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Die
Erfindung betrifft eine Sonnensensoranordnung für eine Kraftfahrzeugklimaanlage
mit zumindest einem Lichteintrittselement und zumindest einem Wandlerelement,
wobei das Lichteintrittselement geeignet und eingerichtet ist, Licht
in die Sonnensensoranordnung eintreten zu lassen und das Wandlerelement
zur opto-elektronischen Wandlung des eingetretenen Lichts geeignet
und eingerichtet ist.
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Bekannte
Sonnensensoreinrichtungen für Kraftfahrzeugklimaanlagen
sind zumeist im Innenraum eines Kraftfahrzeugs oftmals im Bereich
des Armaturenbretts unterhalb der Windschutzscheibe angeordnet.
Die Signalübertragung
zu einem Steuergerät
der Kraftfahrzeugklimaanlage erfolgt dabei über elektrische Leitungen.
Zur Übertragung
der elektrischen Signale von dem Wandlerelement beziehungsweise
von der Sensoranordnung mit dem Wandlerelement zu dem Steuergerät der Kraftfahrzeugklimaanlage
gibt es verschiedene Methoden, und zwar eine sogenannte passive
Methode und eine sogenannte aktive Methode. Erforderlich für beide Methoden
der Signalübertragung
ist jedoch eine elektronischer Schaltungsanordnung in der Sensoranordnung.
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Ein
Nachteil derartiger Sonnensensoranordnungen ist, dass das elektrische
Signal, das von dem Wandlerelement gegebenenfalls unter Zwischenschaltung
der elektronischen Schaltungsanordnung in die Leitungen eingekoppelt
und zum Steuergerät übertragen
wird, verschiedenen Störungen
ausgesetzt ist. So kann das Signal beispielsweise durch Einkopplungen
von elektromagnetischen Feldern, sei es, dass diese elektromagnetischen
Felder aus dem Kraftfahrzeug stammen, sei es, dass diese elektromagnetischen
Felder aus der Umwelt stammen, gestört werden. Es ist daher bei
der Entwicklung des Sensors, bei der Wahl der Übertragungsmethode und bei
der Auslegung der elektrischen Leitungen zwischen der Sensoranordnung
und dem Steuergerät
an die elektromagnetische Verträglichkeit
zu denken. Umgekehrt muss an die elektromagnetische Verträglichkeit
auch gedacht werden, da über
die Leitungen zwischen der Sensoranordnung und dem Steuergerät selbst
elektromagnetische Felder erzeugt werden, die wohlmöglich andere
elektronische Baugruppen des Kraftfahrzeugs oder elektronische Baugruppen
in der Umwelt stören
könnten.
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Hier
setzt die vorliegende Erfindung an.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt das Problem zugrunde, mögliche Störungen durch
die Einkopplung und Auskopplung von elektromagnetischen Feldern
zwischen der Sonnensensoranordnung und einem Steuergerät zu verhindern.
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Bei
den bisher verwendeten Sonnensensoranordnungen ist darüber hinaus
das Lichteinkoppelelement unmittelbar mit dem Wandlerelement verbunden.
Die Sonnensensoranordnungen haben dadurch zwar eine kompakte, aber
dennoch voluminöse
Bauform. Da es für
die Einkopplung des Sonnenlichtes erforderlich ist, dass das Eintrittselement sichtbar
platziert ist, macht dies oftmals eine sichtbare Platzierung der
Sonnensensoranordnung insgesamt notwendig. Dieses ist jedoch vor
dem Hintergrund eines gefälligen
Designs nachteilig.
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Auch
hier setzt die Erfindung an.
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Der
Erfindung liegt somit ferner das Problem zugrunde, eine Sonnensensoranordnung
vorzuschlagen, welche mehr Gestaltungsspielraum bietet.
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Diese
Probleme werden erfindungsgemäß dadurch
gelöst,
dass das Sonnensensorelement einen Lichtwellenleiter aufweist, und
dass das Lichteintrittselement und das Wandlerelement über den Lichtwellenleiter
miteinander verbunden sind, wobei der Lichtwellenleiter geeignet
und eingerichtet ist, das eingetretene Licht zu leiten.
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Durch
die erfindungsgemäße Verwendung eines
Lichtwellenleiters zum Verbinden des Lichteintrittselementes und
des Wandlerelementes ist es möglich,
das Lichteintrittselement und das Wandlerelement räumlich voneinander
zu trennen. Dieses ermöglicht
einerseits eine Platzierung des Wandlerelements näher am Steuergerät oder im
Steuergerät,
so dass elektrische Leitungen kürzer
sind oder vollständig
entfallen können
und zum anderen ermöglicht
die räumliche
Trennung des Lichteintrittselements und der Wandlerelemente einen
größeren Gestaltungsspielraum
hinsichtlich der Anordnung der einzelnen Komponenten der Sensoranordnung
im Bereich der Innenverkleidung, insbesondere des Armaturenbrettes.
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Bei
den vorzugsweise verwendeten Lichtwellenleitern handelt es sich
um flexible optische Medien aus Mineralglas, meist aus Kieselglas
oder organischem Glas (Kunststoff), in denen Licht kontrolliert geleitet
werden kann. Die Fasern bestehen in der Regel aus einem Kern, einem
Mantel und einer Beschichtung. Der lichtführende Kern dient zum Übertragen
des Signals. Der Mantel hat eine niedrigere optische Brechzahl als
der Kern. Der Mantel bewirkt dadurch Totalreflexionen an den Grenzschichten
zwischen Kern und Mantel und somit eine Führung des Strahls im Kern des
Lichtwellenleiters. Dadurch wird es möglich, das Sonnenlicht vom
Lichteinkoppelelement zum Wandlerelement zu führen.
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Gemäß der Erfindung
kann das Lichteintrittselement an das Ende des Lichtwellenleiters
angeformt sein. D. h., das Lichteintrittselement wird durch eine
entsprechende formende Behandlung des Endes des Lichtwellenleiters
hergestellt. Alternativ könnte
das Lichteintrittselement ein baulich getrenntes Element sein, welches
mit dem Lichtende des Lichtwellenleiters verbunden wird.
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In
bevorzugten Ausführungsformen
hat das Lichteintrittselement eine vorbestimmte Richtungscharakteristik,
um Licht aus bestimmten Raumbereichen einzukoppeln und aus anderen
bestimmten Raumbereichen nicht einzukoppeln.
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Die
Lichteintrittselemente können
Linsen umfassen.
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Gemäß der Erfindung
kann die Sonnensensoreinrichtung genau ein Wandlerelement aufweisen, wobei
dem Wandlerelement genau ein Lichtwellenleiter und genau ein Lichteintrittselement
zugeordnet ist.
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Ebenso
ist es denkbar, dass die Sonnensensoreinrichtung mehrere Wandlerelemente
aufweist und jedem Wandlerelement genau ein Lichtwellenleiter und
genau ein Lichteintrittselement zugeordnet ist. Mit einer solchen
Anordnung wäre
es möglich,
bei entsprechenden Richtungscharakteristiken der Lichteintrittselemente
unterschiedliche Raumrichtungen abzudecken und das Licht aus diesen
unterschiedlichen Raumrichtungen jeweils einem Wandlerelement zuzuführen. Damit
ist es möglich
festzustellen, aus welcher Richtung eine Sonneneinstrahlung erfolgt.
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Ebenso
ist denkbar, dass die Sensoreinrichtung mehrere Wandlerelemente
aufweist und den Wandlerelementen zusammen genau ein Lichtwellenleiter
und jedem Wandlerelement genau ein Lichteintrittselement zugeordnet
ist. Die Lichteintrittselemente haben dann vorzugsweise wiederum
unterschiedliche Richtungscharakteristiken und vor oder nach den
Lichteintrittselementen ist vorzugsweise je ein erstes Filterelement
angeordnet. Am Ende des Lichtwellenleiters ist vor jedem Wandlerelement
dann vorzugsweise je ein zweites Filterelement angeordnet. Je ein
erstes Filterelement und je ein zweites Element können dabei
die gleichen Filtereigenschaften aufweisen und bilden somit ein
Paar. Damit ist es möglich, über die
Lichteintrittselemente gefiltertes Licht den Lichtwellenleitern
zuzuführen,
wobei das Licht der verschiedenen Lichteintrittselemente im Lichtwellenleiter
gemischt wird. Am Ende des Lichtwellenleiters erfolgt dann eine
Auftrennung des Lichtes durch die zweiten Filterelemente, die den
einzelnen Wandlerelementen zugeordnet sind. Dadurch ist gewährleistet,
dass in jedem Wandlerelement nur Licht aus einer bestimmten Raumrichtung
gewandelt wird, das über
ein bestimmtes Lichteintrittselement in den Lichtwellenleiter eingekoppelt
wurde. So haben dann die Lichteintrittselemente unterschiedliche Richtungscharakteristiken.
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Die
verschiedenen Lichteintrittselemente können aus einem Stück geformt
sein. Zum Beispiel aus dem Ende des Lichtwellenleiters. Insofern
kann man auch von einem Lichteintrittselement sprechen, das unterschiedliche
Bereiche mit unterschiedlichen Richtungscharakteristiken und gegebenenfalls
mit Bereichen unterschiedlicher Filtereigenschaften hat.
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Bei
den Filterelementen kann es sich um Farbfilter oder Polarisationsfilter
handeln.
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Gemäß der Erfindung
kann die Sensoranordnung ein Gehäuse
aufweisen, in welchem die Wandlerelemente oder das Wandlerelement
angeordnet sind beziehungsweise ist. Das beziehungsweise die Lichteintrittselemente
können
dann außerhalb
des Gehäuses
angeordnet sein.
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Die
Wandlerelemente können,
wie bereits erwähnt,
auch in einem Steuergerät
angeordnet sein.
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Ausführungsbeispiele
für erfindungsgemäße Sonnensensoranordnungen
sowie für
Lichteintrittselemente von erfindungsgemäßen Sonnensensoranordnungen
sind in den Zeichnungen näher
dargestellt. Es zeigt
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1 eine
erste Sonnensensoranordnung mit einem Gehäuse für ein Wandlerelement,
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2 eine
zweite Sonnensensoranordnung mit einem Steuergerät, welchem das Wandlerelement
angeordnet ist,
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3 ein
erstes Beispiel für
ein Lichteintrittselement und
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4 ein
zweites Beispiel für
ein Lichteintrittselement.
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Die
in 1 dargestellte Sonnensensoranordnung A umfasst
ein Gehäuse 5,
ein Wandlerelement 2, einen Lichtwellenleiter 3,
ein Lichteintrittselement 1 und ein Steckverbinderelement 8.
Bis auf das Lichteintrittselement 1 und einen kleinen Teil
des Lichtwellenleiters 3 sind alle genannten Komponenten
der Sonnensensoranordnung A in dem Gehäuse 5 oder an dem
Gehäuse 5 angeordnet.
Das Gehäuse 5 selbst
ist unmittelbar unter einem Teil der Kraftfahrzeuginnenverkleidung,
vorzugsweise des Armaturenbretts 7 angebracht. Durch eine
Ausnehmung in dem Armaturenbrett 7 ist der Lichtleiter 3 sowie
das an das Ende des Lichtleiters 3 angeformte Lichteintrittselement 1 durch
das Armaturenbrett 7 und durch die Wandung des Gehäuses 5 hindurchgeführt. Das Lichteintrittselement 1 ragt
daher durch das Armaturenbrett 7 hindurch. Vorzugsweise
ist die Ausnehmung in dem Armaturenbrett 7 an einer Stelle
vorgesehen, die unterhalb der Windschutzscheibe eines Kraftfahrzeugs
liegt und die von der Sonne beschienen werden kann.
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Der
Lichtwellenleiter 3 ist von seinem mit dem Lichteintrittselement 1 versehenen
Ende in das Gehäuse 5 hineingeführt und
endet mit seinem anderen Ende an dem Wandlerelement 2.
Dadurch kann Licht, welches über
das Lichteintrittselement 1 in den Lichtwellenleiter 3 eingekoppelt
wird zum Wandlerelement 2 geleitet werden. Gegebenenfalls
wird unter Zuhilfenahme von Koppelelementen das Licht aus dem Lichtwellenleiter 3 in
das Wandlerelement 2 eingekoppelt.
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Bei
dem Wandlerelement handelt es sich um ein opto-elektronisches Wandlerelement 2,
welches das Licht, welches über
den Lichtwellenleiter 3 zum Wandlerelement 2 geführt wird,
in ein elektrisches Signal umwandelt. Bei dem Wandlerelement kann
es sich beispielsweise um eine Fotozelle handeln.
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Das
in ein elektrisches Signal umgewandelte Lichtsignal kann dann von
weiteren Bauelementen 9 verarbeitet werden, um anschließend über eine Schnittstelle,
die als Steckverbinderbuchse 8 ausgebildet ist, am Gehäuse 5 zur
Verfügung
gestellt zu werden. Über
eine Kabelverbindung kann dann die Sonnensensoranordnung A mit einem
Steuergerät einer
Kraftfahrzeugklimaanlage verbunden werden.
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Im
Unterschied dazu ist die zweite Sonnensensoranordnung B (2)
ohne eigenes Gehäuse ausgestaltet.
Vielmehr ist das Wandlerelement 2 und gegebenenfalls weitere
für die
Weiterverarbeitung des gewandelten Lichtsignals vorgesehene Bauelemente 9 unmittelbar
in dem Gehäuse
eines Steuergerätes 6 angeordnet.
Das Steuergerät 6 ist
nicht unmittelbar im Bereich des Armaturenbretts 7 des
Kraftfahrzeugs angeordnet. Dagegen erfolgt die Aufnahme des Lichtsignals
mittels des Lichteintrittselements 1 weiterhin im Bereich
des Armaturenbretts 7, wie schon bei der Sonnensensoranordnung
A gemäß 1.
Damit das Lichtsignal von dem Einkoppelpunkt im Bereich des Armaturenbretts 7 zum
Wandlerelement 2 geführt
werden kann, ist das Lichteinkoppelelement 1 über den
Lichtwellenleiter 3 mit dem Steuergerät 6 verbunden. Der
Lichtwellenleiter 3 ist durch die Gehäusewandung des Steuergerätes 6 hindurchgeführt und
mit dem Wandlerelement 2 verbunden, in den das Licht eingekoppelt
wird. Die Wandlung und die Weiterverarbeitung des in ein elektrisches
Signal umgewandelte Lichtsignal erfolgt wie bei der Sonnensensoranordnung
A gemäß 1
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Das
in der 3 dargestellte Lichteintrittselement 1 ist
an das Ende eines Lichtwellenleiters 3 angeformt. An dem
Lichteintrittselement sind zwei Bereiche vorgesehen, die mit unterschiedliche
Filtern 4a, 4b bildenden Oberflächenbeschichtungen
versehen sind. Bei den Beschichtungen kann es sich um transparente
Farbbeschichtungen handeln, mit denen beispielsweise entweder nur
grünes
oder nur rotes Licht über
diesen Bereich des Lichteintrittselements eingekoppelt werden kann.
Da die mit den Filtern 4a, 4b versehenen Oberflächen des
Lichteintrittselements 1 zugleich eine vorbestimmte Richtungscharakteristik
haben, wird dadurch festgelegt, dass über das eine Filter 4a, 4b nur
Licht aus der einen Richtung und über das andere Filter 4a, 4b nur
Licht aus der anderen Richtung in den Lichtwellenleiter 3 eingekoppelt
wird.
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Sowohl
das Licht der einen Farbe als auch das Licht der anderen Farbe wird über den
Lichtwellenleiter 3 zu zwei Wandlerelementen geleitet,
wobei jedem Wandlerelement ein entsprechendes Farbfilter vorgeschaltet
ist, welches gewährleistet,
dass jedem Wandlerelement nur Licht der einen oder anderen Farbe
zugeleitet wird. In dem Wandlerelement wird dann das Licht der einen
Farbe und somit das Licht, das aus der einen Richtung stammt, in
ein elektrisches Signal umgewandelt. Entsprechend wird in dem anderen
Wandlerelement das Licht der anderen Farbe, das aus der anderen
Raumrichtung stammt, in ein anderes elektrisches Signal umgewandelt.
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Das
in 4 dargestellte zweite Lichteinkoppelelement 1,
das ebenfalls an das Ende eines Lichtwellenleiters 3 angeformt
ist, weist dagegen eine andere Form auf, die entsprechend einer
gewünschten Richtungscharakteristik
ausgestaltet ist, um Licht aus bestimmten Raumrichtungen in den
Lichtwellenleitern einzukoppeln.