ES1065417U - Sensor para seguridad solar. - Google Patents
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Abstract
1. Sensor para seguidor solar, del tipo de los dispuestos fijos sobre la parte móvil (41) del seguidor solar (4) de orientación de elementos captadores solares por concentración, y que comprende unos elementos fotosensibles, para su conexión al microcontrolador (42) de dicho seguidor solar (4) con un programa astronómico de orientación, caracterizado porque comprende un cuerpo hueco (1) de paredes opacas, con al menos un orificio (11) en su parte frontal, de entrada de un rayo de luz (6), encontrándose opuesto a dicho orificio (11), en sentido perpendicular al plano de la parte móvil (41) del seguidor solar (4), al menos un juego de elementos fotosensibles (21), dispuestos según los ejes de movimiento del citado seguidor solar (4) de detección del rayo de luz (6) entrante por el orificio (11); y porque cada juego de elementos fotosensibles (21), correspondiente a un eje de movimiento del seguidor solar (4), se encuentra configurado por al menos dos elementos fotosensibles (21) en un circuito eléctrico en serie, configurando un divisor de tensión con una derivación (25) intermedia.
Description
Sensor para seguridad solar.
La presente invención se refiere a un sensor
para seguidor solar móvil, preferentemente para la orientación de
elementos de captación solar por concentración.
Es conocido que el rendimiento de las placas y
elementos de captación de energía solar, ya sean de tipo
fotovoltaica o térmica, depende del ángulo de incidencia de los
rayos solares sobre dichas placas o elementos de captación. Así, en
los elementos captadores de concentración, por ejemplo, se utiliza
una parábola o paraboloide de considerable superficie, que permite
la reflexión y concentración en un pequeño elemento, dispuesto en
el foco, con lo que se aumenta la intensidad de la exposición de
forma notable. Sin embargo dichos elementos captadores deben estar
orientados perfectamente hacia la dirección del sol, porque una
desviación mínima de dicha orientación produce una gran merma del
rendimiento y la intensidad en la exposición del foco, al
realizarse la concentración fuera del mismo.
En instalaciones de coste reducido es común el
uso de placas solares planas montadas fijas sobre unas estructuras
metálicas estáticas. Estas placas están orientadas hacia el sur con
una inclinación que depende de la latitud geográfica del lugar en
que se emplazan las placas, obteniendo de todas las horas de
insolación un rendimiento cuya media es muy inferior al máximo de
rendimiento que se podría obtener de dicha instalación, siendo
preciso sobredimensionar la instalación para compensar el bajo
rendimiento obtenido.
Para conseguir un mayor rendimiento, sobre todo
necesario para las instalaciones de elementos captadores por
concentración, se utiliza un seguidor solar, configurado por unos
soportes de los elementos captadores, que son orientables mediante
unos motores controlados por un ordenador o microcontrolador, de
forma que los elementos captadores se encuentran orientados hacia
el sol continuamente durante todo el día, obteniendo así el
rendimiento máximo posible. Esta configuración se suele utilizar en
instalaciones en las que es vital obtener el máximo de energía
posible con un mínimo de elementos captadores.
Este seguimiento se puede realizar de dos formas
distintas. En una primera realización los motores están controlados
por un programa astronómico que orienta las placas o elementos de
captación según sea la fecha y hora, buscando la dirección del sol.
Este sistema es seguro, pero presenta problemas de ajuste por la
configuración de la instalación, que se puede encontrar instalada
desviada respecto a su orientación precisa, encontrarse el reloj
fuera de hora y fecha, o por una manipulación indebida, por lo que
se produce un error constante como mínimo o una orientación
sensiblemente opuesta sin poder corregir la situación al tratarse de
un método de funcionamiento ciego.
Otros seguidores activos están constituidos por
unas pequeñas células fotovoltaicas o algún tipo de sensor
fotoeléctrico, dispuestas sobre un soporte en forma de pirámide,
orientadas hacia el exterior. Para cada uno de los ejes horizontal y
vertical de movimiento se encuentran dos células orientadas
opuestas. Cuando el sol incide sobre las dos células con una
intensidad similar, significa que están alineadas. A su vez, el
incremento de intensidad luminosa sobre una de las células indica
que es necesario mover las placas o elementos de captación en esa
dirección para rectificar la posición de rendimiento óptimo. Sin
embargo, este tipo de sensores para seguidores solares presenta una
precisión reducida, ya que las sondas se pueden ver afectadas por
reflejos del entorno y sombras accidentales.
El sensor para seguidor solar, objeto de esta
invención, presenta unas particularidades técnicas destinadas a
optimizar la orientación de un seguidor solar, preferentemente para
los del tipo de concentración, con una construcción simple, usando
elementos de bajo coste y consiguiendo una elevada precisión.
En efecto, el sensor comprende un cuerpo hueco
de paredes opacas, con al menos un orificio de entrada de luz en su
parte frontal, encontrándose opuesto a dicho orificio en sentido
perpendicular al plano del seguidor solar, al menos un juego de
elementos fotosensibles, dispuestos según los ejes de movimiento del
seguidor solar. Estos juegos de elementos fotosensibles están
dispuestos de forma que proceden a la detección del rayo de luz
entrante por el orificio. Cada juego de elementos fotosensibles
correspondiente a un eje de movimiento del seguidor solar se
encuentra configurado por al menos dos elementos fotosensibles en
un circuito eléctrico en serie, configurando un divisor de tensión.
Estos elementos fotosensibles son, preferentemente, unas
fotorresistencias.
Se ha previsto que el cuerpo también presente un
elemento fotosensible de calibración de la iluminación solar
incidente, con lo que se comunica al microcontrolador del seguidor
solar la situación de iluminación solar intensa directa o si el
cielo se encuentra nublado. Este elemento fotosensible está
dispuesto detrás de un orificio independiente de iluminación.
En una realización preferente el sensor
comprende dos juegos de elementos fotosensibles dispuestos en cruz,
según una orientación horizontal y una orientación vertical de
movimiento del seguidor solar. Así cuando el rayo de luz penetra
por el orificio frontal queda enfocado entre los dos juegos,
iluminando parcialmente cada una de las fotorresistencias, las
cuales presentarán una resistencia aproximadamente similar. Así el
divisor de tensión formado por cada pareja de fotorresistencias se
encuentra equilibrada, pudiéndose controlar dicha situación
fácilmente por parte de microcontrolador. A medida que el sol se
mueve en el cielo, el rayo de luz incidente sobre los juegos de
elementos fotosensibles se mueve, iluminando más unos elementos
fotosensibles e iluminando menos otros elementos fotosensibles. De
esta forma se desequilibra el divisor de tensión produciendo una
variación de la tensión intermedia considerable, fácilmente
detectable por el microcontrolador.
El cuerpo hueco se encuentra dispuesto sobre una
base de fijación que es ajustable, con lo que se pueden corregir
ángulos de desviación producidos en el montaje.
El cuerpo hueco comprende un protector
transparente y/o traslúcido de los orificios, tal como vidrio o
plástico, que evitan la entrada de suciedad en su interior, y
protege los elementos electrónicos de la humedad y el agua.
Constructivamente el cuerpo también comprende en
su interior un soporte en forma de "C", configurado por una
pletina plana doblada, por ejemplo, con una placa inferior sobre la
que se encuentra una placa de circuito impreso con los elementos
fotosensibles y una placa superior de sujeción de una placa de
circuito impreso con el elemento fotosensible de calibración. La
placa superior de sujeción del elemento fotosensible de calibración
presenta una ranura u orificio de paso de la luz hacia el interior
del cuerpo, evitando así problemas de oscurecimiento de los juegos
de elementos fotosensibles en el fondo. Este soporte permite que
los elementos fotosensibles queden fijos a la base y se pueda
extraer la parte anterior del cuerpo para realizar tareas de
mantenimiento.
Para complementar la descripción que se está
realizando y con objeto de facilitar la comprensión de las
características de la invención, se acompaña a la presente memoria
descriptiva un juego de dibujos en los que, con carácter ilustrativo
y no limitativo, se ha representado lo siguiente:
- La figura 1 muestra una vista en perspectiva
del sensor montado sobre una barra del seguidor solar.
- La figura 2 muestra una vista en perspectiva
del sensor sin la cubierta superior del cuerpo hueco, mostrando los
elementos internos.
- La figura 3 muestra un esquema de bloques del
circuito eléctrico del seguidor solar conectado al sensor de nueva
invención.
- La figura 4 muestra un esquema eléctrico en
serie y de disposición de las fotorresistencias de un juego de
elementos fotosensibles respecto a la incidencia de un rayo de luz
aproximadamente centrado.
Como se puede observar en las figuras
referenciadas el sensor está constituido por un cuerpo hueco (1)
que presenta en su interior unos elementos fotosensibles de
orientación y calibración (21, 22), en este caso fotorresistencias,
estando este cuerpo (1) dispuesto sobre una base de fijación (3)
ajustable, que está anclada sobre la parte móvil (41) de un
seguidor solar (4), encontrándose los citados elementos
fotosensibles de orientación y calibración (21, 22) conectados con
el microcontrolador (42) de dicho seguidor solar (4) para la
orientación precisa del seguidor solar (4) y los elementos de
captación asociados.
El cuerpo hueco (1) está constituido por una
carcasa de paredes opacas y de cierta altura que en su extremo o
parte frontal presenta dos orificios (11, 12) de entrada y un
protector (13) transparente, de plástico, en tanto que en la parte
opuesta está anclado sobre una plataforma (31), de forma
triangular, de la base (3), y que está apoyada mediante tres
tornillos de ajuste (32) sobre otra plataforma (33) que permite su
anclaje sobre la armadura de la parte móvil (41) del seguidor solar
(4) para su movimiento solidario.
Tal como se representa en la figura 2, en el
interior del cuerpo (1) se encuentra un soporte (5) en forma de
"C", constituido por una pletina doblada que configura con una
placa inferior (51) sobre la que se encuentra una placa de circuito
impreso (23) con los elementos fotosensibles (21) y una placa
superior (52) de sujeción de otra placa de circuito impreso (24)
con el elemento fotosensible de calibración (22). Esta placa
superior (52) presenta una ranura longitudinal (53) correspondiente
con el orificio (11) de entrada de luz para permitir su paso al
interior.
En la placa de circuito impreso (23) interior se
encuentran los elementos, fotosensibles (21) distribuidos en dos
juegos, opuestos en forma de cruz, y en una posición opuesta al
orificio (11) en sentido perpendicular al plano de los solares en la
parte móvil (41) del seguidor solar (4). Un juego de elementos
fotosensibles, correspondiente al control de la posición horizontal
del seguidor solar (4), está conformado por dos elementos
fotosensibles (21) dispuestos en un circuito eléctrico en serie,
representado en la figura 4, con una derivación intermedia (25) que
se envía al microcontrolador (42) del seguidor solar (4) para el
control del movimiento horizontal o de rotación. A su vez, el otro
juego de elementos fotosensibles (21) configura un circuito
análogo, pero en disposición vertical, para el envío de una
derivación intermedia (25) al microcontrolador (42) del seguidor
solar (4) para el control del movimiento vertical o de inclinación
de la parte móvil (41). Ambos juegos están dispuestos de forma que
un rayo, de luz (6) entrante por el orificio (11) del cuerpo hueco
(1) quede centrado entre ambos elementos fotosensibles (21).
Una vez descrita suficientemente la naturaleza
de la invención, así como un ejemplo de realización preferente, se
hace constar a los efectos oportunos que los. materiales, forma,
tamaño y disposición de los elementos descritos podrán ser
modificados, siempre y cuando ello no suponga una alteración de las
características esenciales de la invención que se reivindican a
continuación.
Claims (9)
1. Sensor para seguidor solar, del tipo de los
dispuestos fijos sobre la parte móvil (41) del seguidor solar (4)
de orientación de elementos captadores solares por concentración, y
que comprende unos elementos fotosensibles, para su conexión al
microcontrolador (42) de dicho seguidor solar (4) con un programa
astronómico de orientación, caracterizado porque comprende
un cuerpo hueco (1) de paredes opacas, con al menos un orificio
(11) en su parte frontal, de entrada de un rayo de luz (6)
encontrándose opuesto a dicho orificio (11), en sentido
perpendicular al plano de la parte móvil (41) del seguidor solar
(4), al menos un juego de elementos fotosensibles (21), dispuestos
según los ejes de movimiento del citado seguidor solar (4) de
detección del rayo de luz (6) entrante por el orificio (11); y
porque cada juego de elementos fotosensibles (21), correspondiente
a un eje de movimiento del seguidor solar (4), se encuentra
configurado por al menos dos elementos fotosensibles (21) en un
circuitos eléctrico en serie, configurando un divisor de tensión
con una derivación (25) intermedia.
2. Sensor, según la reivindicación 1,
caracterizado porque comprende un elemento fotosensible de
calibración (22) de la iluminación solar incidente.
3. Sensor, según cualquiera de las
reivindicaciones 1 y 2, caracterizado porque los elementos
fotosensibles (21, 22) son unas fotorresistencias.
4. Sensor, según la reivindicación 1,
caracterizado porque comprende dos juegos de elementos
fotosensibles (21) dispuestos en cruz, según una orientación
horizontal y una orientación vertical de movimiento de la parte
móvil (41) del seguidor solar (4).
5. Sensor, según la reivindicación 2,
caracterizado porque el cuerpo hueco (1) comprende un
orificio independiente (12) para el elemento fotosensible de
calibración (22).
6. Sensor, según la reivindicación 1,
caracterizado porque el cuerpo hueco (1) se encuentra
dispuesto sobre una base de fijación (3) ajustable.
7. Sensor, según cualquiera de las
reivindicaciones 1 y 5, caracterizado porque el cuerpo hueco
(1) comprende un protector (13) transparente y/o traslúcido de los
orificios (11, 12) para evitar entrada de suciedad en su
interior.
8. Sensor, según cualquiera de las
reivindicaciones 1 y 2, caracterizado porque el cuerpo hueco
(1) comprende en su interior un soporte (5) en forma de "C" con
una placa inferior (51) sobre la que se encuentra una placa de
circuito impreso (23) con los elementos fotosensibles (21) y una
placa superior (52) de sujeción de una placa de circuito impreso
(24) con el elemento fotosensible de calibración (22).
9. Sensor, según la reivindicación 8,
caracterizado porque la placa superior (52) presenta una
ranura (53) u orificio de paso de la luz hacia el interior del
cuerpo hueco (1).
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