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Mittlerweile findet sich fast in jedem modernen Pkw ein Sensor, der
automatisch das Licht einschaltet, bzw. die Scheibenwischer betätigt, wenn
es regnet. kfztech.de erklärt die Sensoren.
Aufgaben des Regenssensors nzw.
Regen-Licht_Sensors
Der Regensensor bzw. Regen-Licht-Sensor im Automobil ist
- Bestandteil der modernen
Komfortelektronik
- angebracht auf der Innenseite
der Frontscheibe außerhalb des Sichtfeldes
- ungefähr so groß wie eine
Streichholzschachtel
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Der Regensensor registriert Wassertropfen auf der Windschutzscheibe durch ein opto-elektronisches Verfahren.
Der Regensensor erkennt an der Veränderung, der durch die Scheibe geleiteten Helligkeit, wie stark es regnet.
Regensensor
(Bosch) |
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Funktion des
Regensensors (schematisch) |
Kurze Erklärung der Funktion des
Regensensors:
Sendedioden (Leuchtdioden) geben ein
Infrarotlicht
ab, welches durch die Windschutzscheibe geleitet und an der äußeren
Scheibenoberfläche reflektiert wird. Empfängerdioden (Fotodioden)
empfangen das reflektierte Licht.
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Bei einer trockenen Scheibenoberfläche erreicht
das Infrarotlicht die Empfangsdiode nahezu mit voller Stärke
(Totalreflexion).
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Bei Regen
dagegen wird es durch die Wassertropfen ausgekoppelt und gelangt nur
noch teilweise dorthin.
Die Steuerungselektronik erkennt anhand dieser Signaldifferenz, dass
sich Wassertropfen auf der Windschutzscheibe befinden und steuert die
Wischanlage.
Da diese Messungen permanent innerhalb des Wischbereiches vorgenommen
werden, erkennt die Sensorik die Stärke des Niederschlags. Dementsprechend
steuert sie Einzelwisch-Vorgänge ebenso wie Wisch-Intervalle mit optimalen
Intervall-Zyklen und das Dauerwischen mit unterschiedlichen
Geschwindigkeiten.
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Da die neue Generation der Regensensoren mit
infrarotem Licht statt des bisher üblichen sichtbaren Lichts arbeitet,
kann der Sensor im geschwärzten Bereich der Frontscheibe untergebracht
werden.
Damit ist der Regensensor von außen
so gut wie nicht sichtbar.
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Regensensor
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Etwas ausführlichere Erklärung des Regensensors
Der
von der Leuchtdiode ausgesandte Lichtstrahl wir über ein Prisma zur
Frontscheibe geleitet. Der Winkel, unter dem das Licht eingeleitet wird, ist
so gewählt, dass das Licht an der Außenseite der Scheibe (Trennstelle
Glas-Luft) zu 100% reflektiert. Dort wird der Lichtstrahl mehrfach zwischen
Scheibenoberfläche und Sensorgehäuse reflektiert und anschließend über ein
weiteres Prisma zur Fotodiode geleitet. Die empfangene Lichtmenge hängt von
der Regenintensität ab, weil Regentropfen die Reflexion an der
Glasoberfläche zum Teil aufheben. Mit zunehmender Benetzung der
Scheibenoberfläche nimmt die prozentuale Lichtreflexion ab. Der Anteil der
reflektierten Lichtmenge dient als Steuergröße für die Intervallzeit. Damit
steuert der Regnsensor in Abhängigkeit von der "gemessenen" Regenmenge die
Geschwindigkeit des Scheibenwischers. Ein Elektronikmodul erzeugt aus der
Veränderung der Lichtmenge ein Signal zur Steuerung des Wischerbetriebs. Um
Fehlinterpretationen durch Kondensationsfeuchte vorzubeugen, hält eine
integrierte Heizung den Messbereich von innen trocken. |
Zusammen mit elektronisch geregelten Wischerantrieben kann im
Intervallbetrieb die Regelung der Wischgeschwindigkeit stufenlos erfolgen.
Bei starkem Regen schaltet das Sensorsystem dann automatisch von Intervall-
auf Dauerwischen um. Während deines plötzlich einsetzenden Wolkenbruchs oder
in der Gischtfahne eines Lkw schaltet die Anlage sofort in die höchste
Geschwindigkeitsstufe. Fallen nur noch vereinzelt Regentropfen, steuert die
Elektronik die Wischgeschwindigkeit so, dass der Fahrer stets guten
Durchblick hat. Trockenes Reiben der Wischerblätter auf der Frontscheibe und
die damit starke Abnutzung des Wischerbblatts wird vermieden.
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Aktiviert wird der Regensensor am Lenkstockhebel. Die Empfindlichkeit des
Ansprechverhaltens kann auch dort eingestellt werden. Bei BMW bezeichnet man
das System mit AIC (Automatische Intervall
Control). |
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Der neue Regensensor bietet noch weitere Möglichkeiten.
So lässt er sich z.B. zum automatischen Schließen von Fenstern und
Schiebedach nutzen. Ausgestattet mit einem zusätzlichen
Umgebungslicht-Sensor, kann er sogar das Fahrlicht steuern. So wird bei
Dunkelheit oder der Einfahrt in einen Tunnel ohne Zutun des Fahrers das
Licht eingeschaltet. Auch die automatische Scheinwerfer-Reinigungsanlage
arbeitet nach dem Prinzip der im Regensensor verwendeten opto-elektronischen
Messung. |
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Kombinierter Regen-Licht-Sensor
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Mit der Integration von
Regen- und Lichtsensorik
in
einem Modul bietet Hella die Möglichkeit, die sicherheitsrelevanten
Funktionen der automatischen
Wischer- und
Fahrlichtsteuerung
kostengünstig und mit nur geringem
Installationsaufwand zu realisieren.
Der
Fahrer profitiert dabei von einer jederzeit optimal auf die
Niederschlagsmenge abgestimmten Wischgeschwindigkeit. Gleichzeitig
kann er das Einschalten des Fahrlichts, beispielsweise in der
Dämmerung oder bei Tunneldurchfahrten, nicht mehr vergessen.
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Funktion des Lichtsensors
Der
Lichtsensor verfügt über zwei voneinander unabhängige Sensoren zur
Erfassung des
Umgebungslichtes
und der
Vorfeldbeleuchtung.
Der Umgebungslichtsensor misst die allgemeine Lichtintensität. Dazu
erfasst er das Licht in einem möglichst großen Winkel, ohne die
Einfallrichtung zu berücksichtigen. Der Sensor für die Vorfeldbeleuchtung
misst dagegen die Lichtintensität in einem kleinen Winkel ausschließlich
direkt vor dem Fahrzeug.
Ein spezieller Algorithmus erkennt anhand der Daten
dieser beiden Sensoren sowie unter Einbeziehung weiterer Daten aus der
Fahrzeugelektronik die unterschiedlichen Lichtverhältnisse (Tag, Nacht,
Dämmerung oder Tunnel- bzw. Brückendurchfahrten) und schaltet entsprechend
das Fahrlicht ein oder aus.
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Kapazitiver Sensor
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Einen völlig anderen technischen Weg geht
man mit dem kapazitiven
Regensensor von Hella. Da das Sensorkonzept zudem erstmals die
Funktionen der Regen-, Licht-, Feuchte- und Solarmessung vereint,
ersetzt es bis zu drei Einzelsensoren. Die vollständig in die
Windschutzscheibe integrierte Antennenstruktur des Sensors ist
kaum sichtbar. Hierdurch können künftig auch Bereiche der
Windschutz- oder Heckscheibe für die Regenerkennung genutzt
werden, die bisher weniger geeignet waren. Speziell für
gegenläufige Wischsysteme (Butterfly-Prinzip) und Panorama-
Windschutzscheiben hat dies den Vorteil, dass der Sensor optimal
im Wischfeld positioniert werden kann, ohne den Fahrer in seiner
Sicht einzuschränken.
Bei dem neuen Sensorkonzept sind sensitive
Fläche und Steuergerät getrennt. Dadurch lassen sich bisherige Design-
und Integrationsprobleme des Regensensors im Automobil leichter lösen.
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Funktion des Hella-Sensors
Die sensitive Fläche des
Regensensors besteht aus einem Kondensator, dessen Kapazität sich je
nach Benetzungszustand der Scheibe ändert. Treffen Wassertropfen auf die
Scheibe, wird der elektrische Schwingkreis, der die kapazitive
Antennenstruktur enthält, verstimmt. Die daraus resultierenden
Signalveränderungen entsprechen dem Benetzungsgrad der Scheibe und
bestimmen die Wischintensität. In das Steuergerät, das die intelligente
Auswertung der kapazitiven Regensensorik enthält, können in modularer
Bauweise die zusätzlichen Funktionen Licht-, Sonnen- und Beschlagssensorik
kostengünstig integriert werden.
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siehe auch Sensoren
| Quellen für Text
und Bild: BOSCH, BMW, Akademie für Lehrerfortbildung Dillingen, Hella |
Autor: Johannes Wiesinger
bearbeitet:
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