Sektion G: Physik

Erfindung des Monats Dezember

In unserer Internet-Präsentation "Das Auto und die IPC" zeigen wir bahnbrechende und auch vergessene Erfindungen aus den Gebieten Kraftfahrzeugbau und Verkehrswesen. Außerdem stellen wir mit der "Erfindung des Monats" aktuelle oder auch historische Innovationen vor, die bei heutigen Autos und im Straßenverkehr nicht mehr wegzudenken sind.

Im Dezember wird das Thema "Lichtsensorik" näher beleuchtet.

Lichtsensorik

G01J 1/42

Die Erfassung einer Lichtintensität aus der Umgebung eines Automobils ist von grundlegender Bedeutung für bestimmte Automatisierungssysteme. Bei den zu diesem Zwecke verwendeten Sensorelementen handelt es sich meist um einzelne Fotodioden oder Fototransistoren, aber auch flächige CCD- oder CMOS-Sensoren kommen zum Einsatz. Im Hinblick auf ihre Anwendung lassen sich prinzipiell so genannte Sonnensensoren, welche eine richtungsabhängige Erfassung der Sonneneinstrahlung in die Fahrgastzelle eines Kraftfahrzeugs erlauben, und eher globale Umgebungshelligkeitssensoren unterscheiden. Während erstere einer Klimaautomatik ermöglichen, eine individuelle Temperaturregelung für Fahrer- und Beifahrerseite sowie Vorder- und Hintersitze vorzunehmen, werden letztere vornehmlich zur automatischen Schaltung von Beleuchtungseinrichtungen wie Scheinwerfern eingesetzt.

Figur 1: Sonnensensor aus DE 38 21 743 A1.

Wie in der Figur 1 aus DE 38 21 743 A1 dargestellt, weist ein Sonnensensor 10, um die gewünschte Richtwirkung zu erzielen, ein Gehäuse 11 auf, welches auf mindestens zwei zueinander geneigten Flächen mit je einer Fotodiode 12, 13 versehen ist. Somit empfangen die einzelnen Fotodioden in Abhängigkeit der relativen Position der Sonne unterschiedliche Lichtintensitäten, wodurch eine Bestimmung des Einfallswinkels des Sonnenlichts ermöglicht wird. Zur Kompensation einer durch direkte Sonneneinstrahlung verursachten lokalen Temperaturerhöhung, sind die Sensoren im Armaturenbrett des Kraftfahrzeugs angeordnet, wobei die Empfindlichkeit der Sensoren bevorzugt im sichtbaren und im nahen Infrarotbereich liegt. Daher kommen häufig Silizium-Fotodioden zur Anwendung.

Figur 2: System zur automatischen Schaltung der Fahrzeugbeleuchtung nach DE 197 43 580 A1.

Zusätzlich zu einem globalen Umgebungshelligkeitssensor, der hell und dunkel unterscheidet, weisen Sensoreinrichtungen zur automatischen Betätigung der Fahrzeugbeleuchtung oftmals einen weiteren Sensor speziell zur Erfassung der Lichtverhältnisse in Fahrtrichtung auf. Dies schließt z.B. eine frühzeitige Erkennung eines Tunnels mit ein. Eine Alternative besteht darin, wie beispielsweise in der DE 197 43 580 A1 (Figur 2) vorgeschlagen wird, einen einzigen, flächigen Bildsensor 2 zu verwenden, welcher durch Auswahl geeigneter Ausschnitte sowohl eine globale als auch eine sektorale Bestimmung der Lichtverhältnisse gestattet. Die Sensorsignale werden einer weiterverarbeitenden Auswerteeinheit 8 zugeführt, die wiederum Schaltsignale an ein Beleuchtungssteuergerät 9 gibt, das je nach zugeführtem Signal die Beleuchtung 10 ein- oder ausschaltet und den Schaltzustand am Armaturenbrett 11 anzeigt.

Für eine Recherche relevante IPC-Gruppen
IPC	Technischer Aspekt
G01J 1/42	Messen der Lichtintensität durch elektrische Strahlungsdetektoren
G01J 1/04	- Bauliche Ausgestaltung des Sensors
B60H 1/00	Heizungs- oder Kühlungsvorrichtungen für Fahrzeugräume
B60Q 1/00	Beleuchtungsvorrichtungen sowie deren Schaltkreise bei Fahrzeugen

Zitierte Patentdokumente
Patentnummer	Jahr	Titel
DE 197 43 580 A1	1999	Ermittlung der Lichtverhältnisse in Front eines Kraftfahrzeuges
DE 38 21 743 A1	1990	Sensor zur Erfassung der Einstrahlung

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