ES2224748T3 - Sistema deproteccion para un modulo solar. - Google Patents
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Abstract
Sistema de protección para un módulo solar (1), que comprende un dispositivo (3) interruptor, adjunto al módulo solar, y un dispositivo (11) de habilitación, adjunto al usuario, enviando el dispositivo (3) interruptor, adjunto al módulo solar, una primera señal al dispositivo (11) de habilitación, adjunto al usuario, e interrumpiendo un transporte de energía al usuario de la energía generada por el módulo solar a través de una conducción (6, 7) de energía cuando el dispositivo interruptor, adjunto al módulo solar, no recibe segunda señal alguna dentro de un primer tiempo (tw) prefijado desde el dispositivo (11) de habilitación, adjunto al usuario, donde las señales primera y segunda se transportan por la conducción (6, 7) de energía, y donde la primera señal y la segunda señal comprenden, al menos, un impulso formado por interrupción del transporte de energía del módulo solar (1).
Description
Sistema de protección para un módulo solar.
El presente invento trata de un sistema de
protección para un módulo solar, en especial, para la protección
contra aprovechamiento no autorizado por un usuario, de un
procedimiento para el transporte de energía desde un módulo solar a
un usuario, de un dispositivo interruptor para la interrupción de un
suministro de energía desde un módulo solar, así como un dispositivo
de habilitación para habilitar un transporte de energía desde un
módulo solar a un usuario.
Debido a la creciente contaminación ambiental,
adquiere progresivamente más importancia el aprovechamiento de las
energías renovables, como, por ejemplo, la energía solar. En
especial, unos módulos solares cada vez más eficientes posibilitan
una aplicación de la energía solar renovable en utilizaciones más
extensas. Precisamente, para usuarios de pequeños a medios, que se
han de abastecer de energía independientemente de una red de
abastecimiento de energía, se han impuesto los módulos solares por
su eficacia, carencia de mantenimiento y fácil aplicabilidad.
Puesto que, no obstante, los módulos solares se disponen, por lo
general, en lugares difícilmente vigilables como, por ejemplo, para
el abastecimiento de energía de una señal de tráfico, que se
encuentra lejos de una red de abastecimiento de energía, o, por
ejemplo, en un tejado de una autocaravana, ocurre con frecuencia
que los módulos solares son robados o utilizados por un usuario no
autorizado.
Los actuales dispositivos de protección
habituales contra una utilización no autorizada o un robo consisten,
por lo general, en una sólida carcasa junto con un cerrojo robusto.
Estos seguros presentan, sin embargo, el inconveniente de que se
pueden forzar fácilmente con medios mecánicos y de que, además, se
han de configurar robusta y sólidamente para conseguir una
protección eficaz.
Por el documento DE-36 41 230 C1,
se conoce un procedimiento y una disposición de conmutación para la
protección anti-robo de aparatos, en especial, de
aparatos de radio. En este caso, se instala en un automóvil un
primer módulo A en el autorradio, y un segundo módulo B en otro
lugar inaccesible del automóvil. El módulo A pregunta, a intervalos
de tiempo fijados, al módulo B por el código de seguridad, que se
compara con un código de referencia almacenado en el módulo A. Si
ambos coinciden, entonces la radio continúa operativa hasta la
siguiente pregunta. Si los códigos no coinciden, se bloquea la
radio. De este modo, no tiene sentido para un ladrón robar
solamente la radio, ya que no funciona sin el módulo B
inaccesible.
Por el documento DE-41 23 666 A1,
se conoce un sistema de protección para un objeto móvil de equipo,
propenso a los robos, como un vehículo automóvil. En este caso,
tiene lugar una comparación de código, entre un código almacenado en
una llave de encendido y un código almacenado en un CPU (unidad de
procesamiento central), para decidir si determinados mecanismos,
que son esenciales para el funcionamiento del vehículo automóvil,
son habilitados.
Por el documento número WO 00/19580 de
publicación de solicitud de patente internacional, se conoce un
sistema de módulo solar con un mecanismo de pago previo. Una unidad
de control exterior al módulo solar comprueba el pago previo de la
toma de energía, y, dado el caso, envía una orden a una unidad de
control del módulo solar, después de lo cual se interrumpe el
suministro de energía del módulo solar.
Por el documento número WO 97/42664 de
publicación de solicitud internacional de patente, se conoce un
módulo solar con un conmutador integrado, por medio de cuyo
conmutador se puede interrumpir el suministro de energía del módulo
solar. Este conmutador se controla a través de una conducción de
control o por ondas de radio desde un circuito conmutador de
control, que se dispone exteriormente al módulo solar.
Se le plantea al presente invento el problema
técnico de crear una protección contra un aprovechamiento no
autorizado de un módulo solar, al que se le dé forma sencilla y
económicamente, y que, no obstante, ofrezca además una protección
segura contra un aprovechamiento no autorizado o contra un
robo.
Ese problema se resuelve, según el presente
invento, por medio de un sistema de protección según la
reivindicación 1, de un procedimiento según la reivindicación 5, de
un dispositivo interruptor según la reivindicación 8 y un
dispositivo de habilitación según la reivindicación 13.
Se describen configuraciones preferidas en las
reivindicaciones subordinadas.
El sistema de protección según el invento detiene
de modo ventajoso el suministro de energía, cuando el dispositivo
interruptor, adjunto al módulo solar, no recibe señal alguna a
través de la conducción de energía en el plazo de un primer tiempo
prefijado, tras la emisión de una primera señal al dispositivo de
habilitación, adjunto al usuario. Cuando entonces un utilizador no
autorizado, que hubiese querido tomar energía sin autorización del
módulo solar o que lo hubiese querido robar, conecta un usuario al
módulo solar, el dispositivo interruptor, adjunto al módulo solar,
envía la primera señal e interrumpe un suministro de energía,
cuando no recibe la segunda señal en el plazo de un primer tiempo
prefijado. Por consiguiente, el módulo solar sólo es utilizable por
un utilizador autorizado, que conozca la segunda señal, y sin valor
para un utilizador no autorizado, que no conozca la segunda
señal.
El invento hace posible una estructura sencilla
del sistema de protección, ya que, aparte de la conducción de
energía necesaria en cualquier caso, no se requiere conexión alguna
entre el módulo solar y el usuario.
En una configuración ventajosa del sistema de
protección según el invento, la primera y segunda señales
comprenden, en cada caso, al menos una pulsación generada por
interrupción del transporte de energía a través de la conducción de
energía.
En una configuración ventajosa adicional del
sistema de protección según el invento, el dispositivo de
interrupción, adjunto al módulo solar, y el dispositivo de
habilitación, adjunto al usuario, comprenden, en cada caso, un
dispositivo conmutador para poner en cortocircuito la conducción de
energía para interrumpir el transporte de energía o bien generar
las señales mencionadas más arriba.
Permite esto, de modo ventajoso, una
configuración sencilla del sistema de protección utilizando el
módulo solar con un dispositivo de carga de batería con un
regulador de carga como usuario, que trabaja según el principio
shunt (de regulación de tensión en derivación), ya que en este
regulador de carga ya se ha previsto un dispositivo conmutador de
corto circuito, que también puede ser aprovechado por el sistema de
protección. Gracias a ello, se puede simplificar considerablemente
la estructura de conmutación.
El procedimiento según el invento posibilita
ventajosamente una protección contra una utilización no autorizada
del módulo solar, ya que no es posible un transporte de energía
alguno sin conocer un código de autorización o bien de la segunda
señal.
El dispositivo interruptor según el invento pone
a disposición, de modo ventajoso, una protección a realizar de forma
integrada y económica contra una utilización no autorizada o un
robo del módulo solar.
En una forma de realización preferida, se ha
configurado el dispositivo interruptor integralmente con el módulo
solar.
Esta disposición garantiza de modo ventajoso que
el dispositivo interruptor, según el invento, no pueda ponerse fuera
de servicio por medio de una sencilla manipulación. El dispositivo
interruptor se puede disponer, por ejemplo, como grupo constructivo
plano entre los conductores positivo y negativo en el laminado del
módulo solar o en la caja de conexiones o debajo de ella
directamente en la salida del conductor fuera del laminado.
El dispositivo de habilitación, según el invento,
presenta de forma ventajosa una estructura sencilla, por lo cual se
puede fabricar económicamente.
A continuación, se describen realizaciones del
presente invento en relación con las figuras adjuntas.
La Figura 1 muestra una forma de realización del
sistema de protección, según el invento, que comprende un
dispositivo interruptor, adjunto al módulo solar, y un dispositivo
de habilitación, adjunto al usuario, habiéndose representado como
usuario un regulador de carga con una batería y una resistencia de
carga;
La Figura 2 muestra un módulo solar con dos
conjuntos de células solares con una forma de realización del
dispositivo interruptor según el invento, adjunto al módulo
solar;
La Figura 3 muestra una estructura de circuito
del dispositivo interruptor, adjunto al módulo solar, de la figura
2;
La Figura 4 muestra la parte, adjunta al usuario,
del sistema de protección según el invento para un módulo solar con
un dispositivo de habilitación, adjunto al usuario, habiéndose
mostrado como usuario una resistencia de carga;
La Figura 5 muestra una forma de realización
adicional de la parte, adjunta al módulo solar, del sistema de
protección según el invento con un dispositivo interruptor, adjunto
al módulo solar;
La Figura 6 muestra una forma de realización
adicional de la parte, adjunta al usuario, del sistema de protección
para un módulo solar con un dispositivo de habilitación, adjunto al
usuario, habiéndose mostrado como usuario un regulador de
carga;
La Figura 7a muestra un diagrama, que representa
una curva de la tensión en el tiempo remitiéndose al sistema de
protección descrito en las figuras 5 y 6, con un abastecimiento de
energía a un usuario autorizado; y
La Figura 7b muestra un diagrama, que representa
una curva de la tensión en el tiempo, remitiéndose al sistema de
protección descrito en las figuras 5 y 6, en el caso de un usuario
inexistente o un usuario no autorizado.
En la siguiente descripción de las figuras, se
indican con los mismos números de referencia los elementos
constructivos iguales o correspondientes de las distintas figuras,
de modo que se pueda renunciar a una descripción repetida de esos
elementos constructivos.
La figura 1 muestra la estructura esquemática de
una forma de realización del sistema de protección para un módulo
solar según el presente invento. La referencia 1 numérica de la
figura 1 indica un módulo solar con un conjunto 2 de células
solares y un dispositivo 3 interruptor, adjunto al módulo solar. El
conjunto 2 de células solares comprende una o varias células
solares, que están interconectadas para generar una determinada
tensión de salida o bien una corriente de salida determinada. El
dispositivo 3 interruptor, adjunto al módulo solar, está conectado
en paralelo al conjunto 2 de células solares entre las conducciones
4 y 5 de salida del conjunto 2 de células solares. Las conducciones
4 y 5 de salida están unidas a conducciones 6 y 7 de transporte de
energía, por de medio de las cuales se puede transportar una energía
a la zona del usuario. Por la parte del usuario, se ha representado
como usuario un regulador 8 de carga, al que se han conectado una
batería 9 y una resistencia 10 de carga. Se ha conectado un
dispositivo 11 de habilitación, adjunto al usuario, entre las
entradas del regulador 8 de carga, es decir, en otras palabras,
entre las conducciones 6 y 7 de transporte de energía.
A continuación, se describirá el funcionamiento
del sistema de protección representado en la figura 1. Cuando el
conjunto 2 de células solares, por ejemplo, de noche, no produce
energía alguna, no existe tensión alguna en las entradas del
dispositivo 3 interruptor, adjunto al módulo solar. El dispositivo 3
interruptor no tiene, en ese estado, abastecimiento de energía
alguno y está fuera de servicio.
Se considera ahora el caso de que el conjunto 2
de células solares produzca energía. Se abastece entonces de tensión
el dispositivo 3 interruptor por medio de las conducciones 4 y 5 de
salida del conjunto 2 de células solares y envía una primera señal
o bien un primer código al dispositivo 11 de habilitación, adjunto
al usuario. Como se ha representado en la figura 1, eso se puede
realizar por medio de las conducciones de transporte de energía,
indicadas con las referencias 6 y 7 numéricas. De modo preferido,
se genera la primera señal por interrupción del transporte de
energía a través de las conducciones 6 y 7 de transporte de
energía, es decir, por medio de uno o varios impulsos. El código
representado por la señal puede ser reproducido por la forma, la
longitud o el número de los impulsos.
El dispositivo 11 de habilitación, adjunto al
usuario, capta o recibe la primera señal y envía una segunda señal
al dispositivo 3 interruptor, adjunto al módulo solar. Como se ha
representado en la figura 1, esto puede realizarse a través de las
conducciones 6 y 7 de transporte de energía, aunque también se
pueden imaginar otros medios de transmisión, por ejemplo, por medio
de una conducción separada o por radio. La segunda señal enviada
por el dispositivo 11 de habilitación, adjunto al usuario, puede
generarse, igual que la primera señal, por interrupción del
transporte de energía del conjunto 2 de células solares a través de
las conducciones 6 y 7 de transporte de energía al usuario 8, 9 y
10, es decir, por medio de uno o varios impulsos.
Obsérvese que los códigos primero y segundo
pueden formarse de cualquier modo deseado o apropiado. Puede
tratarse, en el caso más sencillo, de dos señales estables
prefijadas, que son definidas, por ejemplo, por elementos
conmutadores sencillos (condensadores, inductancias, etc.), pero
también de señales obtenidas con ayuda de microprocesadores y
procedimientos de codificación. Es posible igualmente modificar las
señales a distancia por radio o por una conducción de control.
El dispositivo 3 interruptor, adjunto al módulo
solar, se ha configurado de tal modo que, cuando en el plazo de un
espacio de tiempo prefijado no recibe respuesta adecuada alguna a
la primera señal enviada desde el dispositivo 11 de habilitación,
adjunto al usuario, es decir, cuando no recibe segunda señal alguna
desde el dispositivo de habilitación, adjunto al usuario,
interrumpe un transporte de energía de la energía generada por
medio del conjunto 2 de células solares al usuario 8, 9 y 10 a
través de las conducciones 6 y 7 de transporte de energía. Este
caso puede ocurrir cuando, por ejemplo, no estén conectados al
módulo solar ningún usuario ni tampoco dispositivo 11 de
habilitación alguno, adjunto al usuario, al módulo solar o cuando el
usuario 8, 9 y 10 no presente dispositivo 11 de habilitación
alguno, adjunto al usuario.
El primer caso abordado no presenta problemas, ya
que es una circunstancia, en la que el módulo solar está en una
marcha en vacío. En el segundo caso, es decir, en el caso de que un
usuario 8, 9 y 10 sin un dispositivo 11 de habilitación, adjunto al
usuario, intente utilizar el módulo solar, se interrumpe
inmediatamente, después de transcurrir el primer periodo de tiempo
prefijado, un transporte de energía al usuario 8, 9 y 10 a través
de las conducciones 6 y 7 de energía, después de que la conmutación
3 de protección, adjunta al módulo solar, haya enviado la primera
señal.
Por consiguiente, se puede evitar de modo eficaz
que se utilice el módulo 1 solar sin autorización.
Como se ha mostrado en la figura 1, el
dispositivo 3 interruptor, adjunto al módulo solar, se ha instalado
en el módulo 1 solar y se ha configurado preferiblemente
integralmente con el módulo 1 solar. Para ello, se puede configurar
el dispositivo 3 interruptor adjunto al módulo solar, por ejemplo,
como grupo constructivo plano, que se conecta entre las
conducciones 5 y 6 de salida del conjunto 2 de células solares o
bien de la disposición de las células solares conexionadas, y que se
incorpora al laminado del módulo 1 solar. Igualmente, el
dispositivo 3 interruptor, adjunto al módulo solar, puede
disponerse en una caja de conexiones o debajo de ella directamente
en un lugar del que salen las conducciones 4 y 5 de salida del
conjunto 2 de células solares del laminado del módulo solar. En
otras palabras, se prefiere que el dispositivo 3 interruptor esté
unido con el módulo 1 solar de modo que una separación del
dispositivo 3 interruptor haga inservible el módulo 1 solar, por
ejemplo, siempre que una separación del dispositivo interruptor
lleve por necesidad a una rotura de las conducciones de corriente
dentro del módulo.
A continuación, se describirá ahora remitiéndose
a la figura 2 una parte adjunta al módulo solar del sistema de
protección según el invento.
Como se ha mostrado en la figura 2, es posible
prever un dispositivo 3 interruptor, adjunto al módulo solar, para
una multiplicidad de conjuntos 2 de células solares. En la figura
2, se han representado dos conjuntos 2 de células solares
conectadas en serie.
El dispositivo 3 interruptor, adjunto al módulo
solar, mostrado en la figura 2 comprende un dispositivo 20 emisor
para enviar una primera señal. El dispositivo 20 emisor se ha
previsto con un dispositivo 21 de excitación para excitar un
dispositivo 22 de conmutación, que se ha representado por un
conmutador simbólico. El dispositivo de conmutación se ha
intercalado entre las conducciones 4 y 5 de salida del conjunto 2
de células solares. Cuando el dispositivo 22 de conmutación está
cerrado, están en cortocircuito las conducciones 4 y 5 de salida del
conjunto 2 de células solares y, por consiguiente, las salidas del
módulo 1 solar.
El dispositivo 3 interruptor, adjunto al módulo
solar, mostrado en la figura 2 comprende además un dispositivo 23
receptor para recibir la segunda señal, que es transmitida desde un
dispositivo 11 de habilitación, adjunto al usuario, no representado
en la figura 2, a través de las conducciones 6 y 7 de transporte de
energía, que están conectadas con las salidas del módulo 1
solar.
Se describirá ahora el funcionamiento de la
parte, adjunta al módulo solar, mostrada en la figura 2 del sistema
de protección según el invento.
Cuando los conjuntos 2 de células solares no
generen energía alguna, el dispositivo 3 interruptor, adjunto al
módulo solar, carece de abastecimiento de energía alguno y, por
consiguiente, está fuera de servicio. Cuando los módulos 2 solares
generan una tensión, el dispositivo 20 emisor envía una primera
señal. Esta señal es enviada, siempre que el dispositivo 20 emisor
emita una señal correspondiente al dispositivo 21 de excitación y
que excita el dispositivo 22 de conmutación de tal manera que se
genera una secuencia de impulsos correspondiente a la primera señal.
Esta secuencia de impulsos se compone de, al menos, un impulso de
cortocircuito, aunque preferiblemente se compone de varios impulsos
de cortocircuito sucesivos en la conducción de energía. Dichos
impulsos, como se dijo anteriormente, se generan mediante cierres y
aperturas del dispositivo 22 de conmutación. De ese modo, se pueden
transmitir con la primera señal las informaciones más diversas,
siempre que las informaciones se transmitan, por ejemplo, por medio
de secuencias de impulsos de cortocircuito y pausas (modulación PPM
- modulación de impulsos en posición). Cuando se haya enviado de
este modo la primera señal, el dispositivo interruptor o circuito 3
de protección, adjunto al módulo solar, pasa a un estado de espera
durante un intervalo de tiempo prefijado. Cuando el dispositivo 23
receptor para recibir una segunda señal recibe una segunda señal en
el plazo del primer intervalo de tiempo prefijado, un usuario
autorizado, es decir, un usuario con un dispositivo 11 de
habilitación, adjunto al usuario, está unido con el módulo 1 solar.
Por consiguiente, no se interrumpe un suministro de energía.
Cuando el dispositivo 23 receptor para recibir
una segunda señal en el plazo del primer intervalo de tiempo
prefijado no recibe la segunda señal, el dispositivo 23 receptor
emite una señal conveniente al dispositivo 21 de excitación de
manera que el dispositivo 21 de excitación excite el dispositivo 22
de conmutación de tal modo que se interrumpa el suministro de
energía. Para ello, se ponen en cortocircuito las conducciones 4 y
5 de salida del módulo 2 solar.
A continuación, se describirá, remitiéndose a la
figura 3, un diagrama de conexiones de un dispositivo interruptor o
dispositivo 3 de protección preferido, adjunto al módulo solar. El
dispositivo interruptor mostrado en la figura 3 se ha conectado
entre las conducciones 4 y 5 de salida del conjunto 2 de células
solares.
En la figura 3, se han unido en serie un diodo D1
y un condensador C1, que sirve de acumulador de energía, y se han
conectado entre las conducciones 4 y 5 de salida del módulo 2
solar. Un nudo K, que se forma por unión del diodo D1 con el
condensador C1, se ha unido con las entradas Vcc de abastecimiento
de energía de un multivibrador 32 monoestable, de una puerta 33 Y
(operador lógico) y de un elemento 34 de memoria, que en adelante
se indicará también como multivibrador biestable RS (de dos entradas
R y S). Una puerta de un primer transistor T_{1} se ha unido a
través de una resistencia R_{1} con el nudo K y a través de una
resistencia R_{2} con la conducción 5 de salida. El dren (ánodo)
del transistor T_{1} se ha unido a una entrada del multivibrador
32 monoestable, que se ha unido, a su vez, a través de una
resistencia R_{3} con el nudo K. La fuente (cátodo) del
transistor T_{1}se ha unido a la conducción 5 de salida. Las
conexiones Gnd de masa del multivibrador 32 monoestable, de la
puerta 33 Y y del multivibrador biestable RS se han unidas, en cada
caso, a la conducción 5 de salida. La salida invertida del
multivibrador 32 monoestable se ha unido a una entrada 35 de la
puerta Y. Una salida Q del multivibrador biestable RS se ha unido a
otra entrada 36 de la puerta Y. Una salida 37 de la puerta 33 Y se
ha unido a una entrada S de puesta del multivibrador 34 biestable
RS y una puerta de un transistor T_{2}, que está conectado entre
las dos conducciones 4 y 5 de salida. Una entrada R de reposición
al estado primitivo del multivibrador biestable RS se ha unido a la
conducción 4 de salida. Para esta conexión se supone que la
conducción 4 de salida es la conducción de salida positiva del
conjunto de células solares o de los conjuntos 2 de células
solares.
Se describirá ahora un funcionamiento del
circuito descrito arriba de una realización del dispositivo
interruptor.
Se supone que la salida Q del multivibrador
biestable RS está en un estado HIGH inicial. Cuando un conjunto de
células solares conectado a las conducciones 4 y 5 de salida genera
una tensión, se carga el condensador C_{1} a través del diodo D1.
Tan pronto como el potencial del nudo K sea suficiente para un
abastecimiento de energía de los elementos constructivos, se
conecta en transistor T_{2}, ya que la salida invertida del
multivibrador 32 monoestable está en HIGH y, por consiguiente, hay
una señal HIGH en la segunda entrada 35 de la puerta 33 Y, puesto
que la salida Q del multivibrador biestable RS está en HIGH. Con
ello, se produce un impulso en cortocircuito en las conducciones 4
y 5 que, como se ha descrito detalladamente más arriba, se pueden
unir con las conducciones 6 y 7 de transporte de energía.
La longitud de este primer impulso en
cortocircuito, que corresponde al primera señal, se determina por
medio de la relación R_{1}/R_{2}.
En el caso de un determinado valor de la tensión
a través del condensador C_{1}, que se determina por medio de la
relación R_{1}/R_{2}, cierra el transistor T_{1}, por lo cual
se aplica un potencial HIGH en la entrada 38 del multivibrador 32
monoestable o bien un flanco positivo.
Con ese flanco positivo, el multivibrador 32
monoestable emite un impulso LOW de una duración prefijada a la
entrada 35 de la puerta 33 Y. Luego, la puerta 33 Y emite una señal
LOW en su salida 37.
Con ello, el transistor T_{2} es desconectado
durante la duración del impulso LOW del multivibrador 32
monoestable.
Puesto que la entrada S de puesta del
multivibrador 34 biestable RS está unida con la salida 37 de la
puerta 33 Y, queda ahora en la entrada S de puesta del
multivibrador 34 biestable RS asimismo una señal LOW.
Cuando no se reciba ningún impulso de
cortocircuito de respuesta desde un circuito de protección o
circuito 11 de habilitación, adjunto al usuario, en las
conducciones 4 y 5 de salida, durante la duración, en la cual está
desconectado el transistor T_{2}, es decir, durante la duración
del impulso LOW del multivibrador 32 monoestable, el transistor
T_{2} vuelve a conectarse al final del impulso LOW y pone, con
ello, en cortocircuito las conducciones 4 y 5.
Puesto que las conducciones 4 y 5 se han puesto
en cortocircuito, se descarga el condensador C_{1}. Cuando la
tensión del condensador baja a un valor determinado, el transistor
T_{1} se desconecta y el dren del transistor T_{1} va a LOW, por
lo cual queda una señal de LOW en la entrada 38 del multivibrador
32 monoestable.
Cuando el potencial del nudo K quede por debajo
de un valor, que asegure el abastecimiento de energía de los
elementos constructivos, se desconecta el transistor T_{2}. Por
consiguiente, cuando el condensador C_{1} se descarga hasta un
determinado valor o, en otras palabras, el acumulador C_{1} de
energía está "vacío", se desconecta el transistor T_{2}, que
en el modo preferido es un transistor de potencia, y, con ello, se
suprime el cortocircuito de las conducciones 4 y 5. Por
consiguiente, el circuito total está de nuevo en estado inicial y
comienza el funcionamiento desde el principio.
Cuando por fin un circuito de protección o
circuito 11 de habilitación, adjunto al usuario, envía dentro del
plazo de duración, durante el cual está en LOW la salida del
multivibrador 32 monoestable y durante el cual está desconectado el
transistor T_{2}, un impulso en cortocircuito de respuesta, que
corresponde a una segunda señal, a través de las conducciones 6 y 7
de transporte de energía, que están unidas con las conducciones 4 y
5, queda en la entrada R de retroceso del multivibrador 34 biestable
RS un impulso LOW, por lo cual el multivibrador 34 biestable RS se
repone al estado primitivo. Con ello, la salida Q del multivibrador
34 biestable RS va a LOW y el transistor T_{2} no vuelve a
conectarse después del impulso LOW del multivibrador 32 monoestable.
Se garantiza, con ello, un nuevo transporte de energía, cuando un
circuito 11 de habilitación, adjunto al usuario, envía una segunda
señal apropiada en forma de un impulso en cortocircuito al
dispositivo interruptor o circuito 3 de protección, adjunto al
módulo solar.
La figura 4 muestra una forma de realización de
la parte del sistema de protección según el invento adjunta al
usuario. Tal como se muestra en la figura 4, se ha conectado un
dispositivo 11 de habilitación, adjunto al usuario, entre las
conducciones 6 y 7 de abastecimiento de energía, que - como se
muestra en la figura 1 - conducen al módulo 1 solar. Como carga de
resistencia, se ha representado en la figura 4 una resistencia 48
reguladora. El dispositivo 11 de disparo, adjunto al usuario,
comprende un dispositivo 45 receptor, adjunto al usuario, que es
apropiado para recibir una primera señal o código desde el módulo
solar, que es transferida a las conducciones 6 y 7 de transporte de
energía. El dispositivo 45 receptor, adjunto al usuario, se ha unido
a un dispositivo 46 emisor, adjunto al usuario, que se ha unido, a
su vez, con un dispositivo 47 de conmutación, adjunto al usuario,
para abrirlo o cerrarlo. El dispositivo 47 de conmutación, adjunto
al usuario, se ha conectado entre las conducciones 6 y 7 de
transporte de energía.
A continuación, se describirá un funcionamiento
de la parte del sistema de protección según el invento, adjunta al
usuario, mostrada en la figura 4.
Cuando la parte, adjunta al usuario, del
dispositivo de protección según el invento, mostrada en la figura 4,
no está unida a un módulo solar o está unida a un módulo solar, que
no produce energía alguna, el dispositivo 11 de habilitación,
adjunto al usuario, está en reposo.
Cuando en las conducciones 6 y 7 de transporte de
energía existe una tensión, el dispositivo 11 de habilitación,
adjunto al usuario, es abastecido de energía operativa. Tal como se
ha descrito anteriormente, el dispositivo 3 interruptor, adjunto al
módulo solar, envía una primera señal, que se compone, por ejemplo,
de impulsos en cortocircuito y pausas. Cuando el dispositivo 45
receptor, adjunto al usuario, capta esa primera señal o bien ese
primer código, emite una señal conveniente al dispositivo 46
emisor, adjunto al usuario, para excitar el dispositivo 47 de
conmutación de tal manera que, por medio de impulsos en
cortocircuito y pausas, se transmita una segunda señal al módulo
solar, como respuesta a la primera señal, a través de las
conducciones 6 y 7 de transporte de energía.
Cuando se acepta que la segunda señal es un solo
impulso en cortocircuito, se puede realizar el dispositivo 11 de
habilitación por medio de un multivibrador monoestable, que excita
un transistor, que se utiliza como dispositivo de conmutación.
A continuación, se describirá una forma de
realización más de un sistema de protección según el invento con
referencia a las figuras 5 y 6. La figura 5 muestra la parte del
sistema de protección, adjunta al módulo solar, y la figura 6, la
parte adjunta al usuario.
El módulo 1 solar mostrado en la figura 5
comprende varias células 2 solares, que están conectadas en serie.
Las conducciones 4 y 5 de salida de los módulos solares están
unidas, en las salidas del módulo 1 solar, con las conducciones 6 y
7 de transporte de energía. El circuito de protección o dispositivo
3 interruptor, adjunto al módulo solar, representado en la figura 5
comprende un acumulador 50 de energía, que se ha realizado aquí
como condensador, que está conectado en serie con un diodo 51 entre
las conducciones 4 y 5 de salida. El nudo P, formado por la unión
entre el condensador 50 y el diodo 51, está unido a una conexión
Vcc de abastecimiento de tensión de un dispositivo 52
microprocesador. Una entrada de datos, Data IN, del dispositivo 52
microprocesador se ha unido a una conducción 4 de salida del módulo
2 solar, y una conexión GND a masa del dispositivo 52
microprocesador está unida a la otra conducción 5 de salida de los
conjuntos 2 de células solares. El dispositivo 52 microprocesador
presenta además una conexión OUT de salida, que se ha unido a un
dispositivo 53 de conmutación, que se ha conectado entre las
conducciones 4 y 5 de salida del conjunto 2 de células solares.
El dispositivo 53 de conmutación es de forma
preferida un transistor de potencia, cuya puerta está unida a la
conexión OUT de salida del dispositivo 52 microprocesador.
La parte del sistema de protección, adjunta al
usuario, representada en la figura 6, muestra un regulador 8 de
carga, que se ha conectado a las tuberías 6 y 7 de transporte de
energía. La batería mostrada en la figura 1 y la resistencia 10
reguladora se han omitido aquí por razones de una mejor
comprensión.
El dispositivo 11 de habilitación, adjunto al
usuario, representado en la figura 6, comprende un dispositivo 47 de
conmutación, adjunto al usuario, que se ha conectado entre las
conducciones de entrada de energía del usuario. En la disposición
mostrada en la figura 6, las entradas de energía del usuario son las
conducciones 6 y 7 de transporte de energía.
El dispositivo 47 de conmutación, adjunto al
usuario, se ha configurado de forma preferida como transistor de
potencia, cuya puerta se ha unido a una salida OUT de un
dispositivo 55 microprocesador, adjunto al usuario. Una entrada,
Data IN, de datos del dispositivo 55 microprocesador y una entrada
Vcc de abastecimiento de tensión están unidas a una conducción 6 de
transporte de energía, y una conexión Gnd a masa del dispositivo 55
microprocesador, adjunto al usuario, se ha unido a la otra
conducción 7 de transporte de energía.
Se describirá ahora, con referencia a las figuras
7a y 7b, un funcionamiento de la parte adjunta al módulo solar del
sistema de protección, mostrada en la figura 5, con el dispositivo
3 interruptor, adjunto al módulo solar, y de la parte adjunta al
usuario, mostrada en la figura 6, con el dispositivo de protección o
dispositivo 11 de habilitación, adjunto al usuario.
La figura 7a muestra un diagrama, que representa
una curva de tensión en el tiempo del sistema de protección descrito
con referencia a las figuras 5 y 6 en un suministro de energía a un
usuario autorizado.
Cuando los conjuntos 2 de células solares generan
una tensión, se carga el condensador 50 a través del diodo 51.
Cuando el potencial de la unión entre el diodo 51 y el condensador
50 sobrepasa un valor prefijado, que asegura el abastecimiento de
energía del dispositivo 52 microprocesador, adjunto al módulo solar,
el dispositivo 52 microprocesador, adjunto al módulo solar, emite
una señal en la salida OUT al dispositivo 53 de conmutación para
transmitir, mediante secuencias de impulsos en cortocircuito y
pausas en el instante t_{o}, una primera señal a través de las
conducciones 6 y 7 de transporte de energía a la parte del sistema
de protección, adjunta al usuario. En la figura 7b, se ha
representado dicha secuencia de impulsos por medio de una
multiplicidad de impulsos en cortocircuito muy cortos. Las
secuencias de impulsos pueden codificarse mediante procedimientos
criptográficos en el dispositivo 53 microprocesador y contener
además de la primera señal también informaciones relativas, por
ejemplo, a datos característicos del módulo solar.
Puesto que la entrada Vcc del dispositivo 52
microprocesador, adjunto al módulo solar, está unida con la entrada
de reposición al estado primitivo del dispositivo 52
microprocesador, adjunto al módulo solar, se garantiza un estado
inicial definido.
En el dispositivo 11 de habilitación adjunto al
usuario, el dispositivo 55 microprocesador, adjunto al usuario,
emite a través de una entrada Data IN la primera señal transmitida
a través de las conducciones 6 y 7 de transporte de energía. Como
respuesta a la recepción de esta primera señal, el dispositivo 11 de
habilitación, adjunto al usuario, envía de vuelta al módulo solar
una segunda señal conveniente a través de las conducciones 6 y 7 de
transporte de energía. Se realiza esto siempre que el dispositivo 55
microprocesador, adjunto al usuario, excite el dispositivo 47 de
conmutación de modo que genere una secuencia de impulsos en
cortocircuito y pausas convenientes a la primera señal en el
instante t_{1} en las conducciones 6 y 7 de transporte de
energía.
La segunda señal puede ser una señal de
identificación determinada para cada usuario. El dispositivo 11 de
habilitación, adjunto al usuario, puede comprender además un lector
de tarjetas de memoria con un procesador de control adecuado, un
teclado para la entrada de números para habilitar distintas
cantidades de energía, un receptor de radio para recibir
teledirigidamente el código de habilitación o sistemas de control
similares. Puesto que, mediante las señales primera y segunda, se
pueden intercambiar una multiplicidad de informaciones entre la
parte adjunta al módulo solar y la parte adjunta al usuario, es
posible, por consiguiente, limitar, por ejemplo, la cantidad de la
energía transportada. Es posible además, realizar, por ejemplo,
mediante el lector de cartas de memoria, anteriormente mencionado,
una contabilización de una cantidad de dinero correspondiente a la
cantidad de energía absorbida a partir de una tarjeta de memoria de
un usuario.
El dispositivo 52 microprocesador, adjunto al
módulo solar, dispuesto en el dispositivo 3 interruptor, adjunto al
módulo solar, capta la segunda señal transmitida a través de las
conducciones 5 y 6 de transporte de energía y excita el dispositivo
53 de conmutación convenientemente, cuando la segunda señal se capta
en un instante t_{2} dentro del intervalo t_{w} tras el envío
de la primera señal o tras conectar el dispositivo.
Cuando la segunda señal, como se indicó
anteriormente, comprende, por ejemplo, un código de autorización del
usuario, el dispositivo 52 microprocesador, adjunto al módulo
solar, comprueba si el usuario está autorizado. Cuando el usuario
está autorizado y el código de autorización es válido, no se
interrumpe un transporte de energía al sector del usuario. Para una
comprobación de la validez del código de autorización, se puede
compararlo, por ejemplo, en el dispositivo 52 microprocesador,
adjunto al módulo solar, con códigos de referencia, que se han
archivado en una memoria (no representada) del dispositivo 52
microprocesador, adjunto al módulo solar.
Cuando la segunda señal comprende, por ejemplo,
un dato correspondiente a una cantidad de energía, que se ha de
transportar al usuario, se suministra durante un intervalo t_{a}
de tiempo, como se muestra en la figura 7a, una cantidad de energía
correspondiente. Tras el intervalo t_{a} de tiempo, el dispositivo
3 interruptor, adjunto al módulo solar, envía al módulo solar
nuevamente la primera señal y espera a la recepción de la segunda
señal.
Cuando entonces, como se representa en la figura
7b, el dispositivo 3 interruptor, adjunto al módulo solar, no recibe
ninguna señal apropiada en el intervalo t_{w} de tiempo, después
de enviar la primera señal en el instante t_{o}, es decir, ya sea
que no se recibe ninguna segunda señal en absoluto o una segunda
señal con un código de autorización no válido, el dispositivo 53 de
conmutación se excita de manera que se interrumpa dicho transporte
de energía o, en otras palabras, pone en cortocircuito las
conducciones 4 y 5 de salida.
Esta puesta en cortocircuito se mantiene por un
intervalo t_{b} de tiempo prefijado. Este intervalo t_{b} de
tiempo corresponde a la duración hasta que el condensador 50 se
haya descargado de tal manera que el potencial en el nudo P entre el
diodo 51 y el condensador 50 ya no sea suficiente para el
abastecimiento de energía al dispositivo 52 microprocesador,
adjunto al módulo solar. Gracias a ello, se interrumpe durante el
intervalo t_{b} de tiempo el transporte de energía mediante el
cortocircuito de las conducciones 4 y 5 de salida del módulo 2
solar por medio del dispositivo 53 de conmutación, adjunto al
módulo solar. La duración t_{b}, durante la cual está interrumpido
el transporte de energía, se determina por la energía almacenada en
el condensador 50.
Cuando el potencial en el nudo P entre el diodo
51 y el condensador 50, cae por debajo de un valor determinado, es
decir, cuando el condensador 50 se haya descargado hasta un valor,
en el que el potencial entre el diodo 51 y el condensador 50 quede
por debajo la tensión de abastecimiento, que sea necesaria para el
funcionamiento del dispositivo 52 microprocesador, adjunto al
módulo solar, se desconecta el dispositivo 52 microprocesador,
adjunto al módulo solar, por lo cual la salida OUT del dispositivo
52 microprocesador, adjunto al módulo solar, cae a un nivel LOW y,
con ello, el dispositivo 53 de conmutación se bloquea de nuevo, es
decir, se suprime el cortocircuito entre las conducciones 4 y
5.
Por consiguiente, el sistema vuelve al estado
inicial y el funcionamiento comienza de nuevo desde el principio,
como se describió arriba.
El presente invento es especialmente una
disposición, en la que los conjuntos de células solares se
estructuran ventajosamente de forma modular. Por ejemplo, los
distintos módulos solares pueden configurarse con seguridad como
módulos "stand alone" (independientes), que se pueden alinear
también uno junto a otro. El funcionamiento de los dispositivos de
protección según el invento no se ve afectado por una conexión en
paralelo de los distintos módulos solares. Es posible además una
integración sencilla en una instalación (solarfarm = explotación
solar) por medio de la estructura modular.
Para conseguir un tamaño reducido de los
respectivos circuitos, se realizan preferiblemente de forma
constructiva de monochip (microchip PIC = de código independiente de
posición). El presente invento se puede realizar además por medio
de una estructura Smart-FET (transistor de efecto
campo inteligente), habiendo sitio ventajosamente en el transistor
de potencia para un control inteligente.
Claims (14)
1. Sistema de protección para un módulo solar
(1), que comprende un dispositivo (3) interruptor, adjunto al módulo
solar, y un dispositivo (11) de habilitación, adjunto al usuario,
enviando el dispositivo (3) interruptor, adjunto al módulo solar,
una primera señal al dispositivo (11) de habilitación, adjunto al
usuario, e interrumpiendo un transporte de energía al usuario de la
energía generada por el módulo solar a través de una conducción (6,
7) de energía cuando el dispositivo interruptor, adjunto al módulo
solar, no recibe segunda señal alguna dentro de un primer tiempo
(t_{w}) prefijado desde el dispositivo (11) de habilitación,
adjunto al usuario, donde las señales primera y segunda se
transportan por la conducción (6, 7) de energía, y donde la primera
señal y la segunda señal comprenden, al menos, un impulso formado
por interrupción del transporte de energía del módulo solar
(1).
2. Sistema de protección según la reivindicación
1, caracterizado porque el dispositivo (3) interruptor,
adjunto al módulo solar, y el dispositivo (11) de habilitación,
adjunto al usuario, presentan, en cada caso, un dispositivo (22,
T2, 53; 47) de conmutación para poner en cortocircuito la conducción
(6, 7) de energía, sirviendo la puesta en cortocircuito de la
conducción (6, 7) de energía por el dispositivo de conmutación del
dispositivo (3) interruptor, adjunto al módulo solar, para la
generación de la primera señal o para la interrupción del
transporte de energía.
3. Sistema de protección según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el
dispositivo (3) interruptor, adjunto al módulo solar, comprende un
acumulador (C1) de energía, y un suministro de energía del módulo
solar (1) por medio del dispositivo (22, T2, 53) de conmutación del
dispositivo (3) interruptor, adjunto al módulo solar, siempre que
esté interrumpido hasta que el acumulador (C1, 50) de energía esté
vacío.
4. Sistema de protección según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el
dispositivo (3) interruptor, adjunto al módulo solar, se ha
configurado integralmente con el módulo solar (1).
5. Procedimiento de transporte de energía desde
un módulo solar (1) a un usuario (8, 9, 10; 48) que comprende los
siguiente pasos:
- enviar una primera señal al usuario (8, 9, 10;
48);
- enviar una segunda señal al módulo solar (1) en
respuesta a la primera señal, siendo la segunda señal un código de
autorización del usuario;
- comprobar la segunda señal para decidir si el
usuario (8, 9, 10; 48) está autorizado para una toma de energía del
módulo solar (1);
- habilitar el transporte de energía cuando la
segunda señal se recibe dentro de un primer tiempo (t_{w})
prefijado y cuando el usuario (8, 9, 10; 48) está autorizado para
la toma de energía;
- interrumpir el transporte de energía cuando la
segunda señal no se reciba dentro del primer tiempo (t_{w})
prefijado o el usuario (8, 9, 10; 48) no esté autorizado para la
toma de energía, siendo formadas las señales primera y segunda por
medio de una interrupción pulsada del transporte de energía entre
el módulo solar (1) y el usuario (8, 9, 10;48).
6. Procedimiento según la reivindicación 5,
caracterizado porque el transporte de energía y/o la
formación de señal se interrumpe por medio de una puesta en
cortocircuito de una conducción (6, 7) de energía entre el módulo
solar (1) y el usuario (8, 9, 10; 48).
7. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 5 ó 6, caracterizado porque, cuando la
segunda señal no se recibe dentro del primer tiempo (t_{w})
prefijado o el usuario (8, 9, 10; 48) no está autorizado para la
toma de energía, se interrumpe el transporte de energía durante un
segundo tiempo (t_{b}) prefijado.
8. Dispositivo (3) interruptor para interrumpir
una emisión de energía de un módulo solar (1), que está dispuesto en
una salida de energía de un módulo solar (1), y que comprende:
- un dispositivo (20, 52) emisor para enviar una
primera señal a través de una conducción de energía;
- un dispositivo (23, 52) receptor para recibir
una segunda señal a través de la conducción de energía;
- un dispositivo (22, 53) de conmutación para
interrumpir el suministro de energía del módulo solar (1); y
- un dispositivo (21, 52) de excitación para
excitar el dispositivo (22, 53) de conmutación de manera que,
cuando el dispositivo (23, 52) receptor no reciba dentro de un
primer tiempo (t_{w}) prefijado segunda señal alguna, se
interrumpa el suministro de energía,
comprendiendo la primera señal y la segunda
señal, al menos, un impulso formado por interrupción del suministro
de energía del módulo solar (1).
9. Dispositivo (3) interruptor según la
reivindicación 8, caracterizado porque se ha previsto un
acumulador (C1, 50) de energía para acumular una cantidad de
energía, que sea suficiente para excitar el dispositivo (22, 53) de
conmutación, de tal manera que el suministro de energía se
interrumpa para un segundo tiempo (t_{b}) prefijado.
10. Dispositivo (3) interruptor según una de las
reivindicaciones 8 ó 9, caracterizado porque el dispositivo
(22, 53) de conmutación pone en cortocircuito la salida de energía
del módulo solar (1) para interrumpir el suministro de energía del
módulo solar (1).
11. Dispositivo (3) interruptor según una de las
reivindicaciones 8 a 10, caracterizado porque el dispositivo
(3) interruptor se ha configurado integralmente con el módulo solar
(1).
12. Dispositivo (3) interruptor según la
reivindicación 11, caracterizado porque el dispositivo (3)
interruptor se ha dispuesto en un laminado del módulo solar
(1).
13. Dispositivo (11) de habilitación, que se ha
dispuesto en una entrada de energía de un usuario (8, 9, 10; 48),
que se puede conectar a través de una conducción (6, 7) de energía
a un módulo solar (1) para disparar un transporte de energía desde
el módulo solar (1) al usuario (8, 9, 10; 48), que comprende:
- un dispositivo (45, 55) receptor, que es
apropiado para recibir una primera señal desde el módulo solar (1)
a través de una conducción de energía; y
- un dispositivo (46, 55) emisor, que, cuando el
dispositivo (45, 55) receptor recibe la primera señal, envía una
segunda señal al módulo solar (1) a través de la conducción de
energía,
comprendiendo la primera señal y la segunda
señal, al menos, un impulso formado por la interrupción del
transporte de energía del módulo solar (1).
14. Dispositivo (11) de habilitación según la
reivindicación 13, caracterizado porque se ha previsto un
dispositivo (47) de conmutación, que pone en cortocircuito la
entrada de energía del usuario (8, 9, 19; 48) para la formación de
la segunda señal.
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