DE3111684A1

DE3111684A1 - "elektronische steuerschaltung fuer den antriebsmotor eines versenkbaren autofensters"

Info

Publication number: DE3111684A1
Application number: DE19813111684
Authority: DE
Inventors: Gerd Dipl.-Ing. 5100 Aachen Sauer; Dieter Ing.(grad.) 8500 Nürnberg Unbehaun
Original assignee: FHN VERBINDUNGSTECHNIK GmbH; Vegla Vereinigte Glaswerke GmbH
Current assignee: FHN VERBINDUNGSTECHNIK GmbH; Vegla Vereinigte Glaswerke GmbH
Priority date: 1981-03-25
Filing date: 1981-03-25
Publication date: 1982-10-14
Also published as: BR8201655A; PT74650A; EP0062568A1; US4453112A; YU64282A; PT74650B; CA1193343A; EP0062568B1; ES510723A0; JPS57209381A; ES8302843A1; DE3267648D1

Description

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Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine elektronische Steuerschaltung für den Antriebsmotor eines versenkbaren Autofensters, mit einem entlang dem oberen Rand der Glasscheibe angeordneten elektrischen Leiter, der als kapazitiv beeinflußbarer Fühler Teil eines einen Oszillator umfassenden Detektorkreises innerhalb der Steuerschaltung ist, wobei die Anordnung in Abhängigkeit von der Bedämpfung des Fühlers ein zu der Größe der Bedämpfung proportionales Signal liefert, durch das über einen Schwellwertschalter die Stromzufuhr zu dem Antriebsmotor unterbrochen wird.

Eine Steuerschaltung dieser Art ist aus der US-PS 3 651 389 bekannt. Wenn eine solche Schaltung wirkungsvoll arbeiten soll, muß sie die Aufwärtsbewegung der Glasscheibe nicht nur dann abschalten, wenn der Fühler unmittelbar leitenden Kontakt mit einem Körperteil bekommt, sondern beispielsweise auch dann, wenn ein direkter leitender Kontakt nicht zustande kommt, etwa wenn der Körperteil mit einem Kleidungsstück bedeckt ist. Der Fühler muß also auf kapazitive Beeinflussung ansprechen, wobei zur sicheren Abschaltung die Schaltung eine relativ hohe Empfindlichkeit aufweisen muß.

Bei einer hohen Empfindlichkeit der Schaltung besteht die Gefahr, daß die Steuerschaltung auch auf bestimmte Störeinflüsse reagiert, das heißt auf Bedämpfungen des Oszillators, die eine andere Ursache als die Annäherung des Fühlers an einen Körperteil haben. Solche Bedämpfungen treten beispielsweise auf, wenn sich auf der Glasscheibe ein Feuchtigkeitsbelag bildet, sei es in Form fei-

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ner Tröpfchen oder in Form eines Wasserfilms, oder gar in Form eines salzhaltigen Belages. Ebenso treten solche Bedämpfungen auf, wenn der Fühler sich dem Fensterrahmen nähert. Ferner können störende Bedämpfungen auch durch die Beeinflussung der Schaltung, etwa durch stärkere Temperaturänderungen, oder durch in den Hohlraum der Tür eindringendes Wasser oder durch geometrische Lageveränderungen von zu der Schaltung gehörenden Bauteilen während des Bewegungsvorganges der Glasscheibe hervorgerufen werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Steuerschaltung der eingangs genannten Art so weiterzuentwickeln, daß Störsignale, d.h. Signale, die auf eine andere Ursache als auf eine Annäherung des Fühlers an einen Körperteil zurückzuführen sind, eliminiert werden, so daß die Stillsetzung des Antriebsmotors nur von solchen Signalen veranlaßt wird, die mit Sicherheit auf einer Annäherung des Fühlers an einen Körperteil beruhen.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Detektorkreis einen Regelkreis umfaßt, der die Größe der Änderung der Bedämpfung pro Zeiteinheit überprüft, und der anhand der festgestellten Größe der Bedämpfungsänderung pro Zeiteinheit Störsignale von den Nutzsignalen unterscheidet, und die als Störsignale erkannten Signale unwirksam macht.

Das wesentliche Merkmal der Erfindung ist also die Ergänzung der Detektorschaltung durch eine Störsignal-Ürkoniiungs.schaltung, die ihrerseits auf die Detektorschaltung in dem Sinne einwirkt, daß nur solche Signale

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für die Stillsetzung des Fensterhebermotors verwendet werden, die bestimmte charakteristische Eigenschaften aufweisen, und die aufgrund dessen als solche Nutzsignale erkannt worden sind.

Als wesentliches Kriterium für die Signalerkennung wird erfindungsgemäß die Geschwindigkeit der Bedämpfungsänderung benutzt, das heißt der Anstieg der Größe des Signals in Abhängigkeit von der Zeit. Die Erfindung macht sich dabei die Tatsache zunutze, daß bei den normalerweise vorkommenden Störsignalen, beispielsweise bei einer Befeuchtung der Scheibe, Bedämpfungsänderungen nicht sprunghaft erfolgen, sondern wesentlich langsamer als bei einer Berührung mit der Hand oder einem anderen Körperteil. Messungen haben ergeben, daß Bedämpfungsänderungen durch Befeuchtung der Glasscheibe in der Größenordnung von 1 % pro Sekunde liegen, während sie bei Berühren der Glasscheibe mit der Hand normalerweise größer als 1o % pro Sekunde sind. Als sicherer Grenzwert zur Unterscheidung von Nutz- und Störsignalen hat sich ein Wert von etwa 5 % Dämpfungsünderung pro Sekunde erwiesen.

Die erfindüngsgemäße Schaltung greift grundsätzlich in der Weise in den Detektorkreis ein, daß sie die Empfindlichkeit der Detektorschaltung bei Feststellung eines Signals verändert und nach Veränderung der Empfindlichkeit erneut prüft, ob das dann, das heißt nach einem bestimmten Zeitintervall, festgestellte Signal zu dem zuvor festgestellten Signal in einer Relation steht, die der Charakteristik eines Nutzsignals entspricht. Dieses Prinzip läßt sich auf verschiedene Weise verwirklichen.

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Gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung umfaßt der Regelkreis der Steuerschaltung eine Kette von Widerständen, die zur stufenweisen Erhöhung der Empfindlichkeit durch einen bei Überschreiten der Schaltschwelle angesteuerten Umschalter nacheinander ab- bzw. zugeschaltet werden, sowie ein Zeitglied, das nach jedem Umschaltvorgang nach Ablauf eines vorgegebenen Zeitintervalls den Schaltzustand des Schwellwertschalters überprüft, und bei unverändertem Schaltzustand des Schwellwertschalters auf die nächstfolgende Widerstandsstufe umschaltet.

Bei dieser Ausführungsform arbeitet die Detektorschaltung zunächst mit der niedrigsten Empfindlichkeitsstufe. Erhöht sich nun während der Aufwärtsfahrt der Fensterscheibe die Bedämpfung des Fühlers, so wird bei Erreichen der Schaltschwelle der Motor abgeschaltet, und gleichzeitig auf die nächsthöhere Empfindlichkeitsstufe umgeschaltet. Die Schaltung prüft nun nach einem vorgegebenen Zeitintervall von z.B. o,5 s, ob die Bedämpfung eine Größe aufweist, die der erhöhten Empfindlichkeit entspricht. Wird bei dieser Empfindlichkeitsstufe die Schaltschwelle nicht erreicht, dann bedeutet das, daß die Steilheit des Signalanstiegs geringer ist als bei einem Nutzsignal. Infolgedessen wird der Schwellwertschalter umgesteuert, und der Antriebsmotor wird wieder eingeschaltet, Nach einer längeren Pause von z.B. 3 Sekunden trerden die Widerstände dann wieder auf die ursprüngliche Empfindlichkeit zurückgeschaltet. Bleibt hingegen auch bei der erhöhten Empfindlichkeitsstufe die Schaltschwelle überschritten, dann bedeutet das, daß das Signal einen

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steileren Anstieg aufweist, als er durch die Erkennungsschaltung definiert ist, und der Antriebsmotor bleibt weiterhin abgeschaltet. Zweckmäßigerweise erfolgt die Empfindlichkeitserhöhung in mehreren Stufen. Dadurch wird erreicht, daß die Bedämpfung des Fühlers bei Annäherung an den Rahmen in mehreren Schritten unwirksam gemacht wird, während trotzdem noch genügend limp findlichkeitsreserve im Hinblick auf eine Berührung mit einem Körperteil vorhanden ist. Die Fensterscheibe schließt sich bei dieser Schaltung in ihrem letzten Wegabschnitt schrittweise, und wird erst bei Erreichen ihrer endgültigen Schließstellung durch einen Berührungskontakt endgültig gestoppt.

Eine andere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß der Regelkreis der Steuerschaltung einen die Ausgangsspannung des Signalverstärkers ausgleichenden, einen Feldeffekttransistor umfassenden Verstärker aufweist, dessen Drain-Source-Widerstand sich mit zunehmender Bedämpfung des Fühlers kontinuierlich verringert,, wodurch die Schaltschwelle kontinuierlich in Richtung auf eine Erhöhung der Empfindlichkeit verschoben wird, und dessen Zeitkonstante bei Bedämpf ungs zunähme so gewählt ist, daß die Schaltschwelle nur bei Überschreiten einer vorgegebenen Mindestgeschwindigkeit der Bedämpfungsänderung erreicht wird.

Die Zeitkonstante wird bei diesem Regelkreis zweckmäßigerweise so gewählt, daß Geschwindigkeiten der Bedämpfungszunähme ausgeglichen werden, solange sie unterhalb von etwa 1o % pro Sekunde, und vorzugsweise unterhalb von 5 % pro Sekunde, liegen.

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Andererseits soll die "Abrege.lzeit" oder "Erholzeit" der Schaltung, das heißt diejenige Zeitspanne, die nach einer Berührung des Fühlers vergeht, bis die ursprüngliche Empfindlichkeit der Schaltung wieder vorhanden ist, möglichst kurz sein. Bei Versuchen hat sich ergeben, daß die Dämpfung des Oszillators bei Berührung des Fühlers mit einem Körperteil stark schwankt. Das führt dazu, daß ein konstant aufliegendes Körperteil dann nicht als Störgröße, sondern als Nutzsignal erkannt wird, wenn die Abrogelzeit bzw. Erholzeit der Schaltung entsprechend kurz ist. Ein brauchbarer Wert für die Erholzeit des Regelkreises ergibt sich, wenn die Zeitkonstante des Regelkreises hierfür einen Wert von etwa 1o % der Zeitkonstante beim Hochregeln, das heißt bei zunehmender Bedämpfung, aufweist. Bei dieser Auslegung der Schaltung werden beim Abregein des Schaltpunktes nach einem Signal Abnahmegeschwindigkeiten der Bedämpfung ausgeglichen, soweit sie mehr als 5o % pro Sekunde, und vorzugsweise mehr als Too % pro Sekunde betragen.

Eine dritte mögliche Ausführungsform der erfindungsgemäßen Steuerschaltung zeichnet sich dadurch aus, daß der Regelkreis einen von der Bedämpfung des Fühlers abhängigen frequenzvariablen Oszillator, einen Zähler zur Messung der Frequenz, und eine aus einem Speicherregister und einer Subtraktionsstufe bestehende Frequenzkomparatorstufe, sowie eine Schaltstufe umfaßt. Ein so aufgebauter Regelkreis arbeitet nach dem Digitalprinzip, so daß eine solche Schaltung einige Eigenschaften aufweist, die sich mit den anderen beschriebenen Schaltungen nicht verwirklichen lassen.

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Nachfolgend wird die Erfindung näher erläutert, und es werden verschiedene Ausführungsbeispiele für die erfindungsgemäße dynamische Schaltpunktregelung anhand der Abbildungen beschrieben. Von den Abbildungen zeigt

Fig. 1 in schematischer Darstellung ein versenkbares Autofenster mit einem als Berührungsfühler dienenden elektrischen Leitstreifen;

Fig. 2 das Ersatzschaltbild für den Berührungsfühler;

Fig. 3 ein Schaubild, das den Verlauf des Parallel-Verlustwiderstandes in Abhängigkeit von der Stellung des Fensters in der Fensteröffnung unter verschiedenen Bedingungen zeigt;

Fig. 4 ein Schaltbild einer Steuerschaltung für

den Fensterhebermotor, mit stufenweiser Verringerung der Empfindlichkeit;

Fig. 5 ein Schaltbild einer Steuerschaltung für

den Fensterhebermotor, mit kontinuierlicher Verschiebung des Schaltpunktes;

Fig. 6 eine mit einem digitalen Regelkreis aufgebaute Steuerschaltung für den lensterhebermotor in Form eines Blockschaltbildes;

Fig. 7 den Aufbau des frequenzvariablen Oszillators innerhalb der in Fig. 5 dargestellten Steuerschaltung ;

Fig. 8 den Aufbau der Schaltstufe innerhalb der in Fig. 5 dargestellten Steuerschaltung;

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Fig. 9 eine Fensterscheibe mit zusätzlichen Schaltleitungen zur stellungsabhängigen Empfindlichkeitsänderung und/oder Abschaltung, und

Fig.io ein Schaltbild einer Steuerschaltung mit

zusätzlicher stellungsabhängiger Empfindlichkeitsänderung.

In Fig. 1 ist in schematischer Darstellung eine Glasscheibe 1 dargestellt, wie sie als Türscheibe in Kraftfahrzeugen zur Anwendung kommt. Wesentlicher Teil der Sicherheitsschaltung zur Steuerung des Fensterhebermotors ist bei dieser Glasscheibe 1 ein entlang der oberen Kante 2 und entlang der vorderen schräg verlaufenden . Kante 3 angeordneter Fühler 5 in Form eines elektrischen Leitstreifens, der auf kapazitive Beeinflussung reagiert, damit er auch bei Berührung von bedeckten Körperteilen, etwa bei Anfassen mit einem Handschuh, anspricht.

Wie aus Figur 2 ersichtlich ist, umfaßt die Detektorschaltung einen Oszillatorkreis mit einem Fühler, dessen elektrische Güte überwacht wird. Als Ersatzschaltbild hierfür kann ein verlustbehafteter Kondensator angesehen werden mit einer Kapazität C und einem Parallelverlust-Widerstand Rp. Die Größen C und Rp hängen von verschiedenen Faktoren wie Länge des Fühlers, Größe der Scheibe, Konstruktion des Rahmens, Feuchtigkeit der Glasscheibe usw. ab. Außerdem ändern sich die Größen C und Rp in Abhängigkeit von der Position der Fensterscheibe innerhalb der Fensteröffnung, und schließlich ändern sich diese Größen, wenn ein Körperteil die Fühlerlinie berührt.

In dem in Fig. 3 wiedergegebenen Diagramm ist der Verlauf des Parallelverlust-Widerstandes Rp unter verschiedenen Bedingungen wiedergegeben, wobei diese Werte gemessen wur-

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den an der Türscheibe auf der Fahrerseite vorn eines Personenkraftwagens vom Typ MERCEDES W 123. Die Länge der Fühlerlinie 5 auf der Glasscheibe betrug 95 cm. Die Messung wurde durchgeführt bei einer Oszillatorfrequenz von f 25o KHZ.

Die Kurve A zeigt die Höhe und den Verlauf des Parallelverlustwiderstands Rp einer trockenen Fensterscheibe in Abhängigkeit von der Scheibenposition. Bei vollständig geöffnetem Fenster hat Rp einen Wert von etwa 9oo kOhm, steigt beim Hochfahren der Fensterscheibe bis auf etwa 13oo kOhm an, und fällt bei Annäherung des Fühlers an den oberen Teil des Fensterrahmens bis auf etwa 2oo kOhm steil ab.

Wie sich Rp bei einer solchen trockenen Fensterscheibe in ihrer jeweiligen Position bei Berührung der oberen Scheibenkante mit der Hand ändert, zeigt die Kurve B. Man sieht, daß der Wert für Rp bei Bedämpfung durch die Hand innerhalb des interessierenden Öffnungsbereichs des Fensters gleichmäßig um etwa 4oo kOhm niedriger liegt als bei der nicht bedämpften Fensterscheibe entsprechend Kurve A. Um einen gleichbleibenden Einfluß der Berührung zu gewährleisten, wurde auf die obere Scheibenkante eine künstliche Hand mit gleichbleibenden elektrischen Werten aufgelegt.

Die Kurve C zeigt die Höhe und den Verlauf des Parallelverlustwiderstandes Rp derselben Fensterscheibe im feuchten Zustand, das heißt in einem Zustand, wie er sich bei starkem Beschlagen der Glasscheibe auf der Innenseite, oder bei beginnendem Regen bzw. bei Nieselregen einstellen kann. Man erkennt aus dem Diagramm, daß Rp durch die Feuchtigkeit erheblich beeinflußt werden kann.

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Ein noch stärkerer Abfall des Parallelverlustwiderstandes Rp tritt ein, wenn bei starkem Regen die Fensterscheibe sehr naß ist. In diesem Fall wurden Widerstände Rp gemessen, wie sie der Kurve D entsprechen. Auch in diesem extremen Fall liegt der Widerstand im Mittel immer noch bei etwa loo kOhm.

Wenn nun eine nasse Fensterscheibe auf ihrer Oberkante berührt wird, fällt der Verlustwiderstand Rp praktisch bis auf Null, wie es die für diesen Fall festgestellten, eingetragenen Meßpunkte E zeigen.

Zur Lösung dieses Problems, das darin besteht, daß Stör-.einflüsse wie z.B. ein Feuchtigkeitsbelag auf der Glasscheibe eine Bedämpfungsänderung des Fühlers der Detektorschaltung hervorrufen können, wird erfindungsgemäß nicht die absolute Höhe der Bedämpfung, sondern die Geschwindigkeit der Bedämpfungsänderung als Meßgröße für den Regelkreis benutzt. Denn man kann davon ausgehen, daß die durch Störeinflüsse, beispielsweise durch Befeuchtung, hervorgerufenen Dämpfungsänderungen verhältnismäßig langsam verlaufen, und größenordnungsmäßig nur etwa 1 % pro Sekunde betragen.

Fig. 4 zeigt den prinzipiellen Aufbau einer Steuerschaltung mit einer Festpegelüberwachung, bei der die Empfindlichkeit bei Überschreiten der Schaltschwelle stufenweise durch aufeinanderfolgendes Einschalten von Widerständen erhöht wird. Der Fühler, der als Ersatzschaubild mit dem Parallelverlustwiderstand Io und der Kapazität 11 dargestellt ist, ist über den Koppelkondensator 12 mit dem

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Oszillator 13 verbunden. Der Oszillator 13 arbeitet mit einer Frequenz von 25o kHz. Die von dem Oszillator 13 abgegebene, von der Höhe der Bedämpfung abhängige Spannung wird über den Koppelkondensator 14 dem Signalverstärker zugeführt.

Sobald ein verringertes Signal in den Signalverstärker 15 gelangt, das einen Schaltvorgang der Schaltstufe 16 zur Folge hat, wird die Verstärkung des Signalverstärkers 15 vergrößert, wenn das verringerte Signal eine bestimmte Zeit, beispielsweise mindestens o,5 s, andauert. Zu diesem Zweck ist ein von der Schaltstufe 16 angesteuertes Zeitglied 17 vorgesehen, das o,5 Sekunden nach dem Schalten der Schaltstufe 16 den Zähler 18 um eine Stelle hochzählt. Der Zähler 18 überbrückt mit seinem Ausgang 19 den Widerstand 23. Damit wird die Verstärkung des Signalverstärkers 15 auf die nächsthöhere Empfindlichkeitsstufe geschaltet. Falls bei dieser neuen Empfindlichkeitsstufe die Schaltstufe 16 weitere o,5 Sekunden lang unverändert geschaltet bleibt, wird der Ausgang 2o des Zählers 18 auf Null Volt gelegt. Damit sind die Widerstände 24 und 25 überbrückt. Der Zähler 18 wird gestoppt, sobald die Schaltstufe 16 in ihren Ausgangszustand zurückgeschaltet hat.

Wenn die Schaltstufe 16 in ihren Ausgangszustand zurückgeschaltet hat, läuft das Zeitglied 27 an und gibt nach 3 Sekunden einen Rücksetz impuls über den Ausgang 29 an den Zähler 18 ab, wodurch die Widerstände 23 bis 25 wieder zugeschaltet werden, so daß der Signalverstärker 15 wieder seine ursprüngliche Normalempfindlichkeit erhält. Der Fensterhebermotor 28 läuft jedoch nur dann wieder an, wenn die das Schaltrelais 32 ansteuernde Schaltstufe 16 vom Drucktaster 3o einen neuen Startimpuls bekommt.

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Die dargestellte Schaltung kann wie folgt dimensioniert werden: Kondensator 12 = 3o pF; Kondensator 14 = 3o pF; Widerstand 33 =1 MQ ; Widerstand 26 = 1 KQ ; Widerstand 25=1 KQ ; Widerstand 24 = 2 KQ ; Widerstand 23 = 4 ΚΩ ; Verstärker 15 = Typ 741; Zähler 18 = Typ 749o oK;
Zeitglied 17 = Typ 555; Zeitglied 27 = Typ 555.

In Fig. 5 ist eine Schaltung für die Steuerung des Fensterhebermotors 28 dargestellt, deren Regelkreis wiederum wie bei der anhand der Fig. 4 beschriebenen Schaltung von der von dem Oszillator 13 abgegebenen Spannung über den Koppelkondensator 14 angesteuert wird. Die Oszillatorspannung wird wiederum bestimmt durch das Ausmaß der Bedämpfung über den Fühler, dessen Ersatzschaltbild seinen Widerstand 1o und seine Kapazität 11 darstellen, und der über den Koppelkondensator 12 mit dem Oszillator 13 verbunden ist.

Bei dieser Schaltung arbeitet der Signalverstärker 35 mit variablem Schaltpunkt, indem mit zunehmender Bedämpfung des Fühlers, das heißt mit abnehmender Signalspannung am Kondensator 14, die Schaltschwelle kontinuierlich in Richtung auf eine Erhöhung der Empfindlichkeit verschoben wird. Zu diesem Zweck wird die Verstärkung des Signalverstärkers 35 durch einen von der Ausgangsspannung des Signalverstärkers 35 über den Kondensator 36 und den Widerstand 37 angesteuerten Feldeffekttransistors 38 bestimmt, dessen Drain-Source-Widerstand R™ sich mit' zunehmender Spannung am Ausgang des Signalverstärkers 35 erhöht, und der dadurch den Verstärkungsgrad des Signalverstärkers in dem gewünschten Sinn stetig ändert.

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Die Regelzeitkonstante für das Hochregeln des Verstärkers im Sinne einer Empfindlichkeitserhöhung, wodurch die Unterscheidung eines Nutzsignals von einem Störsignal möglich wird, wird bestimmt durch den Widerstand 39 und den Kondensator 4o. Für eine sichere Unterscheidung eines durch Berührung hervorgerufenen Signals von einem Störsignal hat sich ein Wert von etwa 5 5 der Bedämpfungsänderung pro Sekunde als zweckmäßig erwiesen. In diesem Fall ist der Widerstand 39 mit 1 MOhm, und der Kondensator 4o mit 1 ο ,uF zu dimensionieren. Für den Feldeffekttransistor 38 wird der Typ BF 245 gewählt.

Die Regelzeitkonstante für das Abregein des Verstärkers das heißt die Zeitspanne, die nach einem durch Berührung des Fühlers hervorgerufenen Signals vergeht, bis der Verstärker wieder seine ursprüngliche Empfindlichkeit aufweist, muß möglichst kurz sein, damit sich die Schaltung nicht an die Berührung "gewöhnt". Versuche haben ergeben, daß die Zeitkonstante für die Abregelzeit zweckmäßigerweise etwa 1o % der Zeitkonstante für die Hochregelung beträgt. Daraus resultiert für den Widerstand 37 ein Wert von 1oo kOhm.

Die übrigen Bauteile können wie folgt ausgelegt werden: Kondensator 12 = 1o pF; Kondensator 14 = 1o pF; Kondensator 36 = 1oo nF; Widerstand 42 = 1 MOhm; Gleichrichterdiode 43 = Typ 1 N 4148; Verstärker 35 = Typ 741; Feldeffekttransistor 38 = Typ BF 245.

Eine Ausführungsform für die Steuerschaltung, bei der eine digitale Auswertung der Signale erfolgt, ist in ihrem grundsätzlichen Aufbau in den Fig. 6 bis 8 dargestellt.

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Der Fühler, dessen Ersatzschaltbild wieder seinen Parallelverlustwiderstand 1o und seine Kapazität 11 darstellt, steuert in diesem Fall eines frequenzvariablen Oszillators 45. Die Frequenz des Oszillators 45 wird in einem Zähler

46 gemessen, und in binärer Form an eine Auswerteschaltung

47 weitergegeben, durch die das Schaltrelais 32 angesteuert wird, das den Fensterhebermotor 28 schaltet.

Der Aufbau des frequenzvariablen Oszillators 45 ist in Fig. 7 beispielsweise dargestellt. Er umfaßt die Fühlerleitung mit dem Widerstand 1o und der Kapazität 11 als Ersatzglieder, einen Widerstand 49, einen Transistor 5o und einen Spannungskomparator 51 mit Schalthysterese. Beim Einschalten ist der Transistor 5o durchgesteuert, da der Ausgang des Komparators 51 auf Null Volt liegt. Die Kapazität 11 wird über den Ladewiderstand 49 aufgeladen. Bei Erreichen der Schaltschwelle am Plus-Eingang des Komparators 51 geht der Ausgang des Komparators 51 in den H-Zustand. Damit wird der Transistor 5o gesperrt und die Aufladung der Kapazität 11 gestoppt. Die Kapazität 11 entlädt sich dann über den Widerstand 1o, bis die untere Schaltspannung des Spannungskomparators 51 erreicht ist. Damit beginnt erneut der Ladezyklus der Kapazität 11. Da die Kapazität 11 sich bei Berühren der Fühlerleitung verringert, wird die Entladezeit der Kapazität 11 kleiner. Dementsprechend erhöht sich die Frequenz der Rechteckausgangsspannung am Ausgang des Spannungskomparators 51.

Die Ausuerteschaltung 47 umfaßt, wie aus Fig. 8 im einzelnen hervorgeht, ein Speicherregister 53, eine Subtraktionsstufe 54, und eine Schaltstufe 55. Der erste vom Zähler kommende Wert wird im Speicherregister 53 gespeichert. Der nächste vom Zähler 46 kommende Wert gelangt zu der Sub-

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traktionsstufe 54, wo er von dem voraufgehenden Wert subtrahiert und als neuer Wert im Speicher 53 abgelegt wird. Das Ergebnis der Subtraktion ist ein Maß für die als Meßgröße dienende Änderung der Bedämpfung des Oszillators. Ergibt die Subtraktion Null, so liegt keine Änderung der Bedämpfung vor. Ergibt die Subtraktion einen Wert kleiner als Null, so liegt eine Erhöhung der Bedämpfung vor. Die Bedämpfungsänderung pro Zeiteinheit ergibt sich aus dem Resultat der Subtraktion und der für die Rechenoperation benötigten Zeit. Bei Überschreitung eines bestimmten Wertes, der einer Bedämpfungsänderung von etwa 5 % pro Sekunde entspricht, wird die Schaltstufe 55 angesteuert, durch die seinerseits das Schaltrelais 32 angesteuert wird, das den Fensterhebermotor 28 ausschaltet. Der Fensterhebermotor 28 läuft wieder an, sobald die Schaltstufe 55 von dem Drucktaster 56 einen neuen Startimpuls erhält.

Die Auswerteschaltung 47 stellt eine sequentielle Logikschaltung dar, die selbst im einfachsten Fall schon relativ komplex aufgebaut ist. Hier bietet sich der Einsatz eines Mikroprozessors an, der gleichzeitig noch die Zählerfunktion und die Logik der Schaltstufe übernehmen kann. Durch einen Mikroprozessor erweitern sich die Auswertemöglichkeiten wesentlich. So kann zum Beispiel der statische Wert der Bedämpfung mit in die Auswertung übernommen werden, um eine differenzierte Bewertung vornehmen zu können. Unter Umständen ist es nämlich sinnvoll, den Schaltpegel der Dämpfungsänderung in Abhängigkeit vom statischen Dämpfungswert zu variieren, indem man ein Kennlinienfeld oder eine Charakterfunktion vorgibt, mit der die Auswertung unterstützt wird.

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Alle beschriebenen Schaltungen können ergänzt werden durch zusätzliche Schaltleitungen und Schaltglieder, die eine Umschaltung der Empfindlichkeitseinstellung des Signalverstärkers in Abhängigkeit von der Stellung der Fensterscheibe in der Fensteröffnung ermöglichen. Die für diesen Zweck erforderlichen Schaltleitungen können im seitlichen Randbereich der Glasscheibe auf der Glasscheibe angeordnet sein, wobei die Kontaktfelder mit im Fensterrahmen angeordneten ^Schleifkontakten zusammenwirken. Solche zusätzlichen Schaltglieder können zweckmäßig sein, um den steilen Abfall des Verlustwiderstandes des Fühlers bei dessen Annäherung an den oberen Fensterrahmen zu berücksichtigen und die Schaltung entsprechend zu korrigieren.

Eine mögliche Ausführungsform für eine solche durch zusätzliche Schaltleitungen ergänzte Glasscheibe 60 ist in Fig. 9 dargestellt. Die Verbindungsleitung 61 zwischen dem eigentlichen Fühler 5 und der Detektorschaltung, die in dem hier dargestellten Beispiel in Form einer integrierten Schaltung 62 unmittelbar auf der Glasscheibe 60 angeordnet ist, ist im Abstand a von der vertikalen Kante 63 der Glasscheibe entfernt angeordnet. In dem von der Kante 63 einerseits und der Verbindungsleitung 61 begrenzten seitlichen Bereich der Glasscheibe sind fünf Leitstreifen angeordnet, die ebenfalls zu der Steuerschaltung 62 führen. Die Leitstreifen sind an den Stellen, an denen sie über einen im Fensterrahmen angeordneten Schleifkontakt miteinander verbunden werden sollen, mit verbreiterten Kontaktfeldern 64, 64', 65, 66, 67 und 68 versehen. Die Leitstreifen sind mit einer isolierenden Abdeckschicht versehen, die lediglich die Kontaktfelder freiläßt.

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In dem dargestellten Fall werden kurz vor der Schließstellung der Fensterscheibe, d'.h. in einer Stellung, bei der die obere Scheibenkante einen Abstand von etwa 3 cm von dem Fensterrahmen hat, die beiden Kontaktfelder 64 und 67 durch den Schleifkontakt überbrückt. Dadurch wird, wie in Fig. 1o schematisch angedeutet ist, der Widerstand 71 überbrückt, wodurch die Empfindlichkeit der Schaltung erhöht, und dadurch der durch die Annäherung des Fühlers an den Fensterrahmen auftretenden Abfall des Parallelverlustwiderstandes Rp kompensiert wird, und die Fensterscheibe ihre Schließbewegung bei erhöhter Empflindlichkeit des Fühlers fortsetzt. Die Kompensation des Abfalls des Parallelverlustwiderstandes durch Erhöhung der Empfindlichkeit erfolgt in mehreren Stufen. Wenn nämlich das Kontaktfeld 66 den Schleifkontakt erreicht, wird der Widerstand 7 2 überbrückt und dadurch die Detektorschaltung auf die nächsthöhere Empfindlichkeitsstufe geschaltet.

Wenn die Fensterscheibe ihre endgültige Schließstellung erreicht hat, erreicht das Kontaktfeld 65 den Schleifkontakt. Das Kontaktfeld 65 wirkt unmittelbar auf die Schaltstufe 74, die über das Relais 75 für die Abschaltung des Fensterhebermotors 76 sorgt. Das Kontaktfeld 68 wirkt ebenfalls unmittelbar auf die Schaltstufe 74 und dient dazu, in der Öffnungsstellung der Fensterscheibe den Fensterhebermotor 76 über das Relais 77 abzuschalten.

Der Drucktaster 78 für die Abwärtsbewegung wirkt ebenfalls unmittelbar auf die Schaltstufe 74, da bei der

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Abwärtsbewegung die Detektorschaltung 73 außer Betrieb ist. Der Drucktaster 79 dient zum Einleiten der Aufwärtsbewegung der Fensterscheibe, wodurch gleichzeitig die Detektorstufe 73 wieder aktiviert wird.

Claims

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Anmelder: Vereinigte Glaswerke GmbH, 51oo Aachen

FHN-Verbindungstechnik GmbH, 85o1 Eckental-Forth

Elektronische Steuerschaltung für den Antriebsmotor eines versenkbaren Autofensters

Patentansprüche

1. Elektronische Steuerschaltung für den Antriebsmotor eines versenkbaren Autofensters, mit einem entlang dem oberen Rand der Glasscheibe angeordneten elektrischen Leiter, der als kapazitiv beeinflußbarer Fühler Teil eines einen Oszillator umfassenden Detektorkreises innerhalb der Steuerschaltung ist, wobei die Anordnung in Abhängigkeit von der Bedämpfung des Fühlers ein zu der Größe der Bedämpfung proportionales Signal liefert, durch das über einen Schwellwertschalter die Stromzufuhr zu dem Antriebsmotor unterbrochen wird, dadurch gekennzeich net, daß der Detektorkreis einen Regelkreis umfaßt, der die Größe der Änderung der Bedämpfung pro Zeiteinheit überprüft, und der anhand der festgestellten Änderungsgesclwindigkeit der Bedämpfung Störsignale von den Nutzsignalen unterscheidet und die als Störsignale erkannten Signale unwirksam macht.

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2. Steuerschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Regelkreis mehrere Widerstände (23, 24, 25) umfaßt, die zur stufenweisen Erhöhung der Empfindlichkeit durch einen bei Überschreiten der Schaltschwelle angesteuerten Umschalter (Zähler 18) nacheinander ab- bzw. zugeschaltet werden, sowie ein Zeitglied (17), das nach jedem Umschaltvorgang nach Ablauf eines vorgegebenen Zeitintervalls, den Schaltzustand des Schwellwertschalters überprüft, und bei unverändertem Schaltzustand des Schwellwertschalters auf die nächstfolgende Widerstandsstufe umschaltet.

5. Steuerschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Zeitglied (17) so ausgelegt ist, daß die Zeitintervalle, nach denen die erneute Überprüfung mit erhöhter Empfindlichkeit erfolgt, o,1 bis o,5 s betragen.

4. Steuerschaltung nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Regelkreis ein weiteres Zeitglied (27) umfaßt, durch das nach der nach Einschalten der höchsten Empfindlichkeitsstufe erfolgten Wiedereinschaltung des Antriebsmotors (28) nach einem längeren Zeitintervall von 1 bis 3 s die Widerstände (23, 24, 25) wieder auf die ursprüngliche Empfindlichkeit zurückgeschaltet werden.

5. Steuerschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Regelkreis der Steuerschaltung einen die Ausgangsspannung des Signalverstärkers (35) ausgleichenden, einen Feldeffekttransistor (38) umfassenden Verstärker aufweist, dessen Drain-Source-Widerstand sich mit zunehmender Bedämpfung des Fühlers kontinuierlich verringert, wodurch die Schaltschwelle kontinuierlich in

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Richtung auf eine Erhöhung der Empfindlichkeit verschoben wird, und dessen Zeitkonstante bei Bedämpf ungs zunähme so gewählt ist, daß die Schaltschwelle nur bei Überschreiten einer vorgegebenen Mindestgeschwindigkeit der Bedämpfungsänderung erreicht wird.

6. Steuerschaltung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die durch ein erstes RC-Glied (39, 4o) gebildete Zeitkonstante des den Feldeffekttransistor (38) umfassenden Regelkreises so gewählt ist, daß Geschwindigkeiten der Zunahme der Bedämpfung bis zu einer Höhe von 1o ! pro Sekunde, und vorzugsweise unterhalb einer Höhe von 5 % pro Sekunde, ausgeglichen werden.

7. Steuerschaltung nach Anspruch 5 und 6 , dadurch gekennzeichnet, daß der den Feldeffekttransistor (38) umfassende Regelkreis ein weiteres RC-Glied (36, 37) vor der Basis des Feldeffekttransistors (38) mit einer Zeitkonstante für die Abregelung des Verstärkers umfaßt, deren Größe so gewählt ist, daß Geschwindigkeiten der Abnahme der Bedämpfung oberhalb von 5o % pro Sekunde, und vorzugsweise oberhalb von 1oo % pro Sekunde, ausgeglichen werden.

8. Steuerschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Regelkreis einen von der Bedämpfung des Fühlers abhängigen frequenzvariablen Oszillator (45), einen Zähler (46) zur Messung der Frequenz, und eine aus einem Speicherregister (53) und einer Subtraktionsstufe (54) bestehende Frequenzkomparatorstufe und eine Schaltstufe (55) umfaßt.

9. Steuerschaltung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,

1 lb'84

- 4 - VE 466

daß der frequenzvariable Oszillator (45) einen Transistor (5o) und einen Spannungskomparator (51) mit Schalthysterese umfaßt.

10. Steuerschaltung nach Anspruch 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteschaltung (47) ein Speicherregister (53) und eine Subtraktionsstufe (54) umfaßt, wobei die in der Subtraktionsstufe (54) gebildete Differenz als Maß für die Änderung der Bedämpfung des Fühlers der Schaltstufe (55) zugeleitet wird.

11. Steuerschaltung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 1o, dadurch gekennzeichnet, daß sie zusätzliche Schaltglieder (Widerstand 71, 72 ) umfaßt, die von auf der Glasscheibe (6o) angeordneten, mit einem im Rahmen des Fensters angeordneten Schleifkontakt zusammenwirkenden Schaltleitungen ( 66, 67 ) überbrückt werden, und die in der Endphase der Schließbewegung der Fensterscheibe eine stufenweise Erhöhung der Empfindlichkeit des Signalverstärkers in Abhängigkeit von der Position der Fensterscheibe bewirken.