光学雨水传感器的发光元件的驱动电流的实时精细调节制造技术

本发明专利技术涉及使用外部调节电流源对光学雨水传感器的发光元件电流进行实时精细调节。所述调节电流源包括：可变电流源，用于提供具有恒定强度的输出电流(I

【技术实现步骤摘要】
光学雨水传感器的发光元件的驱动电流的实时精细调节
本专利技术涉及雨水传感器，更具体地，涉及使用发光元件检测雨水和/或水滴的光学雨水传感器，并且涉及对发光元件的驱动电流的精细电流调节。
技术介绍
光学雨水传感器通常用作雨水敏感开关，用于控制各种应用中的电气装置，例如汽车和灌溉系统。光学雨水传感器的检测原理是基于检测由一个或多个发光源发射的、从透明基板(例如挡风玻璃)的内表面反射的部分红外光。从挡风玻璃反射的光被光电检测器检测到，检测到的信号被分析以确定反射光强度的变化。如果其外表面被雨水或水滴覆盖，入射红外光的全内反射会减少，因此，光电检测器将检测到较少的反射光。检测到的反射光强度的降低指示在挡风玻璃外表面上的雨水或水滴，并且可以用于触发电气装置的操作，例如汽车刮水器的电机。图1示出了常见类型的光学雨水传感器装置100。该传感器设计包括两个发光元件(LED120和LED125)，用于检测沉积在透明基板130(例如挡风玻璃)一侧的雨水和/或水滴。两个LED元件120、125被布置在挡风玻璃130的相对侧，并且被定向成使得相应的光束以相应的入射角θ1和θ2(相对于与基板130的垂线)入射到挡风玻璃130的不同区域。入射角θ1和θ2可以近似对称(例如分别为-45°和+45°)，如图1所示。发射的光束从挡风玻璃反射到光电检测器140上，其输出检测信号145，该信号由集成电路(IC)150处理以用于检测液滴的存在。由于湿气和/或雨滴135通常不均匀地分布在潮湿的表面上，从LED120和LED125反射的光强度将根据相应光束是否入射到被液滴覆盖的区域而不同。在外表面上存在液滴的情况下，由于穿过透明基板130和液滴的光的折射，全内反射将减少，使得来自LED120的信号将比来自LED125的信号弱。检测到的LED信号强度之间的差异的任何突然变化表明基板130上有雨水或水滴。因此，如果LED信号不是完美平衡的，由于暴露在阳光下而产生的雨水传感器光电检测器的灵敏度变化可能导致错误检测。结果，由于阳光照射导致的光电检测器的任何灵敏度变化都可能放大这种不平衡，从而产生可能与实际水滴的检测相混淆的检测信号特征。通常，通过专用雨水传感器集成电路(IC)150在强度和频率方面控制每个LED的发光强度，该集成电路在相应的LED通道(例如A和B)上输出驱动电流，其适于在与所述通道相连的LED上产生光脉冲。雨水传感器IC150输出的驱动电流的幅值和频率可以用数模转换器(DAC)微控制器160来控制。雨水传感器LED通常用20mA幅值和100kHz的驱动电流来控制，这可以由现有的集成电路以大约+/-2.5mA的步长粗略地调节。然而，该电流分辨率不足以补偿LED通道(A或B)的驱动电流之间的较小差异，因此，无法通过调节雨水传感器IC150的LED通道上的电流来校正LED信号之间的不平衡来减少错误检测。因此，需要能够减少由于LED通道中的不平衡而导致的对雨水和/或水滴的错误检测的雨水传感器解决方案，并且因此，提供了一种雨水传感器，其具有独立于入射阳光的检测响应。
技术实现思路
本专利技术是鉴于现有技术的缺点和不足而做出的，其目的是提供一种雨水传感器装置以及一种能够针对光学雨水传感器的提供精细电流调节的调节电流源，以及提供一种使用该调节电流源的雨水传感器装置，其能够减少或减轻由于雨水传感器光电检测器的灵敏度变化而导致的对透明基板(例如挡风玻璃)上的水分和/或雨滴的错误检测。该目的由独立权利要求的主题来解决。本专利技术的有利实施例是从属权利要求的主题。根据本专利技术，提供了一种光学雨水传感器装置，包括：第一和第二发光元件，适于向透明基板的内表面发射第一和第二光脉冲；光电检测器，适于检测从由透明基板的内表面反射的来自第一和第二光脉冲的光；雨水传感器控制器，包括：第一驱动器，适于在第一通道上输出第一驱动电流脉冲，用于驱动第一发光元件发射第一光脉冲；以及第二驱动器，适于在第二通道上输出第二驱动电流脉冲，用于驱动第二发光元件发射第二光脉冲；以及调节电流源，其可连接在雨水传感器控制器的第二通道和第二发光元件的端子之间；其中，所述调节电流源适于基于调节信号在第二发光元件的所述端子处施加补偿电流信号，使得经过第二发光元件的总电流增加或减少，以减少第一和第二光脉冲之间的不平衡。根据进一步的发展，光学雨水传感器装置还包括微控制器，该微控制器适于输出调节信号控制调节电流源，以输出具有给定幅值的补偿电流信号，其中，调节电流源适于与第二驱动电流脉冲同步地施加所述补偿电流信号，和/或，其中补偿电流信号是具有基于调节信号设置的幅值的方波电流脉冲，所述调节信号可以是由微控制器的数模转换器输出提供的模拟调节电压。根据进一步的发展，调节电流源包括：可变电流源，适于提供具有恒定强度的输出电流(Iout)，该强度可基于所述调节信号进行调节；以及受控开关，适于连接在第二发光元件的所述端子和可变电流源的输出端子之间；其中，所述受控开关适于与第二驱动电流脉冲同步地在接通状态和断开状态之间切换，用于连接和断开所述可变电流源，从而基于所述恒定电流(Iout)产生所述补偿电流脉冲(IC)。在进一步的发展中，当第二驱动电流脉冲高于预定电流阈值条件时，受控开关适于切换到接通状态。在进一步的发展中，受控开关包括开关晶体管和连接在开关晶体管的基极端子和发射极端子之间的第一电阻元件，开关晶体管的发射极端子施加补偿电流脉冲(IC)到第二发光元件的所述端子，第一电阻元件连接在第二驱动通道和第二发光元件的所述端子之间，以感测第二驱动脉冲，并在第二驱动电流脉冲大于预定电流阈值时，在第一电阻元件两端产生导致开关晶体管断开的电压差。在进一步的发展中，可变电流源包括驱动晶体管，该驱动晶体管适于基于施加在驱动晶体管的基极端处的所述调节信号(VReg)来提供所述输出电流(Iout)。在进一步的发展中，可变电流源包括连接在驱动晶体管的发射极端子和参考电势之间的第二电阻元件，选择第二电阻元件以基于所述调节信号(VReg)对补偿电流脉冲的幅值(IC)进行期望的精细调节。本专利技术还提供了一种用于对提供给光学雨水传感器的发光元件的驱动电流脉冲进行精细调节的调节电流源，包括：可变电流源，适于提供具有恒定强度的输出电流(Iout)，该强度可基于外部调节信号进行调节；受控开关，适于连接在发光元件的端子和可变电流源的输出端子之间；其中，受控开关适于与提供给发光元件的驱动电流脉冲同步地在接通状态和断开状态之间切换，用于连接和断开所述可变电流源，从而基于调节信号(VReg)产生补偿电流信号(IC)，该补偿电流信号叠加在经过所述发光元件的驱动电流脉冲上，用于减少第一和第二光脉冲之间的不平衡。在进一步的发展中，当驱动电流脉冲高于预定电流阈值条件时，受控开关适于切换到接通状态。在进一步的发展中，受控开关包括开关晶体管和连接在开关晶体管的基极端子和发射极端子之间的第一电阻元件，开关晶体管的发射极端子施加补偿电流脉冲(IC)到发光元件的所述端子，并且第一电阻元件适于连接在提供驱动电流本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光学雨水传感器装置，包括：/n第一和第二发光元件(220、225)，其适于向透明基板(230)的内表面发射第一和第二光脉冲；/n光电检测器(240)，其适于检测来自第一和第二光脉冲的被透明基板(230)的内表面反射的光；/n雨水传感器控制器(250)，其包括：/n第一驱动器(252)，其适于在第一通道上输出第一驱动电流脉冲，以驱动第一发光元件(225)发射第一光脉冲；和/n第二驱动器(254)，其适于在第二通道上输出第二驱动电流脉冲，以驱动第二发光元件(220)发射第二光脉冲；和/n调节电流源(270)，其能连接在雨水传感器控制器(250)的第二通道和第二发光元件的端子之间；/n其中，调节电流源(270)适于基于调节信号在第二发光元件(220)的所述端子处施加补偿电流信号，从而增大或减小经过第二发光元件(220)的总电流，以减小第一和第二光脉冲之间的不平衡。/n

【技术特征摘要】
20190521 EP 19305642.11.一种光学雨水传感器装置，包括：
第一和第二发光元件(220、225)，其适于向透明基板(230)的内表面发射第一和第二光脉冲；
光电检测器(240)，其适于检测来自第一和第二光脉冲的被透明基板(230)的内表面反射的光；
雨水传感器控制器(250)，其包括：
第一驱动器(252)，其适于在第一通道上输出第一驱动电流脉冲，以驱动第一发光元件(225)发射第一光脉冲；和
第二驱动器(254)，其适于在第二通道上输出第二驱动电流脉冲，以驱动第二发光元件(220)发射第二光脉冲；和
调节电流源(270)，其能连接在雨水传感器控制器(250)的第二通道和第二发光元件的端子之间；
其中，调节电流源(270)适于基于调节信号在第二发光元件(220)的所述端子处施加补偿电流信号，从而增大或减小经过第二发光元件(220)的总电流，以减小第一和第二光脉冲之间的不平衡。


2.根据权利要求1所述的光学雨水传感器装置，还包括：
微控制器(260)，其适于输出所述调节信号，以控制所述调节电流源(270)输出具有给定幅值的补偿电流信号；
其中，所述调节电流源(270)适于与第二驱动电流脉冲同步地施加所述补偿电流信号(IC)，和/或
其中，所述补偿电流信号是具有基于所述调节信号设置的幅值的方波电流脉冲，所述调节信号是由所述微控制器(260)的数模转换器输出提供的模拟调节电压。


3.根据权利要求1或2所述的光学雨传感器装置，其中，所述调节电流源(270)包括：
可变电流源(280)，其适于提供具有恒定强度的输出电流(Iout)，该强度能够基于所述调节信号而调节；和
受控开关(290)，其适于连接在第二发光装置的所述端子和可变电流源(280)的输出端子之间；
其中，所述受控开关(290)适于与所述第二驱动电流脉冲同步地在接通状态和断开状态之间切换，以连接和断开所述可变电流源(280)，从而基于所述恒定电流(Iout)生成所述补偿电流脉冲(IC)。


4.根据权利要求3所述的光学雨水传感器装置，其中，
当第二驱动电流脉冲高于预定电流阈值条件时，受控开关(290)适于切换到接通状态。


5.根据权利要求3或4所述的光学雨水传感器装置，其中，
受控开关(290)包括开关晶体管(292)和连接在开关晶体管(292)的基极端子和发射极端子之间的第一电阻元件(R1)，
开关晶体管(292)的发射极端子向第二发光元件(220)的所述端子施加所述补偿电流信号，
第一电阻元件(R1)连接在第二驱动通道和第二发光元件(220)的所述端子之间，以感测第二驱动电流脉冲，并在第二驱动电流脉冲大于预定电流阈值时，在第一电阻元件(R1)的两端产生使开关晶体管(292)断开的电压差。


6.根据权利要求3到5中任一项所述的光学雨水传感器装置，其中，
可变电流源(280)包括驱动晶体管(294)，其适于基于施加在驱动晶体管(294)的基极端子处的所述调节信号来提供所述输出电流(Iout)。


7.根据权利要求3到6中任一项所述的光学雨水传感器装置，其中，
可变电流源(280)包括连接在驱动晶体管(294)的发射极端子和参考电势之间的第二电阻元件(R2)，该第二电阻元件(R2)被选择为基于所述调节信号(VReg)对补偿电流脉冲(IC)的幅值进行期望的精细调节。


8.一种调节电流源(270)，用于对提供给光学雨水传感器(210)的发光装置(220)的驱动电流脉冲进行精细调节，包括：
可变电流源(280)，其适于提供具有恒定强度的输出电流(Iout)，所述强度能够基于外部调节信号而调节；
受控开关(290)，其适于连接在发光装置(220)的端子与可变电流源(280)的输出端子之间；
其中，受控开关(290)适于与提供给发光装置(220)的驱动电流脉冲同步地在接通状态和断开状态之间切换，以连接和断开所述可变电流源(280)，从而产生基于调节信号的补偿电流信号(IC)，该补偿电流信号(IC)叠加在经过发光装置(220)的驱动电流脉冲上，以减小第一和第二光脉冲之间的不平衡。


9.根据权利要求8所述的调节电流源(270)，其中，
当驱动电流脉冲高于预定电流阈值条件时，受控开关(290)适于切换到接通状态。


10.根据权利要求8或9所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：D米拉索，
申请(专利权)人：梅斯法国公司，
类型：发明
国别省市：法国;FR