DE4230999A1

DE4230999A1 - Sensor für Kraftfahrzeuge zum Erkennen einer nicht ausreichenden Umgebungshelligkeit

Info

Publication number: DE4230999A1
Application number: DE19924230999
Authority: DE
Inventors: Bernhard Rueger
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 1992-09-16
Filing date: 1992-09-16
Publication date: 1994-03-17

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Sensor nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Ziel eines derartigen Sensors ist es, bei nicht ausrei chender Umgebungshelligkeit auf die Notwendigkeit auf merksam zu machen, das Fahrlicht einzuschalten bzw. selbsttätig diese Einschaltung vorzunehmen. Dabei besteht die Schwierigkeit der richtigen Wahl des maßgeblichen Be leuchtungsstärkewerts. Es hat sich gezeigt, daß bei einer Einstellung des Schwellwertschalters auf einen Beleuch tungsstärkewert, der bei bewölktem Himmel richtig ist, bei wolkenlosem Himmel eine zu frühe Einschaltung des Fahrlichts und umgekehrt erfolgt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Sensor der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem das Fahr licht gerade dann eingeschaltet wird, wenn dies aufgrund der verringerten Umgebungshelligkeit erforderlich ist.

Die Erfindung löst diese Aufgabe durch die kennzeichnen den Merkmale des Patentanspruchs 1.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß das subjek tive Empfinden bei bedecktem und bei wolkenlosem Himmel bei unterschiedlichen Beleuchtungsstärken das Einschalten des Fahrlichts für erforderlich hält. Dies führt dazu, daß der Bewölkungsgrad des Himmels ergänzend zu dem als Grundwert vorgegebenen Wert der Beleuchtungsstärke be rücksichtigt wird. Die erfindungsgemäße Maßnahme, den Be leuchtungsstärkewert entsprechend dem Bewölkungsgrad zu bewerten, kann auf verschiedene Art realisiert werden. Zum einen ist es möglich, den Beleuchtungsstärkewert selbst in der erforderlichen Weise zu bewerten. Gleichbe deutend damit aber ist es auch, den Beleuchtungsstärke wert unverändert in den Schwellwertschalter einzugeben und dessen Schaltschwelle entsprechend der Umgebungshel ligkeit im erforderlichen Maße zu verändern. In beiden Fällen ist das Ergebnis das selbe. Bei starker Bewölkung erfolgt die Änderung des Schaltzustands für den Schwell wertschalter früher, d. h. bei einer größeren Beleuch tungsstärke als dies für wolkenlosen Himmel der Fall ist.

Die Bestimmung des Bewölkungsgrades kann auf unterschied liche Weise erfolgen. So kann beispielsweise im Rahmen von Verkehrsleitsystemen auch eine Information über den Bewölkungsgrad ausgegeben werden und diese dazu verwandt werden, das Detektorsignal in der erforderlichen Weise zu bewerten bzw. den Schwellwertschalter hinsichtlich seiner Schaltschwelle zu verändern. Demgegenüber ergibt sich eine autarke Bestimmung des Bewölkungsgrads mit Hilfe einer Bestimmung der Polarisation des Umgebungslichts. Diese Maßnahme beruht auf der Erkenntnis, daß bei wolken losem Himmel das Licht, das natürlicherweise in der Umge bung vorhanden ist, eine starke Polarisation besitzt, während bei bedecktem Himmel eine Polarisation praktisch nicht mehr meßbar ist.

Diese Erkenntnis kann im Rahmen der Erfindung auf ver schiedene Weise umgesetzt werden. So ist es beispiels weise möglich, mit Hilfe eines einzigen Polfilters die Bewertung vorzunehmen. Das Polfilter wiederum ist dem Be leuchtungsstärkemesser vorgelagert. Dabei sind verschie dene Möglichkeiten gegeben. So kann das Polfilter gegen über der Horizontalen und Vertikalen geneigt sein. Die Neigung kann vorzugsweise parallel zur Neigung der Front scheibe des Kraftfahrzeugs sein. Das Polfilter selbst ist mit seiner Hauptachse lotrecht ausgerichtet. Dabei wird bei klarem Wetter das einfallende stark lotrecht polari sierte Sonnenlicht kaum geschwächt. Bei bewölktem Himmel, bei dem keine Polarisationsvorzugsrichtung existiert, wird der horizontal polarisierte Lichtanteil absorbiert, so daß wiederum nur der lotrecht polarisierte Anteil auf den Detektor gelangt. Dadurch wird der Beleuchtungsstär kewert reduziert und bei entsprechender Wahl des Polfil ters dem des unbewölkten Himmels angepaßt.

Alternativ dazu kann das Polfilter auch um eine horizon tale Achse drehbar sein. Bei klarem Himmel, d. h. stark polarisiertem natürlichen Licht, ergeben sich für den De tektor eine starke Schwankung des eintretenden Lichts. Das Ausgangssignal des Detektors wird ebenfalls starken Schwankungen unterworfen sein und ermöglicht es, in die sem Fall die Stärke der Polarisierung des Umgebungslichts zu erkennen.

Eine weitere Möglichkeit, den Polarisationsgrad des Umge bungslichts zu bestimmen, besteht in der Verwendung zweier vorzugsweise stationärer Polfilter, die zueinander senkrecht orientiert sind. Jeder dieser Polfilter ist einem Teildetektor vorgelagert, deren Ausgangssignale zu dem gewünschten Detektorsignal verrechnet sind. Auch hier ergibt sich aufgrund des Detektorsignals bzw. in Verbin dung mit zwei weiteren Teildetektoren, denen senkrecht zueinander orientierte und gegenüber den zuerst genannten Polfiltern um jeweils 45° verdrehte Polfilter vorgelagert sind, für bedeckten und unbedeckten Himmel ein unter schiedliches Ausgangssignal, mit dessen Hilfe der Schwellwertschalter die geeignete Aussage für die Notwen digkeit, das Fahrlicht einzuschalten, liefert.

Anhand der Zeichnung ist die Erfindung weiter erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Sensor gemäß der Erfindung in prinzi pieller Anordnung,

Fig. 2 eine Alternative zum Sensor von Fig. 1,

Fig. 3 ein Diagramm zur Erläuterung der Wirkungs weise des Sensors von Fig. 2,

Fig. 4 einen weiteren Sensor gemäß der Erfindung,

Fig. 5a, b je ein Schaltbild für die lineare bzw. log arithmische Signalverarbeitung des Sensors von Fig. 4.

Der in Fig. 1 gezeigte Sensor enthält einen Detektor 1 für den auftretenden Lichtstrom. Der Detektor 1 kann bei spielsweise als Photozelle ausgebildet sein. In Strahl richtung vorgelagert ist dem Detektor 1 ein Diffusor zur Öffnungswinkelkorrektur sowie als wesentliches Element ein Polfilter 3 mit lotrecht ausgerichteter Hauptachse. Der Polfilter 3 ist gegen die Horizontale und Vertikale etwa wie die nicht dargestellte Frontscheibe des Kraft fahrzeugs geneigt.

Das durch Pfeile angedeutete einfallende Licht wird bei klarem Wetter, d. h. nicht bedecktem Himmel, durch den Polfilter 3 kaum geschwächt und gelangt über den Diffusor 2 vollständig auf den Detektor 1. Bei bewölktem Himmel existiert keine Polarisationsvorzugsrichtung. Durch das Polfilter 3 wird der horizontal polarisierte Lichtanteil absorbiert. Der auf den Detektor 1 gelangende lotrecht polarisierte Anteil ist etwa die Hälfte des gesamten Lichtstroms. Ein dem Detektor 1 nachgeschalteter, nicht dargestellter Schwellwertschalter mit konstanter Schalt schwelle schaltet somit bei wolkenfreiem Himmel bei einer in das Polfilter 3 gelangenden Lichtmenge, die etwa halb so groß wie die Lichtmenge ist, die bei bedecktem Himmel vorliegt. Dadurch ergibt sich, daß bei klarem Himmel der Schwellwertschalter bei einer deutlich geringeren Be leuchtungsstärke anspricht als bei bedecktem Himmel.

Beim Ausführungsbeispiel von Fig. 2 ist wiederum ein De tektor 1 analog zur Fig. 1 sowie ein Polfilter 3′ vor gesehen. Dieses ist mit seiner Vorzugsrichtung senkrecht zur Horizontalen ausgerichtet und um eine Achse drehbar, die parallel zur Horizontalen ist. Das einfallende Licht liefert ein Ausgangssignal i₁ des Detektors 1, das bei wolkenfreiem Himmel entsprechend der dann vorliegenden Polarisation einer Sinusfunktion (Darstellung in Fig. 3) in Abhängigkeit des Drehwinkels a entspricht. Bei bedeck tem Himmel hingegen ist das Ausgangssignal i₁ des Detek tors 1 praktisch konstant und unabhängig vom Dreh winkel α. Aus dem Verhalten des Ausgangssignals i₁ des Detektors 1 läßt sich somit eindeutig erkennen, ob das Umgebungslicht polarisiert ist und gegebenenfalls der für den Schwellwertschalter maßgebliche Ansprechwert angeho ben bzw. verringert werden muß.

Die Einstellung dieses Ansprechwertes erfolgt dabei wie anhand von Fig. 1 beschrieben derart, daß bei bedecktem Himmel das - konstante - Ausgangssignal i₁ etwa doppelt so groß wie der Maximalwert m ist, der sich bei wolken freiem Himmel bei der Drehung des Polfilters 3′ ergibt. Dieser Ansprechwert für den bedeckten Himmel ist in Fig. 3 strichpunktiert eingezeichnet.

Beim Ausführungsbeispiel von Fig. 4 besteht der Detektor aus vier Teildetektoren, die jeweils aus einem Detektor analog dem Detektor 1 in Fig. 1 und 2 bestehen. Jedem dieser Detektoren 4 ₁ bis 4₄ ist ein Polfilter 5 ₁ bis 5 ₄ vorgelagert, das in der dargestellten Weise orientiert ist. Die Polfilter 4 ₁ und 4 ₂ bzw. 5 ₃ und 5 ₄ sind jeweils senkrecht zueinander orientiert. Die Orientierung der Polfilter 5 ₁ und 5 ₂ einerseits und 5 ₃ und 5 ₄ andererseits unterscheiden sich um jeweils 45°.

Die Ausgangssignale der Detektoren 4 ₁ und 4 ₂ einerseits und 4 ₃ und 4 ₄ andererseits sind wie in Fig. 5a bzw. Fig. 5b gezeigt über Strom-Spannungswandler I/U bzw. log(I)/U auf nachgeschaltete Rechenglieder geschaltet, über die die Differenzen bzw. die Differenz und der Mit telwert sowie der Quotient daraus gebildet wird. Die Aus gangssignale der so gebildeten Differenzen bzw. Quotien ten sind wiederum auf einen Mittelwert-Bilder (c + f)/2 bzw. (e + k)/2 geführt, dessen Ausgangssignal ein Maß für den Polarisationsgrad des Umgebungslichts liefert. Ent sprechend diesem Polarisationsgrad ist der maßgebliche Schwellwert des nicht dargestellten Schwellwertschalters angehoben (bei bedecktem Himmel) bzw. abgesenkt (bei klarem Himmel). Damit ergibt sich durch die dargestellte Anordnung von vier gegeneinander orientierten Polfiltern eine Aussage über die Polarisation und damit über den Be deckungsgrad des Himmels und damit für den richtigen Zeitpunkt, zu dem das Fahrlicht des Kraftfahrzeugs ein zuschalten ist.

Claims

1. Sensor für Kraftfahrzeuge zum Erkennen einer nicht ausreichenden Umgebungshelligkeit mit einem Detektor für die Beleuchtungsstärke und einem nachgeschalte ten Schwellwertschalter, der bei nicht ausreichender Umgebungshelligkeit seinen Schaltzustand ändert, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangssignal des Detektors entsprechend dem Bewölkungsgrad des Him mels in der Weise bewertet ist, daß bei starker Be wölkung der für den Schwellwertschalter maßgebliche Beleuchtungsstärkewert gegenüber fehlender oder ge ringer Bewölkung erhöht ist.

2. Sensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bewölkungsgrad mit tels der Polarisation des Umgebungslichts bestimmt ist.

3. Sensor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Polarisationsgrad mittels eines Polfilters bestimmt ist, der dem De tektor vorgeschaltet ist.

4. Sensor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Polfilter vertikal justiert und gegen die Horizontale entsprechend der Neigung der Frontscheibe des Kraftfahrzeugs geneigt ist.

5. Sensor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Polfilter um eine horizontale Achse drehbar ist und daß aus der Verän derung des Detektorausgangssignals der Polarisations grad erkennbar ist.

6. Sensor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Detektor aus minde stens zwei Teildetektoren besteht, denen senkrecht zueinander orientierte Polfilter vorgeschaltet sind, und deren Ausgangssignale miteinander verrechnet sind.