NO142568B - Innretning for automatisk styring av oppvarmede vinduer - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører en innretning for automatisk styring av oppvarmingen i vinduer som er utstyrt med et elektrisk varmesystem som sørger for tilstrekkelig utsyn fra kjøretøyet og eliminerer dugg og belegg av rim eller is, som kan danne seg på vinduenes overflate.

Man vet at anvendelse av oppvarmede bakruter i motorvogner

i de siste årene er blitt mer utbredt på grunn av anvendelsen av elektriske nett til en lav pris, og som består av elektrisk ledende lag som er avsatt på overflaten av ruten, og deretter eventuelt forsterket av ytterligere belegg av kobber og nikkel, som er avsatt på kjemisk eller elektrokjemisk måte.

Oppvarmingen krever alltid et strømforbruk på fra 100-

150 watt, og det ér derfor ønskelig å gjøre innkoblingen automatisk. Man legger merke til at når styringen er manuell, og man nøyer seg med å signalisere at varmesystemet er påsatt ved hjelp av et lyssignal, så vil ofte førerens oppmerksomhet bare være rettet mot kjøringen, slik at det går unødig lang tid før varmeapparatet blir slått av.

Anvendelsen av et tidsrelé reduserer denne ulempem, men utgjør i seg selv en ufullstendig løsning, idet reléet nødven-digvis må reguleres etter den lengste tid apparatet skal få anledning til å virke. Det er derfor ønskelig å styre oppvarmingen ved hjelp av følere for fuktighet eller rim, og søkeren har for dette formål i ålment tilgjengelig norsk søknad nr. 515/72 foreslått å anvende en duggføler, som består av et system av elektroder som er plassert sammen på den indre overflate av ruten samtidig med varmenettet. En slik innretning tillater en bedre økonomi med strømforbruket. Den gjør det også mulig å

øke varmestyrken og å forbedre fordelingen.

Dette tilveiebringer automatisk et godt utsyn gjennom

ruten over det hele, eller i det minste over en del av denne så lenge temperaturen på den indre overflaten er mindre enn dugg-punktet i atmosfæren inne i kjøretøyet, dvs. ikke bare når det er fuktig og kaldt, men også under snefall eller når det dannes rim på den ytre overflate. Det er også fastslått at det ved enkelte atmosfæriske forhold vil kreve lang tid før apparatet trer i funksjon. Disse forhold kan f.eks. oppstå etter at kjøre-, tøyet har vært hensatt i lengre tid ute om vinteren, slik at den ytre overflate av vinduet er dekket av sne, rim eller is, samtidig som den indre overflate er tørr. Nærværet av passasjerer øker gradvis duggpunkttemperaturen slik at det dannes dugg som kan påvirke føleren og koble inn varmeapparatet. Hvis det belegg som danner seg på den indre overflate består av rim, vil følsomheten av føleren kunne være utilstrekkelig til å koble inn apparatet.

De ulemper, som er nevnt, opptrer bare ved lave temperaturer, og dat har vist seg mulig å erstatte virkningen av fuktig-hetsføleren, før denne kan tre i virksomhet, ved hjelp av en temperaturføler hvis virkning ikke er avhengig av at det dannes et ledende belegg på den indre overflate av vinduet. I kjøretøyets indre og fortrinnsvis foran i kupéen, finnes det, langs de ytre veggene, områder som er avskjermet fra direkte påvirkning av varmeinnretningene, og hvor de atmosfæriske forhold med en viss forskyvning gjenspeiler de forhold som finnes i nærheten av bakvinduet, og ifølge oppfinnelsen kan man anvende dette for å forbedre virkningen av oppvarmingen.

Foreliggende oppfinnelse angår således en innretning for automatisk styring av oppvarmingen av vindu i et kjøretøy, omfattende en temperaturføler og en fuktighetsføler, som er følsom for fuktighet som avsettes på den indre flate av vinduet, og denne innretning karakteriseres ved at følerne virker samtidig, at temperaturføleren er anbragt på et annet sted i kjøretøyet,

og er følsom for temperaturen inne i kjøretøyet og utenfor kjøretøyet samtidig, videre at temperaturføleren er anbragt i forbindelse med en av kjøretøyets yttervegger, samt at innretningen inneholder et elektrisk opplegg, hvor det signal, som leveres av temperaturføleren, kompenserer det signal som leveres av fuktighetsføleren.

Det er således mulig å utnytte det forhold at temperaturen foran i kupeen er omtrent den samme som den man finner i nærheten av den oppvarmede bakrute, samtidig som fuktigheten her er meget høyere, noe man særlig ser i en sone ved frontruten hvor dugg dannes spesielt hurtig i kaldt vær.

Det er også mulig å anvende det forhold at temperaturen, på den indre overflate av vinduet, og temperaturene, i kupéen, forløper parallelt fra det øyeblikk en person kommer inn.

Ved en annen utførelsesform vil temperaturføleren bare være følsom overfor temperaturer i et passende område i vognen i nærheten av bakruten, eller fortrinnsvis bak instrumentpanelet. Det vil i dette område være steder som er tilstrekkelig avskjermet og dermed tilstrekkelig avkjølt av den ytre atmosfære, særlig når vognen er i bevegelse, til at temperaturen ligger mellom den ytre temperatur og den temperatur som gradvis etableres inne i kupéen. Ved en foretrukket utførelse befinner ekstraføleren seg i en av kanalene langs den ytre vegg i karrosseriet. Føleren trer i virksomhet i et område omkring 0°C, den nøyaktige verdi og plasseringen må åpenbart bestemmes ut fra vognens struktur og kan bestemmes eksperimentelt.

En slik føler virker på vindusoppvarmingen uansett luftens fuktighet. Innkobling av varmeapparat gjennom denne føler er følgelig aldri ubetimelig, erfaring viser at, når den ytre temperatur er noe under 0°C, vil nærværet av sjåføren i kjøretøyet nesten bestandig fremkalle dugg eller rimdannelse, videre er følerens virkning av kortvarig art,fordi den avbrytes ved at temperaturen gradvis heves i kupéen. Styringen av varmeapparatet kan selvsagt også påvirkes av en vanlig bryter.

For å få en praktisk utførelse av denne andre variant, kan man anvende forskjellige temperaturfølere. Ifølge en utførelse, som betraktes som særlig fordelaktig på grunn av sin enkelhet, kan temperaturføleren bestå av en enkel termostatisk kontakt, som f.eks. styres av et bimetall, og som lukkes når temperaturen er under 0°C og som er koblet i parallell med fuktighets-føleren. Begge de to følere plasseres fortrinnsvis mellom jord-og inngangskontakten til en forsterker, som består av en vippe med to nivåer hvor utgangen styrer et relé, som er plassert i strømtilførslen til varmenettet. Ifølge en annen løsning kan man anvende varmevariable motstander hvis signal kombineres med signalet fra fuktighetsføleren, og fortrinnsvis forsterker det sistnevnte signal.

De forskjellige egenskaper ved oppfinnelsen fremgår

av de etterfølgende beskrivelser av to foretrukne eksempler hvor temperaturføleren er plassert inne i kupéen, men i nærheten av en vegg som er påvirket av de ytre atmosfæriske forhold. De to eksemplene er beskrevet ved hjelp av de ved-

lagte tegninger.

Fig. 1 viser variasjonen i de karakteristiske egenskaper

av en fuktighetsføler som en funksjon av temperaturen.

Fig. 2 viser et monteringsskjerna for en styringsinnret-

ning utstyrt med en bimetallkontakt som er plassert i parallell med hovedtilførslen for strøm. Fig. 3 viser et monteringsskjerna for styringsinnretning, hvor temperaturføleren består av to varmevariable motstandere, som gir strøm til en sløyfe som korrigerer signalet. Fig. 4 gir karakteristikken for en temperaturføler, som anvender to varmevariable motstander som er vanlig handelsvare.

Man vet at årsaken til at følsomheten til føleren H varierer med temperaturen, er at ledningsevnen i et dugglag avtar sammen med denne og er nesten null idet duggen går over til rim.

Fig. 1 viser ved hjelp av kurven H motstandsøkningen i

en føler, som er helt dekket av et fuktighetslag av en gitt tykkelse, samtidig som temperaturen i vinduet senkes.

Innkoblingen av innretningen kan skje under meget varierende duggforhold, noe som kan føre til at innretningen trer i kraft uten at utsynet er blitt dårligere. På den annen side kan den delen av føleren, som er dekket av fuktighet, variere.

Den forskjellen, som vises i kurven H, er meget viktig å være oppmerksom på når man ønsker en korrekt virkemåte både ved vanlige temperaturer og i stor kulde.

Fig. 2 viser et vindu 1, som er utstyrt med et varmenett

av kjent type, som består av en elektrisk ledende sølvblanding, som er avsatt på vinduet ved hjelp av silketrykk, og som får anledning til å feste seg til glasset under den vanlige varmebe-handling dette gjennomgår, hvoretter nettet forsterkes ved hjelp av et,kobberbelegg og endelig beskyttet av et nikkelbelegg. Dette nett dannes av motstandsbånd 2, som er plassert parallelt mellom

to kontakter 3 og 4 i vinduskanten, og disse kontaktene er delvis skjult etterat vinduet er plassert i karrosseriet.

Fuktighetsføleren H er plassert for eksempel i nedre

del av vinduet 1 til høyre. Den har fortrinnsvis form av en kam som er fremstilt på samme tid som varmenettet, og den består av to tenner som er plassert 0,3-0,4 mm fra hverandre med en totallengde på 150 mm. Man har påvist at det er mulig, ved hjelp av silketrykk, å plassere en slik måler direkte på vinduet.

4 7

Den vil virke i et motstandsområde mellom 10 og 10 Q med strøm-styrke på noen yA, noe som gjør den lite utsatt for elektrolyse-fenomener.

Den ene av elektrodene på fuktighetsføleren H er festet direkte til varmenettet, i prinsippet til kontakten 3, og den andre til et kontaktpunkt 5.

Tilførselsesledningen 6 til kontakten 3 er koblet til jord og følgelig til den negative pol på kjøretøyets elektriske strøm-krets, som får sin strømforsyning fra et batteri 7. Kontaktpunktet 8 på kontakten 4 er festet til tilførselsledningen 9' i styringsboksen 10 (avgrenset ved hjelp av stiplede linjer) ved hjelp av kontaktpunktet 8' og kontakten s i det automatiske styringsreléet S. Varmenettet tilføres derfor en spenning på 12 volt gjennom hovedkontakten 9.

Styringsboksen 10 er plassert på de ytre platene i karrosseriet bak instrumentbordet og er gjennom kontaktpunktene 5 og 5' knyttet til fuktighetsføleren H. Den består i hovedsaken av en føjrste transistor 11, som gjennom 12, er festet til kontaktpunktet 5', dvs. til føleren H som utgjør dens inngangsimpedanse.

Transistoren 11 er montert for å gi et signal som kan for-årsake en transportering av impedansen: forsterkertrinnet be- .. står av transistoren 13, som styrer en vippe med to nivåer, som består av to transistorer 14 og 15. Virkningstrinnet består åv transistoren 16 som er montert i forsyningskretsen til reléet S og beskyttet av en diode 17.

Temperaturføleren T utført ifølge oppfinnelsen, er i form av en bimetallkontakt, som er virksom i temperaturområdet omkring 0°C. Føleren T er plassert inne i styringsboksen og er montert direkte i parallell med føleren H gjennom kontaktpunktet 5', ved inngangen til transistoren 11.

Kontakten s lukkes derfor av reléet S hver gang en av følerne H eller T, som er montert i parallell, blir ledende, dvs. enten etter at det er dannet et dugglag på den indre overflate av vinduet, uansett hvilken grunn denne duggdannelsen måtte ha, eller når temperaturen i de kalde stedene av kupéen er tilstrekkelig

lav, dvs. når været er kaldt under oppstartingen.

Figur 3 viser en annen utførelse. Den viser et vindu

21, tilsvarende det første, utstyrt med et varmenett og en føler.som består av en sølvblanding, som er avsatt på overflaten av glasset og varmebehandlet. Dette nett 22 består av motstandsbånd som tilføres strøm av to kontakter utstyrt med kontaktpunkter for tilknytning 23 og 34. Fuktighetsføleren H er plassert i den øvre del av vinduet på midten og utstyrt med to kontaktpunkter 25 og 26. Kontaktpunktene 23 i varmenettet 22 er gjennom jord knyttet til batteriet 27. Kontaktpunktene 24 er knyttet til en sikring 28, som er plassert ved utgangen av hovedkontakten 29 gjennom kontaktpunktet 24' og kontakten s i det automatiske styringsreléet S.

Styringsboksen 30 er plassert i motorkassen.

Kontaktpunktene 25 og 26 til føleren H er knyttet hen-holdsvis til de to inngangskontaktene 25" og 26' hvortil er montert en shuntmotstand R, som er i størrelsesorden av den maksi-male motstand i føleren H, f .eks. 1 Mf2.

Kontaktpunktet 25' forsynes gjennom en kondensator 31

ved hjelp av en sinusgenerator, som består av en transistor 32, montert i en oscillerende krets av kjent type. Denne krets, som er vist på figuren, gir et vekselstrømsignal på 1 volt med en frekvens på 1000 Hz.

Kontakten 26' er gjennom motstanden 33 knyttet til midt-punktet 34 på en spenningsfordeler, som består av to motstander 35 og 36, og det har derfor en midlere spenning i nærheten av 6 volt. Denne montering gjør det mulig å tilføre føleren H en svakt varierende spenning og å eliminere enhver risiko for øde-leggelse, selvom de klimatiske betingelser er meget hårde.

Boksen 30 inneholder også en forsterker, et likerettings-trinn, en vippe med 2 nivåer og et virkningstrinn.

Forsterkeren bestar av en integrert krets 37 av vanlig type (type 741), det direkte kontaktpunkt ( + ) er knyttet til kontaktpunktet 26' og mottar følgelig et varierende signal med en amplitude som er omvendt proporsjonal med motstanden i hoved-måleren.

Likerettingstrinnet består av dioden 38, som forsynes av kretsen RC som dannes av kondensatoren 3 9 og motstanden 40.

Vippen anvender en integrert krets 41 av samme type som forsterkeren 37. Kontakten (-) mottar det likerettede analoge signal og den motvirkende motstand 43. På denne måten vil vippen kobles inn når spenningen på kontakten (-) nærmer seg 2 volt for bare å koble seg ut når spenningen faller under 1 volt. Verdien gitt på de to motstander 44 og 45, gjør det mulig å regulere avstanden mellom de to nivåene på vippen.

Kretsen 41 forsyner derfor helt eller ikke i det hele tatt sluttrinnet, som består av en transistor 46 som er montert i strøm-kretsen for reléet S. Transistoren 4 6 er beskyttet av en diode 47.

Ifølge en utførelse omfatter styringskretsen en temperaturføler T, som består av to varmevarierende motstander som er koblet i serie Tl og T2, plassert ved utgangen av forsterkeren 37, hvor mellomkontaktpunktet 48 forsyner forsterkerkontakten (-) i motsatt retning for å korrigere effekten.

Motstanden Tl er en motstand med negativ temperaturkoeffi-sient, og motstanden T2 er en motstand med positiv temperatur-koeffisient.

Hvis 6 er den målte temperatur inne i måleboksen, ti og

t2 motstandene i de to varmevariable motstandene Tl og T2 ved denne temperatur, er den motvirkende spenning på kontakten 48, proporsjonal med t2/tl, og totaleffekten G på forsterkeren re-duseres i forholdet tl/t2.

Fig. 4 viser variasjonen i karakteristikken i en temperatur-føler som anvender to kommersielt tflgjengelige varmevariable motstander.

Kurven Tl viser variasjonen i motstandene i en motstand av typen K 11- 100 K, kurven T2 viser variasjonen i en varmevariabel motstand av typen P 270.Cll. Kurven G viser reduksjonen i styrk-en på forsterkeren når temperaturen øker. Anvendelsen av en enkelt varmevariabel motstand gjør det ikke mulig å tilveiebringe en så tydelig korreksjon.

Så lenge som temperaturen i det indre av vognen er lav, vil valget av en forsterker med høy effekt> kompensert ved nærvær av en ekstraføler, således gjøre det mulig å forsterke signalet fra føleren H i tilstrekkelig grad til praktisk talt å kompensere for tapet av følsomhet på grunn av den reduserte temperatur på den indre overflate av vinduet, og særlig under rimdannelse.

På grunn av shunten R er videre innretningen istand til å virke selv i fravær av et fuktighetsbelegg når temperaturen, som er registrert av føleren T, er noe lavere enn 0°C. I fig. 1 viser kurven r, for en gitt tykkelse av belegget, variasjonen i motstanden mellom kontakten 25' og 26'.

Innretningen virker på følgende måte:

1. Ved vanlige temperaturer:

- Vognen står stille, kontakten 29 er brudt: Hvilestilling.

- Sjåføren kommer inn i vognen, kontakten sluttes:

. Dannelse av duggbelegg (r# 10 <4>£2) :

Forsterkeren 37 tilføres en tilstrekkelig spenning til

å åpne transistoren 46; S trer i virksomhet, slutter kontakten A og kobler inn varmen.

. Duggen oppløses (r # IO<5> o,) :

Vippen 41 sperrer transistoren 4 6 og kobler ut varmen.

2. Rimdannelse:

Reduksjonen av temperaturen i føleren T erstatter grad-

vis følsomhetsområdet i fuktighetsføleren H: r kan bli større enn 5.IO5 fi, mens G er større enn 500.

3. E tter lengre henstand ved meget lave temperaturer:

Umiddelbart etter at kontakten er sluttet, vil nærværet

av shuntmotstanden R være tilstrekkelig til å koble inn varmen i bakvinduet, men den gradvise økning av temperaturen i det indre av vognen, på grunn av motorens gang, reduserer gradvis amplituden av signalet fra føleren T. Når temperaturen i de kalde områder i kupéen ligger tilstrekkelig over 0°C, befinner man seg i det normale virksomhetsområde. Oppvarmingen avbrytes således når det ikke er mer dugg eller rim på hoved-føleren H.

Virkningen er derfor i overnesstemmelse med det som er beskrevet i det foregående eksempel.

Man kan også ha andre utførelser innenfor oppfinnelsens ramme, som f.eks. å innføre en ekstra varefølerkontakt i parallell med temperaturføleren, direkte i tilførselskretsen til varmenettet, men en slik løsning ville ha få fordeler siden det ville være nødvendig å overdimensjonere varmesystemet. Forbedringen, som er foreslått i den foreliggende oppfinnelse, er selvsagt uavhengig av hvilket oppvarmet vindu som anvendes. De forskjellige vindus-typer er kjent og er bare gjengitt på summarisk måte for å for-klare oppfinnelsen.

Claims (3)

1. Innretning for automatisk styring av oppvarmingen av vindu i et kjøretøy, omfattende en temperaturføler og en fuk-tighetsføler (H) som er følsom for fuktighet, som avsettes på den indre flate av vinduet (1), karakterisert ved at følerne virker samtidig, at temperaturføleren (T) er anbragt på et annet sted i kjøretøyet og er følsom for temperaturen inne i kjøretøyet og utenfor kjøretøyet samtidig, idet temperaturføleren (T) er anbragt i forbindelse med en av kjøre-tøyets yttervegger, og at innretningen inneholder et elektrisk opplegg hvor det signal, som leveres av temperaturføleren (T), kompenserer det signal som leveres av fuktighetsføleren (H).

2. Innretning ifølge krav 1, karakterisert ved at temperaturføleren (T) omfatter to temperaturføl-somme motstander (T-^T,,) med motsatt motstandskoeffisient.

3. Innretning ifølge krav 2, karakterisert ved at det mellom mostandene (T^T.^) er anordnet en kompen-seringskrets (48,37).