veröffentlicht von Thomas
Automatische Scheibenwischer sind ein technologisches Highlight moderner Fahrzeuge, das Fahrern eine klare Sicht bei Regenwetter ermöglicht, ohne manuell eingreifen zu müssen.
Diese innovativen Systeme, die auf der Verwendung von Regensensoren basieren, wurden ursprünglich von Raymond J. Noack erfunden und patentiert.
Wie funktionieren automatische Scheibenwischer?
Moderne Fahrzeuge sind oft mit automatischen oder vom Fahrer programmierbaren Scheibenwischern ausgestattet.
Diese erkennen das Vorhandensein und die Menge von Regen mithilfe eines Regensensors. Autoglas Deutschland erklärt:
Der Sensor passt die Geschwindigkeit und Frequenz der Wischbewegungen automatisch an die erkannte Regenmenge an.
Um den Regensensor zu aktivieren, muss der Motor laufen oder die Fahrzeugelektrik in Stellung I oder II stehen.
Gleichzeitig muss der Hebel für die Scheibenwischer in der Position 0 oder in der Stellung für einen einzelnen Wischvorgang stehen.
Neue Frontscheibe?
Scheibenwischer mit Regensensor
Früher haben Autohersteller verschiedene Methoden ausprobiert, um Scheibenwischer zu eliminieren oder ihre Geschwindigkeit automatisch zu steuern.
Einige dieser Ansätze umfassten die Erkennung von Vibrationen durch einzelne Regentropfen, spezielle Beschichtungen, die die Tropfenbildung verhindern, oder Ultraschall-Vibrationen der Windschutzscheibe, um die Tropfen zu zersetzen und so das Abwischen überflüssig zu machen.
Diese Systeme hatten jedoch viele Probleme und schafften es entweder nie in die Produktion oder wurden schnell wieder eingestellt, da sie die Fahrer mehr frustrierten als ihnen halfen.
Heute gibt es jedoch eine neue Generation von Wischersystemen, die die Wassermenge auf der Windschutzscheibe effektiv erkennen und die Scheibenwischer entsprechend steuern können.
Wie funktionieren automatische Scheibenwischer?
Automatische Scheibenwischer nutzen einen Sensor, der Infrarotlicht in einem 45-Grad-Winkel in die Windschutzscheibe projiziert. Bei trockenem Glas wird der Großteil dieses Lichts von der Vorderseite der Windschutzscheibe zurück in den Sensor reflektiert.
Ausführlichere Erklärung
Eine Leuchtdiode sendet einen Lichtstrahl aus, der über ein Prisma zur Frontscheibe geleitet wird. Innerhalb der Windschutzscheibe wird der Lichtstrahl reflektiert und erreicht ein weiteres Prisma an einer anderen Stelle.
Befinden sich Wassertropfen auf der Windschutzscheibe, streuen sie das Licht in verschiedene Richtungen – je feuchter das Glas, desto weniger Licht gelangt zurück in den Sensor.
Die Elektronik und Software des Sensors aktivieren die Scheibenwischer, sobald die Menge des reflektierten Lichts unter einen voreingestellten Wert fällt.
Die Software stellt dann die Wischergeschwindigkeit basierend darauf ein, wie schnell sich die Feuchtigkeit zwischen den Wischvorgängen aufbaut. Das System passt die Geschwindigkeit kontinuierlich an die Intensität der Feuchtigkeitsansammlung an.
Kurze Erklärung
Leuchtdioden senden Infrarotlicht aus, das durch die Windschutzscheibe geleitet und an der äußeren Oberfläche reflektiert wird. Fotodioden empfangen das reflektierte Licht.
Bei trockener Windschutzscheibe erreicht das Infrarotlicht die Empfangsdiode nahezu ungeschwächt (Totalreflexion).
Die empfangene Lichtmenge variiert mit der Regenintensität, da Regentropfen die Totalreflexion an der Glasoberfläche teilweise aufheben.
Steuerungselektronik
Die Steuerungselektronik erkennt anhand der Signaldifferenz, dass sich Wassertropfen auf der Windschutzscheibe befinden, und steuert die Wischanlage entsprechend.
Vorteile für den Fahrer
Der Fahrer profitiert von einer jederzeit optimal auf die Niederschlagsmenge abgestimmten Wischgeschwindigkeit. Die automatischen Scheibenwischer sind aktiviert und funktionsbereit, wenn sich der Wischerhebel in der ersten Stellung befindet und die Funktion auf der Informationsanzeige ausgewählt ist. Diese Information wird an eine Steuerelektronik weitergeleitet, die die Wischfrequenz des Scheibenwischers entsprechend anpasst.
Funktionsweise der Totalreflexion
Die empfangene Lichtmenge hängt von der Regenintensität ab, da Regentropfen die Totalreflexion an der Glasoberfläche teilweise aufheben. Bei einer trockenen Scheibenoberfläche erreicht das Infrarotlicht die Empfangsdiode nahezu mit voller Stärke (Totalreflexion).
Ein Modellversuch zeigt das Grundprinzip des Regensensors: In einen Plexiglaskörper (als Modell für die Windschutzscheibe) mit halbkreisförmigem Querschnitt wird Licht so eingestrahlt, dass es an der ebenen Grenzfläche Glas-Luft zur Totalreflexion kommt. Wird Wasser auf die Grenzfläche aufgebracht, ändern sich die Brechungs- und Reflexionsvorgänge, da nun Übergänge von Glas zu Wasser auftreten, anstelle von Glas zu Luft.
Optimale Nutzung und Verschleiß
Bei nicht optimaler Nutzung kann dies zu unnötigem Verschleiß der Maschine führen. Regensensitive Scheibenwischer passen ihre Aktivität automatisch an die äußeren Gegebenheiten an. Der Lichtstrahl wird bei größerem Winkel (= vom Lot weg) gebrochen und könnte nun von der Wasser-Grenzschicht zur Luft reflektiert werden.
Wischintervallsteuerung
Zur Wischintervallsteuerung kann der Sensorbereich auf der Windschutzscheibe mittels einer Sprühflasche mit Wasser besprüht werden. Ein Elektronikmodul erzeugt aus der Veränderung der Lichtmenge ein Signal zur Wischerbetriebsteuerung. Um präzise Messwerte zu erhalten, wird das Signal gepulst betrieben und mit Hilfe eines digitalen Lock-in-Verstärkers ausgewertet.
Raymond J. Noack und die Geschichte des Regensensors
Das Regensensor-Wischersystem, das heute von den meisten Autoherstellern verwendet wird, wurde ursprünglich 1978 vom Australier Raymond J. Noack erfunden und patentiert (siehe US-Patente 4,355,271 und 5,796,106). Dieses System bediente automatisch die Scheibenwischer, Lichter und Scheibenwaschanlagen.
Frühe Patente und Erfindungen
Eines der frühesten aufgezeichneten Patente für den Scheibenwischer stammt von George J. Capewell aus Hartford, Connecticut, das am 6. August 1896 eingereicht wurde. Seine Erfindung war ein automatisierter, motorisierter Scheibenwischer für “Autos, Lokomotiven und andere Landfahrzeuge”.
Andere frühe Entwürfe für Scheibenwischer werden dem polnischen Konzertpianisten Józef Hofmann und Mills Munitions aus Birmingham zugeschrieben, die ebenfalls behaupteten, die ersten gewesen zu sein, die Scheibenwischer in England patentiert haben.
Im Jahr 1903 patentierten mindestens drei Erfinder – Mary Anderson, Robert Douglass und John Apjohn – nahezu gleichzeitig Scheibenreinigungsgeräte.
Im April 1911 meldeten die Patentanwälte Sloan & Lloyd Barnes aus Liverpool, England, ein Patent für Scheibenwischer im Namen von Gladstone Adams aus Whitley Bay an.
Regensensor
Ein Regensensor (Regen-Licht-Sensor) oder Regenschalter ist ein durch Niederschlag aktiviertes Schaltgerät.
Es gibt zwei Hauptanwendungen für Regensensoren: Erstens als Wasserspargerät, das mit einem automatischen Bewässerungssystem verbunden ist und dieses bei Regen abschaltet, und zweitens als Gerät, das den Innenraum eines Autos vor Regen schützt und den automatischen Modus der Scheibenwischer unterstützt.
Der Regensensor schaltet sich ein, wenn Wassertropfen auf der Windschutzscheibe reflektiert werden.
Er ist so ausgelegt, dass weder kleine Schäden, Schmutz noch Alterung der Frontscheibe die Funktion beeinträchtigen.
Die Scheibenwischer werden automatisch durch den Regensensor aktiviert, der die Wassermenge auf der Scheibe erfasst.
Die Empfindlichkeit des Regensensors wird mit einem Daumenrad am rechten Lenkradhebel eingestellt.
Manchmal befindet sich dieser Regensensor neben einem Lichtsensor. In jedem Fall geht die vom Lichtsensor festgestellte Intensität zurück. Der Lichtsensor verfügt über zwei unabhängige Sensoren.
Funktionsweise des Regensensors
Der reale Regensensor wird innen an der Frontscheibe des Fahrzeugs befestigt.
Er ist normalerweise zusammen mit dem Lichtsensor hinter dem Rückspiegel angebracht.
Meist ist der Regensensor in die Halterung für den Rückspiegel eingebaut, die von innen auf die Windschutzscheibe geklebt ist.
Das Licht der Sendediode wird über ein Prisma in die Scheibe eingekoppelt, darin weitergeleitet und zur Empfangsdiode geführt.
Der Regensensor im Fuß des Innenspiegels besteht aus mehreren Infrarot-Leuchtdioden und einer zentral angeordneten Fotodiode.
Fragen? Rufen Sie an unter 032 221 096 344 📞
Thomas
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