PL1971509T3

Rain sensor with capacitive-inclusive circuit

Abstract

A system and/or method for sensing the presence of moisture (e.g., rain) and/or other material(s) on a window such as a vehicle window (e.g., vehicle windshield or backlite). In certain example embodiments, a capacitor-based system and/or method is provided for auto-correlating sensor data to determine the existence of a material on the window, and then cross-correlating sensor data to identify the type and/or amount of that material (e.g., rain). This data may be used to actuate and/or deactivate a vehicle's wiper(s), and/or adjust wiper speed. In certain example embodiments, the sensor may include an array of at least two capacitors. In certain example embodiments, the system and/or method may perform check(s) to enhance the accuracy of the detection by comparing, for example, the sign of autocorrelation values, maximum autocorrelation values, and/or gradients of autocorrelation values.

PL1971509T3, drawing sheet 1
Sheet 1 of 27

Term

0.2 yearsto projected expiry

Projected expiry 11 December 2026, counted from filing; an application has no term until it is granted.

  1. Priority
  2. Filed
  3. Published
  4. Today
  5. Projected expiry

1 claim: 1 independent, 0 dependent

  1. 1
    Patent claims Zastrzeżenia patentowe 1. Rain sensor containing:1. Czujnik deszczu zawierający: sensor system comprising at least the first and second sensor capacitors (C1, C2) which are sensitive to moisture on the outer surface of the pane (1;10) characterized in that the sensor system additionally comprises at least one mimic capacitor (Cint) which mimics the charging and discharging at least the first sensing capacitor;wherein the write pulse charges each of the first sensing capacitor (C1) and the mimic capacitor (Cint), and the erase pulse substantially discharges each of the first sensing capacitor (C1) and the mimic capacitor (Cint);in which the presence of rain on the outer surface of the glass in the sensing area of ​​the first sensing capacitor (C1) causes voltage fluctuations on the output electrode of the mimicking capacitor (Cint) proportional to the voltage fluctuation on the output electrode of the first sensing capacitor (C1), even if rain is not present in the area mimicking capacitor;and wherein the rain is detected based on the output signal from the output electrode of the mimicking capacitor, wherein the output signal is read at least between the end of the write pulse and the beginning of the erase pulse. układ czujnikowy zawierający co najmniej pierwszy oraz drugi kondensator czujnikowy (C1, C2), które są czułe na wilgoć na zewnętrznej powierzchni szyby (1;10) znamienny tym, że układ czujnikowy dodatkowo zawiera co najmniej jeden kondensator naśladujący (Cint), który naśladuje ładowanie oraz rozładowywanie co najmniej pierwszego kondensatora czujnikowego;w którym impuls zapisujący powoduje naładowanie każdego pierwszego kondensatora czujnikowego (C1) oraz kondensatora naśladującego (Cint), a impuls kasujący powoduje zasadniczo rozładowanie każdego pierwszego kondensatora czujnikowego (C1) oraz kondensatora naśladującego (Cint);w którym obecność deszczu na zewnętrznej powierzchni szyby w obszarze czujnikowym pierwszego kondensatora czujnikowego (C1) powoduje fluktuacje napięcia na elektrodzie wyjściowej kondensatora naśladującego (Cint) proporcjonalne do fluktuacji napięcia na elektrodzie wyjściowej pierwszego kondensatora czujnikowego (C1), nawet jeśli deszcz nie jest obecny w obszarze kondensatora naśladującego;oraz w którym deszcz jest wykrywany w oparciu o sygnał wyjściowy z elektrody wyjściowej kondensatora naśladującego, przy czym sygnał wyjściowy jest odczytywany co najmniej między końcem impulsu zapisującego a początkiem impulsu kasującego. 53 / 51P29082PL00 53/51P29082PL00 EP 1 971 509 B1 EP 1 971 509 B1 2. Rain sensor according to claim The process of claim 1, wherein the output from the mimetic capacitor (Cint) output electrode is converted from analog to digital, and is then processed to determine if rain is present on the outer surface of the glass, and wherein said processing preferably includes autocorrelation and / or cross-correlation. 2. Czujnik deszczu według zastrz. 1, w którym sygnał wyjściowy z elektrody wyjściowej kondensatora naśladującego (Cint) jest przekształcany z postaci analogowej na cyfrową, oraz jest następnie poddawany przetwarzaniu w celu określenia czy deszcz jest obecny na zewnętrznej powierzchni szyby, oraz w którym wspomniane przetwarzania korzystnie obejmuje autokorelację i/lub korelację krzyżową. 3. Rain sensor according to claim The sensor of claim 1, wherein the sensor system includes a sensor capacitor array (C1, C2, C3, C4), and wherein the mimicking capacitor (Cint) mimics each of the sensor capacitors in the matrix that are sequentially charged and discharged. 3. Czujnik deszczu według zastrz. 1, w którym układ czujnikowy zawiera matrycę kondensatorów czujnikowych (C1, C2, C3, C4), oraz w którym kondensator naśladujący (Cint) naśladuje każdy z kondensatorów czujnikowych w macierzy, które są sekwencyjnie ładowane i rozładowywane. 4. Rain sensor according to claim The process of claim 1, wherein the electrodes of the first and second sensing capacitors (C1, C2) are floating electrodes such that the sensing capacitors are electrically insulated from ground. 4. Czujnik deszczu według zastrz. 1, w którym elektrody pierwszego oraz drugiego kondensatora czujnikowego (C1, C2) są elektrodami pływającymi tak, że kondensatory czujnikowe są elektrycznie odizolowane od uziemienia. 5. Rain sensor according to claim The process of claim 1, wherein the first and second sensing capacitors (C1, C2) have fractal geometry. 5. Czujnik deszczu według zastrz. 1, w którym pierwszy oraz drugi kondensator czujnikowy (C1, C2) mają geometrię fraktalną. 6. Rain sensor according to claim Wherein the mimicking capacitor (Cint) is physically separated from the sensing capacitors (C1, C2), and wherein the recording pulse charges the first sensing capacitor (C1), but not the second sensing capacitor (C2), and also charges the mimicking capacitor (C int). 6. Czujnik deszczu według zastrz. 1, w którym kondensator naśladujący (Cint) jest fizycznie odseparowany od kondensatorów czujnikowych (C1, C2), oraz w którym impuls zapisujący powoduje naładowanie pierwszego kondensatora czujnikowego (C1), ale nie drugiego kondensatora czujnikowego (C2), a także powoduje naładowanie kondensatora naśladującego (Cint). 7. Rain sensor according to claim 1, also containing: 7. Czujnik deszczu według zastrz. 1, zawierający ponadto: means for correlating data from a mimicable capacitor (Cint) which is associated with at least one of the sensor capacitors to obtain correlated data;środki do korelowania danych z kondensatora naśladującego (Cint), który jest związany z co najmniej jednym z kondensatorów czujnikowych w celu otrzymania skorelowanych danych;means for determining, based on at least correlated data, whether rain is present on the outer surface of the window;and wherein said correlating is autocorrelating and / or cross-correlating. środki do określania, w oparciu o co najmniej skorelowane dane, czy deszcz jest obecny na zewnętrznej powierzchni szyby;oraz w którym wspomnianym korelowaniem jest autokorelowanie i/lub korelowanie krzyżowe. 53 / 51P29082PL00 53/51P29082PL00 EP 1 971 509 B1 EP 1 971 509 B1 8. Rain sensor according to claim Wherein each of the first and second sensing capacitors (C1, C2) includes first and second electrodes (7, 8) arranged separately, which are substantially coplanar with each other. 8. Czujnik deszczu według zastrz. 1 w którym każdy pierwszy oraz drugi kondensator czujnikowy (C1, C2) zawiera pierwszą oraz drugą, rozmieszczone oddzielnie, elektrody (7, 8), które są zasadniczo współpłaszczyznowe względem siebie. 9. Rain sensor according to claim Wherein the write pulse is provided to the gate of the first transistor (Q1), which is electrically connected to the first sensing capacitor (C1), and the erase pulse is applied to the respective gates of the second and third transistor (Q2, Q3), which are electrically connected to the first sensing capacitor and the mimetic capacitor (Cint), respectively. 9. Czujnik deszczu według zastrz. 1, w którym impuls zapisujący jest dostarczany do bramki pierwszego tranzystora (Q1), który jest elektrycznie podłączony do pierwszego kondensatora czujnikowego (C1), a impuls kasujący jest przykładany do odpowiednich bramek drugiego oraz trzeciego tranzystora (Q2, Q3), które są elektrycznie podłączone do, odpowiednio, pierwszego kondensatora czujnikowego oraz kondensatora naśladującego (Cint). 10. Sposób wykrywania deszczu na powierzchni szyby (1;10), sposób obejmujący: Ten. A method of detecting rain on the surface of a window (1;10), a method comprising: dostarczanie pierwszego oraz drugiego, rozdzielonych od siebie, impulsów zapisujących, które odpowiednio powodują naładowanie pierwszego oraz drugiego kondensatora czujnikowego (C1, C2) obwodu czujnikowego, przy czym pierwszy kondensator czujnikowy jest ładowany gdy drugi kondensator czujnikowy jest zasadniczo rozładowywany, a drugi kondensator czujnikowy jest ładowany gdy pierwszy kondensator czujnikowy jest zasadniczo rozładowywany tak, że pierwszy oraz drugi kondensator czujnikowy są ładowane w różnym czasie;providing first and second, separated from each other, recording pulses that respectively charge the first and second sensing capacitors (C1, C2) of the sensing circuit, wherein the first sensing capacitor is charged when the second sensing capacitor is substantially discharged and the second sensing capacitor is charged when the first sensing capacitor is substantially discharged so that the first and second sensing capacitors are charged at different times;each first and second sensing capacitor is sensitive to moisture on the surface of the glass;każdy pierwszy oraz drugi kondensator czujnikowy jest czuły na wilgoć na powierzchni szyby;dostarczanie pierwszego impulsu kasującego, między okresami pierwszego oraz drugiego impulsu zapisującego, przy czym pierwszy impuls kasujący powoduje zasadniczo rozładowanie pierwszego kondensatora czujnikowego, oraz dostarczanie drugiego impulsu kasującego po drugim impulsie zapisującym, przy czym drugi impuls providing a first erase pulse between the first and second write pulses, wherein the first erase pulse substantially discharges the first sensing capacitor, and provide a second erase pulse after the second write pulse, the second pulse 53 / 51P29082PL00 53/51P29082PL00 EP 1 971 509 B1 kasujący powoduje zasadniczo rozładowanie drugiego kondensatora czujnikowego;Essentially the second sensing capacitor is discharged;in which the amplitude of the sensor output is affected by the presence of rain on the surface of the glass;w którym na amplitudę wyjścia układu czujnikowego oddziałuje obecność deszczu na powierzchni szyby;przekształcanie analogowego sygnału wyjściowego układu czujnikowego na sygnał cyfrowy oraz w oparciu o sygnał cyfrowy określanie czy deszcz jest obecny na powierzchni szyby;transforming the analog output signal of the sensor system into a digital signal and based on a digital signal determining whether rain is present on the surface of the glass;przy czym układ czujnikowy dodatkowo zawiera co najmniej jeden kondensator naśladujący (Cint) który naśladuje ładowanie oraz rozładowywanie co najmniej jednego spośród pierwszego oraz drugiego kondensatora czujnikowego, a obecność deszczu na powierzchni szyby w obszarze czujnikowym pierwszego kondensatora czujnikowego powoduje fluktuacje napięcia na elektrodzie wyjściowej kondensatora naśladującego proporcjonalnie do fluktuacji napięcia na elektrodzie wyjściowej pierwszego kondensatora czujnikowego, nawet jeśli deszcz nie jest obecny w obszarze kondensatora naśladującego;oraz wykrywanie deszczu w oparciu sygnał wyjściowy z elektrody wyjściowej kondensatora naśladującego. wherein the sensing system additionally includes at least one mimic capacitor (Cint) which mimics the charging and discharging of at least one of the first and second sensing capacitors, and the presence of rain on the glass surface in the sensing area of ​​the first sensing capacitor causes voltage fluctuations on the output electrode of the mimicking capacitor in proportion to the voltage fluctuation on the output electrode of the first sensing capacitor, even if rain is not present in the imitation capacitor area;and detecting rain based on the output signal from the output electrode of the mimicking capacitor. 11. The method of claim 10, wherein each of the first and second sensing capacitors comprises first and second electrodes (7, 8) arranged separately, which are substantially coplanar with each other and which are on the shaft. 11. Sposób według zastrzeżenia 10, w którym każdy pierwszy oraz drugi kondensator czujnikowy zawiera pierwszą oraz drugą, rozmieszczone oddzielnie, elektrody (7, 8), które są zasadniczo współpłaszczyznowe względem siebie oraz które znajdują się na szybie. 12. The method of claim 10, wherein the recording pulses are provided to the gate of the first transistor (Q1), which is electrically connected to at least one of the sensor capacitors (C1, C2, C3, C4), and the reset pulses are applied to the gates of the second and third transistor (Q2, Q3). 12. Sposób według zastrzeżenia 10, w którym impulsy zapisujące są dostarczane do bramki pierwszego tranzystora (Q1), który jest elektrycznie podłączony do co najmniej jednego z kondensatorów czujnikowych (C1, C2, C3, C4), a impulsy kasujące są przykładane odpowiednio do bramek drugiego oraz trzeciego tranzystora (Q2, Q3). 13. The method of claim 10, further comprising: 13. Sposób według zastrzeżenia 10, obejmujący ponadto: correlating the digital signal data to obtain correlated data;korelowanie danych sygnału cyfrowego w celu otrzymania skorelowanych danych;53 / 51P29082PL00 53/51P29082PL00 Determining, based on at least correlated data, whether rain is present on the surface of the window;and wherein said correlating is autocorrelating and / or cross-correlating. EP 1 971 509 B1 określanie, w oparciu o co najmniej skorelowane dane, czy deszcz jest obecny na powierzchni szyby;oraz w którym wspomniane korelowanie jest autokorelowaniem i/lub korelowaniem krzyżowym. Guardian Industries Corp. Pełnomocnik: Guardian Industries Corp. Proxy: 53 / 51P29082PL00 53/51P29082PL00 ΕΡ 1 971 509 Bl co ΕΡ 1 971 509 Bl co CD CD CM CM Fig. 1A Fig. 1A 53 / 51P29082PL00 53/51P29082PL00 ΕΡ 1 971 509 BI ΕΡ 1 971 509 BI Sun Słońce Fig. 1C Fig. 1C 53 / 51P29082PL00 53/51P29082PL00 EP 1 971 509 B1 EP 1 971 509 B1 Measuring electric field line Pomiarowa linia pola elektrycznego Page Strona External vehicle / Zewnętrzna pojazdu / Polimerowa warstwa pośrednia ' I i Polymer intermediate layer 'I i Glass substrate Podłoże szklane Mskoemisyina coating (optional) Powłoka mskoemisyina (opcjonalna) The interior of the vehicle Wnętrze pojazdu Opaque layer and Warstwa nieprzeźroczysta i Fig. 1E Fig. 1E 53 / 51P29082PL00 53/51P29082PL00 EP 1 971 509 B1 EP 1 971 509 B1 53 / 51P29082PL00 53/51P29082PL00 EP 1 971 509 BI EP 1 971 509 BI Silver frit width = 1 mm Srebrna fryta szerokość = 1 mm Black Frit Czarna fryta 53 / 51P29082PL00 53/51P29082PL00 EP 1 971 509 B1 EP 1 971 509 B1 Fig. 2B Fig. 2B 53 / 51P29082PL00 53/51P29082PL00 EP 1 971 509 B1 EP 1 971 509 B1 Fig. 3 Fig. 3 53 / 51P29082PL00 53/51P29082PL00 EP 1 971 509 B1 EP 1 971 509 B1 53 / 51P29082PL00 53/51P29082PL00 EP 1 971 509 B1 EP 1 971 509 B1 53 / 51P29082PL00 53/51P29082PL00 ΕΡ 1 971 509 BI <ο ΕΡ 1 971 509 BI <ο 53 / 51P29082PL00 53/51P29082PL00 EP 1 971 509 B1 EP 1 971 509 B1 53 / 51P29082PL00 53/51P29082PL00 EP 1 971 509 B1 EP 1 971 509 B1 Start / lmisation - Clear buffer - Sigma-delta modulation Start/lmcjalizacja -Czyść bufor -modulacja sigma-delta -S800 -S800 S808 / Park the washcloths and one hundred. S808 / Parkuj wccieaaczki i sto. Czytaj wejścia wielu kanałów Cl, C2, ..Ck Read the inputs of many channels Cl, C2, ..Ck -S802 -S802 S804 S804 Autocorrelation engine (to identify rain based on other disorders) 3 conditions Silnik Autokorelacji (w celu identyfikacji deszczu na podstawie innych zaburzeń) 3 warunki A. Rxx does not contain negative values A. Rxx nie zawiera wartości ujemnych B. Gradient jest większy od 1 B. The gradient is greater than 1 C. Kształt krzywej Rxxjest różny od danych z bazy danych (znormalizowana niezaburzona autokorelacja) C. The shape of the Rxx curve is different from the data from the database (normalized undisturbed autocorrelation) S810 S810 Wipers at the lowest speed Wycieraczki z najmnieiszą szybkością S812 S812 Cross-correlation engine (to determine precipitation levels) Compare both sides of the cross-correlation curve. Determine the level of symmetry: L Silnik korelacji krzyżowej (w celu określenia poziomów opadu) Porównaj obydwie strony krzywej korelacji krzyżowej Wyznacz poziom symetrii: L S813 S813 S824 S824 2Y : Nie 2Y: No. Największa szybkość szybkość #N The fastest speed #N S822 S822 Tak Yes 53 / 51P29082PL00 53/51P29082PL00 EP 1 971 509 B1 EP 1 971 509 B1 53 / 51P29082PL00 53/51P29082PL00 EP 1 971 509 BI EP 1 971 509 BI Autocorrelation (not normalized) o Autokorelacja (nie znormalizowana) o o t o o o tn o o o oo o t o o o tn o O o Oh tn o tn o o o oo o o oo m (czas) opóźnienia m (time) delay 53/51 53/51 P29082PL00 P29082PL00 EP 1 971 509 B1 EP 1 971 509 B1 Fig. 11C Fig. 11C 53 / 51P29082PL00 53/51P29082PL00 ΕΡ 1 971 509 BI ΕΡ 1 971 509 BI Fig. 12A Fig. 12B Fig.12A Fig. 12B 53 / 51P29082PL00 53/51P29082PL00 EF 1 971 509 BI EF 1 971 509 BI Autocorrelation example time Przykład autokorelacji czas 5> 5> LU LU 53 / 51P29082PL00 53/51P29082PL00 EP 1 971 509 B1 EP 1 971 509 B1 Note: Delta - calculated difference between the normalized autocorrelation data point of each signal and the normalized autocorrelation reference (no disturbance) Uwaga: Delta - różnica obliczona pomiędzy punktem danych znormalizowanej autokorelacji każdego sygnału a znormalizowaną autokorelacją odniesienia (brak zaburzenia) 53 / 51P29082PL00 53/51P29082PL00 ΕΡ 1 971 509 BI ΕΡ 1 971 509 BI 1. (S1 & S3) 1. (S1 &S3) Target water present on both capacitors C1 and C2 Woda na celu obecna na obydwu kondensatorach C1 i C2 Fig. 15 Fig. 15 2. (S2 & S4) Target water present on both capacitors C1 and C2 2. (S2 & S4) Woda na celu obecna na obydwu kondensatorach C1 i C2 Fig. 16 Fig. 16 53 / 51P29082PL00 53/51P29082PL00 EP 1 971 509 BI (S3 & S2) '' Target water present on both capacitors C1 and C2 EP 1 971 509 BI (S3 & S2) ‘ ' Woda na celu obecna na obydwu kondensatorach C1 i C2 Cross-correlation values ​​oj Cross-correlation values Wartości korelacji krzyżowej oj Wartości korelacji krzyżowej Fig. 17 'S5) Target water present on both capacitors C1 and C2 Fig. 17 ’ S5) Woda na celu obecna na obydwu kondensatorach C1 i C2 Fig. 18 Fig. 18 53 / 51P29082PL00 53/51P29082PL00 EP 1 971 509 B1 (S4 & S1) EP 1 971 509 B1 (S4 & S1) Cross-correlation values ​​<Cross-correlation values Wartości korelacji krzyżowej < Wartości korelacji krzyżowej Target water present on both capacitors C1 and C2 & W2) Woda na celu obecna na obydwu kondensatorach C1 i C2 & W2) Target water present on both capacitors C1 and C2 Woda na celu obecna na obydwu kondensatorach C1 i C2 Fig. 20 Fig. 20 53 / 51P29082PL00 53/51P29082PL00 EF 1 971 509 Bl EF 1 971 509 Bl 4. (W4 & W1) 4. (W4&W1) Target water present on both capacitors C1 and C2 Woda na celu obecna na obydwu kondensatorach C1 i C2 5. (W4 & W5) 5. (W4 & W5) Target water present on both capacitors C1 and C2 Woda na celu obecna na obydwu kondensatorach C1 i C2 Fig. 22 Fig. 22 53 / 51P29082PL00 53/51P29082PL00 EP 1 971 509 B1 EP 1 971 509 B1 53 / 51P29082PL00 53/51P29082PL00 EP 1 971 509 BI EP 1 971 509 BI Signal oo what about> Sygnał oo co o > Fig. 25 Fig. 25 53 / 51P29082PL00 53/51P29082PL00 ΕΡ 1 971 509 BI ΕΡ 1 971 509 BI CM CM CD CD CT ω CT ω N N -ie -ië ABOUT O F / g. 26 F/g. 26 53 / 51P29082PL00 53/51P29082PL00 EP 1 971 509 B1 EP 1 971 509 B1 w Fig. 27 Fig. 27 53 / 51P29082PL00 53/51P29082PL00 EP 1 971 509 BI EP 1 971 509 BI Obiekt zewnętrzny Outdoor object Fig. 28B Fig. 28B