DE10157765A1

DE10157765A1 - Sensor zur Steuerung von Sonnen-, Regen- oder Windschutzvorrichtungen

Info

Publication number: DE10157765A1
Application number: DE2001157765
Authority: DE
Inventors: Werner Gollmer; Dieter Walddoerfer
Original assignee: Elero GmbH
Current assignee: Elero GmbH
Priority date: 2001-11-27
Filing date: 2001-11-27
Publication date: 2003-06-12
Also published as: EP1314849A3; EP1314849A2

Abstract

Ein Sensor zur Steuerung von Sonnen-, Regen- oder Windschutzvorrichtungen ist mit einem Solarzellengenerator zur Erzeugung der Betriebsspannung ausgerüstet. Um den Wirkungsgrad des Solarzellengenerators mit einer Solarzelle (2) ohne eine Stell- und Regelungsvorrichtung zur geregelten Ausrichtung der Solarzelle (2) auf die Sonne zu erhöhen, sitzt die Solarzelle (2) unter einer haubenförmigen Abdeckung (3) aus einem lichtdurchlässigen, das durchstrahlende Licht streuenden Werkstoff. Die Abdeckung kann z. B. kuppel-, polyeder-, paraboloid- oder ellipsenförmig ausgebildet sein.

Description

Die Erfindung betrifft einen Sensor zur Steuerung von Sonnen-, Regen- oder Windschutzvorrichtungen mit einer Solarzelle zur Erzeugung der Betriebsspannung für den Sensor.
Aus DE 199 04 226 A1 ist eine Vorrichtung zur Steuerung motorgetriebener Sonnenschutzelemente wie z. B. Jalousien, Rollos, Markisen und dergl. bekannt. Mittels eines Lichtsensors wird die Lichtstärke gemessen, aus der die Signale zur Steuerung der Sonnenschutzvorrichtung abgeleitet werden.
Diese bekannte Vorrichtung zur Steuerung von motorgetriebenen Sonnenschutzelementen kann mit weiteren Sensoren ausgestattet sein, die z. B. den Wind, den Niederschlag, die Temperatur und andere Umweltparameter erfassen. Ebenso wie beim Lichtsensor werden aus den Meßwerten Steuersignale zur Steuerung der Sonnenschutzelemente abgeleitet. Die Betriebsspannung für die Steuervorrichtung wird beispielsweise mittels einer Solarzelle erzeugt.
Um stets den optimalen Wirkungsgrad zu erzielen, ist eine Solarzelle mittels einer Stellvorrichtung möglichst genau auf die Sonne auszurichten und mittels einer Regelungsvorrichtung der Sonne nachzuführen.
Derartige Stell- und Regelungsvorrichtungen sind aber mit den Nachteilen behaftet, daß sie selbst Strom verbrauchen, technisch aufwendig und somit auch störanfällig sind, sowie hohe Herstellungskosten verursachen.
Ohne eine Stell- und Regelungsvorrichtung sinkt der Wirkungsgrad einer Solarzelle um so stärker ab, je mehr sich die Sonne vom optimalen Sonnenstand entfernt, weil nicht mehr genügend Sonnenlicht auf die Solarzelle fällt.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, den Wirkungsgrad eines preisgünstig herstellbaren Solarzellengenerators ohne Stell- und Regelungsvorrichtung für einen Sensor zur Steuerung von Sonnen-, Regen- oder Windschutzvorrichtungen erheblich zu verbessern.
Die Erfindung löst diese Aufgabe mit dem im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen dadurch, daß die Solarzelle unter einer haubenförmigen Abdeckung sitzt, die aus einem lichtdurchlässigen und/oder das durchstrahlende Licht streuenden Werkstoff hergestellt ist.
Durch die erfindungsgemäße Maßnahme, die Solarzelle unter einer haubenförmigen Abdeckung aus einem Werkstoff anzuordnen, der lichtdurchlässig ist und zugleich das durchstrahlende Licht streut, wird durch die Brechung des einfallenden Lichtes wesentlich mehr Licht auf die Solarzelle gelenkt als ohne die erfindungsgemäße haubenförmige Abdeckung. Bei der Erfindung wird nicht nur das unmittelbar auf die Solarzelle fallende Licht, sondern auch das bewußt erzeugte Streulicht auf die Solarzelle gerichtet, um einen möglichst hohen Wirkungsgrad zu erzielen. Selbst bei ungünstigem Sonnenstand kann noch ein zufriedenstellender Wirkungsgrad erzielt werden, ohne daß hierzu eine technisch aufwendige, störanfällige und teuere Stell- und Regelungsvorrichtung zur Nachführung der Solarzelle erforderlich ist. Außerdem schützt die haubenförmige Abdeckung die Solarzelle vor Witterungseinflüssen.
Die erfindungsgemäße haubenförmige Abdeckung kann beispielsweise einer Kuppel, einem Polyeder, einer Kanzel, einer Pyramide, einem Kegel, einem Paraboloid, einem Ellipsoid oder dergleichen nachgebildet sein.
Zur Erzeugung der Steuersignale der Sonnen-, Regen- oder Windschutzvorrichtung kann ein Lichtsensor vorgesehen sein oder in vorteilhafter Weise der Solarzellengenerator dienen.
Beispielsweise können zur Erfassung der Windgeschwindigkeit ein Windsensor, zur Erfassung der Temperatur ein Temperatursensor und zur Erfassung des Niederschlags ein Niederschlagssensor vorgesehen sein. Besonders vorteilhaft ist es, den Windsensor als Windkraftrad zu gestalten, das zusätzlich zum Solarzellengenerator elektrische Energie für den Sensor erzeugt.
Die von den Sensoren erzeugten Steuersignale können z. B. über eine Funk-, Infrarot- oder Ultraschallstrecke zu einem Steuergerät oder unmittelbar zu den die Schutzvorrichtungen betätigenden Elektromotoren übertragbar sein.
Vorzugsweise sind die Sensoren derart programmierbar, daß Schwellwerte an den Sensoren einstellbar sind. Diese Schwellwerte lassen sich z. B. von Hand an den Sensoren oder mittels einer Fernbedienungseinheit über eine Funk-, Infrarot- oder Ultraschallstrecke einstellen.
Den einzelnen Sensoren können Prioritäten zugeordnet sein. Beispielsweise kann bei Regen oder bei einer Höchstwindgeschwindigkeit die Schutzvorrichtung unabhängig von den Meßwerten der anderen Sensoren eingefahren werden.
Außerdem ist es vorteilhaft, für die Sensoren eine zeitliche Programmierung vorzusehen.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung sieht vor, daß die von den Sensoren erzeugten Steuersignale nicht dauernd, sondern nur zu bestimmten Zeitintervallen ausgesendet werden, um Energie zu sparen.
Auf der Empfängerseite wird ebenfalls zur Energieeinsparung die Empfangseinrichtung nur zu den für die Aussendung der Steuersignale vorgesehenen Zeitintervalle aktiviert, dagegen bleibt sie während der restlichen Zeit inaktiviert.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung ist zur Speicherung der von der Solarzelle und dem Windradgenerator gelieferten Energie mit einem elektrischen Energiespeicher, wie z. B. einem Akkumulator oder einem Kondensator, ausgerüstet.
Zum Senden und Empfangen von Steuersignalen können Antennen beispielsweise im oder außen am Gehäuse des Sensors angeordnet sein.
Auch die Sensoren und die Solarzelle können im oder außen am Gehäuse steckbar angeordnet sein.
Ist der Sensor im Außenbereich angeordnet, ist es besonders vorteilhaft, wenn sein Gehäuse eine selbstreinigende oder beschichtete Oberfläche aufweist.
Die Erfindung wird anhand der Figuren näher beschrieben und erläutert.
In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einer einer Kuppel nachempfundenen Abdeckung,
Fig. 2 einen Längsschnitt durch ein Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einer einem Polyeder nachempfundenen Abdeckung,
Fig. 3 einen Längsschnitt durch ein Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einer einer Pyramide oder einem Kegel nachempfundenen Abdeckung,
Fig. 4 einen Längsschnitt durch ein Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einer einer Kanzel oder einem Paraboloid nachempfundenen Abdeckung,
Fig. 5 einen Längsschnitt durch ein Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einer einem Ellipsoid nachempfundenen Abdeckung.
In der Fig. 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt.
Unter einer kuppelförmigen Abdeckung 3 sitzt auf der Oberseite eines Gehäuses 1, in welchem z. B. elektronische Schaltungen angeordnet sind, eine Solarzelle 2. Die kuppelförmige Abdeckung 3 ist dicht mit der Oberseite des Gehäuses 1 verbunden, so daß die Solarzelle 2 vor Wind, Wasser und Schmutz geschützt ist.
Bei dem in Fig. 2 abgebildeten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Abdeckung 3 einem Polyeder nachempfunden.
Das in Fig. 3 abgebildete Ausführungsbeispiel der Erfindung ist mit einer pyramiden- oder kegelförmigen Abdeckung ausgerüstet.
Die Abdeckung des in Fig. 4 dargestellten Ausführungsbeispieles der Erfindung hat die Form einer Kanzel oder eines Paraboloids. Die Solarzelle 2 ist z. B. so auf der Oberseite des Gehäuses 1 angeordnet, daß ihre lichtempfindliche Oberfläche einen Winkel α zur Längsebene des Paraboloids einschließt.
An der Unterseite des Gehäuses 1 ist ein Windsensor 4 zur Messung der Windgeschwindigkeit angeordnet. Der Wind versetzt ein Windmeßrad 5 in Rotation, das einen Generator antreibt, dessen Ausgangsspannung das Steuersignal zur Steuerung der Schutzvorrichtungen darstellt. Wie bereits erwähnt, ist es besonders vorteilhaft, den Generator des Windsensors zusätzlich zur Erzeugung der Betriebsspannung für den Sensor zu nutzen.
Schließlich ist in Fig. 5 ein Ausführungsbeispiel der Erfindung abgebildet, dessen Abdeckung 3 gleich einem Ellipsoid geformt ist.
Die Erfindung zeichnet sich durch den Vorteil aus, daß der Wirkungsgrad eines Solarzellengenerators erheblich verbessert wird, ohne daß hierzu eine Ausrichtung und Nachführung der Solarzelle auf die Sonne erforderlich ist. Zusätzlich ist die Solarzelle optimal vor Witterungseinflüssen - Wind, Regen und Schnee - sowie vor Schmutz geschützt. Bezugszeichenliste 1 Gehäuse
2 Solarzelle
3 haubenförmige Abdeckung
4 Windsensor
5 Windrad

Claims

1. Sensor zur Steuerung von Sonnen-, Regen- oder Windschutzvorrichtungen mit einer Solarzelle (2) zur Erzeugung der Betriebsspannung für den Sensor, dadurch gekennzeichnet, daß die Solarzelle (2) unter einer haubenförmigen Abdeckung (3) sitzt, die aus einem lichtdurchlässigen und/oder das durchstrahlende Licht streuenden Werkstoff hergestellt ist.

2. Sensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckung fest mit einer Seite eines Gehäuses (1) verbunden ist und daß die Solarzelle (2) auf der Oberseite des Gehäuses (1) unter der Abdeckung sitzt.

3. Sensor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die haubenförmige Abdeckung (3) kuppelförmig gestaltet ist.

4. Sensor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die haubenförmige Abdeckung (3) als Polyeder ausgebildet ist.

5. Sensor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die haubenförmige Abdeckung (3) pyramidenförmig gestaltet ist.

6. Sensor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die haubenförmige Abdeckung (3) kanzelförmig ausgebildet ist.

7. Sensor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die haubenförmige Abdeckung (3) kegelförmig gestaltet ist.

8. Sensor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die haubenförmige Abdeckung (3) als Paraboloid ausgebildet ist.

9. Sensor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die haubenförmige Abdeckung (3) als Ellipsoid ausgebildet ist.

10. Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die lichtempfindliche Oberfläche der Solarzelle (2) einen vorgebbaren Winkel α zu einer Bezugsachse oder -ebene der haubenförmigen Abdeckung 83) einschließt.

11. Sensor nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß als Bezugsachse oder -ebene einer Symmetrieachse oder -ebene der haubenförmigen Abdeckung vorgesehen ist.

12. Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Solarzelle (2) zur Erzeugung der Betriebsspannung auch zur Erzeugung der Steuersignale für die Sonnen-, Regen- oder Windschutzvorrichtungen vorgesehen ist.

13. Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß ein Lichtsensor zur Erzeugung der Steuersignale für die Sonnen-, Regen- oder Windschutzvorrichtungen vorgesehen ist.

14. Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß ein Windsensor (4, 5) zur Erzeugung der Steuersignale für die Sonnen-, Regen- oder Windschutzvorrichtungen vorgesehen ist.

15. Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß ein Temperatursensor zur Erzeugung der Steuersignale für die Sonnen-, Regen- oder Windschutzvorrichtungen vorgesehen ist.

16. Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß ein Niederschlagsensor zur Erzeugung der Steuersignale für die Sonnen-, Regen- oder Windschutzvorrichtungen vorgesehen ist.

17. Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuersignale der Sensoren (4, 5) über Funk, Infrarot oder Ultraschall zu einem Steuergerät oder unmittelbar zu den die Schutzvorrichtungen betätigenden Elektromotoren übertragbar sind.

18. Sensor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor derart einstellbar und/oder programmierbar ist, daß Schwellwerte für den Lichtsensor, den Windsensor (4, 5), den Niederschlagsensor oder den Temperatursensor einstellbar sind.

19. Sensor nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß dem Lichtsensor, dem Windsensor (4, 5), dem Temperatursensor oder dem Niederschlagsensor Prioritäten zugeordnet sind.

20. Sensor nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtsensor, der Windsensor (4, 5), der Temperatursensor oder der Niederschlagsensor mit Zeitprogrammen programmierbar sind.

21. Sensor nach Anspruch 18, 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor über Funk, Infrarot oder Ultraschall einstellbar und/oder programmierbar ist.

22. Sensor nach einem der Ansprüche 12 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß die vom Lichtsensor, Windsensor (4, 5), Temperatursensor oder Niederschlagsensor erzeugten Steuersignale zur Energieeinsparung in vorgegebenen Zeitintervallen aussendbar sind.

23. Sensor nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die zum Empfang der vom Lichtsensor, vom Windsensor (4, 5), vom Temperatursensor oder vom Niederschlagsensor ausgesendeten Steuersignale vorgesehenen Empfangseinrichtungen zur Energieeinsparung nur während der vorgebbaren Sendezeitintervalle aktiviert sind.

24. Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung der Betriebsspannung für den Sensor ein Windradgenerator (4, 5) vorgesehen ist.

25. Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß zur Speicherung der von der Solarzelle (2) oder dem Windradgenerator (4, 5) gelieferten Energie ein elektrischer Energiespeicher vorgesehen ist.

26. Sensor nach Anspruch 24 oder 25, dadurch gekennzeichnet, daß der Windradgenerator (4, 5) zur Messung der Windgeschwindigkeit und der daraus abgeleiteten Steuersignale vorgesehen ist.

27. Sensor nach einem der Ansprüche 2 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß Antennen zum Senden und/oder Empfangen im oder außen am Gehäuse (1) angeordnet sind.

28. Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß die Solarzelle (2), der Lichtsensor, der Windsensor (4, 5), der Temperatursensor oder der Niederschlagsensor im oder außen am Gehäuse (1) steckbar angeordnet sind.

29. Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (1) eine selbstreinigende oder beschichtete Oberfläche aufweist.

30. Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 29, dadurch gekennzeichnet, daß die haubenförmige Abdeckung (3) eine selbstreinigende oder beschichtete Oberfläche aufweist.