AT390675B - MEASURING DEVICE FOR SUN RADIATION - Google Patents
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Description
Nr. 390 675No. 390 675
Die Erfindung betrifft eine Meßeinrichtung für Sonnenstrahlung, die in einer Anlage zur Steuerung einer an einem Fenster, einer Tür oder an dergleichen Öffnungen angeordneten Sonnenschutzanlage verwendet wird, mit einem ersten mit einem Temperaturfühler versehenen Meßkopf, der der direkten Sonnenstrahlung ausgesetzt ist und diese absorbiert, und einem zweiten mit einem Temperaturfühler versehenen Meßkopf, der der Sonnenstrahlung nicht ausgesetzt ist und wobei die Temperaturfühler an eine elektronische Auswerteschaltung angeschlossen sind, die ein Ausgangssignal in Abhängigkeit von der durch die Temperaturfühler ermittelten Temperaturdifferenz erzeugtThe invention relates to a measuring device for solar radiation, which is used in a system for controlling a sun protection system arranged on a window, a door or the like, with a first measuring head provided with a temperature sensor, which is exposed to direct sunlight and absorbs it, and a second measuring head provided with a temperature sensor which is not exposed to solar radiation and the temperature sensors are connected to an electronic evaluation circuit which generates an output signal as a function of the temperature difference determined by the temperature sensors
Eine derartige Meßeinrichtung ist aus der DE-OS 1 588 225 bekannt. Hiebei wird mit einem ersten fotoelektrischen Element die Beleuchtungsstärke der direkten Sonneneinstrahlung gemessen und ein zweites fotoelektrisches Element ermittelt die allgemeine Grundhelligkeit der Umgebung. Die Ausgangssignale der beiden Fotoelemente werden zur Ansteuerung beispielsweise einer Markise in der Weise ausgewertet, daß das Schließen der Markise nur beim Vorliegen eines vorgegebenen Helligkeitsunterschiedes erfolgt.Such a measuring device is known from DE-OS 1 588 225. The illuminance of direct sunlight is measured with a first photoelectric element and a second photoelectric element determines the general basic brightness of the surroundings. The output signals of the two photo elements are evaluated for controlling an awning, for example, in such a way that the awning is closed only when there is a predetermined difference in brightness.
Ferner ist in der US-PS 4 355 896 eine Meßeinrichtung beschrieben, welche dazu dienen soll, den relativen Anteil der Bewölkung des sichtbaren Himmels zu ermitteln und anzuzeigen.Furthermore, US Pat. No. 4,355,896 describes a measuring device which is intended to determine and display the relative proportion of the clouds in the visible sky.
Zu diesem Zweck wird ein lichtempfindlicher Sensor unmittelbar der Sonneneinstrahlung ausgesetzt, während weitere Sensoren mittels Lichtblenden abgeschattet sind, um diejenigen Bereiche des Himmels zu erfassen, welche kein direktes Sonnenlicht enthalten. Aus den jeweils ermittelten Werten wird ein die relative Bewölkung des Himmels kennzeichnender Wert abgeleitet.For this purpose, a light-sensitive sensor is directly exposed to the sun's rays, while further sensors are shaded by means of light screens in order to detect those areas of the sky that do not contain direct sunlight. A value characterizing the relative cloudiness of the sky is derived from the respectively determined values.
Schließlich ist aus der GB-OS 21 05 460 eine Strahlungs-Meßeinrichtung bekannt, die insbesondere für eine Alarmanlage vorgesehen ist, bei welcher die von einem Eindringling abgegebene Infrarotstrahlung ermittelt wird. Eine Filterscheibe sperrt den Durchgang des sichtbaren Lichtes und läßt lediglich Infrarotstrahlung auf den Meßfühler gelangen. Der Meßfühler ist doppelt vorhanden, wobei diese Doppel-Anordnung lediglich die Korrektur der Messung in dem Sinne durchführen soll, daß Umwelteinflüsse wie Temperatur, Druck, Feuchtigkeit u. s. w. kompensiert werden. Deshalb ist durch eine strahlungsundurchlässige Blende einer der beiden Meßfühler soweit abgedeckt, daß ihn die zu erwartende Infrarotstrahlung nicht erreichen kann. Es ist aber auch der andere Meßfühler teilweise abgedeckt oder abgeschattet, so daß er im Unterschied zum Erfindungsgegenstand nicht ungehindert einer auftreffenden Strahlung ausgesetzt ist.Finally, a radiation measuring device is known from GB-OS 21 05 460, which is provided in particular for an alarm system in which the infrared radiation emitted by an intruder is determined. A filter disc blocks the passage of visible light and only allows infrared radiation to reach the sensor. The sensor is duplicated, this double arrangement is only intended to correct the measurement in the sense that environmental influences such as temperature, pressure, humidity and the like. s. w. be compensated. Therefore, one of the two sensors is covered by a radiation-impermeable screen so far that the expected infrared radiation cannot reach it. However, the other sensor is also partially covered or shaded, so that, unlike the subject of the invention, it is not unhindered from being exposed to incident radiation.
In Gebäuden, deren Räume zu Wohn- oder Arbeitszwecken genutzt werden, ist es häufig wünschenswert, die Einstrahlung des Tageslichtes so einzurichten, daß zwar eine ausreichende Beleuchtung, nicht aber eine Blendung der Personen erreicht wird. Daneben soll die eintretende Bestrahlung aber auch so bemessen sein, daß die erwünschte Temperierung der Räume nicht beeinträchtigt wird. Insbesondere direkte Soneneinstrahlung kann aber die durch Heiz- oder Klimaanlagen geregelte Temperatur im Raum erheblich beeinflussen. Diese Zusammenhänge sind seit langem bekannt, weshalb z. B. Fenster mit Gardinen versehen werden, welche die direkte Einstrahlung des Sonnenlichtes verhindern, aber trotzdem genügend indirekte Licht-Strahlung bewirken, um eine ausreichende Beleuchtung des Raumes zu erreichen. Neben den Gardinen haben sich in jüngerer Zeit besonders Jalousien oder Jalousetten zur diffusen Reflexion der Direktstrahlung durchgesetzt. Besonders die aus beweglichen Lamellen zusammengesetzten Jalousetten eignen sich zur automatischen Steuerung und Regelung des in den Raum eintretenden Lichtes. Bei starker Lichteinstrahlung werden die Lamellen in den Lichtweg bewegt, um eine Streuung der Sonnenstrahlung zu bewirken. Auch Markisen oder andere Sonnenschutzeinrichtungen können in entsprechender Weise automatisch betätigt werden. Für eine derartige automatische Steuerung der Abschattungs- und/oder Diffusionseinrichtungen, wie Jalousetten, Markisen oder dgl., sind Meß-Vorrichtungen erforderlich, welche die in den Raum eintretende Lichtmenge ermitteln.In buildings, the rooms of which are used for living or work purposes, it is often desirable to set up the daylight so that adequate lighting is achieved, but not glare for people. In addition, the incoming radiation should also be such that the desired temperature control of the rooms is not impaired. Direct exposure to the sun in particular can, however, significantly influence the temperature in the room that is regulated by heating or air conditioning systems. These relationships have been known for a long time, which is why z. B. Windows are provided with curtains that prevent direct sunlight, but still cause enough indirect light radiation to achieve sufficient lighting in the room. In addition to the curtains, blinds or blinds for diffuse reflection of direct radiation have recently become popular. The blinds, which are made up of movable slats, are particularly suitable for automatically controlling and regulating the light entering the room. In the event of strong light, the slats are moved into the light path in order to scatter the solar radiation. Awnings or other sun protection devices can also be operated automatically in a corresponding manner. Such automatic control of the shading and / or diffusion devices, such as blinds, awnings or the like, requires measuring devices which determine the amount of light entering the room.
Herkömmliche Einrichtungen zum Messen der Intensität von z. B. von der Sonne stammender elektromagnetischer Strahlung weisen in der Regel ein lichtempfindliches Bauteil, wie z. B. einen Fotowiderstand auf, mittels welchem die einfallende Beleuchtungsstärke oder die Leuchtdichte ermittelt wird. Entsprechend den so gemessenen Licht-Werten wird über eine Steuer- und Regelungseinrichtung die Sonnenschutzeinrichtung mehr oder weniger geschlossen oder geöffnet Auch ist es im Stand der Technik bekannt, das zum Fotowiderstand gelangende Licht mittels eines (meist roten) Filters auf einen bestimmten Wellenlängenbereich einzuengen oder auch den Fotowiderstand selbst so auszuwählen, daß er nur hinsichtlich bestimmter Wellenlängenbereiche (meist des roten Spektralanteiles des Sonnenlichtes) wirksam istConventional devices for measuring the intensity of e.g. B. from the sun electromagnetic radiation usually have a light-sensitive component such. B. a photo resistor, by means of which the incident illuminance or the luminance is determined. According to the light values measured in this way, the sun protection device is more or less closed or opened via a control and regulating device. It is also known in the prior art to use a (usually red) filter to narrow the light reaching the photoresistor to a certain wavelength range or else select the photo resistor itself so that it is only effective with regard to certain wavelength ranges (usually the red spectral component of sunlight)
Die bekannten Verfahren und Vorrichtungen zum Messen der Intensität elektromagnetischer Strahlung haben den wesentlichen Nachteil, daß sie nicht zu unterscheiden vermögen, ob das einfallende Licht direkt oder indirekt in den Raum eingestrahlt wird. Bei gleicher gemessener Beleuchtungsstärke bzw. Leuchtdichte wird unabhängig davon, ob die Strahlung direkt oder indirekt einfällt, die Abschattungseinrichtung in gleicher Weise gesteuert. Dabei bleibt unberücksichtigt, daß sowohl physikalisch als auch physiologisch und psychologisch ein großer Unterschied darin besteht, ob die Strahlung direkt oder indirekt in den Raum einfallt oder nicht. Auch bei gleichen Lichtmengen, wie sie beispielsweise mit einem herkömmlichen Fotowiderstand gemessen werden, hat die direkte Lichteinstrahlung im Raum eine stärkere Wärmewirkung als die indirekte Strahlung. Diese stärkere Wärmewirkung erstreckt sich nicht nur auf die im Raum angeordneten Gegenstände, wie Möbel u. dgl., und die Raumluft, sondern auch auf die im Raum anwesenden Personen. Der Mensch empfindet die einfallende Direktstrahlung der Sonne - auch bei gleichen Lichtmengen - wesentlich intensiver als indirektes, durch die -2-The known methods and devices for measuring the intensity of electromagnetic radiation have the major disadvantage that they cannot distinguish whether the incident light is radiated directly or indirectly into the room. With the same measured illuminance or luminance, the shading device is controlled in the same way regardless of whether the radiation is incident directly or indirectly. It does not take into account that there is a big difference, both physically, physiologically and psychologically, whether the radiation falls directly or indirectly into the room or not. Even with the same amount of light, as measured for example with a conventional photo resistor, the direct light radiation in the room has a stronger heat effect than the indirect radiation. This stronger heat effect extends not only to the objects arranged in the room, such as furniture and. Like., And the room air, but also on the people present in the room. Humans perceive the incident direct radiation from the sun - even with the same amount of light - much more intensely than indirect, due to the -2-
Nr. 390 675No. 390 675
Wolken gestreutes Licht.Scattered light.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Meßeinrichtung für Sonnenstrahlung, die in einer Anlage zur Steuerung einer an einem Fenster angeordneten Sonnenschutzanlage verwendet wird, derart auszubilden, daß es möglich wird, die Sonnenschutzanlage besonders exakt und zuverlässig in Abhängigkeit davon zu steuern, ob direktes oder indirektes Sonnenlicht auftrifft.The invention has for its object to provide a measuring device for solar radiation, which is used in a system for controlling a sun protection system arranged on a window, so that it is possible to control the sun protection system particularly precisely and reliably depending on whether direct or indirect sunlight hits.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Meßköpfe in einem Gehäuse angeordnet sind, wobei der erste Meßkopf gegenüber dem zweiten Meßkopf thermisch isoliert ist und der zweite Meßkopf durch Gehäuseöffnungen mit der Umgebungsluft thermisch in Verbindung steht.This object is achieved in that the measuring heads are arranged in a housing, the first measuring head being thermally insulated from the second measuring head and the second measuring head being thermally connected to the ambient air through housing openings.
Nach der Erfindung wird also nicht die Beleuchtungsstärke oder Leuchtdichte erfaßt, es wird vielmehr ermittelt, ob eine bestimmte Lichtmenge direkt von der Sonne stammt oder beispielsweise in den Wolken gestreut wurde.According to the invention, therefore, the illuminance or luminance is not detected, but rather it is determined whether a certain amount of light comes directly from the sun or has been scattered, for example, in the clouds.
Die Erfindung macht sich also die Erkenntnis zunutze, daß ein direkter elektromagnetischer Strahlung ausgesetzter Körper sich stärker erwärmt als die umgebende Luft. Aus einem Vergleich der Temperatur des direkt von der Strahlungsquelle bestrahlbaren Körpers mit der Temperatur der Außenluft ergibt sich also ein Maß dafür, · ob und wie weit direkte Einstrahlung vorliegt oder nicht. Je mehr direkte Strahlung auf den Körper fallt, um so größer wird die ermittelte Temperaturdifferenz sein.The invention thus makes use of the knowledge that a body exposed to direct electromagnetic radiation heats up more than the surrounding air. A comparison of the temperature of the body which can be directly irradiated by the radiation source with the temperature of the outside air therefore gives a measure of whether and to what extent direct radiation is present or not. The more direct radiation falls on the body, the greater the temperature difference will be.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß der erste und der zweite Meßkopf durch eine für Sonneneinstrahlung durchlässige, jedoch thermisch isolierende Scheibe voneinander getrennt angeordnet sind.In a preferred embodiment of the invention it is provided that the first and the second measuring head are separated from one another by a pane which is permeable to solar radiation but is thermally insulating.
Der erste für die Messung der direkt einfallenden Strahlung vorgesehene Meßkopf ist thermisch so mit der Außenluft verbunden, daß er sich einerseits bei plötzlich auftretender, direkter Sonneneinstrahlung schnell erwärmt, und andererseits bei plötzlichem Verschwinden der Sonne (hinter z. B. Wolken) schnell abkühlt. Für den ersten Fall ist eine gewisse mäßige Isolierung, für den zweiten Fall ist ein guter thermischer Kontakt zur Außenluft erforderlich. Experimentell hat sich ein Konvektionskontakt zwischen Meßkopf und Außenluft als hiefür geeignet erwiesen. Sind mehrere Strahlungsquellen denkbar, so erfolgt die Abdeckung des Meßkopfes in Richtung auf alle möglichen Strahlungsquellen.The first measuring head intended for the measurement of the directly incident radiation is thermally connected to the outside air in such a way that on the one hand it heats up quickly in the event of direct sunlight and on the other hand it cools down quickly when the sun suddenly disappears (behind e.g. clouds). In the first case, some moderate insulation is required, in the second case, good thermal contact with the outside air is required. Experimentally, a convection contact between the measuring head and the outside air has proven to be suitable for this. If several radiation sources are conceivable, the measuring head is covered in the direction of all possible radiation sources.
Die Scheibe wird dabei vorzugsweise so ausgwählt, daß sie für ausgewählte Wellenlängenbereiche durchlässig ist, so daß die durch gelassene Bestrahlung den Absorbtionseigenschaften des Meßkopf-Körpers anpaßbar ist.The disk is preferably selected so that it is transparent to selected wavelength ranges, so that the radiation that is let through can be adapted to the absorption properties of the measuring head body.
Auch ist es möglich, daß verstellbare Blenden vorgesehen sind, durch welche die Sonneneinstrahlungsbedingungen an der Meßeinrichtung in der Weise einstellbar sind, daß der erste Meßkopf direkt bestrahlt und der zweite Meßkopf abgeschattet istIt is also possible that adjustable diaphragms are provided, by means of which the solar radiation conditions on the measuring device can be set such that the first measuring head is directly irradiated and the second measuring head is shadowed
Hiedurch wird erreicht, daß dann dieser eine Meßkopf nicht mehr direkte Strahlung absorbieren kann, so daß sich seine Temperatur derjenigen der Umgebungsluft anpassen wird.This ensures that this one measuring head can no longer absorb direct radiation, so that its temperature will adapt to that of the ambient air.
Bei all diesen Auführungsformen ist es vorteilhaft, wenn zumindest einer der Meßköpfe die Oberfläche vergrößernde Einbuchtungen aufweist, wodurch sowohl der Wärmeaustausch des abgeschatteten Meßkopfes mit der Umgebungsluft als auch der des anderen Meßkopfes mit der Sonneneinstrahlung noch verbessert werden kann.In all of these embodiments, it is advantageous if at least one of the measuring heads has indentations which enlarge the surface, as a result of which both the heat exchange of the shaded measuring head with the ambient air and that of the other measuring head with the solar radiation can be further improved.
Wenn für zumindest einen der Temperaturfühler ein auf Temperaturänderungen mit einer Druck- und/oder Volumenänderung reagierender Bauteil vorgesehen ist, wobei die Druck- und/oder Volumenänderung in ein elektrisches Signal umgewandelt wird, kann ein besonders einfacher Aufbau der Vorrichtung erzielt werden.If, for at least one of the temperature sensors, a component which responds to temperature changes with a pressure and / or volume change is provided, the pressure and / or volume change being converted into an electrical signal, a particularly simple construction of the device can be achieved.
In Weiterbildung der Erfindung kann bei all diesen Ausführungsformen eine Windstärken-Meßeinrichtung vorgesehen sein, welche bei Überschreiten einer vorgebbaren Windstärke eine vor zumindest einen der Meßköpfe bewegbare Schutzscheibe beaufschlagt Durch diese Maßnahme wird eine wirksame Schutzvorrichtung für die Meßanlage geschaffen, die dadurch auch für rauhe Einsatzgebiete geeignet ist.In a further development of the invention, a wind strength measuring device can be provided in all of these embodiments, which acts upon a protective disk that can be moved in front of at least one of the measuring heads when a predeterminable wind strength is exceeded is.
Nachfolgend ist die Erfindung anhand der Zeichnung im einzelnen beschrieben. Dabei zeigt:The invention is described in detail below with reference to the drawing. It shows:
Fig. 1 eine Darstellung des die eifindungsgmäße Vorrichtung aufnehmenden Gehäuses;Figure 1 is an illustration of the housing receiving the eifindungsggenössische device.
Fig. 2 einen Schnitt durch die in Fig. 1 gezeigte Vorrichtung entlang der Linie (A-A); undFIG. 2 shows a section through the device shown in FIG. 1 along the line (A-A); and
Fig. 3 einen Schnitt durch die in Fig. 2 gezeigte Vorrichtung entlang der Linie (B-B).Fig. 3 shows a section through the device shown in Fig. 2 along the line (B-B).
Fig. 1 zeigt die insgesamt mit dem Bezugszeichen (100) versehene Vorrichtung, die von einem Gehäuse (104) umfangen wird. Das Gehäuse (104) wird von einem äußeren Luftraum (102) umgeben.1 shows the device, which is provided overall with the reference number (100) and is enclosed by a housing (104). The housing (104) is surrounded by an outer air space (102).
Gemäß Fig. 2 sind im Gehäuse (104) zwei Meßköpfe (41), (51) angeordnet, welche mittels einer thermisch isolierenden Scheibe (31) voneinander getrennt sind. Der erste Meßkopf (41) ist so ausgebildet, daß er die zu messende elektromagnetische Strahlung absorbiert. Seine Oberfläche ist also beispielsweise geschwärzt. Weiterhin ist der erste Meßkopf (41) so angeordnet, daß er möglichst gut gegen den den Meßkopf (51) umgebenden Luftraum wärmeisoliert ist, so daß sich seine Temperatur schnell je nach der einfallenden Direktstrahlung ändern kann. Die von der zu berücksichtigenden Strahlungsquelle einfallende Strahlung muß also direkten Zugang zum Meßkopf (41) haben, so daß sich auf dem Lichtweg zwischen Meßkopf (41) und Strahlungsquelle keinerlei Hindernisse befinden dürfen, es sei denn die eine indirekte Strahlung verursachenden Objekte, wie Wolken.2, two measuring heads (41), (51) are arranged in the housing (104), which are separated from one another by means of a thermally insulating disk (31). The first measuring head (41) is designed such that it absorbs the electromagnetic radiation to be measured. For example, its surface is blackened. Furthermore, the first measuring head (41) is arranged in such a way that it is thermally insulated as well as possible from the air space surrounding the measuring head (51), so that its temperature can change quickly depending on the incident direct radiation. The radiation incident from the radiation source to be taken into account must therefore have direct access to the measuring head (41), so that there must be no obstacles in the light path between the measuring head (41) and the radiation source, unless the objects causing indirect radiation, such as clouds.
Der zweite Meßkopf (51) ist hingegen gegenüber der zu vermessenden Strahlungsquelle abgeschattet und gegenüber der Umgebungsluft (102) nicht thermisch isoliert, sondern steht vielmehr in gut wärmeleitendem Kontakt zu dieser. Hierzu sind Öffnungen (33) im Gehäuse (104) vorgesehen, durch welche die Luft aus dem umgebenden Luftraum (102) in das Gehäuse (104) eintreten kann. Diese Umgebungsluft gelangt dabei auch in -3-The second measuring head (51), on the other hand, is shaded from the radiation source to be measured and is not thermally insulated from the ambient air (102), but rather is in good thermal contact with it. For this purpose, openings (33) are provided in the housing (104) through which the air from the surrounding air space (102) can enter the housing (104). This ambient air also reaches -3-
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| REN | Ceased due to non-payment of the annual fee |