DE69917485T2

DE69917485T2 - Schutzvorrichtung für ein von einem elektromotor angetriebenen schiebefenster und installationsverfahren einer solchen vorrichtung

Info

Publication number: DE69917485T2
Application number: DE69917485T
Authority: DE
Inventors: Mohamed Bouamra; Jesus Zaldua; Javier Vicandi; Jesus Iriondo
Original assignee: Talltec Technologies Holdings Sa Luxemburg/luxembourg; TALLTEC TECHNOLOGIES HOLDINGS; TALLTEC TECHNOLOGIES HOLDINGS SA
Current assignee: Fiberlake Sa Luxemburg / Luxembourg Lu
Priority date: 1998-12-15
Filing date: 1999-12-15
Publication date: 2005-05-12
Anticipated expiration: 2019-12-16
Also published as: US6772559B1; EP1142077A1; ES2222048T3; DE69917485D1; US7307395B2; EP1011184A1; EP1142077B1; WO2000036725A1; US20040138843A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum so genannten sequentiellen Steuern einer beweglichen Platte, die von einem Elektromotor gleitend angetrieben wird, wobei in dem Verfahren sequentiell das von einem Lichtleitfaser-Drucksensor kommende Signal ausgewertet wird, um den Antriebsmotor anzuhalten oder seine Laufrichtung umzukehren, falls sich das Signal ändert, und die Frequenzmessung der von einer Codierungsvorrichtung hervorgerufenen Impulse ausgewertet wird, um eine Hindernis-Früherfassung zu bewerkstelligen und um die Bahnendepositionen der beweglichen Platte zu bestimmen.
Insbesondere ist in einer Ausführungsform des Verfahrens gemäß der Erfindung vorgesehen, von einer Sicherheitsvorrichtung für eine derartige bewegliche Platte Gebrauch zu machen, die Mittel zum Erfassen des Vorhandenseins eines Fremdkörpers, der die Bewegung der beweglichen Platte bremst und ihrem vollständigen Schließen entgegenwirkt, umfasst.
In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens gemäß der Erfindung ist vorgesehen, einen Lichtleitfaser-Drucksensor zu verwenden.
Schließlich hat die Erfindung zum Ziel, ein Verfahren der oben beschriebenen Art zu schaffen, bei dem die oben erwähnten Mittel zur direkten und indirekten Erfassung kalibriert werden, um eine Verbesserung der Einsatzzuverlässigkeit dieses Sensors zu ermöglichen.
Immer mehr Kraftfahrzeuge werden mit elektrischen Fensterhebern ausgestattet, d. h. mit Systemen, bei denen die Fensterscheiben zu einem Gleiten in Öffnungsrichtung oder in Schließrichtung durch einen Elektromotor angetrieben werden, dessen Betrieb vom Fahrzeugführer mittels eines von Hand zu betätigenden Schalters gesteuert wird. Derartige Systeme haben ermöglicht, wesentliche Fortschritte in Sachen Sicherheit des Kraftfahrzeugs zu erzielen, soweit der Fahrzeugführer die Fenster leicht öffnen oder schließen kann, während er gleichzeitig auf die Verkehrsbedingungen und das Führen seines Fahrzeugs achtet. Diese Systeme weisen jedoch erhebliche Zuverlässigkeitsprobleme auf, die häufig mit dem Auftreten von Stromspitzen bei einem zu plötzlichen Anhalten des Antriebsmotors für die Fensterscheibe in Verbindung stehen. Es ist bekannt, dass nämlich jede Behinderung der Vorschubbewegung der Fensterscheibe im Motor Stromspitzen erzeugt, die im Allgemeinen ungünstig sind, vor allem für bestimmte Bau elemente wie etwa Steuerrelais oder Schalttransistoren. Derartige Spitzen können beispielsweise auftreten, wenn der Kraftfahrer den Schalter, der den Betrieb des Antriebsmotors steuert, weiterhin betätigt, obwohl die Fensterscheibe ihre Schließposition, in der sie am Rahmen der Tür anliegt, schon erreicht hat. Stromspitzen können auch auftreten, wenn ein Fremdkörper, beispielsweise ein Arm, auf dem Rand der Fensterscheibe aufliegt und der Aufwärtsbewegung dieser einen Widerstand entgegensetzt.
Eine bekannte Lösung, um die oben erwähnten Probleme zu beheben, besteht darin, die maximale Stärke des an den Antriebsmotor gelieferten Speisestroms zu messen und diesen Strom oberhalb eines im Voraus festgelegten Schwellenwertes zu sperren. Diese Maßnahme wird im Allgemeinen an den Anschlüssen eines Schalttransistors getroffen, dessen Widerstand von einem Bauelement zum anderen verschieden ist und temperaturabhängig bleibt. Weitere Verfahren verwenden Präzisionswiderstände (Messung von Strömen) oder Hall-Effekt-Sonden (Messung von Magnetfeldern), wobei jedoch der Selbstkostenpreis derartiger Bauelemente hoch ist.
Ein weiteres Steuerungsverfahren, das preiswerter und leistungsfähiger ist, besteht darin, die durch das Umschalten der Bürsten des Antriebsmotors hervorgerufenen Impulse zu erfassen. Diese Impulse überlagern sich dem aufgenommenen Gleichstrom des Motors, wobei ihre Frequenz proportional zur Geschwindigkeit des Rotors ist. Eine derartige Technik ist in dem amerikanischen Patent Nr. 4 870 333 im Namen der Firma Sidosha Denki Kogyo beschrieben, das ein Verfahren zum Steuern eines elektrischen Fensterhebers für Kraftfahrzeuge vorschlägt, bei dem die Anzahl der Impulse, die durch den Betrieb des die Fensterscheibe antreibenden Elektromotors erzeugt werden, in einem Zähler registriert wird. Wenn die Anzahl der in dem Zähler registrierten Impulse einen im Voraus festgelegten Maximalwert erreicht, folgert die Steuervorrichtung, die das System verwendet, dass die Fensterscheibe die vollständig geöffnete Position erreicht hat, und bewirkt das Anhalten des Antriebsmotors. Im umgekehrten Fall, bei einer Aufwärtsbewegung der Fensterscheibe, wird die Anzahl der in dem Zähler registrierten Impulse für jede Umdrehung des Antriebsmotors um eine Einheit vermindert. Wenn diese Anzahl null wird, folgert das System, dass die Fensterscheibe ihre Schließposition erreicht hat, in welcher sie am Rahmen der Tür anliegt, und hält den Antriebsmotor erneut an.
Das obige System weist den bedeutenden Nachteil auf, dass die Aufwärtsbewegungsgeschwindigkeit der Fensterscheibe nicht konstant ist und von zahlreichen Parametern wie etwa dem Antriebsdrehmoment des Motors, der Reibung zwischen der Fensterscheibe und dem Rahmen der Tür, der Geschwindigkeit und der Bahn des Fahrzeugs usw. abhängt. Die Position der Fensterscheibe kann folglich nicht mit einer Genauigkeit berechnet werden, die ausreicht, um exakt den Zeitpunkt bestimmen zu können, zu dem das Fenster vollständig geschlossen ist. Mit einem derartigen Verfahren kann außerdem eine Bahnendezone bestimmt werden, in der man die Fensterscheibe in der Nähe des Rahmens der Tür weiß. Der Antriebsmotor kann folglich auf Befehl der Steuervorrichtung angehalten werden, bevor das Fenster vollständig geschlossen ist. Umgekehrt kann der Motor weiterhin mit Strom versorgt werden, obwohl das Fenster schon vollständig geschlossen ist, wodurch Stromspitzen erzeugt werden, die dem Motor und der Steuerelektronik abträglich sind. Andererseits sind in dem Sidosha-Patent keine Vorkehrungen getroffen, um eine Mehrlast, die den Vorschub der Fensterscheibe behindern würde, vor einem Festklemmen zu erfassen. Schließlich sind keine Vorkehrungen getroffen, um das Vorhandensein eines Fremdkörpers, wie etwa einer Kinderhand, deren Dicke gleich der Höhe oder kleiner als die Höhe der Bahnendezone ist, zu erfassen. Nun muss aber bei einem automatischen Schließen von beweglichen Platten wie etwa insbesondere einer Fensterscheibe eines Kraftfahrzeugs angestrebt werden, die Sicherheit zu gewährleisten, indem das Einklemmen eines Fremdkörpers, wie beispielsweise eines Arms oder einer Hand zwischen der Scheibe und dem Rahmen der Tür, an dem diese in Anlage gelangen soll, verhindert wird. Dazu hält im Fall eines Einklemmens eine Sicherheitsvorrichtung den Antrieb an oder kehrt die Bewegungsrichtung der Fensterscheibe um. Bei den bekannten Sicherheitsvorrichtungen besteht eine Lösung darin, einen Leiter elektromagnetischer Wellen, beispielsweise eine Lichtleitfaser, im Inneren der Dichtung, in welcher die Fensterscheibe geführt wird, einzubauen. Ein Sender, beispielsweise eine Laserdiode, koppelt ein Lichtsignal an einem Ende der Faser ein. Dieses Signal breitet sich bis zu einem Empfänger aus, beispielsweise einer Photodiode, die am anderen Ende der Faser angeordnet ist. Im Ereignisfall wird der Fremdköper von der sich nach oben bewegenden Scheibe in Richtung der Dichtung mitgenommen und übt einen Druck auf die Lichtleitfaser auf. Unter der Wirkung des Drucks verformt sich die Lichtleitfaser, was eine lokale Veränderung ihres Krümmungsradius zur Folge hat. Diese Veränderung des Krümmungsradius der Faser ruft starke Verluste und in der Folge eine Abnahme der Amplitude des von dem Empfänger erfassten Lichtsignals hervor. Daraus ergibt sich eine Abnahme der Amplitude des elektrischen Signals, das der Empfänger zu einer Steuerschaltung sendet, die in Reaktion auf diese Abnahme ein Signal zum Anhalten oder zum Umkehren der Laufrichtung des Motors, der die Fensterscheibe antreibt, erzeugt.
Aus dem deutschen Patent DE 44 16 803 ist eine Sicherheitsvorrichtung bekannt, die der gleitenden Fensterscheibe einer Kraftfahrzeugtür zugeordnet ist. Diese Vorrichtung umfasst einen Magneten, der an der Welle des die Fensterscheibe antreibenden Elektromotors angeordnet ist, dem ein Hall-Effekt-Sensor zugeordnet ist. In Abhängigkeit von den Signalen, die von dem Hall-Effekt-Sensor gesendet werden, kann ein Mikroprozessor bestimmen, dass die Fensterscheibe in ihrer vollständig geschlossenen Position angekommen ist. Außerdem kann der Mikroprozessor eine Verringerung der Geschwindigkeit der Aufwärtsbewegung der Fensterscheibe durch das Vorhandensein eines Fremdkörpers erfassen und die Umkehrung der Bewegungsrichtung der Fensterscheibe befehlen, um jegliches Quetschen zu verhindern. Neben dieser Vorrichtung zur indirekten Erfassung weist die Sicherheitsvorrichtung eine Vorrichtung zur direkten Erfassung auf, die einen Drucksensor umfasst, der im Rahmen der Tür angeordnet ist.
Der Hauptnachteil der obigen Sicherheitsvorrichtung besteht darin, dass die indirekten Erfassungsmittel selbst dann weiterhin als Mittel zur Hinderniserfassung benutzt werden, wenn die Fensterscheibe in die Nähe ihrer vollständig geschlossenen Stellung gelangt. Es ist bereits erwähnt worden, dass die Geschwindigkeit der Aufwärtsbewegung der Scheibe nämlich nicht konstant ist und von zahlreichen Parametern abhängt. Wenn auf Grund von Ungenauigkeiten der Messungen der Mikroprozessor nicht anzeigt, dass das Fenster geschlossen ist, obwohl dieses tatsächlich geschlossen ist, wird folglich der Mikroprozessor diese Situation als eine Einklemmsituation interpretieren und das Anhalten und die Umkehrung der Laufrichtung des Antriebsmotors befehlen. Zu diesem Zeitpunkt wird es unmöglich, das Fenster zu schließen.
Die Sicherheitsvorrichtungen der oben beschriebenen Art, die Lichtleitfaser-Drucksensoren zur Hinderniserfassung verwenden, weisen zahlreiche Nachteile auf, sowohl was ihre industrielle Herstellung als auch ihren Betrieb beim Benutzer betrifft. Diese Sicherheitsvorrichtungen müssen nämlich in hohen Stückzahlen hergestellt werden, um die Nachfrage der Märkte, wie etwa des Kraftfahrzeugmarktes, zu befriedigen. Dies setzt folglich ein Fertigungsverfahren mit preis werten Bauelementen und Werkstoffen voraus, das einfach und gleichzeitig schnell ist. Das Gleiche gilt für die Prüf- und Kalibrierungsprozeduren, die schnell sein müssen und den Mitteln zur direkten und indirekten Erfassung ermöglichen müssen, ihre Betriebsparameter über die Zeit beizubehalten. Wie aus der folgenden Beschreibung hervorgehen wird, ist es schwierig, unter derartigen Umständen Produkte zu erzielen, die homogene Eigenschaften besitzen.
Ein erstes Problem steht damit im Zusammenhang, dass es schwierig ist, über große Mengen preiswerter Lichtquellen verfügen zu können, die Parameter mit einer geringen Streuung aufweisen. Dies betrifft insbesondere die Lichtstärke und den Abstrahlwinkel, sowie das Strahlungsspektrum dieser Quellen.
Ein zweites Problem steht damit im Zusammenhang, dass die in dem Sensor verwendete Lichtleitfaser an der Lichtquelle entweder mit speziellen Verbindern oder einfacher durch Kleben befestigt sein muss. Dies erfordert mehrere Arbeitsschritte, um das Ende der Faser zu behandeln (Abtragen der Umhüllung, Bruch oder Polieren), die Faser in Bezug auf die Lichtquelle zu zentrieren und schließlich mittels schnellhärtender Harze zu befestigen. Eine Fertigung in großen Stückzahlen bedeutet zwangsläufig eine große Streuung der Wirkungsgrade bei der Leistungseinkopplung in die Faser, wodurch die Leistungsparameter des Sensors beeinflusst werden.
Wie weiter oben beschrieben worden ist, funktionieren die Lichtleitfasersensoren zum überwiegenden Teil auf der Grundlage des Prinzips, dass unter der Wirkung eines Drucks durch die Veränderung des Krümmungsradius der Faser Verluste bewirkt werden. Das Platzieren der Faser und die Behandlung des empfindlichen Teils des Sensors führen folglich zwangsläufig eine Streuung der Spannungen in der Lichtleitfaser ein, was eine Streuung der Leistungsparameter der Sensoren zur Folge hat.
Außerdem ist festzustellen, dass die Leistungsparameter der Sensoren in starkem Maße von den Bedingungen, unter denen sie verwendet werden, und von ihrer Umgebung abhängen. Dies ist beispielsweise bei Kraftfahrzeuganwendungen der Fall, wo die Sensoren in Umgebungstemperaturbereichen funktionieren müssen, die zwischen –40°C und +85°C enthalten sind. Es ist klar, dass unter derartigen Bedingungen die Eigenschaften einiger Bauelemente, wie etwa der Lichtquelle, nicht konstant bleiben können (Abstrahlungsleistung und Spektralbereich). Das Gleiche gilt für den Wirkungsgrad der Leistungseinkopplung in die Faser, der stark von den thermischen Eigenschaften der Werkstoffe abhängt, die für die Verbindung Quelle-Faser benutzt werden.
Das Problem ist bei dem empfindlichen Teil des Sensors noch größer. Wenn vorausgesetzt wird, dass die Lichtleitfaser nicht selbst gegenüber Temperaturschwankungen empfindlich ist, so können doch die Werkstoffe, die zur Lagerung und zur Ummantelung dienen, im Allgemeinen Polymere, thermische Beanspruchungen erfahren, was einem Ausüben von Druckänderungen auf die Faser gleichkommt. Diese Wirkungen, zu denen noch die der Lichtleitfaser eigene Temperaturempfindlichkeit hinzukommt, können Schwankungen des Ausgangssignals von mehr als 80 % zur Folge haben.
Schließlich kommen zu den Problemen, die mit den Einsatzbedingungen des Sensors im Zusammenhang stehen, die unvermeidlichen Schwankungen der Eigenschaften dieses, die durch den normalen Verschleiß der Werkstoffe und Bauelemente hervorgerufen werden, hinzu.
Die Aufzählung der oben erwähnten Probleme zeigt die Schwierigkeiten, die es zu überwinden gilt, um Lichtleitfaser-Drucksensoren, die zur Hinderniserfassung verwendet werden können, in großen Serien und mit niedrigen Kosten fertigen zu können. Die Empfindlichkeit gegenüber bestimmten Störgrößen sowie die Abnutzungsphänomene lassen nicht zu, die ursprüngliche Kalibrierung beizubehalten. Daraus ergeben sich Probleme der Zuverlässigkeit, in bestimmten Fällen sogar der Fehlfunktion der Sicherheitsvorrichtungen, die von derartigen Sensoren Gebrauch machen.
Ein Verfahren zum sequentiellen Steuern einer beweglichen Platte, die in einem Rahmen von einem Elektromotor gleitend angetrieben wird, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist bereits aus dem Dokument DE-A-196 23 420 bekannt.
Die vorliegende Erfindung hat zum Ziel, die weiter oben angeführten Probleme und Nachteile zu beheben, indem sie ein zuverlässiges Verfahren für den Antrieb und das Schließen von elektrisch gleitend bewegten Verschlussplatten schafft.
Dazu betrifft die Erfindung ein Verfahren zum sequentiellen Steuern einer beweglichen Platte, die in einem Rahmen von einem Elektromotor gleitend angetrieben wird, wobei das Verfahren die Merkmale des Anspruchs 1 besitzt.
Folglich kann bei einem Schließen des Fensters gefolgert werden, dass bei Abwesenheit eines Alarmsignals die Fensterscheibe in Anlage am Rahmen der Tür gekommen ist und dass jede Gefahr eines Unfalls vermieden worden ist. Umgekehrt, im Fall des Vorhandenseins eines Alarmsignals, wird unverzüglich die Umkehrung der Laufrichtung des Antriebsmotors befohlen. Auf Grund dieser Merkmale ermöglicht das sequentielle Erfassungsverfahren gemäß der Erfindung, die Sicherheit von Personen zu erhöhen und gleichzeitig die elektrischen und elektronischen Teile wirksam gegen Überströme zu schützen.
Gemäß einem weiteren Merkmal des Verfahrens der Erfindung wird die Frequenz von Impulsen gemessen, die durch die Drehung des Elektromotors, der die bewegliche Platte antreibt, erzeugt werden, wobei der Motor angehalten oder seine Laufrichtung umgekehrt wird, wenn die Frequenz dieser Impulse kleiner als eine im Voraus festgelegte Schwellenfrequenz wird.
Gemäß noch einem weiteren Merkmal des Verfahrens wird das Vorhandensein eines Fremdkörpers, der im Stande ist, einem vollständigen Schließen der beweglichen Platte entgegenzuwirken, mit Hilfe eines Lichtleitfaser-Drucksensors erfasst.
Gemäß noch einem weiteren Merkmal des Verfahrens der Erfindung wird aus der Messung der Anzahl der Impulse, die durch die Drehung des elektrischen Antriebsmotors erzeugt werden, anhand einer im Voraus bekannten Referenzposition eine Angabe bezüglich der Verlagerung der beweglichen Platte abgeleitet, und es wird eine Verzögerungsrampe der Geschwindigkeit des Antriebsmotors angewiesen, wenn die bewegliche Platte in einer Bahnendezone ankommt.
Gemäß noch einem weiteren Merkmal werden dann, wenn die bewegliche Platte in der Bahnendezone ankommt, die Mittel, die dazu dienen, die Frequenz der Impulse zu messen, die durch die Drehung des Elektromotors erzeugt werden, nicht mehr dafür verwendet, das Vorhandensein eines Hindernisses zu erfassen, das im Stande sein könnte, dem vollständigen Schließen der beweglichen Platte entgegenzuwirken, sondern nur dafür verwendet, die Position der Platte in Bezug auf den Rahmen, in dem sie gleitet, zu bestimmen.
Gemäß noch einem weiteren Merkmal des Verfahrens ist die Referenzposition die letzte berechnete Position der beweglichen Platte vor dem Anhalten des Antriebsmotors.
Die Messung der Anzahl der Impulse, die durch die Drehung des Antriebsmotors verursacht sind, ermöglicht, anhand einer im Voraus bekannten Referenzposition die Bahn der beweglichen Platte zu berechnen. Im Fall eines Kraftfahrzeugs weist die indirekte Bestimmung der Position der Fensterscheibe durch Trägheitskräfte infolge von Erschütterungen, von Reibungswirkungen und Schlupf eine gewisse Fehlerrate auf. Diese Fehlerrate ist kumulativ. Folglich ist nach zehn Versuchen der Abwärts- und Aufwärtsbewegung der Fensterscheibe die kumulierte Abweichung zwischen der berechneten Position und der tatsächlichen Position der Fensterscheibe in der Größenordnung von ein bis zwei Zentimetern. Dieser Fehler bleibt jedoch klein genug, um eine Definition einer Bahnendezone für die Abwärts- und Aufwärtsbewegungen der Fensterscheibe zuzulassen, wobei es sich um eine Zone handelt, in welcher sich die Fensterscheibe in der Nähe des Rahmens der Tür befindet, an dem sie in Anlage kommen muss. Die Verzögerungszeit, die durch die Änderung des Stroms in Bezug auf die Drehgeschwindigkeit des Motors entsteht, wird vorteilhaft genutzt, um die Überströme zu begrenzen und den Motor und seine Steuereinheit wirksam zu schützen.
Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zum Steuern einer beweglichen Platte, die von einem Elektromotor gleitend angetrieben wird, dadurch gekennzeichnet, dass es darin besteht, die Frequenz der Impulse zu messen, die durch die Drehung des Elektromotors, der die bewegliche Platte antreibt, hervorgerufen werden, und den Motor anzuhalten oder seine Laufrichtung umzukehren, wenn die Frequenz dieser Impulse niedriger als eine im Voraus festgelegte Schwellenfrequenz wird.
Da die Frequenz der Impulse zur Drehgeschwindigkeit des Rotors des Antriebsmotors proportional ist, wird es möglich, die Anwesenheit eines Hindernisses, das die Bewegung der Verschlussplatte bremst und ihrer Aufwärtsbewegung entgegenwirkt, zu erfassen. Dies ist beispielsweise bei der Wirkung eines Arms der Fall, der auf der Kante einer Fensterscheibe eines Kraftfahrzeugs ruht. Der Vergleich der gemessenen Geschwindigkeit mit einer Referenzgeschwindigkeit ermöglicht folglich, eine Hindernisfrüherfassung durchzuführen und in bestimmten Fällen das Einklemmen zu verhindern. Außerdem ermöglicht er, die Stromspitzen, die vor allem der Steuerelektronik des Antriebsmotors sehr abträglich sind, zu vermindern.
Gemäß noch einem weiteren Merkmal des Verfahrens der Erfindung wird eine Sicherheitsvorrichtung verwendet, die Mittel zum Erfassen des Vorhandenseins eines Fremdkörpers umfasst, der die Bewegung einer beweglichen Platte, die von einem Elektromotor gleitend angetrieben wird, bremst und ihrem Schließen entgegenwirkt, wobei die Erfassungsmittel vom indirekten Typ sind und auf der Messung der Frequenz der Impulse beruhen, die durch die Drehung des Elektromotors hervorgerufen werden.
Es wird vorgeschlagen, gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung den oben erwähnten Erfassungsmitteln vom indirekten Typ zweite Mittel zur direkten Erfassung eines Fremdkörpers zuzuordnen, wobei diese Mittel einen Drucksensor umfassen, der aus einer Lichtleitfaser gebildet ist, der Mittel zum Senden und zum Empfangen von Lichtsignalen, die sich im Inneren der Faser ausbreiten, zugeordnet sind.
Ein weiterer Aspekt des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf die Ausführung eines Lichtleitfaser-Drucksensors, der zur Hinderniserfassung verwendet werden kann, wobei er trotz seiner Empfindlichkeit gegenüber physikalischen Störungsgrößen wie etwa der Temperatur und trotz Verschleißerscheinungen der Werkstoffe, aus denen er gebildet ist, seine ursprüngliche Kalibrierung beibehält.
Dazu wird gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung eine Kalibrierung eines Lichtleitfaser-Drucksensors vorgenommen, der zum Erfassen von Hindernissen in einem Antriebssystem für eine bewegliche Platte, die elektrisch angetrieben gleitet, verwendet wird, wobei der Sensor einen Sender umfasst, der elektrisch gespeist wird und ein Lichtsignal in eine Lichtleitfaser einkoppelt, das Lichtsignal sich bis zu einem Empfänger ausbreitet, der in Reaktion auf das von der Lichtleitfaser übertragene Lichtsignal ein elektrisches Signal zu einer Steuerzentrale mit Mikrocontroller und/oder Mikroprozessor sendet, welche die Informationen, die von dem Empfänger kommen, analysiert und ermöglicht, im Ereignisfall einen Elektromotor, der die bewegliche Platte antreibt, anzuhalten oder seine Laufrichtung umzukehren, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass während der Perioden, in denen das Anhalten des Antriebsmotors für die bewegliche Platte festgestellt wird, die Betriebsparameter des Drucksensors, die unter beliebigen Umgebungsbedingungen aufgenommen werden, mit den entsprechenden Parametern eines Eichsensors, die unter bekannten Referenzbedingungen aufgenommen sind, die in einem nichtflüchtigen Speicher gespeichert sind, auf den der Mikrocontroller und/oder der Mikroprozessor der Steuerzentrale zugreifen können/kann, verglichen und in Abhängigkeit von diesen korrigiert werden.
Auf Grund dieser Merkmale beginnt das Verfahren zum Kalibrieren des Drucksensors ab dem Zeitpunkt, zu dem das Anhalten des Antriebsmotors der beweglichen Platte festgestellt wird. Vorzugsweise werden die Betriebsparameter des Sensors während der gesamten Dauer der Halteperiode des Antriebsmotors wiederholt gemessen und korrigiert. Während der Betriebsperioden des Motors werden nur die letzten Korrekturen der Betriebsparameter des Drucksensors, die im Speicher gespeichert sind, berücksichtigt. Die Leistungsfähigkeit des Drucksensors bleibt auf diese Weise trotz der Verschleißerscheinungen und dem Vorhandensein von physikalischen Störgrößen, gegenüber denen der Sensor empfindlich ist, erhalten.
Gemäß einer ersten Ausführungsvariante umfasst das Verfahren der Erfindung die Schritte, die darin bestehen,

– während eines kurzen Augenblicks den elektrischen Strom zur Speisung des Senders ab dem Zeitpunkt, zu dem das Anhalten des Antriebsmotors der beweglichen Platte festgestellt wird, zu unterbrechen;
– den Offsetpegel des elektrischen Signals, das von dem Empfänger ausgesendet wird, zu messen und dann seinen Wert auf null zurückzusetzen;
– den Sender erneut mittels eines elektrischen Gleichstroms I₀ zu speisen und
– den Ausgangspegel V_S des Empfängers zu messen und ihm einen Koeffizienten k zuzuweisen, derart, dass kV_S = V_R, wobei V_R ein bekannter Referenzpegel eines Eichsensors ist, der unter bekannten Referenzbedingungen aufgenommen wird.

Gemäß einer zweiten Ausführungsvariante umfasst das Verfahren der Erfindung die Schritte, die darin bestehen,

– den Sender mittels eines periodischen Rechteckwellenstroms zu speisen;
– den Hochpegel des Ausgangs VS des Empfängers sowie seine Änderung ΔV_S zu messen und
– die Operation V_S(ΔV_R/ΔV_S) = V_S' auszuführen und den Koeffizienten C = V_R – V_S' in der Weise zu bestimmen, dass V_S'' = V_R, wobei V_R und ΔV_R bekannte Referenzwerte eines Eichsensors sind, die unter bekannten Referenzbedingungen aufgenommen werden, wobei das Verhältnis ΔV_S/ΔV_R der Korrekturkoeffizient für die Empfindlichkeit des Drucksensors ist und wobei C der Korrekturkoeffizient des verbleibenden Offsets des Sensors ist.

Gemäß einer weiteren Ausführungsvariante umfasst das Verfahren der Erfindung die Schritte, die darin bestehen,

– den Sender mittels eines periodischen Rechteckwellenstroms zu speisen;
– den Hochpegel des Ausgangs V_S des Empfängers sowie seine Ände rung ΔV_S zu messen;
– den ausgeübten Druck in Abhängigkeit vom Pegel des gemessenen Signals mittels einer Polynomgleichung zumindest ersten Grades, deren Koeffizienten zu Beginn, während einer ersten Kalibrierung bestimmt werden, zu berechnen und
– diese Koeffizienten in Abhängigkeit von den Messergebnissen periodisch zu korrigieren, um eine zuverlässige Messung des Drucks zu erhalten.

Gemäß einem weiteren ihrer Aspekte betrifft die Erfindung außerdem das oben beschriebene Verfahren, dadurch gekennzeichnet, dass es während der zweiten Sequenz die Schritten umfasst, die darin bestehen, die zweiten Mittel zu kalibrieren, indem:

– für verschiedene Positionen der beweglichen Platte relativ zu dem Rahmen, in dem sich die Platte verlagert, die Frequenz gemessen wird, die den durch die Drehung des Motors hervorgerufenen Impulsen entspricht, um die momentane Verlagerungsgeschwindigkeit der Platte in einer gegebenen Position zu bestimmen, und
– für jede Position der beweglichen Platte die Frequenz der gemessenen Impulse mit der Frequenz dieser Impulse auf der vorhergehenden Bahn der beweglichen Platte verglichen wird, so dass dann, wenn ein Unterschied zwischen diesen Frequenzen vorhanden ist und dieser Unterschied einen vorgegebenen Sicherheitswert nicht übersteigt, die Schwellenfrequenz korrigiert wird, so dass sie nicht das Anhalten des Laufs des Motors und seine Richtungsumkehr befiehlt.

Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden beim Lesen der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels des Verfahrens gemäß der Erfindung klarer, wobei dieses Beispiel nicht erschöpfend, sondern lediglich zur Veranschaulichung in Verbindung mit der beigefügten Zeichnung gegeben ist, worin
1 eine Tür eines Kraftfahrzeugs zeigt, die mit der Sicherheitsvorrichtung gemäß der Erfindung ausgestattet ist;
2 eine Schnittansicht längs der Linie II-II von 1 ist;
3 eine 2 ähnliche Ansicht ist, die einen Fremdkörper wie etwa einen Finger zeigt, der zwischen der Fensterscheibe und dem Rahmen der Tür eingeklemmt ist;
4 eine schematische Darstellung der Sicherheitsvorrichtung gemäß der Erfindung ist;
5 eine schematische Darstellung eines Lichtleitfaser-Drucksen sors ist, der im Durchlassmodus arbeitet;
6 eine schematische Darstellung eines Lichtleitfaser-Drucksensors ist, der im Reflexionsmodus arbeitet;
7 eine schematische Darstellung der Mittel zum Umschalten der Zustände Lauf-Anhalten und zum Steuern der Drehrichtung des Motors sowie der Mittel indirekten Typs zum Erfassen des Vorhandenseins eines die Bewegung der Fensterscheibe des Kraftfahrzeugs bremsenden Fremdkörpers ist;
8 bis 12 zwei Selbstkalibrierungsverfahren des Sicherheitssystems gemäß der Erfindung zeigen;
13 bis 16 Perspektivansichten verschiedener Ausführungsvarianten des Drucksensors gemäß der Erfindung sind;
17 eine perspektivische Gesamtansicht des elektrischen Antriebsmotors ist, dem eine optische Codierungsvorrichtung zugeordnet ist;
18 eine Perspektivansicht des elektrischen Antriebsmotors und der in 17 gezeigten optischen Codierungsvorrichtung im voneinander getrennten Zustand ist;
19 eine Perspektivansicht des Antriebsmotors auf der Welle ist, an der eine Scheibe zur optischen Codierung angebracht ist, der eine optoelektronische Koppelvorrichtung zugeordnet ist;
20 eine vergrößerte Detailansicht der in 19 gezeigten Codierungsscheibe und der optoelektronischen Koppelvorrichtung ist;
21 eine Perspektivansicht einer Leiterplatte ist, an deren Unterseite die optoelektronische Koppelvorrichtung befestigt ist;
22 eine Perspektivansicht ist, die die Öffnung für den Durchgang der optoelektronischen Koppelvorrichtung zeigt, die in dem Gehäuse ausgearbeitet ist, das die Welle des Motors aufnimmt;
23 eine Detailansicht der Öffnung ist, die in dem in 22 gezeigten Gehäuse ausgearbeitet ist.
Die vorliegende Erfindung beruht auf der erfinderischen Grundidee, ein Verfahren zum sequentiellen Steuern zu schaffen, bei dem Mittel zur indirekten Erfassung, die auf der Messung der Frequenz der durch die Drehung des elektrischen Antriebsmotors erzeugten Impulse basieren, ermöglichen, die elektrischen und elektronischen Elemente wirksam gegen die Stromspitzen zu schützen, die ihnen besonders abträglich sind, während die Mittel zur direkten Erfassung, die auf der Messung der Änderung einer physikalischen Größe durch das Vorhanden sein eines Fremdkörpers, der dem vollständigen Schließen einer beweglichen Platte entgegenwirkt, beruhen, ermöglichen, die Sicherheit von Personen beträchtlich zu erhöhen.
Die vorliegende Erfindung wird mit Bezug auf eine elektrische Fensterhebervorrichtung beschrieben, mit der ein Kraftfahrzeug ausgestattet ist. Es ist jedoch selbstverständlich, dass die vorliegende Erfindung auf jeden Typ von beweglicher Platte Anwendung findet, die elektrisch angetrieben gleitet, wie etwa ein Schiebedach eines Kraftfahrzeugs, die Türen eines Fahrstuhls, Brandschutztüren oder andere.
In 1 bis 6 ist eine Tür 1 eines Kraftfahrzeugs zu sehen, die einen Rahmen 2 besitzt, in dem eine Fensterscheibe 4 durch die Wirkung eines elektrischen Antriebsmotors 6 gleitet. Der Rahmen 2 der Tür 1 ist mit einer Dichtung 8 versehen, wobei wenigstens in einem Teil davon ein Lichtleiter 10 angeordnet ist, der beispielsweise aus einer Multimodefaser gebildet ist. Wie in der Folge ausführlicher beschrieben wird, sind der Lichtleitfaser 10 Mittel zum Senden bzw. Empfangen, 12 und 14, von Lichtsignalen, die sich im Inneren der Faser 10 ausbreiten, zugeordnet. Diese Mittel sind dafür ausgelegt, den Betrieb des Mechanismus des elektrischen Fensterhebers oder des Diebstahlsicherungssystems des Kraftfahrzeugs, den bzw. das sie ausrüsten, zu steuern.
Wie aus 2 hervorgeht, ist die Lichtleitfaser 10 in der Dichtungseinlage 8 außerhalb der Bahn der Fensterscheibe 4 angeordnet. Da sich die Fensterscheibe 4 durch die Wirkung ihres Antriebsmotors 6 nach oben bewegt, wird die Lichtleitfaser 10, wenn ein Finger 16 zwischen der Fensterscheibe 4 und dem Rahmen 2 der Tür 1 eingeklemmt wird (3), durch den Finger 16 plattgedrückt. Unter der Wirkung des durch den Finger 16 ausgeübten Drucks verformt sich die Lichtleitfaser 10, was eine lokale Veränderung ihres Krümmungsradius zur Folge hat. Diese Krümmung führt zu einer Schwächung der Intensität der Lichtsignale, die sich in der Lichtleitfaser 10 ausbreiten. Daraus ergibt sich eine Abnahme der Amplitude der elektrischen Signale, die der Empfänger 14 zu einer Zentraleinheit 18 sendet, die in Reaktion auf diese Abnahme ein Signal für ein Anhalten oder Umkehren der Laufrichtung des Motors 6, der die Fensterscheibe 4 antreibt, erzeugt.
In 4 ist eine schematische Darstellung der Sicherheitsvorrichtung gemäß der Erfindung zu sehen. Ein Drucksensor, der in seiner Gesamtheit mit dem allgemeinen Bezugszeichen 20 bezeichnet ist, umfasst die oben erwähnte Multimodefaser 10, die nach dem Prinzip der Intensitätsmodulation des Lichts, das sich darin in Abhängigkeit von dem ausgeübten Druck ausbreitet, funktioniert. Dem Drucksensor 20 sind Mittel 12 zum Senden und Mittel 14 zum Empfangen von Lichtsignalen, die sich im Inneren der Faser 10 ausbreiten, zugeordnet.
Gemäß einer ersten Ausführungsvariante, die in 5 gezeigt ist, arbeitet der Drucksensor 20 im Durchlassmodus. Die Lichtleitfaser 10 umfasst einen Teil 10a, der das empfindliche Element des Drucksensors 20 bildet, und einen Teil 10b, der als Lichtübertragungsleitung dient. Die Sendemittel 12 koppeln ein Lichtsignal in ein Ende der Faser 10 ein. Diese Sendemittel 12 umfassen eine Lichtquelle, die derart vorbereitet ist, dass sie fest an der Lichtleitfaser 10 angebracht ist, um die Verwendung von optischen Verbindern, die zu teuer sind, zu vermeiden. Die Lichtquelle wird vorzugsweise eine Elektrolumineszenzdiode sein. Das in die Lichtleitfaser 10 eingekoppelte Lichtsignal breitet sich bis zum Empfänger 14, etwa einer Photodiode, die am anderen Ende dieser Lichtleitfaser 10 ebenfalls fest angebracht ist, aus.
Gemäß einem besonders vorteilhaften Merkmal der Erfindung sind die Elektrolumineszenzdiode und die Photodiode vom SMD-Typ (SMD: Surface Mounted Device (engl.)) in demselben Gehäuse gefasst, das auch die beiden Enden der den Drucksensor 20 bildenden Lichtleitfaser 10 aufnimmt. Das Gehäuse umfasst andererseits Verbindungsmittel, die seine Montage auf eine Leiterplatte vereinfachen.
Gemäß einer zweiten Ausführungsvariante, die in 6 gezeigt ist, kann der Drucksensor 20 auch im Reflexionsmodus arbeiten. In diesem letzteren Fall sind die Quelle 12 und der Empfänger 14 an ein und demselben Ende der Faser 10 angeordnet, während ein Reflektor 11, der die Lichtsignale reflektiert, am anderen Ende der Faser 10 angeordnet ist. Die Funktionen des Sendens und des Empfangens werden vorzugsweise durch eine Laserdiode sichergestellt, die mit ihrer eigenen photoelektrischen Zelle ausgestattet ist.
Ein Versorgungskreis 22 versorgt die Lichtquelle 12 mit Strom. Dieser Strom kann ein Gleichstrom und/oder ein zeitlich periodisch veränderlicher Strom sein. Gemäß einem bevorzugten Merkmal der Erfindung wird der Strom während der Betriebsperioden des Antriebsmotors 6 kontinuierlich sein und während der Halteperiode eine periodische Rechteckform haben. Die Schaltung 22 umfasst außerdem Schaltungen zur Umkehrung und zur Verstärkung der aus dem Empfänger 14 kommenden Ströme.
Die Sicherheitsvorrichtung gemäß der Erfindung umfasst außerdem eine Steuerschaltung 24 des Antriebsmotors 6. Diese Steuerschaltung 24 hat eine Struktur vom Brückentyp für die bidirektionale Steuerung des Motors 6. Sie kann vollständig auf der Grundlage von Halbleitern gebildet sein oder Relais umfassen. Die Verwendung von Transistoren vom MOS-Typ ermöglicht, die Relais mit einem sehr schwachen Strom zu schalten, wodurch sich die Lebensdauer der Bauelemente verlängert. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass dasselbe MOS-Bauelement als Element zum Messen des Stroms verwendet werden kann, um diesen Letzteren zu begrenzen, um die Bahnenden zu erfassen und um den Motor 6 gegen die Stromspitzen zu schützen.
Das obige System wird von der oben erwähnten Zentraleinheit 18 gemanagt. Diese Zentraleinheit 18 umfasst einen Mikrocontroller und/oder einen Mikroprozessor, die/der die Funktionen der Steuerung, der Messung und der Kalibrierung des Drucksensors 20 mit Hilfe von Programmen und Informationsverarbeitungsalgorithmen managen/managt, die in einem nichtflüchtigen Speicher angesiedelt sind, auf den der Mikrocontroller zugreifen kann. Die Zentraleinheit 18 verfügt dafür über Mittel zur Analog-/Digital-Umsetzung. Die Steuerung der Zustände des Anhaltens und des Laufs sowie der Drehrichtung des Antriebsmotors 6 durch die Zentraleinheit 18 erfolgt mittels der Steuerschaltung 24. Diese Letztere misst die Änderungen des Speisestroms des Motors 6 und sendet diese auch an die Zentraleinheit 18, damit die Bahnendepositionen der Fensterscheibe 4 erfasst werden und die Elektronik gegen die Stromspitzen, die sich daraus ergeben, geschützt werden, wie in der Folge genauer beschrieben wird.
Außerdem managt die Zentraleinheit 18 den Zustand der Eingänge/Ausgänge 26 von oder zu weiteren internen oder externen Elementen des Systems. Es ist bekannt, dass nämlich die derzeitigen Mikrocontroller eine große Anzahl von Eingängen/Ausgängen managen können, was dem System ermöglicht, mit mehreren Befehls- oder Steuerzentren in Wechselwirkung zu stehen. Dies verleiht dem System eine große Flexibilität hinsichtlich des Gebrauchs und der Anpassung in Abhängigkeit von den angestrebten Anwendungen. Von den Steuerungen der Eingänge/Ausgänge können genannt werden:

– die Handsteuerungen für den Fahrzeugführer und die übrigen Fahrgäste. Diese Steuerungen können vom stufenweisen Typ sein. Sie können auch schnellwirkend sein, in der Hinsicht, dass ein einfacher Druck das Öffnen oder das vollständige Schließen des Fensters 4 steuert;
– die zentralisierten Steuerungen für das Schließen aller Platten. Diese Steuerungen können manuell sein, vom Zentralrechner oder vom Zentralverriegelungssystem für die Türen ausgehen;
– eine Alarmfunktion (Sicherheit) im Fall des Einführens eines Objekts zwischen die Fensterscheibe und die Führungsleiste.

Gemäß einem ersten Aspekt des Verfahrens gemäß der Erfindung wird die Frequenz von Impulsen gemessen, die durch das Umschalten der Bürsten 28, des Elektromotors 6, der die Fensterscheibe 4 antreibt, hervorgerufen werden, und der Antrieb der Fensterscheibe 4 wird eingestellt, wenn die Frequenz der Impulse niedriger als eine im Voraus festgelegte Schwellenfrequenz ist. Dafür werden Erfassungsmittel vom indirekten Typ angeordnet, die auf der Messung der Frequenz der durch das Umschalten der Bürsten 28 des Antriebsmotors 6 hervorgerufenen Impulse beruhen. Wie aus 7 ersichtlich ist, weisen diese Erfassungsmittel einen MOS-Transistor 30 auf, an dessen Anschlüssen die durch das Umschalten der Bürsten 28 hervorgerufenen Impulse erfasst werden. Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung steuert der MOS-Transistor 30 außerdem das Umschalten von Relais 32 des Elektromotors 6 und bestimmt folglich die Bewegungsrichtung der beweglichen Platte 4. Die an den Anschlüssen des MOS-Transistors 30 erfassten Impulse durchlaufen anschließend ein Filter 34, einen Verstärker 36 und werden dann mit Hilfe eines Komparators 38 wieder in Form gebracht. Schließlich werden die Impulse zu Vergleichsmitteln gesendet, die ermöglichen, die Frequenz der Impulse mit einer Schwellenfrequenz zu vergleichen. Diese Mittel sind aus einer Zentraleinheit 18 gebildet, welche die Frequenz der Impulse berechnet und sie mit der im Speicher gespeicherten Schwellenfrequenz vergleicht. Wenn die Frequenz der Impulse niedriger als eine Frequenzschwelle wird, erzeugt schließlich die Zentraleinheit 18 ein zweites Alarmsignal, das dazu führt, dass der Antriebsmotor 6 anhält oder seine Laufrichtung umkehrt. Auf diese Weise wird es möglich, das Bahnende oder das Vorhandensein eines Fremdkörpers wie beispielsweise eines Arms, der die Bewegung der Fensterscheibe 4 bremst und ihrer Aufwärtsbewegung entgegenwirkt, zu erfassen. Der Vergleich der gemessenen Frequenz mit einer Referenzfrequenz ermöglicht folglich, eine Hindernisfrüherfassung durchzuführen und in bestimmten Fällen das Einklemmen zu verhindern. Außerdem ermöglicht er, den Antriebsmotor 6 sowie seine Steuerschaltung 24 gegen die besonders abträglichen Stromspitzen zu schützen.
Gemäß einem zweiten Aspekt des Verfahrens zählt die Zentraleinheit 18 die Anzahl der Impulse, die durch das Umschalten der Bürsten 28 des Antriebsmotors 6 hervorgerufen werden, und leitet daraus die Position der Fensterscheibe 4 ausgehend von einer Ruhestellung, die als Referenz genommen wird, ab. Diese Referenzposition entspricht der letzten berechneten Position der Fensterscheibe 4 vor dem Anhalten des Antriebsmotors 6. So stellt die Zentraleinheit 18, wenn die Fensterscheibe 4 in einer Bahnendezone mit einem Abstand I von der Ober- oder Unterkante des Rahmens 2 der Tür 1, in welcher die Fensterscheibe 4 gleitet, ankommt, Mittel bereit, die ermöglichen, eine Verzögerungsrampe der Geschwindigkeit des Antriebsmotors 6 zu programmieren und die Versorgung dieses Letzteren zu unterbrechen, wenn die Frequenz der Impulse im Wesentlichen null wird. Da bekannt ist, dass die Änderung des Speisestroms des Motors 6 eine Verzögerung in Bezug auf die Drehgeschwindigkeit des Motors 6 gemäß einer Zeitkonstanten τ = L/R (wobei L die Induktivität und R der Widerstand des Antriebsmotors 6 ist) darstellt, ermöglicht die Steuerung einer Verzögerungsrampe und das Anhalten des Motors 6, wenn die Frequenz der Impulse im Wesentlichen null wird, den Motor 6 sowie seine Steuerschaltung 24 wirksam gegen die Überströme zu schützen.
Das oben beschriebene Verfahren zur indirekten Bestimmung der Position der Fensterscheibe 4 weist jedoch einen Nachteil auf. Wenn nämlich die Fensterscheibe 4 ihre Bahnendeposition erreicht und ihr Antriebsmotor 6 anhält, ist es nicht möglich festzustellen, ob dieses Anhalten darauf zurückzuführen ist, dass die Fensterscheibe 4 am Rahmen 2 der Tür 1, in dem sie gleitet, in Anlage ist oder ob das Anhalten auf das Vorhandensein eines zwischen der Fensterscheibe 4 und der Strebe des Rahmens 2 eingeklemmten Fremdkörpers zurückzuführen ist. Deshalb werden Mittel zur direkten Erfassung des Vorhandenseins eines Fremdkörpers benutzt, wobei diese Mittel den an früherer Stelle beschriebenen Drucksensor 20 aus einer Lichtleitfaser 10 umfassen. Auf diese Weise kann beim Schließen des Fensters 4 gefolgert werden, dass bei Abwesenheit eines Alarmsignals vom Drucksensor 20 die Fensterscheibe 4 in den Endanschlag an der Strebe des Rahmens 2 gelangt ist und dass jede Unfallgefahr vermieden worden ist. Umgekehrt, wenn der Drucksensor 20 ein Alarmsignal erzeugt, steuert die Zentraleinheit 18 unverzüglich die Umkehrung der Laufrichtung des Antriebsmotors 6.
Außerdem hat die vorliegende Erfindung zum Ziel, ein sequentielles Erfassungsverfahren der oben beschriebenen Art zu liefern, das gemäß einem sequen tiellen Modus arbeitet, der ihm eine Eigensicherheit verleiht.
Im Sinne der Erfindung wird unter Eigensicherheit der Gebrauch von Mitteln und von verschiedenen Operationen verstanden, die der Zentraleinheit 18 ermöglichen werden, alle Tests und Einstellungen vorzunehmen, die ermöglichen, einen zuverlässigen Betrieb der Mittel zur direkten und indirekten Erfassung zu gewährleisten und der Gesamtheit der Vorrichtung gemäß der Erfindung ein erhöhtes Sicherheitsniveau zu verleihen. Aus diesem Grund ist es notwendig, Perioden vorzusehen, in denen die Zentraleinheit 18 eine bestimmte Anzahl von Operationen zur Prüfung, Einstellung und Steuerung sequentiell ausführen wird. Je nachdem, ob die Fensterscheibe 5 im Ruhezustand ist, ob sie sich aufwärts oder abwärts bewegt, werden drei verschiedene Betriebsperioden unterschieden.
Während der Periode, in welcher der Antriebsmotor 6 der Scheibe 4 stillsteht, prüft die Zentraleinheit 18 die Mittel zur direkten und indirekten Erfassung von Hindernissen und kalibriert diese. Genauer gesagt beginnen die Operationen, die während dieser ersten Phase periodisch oder ständig ausgeführt werden, mit einer Prüfung der korrekten allgemeinen Funktion der Erfassungsmittel. Im Fall einer Funktionsstörung eines der Erfassungsmittel deaktiviert die Zentraleinheit 18 das fehlerhafte Mittel. Falls ein vollständiger Ausfall der Erfassungsmittel auftritt, sendet die Zentraleinheit 18 ein Alarmsignal zur Beachtung durch den Benutzer, das beispielsweise sichtbar oder hörbar ist. Dieser ist dann darüber informiert, dass das elektrische Fensterhebersystem im manuellen Modus arbeitet und er sich nicht mehr auf die Hindemiserfassungsmittel gemäß der Erfindung verlassen kann. Er muss folglich eine erhöhte Aufmerksamkeit an den Tag legen. Wenn die korrekte allgemeine Funktion der Erfassungsmittel festgestellt ist, dann nimmt die Zentraleinheit 18 eine Korrektur der Betriebsparameter der Erfassungsmittel in Abhängigkeit von den Modifikationen vor, welche die Sicherheitsvorrichtung unter der Wirkung der zeitlichen Entwicklung der Leistungsfähigkeit des Motors 6 und der Übertragungsmittel, der Reibung der Fensterscheibe 4 an der Dichtung 8, der klimatischen Bedingungen u. a. erfahren hat.
Während der Aufwärtsbewegungsphase der Fensterscheibe 4 und bis diese die Nähe der Bahnendezone in einem Abstand I von der Oberkante des Rahmens 2 der Tür 1, in welchem die Fensterscheibe 4 gleitet, erreicht, erzeugen die Mittel zur direkten Erfassung ein Lichtsignal, das den oberen Teil des Rahmens 2 durchläuft. Dieses Lichtsignal wird vom Empfänger 14 erfasst und dann an die Zentraleinheit 18 übertragen, die seine Intensität misst und mit einem Referenzwert vergleicht, der während der Ruhephase der Fensterscheibe 4 definiert worden ist. Gleichzeitig erfassen die Mittel zur indirekten Erfassung die Impulse, die durch das Umschalten der Bürsten 28 des Antriebsmotors 6 hervorgerufen werden, schicken dann diese Impulse an eine Zentraleinheit 18, die daraus die Frequenz berechnet und diese berechnete Frequenz mit einer Schwellenfrequenz vergleicht, die während der Ruhephase der Fensterscheibe 4 definiert worden ist. Das Messen der Anzahl der oben erwähnten Impulse ermöglicht der Zentraleinheit 18 außerdem, die Position der Fensterscheibe 4 zu berechnen. Schließlich steuert die Zentraleinheit 18 im Fall der Nichtübereinstimmung irgendwelcher Informationen, die von einer der zwei Vorrichtungen zur direkten oder indirekten Erfassung gesendet wurden, mit dem entsprechenden Referenzwert das Anhalten und daraufhin die Umkehrung der Laufrichtung des Antriebsmotors 6.
Während der Aufwärtsbewegungsphase der Fensterscheibe 4 bis zur Bahnendeposition, in der sie am oberen Teil des Rahmens 2 der Tür 1, in welchem sie gleitet, in Anlage kommt, spielen die Mittel zur direkten Erfassung weiterhin die gleiche Rolle wie oben. Sie erzeugen ein Lichtsignal, das den oberen Teil des Rahmens 2 durchläuft und das über den Empfänger 14 zur Zentraleinheit 18 übertragen wird, die seine Intensität misst und mit einem in der Stillstandsphase des Antriebsmotors definierten Referenzwert vergleicht. Im Fall der Nichtübereinstimmung der von den Mitteln zur direkten Erfassung gesendeten Informationen mit dem entsprechenden Referenzwert befiehlt die Zentraleinheit 18 das Anhalten und das Umkehren der Laufrichtung des Antriebsmotors 6. Hingegen werden die von den indirekten Erfassungsmitteln gelieferten Informationen nicht mehr verwendet, um das Vorhandensein eines Hindernisses zu erfassen, das im Stande ist, das vollständige Schließen der Fensterscheibe 4 zu verhindern. Die Mittel zur indirekten Erfassung erfassen die Impulse, die durch das Umschalten der Bürsten 28 des Antriebsmotors 6 hervorgerufen werden und schicken dann diese Impulse zu einer Zentraleinheit 18. Die Zentraleinheit 18 berechnet dann die Frequenz und die Anzahl dieser Impulse und leitet daraus die Parameter der Geschwindigkeit und der Position der Fensterscheibe 4 ab, deren Werte sie mit den während der Stillstandsphase des Antriebsmotors 6 definierten Werten vergleicht. Die Zentraleinheit 18 weist schließlich eine Verzögerungsrampe der Geschwindigkeit der Aufwärtsbewegung der Fensterscheibe 4 an, die in der Stillstandsphase des Motors 6 definiert wird, und unterbricht die Versorgung dieses, wenn die Parameter der Geschwindigkeit und der Position jeweils ihrem in der ersten Phase definierten Referenzwert entsprechen.
Abschließend soll die Phase der Abwärtsbewegung der Fensterscheibe 4 betrachtet werden, in der die Mittel zur direkten Erfassung deaktiviert sind. Was die Mittel zur indirekten Erfassung anbelangt, so besteht ihre Aufgabe darin, Impulse zu erzeugen und die Frequenz dieser Impulse zu messen, um die Parameter der Geschwindigkeit und der Position der Fensterscheibe 4 zu berechnen und sie mit den in der Stillstandsphase des Antriebsmotors 6 definierten Werten zu vergleichen. Die Zentraleinheit 18 lässt den Vorschub der Fensterscheibe 4 entsprechend einer Verzögerungsrampe verlangsamen, die in der ersten Phase, in welcher der Motor 6 stillsteht, programmiert worden ist, und unterbricht die Speisung dieses Motors 6, wenn die Parameter der Position und der Geschwindigkeit der Fensterscheibe 4 jeweils ihre Referenzwerte erreichen, die in der ersten Phase definiert worden sind.
Die vorliegende Erfindung hat außerdem zum Ziel sicherzustellen, dass ein Drucksensor 20 seine ursprünglichen Leistungsparameter trotz seiner Empfindlichkeit gegenüber physikalischen Störgrößen wie etwa der Temperatur und Verschleißerscheinungen der Werkstoffe, aus denen er gebildet ist, beibehält. Dazu wird vorgeschlagen, während der Perioden, in denen die Zentraleinheit 18 den Stillstand des Antriebsmotors 6 feststellt, die Betriebsparameter des Drucksensors 20, die unter beliebigen Umgebungsbedingungen aufgenommen wurden, mit den gleichen Parametern eines Eichsensors, die unter bekannten Referenzbedingungen aufgenommen wurden, die in einem nichtflüchtigen Speicher gespeichert sind, auf den der Mikrocontroller der Zentraleinheit 18 zugreifen kann, zu vergleichen und in Abhängigkeit davon zu korrigieren. Vorzugsweise werden die Betriebsparameter des Drucksensors 20 während der gesamten Dauer der Stillstandsperiode des Antriebsmotors 6 wiederholt gemessen und korrigiert. Bei einem erneuten Ingangsetzen des Antriebsmotors 6 werden nur die letzten Korrekturen der Betriebsparameter des Sensors 20 berücksichtigt.
Gemäß einer ersten Ausführungsvariante umfasst das Verfahren zum Kalibrieren des Drucksensors 20 die Schritte, die darin bestehen,

– während eines kurzen Augenblicks den elektrischen Speisestrom des Senders 12 ab dem Zeitpunkt, zu dem das Anhalten des Antriebsmotors 6 festgestellt wird, zu unterbrechen;
– den Offsetpegel des elektrischen Signals, das von dem Sender 14 ausgesendet wird, zu messen und dann seinen Wert mittels eines Algorithmus, der im Speicher des Mikrocontrollers der Zentraleinheit 18 gespeichert ist, auf null zurückzusetzen;
– den Sender 12 erneut mittels eines elektrischen Gleichstroms I_O zu speisen und
– den Ausgangspegel VS des Empfängers 12 zu messen und ihm einen Koeffizienten k zuzuweisen, derart, dass kV_S = V_R, wobei V_R ein bekannter Referenzpegel eines Eichsensors ist, der unter bekannten Referenzbedingungen aufgenommen wird.

Wenn der Sender 12 nicht gespeist wird, ist das Ausgangssignal des Drucksensors 20 nicht null. Die Erfassungsschaltung des Sensors 20 ist im Allgemeinen aus einem Photoempfänger 14, gefolgt von einer Verstärkungsschaltung die einen Operationsverstärker umfasst, gebildet. Nun weist aber jeder Photoempfänger einen so genannten Dunkelstrom auf, der von seiner Technologie, seinem Polarisationsstrom und der Temperatur abhängig ist. Dieser Strom, der zeitlich schwankt, wird verstärkt und trägt teilweise zur Erzeugung einer unerwünschten Offsetspannung am Ausgang bei. Außerdem weist jeder Operationsverstärker ein Spannungsoffsetsignal und einen Strom ungleich null mit einer entsprechend der Qualität des Bauelements und den Temperaturbedingungen mehr oder weniger starken Drift auf. Wenn nicht sehr stabile und folglich sehr teure Bauelemente verwendet werden, ist zu bevorzugen, diese Offsetwerte periodisch zu messen und sie mit Hilfe eines Datenverarbeitungsprogramms, das im Speicher des Mikrocontrollers der Zentraleinheit 18 gespeichert ist, abzuschneiden, um nur das von dem Drucksensor 20 kommende Nutzsignal beizubehalten. Wenn das Offsetsignal erst einmal abgeschnitten ist, muss druckfrei der Pegel des Signals des Drucksensors 20 periodisch wieder auf einen Referenzwert gebracht werden, um mit einer festen Auslöseschwelle zu arbeiten. Es ist möglich, sich auf diese Weise von den Streuungen der Betriebsparameter der Bauelemente (Quelle 12 und Empfänger 14), den Bedingungen der Einkopplung des Lichtsignals in die Faser 10 und den Schwankungen dieses Letzteren, die mit der Faser im Zusammenhang stehen, zu befreien.
Gemäß einer zweiten Ausführungsvariante umfasst das Verfahren zum Kalibrieren des Drucksensors 20 die Schritte, die darin bestehen:

– den Sender 12 mittels eines periodischen Rechteckwellenstroms zu speisen;
– den Hochpegel des Ausgangs VS zu messen; und
– die Operation V_S(ΔV_R/ΔV_S) = V_S' auszuführen und den Koeffizienten C = V_R – V_S' in der Weise zu bestimmen, dass V_S'' = V_R, wobei V_R und ΔV_R bekannte Referenzwerte eines Eichsensors sind, die unter bekannten Referenzbedingungen aufgenommen werden, wobei das Verhältnis ΔV_S/ΔV_R der Korrekturkoeffizient für die Empfindlichkeit des Drucksensors 20 ist und wobei C der Korrekturkoeffizient des verbleibenden Offsets des Sensors 20 ist.

Gemäß einem bevorzugten Merkmal des Verfahrens gemäß der Erfindung wird der Sender 12 mittels eines periodischen Rechteckwellenstroms gespeist, der durch Überlagern einer kleinen periodischen Schwankung ΔI_O und eines konstanten Stroms I_O erhalten wird, derart, dass die Änderung des optischen Signals, die sich daraus ergibt, als linear angesehen werden kann.
Für schwache ausgeübte Drücke kann das erfasste Signal als linear angesehen und in der Form V_S = I_O GT geschrieben werden, wobei

– G insbesondere die globale Verstärkung des Drucksensors 20, den Wirkungsgrad der Einkopplung und den Wirkungsgrad des Empfängers 14 berücksichtigt,
– T die optische Übertragungsfunktion des Drucksensors 20 darstellt, und
– I_O die Leistung der Quelle 12 und folglich indirekt ihren Polarisationsstroms darstellt.

Durch Messen der Änderung ΔV_S am Ausgang des Drucksensors 20 infolge einer geringfügigen Änderung ΔI_O des Polarisationsstroms und durch Berechnen des Verhältnisses dieser zwei Größen wird ein Maß für die optische Übertragungsfunktion des Drucksensors 20 und folglich für seine Empfindlichkeit erhalten. Andererseits kommt das Ausführen der Operation V_S' = V_S(ΔV_S/ΔV_R) auf ein Normieren der Empfindlichkeit des Drucksensors 20, die unter beliebigen Umgebungsbedingungen aufgenommen wurde, in Bezug auf die Empfindlichkeit eines Eichsensors, die unter Referenzbedingungen aufgenommen wurde, zurück. Die Korrektur des zusätzlichen Offsets C derart, dass C + V_S' = V_R ist, ermöglicht, die übrigen Unterschiede zu kompensieren, die mit der Streuung der Parameter der Bauelemente und ihren Änderungen in Abhängigkeit von den Umgebungsbedingungen in Verbindung stehen.
Gemäß einer dritten Ausführungsvariante umfasst das Kalibrierungsverfahren der Erfindung die Schritte, die darin bestehen,

– den Sender 12 mittels eines periodischen Rechteckwellenstroms zu speisen;
– den Hochpegel des Ausgangs V_S des Empfängers 14 sowie seine Änderung ΔV_S zu messen;
– den ausgeübten Druck in Abhängigkeit vom gemessenen Signalpegel mittels einer Polynomgleichung zumindest ersten Grades, deren Koeffizienten anfangs bei der ersten Kalibrierung bestimmt werden, zu berechnen und
– diese Koeffizienten in Abhängigkeit von den Messergebnissen periodisch zu korrigieren, um eine zuverlässige Messung des Drucks zu erhalten.

Vorzugsweise wird der Sender 12 mittels eines periodischen Rechteckwellenstroms gespeist, der durch Überlagern eines konstanten Stroms I_O und einer kleinen periodischen Schwankung ΔI_O erhalten wird.
Dieses dritte Kalibrierungsverfahren erfordert ein erstes Kalibrieren des Drucksensors 20, das ermöglicht, den ausgeübten Druck in Abhängigkeit von der gemessenen Spannung mit Hilfe einer Polynomapproximation dritten oder vierten Grades zu berechnen. Diese Methode ermöglicht, einfache Korrekturen der Polynomkoeffizienten oder mit Hilfe von speziellen Algorithmen ausgeklügeltere Korrekturen vorzunehmen.
Gemäß noch einer weiteren Variante kann das Selbstkalibrierungsverfahren die Korrektur des veränderlichen Polarisationsstroms und der konstanten Auslöseschwelle verwenden, die in 8 und 9 dargestellt ist. Aus diesen beiden Figuren ist ersichtlich, dass während der Stillstandsperioden des Antriebsmotors 6 der Polarisationsstrom des Senders 12 beispielsweise in Stufen erhöht oder vermindert wird, bis der Pegel des Ausgangssignals des Drucksensors 20 im Wesentlichen (bis auf die Auflösung des Systems) dem Schwellenwertpegel der Alarmauslösung gleich ist. Wenn diese Bedingung erfüllt ist, wird der Pegel des Polarisationsstroms des Senders 12 so festgesetzt, dass das Ausgangssignal des Drucksensors 20 auf einem bekannten Wert ist, der höher als der Schwellenpegel der Alarmauslösung ist. Es ist anzumerken, dass die Schwellenspannung des Komparators 38 hier entweder mittels einer externen Schaltung zu dem Mikrocontroller der Zentraleinheit 18 oder durch den Mikrocontroller selbst (durch Programmieren) festgelegt sein kann.
Gemäß noch einer weiteren Variante kann das Kalibrierungsverfahren die Korrektur der veränderlichen Auslöseschwelle und des festen Polarisationsstroms verwenden, die mittels 10 und 11 veranschaulicht ist. In diesem Fall ist der Polarisationsstrom des Senders 12 konstant, und der Wert des Schwellensignals des Komparators 38, der die Alarmschwelle festlegt, wird beispielsweise in Stufen erhöht oder vermindert, bis dieser Wert im Wesentlichen dem Wert des Ausgangssignals des Drucksensors 20 (bis auf die Auflösung des Systems) gleich wird. Dann wird die Schwelle auf einen bekannten Wert festgesetzt, der niedriger als das Ausgangssignal ist. Es ist zu sehen, wie in diesem zweiten Fall der Mikrocontroller der Zentraleinheit 18 eine externe Schaltung steuert, um den Schwellenpegel der Alarmauslösung einzustellen. Der Vorteil besteht in diesem Fall darin, dass es nicht erforderlich ist, das Ausgangssignal des Drucksensors 20 zu messen (und folglich den Mikrocontroller mit einem Analog/Digital-Umsetzer auszurüsten), wodurch es möglich ist, preiswerte Mikrocontroller-Bauelemente zu wählen. Es ist jedoch anzumerken, dass der Schwellenwert auch durch Programmieren festgelegt werden kann. In diesem Fall ist es erforderlich, einen Analog/Digital-Umsetzer zu verwenden, um mit dem Mikrocontroller kommunizieren zu können. Außerdem ist anzumerken, dass die Gesamtheit der Verfahren zur Selbstkalibrierung, die in dieser Patentanmeldung beschrieben worden sind, kombiniert werden können.
Es ist folglich möglich, auf der Grundlage der oben beschriebenen Verfahren die Betriebsparameter des Drucksensors 20 auf zwei verschiedene Arten zu korrigieren, entweder indem der Polarisationsstrom des Senders 12 korrigiert wird, oder indem die Alarmauslösungsschwelle korrigiert wird.
Dazu erzeugt der Mikrocontroller der Zentraleinheit 18, der nicht mit einem Analog/Digital-Umsetzer ausgestattet ist, wie in 12 gezeigt ist, ein Rechtecksignal PWM fester Frequenz, jedoch mit variabler Impulsdauer. Es wird dann von einer Pulsbreitenmodulation (Pulse Width Modulation (engl.)) oder PWM gesprochen. Jeder Wert der Impulsdauer kann von dem Mikroprozessor über vier oder acht oder mehr Bits codiert werden. Das Signal PWM wird über einen Integrator 40 vom Tiefpassfiltertyp geschickt, der die Impulse in verschiedene Spannungspegel umsetzt. Folglich können, indem die Codierung des Signals PWM verändert wird, die Form und der Pegel des Polarisationsstroms des Senders 12 programmiert werden. Außerdem ist es möglich, bei Bedarf mittels eines Integrators 42 den Wert des Schwellensignals des Komparators 38, der die Alarmschwelle festlegt, zu modifizieren. Außerdem gibt es weitere Methoden, um die oben erwähnten Signale mittels anderer Modulationsverfahren zu modifizieren. Beispielsweise können die Pulsfrequenzmodulation oder PFM (Pulse Frequency Modulation (engl.)) oder die Pulscodemodulation (Pulse Code Modulation (engl.)) genannt werden.
Das Selbstkalibrierungsverfahren kann auf die indirekten Erfassungsmittel des Systems ausgedehnt werden. Es ist nämlich nicht bewiesen, dass das Verfahren der indirekten Erfassung über die Zeit stets zuverlässig ist. Es muss damit gerechnet werden, dass sich die Leistungsfähigkeit des Antriebsmotors 6 und der Übertragungselemente im Laufe der Zeit ändern. Das Gleiche gilt für die Reibung der Fensterscheibe 4 an der Dichtung 8, die sich unter der Wirkung von Verformungen des Rahmens 2 der Tür 1 ändern kann. Genauso sollte damit gerechnet werden, dass sich die Bewegung der Fensterscheibe je nach der Fortbewegungsgeschwindigkeit des Fahrzeugs ändert. Diese Störparameter nicht zu berücksichtigen könnte zu einer Funktionsstörung des Systems führen. Ein Weiterverfolgen und Auswerten der Stufengeschwindigkeit der Fensterscheibe 4 in der Zone, in der ihre Bewegung im Wesentlichen gleichförmig ist, über die Zeit, beispielsweise mit dem Verfahren gleitender Mittelwerte, könnte ermöglichen, die Berechnung der Position der Fensterscheibe 4 sowie den Wert der Schwellenfrequenz für die Hindernisfrüherfassung zu korrigieren.
Außerdem kann die Zentraleinheit 18 in einer Tabelle für verschiedene Positionen der Fensterscheibe 4 außerhalb der Phasen der Beschleunigung und Verzögerung der Bewegung der Fensterscheibe die entsprechende Frequenz der Impulse aufzeichnen, die durch das Umschalten der Bürsten 28 des Antriebsmotors 6 hervorgerufen werden. Das Messen der Frequenz dieser Impulse informiert die Zentraleinheit 18 über die Bewegungsgeschwindigkeit der Fensterscheibe 4, wenn sie sich in eine vorgegebene Position bewegt. Diese Operation wird bei jeder Aufwärtsbewegung der Fensterscheibe 4 erneut ausgeführt. Der Zentraleinheit 18 ist folglich bekannt, dass einer bestimmten Position der Fensterscheibe 4 eine bestimmte Aufwärtsbewegungsgeschwindigkeit entspricht. Die Zentraleinheit 18 wird dann für jede Position der Fensterscheibe 4 die gemessene Frequenz der Impulse mit der im Speicher abgespeicherten Frequenz vergleichen. Es ist möglich, dass durch die Alterung der Werkstoffe, durch die Wirkung besonderer klimatischer Bedingungen (Feuchtigkeit, eine hohe Temperatur oder im Gegenteil eine besonders niedrige Temperatur) oder durch andere Phänomene, die die Leistungsfähigkeit des Systems beeinflussen können, die Zentraleinheit 18 einen gewissen Unterschied zwischen der gemessenen Frequenz und der gespeicherten Frequenz beobachtet. Wenn dieser Unterschied eine im Voraus festgelegte Sicherheitsschwelle nicht überschreitet, erfasst die Zentraleinheit 18, dass eine Veränderung der Funktion des Systems aufgetreten ist, und wird folglich den Wert der Schwellenfrequenz für die Hindernisfrüherfassung korrigieren.
Ein Lichtleitfaser-Drucksensor, der einfach und preiswert herzustellen ist und für die Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung benutzt werden kann, ist in 13a gezeigt. Dazu umfasst der Drucksensor gemäß der Erfindung, wie in 13a zu sehen ist, einen Mittelkern, der aus einem Schaumstoff oder aus einem weichen Kautschuk hergestellt ist und die Form eines im Wesentlichen zylindrischen Trägers 44 oder eine lang gestreckte Form mit polygonalem Querschnitt hat. An der Oberfläche des Trägers 44 werden zwei einander diametral gegenüberliegende Nuten 46 ausgebildet, die parallel zur Längsachse des Trägers 44 verlaufen und in die die Lichtleitfaser 10 belastungsfrei eingesetzt ist (siehe 13b, eine Detailansicht des in 13a mit einer strichpunktierten Linie umgebenen Bereichs). Der zylindrische Träger 44 und seine Lichtleitfaser sind in die der Länge nach geschlitzte Hülle 48 eingesetzt, die beispielsweise aus einem dünnen und harten Kunststoff hergestellt ist, in den mehrere Klemmbacken 50 gestanzt sind. Diese Klemmbacken 50 dienen dazu, die Lichtleitfaser 10 durch elastischen Druck zu krümmen und ihren Krümmungsradius lokal zu modifizieren. Der auf diese Weise gebildete Drucksensor wird schließlich von einem Mantel 52 umhüllt, der aus einem Schaumstoff oder aus einem sehr weichen Werkstoff hergestellt wird. Gemäß einer Variante, die ebenfalls in 13a gezeigt ist, kann der Mittelkern des Drucksensors gemäß der Erfindung in Form eines Trägers 54 verwirklicht sein, der aus einer periodischen Folge von kegelstumpfförmigen Elementen gebildet ist, längs derer die Lichtleitfaser 10 befestigt ist. Diese Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass sie die Empfindlichkeit des Sensors durch die Schaffung von anfänglichen Mikrokrümmungen verbessert.
Gemäß einer weiteren, in 14 gezeigten Ausführungsvariante ist die Lichtleitfaser 10 direkt an der inneren Fläche der Klemmbacken 50 der Hülle 48 angebracht. Dafür ist das freie Ende der Klemmbacken 50 leicht zurückgekrümmt, um die Lichtleitfaser 10 längs der Hülle 48 zu halten und zu führen. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, dass die Lichtleitfaser 10 geradlinig gehalten wird. Es ist nämlich festgestellt worden, dass die Lebensdauer derartiger Sensoren umso kürzer ist, je stärker die in derartigen Sensoren verwendete Lichtleitfaser gekrümmt ist.
Gemäß noch einer weiteren Ausführungsvariante, die in 15 gezeigt ist, ist die Lichtleitfaser 10 zwischen einem ersten und einem zweiten Band, 56 bzw. 58, die aus zwei elastomeren Werkstoffen gleichen Typs, jedoch unterschiedlicher Härten hergestellt sind, sandwichartig aufgenommen. Das erste Band 56, das mittels eines verhältnismäßig harten Werkstoffs hergestellt ist, weist eine Folge querliegender Hohlräume 60 auf, die längs des Bandes 56 regelmäßig verteilt sind. Im Fall eines Betriebs im Durchlassmodus weist die Oberseite des Bandes 56 zwei Rillen 62 auf, in denen die Lichtleitfaser 10 aufgenommen wird. Diese Rillen 62 sind beiderseits der Symmetrieachse in Längsrichtung des Bandes 56 parallel angeordnet und weisen ein V-Profil oder ein halbrundes Profil auf. Die Hohlräume 60 des ersten Bandes 56 sind teilweise oder vollständig durch Stopfen 64 ausgefüllt, die eine zu jener der Hohlräume 60 komplementäre Form aufweisen und an der Unterseite des zweiten Bandes 58 angeordnet sind. Der zur Herstellung des zweiten Bandes 58 verwendete elastomere Werkstoff ist vom gleichen Typ wie jener, der für das erste Band 56 verwendet wird, weist jedoch eine wesentlich geringere Härte auf. Folglich sind das erste und das zweite Band, 56 und 58, sowohl was die geometrische Form als auch die Abfolge hinsichtlich der Härte der Werkstoffe betrifft, komplementär. Schließlich wird die Lichtleitfaser 10 zwischen den beiden Bändern 56 und 58 aufgenommen und kann ein geradliniges Profil beibehalten oder leicht und periodisch gekrümmt werden. Im Fall eines Betriebs im Reflexionsmodus ist nur eine einzige Rille 62 erforderlich (16). Gemäß einer Variante kann das zweite Band 58 eben sein, wobei es mit einer bestimmten Dicke aus einem im Wesentlichen weichen elastomeren Werkstoff hergestellt ist.
Der Abstand zwischen den Backen 50 oder den Hohlräumen 60 definiert die Periode der Mikrokrümmung. Um eine optimale Empfindlichkeit des Drucksensors zu erzielen, wird die Mikrokrümmungsperiode derart gewählt, dass eine starke Kopplung zwischen den im Kern der Lichtleitfaser 10 geführten Moden und den von dem Mantel abgestrahlten Moden erzielt wird.
Diese optimale Periode hängt von den optisch-geometrischen Eigenschaften der verwendeten Multimodefaser 10 ab. Wenn die Lichtleitfaser 10 vom Typ mit Indexsprung ist, muss die Periode der Mikrokrümmung T folgende Beziehung erfüllen:
wobei k = 2π/λ der Modul des Wellenvektors ist, ρ und n_c der Radius bzw. der Brechungsindex des Kerns der Faser 10 sind und Δ die relative Differenz zwi schen den Indizes des Kerns und des Mantels der Lichtleitfaser 10 ist.
Für eine Gradientenfaser muss die optimale Mikrokrümmungsperiode einen Wert haben, der ein Vielfaches der Periode T ist, die durch die folgende Beziehung gegeben ist:
wobei ρ und Δ der Kernradius der Faser 10 bzw. die relative Differenz zwischen den Indizes des Kerns und des Mantels der Lichtleitfaser 10 sind.
Da die Druckempfindlichkeit im Fall von Gradientenfasern größer ist, wird dieser Fasertyp bevorzugt gewählt.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung kann die Lichtleitfaser 10 vom Kunststofftyp sein, wobei sie vollständig aus polymeren Werkstoffen hergestellt ist.
Vor allem in Verbindung mit 7 ist eine Ausführungsform der Mittel zur indirekten Erfassung von Hindernissen beschrieben worden, bei der die Frequenz der Impulse, die durch das Umschalten der Bürsten 28 des Antriebsmotors 6 hervorgerufen werden, erfasst wird (elektrische Codierung). Es ist selbstverständlich, dass weitere Ausführungsvarianten der Mittel zur indirekten Erfassung vorgesehen werden können. Dazu ist in den 17 bis 23, die der vorliegenden Patentanmeldung beigefügt sind, ein optisches Codierungssystem gezeigt.
Wie aus 17 und 18 hervorgeht, ist der elektrische Antriebsmotor 6 in einem Gehäuse 66 untergebracht, aus dem seine Welle 68 austritt. Diese Welle 68 dringt in eine Öffnung 70 von zylindrischer Grundform ein, die in einem Gehäuse 72 ausgebildet ist, gegen welches das Gehäuse 66 des Antriebsmotors 6 mittels einer im Wesentlichen ebenen Grundplatte 74 rechteckiger Grundform befestigt ist. Das Gehäuse 72 weist einen Hohlraum 76 auf, dessen Umfang an die Form einer Leiterplatte 78 angepasst ist, die in diesem Hohlraum 76 untergebracht ist. Schließlich wird der Hohlraum 76 mit Hilfe einer Abdeckung 80 wieder verschlossen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Codierungsscheibe 82 geringer Dicke fest an der Welle 68 des Antriebsmotors 6 angebracht (siehe 19 und 20). Diese Scheibe 82 weist eine bestimmte Anzahl von Schlitzen 84 auf, die über den Umfang der Scheibe 82 regelmäßig beabstandet sind. Gegenüber der Scheibe 82 wird eine optoelektronische Koppelvorrichtung 86 angeordnet, Diese optoelektronische Koppelvorrichtung 86 umfasst einen optischen Sender 88 und einen optischen Empfänger 90, die auf einer gemeinsamen Achse relativ zueinander ausgerichtet und durch einen Abstand voneinander getrennt sind, der ausreicht, um den Durchgang der Codierungsscheibe 82 zu ermöglichen. Der optische Sender 88 schickt ein Lichtstrahlenbündel in Richtung des optischen Empfängers 90. Wenn sich die Welle 68 des Antriebsmotors 6 dreht, nimmt sie die Codierungsscheibe 82 drehend mit. Jedes Mal, wenn einer der Schlitze 84 der Codierungsscheibe 82 durch die Achse läuft, die den Sender 86 mit dem Empfänger 88 verbindet, wird sich das Licht von dem Sender 88 zum Empfänger 90 ausbreiten. Der Empfänger 90 wird unter der Einwirkung des einfallenden Lichts einen elektrischen Impuls aussenden, der an die Zentraleinheit 18 geschickt wird. Es wird leicht nachzuvollziehen sein, dass die Anzahl und die Frequenz dieser Impulse proportional zur Position bzw. zur Bewegungsgeschwindigkeit der Fensterscheibe 4 sind.
Die oben beschriebene optoelektronische Koppelvorrichtung 86 arbeitet im Lichtstrahlenbündel-Durchlassmodus. Es ist auch möglich, in Aussicht zu nehmen, diese optoelektronische Koppelvorrichtung 86 im Reflexionsmodus arbeiten zu lassen. In diesem Fall werden an einer der Flächen der Codierungsscheibe 82 mehrere reflektierende Elemente vorgesehen, die in regelmäßigen Abstandsintervallen zueinander angeordnet sind. Der Sender 88 und der Empfänger 90 sind dann nebeneinander gegenüber den reflektierenden Elementen angeordnet.
Aus 21 bis 23 ist ersichtlich, dass die optoelektronische Koppelvorrichtung 86 an der Unterseite der Leiterplatte 78 befestigt ist. Wenn die Leiterplatte 78 in den Hohlraum 76 des Gehäuses 72 eingesetzt ist, dringt die optoelektronische Koppelvorrichtung 86 in eine Öffnung 92 ein, die in der Oberseite des Gehäuses 72 vorgesehen ist, und überdeckt die Codierungsscheibe 82. Schließlich sind zwei drehbare Dichtungen 94 vorgesehen, die vor und hinter der Codierungsscheibe 82 angeordnet sind und ermöglichen, Dichtheit und Schutz der optischen Bauelemente 88, 90 gegen Staub und andere Ablagerungen zu gewährleisten.
Gemäß noch einer weiteren Ausführungsvariante sind die Mittel zur indirekten Erfassung aus einer magnetischen Codierungsvorrichtung gebildet. Dafür sind magnetisierte Elemente kleiner Abmessungen im Inneren eines Zylinders aus einem Polymerwerkstoff ausgebildet, der an der Welle 68 des Antriebsmotors 6 befestigt wird. Ein Magnetfelddetektor, etwa eine Hall-Effekt-Sonde, ist in der Nähe dieses Zylinders angeordnet. Das Drehen des Motors 6 ermöglicht auf diese Weise, elektrische Impulse zu erzeugen, deren Anzahl und Frequenz zur Position bzw. zur Geschwindigkeit der Fensterscheibe proportional sind.
Es ist selbstverständlich, dass verschiedene einfache Varianten und Modifikationen in den Rahmen der vorliegenden Erfindung fallen, der durch die Ansprüche definiert ist.

Claims

Verfahren zum sequentiellen Steuern einer beweglichen Platte (4), die in einem Rahmen (2) von einem Elektromotor (6) gleitend angetrieben wird, das eine erste Sequenz umfasst, die darin besteht: – mit Hilfe erster Mittel das Vorhandensein eines Fremdkörpers zu erfassen, der dem vollständigen Schließen der beweglichen Platte (4) durch Einklemmen dieses Fremdkörpers zwischen der Platte (4) und dem Rahmen (2), in dem die Platte (4) gleitet, entgegenwirken kann, wobei diese ersten Mittel einen ersten Alarm erzeugen können, wenn das Vorhandensein des Fremdkörpers erfasst wird, und – mit Hilfe zweiter Mittel die Frequenz von Impulsen zu messen, die durch die Drehung des Elektromotors (6), der die bewegliche Platte (4) antreibt, erzeugt werden, und aus dieser Messung anhand einer im Voraus bekannten Referenzposition eine Angabe bezüglich der Verlagerung der beweglichen Platte (4) abzuleiten, wobei diese zweiten Mittel ebenfalls das Vorhandensein des Fremdkörpers erfassen können, wenn die Frequenz der Impulse kleiner als eine vorgegebene Schwellenfrequenz wird, und einen zweiten Alarm erzeugen können, wenn dieses Vorhandensein festgestellt wird, wobei dieses Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass während der Aufwärtsbewegungsphase der beweglichen Platte (4) und bis zum Erreichen der Umgebung einer Bahnendezone, innerhalb derer die Platte (4) nur noch eine Strecke (I) bis zu ihrem vollständigen Schließen durchlaufen muss, ein Anhalten und dann die Umkehrung der Laufrichtung des Antriebsmotors (6) bei Empfang des ersten und/oder des zweiten Alarmsignals befohlen wird, dass während des Anstiegs der beweglichen Platte (4) über die verbleibende Strecke (I) bis zu ihrem vollständigen Schließen nur die ersten Mittel verwendet werden, um das Vorhandensein des Fremdkörpers zu erfassen, während die zweiten Mittel nur verwendet werden, um die Position der Platte (4) in Bezug auf den Rahmen (2), in dem sie gleitet, zu bestimmen.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Verzögerungsrampe der Geschwindigkeit des Antriebsmotors (6) befohlen wird, wenn die bewegliche Platte (4) in der Bahnendezone ankommt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Fehlen des ersten Alarmsignals der Antriebsmotor (6) angehalten wird, wenn sich die bewegliche Platte (4) in der Bahnendezone befindet und wenn die Frequenz der Impulse im Wesentlichen null wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Referenzposition die letzte berechnete Position der beweglichen Platte (4) vor dem Anhalten des Antriebsmotors (6) ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass es außerdem eine zweite Sequenz umfasst, die darin besteht, während der Perioden, in denen das Anhalten des Antriebsmotors (6) der beweglichen Platte (4) festgestellt wird, die ersten Erfassungsmittel zu kalibrieren, indem die Funktionsparameter der ersten Erfassungsmittel, die unter beliebigen Umgebungsbedingungen aufgenommen werden, in Abhängigkeit von entsprechenden Parametern von Eicherfassungsmitteln, die unter bekannten Referenzbedingungen aufgenommen werden, verglichen und korrigiert werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass es außerdem eine dritte Sequenz umfasst, die darin besteht, während der Abwärtsbewegungsphase der beweglichen Platte (4) die ersten Erfassungsmittel zu deaktivieren, während die zweiten Mittel dazu verwendet werden, die Geschwindigkeits- und Positionsparameter der beweglichen Platte (4) zu berechnen und sie mit Referenzwerten zu vergleichen, die in der Anhaltephase des Antriebsmotors (6) definiert werden, wobei der Fortschritt der beweglichen Platte (4) gemäß einer Verzögerungsrampe verlangsamt und dann angehalten wird, wenn ihre Position und ihre Geschwindigkeit die Referenzwerte erreichen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Mittel zum Erfassen des Vorhandensein eines Fremdkörpers, die das vollständige Schließen der beweglichen Platte (4) verhindern können, einen Lichtleitfaser-Drucksensor (20) umfassen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Frequenz, die mit Hilfe der zweiten Mittel gemessen wird, die Frequenz der Impulse ist, die durch das Umschalten der Bürsten (28) des Elektromotors (6) hervorgerufen werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Frequenz die Frequenz der von einer optischen Codierungsvorrichtung erzeugten Impulse ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Frequenz die Frequenz der von einer magnetischen Codierungsvorrichtung erzeugten Impulse ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die zweiten Mittel einen MOS-Transistor (30) umfassen, an dessen Anschlüssen die Impulse empfangen werden, die durch das Umschalten der Bürsten (28) des Elektromotors (6) hervorgerufen werden, wobei diese Impulse anschließend durch ein Filter (34) und einen Verstärker (36) laufen, bevor sie mittels eines Komparators (38) wieder geformt werden.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der MOS-Transistor (30) außerdem das Umschalten von Relais (32) des Elektromotors (6) steuert und somit die Verlagerungsrichtung der beweglichen Platte (4) bestimmt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Codierungsvorrichtung eine optische Platte (82) sowie einen optischen Sender (88) und einen optischen Empfänger (90) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Platte (82) an der Welle (68) des Motors (6) angebracht ist und mehrere Schlitze (84) aufweist, die am Umfang der Platte (82) regelmäßig beabstandet sind, und dass der optische Sender (88) und der optische Empfänger (90) auf eine gemeinsame Achse relativ zueinander ausgerichtet sind und durch einen ausreichenden Abstand getrennt sind, um den Durchgang der Platte (82) zu ermöglichen.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Platte (82) an der Welle (88) des Antriebsmotors (6) angebracht ist und auf einer ihrer Flächen mehrere reflektierende Elemente aufweist, die in regelmäßigen Abstandsintervallen zueinander angeordnet sind, und dass der optische Sender (88) und der optische Empfänger (90) gegenüber den reflektierenden Elementen nebeneinander angeordnet sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die magnetische Codierungsvorrichtung mehrere magnetisierte Elemente umfasst, die an der Welle (68) des Antriebsmotors (6) angeordnet sind, wobei ein Magnetfelddetektor in der Nähe der magnetisierten Elemente angeordnet ist.
Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Ma gnetfelddetektor eine Hall-Effekt-Sonde ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Vergleichsmittel ermöglichen, die Frequenz der durch die Drehung des Antriebsmotors (6) der beweglichen Platte (4) hervorgerufenen Impulse mit einer Schwellenfrequenz zu vergleichen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel ermöglichen, eine Verzögerungsrampe der Geschwindigkeit des Antriebsmotors (6) der beweglichen Platte (4) zu programmieren, wenn diese letztere in der Bahnendezone ankommt.
Verfahren nach den Ansprüchen 18 und 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Vergleichen und Programmieren der Verzögerungsrampe eine Zentraleinheit (18) mit Mikrocontroller und/oder Mikroprozessor umfassen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Drucksensor (20) durch eine Lichtleitfaser (10) gebildet ist, der Mittel (12, 14) zum Senden und Empfangen optischer Signale, die sich in der Faser (10) ausbreiten, zugeordnet sind, wobei die Sendemittel, die elektrisch gespeist werden, in die Lichtleitfaser (10) ein Lichtsignal einleiten, das sich bis zu den Empfangsmitteln (14) ausbreitet, die in Reaktion auf ein von der Lichtleitfaser (10) übertragenes Lichtsignal ein elektrisches Signal zu einer Steuerzentrale (18) mit Mikrocontroller und/oder Mikroprozessor senden, welche ihrerseits die Informationen, die von den Empfangsmitteln (14) kommen, analysieren und im Ereignisfall den Lauf des Elektromotors (6), der die bewegliche Platte (4) antreibt, anhalten oder seine Richtung umkehren.
Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtleitfaser-Drucksensor eine Mittelader umfasst, die die Form eines im Wesentlichen zylindrischen oder lang gestreckten Trägers (44) mit polygonalem Querschnitt aufweist, auf dessen Oberfläche zwei Nuten (46) ausgebildet sind, die diametral entgegengesetzt sind und parallel zur Längsachse des Trägers (44) verlaufen und in die die Lichtleitfaser belastungsfrei eingesetzt ist, wobei der zylindrische Träger (44) und seine Lichtleitfaser (10) in eine longitudinal geschlitzte Hülle (48) eingesetzt sind, in der mehrere Klemmbacken (50) ausgestanzt worden sind, die dazu dienen, die Lichtleitfaser (10) durch elastischen Druck zu krümmen und ihren Krümmungsradius lokal zu modifizieren, wobei die so gebildete Gesamtheit schließlich von einem Mantel (42) umhüllt ist.
Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass der Trä ger (44) eine periodische Folge von kegelstumpfförmigen Elementen aufweist, längs derer die Lichtleitfaser (10) befestigt ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtleitfaser auf der inneren Fläche der Klemmbacken (50) der Hülle (48) angebracht ist, wobei das freie Ende der Backen (50) zurückgekrümmt ist, um die Lichtleitfaser (10) längs der Hülle (50) zu halten und zu führen.
Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtleitfaser (10) zwischen einem ersten und einem zweiten Band (56, 58) sandwichartig aufgenommen ist, wobei das erste Band (56), das aus einem im Wesentlichen harten elastomeren Material hergestellt ist, eine Folge transversaler Hohlräume (60), die längs des Bandes (56) angeordnet sind, und wenigstens eine Rille (62), in der die Lichtleitfaser (10) aufgenommen ist, aufweist, wobei die Rille (62) parallel zur longitudinalen Symmetrieachse des Bandes (56) angeordnet ist, wobei die Hohlräume (60) teilweise oder vollständig durch Stopfen (64) ausgefüllt sind, die eine zu jener der Hohlräume (60) komplementäre Form aufweisen und unter der Fläche des zweiten Bandes (58) angeordnet sind, wobei die Stopfen (64) aus einem elastomeren Material, das wesentlich weicher als das Erste ist, hergestellt sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtleitfaser (10) vom Typ mit Indexsprung ist und dass die Periode der Mikrokrümmung T, die durch den Abstand der Backen (50) oder der Hohlräume (60) definiert ist, die folgende Beziehung erfüllen muss:
wobei k = 2π/λ das Modul des Wellenvektors ist, ρ und n_c der Radius bzw. der Brechungsindex des Kerns der Faser (10) ist und Δ die relative Differenz zwischen den Indizes des Kerns und des Mantels der Lichtleitfaser (10) ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtleitfaser (10) vom Typ mit Indexgradient ist und dass die Periode der Mikrokrümmung, die durch den Zwischenraum der Backen (50) oder der Hohlräume (60) definiert ist, ein Vielfaches der Periode T sein muss, die durch die folgende Beziehung gegeben ist:
wobei ρ und Δ der Radius des Kerns der Faser (10) bzw. die relative Differenz zwischen den Indizes des Kerns und des Mantels der Lichtleitfaser (10) sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtleitfaser (10) vom plastischen Typ ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass der Drucksensor (20) im Durchlassmodus arbeitet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass der Drucksensor (20) im Reflexionsmodus arbeitet.
Verfahren nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass die Sendemittel (12) eine Elektrolumineszenzdiode umfassen und dass die Empfangsmittel (14) eine Photodiode umfassen.
Verfahren nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrolumineszenzdiode und die Photodiode vom SMD-Typ sind.
Verfahren nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrolumineszenzdiode und die Photodiode in dasselbe Gehäuse, das auch die beiden Enden der den Drucksensor (20) bildenden Lichtleitfaser (10) aufnimmt, eingesetzt sind, wobei dieses Gehäuse andererseits mit Verbindungsmitteln versehen ist, die seine Befestigung an einer elektronischen Karte erleichtern.
Verfahren nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, dass die Sendefunktion (12) und die Empfangsfunktion (14) durch eine Laserdiode gewährleistet sind, die mit ihrer eigenen Photodetektorzelle versehen ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 34, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtleitfaser (10) wenigstens längs eines Randes einer Öffnung (2), die dazu vorgesehen ist, von der beweglichen Platte (4) verschlossen zu werden, angeordnet ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 35, dadurch gekennzeichnet, dass es die Schritte umfasst, die darin bestehen: – während einer kurzen Dauer den elektrischen Speisestrom des Senders (12) ab dem Zeitpunkt, zu dem das Anhalten des Antriebsmotors (6) der beweglichen Platte (4) festgestellt wird, zu unterbrechen; – den Offsetpegel des elektrischen Signals, das von dem Empfänger (14) ausgesendet wird, zu messen und dann seinen Wert auf null zurückzusetzen; – den Sender (12) erneut mittels eines elektrischen Gleichstroms I₀ zu speisen und – den Ausgangspegel V_S des Empfängers (14) zu messen und ihm einen Koeffizienten k zuzuweisen, derart, dass kV_S = V_R, wobei V_R ein bekannter Referenzpegel eines Eichsensors ist, der unter bekannten Referenzbedingungen aufgenommen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 35, dadurch gekennzeichnet, dass es die Schritte umfasst, die darin bestehen: – den Sender (12) mittels eines periodischen Rechteckwellenstroms zu speisen; – den Hochpegel des Ausgangs VS des Empfängers (12) sowie seine Änderung ΔV_S zu messen und – die Operation V_S(ΔV_R/ΔV_S) = V_S' auszuführen und den Koeffizienten C = V_R – V_S' in der Weise zu bestimmen, dass V_S'' = V_R, wobei V_R und ΔV_R bekannte Referenzwerte eines Eichsensors sind, die unter bekannten Referenzbedingungen aufgenommen werden, wobei das Verhältnis ΔV_R/ΔV_S der Korrekturkoeffizient für die Empfindlichkeit des Drucksensors (20) ist und wobei C der Korrekturkoeffizient des verbleibenden Offsets des Sensors (20) ist.
Verfahren nach Anspruch 37, dadurch gekennzeichnet, dass es die Schritte umfasst, die darin bestehen: – den Sender (12) mittels eines periodischen Rechteckwellenstroms zu speisen; – den Hochpegel des Ausgangs VS des Empfängers (14) sowie seine Änderung ΔV_S zu messen; – den in Abhängigkeit vom Pegel des gemessenen Signals ausgeübten Druck mittels einer Polynomgleichung zumindest ersten Grades, deren Koeffizienten anfangs bei der ersten Eichung bestimmt werden, zu berechnen und – diese Koeffizienten in Abhängigkeit von den Messergebnissen periodisch zu korrigieren, um eine zuverlässige Messung des Drucks zu erhalten.
Verfahren nach einem der Ansprüche 37 oder 38, dadurch gekennzeichnet, dass während der Betriebsperioden des Antriebsmotors (6) der Sender (12) mittels eines Gleichstroms gespeist wird und dass während der Halteperioden des Antriebsmotors (6) der Sender (12) mittels eines periodischen Rechteckwellenstroms gespeist wird, der durch Überlagern einer kleinen periodischen Schwankung ΔI₀ und eines konstanten Stroms I₀ erhalten wird, derart, dass die Änderung des optischen Signals, die sich daraus ergibt, als linear angesehen werden kann.
Verfahren nach einem der Ansprüche 36 bis 39, dadurch gekennzeichnet, dass die Messung und die Korrektur der Betriebsparameter des Drucksensors (20) während der gesamten Dauer der Halteperiode des Antriebsmotors (6) der beweglichen Platte (4) wiederholt ausgeführt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 36 bis 40, dadurch gekennzeichnet, dass während der Betriebsperioden des Antriebsmotors (6) der beweglichen Platte (4) nur die in einem Speicher gespeicherten letzten Korrekturen der Betriebsparameter des Drucksensors (20) berücksichtigt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 35, dadurch gekennzeichnet, dass während der Halteperioden des Antriebsmotors (6) der Vorspannungsstrom des Senders (12) erhöht oder erniedrigt wird, bis der Signalpegel des Ausgangs des Drucksensors (20) im Wesentlichen gleich dem Alarmauslöse-Schwellenpegel ist, und dass dann, wenn diese Bedingung erfüllt ist, der Pegel des Vorspannungsstroms des Senders (12) fixiert wird, damit das Ausgangssignal des Drucksensors (12) einen bekannten Wert hat, der höher als der Schwellenpegel der Alarmauslösung ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 35, dadurch gekennzeichnet, dass während der Halteperioden des Antriebsmotors (6) der Wert des Schwellensignals eines Komparators (38), der die Alarmschwelle fixiert, erhöht oder erniedrigt wird, bis dieser Wert im Wesentlichen gleich dem Wert des Ausgangssignals des Drucksensors (20) wird, und dass dann, wenn diese Bedingung erfüllt ist, der Schwellenalarm auf einen bekannten Wert fixiert wird, der kleiner als das Ausgangssignal des Drucksensors (20) ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 42 oder 43, dadurch gekennzeichnet, dass der Mikrocontroller der Zentraleinheit (18) ein Rechteckwellensignal mit fester Frequenz, jedoch mit variabler Impulsdauer, erstellt, wobei dieses Signal anschließend zu einem Integrator (40, 42) geschickt wird, der die Impulsdauern in unterschiedliche Spannungspegel umsetzt, so dass die Form und der Pegel des Vorspannungsstroms des Senders (12) programmiert werden kann oder der Wert des Schwellensignals des Komparators (38), der die Alarmschwelle fixiert, modifiziert werden kann.
Verfahren nach einem der Ansprüche 42 oder 43, dadurch gekennzeichnet, dass der Mikrocontroller der Zentraleinheit (18) ein Signal erstellt, dessen Impulse frequenzmoduliert werden, wobei dieses Signal anschließend zu einem Integrator (40, 42) geschickt wird, der das Signal in unterschiedliche Span nungspegel umsetzt, so dass die Form und der Pegel des Vorspannungsstroms des Senders (12) programmiert oder der Wert des Schwellensignals des Komparators (38), der die Alarmschwelle fixiert, modifiziert werden können.
Verfahren nach einem der Ansprüche 42 oder 43, dadurch gekennzeichnet, dass der Mikrocontroller der Zentraleinheit (18) ein Signal erstellt, das die codierte Modulation der Impulse verwendet, wobei dieses Signal anschließend zu einem Integrator (40, 42) geschickt wird, der das Signal in unterschiedliche Spannungspegel umsetzt, so dass die Form und der Pegel des Vorspannungsstroms des Senders (12) programmiert oder der Wert des Schwellensignals des Komparators (38), der die Alarmschwelle fixiert, modifiziert werden können.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 46, dadurch gekennzeichnet, dass es während der zweiten Sequenz die Schritte umfasst, die darin bestehen, die zweiten Mittel zu kalibrieren, indem: – für verschiedene Positionen der beweglichen Platte (4) relativ zu dem Rahmen (2), in dem sich die Platte (4) verlagert, die Frequenz gemessen wird, die den durch die Drehung des Motors (6) hervorgerufenen Impulsen entspricht, um die momentane Verlagerungsgeschwindigkeit der Platte (4) in einer gegebenen Position zu bestimmen, und indem – für jede Position der beweglichen Platte (4) die Frequenz der gemessenen Impulse mit der Frequenz dieser Impulse auf der vorhergehenden Bahn der beweglichen Platte (4) verglichen wird, so dass dann, wenn ein Unterschied zwischen diesen Frequenzen vorhanden ist und dieser Unterschied einen vorgegebenen Sicherheitswert nicht übersteigt, die Schwellenfrequenz korrigiert wird, so dass sie nicht das Anhalten des Laufs des Motors (6) und seine Richtungsumkehr befiehlt.