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Hintergrund
der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erfassen der
Stärke
und Intensität
der Sonnenstrahlung, insbesondere einen Sensor zum Erfassen der
auf ein Fahrzeug einfallenden Sonnenstrahlung, der eine darauf reagierende
Steuerung zum Einstellen der Klimaanlage enthält.
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Sonnenstrahlungssensoren
sind weit verbreitet wegen ihrer Fähigkeit, sensorische Eingänge an Kraftfahrzeug-Klimaanlagen
zu liefern, die Mittel zur getrennten Steuerung unterschiedlicher
Bereiche innerhalb des Fahrgastraums enthalten. Einige dieser Sensoren
enthalten nur zwei Fotodioden und bieten eine grobe Trennung der
Sonnenstrahlungsbelastung und des Fahrgastraums in gleiche Hälften. Diese
Sensoren können
für einige
Verbraucher keine ausreichende Auflösung der Strahlungsbelastung
liefern. Andere Strahlungssensoren stellen jedoch vier Fotodioden
für eine
verbesserte Auflösung
der Strahlungsbelastung in Quadranten bereit, die Befestigung der
Fotodioden erfolgt aber auf winkligen Flächen. Durch diese Befestigung
auf winkligen Flächen
werden die Verbindungen von den Fotodioden zur entsprechenden Aufbereitungsschaltung
teurer und weniger zuverlässig.
Ferner verursachen einige dieser in Quadranten angeordneten Strahlungssensoren übermäßige Nebenstörungen bei
einer Fotodiode eines benachbarten Quadranten und messen diese Nebenstörungen zusammen
mit der Strahlungsbelastung des richtigen entsprechenden Quadranten. Diese übermäßigen Nebenstörungen können eine schlechte
Gesamtleistung des Systems zur Folge haben, da der Sensor zu viele
Durchschnittswerte aus den Quadranten erfasst. Ein weiterer Nachteil
einiger Strahlungssensoren besteht in dem von den Fotodioden abgesetzten
Einbau der Aufbereitungsschaltung mit entsprechenden Zuverlässigkeitsproblemen.
Der letztere Nachteil ist besonders bei jenen Sensoren offensichtlich,
die auf Teilen des Fahrzeugs befestigt werden, auf denen sowohl
der Sensor als auch die Aufbereitungsschaltung nicht untergebracht
werden können.
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Die
US 5,117,744 offenbart einen
Sensor für eine
Klimaanlage, der die Steuerung der Klimaanlage in Abhängigkeit
von der Wärmestrahlung
der Sonne und der Position der Sonne gegenüber dem Fahrzeug ermöglicht.
Der Sensor weist eine Mehrzahl Solarzellen auf, die in einer Ausführungsform
in derselben Ebene angeordnet sind. Ein kreuzförmiges Schattenelement erzeugt
auf den Solarzellen ein Schattenbild, das sich mit der Position
der Sonne verändert.
Das Schattenelement besteht aus senkrechten Wänden, die nur zwischen den
Solarzellen angeordnet sind.
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Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen verbesserten
Sonnenstrahlungssensor bereitzustellen, der wenige störende Nebeneinflüsse ausübt, eine
ausreichende Auflösung
der Strahlenbelastung bereitstellt und mit niedrigeren Kosten hergestellt
werden kann.
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Um
diese Aufgabe erfüllen
zu können,
stellt die vorliegende Erfindung einen Sonnenstrahlungssensor mit
allen im Anspruch 1 genannten Merkmalen zur Verfügung. Der Sensor weist eine
Kanalelement auf, das mindestens vier im Wesentlichen parallele
Kanäle
zur Übertragung
von Strahlung festlegt. Das Kanalelement hat eine Oberseite und
einen Boden. Jeder Kanal hat ein erstes und ein zweites offenes
Ende neben der Oberseite bzw. dem Boden des Kanalelements. Jeder
Kanal ist zwischen dem ersten und zweiten offenen Ende eingeschlossen.
Der Sensor weist ferner einen Diffusor auf, der in der Nähe der Oberseite
des Kanalelements angebracht ist. Der Diffusor ist optisch mit den
Kanälen
gekoppelt, um Sonnenstrahlung in das erste offene Ende jedes Kanals
einzubringen. Der Sensor weist auch mindestens vier Fotodioden auf,
die in der Nähe
des Bodens des Kanalelements angebracht sind. Jede Fotodiode ist
optisch mit dem zweiten offenen Ende eines anderen Kanals der Kanäle gekoppelt,
um Strahlung vom entsprechenden Kanal zu empfangen und als Reaktion
darauf ein Signal zu erzeugen.
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Ein
anderer Aspekt der vorliegenden Erfindung stellt eine Vorrichtung
mit allen im Anspruch 11 genannten Merkmalen bereit. Das System
umfasst ein Fahrzeug mit einem Fahrgastraum. Der Fahrgastraum enthält eine
Klimaanlage, die einstellbar ist, um die Klimatisierung der im Innenraum
bereitgestellten Luft zu variieren. Die Vorrichtung umfasst ferner
eine Steuerung zur Einstellung der Klimaanlage. Es ist auch ein
Strahlungssensor des oben beschriebenen Typs vorhanden. Die Steuerung
empfängt
die Signale von den Fotodioden und stellt die Klimaanlage als Reaktion
auf die Signale ein.
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Im
Folgenden wird die Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen
detaillierter beschrieben.
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BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 ist eine Draufsicht einer
Ausführungsform
einer Vorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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2 ist eine Vorderansicht
der Vorrichtung in 1.
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3 ist eine Seitenansicht
der Vorrichtung in 1 von
rechts.
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4 ist eine Ansicht der Vorrichtung
in 1 von unten.
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5 ist eine Schnittansicht
der Vorrichtung in 1 entlang
der Linie 5-5 in 1.
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6A ist eine Draufsicht einer
Schutzkappe gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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6B ist eine Schnittansicht
der Schutzkappe in 6A entlang
der Linie 6B-6B in 6A.
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6C ist eine perspektivische
Ansicht der Schutzkappe in 6A schräg von oben.
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7A ist eine Draufsicht eines
Diffusors gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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7B ist eine Schnittansicht
des Diffusors in 7A entlang
der Linie 7B-7B in 7A.
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7C ist eine Schnittansicht
des Diffusors in 7A entlang
der Linie 7C-7C in 7A.
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7D ist eine Ansicht des
Diffusors in 7A von
unten.
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8A ist eine Draufsicht eines
Kanalelements gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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8B ist eine Seitenansicht
des Kanalelements von 8A.
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8C ist eine Schnittansicht
des Kanalelements von 8A entlang
der Linie 8C-8C in 8A.
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8D ist eine Seitenansicht
des Kanalelements in 8A bei
Blickrichtung von der Linie 8D-8D in 8A.
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8E ist eine Schnittansicht
der Struktur des Kanalelements in 8B entlang
der Linie 8E-8E in 8B.
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9A ist eine Draufsicht einer
Platine mit Fotodioden gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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9B ist eine perspektivische
Ansicht der Platine von 9A.
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10 ist eine schematische
Ansicht eines Systems gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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11 ist ein Schaltplan einer
Schaltung gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
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Zum
besseren Verständnis
der Prinzipien der Erfindung wird jetzt auf die in den Zeichnungen dargestellte
Ausführungsform
verwiesen und zu ihrer Beschreibung eine besondere Terminologie
verwendet. Es versteht sich jedoch, dass damit keine Einschränkung des
Umfangs der Erfindung beabsichtigt ist, und dass sich Änderungen
und weitere Modifikationen der dargestellten Vorrichtung sowie weitere Anwendungen
der Prinzipien der Erfindung wie hier dargestellt einem Fachmann
auf dem Gebiet der Erfindung normalerweise erschließen.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Strahlungserfassungsvorrichtung,
die in einer Ausführungsform
bestimmen kann, in welchem von vier räumlichen Quadranten sich die
Sonne und mit welcher Sonnenstrahlungsintensität befindet. Elektrische Signale
vom Sensor werden von einer Steuerung innerhalb eines Fahrzeugs
zur Steuerung eines Untersystems des betreffenden Fahrzeugs als
Reaktion auf die erfasste Stellung und Strahlungsintensität der Sonne
verwendet. In einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung liefert eine lichtempfindliche Vorrichtung 50 elektrische
Signale 202 an eine Steuerung 200 einer Klimaanlage
eines Fahrzeugs 204. Hierin ist die vorläufige U.S.-Patentanmeldung,
Seriennummer 60/065,375, eingereicht am 12. November 1997, vollständig enthalten.
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Bei
einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung enthält
die Vorrichtung einen Diffusor mit einer Mehrzahl winklig angeordneter
Facetten. Jede Facette ist mit einem Kanal optisch gekoppelt. Diese Kanäle sind
innerhalb einer Kanalelementstruktur festgelegt. Die Strahlung innerhalb
des Kanals wird an eine Fotodiode in der Nähe eines Endes des Kanals geleitet, das
sich entgegengesetzt zu dem Ende des Kanals in der Nähe der Facette
des Diffusors befindet. Die auf die Fotodiode auftreffende Strahlung erzeugt
ein elektrisches Signal, das proportional zu der durch die Facette
hindurchgehenden Strahlung ist. In einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung
sind die Kanäle
poliert, damit die Kanalwände
reflektieren, um so die Gesamt-Strahlungsübertragung von der Facette
zur Fotodiode zu verbessern.
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Die
Fotodioden der vorliegenden Erfindung sind vorzugsweise in derselben
Ebene auf einer Platine aufgebaut. Die Mitte jeder Diode wird annähernd von
der Mittelinie des entsprechenden Kanals geschnitten. Auf diese
Weise stehen die Kanäle
der Kanalelementstruktur vorzugsweise senkrecht zur strahlungsempfangenden
Oberfläche
der Fotodiode. Im Allgemeinen empfängt jede Fotodiode auf Grund der
Winkelausrichtung der entsprechenden Facette Licht von nur einem
einzigen Quadranten. Ferner ist wegen der aus einem lichtundurchlässigen Material hergestellten
Kanalelementstruktur jede Fotodiode von den anderen Dioden optisch
isoliert, so dass Licht innerhalb eines Kanals nicht an einen anderen Kanal übertragen
wird. Zusätzlich
isoliert eine Trenneinrichtung am Boden der Kanalelementstruktur
jede Fotodiode optisch von den anderen Fotodioden. Diese Trenneinrichtung
ist kreuzförmig,
so dass keine Beeinträchtigung
der zum Rand der Platine führenden
elektrischen Verbindung erfolgt.
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Der
Diffusor enthält
vorzugsweise eine Mehrzahl Facetten mit im Allgemeinen ebenen Oberflächen. Jede
Facette ermöglicht
das Eintreten von Licht in einen innerhalb der Kanalelementstruktur
begrenzten und mit der Facette optisch gekoppelten Kanal. Jede Facette
ist vorzugsweise um etwa 30° bis
etwa 60° zur
Mittellinie des entsprechenden Kanals geneigt. Zusätzlich ist
jede Facettenfläche
winklig zu jeder anderen Facettenfläche angeordnet. In einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung beträgt
der Winkel zwischen einer Facette und einer anderen Facette ungefähr 90°. Vorzugsweise
erstreckt sich jede Facette auch über einen Bogen von ungefähr 90°. Vorzugsweise
fängt jede
Facette Strahlung in Abhängigkeit
vom Kosinus des Einfallswinkels der Strahlung auf. Beispielsweise
wird von der Facette eine maximale Strahlung senkrecht zur Facettenebene
aufgefangen. In einem Winkel von 45° auf die Facettenebene einfallende
Strahlung wird zu ungefähr 70%
aufgefangen. Bei dieser Ausführungsform
würde eine
Sensorvorrichtung mit vier Facetten Strahlung aus 360° um die Sensorvorrichtung
auffangen.
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Die
vorliegende Erfindung schließt
auch jene Ausführungsformen
ein, bei denen der Diffusor keine Mehrzahl ebener Facetten enthält. Beispielsweise könnte jeder
Kanal einen eigenen Diffusor besitzen, der entweder eben sein oder
abgerundete Konturen aufweisen könnte.
Als anderes Beispiel könnten
einige Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung einen einzigen Diffusor mit Halbkugel-,
Blasen- oder Kugelform besitzen.
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Wenn
auch hier eine Vorrichtung mit vier in einer 2 × 2-Matrix angeordneten lichtübertragenden Kanälen dargestellt
und beschrieben worden ist, zieht die vorliegende Erfindung auch andere
Konfigurationen in Betracht. Beispielsweise könnten die vier Kanäle in einer
Reihe oder in einer 1 × 4-Matrix
angeordnet werden, wobei zu jedem Kanal eine Facette gehört, die
Strahlung von einem anderen Quadranten der Umgebung empfängt. Die
vorliegende Erfindung zieht auch Kanalelementstrukturen mit mehr
als vier Kanälen
in Betracht. Es kann beispielsweise Ausführungsformen mit beispielsweise
sechs Kanälen
geben, wobei jeder Kanal Licht von einem anderen Winkelabschnitt
der Umgebung empfängt.
Als weiteres Beispiel wird eine Fünfkanalstruktur betrachtet,
bei der ein fünfter
mittiger Kanal Licht von einer Facette empfängt, die im Allgemeinen senkrecht zur
Mittellinie des entsprechenden fünften
Kanals steht.
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Die 1 bis 4 zeigen verschiedene orthogonale Ansichten
einer Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. 1 zeigt
eine Sonnenstrahlenerfassungsvorrichtung 50. Die Vorrichtung 50 enthält ein aus
Polyester hergestelltes Schutzgehäuse 7. Die Vorrichtung 50 dient zum
Erfassen der Position und Intensität einer Strahlungsquelle wie
der Sonne und zur Ermittlung, in welchem von vier Quadranten sich
die Strahlungsquelle befindet. An einem Ende des Gehäuses 7 ist
ein elektrischer Steckverbinder zur Stromversorgung der Vorrichtung 50 sowie
zur Übertragung
von Signalen aus der Vorrichtung 50 angebracht. Eine vorzugsweise
aus Edelstahl hergestellte Halteklammer 3 ist im Allgemeinen
mittig auf dem Gehäuse 7 angebracht.
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5 ist eine Schnittansicht
der Vorrichtung in 1 entlang
der Linie 5-5 in 1.
Die Vorrichtung 50 enthält
eine lichtdurchlässige
Schutzkappe 1, die den Durchgang von Licht in das Innere
der Vorrichtung 50 erlaubt und zusammen mit dem Dichtring 9 und
dem Gehäuse 7 eine
wetterfeste Abdichtung für
die inneren Elemente der Vorrichtung 50 bildet. In einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird die Schutzkappe 1 aus einem
Polycarbonatmaterial hergestellt. Unterhalb der Schutzkappe 1 befindet
sich der lichtdurchlässige
Diffusor 2. Der Diffusor 2 wird vorzugsweise aus
einem Material wie Delryn 527, naturfarben und mit Eigenschaften
gemäß UV NC010
hergestellt. Unter dem Diffusor 2 befindet sich das Kanalelement 5,
das vorzugsweise aus einem lichtundurchlässigen Material wie Polyester
hergestellt wird. Die vorliegende Erfindung zieht für das Kanalelement 5 aber
auch andere Werkstoffe einschließlich der Verwendung von Metallen
wie Aluminium oder Stahl sowie anderer lichtundurchlässiger Werkstoffe
in Betracht.
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Unterhalb
des Kanalelements 5 befindet sich eine im Allgemeinen ebene
Platine 8, die vorzugsweise aus einem Epoxydharz hergestellt
wird und verschiedene elektronische Schaltungen und Bauelemente
einschließlich
vier Fotodioden 54 enthält.
Die Unterseite des Schutzgehäuses 7 wird
von einer Schutzabdeckung 6 abgeschlossen. Die Schutzabdeckung 6 und
das Schutzgehäuse 7 werden
aus lichtundurchlässigen
Werkstoffen wie Polyester hergestellt.
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Die 6A, B und C zeigen verschiedene Ansichten einer Schutzkappe
gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
wird die Schutzkappe aus einem Polycarbonatmaterial wie GE LEXAN
143 oder einem gleichwertigen Material hergestellt. Die Schutzkappe 1 schützt Teile
der Vorrichtung 50 und entzieht vorzugsweise auch die inneren
Bauteile der Vorrichtung 50 dem Blick. Die Schutzkappe 1 erscheint
vorzugsweise lichtundurchlässig,
lässt aber
Infrarotstrahlung durch. Die Schutzkappe 1 beeinträchtigt vorzugsweise
die winkelabhängige
Reaktion der Vorrichtung 50 in keinem nennenswerten Ausmaß. Die Oberflächen der
Schutzkappe 1 und die Oberflächen des Diffusors 2 werden hauptsächlich wegen
der äußeren Optik
gemäß SPI/SPE
Nr. 2 bearbeitet.
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Die 7A, B, C und D zeigen
verschiedene Ansichten eines Diffusors gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Der Diffusor 2 enthält vier
Facetten 56a, b, c und d. Jede
Facette 56 erstreckt sich vorzugsweise über einen Bogen von ungefähr 90° auf dem
Diffusor 2. Jede Facette 56 ist vorzugsweise in
einem Winkel 58 zur Mittellinie 65 des entsprechenden
Kanals der Anordnung geneigt. In der bevorzugten Ausführungsform
beträgt
dieser Neigungswinkel ungefähr
45°. Die
vorliegende Erfindung zieht aber auch Neigungswinkel zwischen ungefähr 30° und 60° zur entsprechenden
Mittellinie in Betracht. In einer bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung besitzt jede Facette 56 eine im
Allgemeinen ebene Oberfläche,
und die ebene Oberfläche
jeder Facette liegt im Allgemeinen senkrecht zur ebenen Oberfläche jeder
anderen Facette. Die vier Facetten 56a, 56b, 56c und 56d des
Diffusors 2 weisen so zu vier verschiedenen Quadranten des
Bereichs über
der strahlungserfassenden Vorrichtung 50.
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Die 8A, B, C, D und E zeigen verschiedene Ansichten der Struktur
eines verlängerten
Kanalelements gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Das Kanalelement 5 enthält vorzugsweise
vier im Allgemeinen zylindrische Kanäle 60a, b, c und d,
die Licht von einer entsprechenden Facette 56a, b, c oder d empfangen.
Jeder Kanal 60a, b, c oder d enthält eine
entsprechende obere Oberfläche 62a, b, c oder d,
die zur Mittelinie 65 des Kanals um denselben Neigungswinkel
wie die Facetten 56 geneigt ist. Die vorliegende Erfindung
schließt aber
auch jene Ausführungsformen
ein, bei denen die obere Oberfläche
eines Kanals in einem anderen Winkel als dem Winkel der Facette
geneigt ist, einschließlich
Oberflächen,
die im Allgemeinen senkrecht zur Mittellinie des Kanals liegen.
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Wie
am besten aus den 8A und 8E zu ersehen ist, sind die
Kanäle 60 vorzugsweise
in einer 2 × 2-Matrix
angeordnet, wobei jede Mittellinie 65a, b, c oder d eines
Kanals 60a, b, c oder d parallel
zu den anderen Mittellinien anderer Kanäle ist. Diese bevorzugte Anordnung
im Wesentlichen paralleler zylindrischer Kanäle verringert im Vergleich
zu Ausführungen
mit winkligen oder gebogenen Kanälen
einerseits die Herstellungskosten und verbessert andererseits den
Durchgang der Strahlung vom Diffusor. In der bevorzugten Ausrichtung
der strahlungserfassenden Vorrichtung 50 verlaufen die
Kanäle 60 im Wesentlichen
senkrecht, wenn die Vorrichtung 50 an einem Fahrzeug angebaut
ist. Der Diffusor 2 stößt an die
Oberseite 70 des Kanalelements 5 und steht vorzugsweise
mit ihr in Berührung.
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Die
Innenwände 63 des
Kanals 60 werden vorzugsweise auf eine Oberflächengüte der Society of
Plastics Industry/Society of Plastics Engineers SPI/SPE Nr. 2 bearbeitet.
Die Oberflächengüte Nr. 2 dient
zur Verbesserung des Reflexionsgrades der Kanalwände und der Übertragung
von Licht durch die Kanäle 60 zu
den Fotodioden. Diese glatte reflektierende Oberfläche der
Innenwände
der Kanäle 60 gestattet
es, die Verstärkung
der Fotodiodensignale zu verringern, die sonst erforderlich wäre. Bei
einer reflektierenden Oberfläche
der Innenwände
können außerdem die
Kanäle 60 für die gleiche
Verstärkung verlängert werden,
wobei die größere Länge mehr Möglichkeiten
für die
Anordnung des Sensors 50 am Fahrzeug bietet. Vorzugsweise
werden die Außenflächen des
Kanalelements 5 im Allgemeinen auf eine Oberflächengüte gemäß SPI/SPE
Nr. 3 behandelt.
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Der
Diffusor 2 wird in der Weise auf das Kanalelement 5 eingestellt,
dass jede Facette 56a, b, c und d im
Allgemeinen auf einen einzelnen Kanal 60a, b, c oder d ausgerichtet
wird. Diese Einstellung wird über
die Grenzfläche
einer Mehrzahl Fixiernuten 64 des Kanalelements 5 aufrechterhalten,
die eine Mehrzahl Fixierstifte 66 auf dem Diffusor 2 aufnehmen.
Wie beschrieben ist jede Facette mit einem Kanal optisch gekoppelt.
Beispielsweise wird an der Facette 56b ankommende Lichtenergie
in den Kanal 60b geleitet, wobei wenig Strahlung in andere
Kanäle gelangt.
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Die 9A und B sind
Ansichten einer im Allgemeinen ebenen Platine gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Wie in 9A und 9B gezeigt befinden sich
auf der Platine 8 vier Fotodioden 54a, b, c und d,
die so angeordnet sind, dass sie der Anordnung der Kanäle 56 entsprechen.
Die Fotodioden 54 sind auf einer einzigen Ebene befestigt,
wodurch die Fertigung vereinfacht, die Zuverlässigkeit erhöht und die
Sensorkosten gesenkt werden. Andere elektrische Bauteile einschließlich Widerstände, Transistoren,
Kondensatoren, integrierte Schaltkreise und andere Bauelemente sind ebenfalls
auf der Platine 8 aufgebaut. Zahlreiche dieser Bauteile
sind in 11 schematisch
dargestellt. Der Übersichtlichkeit
halber sind diese anderen Bauteile nicht in den 9A und 9B dargestellt.
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Auf
der Platine 8 ist in der Mitte zwischen den Fotodioden 54 ein
Fixierloch 76 festgelegt. Der Zapfen 74 des Kanalelements 5 passt
in das Fixierloch 76 und unterstützt die Ausrichtung eines Kanals
mit einer entsprechenden Fotodiode. Das über einen Kanal 60 übertragene
Licht wird weitergeleitet und fällt auf
eine einzelne Fotodiode 54. Beispielsweise wird das über die
Facette 56a übertragene
Licht durch den Kanal 60a geleitet und fällt auf
die Fotodiode 54a. Eine kreuzförmige Trenneinrichtung 68 am
Boden 72 des Kanalelements 5 stellt sicher, dass
das über
einen Kanal übertragene
Licht keine Fotodiode außer
der mit dem jeweiligen Kanal optisch gekoppelten Fotodiode erregt.
Bei allen Fotodioden 54 einer bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung handelt es sich um Silizium-Fotodioden.
In dieser Ausführungsform
entspricht die Fotodiode 54 einer Silizium-Fotodiode mit
Kontaktstiften des Modells ET0106 von East Texas Integrated Circuits.
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11 ist ein Schaltplan einer
für die
vorliegende Erfindung geeigneten Schaltung. Jede Fotodiode 54A, B, C und D ist
mit einem entsprechenden Pufferverstärker 78 elektrisch
verbunden. Der Ausgang der Verstärker 78A, B, C oder D wird
an den Mikroprozessor 80 geliefert. In einer Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung ist die in 11 dargestellte
und dem Fachmann bekannte andere Schaltung für den Betrieb des Mikroprozessors 80 geeignet.
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10 ist eine schematische
Ansicht eines Systems, in dem ein an einem Fahrzeug 204 angebrachter
Sensor 50 Signale 202 an eine Steuerung 200 liefert,
die die Klimaanlage eines Fahrzeugs betätigt. Auf einen Diffusor 2 einfallende
Strahlung 105 wird durch eine Facette in einen Kanal und
auf eine Fotodiode geliefert. Als Beispiel kann die Vorrichtung 50 so
ausgerichtet werden, dass die Facette 56a zur linken Vorderseite
und die Facette 56c zur rechten Rückseite des Fahrzeugs weisen.
Bei dieser Ausrichtung der Vorrichtung 50 und wenn sich
die Sonne in dem Himmelsquadranten in Richtung der linken Fahrzeugvorderseite
befindet, erzeugt die Fotodiode 54a ein stärkeres Ausgangssignal
als die Fotodiode 54c. Die entsprechenden elektrischen
Signale von den Fotodioden 54a und 54c werden
zur Steuerung 200 geleitet. Die Steuerung 200 regelt
die Klimatisierung des Fahrzeugs so ein, dass die erhöhte Aufheizung
des Fahrgastraums 75 auf der linken Fahrzeugvorderseite
ausgeglichen wird, und sie kann ebenso die Klimatisierung des rechten
hinteren Bereichs des Fahrgastraums 75 einregeln, um die
verringerte Aufheizung durch Einstrahlung auszugleichen.
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Jeder
Kanal 60 weist eine Länge
61 und einen Durchmesser 59 auf. In einer bevorzugten Ausführung wird
die Länge
so festgelegt, dass die Vorrichtung 50 durch eine Öffnung wie
z. B. eine in einem Lufteinlassgrill des Fahrzeugs 204 definierte Öffnung eingebaut
werden kann. Bei einem derartigen Einbau würde der obere abgerundete Teil
der Schutzkappe 1 beim Diffusor 2 durch den Grill
hervorstehen und wäre
der Sonneneinstrahlung ausgesetzt. Der im Allgemeinen zylindrische
Teil der Schutzkappe 1 würde durch die Öffnung im
Grill durchgeführt.
Das Schutzgehäuse 7 der
Vorrichtung 50 würde
sich unter dem Grill befinden.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
ergibt die Kombination eines in einem Winkel angeordneten Diffusors
mit Facetten, der Licht über
eine 2 × 2-Matrix
von Kanälen
auf eine entsprechende ebene Matrix von Fotodioden liefert, eine
kostengünstige und
zuverlässige
Vorrichtung. Durch den Aufbau der Fotodioden in einer Ebene auf
derselben Platine, auf der sich auch die Fotodioden-Aufbereitungsschaltung
befindet, entfallen die in einigen Strahlungssensoren verwendeten
langen Leitungen, mit denen die Fotodioden mit der Aufbereitungsschaltung
verbunden werden. Durch den Wegfall langer Leitungen ergeben sich
niedrigere Fertigungskosten und eine erhöhte Betriebszuverlässigkeit.
Durch Kopplung des Diffusors mit den Fotodioden über ein verlängertes Kanalelement
kann der strahlungssammelnde Diffusor dort angeordnet werden, wo
die Strahlung am besten gesammelt werden kann, während die Fotodioden und Aufbereitungsschaltungen
ganz nahe am Diffusor, aber dennoch unauffällig angebracht werden können, so
dass sie das Erscheinungsbild des Fahrzeugs nicht beeinträchtigen.
Die Software zur Aufbereitung der Signale der Fotodioden ist Stand der
Technik.
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Obwohl
die Erfindung in den Zeichnungen und der obigen Beschreibung dargestellt
und detailliert beschrieben worden ist, ist dies nur als beispielhaft
und im Wesen nicht als einschränkend
zu betrachten, wobei es sich versteht, dass nur die bevorzugte Ausführungsform
dargestellt und beschrieben worden ist und dass alle Änderungen
und Modifikationen vom Gültigkeitsbereich
der Ansprüche
abgedeckt sind.