリップは、複数のギャップによって間隔を置かれる。センサは、プリント回路基板上に取り付けられるカバープレートおよびガスケットを含む。プリント回路基板は、雨滴が前記回路基板から下方へ転がり落ちることができるように角度をつけられる。
【００１７】
別の実施例では、温室、アトリウム、窓、フリーザ・ガラス・ドア、天窓とともに使用するために、飛行機、ヘリコプター上で使用するために、食品サービス、フリーザ／冷蔵庫、宇宙船、建物で使用するために、草地および庭地の保守、刈り取りのような造園のために、または、天気の決定、気候、生態系維持のために、または、医療用途ならびに組織および細胞の保管、殺菌のために、または、食品の調製および保存のために、センサは、使用のために取り付けられる。
【００１８】
別の実施例では、センサは、トラック、乗用車、モーターバイク、レクリエーション用乗り物、電車、またはボートを含む動力付き輸送手段上の使用のために取り付けられる。
【００１９】
別の実施例では、センサは、太陽電池パネル上の使用のために取り付けられる。別の実施例では、センサは、トラフ反射器上の使用のために取り付けられる。別の実施例では、センサは、造園、草地および庭地の保守、農業用途、収穫または潅漑用のスプリンクラーシステムにとって役立つ。別の実施例では、センサは、太陽電池パネル自律式クリーニング装置とともに使用のために取り付けられる。別の実施例では、センサは、ランプ・クリーニング装置とともに使用のために取り付けられる。
【００２０】
発見が容易に理解されてもよいために、実施形態は、例として添付図面に示される。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１は、雨センサの展開斜視図である。
【図２】図２は、複数の導電性ストリップおよび抵抗器を示す回路図である。
【図３】図３は、２つのセンサ導電性ストリップを架橋している雨滴を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
センサおよびその利点のさらなる詳細は、以下に含まれる詳細な説明から明らかである。
【００２３】
図１および図２を参照すると、降雨強度センサは、全体として１０で示され、そして、プリント回路基板１６上に載置される密封ガスケット１４を有するカバープレート１２を含む。密封ガスケット１４は、回路１９を覆って位置するウィンドウ１８を囲む。図示するように、回路１９は、電気的に直列に相互接続される複数の導電性ストリップ（素子）２０および複数の抵抗器２２を含む。導電性ストリップ２０は、複数の非導電性のギャップ２４によって互いに離間される。センサ１０上に落下する雨滴が導電性ストリップ２０およびそれらの間のギャップ２４にのみ接触するように、ウィンドウ１８は、導電性ストリップ２０およびギャップ２４のそれぞれの部分を覆って位置する。導電性ストリップ２０および抵抗器２２は、非導電性材料上に取り付けられる。適切な非電導性材料は、例えば、ガラス、セラミック、プラスチック、などを含む。導電性ストリップ２０は、導電性接着剤を用いて取り付けられる導体箔、プリント回路銅箔領域、薄膜堆積導体、などでもよい。導電性ストリップ２０は、図示のようなまっすぐ、または螺旋、波、ジグザグのような形状、などでもよい。配線、電圧源、グラウンド、信号バッファリング、ユーザ通信、雨センサおよび温度センサ信号処理のような機能のために実施される当業者に公知の補助的なデバイスおよび回路は、所望に応じて回路に追加されてもよい。
【００２４】
任意のタイプの太陽電池パネルおよびトラフ反射器技術とともに降雨強度センサ１０が使用されうることを、当業者は、容易に理解する。特に、降雨強度センサ１０は、発明者のＳｏｌａｒ  Ｐａｎｅｌ  Ａｕｔｏｎｏｍｏｕｓ  Ｃｌｅａｎｉｎｇ  Ｄｅｖｉｃｅ、および太陽電池ベース技術用としてのＲａｍｐ  Ｃｌｅａｎｉｎｇ  Ｄｅｖｉｃｅとともに使用されることができる。そしてそれは、同時に係属している米国特許出願に記載されていて、その内容は、参照によって本明細書に組み込まれる。
【００２５】
図２を具体的に参照すると、回路１９は、導電性ストリップのうちの１つ２０Ａが、第２の抵抗器２８、および抵抗器２８と導電性ストリップ２０Ａとの間に接続される電圧タップ３０と、グラウンド３２、および１つ以上の抵抗器２２の直列抵抗との間に、直列に接続された分圧器である。第２の抵抗器２８は、それに印加される基準電圧３４を受けるために位置する。
【００２６】
さらに図２を、そして図３を参照すると、１つの抵抗器２２と、少なくとも２つの互いに離間した導電性ストリップ２０とが、直列に電気的に接続される。抵抗器２２は、２つの導電性ストリップ２０の間に位置する。２つの導電性ストリップ２０とブリッジ状に接触している雨滴３６が、その間に、抵抗器２２と電気的に並列である雨滴の抵抗パス３８を提供するように、導電性ストリップ２０は、互いに十分に離間される。雨滴３６が少なくとも２つの導電性ストリップ２０に接触するときに、その間の抵抗値が抵抗器２２および雨滴抵抗パス３８の並列抵抗値へと減少して、これにより電圧タップ３０を引き下げるように、センサ１０は構成される。複数の雨滴３８が少なくとも２つの導電性ストリップ２２に接触するときに、雨滴の数の測定を可能にするように電圧タップ３０がさらに引き下げられるように、センサ１０は構成される。
【００２７】
図１を再度参照すると、温度センサ４０は、コントローラ（図示せず）に電子的に接続している。温度センサ４０は、負の温度係数（ＮＴＣ）抵抗器、または当業者に公知の他の適切な温度センサである。導電性ストリップ２０は、プリント回路基板６の一側に取り付けられる。一方、抵抗器２２、抵抗器２８および温度センサ４０は、プリント回路基板１６の他側に位置する。
【００２８】
潜在的につかみにくいかまたは低い可視性条件の前触れを提供することによって輸送の安全性を改善するために、本明細書に記載されている降雨強度センサ１０は、危険通知システムと統合されることができる。すべての気候においてフロントガラスのワイパータイプの降雨除去を提供するために、降雨強度センサ１０は、冬季降雪センサと統合されることもできる。
【００２９】
降雨強度センサ１０は、例えば、温室、アトリウム、窓、フリーザ・ガラス・ドア、天窓のような、そして、飛行機、ヘリコプター、および、トラック、乗用車、モーターバイク、レクリエーション用乗り物、電車、ボートなどを含む動力付き輸送手段において、そして、食品サービス、フリーザ／冷蔵庫、宇宙船、建物、光起電力ソーラー（従来のパネルおよび従来にないソーラー用途）、トラフ反射器のような、そして、草地および庭地の保守、刈り取りのような造園のために、あるいは、天気の決定、気候、生態系維持のために、あるいは、医療用途ならびに組織および細胞の保管、殺菌のために、あるいは、食品の調製および保存、などのために、いかなる数のアプリケーションにも使用することができる。センサ１０は、造園、草地および庭地の保守、農業用途、収穫または潅漑用のスプリンクラーシステムにとって特に役立つ。
【００３０】
オペレーション
図２および図３をここで参照すると、降雨強度センサ１０の動作は、記載される。温度センサ４０は、雨（そして雪または氷ではない）がいつ降るかを決定するために用いられる。次いで、基準電圧３４は、抵抗器２８に印加される。乾燥した天気では、タップ電圧３０は、以下の方程式で決定される。
【数１】
0006434405.tif 000002
雨滴が存在するときに、図３に示したように、導電性ストリップ２０間の抵抗値は、抵抗器２２および雨滴抵抗パス３８の並列抵抗値へと減少して、これにより電圧タップ３０を引き下げる。複数の雨滴が同時に複数の導電性ストリップ２０に架橋すると、タップ電圧３０をさらに引き下げる。その結果、タップ電圧３０は、センサ表面上の雨滴の数を効果的に測定する。
【００３１】
図１を参照すると、センサ１０は、水平から離れた傾斜角度において取り付けられる。これによって、雨滴は、センサ１０を下方へ流れる。雨滴が短時間の間センサ１０上に存在するので、予め定められた校正係数が適用されるときに、ある期間（例えば１分間）にわたって雨滴数を累算することは、降雨強度を効果的に測定する。より長い期間にわたる強度の合計は、積算雨量を生成する。
【００３２】
現在発明者によって考察されるように上記説明が特定の好ましい実施形態に関するにもかかわらず、ＲＩＳがその広い態様において本明細書に記載されている機械的および機能的等価物を含むことが理解されよう。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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