FR3113311A1 - dispositif permettant de diriger la lumière naturelle du jour vers une ouverture d’un bâtiment - Google Patents
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Abstract
L’invention concerne un dispositif (1) comprenant : - un support (2), - un panneau réfléchissant (3) monté mobile sur le support (2) et propre à réfléchir un rayonnement lumineux incident (R1) de manière à générer un rayonnement lumineux réfléchi (R2) selon une direction principale de réflexion, - un moteur propre à déplacer le panneau réfléchissant (3) par rapport au support (2), - un capteur (5) comprenant au moins deux cellules photoélectriques, chaque cellule photoélectrique étant propre à générer un signal électrique en fonction d’une intensité du rayonnement lumineux réfléchi (R2) reçu par la cellule photoélectrique, une différence entre les signaux électriques étant représentative d’un décalage angulaire entre la direction principale de réflexion et une direction de réflexion cible, - un module de commande propre à commander le moteur en fonction de la différence entre les signaux électriques générés par les cellules photoélectriques pour déplacer le panneau réfléchissant (3) de manière à aligner la direction principale de réflexion avec la direction de réflexion cible. Figure pour l’abrégé : Figure 2
Description
DOMAINE DE L'INVENTION
L’invention concerne un dispositif permettant de diriger la lumière du soleil vers une ouverture d’un bâtiment afin d’éclairer l’intérieur du bâtiment.
ETAT DE LA TECHNIQUE
Afin d’améliorer l’éclairage à l’intérieur d’un bâtiment, il est connu de positionner un panneau réfléchissant capable de recevoir la lumière naturelle et de la réfléchir vers l’intérieur du bâtiment. Par « lumière naturelle », on entend la lumière provenant du Soleil de manière directe, ou de manière indirecte, par exemple lorsqu’elle est diffusée par l’atmosphère.
Le document FR3026464 décrit par exemple dispositif comprenant une plaque formant réflecteur, un caisson permettant de supporter le réflecteur et des moyens de fixation pour fixer le caisson sur un élément lié au gros œuvre d'un bâtiment, tel que par exemple un garde-corps. Les moyens de fixation autorisent un réglage l'inclinaison du caisson pour permettre de maximiser la capture et le renvoi vers l'intérieur du bâtiment de la clarté du jour.
Ce dispositif permet d’augmenter la luminosité à l’intérieur du bâtiment, en bénéficiant de la lumière naturelle, sans nécessiter des travaux importants.
Toutefois, dans le cas où le dispositif est utilisé pour renvoyer le rayonnement du soleil, comme la position du soleil change au cours de la journée, l’orientation de la plaque formant réflecteur doit être régulièrement ajustée pour pouvoir maintenir l’éclairage fourni par le dispositif.
En outre, il n’est pas toujours facile de régler manuellement l’orientation de la plaque formant réflecteur en fonction de la position du Soleil.
Un but de l’invention est de proposer un dispositif permettant de diriger la lumière du soleil vers une ouverture d’un bâtiment afin d’éclairer l’intérieur du bâtiment, de manière efficace tout au long de la journée, et qui ne nécessite pas un ajustement manuel.
Ce but est atteint dans le cadre de la présente invention grâce à un dispositif comprenant :
- un support,
- un panneau réfléchissant monté mobile sur le support et propre à réfléchir un rayonnement lumineux incident de manière à générer un rayonnement lumineux réfléchi selon une direction principale de réflexion,
- un moteur propre à déplacer le panneau réfléchissant par rapport au support,
- un capteur comprenant au moins deux cellules photoélectriques, chaque cellule photoélectrique étant propre à générer un signal électrique en fonction d’une intensité du rayonnement lumineux réfléchi reçu par la cellule, une différence entre les signaux électriques étant représentative d’un décalage angulaire entre la direction principale de réflexion et une direction de réflexion cible,
- un module de commande propre à commander le moteur en fonction de la différence entre les signaux électriques générés par les cellules photoélectriques pour déplacer le panneau réfléchissant de manière à aligner la direction principale de réflexion avec la direction de réflexion cible.
Grâce à un tel dispositif, l’orientation du panneau réfléchissant est ajustée au cours du temps de manière à suivre la position du soleil tout en dirigeant le rayonnement lumineux réfléchi selon la direction de réflexion cible prédéfinie.
La direction de réflexion cible est une direction fixe.
Par exemple, dans le cas où le dispositif sert à éclairer l’intérieur d’un bâtiment, la direction cible est choisi le long d’un axe qui s’étend depuis le réflecteur, à travers une ouverture d’un bâtiment (par exemple une baie vitrée ou une fenêtre) et jusqu’au plafond de la pièce située à l’intérieur du bâtiment, derrière l’ouverture.
Ainsi, la pièce bénéficie d’un éclairage naturel tout au long de la journée, sans qu’aucun ajustement manuel ne soit nécessaire.
Le dispositif peut en outre présenter les caractéristiques suivantes :
- les cellules photoélectriques sont des cellules photovoltaïques ;
- le capteur comprend un boitier comprenant une paroi latérale entourant les cellules photoélectriques afin d’empêcher le rayonnement lumineux incident d’atteindre les cellules photoélectriques ;
- la paroi latérale du boitier présente une forme cylindrique de révolution ayant un axe de révolution aligné avec la direction de réflexion cible ;
- le boitier comprend une paroi transversale avant présentant une ouverture par laquelle le rayonnement lumineux réfléchi par le panneau réfléchissant pénètre à l’intérieur du boitier et éclaire les cellules photoélectriques ;
- l’ouverture présente une forme circulaire ayant un centre positionné sur l’axe de révolution ;
- l’ouverture n’est pas obturée de sorte que de l’air peut circuler entre l’extérieur et l’intérieur du boitier via l’ouverture ;
- le boitier comprend une paroi transversale arrière, sur laquelle sont fixées les cellules photoélectriques ;
- le capteur comprend une armature présentant une première patte sur laquelle est fixé une première cellule photovoltaïque et une deuxième patte sur laquelle est fixée une deuxième cellule photovoltaïque, la première patte présentant un premier angle d’inclinaison par rapport au boitier et la deuxième patte présentant un deuxième angle d’inclinaison par rapport au boitier, différent du premier angle d’inclinaison ;
- le capteur comprend des filtres, chaque filtre recouvrant une surface sensible d’une cellule photoélectrique respective de manière à diminuer l’intensité du rayonnement lumineux réfléchi reçu par la cellule photoélectrique ;
- le capteur comprend quatre cellules photoélectriques, chaque cellule photoélectrique étant orientée selon un angle différent par rapport à chacune des autres cellules photoélectriques ;
- le support comprend un mât sur lequel est monté le panneau réfléchissant, en étant mobile par rapport au mât, et sur lequel est monté le capteur ;
- le support comprend un bras sur lequel est fixé le capteur, le bras incluant un mécanisme autorisant un réglage de la hauteur du capteur et/ou de l’orientation du capteur en azimut et/ou en élévation.
PRESENTATION DES DESSINS
D’autres caractéristiques et avantages ressortiront encore de la description qui suit, laquelle est purement illustrative et non limitative, et doit être lue en regard des dessins annexés, parmi lesquels :
- la figure 1 représente de manière schématique un exemple d’utilisation d’un dispositif conforme à un mode de réalisation de l’invention, permettant de diriger la lumière naturelle du jour vers une ouverture d’un bâtiment afin d’éclairer l’intérieur du bâtiment,
- la figure 2 est une vue en perspective, représentant de manière schématique le dispositif,
- la figure 3 est une vue de côté du dispositif,
- la figure 4 représente de manière schématique un capteur faisant parte du dispositif.
DESCRIPTION DETAILLEE D’UN MODE DE REALISATION
Sur la figure 1, le dispositif 1 est utilisé pour renvoyer la lumière du soleil S vers une ouverture O d’un bâtiment B afin d’éclairer l’intérieur du bâtiment.
Dans cet exemple, le dispositif 1 est disposé à l’extérieur du bâtiment B, par exemple dans un jardin. Le dispositif 1 est positionné à distance du bâtiment B, à une distance de plusieurs mètres de l’ouverture O, par exemple à une distance d’environ 15 mètres de l’ouverture O.
Le bâtiment B, est par exemple un bâtiment d’habitation. L’ouverture O peut être fermée par une baie vitrée, la baie vitrée étant transparente à la lumière aux longueurs d’ondes au moins dans une partie du spectre de la lumière naturelle, par exemple dans le domaine du spectre visible.
Le dispositif 1 reçoit un rayonnement lumineux R1 incident émis par le soleil S et renvoie un rayonnement lumineux réfléchi R2 en direction de l’ouverture O. Le rayonnement lumineux réfléchi R2 traverse l’ouverture O et éclaire l’intérieur du bâtiment B.
De cette manière, l’intérieur du bâtiment B peut être éclairé par la lumière naturelle, même si l’ouverture O est orientée de sorte qu’aucun rayonnement incident en provenant directe du soleil ne traverse l’ouverture.
Comme illustré sur la figure 1, la position du soleil S par rapport au bâtiment B évolue de manière continue au cours du temps. Ainsi, la direction du rayonnement lumineux incident R1 change au cours du temps. Le dispositif 1 est adapté pour renvoyer le rayonnement lumineux réfléchi R2 en direction de l’ouverture O du bâtiment B malgré le changement de direction du rayonnement incident R1. Plus précisément, le dispositif est adapté pour renvoyer le rayonnement lumineux réfléchi R2 selon une direction fixe prédéfinie appelée « direction de réflexion cible ».
Comme illustré sur les figures 2 et 3, le dispositif 1 comprend un support 2, un panneau réfléchissant 3, un moteur 4 et un capteur 5.
Dans l’exemple illustré sur les figures, le support 2 comprend un mât 21 et un pied 22. Le mât 21 présente une première extrémité 23 (ou extrémité inférieure) et une deuxième extrémité 24 (ou extrémité supérieure). Le pied 22 est fixé à la première extrémité 23 du mât 21.
Le support 2 peut être posé sur le sol ou fixé au sol. Dans le cas où le support 2 est fixé au sol, le pied 22 peut présenter la forme d’une vis filetée. Dans ce cas, le pied 22 est vissé dans le sol. Le mât 21 est positionné selon une direction verticale.
Le mât 21 peut être monté coulissant par rapport au pied 22 selon une direction verticale afin d’autoriser un réglage de la hauteur du mât 21. Le support 2 peut comprendre un organe de blocage 25 pour bloquer la position du mât 21 par rapport au pied 22.
Le panneau réfléchissant 3 est monté mobile sur le mât 21. Plus précisément, le panneau réfléchissant 3 est monté sur le mât 21 par l’intermédiaire du moteur 4.
Le moteur 4 est fixé à la deuxième extrémité 24 du mât 21. Le moteur 4 est un moteur électrique à deux axes de rotation, c’est-à-dire qu’il est adapté pour déplacer le panneau réfléchissant 3 par rapport au mât 21 selon un premier axe de rotation Z et selon un deuxième axe de rotation Y, différent du premier axe de rotation. Le premier axe de rotation Z est un axe de rotation vertical, permettant de modifier l’orientation du panneau réfléchissant 3 en azimut. Le deuxième axe de rotation Y est un axe de rotation horizontal, permettant de modifier l’orientation du panneau réfléchissant 3 en élévation.
Le panneau réfléchissant 3 présente par exemple une forme rectangulaire. Le panneau réfléchissant 3 présente par exemple une longueur L comprise entre 60 et 100 centimètres et une largeur l comprise entre 20 et 40 centimètres. Le panneau réfléchissant 3 est monté sur le support 2 de sorte que sa longueur L s’étend selon une direction horizontale.
Le panneau réfléchissant 3 présente une surface réfléchissante 31. La surface réfléchissante 31 peut être plane ou légèrement incurvée. Le panneau réfléchissant 3 peut être formé de plusieurs couches de matériaux. Il peut comprendre par exemple une couche de base en aluminium, une couche hautement réfléchissante en aluminium recouvrant la couche de base, une couche de protection contre l’humidité en polymère recouvrant la couche hautement réfléchissante et une couche de protection contre les chocs et les rayures en céramique recouvrant la couche de protection contre l’humidité. Par « hautement réfléchissante », on désigne une couche dont la surface présente une réflectance supérieure ou égale à 90% aux longueurs d’onde de la lumière dans le spectre visible, c’est-à-dire que la couche est propre à réfléchir 90% du flux lumineux du rayonnement incident en réflexion spéculaire.
La surface réfléchissante 31 est propre à réfléchir le rayonnement incident R1 en provenance du soleil de manière à générer un rayonnement lumineux réfléchi R2. Le rayonnement lumineux réfléchi R2 est renvoyé par la surface réfléchissante 31 selon une direction principale de réflexion qui est orientée de manière symétrique à la direction du rayonnement lumineux incident, par rapport à la normale à la surface réfléchissante 31.
Le support 2 comprend en outre un bras 26 pour fixer le capteur 5 au mât 21.
Le bras 26 peut comprendre une première partie 261 et une deuxième partie 262. La première partie 261 s’étend selon une direction radiale par rapport à la direction du mât 21. La première partie 261 présente une première extrémité reliée au mât 21 par le biais d’une première liaison pivot 27 et une deuxième extrémité reliée à la deuxième partie 262 par le biais d’une glissière 28. La première liaison pivot 27 autorise une rotation du bras rapport au mât 21 autour de l’axe du mât (axe vertical). La glissière 28 autorise une translation de la deuxième partie 262 par rapport à la première partie 261 selon une direction parallèle à la direction du mât (réglage en hauteur).
La deuxième partie 262 présente une extrémité reliée au capteur 5 par le biais d’une deuxième liaison pivot 29. La deuxième liaison pivot 29 autorise une rotation du capteur 5 par rapport à la deuxième partie 262 autour d’un axe perpendiculaire à l’axe du mât et perpendiculaire à l’axe du bras (axe horizontal).
De cette manière, il est possible de régler l’orientation du capteur 5 par rapport au mât 31 en azimut (grâce à la première liaison pivot 27) et en élévation (grâce à la deuxième liaison pivot 29) ainsi que la position du capteur 5 en hauteur (grâce à la glissière 27).
Le dispositif 1 comprend également un module de commande 6. Le module de commande 6 est logé dans un boitier étanche, agencé à distance du capteur 5. Dans l’exemple illustré sur la figure 3, le module de commande 6 est logé dans le boitier du moteur 4. Le module de commande 6 est configuré pour commander le moteur 4 en fonction de signaux électriques qu’il reçoit du capteur 5. Le module de commande 6 peut comprendre une carte électronique programmée pour générer des signaux de commande du moteur 4 en fonction des signaux électriques générés par le capteur 5.
Par ailleurs, comme illustré sur les figures 2 et 3, à titre optionnel, le dispositif 1 peut comprendre un panneau solaire 7 et une batterie 8. Le panneau solaire 7 est propre à convertir le rayonnement lumineux qu’il reçoit en énergie électrique. La batterie 8 est propre à stocker l’énergie électrique générée par le panneau solaire 7. L’énergie électrique stockée dans la batterie 8 peut être utilisée pour alimenter le module de commande 6 et le moteur 4. La batterie 8 peut être une batterie apte à délivrer une tension d’alimentation de 12 Volts.
Alternativement ou en complément, le dispositif 1 peut être branché au réseau électrique (comme cela est par exemple illustré sur la figure 1).
Sur la figure 4, le capteur 5 représenté comprend un boitier 51, une armature 52 et des cellules photoélectriques 91 à 94.
Le boitier 51 comprend une paroi latérale 511, une paroi transversale avant 512, et une paroi transversale arrière 513.
Les parois 511, 512 et 513 délimitent une cavité interne contenant l’armature 52 et les cellules photoélectriques 91 à 94.
La paroi latérale 511 entoure les cellules photoélectriques 91 à 94 afin d’empêcher le rayonnement lumineux incident R1 en provenance directe du soleil d’atteindre les cellules photoélectriques 91 à 94.
La paroi latérale 511 s’étend entre la paroi transversale avant 512 et la paroi transversale arrière 513.
La paroi latérale 511 présente une forme cylindrique de révolution ayant un axe X de révolution. La paroi latérale 511 est par exemple formée en matière plastique. La surface intérieure de la paroi 511 peut être recouverte d’un revêtement de couleur sombre, par exemple noir, de manière à empêcher des réflexions du rayonnement lumineux R2 qui pénètre à l’intérieur du boitier 51 sur la paroi latérale 511 du boitier.
La paroi transversale avant 512 est destinée à faire face au panneau réfléchissant 3 lorsque le capteur 5 est monté sur le support 2. La paroi transversale avant 512 s’étend transversalement à l’axe X. La paroi transversale avant 512 présente une ouverture 514 destinée à permettre au rayonnement lumineux réfléchi R2 en provenance du panneau réfléchissant 3 de pénétrer à l’intérieur du boitier 51. L’ouverture 514 présente une forme circulaire ayant un centre positionné sur l’axe de révolution X. La paroi transversale avant 512 avec son ouverture 514 joue le rôle d’un diaphragme permettant de limiter le flux de rayonnement lumineux réfléchi R2 pénétrant à l’intérieur du boitier 51.
L’ouverture 514 n’est pas obturée. C’est-à-dire que de l’air peut circuler entre l’extérieur et l’intérieur du boitier 51 via l’ouverture 514 de manière à éviter des phénomènes de condensation qui pourraient nuire au bon fonctionnement du capteur 5. En particulier, le capteur 5 ne comprend pas de vitre transparente en verre ou en en matériau organique obturant l’ouverture 514.
La paroi transversale arrière 513 s’étend transversalement à l’axe X. La paroi transversale arrière 513 ne présente pas d’ouverture, à l’exception d’un orifice 515 destiné à permettre le passage de câbles électriques pour le raccordement des capteurs photoélectriques 91 à 94 au module de commande 6. Ainsi, la paroi transversale arrière 513 empêche une pénétration de la lumière par l’arrière du boitier 51.
Le boitier 51 peut également présenter une plaque de fixation 516. Dans l’exemple illustré sur la figure 4, la plaque de fixation 516 est un prolongement de la paroi transversale arrière 513. La plaque de fixation 516 est formée en une seule pièce avec la paroi transversale arrière 513. La plaque de fixation 516 s’étend à angle droit avec la paroi transversale arrière 513. La plaque de fixation 516 présente des orifices 517 propres à recevoir des vis de fixation pour fixer le capteur 5 au support 2.
Dans l’exemple illustré sur la figure 4, l’armature 52 comprend une partie centrale 520 et des pattes 521 à 524. Les pattes 521 à 524 s’étendent en étoile à partir de la partie centrale 520. Dans l’exemple illustré sur la figure 4, l’armature 52 comprend quatre pattes 521, 522, 523 et 524. Chaque patte 521 à 524 comprend une extrémité reliée à la partie centrale 520 et une autre extrémité, opposée, fixée à la paroi transversale arrière 513, par exemple par le biais de vis de fixation.
Les pattes 521 à 524 sont disposées en étant symétriques deux à deux par rapport à l’axe X. Les pattes 521 et 522 sont disposées symétriquement l’une de l’autre par rapport à l’axe X. Les pattes 523 et 524 sont disposées symétriquement l’une des l’autre par rapport à l’axe X. De plus, les pattes 523 et 524 sont orientées avec un angle de 90 degrés par rapport aux pattes 521 et 522.
Chaque patte 521 à 524 présente une surface de support sur laquelle est fixée une cellule photoélectrique 91 à 94 respective.
Les pattes 521 à 524 sont disposées de sorte que les surfaces de support s’étendent dans des plans inclinés par rapport à l’axe X. Autrement dit, chaque surface de support s’étend dans un plan qui n’est pas parallèle à l’axe X et qui n’est pas orthogonal à l’axe X. Par exemple, chaque surface de support peut s’étendre dans un plan formant un angle égal à 45° avec l’axe X. Autrement dit, l’armature 52 présente une forme globalement pyramidale. De cette manière, le capteur 5 peut être rendu plus compact.
Les cellules photoélectriques 91 à 94 sont de préférence des cellules photovoltaïques. En effet, les cellules photovoltaïques sont capables de résister aux conditions extérieures car elles sont peu sensibles à l’humidité.
Dans l’exemple illustré sur la figure 4, le capteur 5 comprend quatre cellules photoélectriques 91, 92, 93 et 94. Chaque cellule photoélectrique 91 à 94 est fixée sur une patte 521 à 524 respective de l’armature 52. Chaque cellule photoélectrique 91 à 94 comprend une surface sensible plane. Du fait de la forme de l’armature 52, les surfaces sensibles des cellules photoélectriques s’étendent dans des plans inclinés par rapport à l’axe X. Autrement dit, chaque surface sensible s’étend dans un plan qui n’est pas parallèle à l’axe X et qui n’est pas orthogonal à l’axe X. Par exemple, chaque surface sensible s’étend dans un plan formant un angle égal à 45° avec l’axe X.
Chaque cellule photoélectrique 91 à 94 est propre à générer un signal électrique ayant un paramètre électrique qui varie en fonction de l'intensité du rayonnement lumineux qui est reçu par la surface sensible de la cellule photoélectrique. Par exemple, la tension du signal électrique généré par la cellule photoélectrique varie en fonction de l’intensité du rayonnement lumineux qui est reçu par la surface sensible de la cellule photoélectrique. La tension du signal électrique peut par exemple varier entre 0 et 2 volts. Tant que l’intensité du rayonnement lumineux reçu par la surface sensible est inférieure à un seuil minimal prédéfini, la tension du signal électrique est égale à 0 Volts. En revanche, si l’intensité du rayonnement lumineux reçu par la surface sensible dépasse un seuil maximal prédéfini, la tension du signal électrique est égale à la tension de saturation, c’est-à-dire à 2 Volts. Lorsque l’intensité du rayonnement lumineux reçu par la surface sensible est supérieur au seuil minimal et inférieur au seuil maximal, la tension du signal électrique varie de manière continue avec l’intensité du rayonnement lumineux, entre 0 Volts et 2 Volts.
Lorsque le rayonnement lumineux réfléchi R2 pénètre à l’intérieur du boitier 51 via l’ouverture 514, le rayonnement lumineux réfléchi R2 éclaire les surfaces sensibles des cellules photoélectriques.
Dans le cas où le rayonnement lumineux R2 réfléchi pénètre dans le boitier 51 parallèlement à l’axe X, le rayonnement lumineux réfléchi R2 éclaire chacune des surfaces sensibles des cellules photoélectriques 91 à 94 avec une intensité identique. Dans ce cas, les quatre cellules photoélectriques 91 à 94 délivrent toutes des signaux électriques présentant des tensions identiques. Ainsi, la différence entre le premier signal électrique fourni par la première cellule photoélectrique 91 et le deuxième signal électrique fourni par la deuxième cellule photoélectrique 92 est nulle. De même, la différence entre le troisième signal électrique fourni par la troisième cellule photoélectrique 93 et le quatrième signal électrique fourni par la quatrième cellule photoélectrique 94 est nulle.
En revanche, dans le cas où le rayonnement lumineux réfléchi R2 pénètre dans le boitier 51 selon une direction principale de réflexion formant un angle non nul avec l’axe X, le rayonnement lumineux réfléchi R2 éclaire les surfaces sensibles des cellules photoélectriques 91 à 94 avec des intensités différentes.
Par exemple, dans le cas où le rayonnement lumineux réfléchi R2 pénètre dans le boitier avec un angle de décalage en azimut non-nul par rapport à l’axe X, alors la première cellule photoélectrique 91 délivre un premier signal électrique présentant une première tension et la deuxième cellule photoélectrique 92 délivre un deuxième signal électrique présentant une deuxième tension, différente de la première tension. La valeur de la différence entre la première tension et la deuxième tension est représentative de l’angle de décalage en azimut entre la direction principale du rayonnement lumineux réfléchi R2 et l’axe X.
De même, dans le cas où le rayonnement lumineux réfléchi R2 pénètre dans le boitier 51 avec un angle de décalage en élévation non-nul par rapport à l’axe X, alors la troisième cellule photoélectrique 93 délivre un troisième signal électrique présentant une troisième tension et la quatrième cellule photoélectrique 94 délivre un quatrième signal électrique présentant une quatrième tension, différente de la troisième tension. La valeur de la différence entre la troisième tension et la quatrième tension est représentative de l’angle de décalage en élévation entre la direction principale du rayonnement lumineux R2 réfléchi et l’axe X.
Le premier signal électrique, le deuxième signal électrique, le troisième signal électrique et le quatrième signal électrique délivrés par les cellules photoélectriques 91 à 94 sont transmis au module de commande 6 par le biais de câbles électriques. Les câbles électriques peuvent s’étendre à l’intérieur du bras 26 et du mât 21.
Le capteur 5 peut en outre comprendre des filtres. Chaque filtre recouvre la surface sensible d’une cellule photoélectrique 91 à 94 respective de manière à diminuer l’intensité du rayonnement lumineux réfléchi reçu par la cellule photoélectrique 91 à 94 et éviter que la cellule photoélectrique ne soit saturée. En effet, en cas de saturation des cellules photoélectriques 91 à 94, les cellules photoélectriques 91 à 94 délivrent toutes des signaux électriques de tensions identiques (i.e. la tension de saturation, par exemple 2 Volts), de sorte qu’il n’est plus possible de détecter des différences d’intensité de l’éclairage des cellules photoélectriques.
Chaque filtre peut comprendre une ou plusieurs couches de film en matériau polymère semi-transparent, par exemple en polypropylène. Ces films permettent de filtrer une partie du rayonnement réfléchi qui éclaire la surface sensible de la cellule photoélectrique de manière à diminuer l’intensité de ce rayonnement. Par exemple, les couches de film peuvent être choisies de manière à diviser par 3 l’intensité du rayonnement lumineux réfléchi qui atteint la surface sensible de la cellule photoélectrique.
L’installation du dispositif 1 est réalisée de la manière suivante :
Selon une première étape, le dispositif 1 est posé ou fixé au sol, à distance du bâtiment B, comme cela est illustré sur la figure 1.
Selon une deuxième étape, la position du capteur 5 est ajustée de manière à ce que l’axe X du capteur 5 soit aligné avec la direction de réflexion cible, comme cela est illustré sur la figure 1. L’ajustement de la position du capteur est réalisée grâce au mécanisme (première liaison pivot 27, glissière 28, deuxième liaison pivot 29) permettant de régler la hauteur et l’orientation en azimut et en élévation du capteur 5.
Selon une troisième étape, l’orientation initiale du panneau réfléchissant 3 est également ajustée de manière à ce que le rayonnement lumineux réfléchi R2 soit orienté selon la direction de réflexion cible. Cet ajustement peut être réalisé de manière manuelle ou de manière automatique.
A cet effet, le moteur électrique 4 peut être commandé à distance par l’utilisateur au moyen d’une télécommande pour faire varier l’orientation du panneau réfléchissant 3 par rapport au support 2. L’utilisateur fait varier l’orientation du panneau réfléchissant 3 en azimut et en élévation jusqu’à obtenir une orientation du panneau 3 satisfaisante, c’est-à-dire une orientation du panneau réfléchissant 3 telle que le rayonnement lumineux réfléchi R2 éclaire l’intérieur du bâtiment B.
Alternativement, le module de commande 6 peut être programmé pour commander le moteur électrique 4 de manière à déplacer le panneau réfléchissant 3 selon une séquence prédéfinie de déplacements angulaires élémentaires. A chaque déplacement angulaire élémentaire, le module de commande 6 mesure une différence entre les signaux électriques générés par les cellules photoélectriques 91 à 94. Le module de commande 6 commande le moteur électrique 4 pour orienter le panneau réfléchissant 3 selon la séquence prédéfinie jusqu’à obtenir une orientation du panneau réfléchissant 3 qui minimise la différence de tension entre les signaux électriques. A cet instant, le panneau réfléchissant 3 se trouve dans son orientation initiale.
Une fois le dispositif 1 installé, le dispositif 1 peut être mis en fonctionnement.
En fonctionnement, lorsque la position du soleil S varie par rapport au support 2 du dispositif 1, la direction du rayonnement lumineux incident R1 qui éclaire la surface réfléchissante 31 du panneau réfléchissant 3 change.
En conséquence, la direction du rayonnement lumineux réfléchi R2 par la surface réfléchissante 31 varie également. L’écart entre la direction du rayonnement lumineux réfléchi R2 et l’axe X du capteur 5 a pour effet de créer une différence entre la valeur la première tension et la valeur de la deuxième tension et/ou une différence entre la valeur de la troisième tension et la valeur de la quatrième tension.
Le module de commande 6 commande le moteur électrique 4 de manière à déplacer le panneau réfléchissant 3 afin de rétablir des valeurs de tension identiques. C’est-à-dire que le module de commande 6 commande le moteur électrique 4 afin d’obtenir des différences de tension nulles.
Plus précisément, le module de commande 6 génère un premier signal de commande pour commander le moteur électrique 4 de manière à faire tourner le panneau réfléchissant 3 par rapport au support 2 selon le premier axe de rotation Z. La rotation du panneau réfléchissant 3 selon le premier axe de rotation Z modifie l’orientation du panneau réfléchissant en azimut, jusqu’à obtenir une différence nulle entre la première tension et la deuxième tension.
De plus, le module de commande 6 génère un deuxième signal de commande pour commander le moteur électrique 4 de manière à faire tourner le panneau réfléchissant 3 par rapport au support 2 selon le deuxième axe de rotation Y. La rotation du panneau réfléchissant 3 selon le deuxième axe de rotation Y modifie l’orientation du panneau réfléchissant 3 en élévation, jusqu’à obtenir une différence nulle entre la troisième tension et la quatrième tension.
De cette manière, le panneau réfléchissant 3 se trouve orienté à nouveau de sorte que le rayonnement lumineux réfléchi R2 soit dirigé parallèlement à la direction de réflexion cible.
Ainsi, l’orientation du panneau réfléchissant 3 est ajustée de manière automatique tout au long de la journée.
Il est à noter que dans le mode de réalisation qui vient d’être décrit, le capteur 5 comprend quatre cellules photoélectriques 91 à 94. Toutefois, il serait possible de prévoir un capteur 5 comprenant seulement deux cellules photoélectriques ou trois cellules photoélectriques. En effet, l’utilisation d’au moins deux cellules photoélectriques permet de mesurer une différence entre des paramètres électriques des signaux électriques fournis par les cellules photoélectriques et de commander le moteur 4 pour orienter le panneau réfléchissant 3 en fonction de cette différence.
Claims (13)
- Dispositif (1) comprenant :
- un support (2),
- un panneau réfléchissant (3) monté mobile sur le support (2) et propre à réfléchir un rayonnement lumineux incident (R1) de manière à générer un rayonnement lumineux réfléchi (R2) selon une direction principale de réflexion,
- un moteur (4) propre à déplacer le panneau réfléchissant (3) par rapport au support (2),
- un capteur (5) comprenant au moins deux cellules photoélectriques (91-94), chaque cellule photoélectrique (91-94) étant propre à générer un signal électrique en fonction d’une intensité du rayonnement lumineux réfléchi (R2) reçu par la cellule photoélectrique, une différence entre les signaux électriques étant représentative d’un décalage angulaire entre la direction principale de réflexion et une direction de réflexion cible,
- un module de commande (6) propre à commander le moteur (4) en fonction de la différence entre les signaux électriques générés par les cellules photoélectriques (91-94) pour déplacer le panneau réfléchissant (3) de manière à aligner la direction principale de réflexion avec la direction de réflexion cible. - Dispositif selon la revendication 1, dans lequel les cellules photoélectriques (91-94) sont des cellules photovoltaïques.
- Dispositif selon l’une des revendications 1 et 2, dans lequel le capteur (5) comprend un boitier (51) comprenant une paroi latérale (511) entourant les cellules photoélectriques (91-94) afin d’empêcher le rayonnement lumineux incident (R1) d’atteindre les cellules photoélectriques (91-94).
- Dispositif selon la revendication 3, dans lequel la paroi latérale (511) du boitier (51) présente une forme cylindrique de révolution ayant un axe de révolution (X) aligné avec la direction de réflexion cible.
- Dispositif selon l’une des revendications 3 et 4, dans lequel le boitier (5) comprend une paroi transversale avant (512) présentant une ouverture (514) par laquelle le rayonnement lumineux réfléchi (R2) par le panneau réfléchissant (3) pénètre à l’intérieur du boitier (5) et éclaire les cellules photoélectriques (91-94).
- Dispositif selon les revendications 4 et 5, dans lequel l’ouverture (514) présente une forme circulaire ayant un centre positionné sur l’axe de révolution (X).
- Dispositif selon l’une des revendications 5 et 6, dans lequel l’ouverture (514) n’est pas obturée de sorte que de l’air peut circuler entre l’extérieur et l’intérieur du boitier (51) via l’ouverture (514).
- Dispositif selon l’une des revendications 3 à 7, dans lequel le boitier (5) comprend une paroi transversale arrière (513), sur laquelle sont fixées les cellules photoélectriques (91-94).
- Dispositif selon l’une des revendications 3 à 8, dans lequel le capteur (5) comprend une armature (52) présentant une première patte (521) sur laquelle est fixé une première cellule photovoltaïque (91) et une deuxième patte (522) sur laquelle est fixée une deuxième cellule photovoltaïque (92), la première patte (521) présentant un premier angle d’inclinaison par rapport au boitier (51) et la deuxième patte (522) présentant un deuxième angle d’inclinaison par rapport au boitier (51), différent du premier angle d’inclinaison.
- Dispositif selon l’une des revendications 1 à 9, dans lequel le capteur (5) comprend des filtres, chaque filtre recouvrant une surface sensible d’une cellule photoélectrique (91-94) respective de manière à diminuer l’intensité du rayonnement lumineux réfléchi (R2) reçu par la cellule photoélectrique.
- Dispositif selon l’une des revendications 1 à 10, dans lequel le capteur (5) comprend quatre cellules photoélectriques (91-94), chaque cellule photoélectrique (91-94) étant orientée selon un angle différent par rapport à chacune des autres cellules photoélectriques.
- Dispositif selon l’une des revendications 1 à 11, dans lequel le support (2) comprend un mât (21) sur lequel est monté le panneau réfléchissant (3), en étant mobile par rapport au mât (21), et sur lequel est monté le capteur (5).
- Dispositif selon la revendication 12, dans lequel le support (2) comprend un bras (26) sur lequel est fixé le capteur (5), le bras (26) incluant un mécanisme (261, 262, 27, 28, 29) autorisant un réglage de la hauteur du capteur (5) et/ou de l’orientation du capteur (5) en azimut et/ou en élévation.
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Applications Claiming Priority (2)
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| FR3113311B1 FR3113311B1 (fr) | 2022-09-09 |
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Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| FR3026464A1 (fr) | 2014-09-26 | 2016-04-01 | Espaciel | Dispositif reflecteur adapte pour etre fixe en position horizontale au niveau d'une ouverture de batiment |
-
2020
- 2020-08-07 FR FR2008373A patent/FR3113311B1/fr active Active
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR3113311B1 (fr) | 2022-09-09 |
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