ES1069879U - Device for solar follow-up (Machine-translation by Google Translate, not legally binding) - Google Patents

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Abstract

Device for solar tracking, aimed at obtaining and monitoring the solar position, by detecting its angle of incidence, for use in solar trackers with one or two axes, of the type comprising sensors whose information is processed in a microcontroller (7) and transmitted to the outside for its subsequent use by the actuator system of the solar tracker with solar panels, characterized in that it comprises a matrix (2) of light sensitive elements to electronically record both the intensity and the deviation of light, and arranged as a group on a plane (3) at the bottom of a container (4), said container being provided, at the end opposite the matrix (2) and on it, an optical system focus (5) provided with a single window (6) for the entrance of sunlight and through which the light is focused on the matrix (2), thus obtaining electrical signals that contain to information of the location of the sun with respect to the sensor in the two axes orthogonal to each other (a) and (b) of the sensor and the virtual axis (c) between the sensor and the sun. (Machine-translation by Google Translate, not legally binding)

Description

Dispositivo para seguimiento solar.Device for solar tracking.

Objeto de la invenciónObject of the invention

La invención, dispositivo para seguimiento solar, se refiere a un dispositivo sensor cuya finalidad estriba en la obtención y seguimiento de la posición solar para aprovechamiento de seguidores solares a uno o dos ejes, presentando la particularidad de contar con una gran precisión y alta fiabilidad, así como con un diseño compacto y bajo coste de producción. El dispositivo objeto de la presente invención adicionalmente opera como equipo de medida del error de apuntamiento del seguidor, pudiendo registrar los desfases de seguimiento del seguidor en una memoria.The invention, monitoring device solar, refers to a sensor device whose purpose is to obtaining and tracking the solar position to use of solar trackers on one or two axes, presenting the particularity of having high precision and high reliability, as well as with a compact design and low cost of production. The device object of the present invention additionally it operates as a measurement error measuring device of the follower, being able to record the follow-up lags of the follower in a memory.

El campo de aplicación de la presente invención se encuadra dentro del sector técnico de la industria dedicada a la fabricación de dispositivos para seguimiento solar.The field of application of the present invention It falls within the technical sector of the industry dedicated to the manufacture of devices for solar tracking.

Antecedentes de la invenciónBackground of the invention

En la actualidad, y como referencia al estado actual de la técnica, cabe señalar que las soluciones conocidas por el solicitante en lo que respecta a dispositivos para el seguimiento solar y de aplicación a seguidores solares, consisten:At present, and as a reference to the state current technique, it should be noted that the solutions known for the applicant in regards to devices for the solar tracking and application to solar trackers, consist:

--
Por una parte, en túneles de luz, basados en elementos de forma tubular en cuyo fondo se encuentran elementos sensibles a la luz. Dichos túneles deben estar inclinados entre sí y, dependiendo de qué sensor recibe más luminosidad, se deduce la posición relativa del sol. Un ejemplo se de dicho sistema se describe en la patente número ES2307465T1.By one part, in light tunnels, based on tubular shaped elements in whose background are light sensitive elements. Sayings tunnels must be inclined to each other and, depending on what sensor receives more brightness, the relative position of the Sun. An example of such a system is described in the patent number ES2307465T1.

--
Otro sistema similar, que igualmente está basado en sombras, consiste en la colocación de cuatro sensores, uno por cada grado de libertad de orientación, separados dos a dos por dos superficies opacas que se extienden perpendicularmente al plano de los sensores y que son perpendiculares entre ellas, de modo que las diferencias entre las radiaciones recogidas entre dos pares, producen directamente dos señales eléctricas que determinan el sentido en que deben actuar los dos actuadores de orientación.Other similar system, which is also based on shadows, consists of the placement of four sensors, one for each degree of freedom of orientation, separated two by two by two opaque surfaces that extend perpendicularly to the plane of the sensors and that are perpendicular to each other, so that the differences between radiations collected between two pairs, directly produce two electrical signals that determine the direction in which the Two orientation actuators.

Por otro lado, todos los seguidores solares de precisión, ya sea por cálculo de efemérides o por sensor óptico, con el paso del tiempo adquieren deformaciones, fatigas, holguras y descalibraciones, entre otras incidencias, que provocan que el seguidor solar pierda precisión de apuntamiento, siendo esto habitualmente detectado únicamente cuando se produce una reducción sustancial de su producción.On the other hand, all the solar followers of accuracy, either by ephemeris calculation or by optical sensor, Over time they acquire deformations, fatigue, slacks and decalibrations, among other incidents, that cause the solar tracker lose aiming accuracy, this being usually detected only when a reduction occurs substantial of its production.

En el estado de la técnica son conocidos dispositivos para este cometido mediante los cuales y tras su instalación en un seguidor operativo durante un periodo concreto de tiempo, se registra el desfase del seguidor con respecto al sol. Sin embargo el factor de precisión de estos dispositivos es de aproximadamente +/- 0,02°.In the state of the art they are known devices for this purpose by which and after their installation in an operational tracker during a specific period of time, the follower offset is recorded with respect to the sun. Without  However, the precision factor of these devices is approximately +/- 0.02 °.

Dichos sistemas presentan respectivamente como inconvenientes que precisan del movimiento del sistema para obtener la información y que no proporciona directamente la orientación de la radiación solar directa.These systems present respectively as inconveniences that require the movement of the system to obtain the information and that does not directly provide the guidance of direct solar radiation

Explicación de la invenciónExplanation of the invention.

El dispositivo sensor objeto de la presente invención se configura, esencialmente, a partir de un sensor de ángulo de incidencia solar que consta, como elemento básico de sensado, de una matriz de elementos sensibles a la luz distribuidos en grupo sobre un plano, los cuales están capacitados para registrar de forma electrónica la intensidad y la desviación de la luz, pudiéndose variar la resolución de esta alterando el número de elementos fotosensibles que contenga.The sensor device object of the present invention is configured essentially from a sensor solar incidence angle that consists, as a basic element of sensed, from a matrix of distributed light sensitive elements in a group on a plane, which are trained to register electronically the intensity and deviation of the light, being able to vary the resolution of this altering the number of photosensitive elements it contains.

Una de las particularidades que presenta el dispositivo de la invención viene dada por el hecho de que sobre la citada matriz se enfoca la luz solar a través de un sistema óptico, obteniéndose de dicha matriz unas señales eléctricas que contienen la información de la situación del sol respecto al sensor, la cual se obtiene en función de los dos ejes ortogonales entre sí del sensor y el eje virtual entre el sensor y el sol. Dicha información se procesa en un microcontrolador y se transmite al exterior para su posterior aprovechamiento por el sistema de actuadores del seguidor solar
que se encargarán del desplazamiento tanto del seguidor como de los paneles solares, encargados de capar la luz solar.
One of the peculiarities presented by the device of the invention is given by the fact that sunlight is focused on said matrix through an optical system, obtaining said electrical signals from said matrix that contain the information of the sun's situation. with respect to the sensor, which is obtained based on the two orthogonal axes of the sensor and the virtual axis between the sensor and the sun. This information is processed in a microcontroller and transmitted abroad for later use by the solar tracker actuator system
that will be responsible for the displacement of both the follower and the solar panels, responsible for covering the sunlight.

La citada matriz de elementos sensibles se encuentra ubicada en el fondo de un contenedor, situando preferiblemente en el lado opuesto del anteriormente citado sistema óptico de enfoque. Dicho contenedor presenta una única ventana para la entrada de la luz solar.The aforementioned matrix of sensitive elements is It is located at the bottom of a container, placing preferably on the opposite side of the aforementioned system optical focus This container has a single window for the entrance of sunlight.

Así pues, los elementos sensibles a la luz o fotosensibles conforman un grupo, no filas en orientaciones distintas, que cuenta con una única entrada de luz para detectar la desviación de dicha luz tanto en azimutal como en cenital.So, light sensitive elements or photosensitive make up a group, not rows in orientations different, which has a single light input to detect the deviation of said light in both azimuthal and zenithal.

Por otra parte, también es importante destacar que, además de la capacidad de detección de la desviación de la luz solar respecto a sí mismo, el dispositivo sensor objeto de la presente invención detecta la variación de la intensidad lumínica.On the other hand, it is also important to highlight which, in addition to the ability to detect the deviation of light solar with respect to itself, the sensor device object of the present invention detects the variation of intensity light.

Es importante destacar también que en el caso de que el sensor tuviera que ser montado totalmente perpendicular al plano de los paneles solares, como es requisito en la energía fotovoltaica de concentración, la invención contempla la incorporación del dispositivo sobre un soporte flotante ajustable en dos ejes para su calibración. Esto es debido a que como el sensor mide la desviación de la luz respecto a sí mismo, puede ocurrir que los paneles solares no estén en el mismo plano que el sensor, de manera que mediante el soporte ajustable es posible calibrar el sensor respecto a los paneles y así hacerlos coincidir en el mismo plano. El ángulo preferente de visión y funcionamiento es
de +/- 4°.
It is also important to note that in the event that the sensor had to be mounted completely perpendicular to the plane of the solar panels, as is required in the photovoltaic concentration energy, the invention contemplates the incorporation of the device on an adjustable floating support on two axes. for calibration This is because as the sensor measures the deviation of the light from itself, it can happen that the solar panels are not in the same plane as the sensor, so that by means of the adjustable support it is possible to calibrate the sensor with respect to the panels and thus make them coincide in the same plane. The preferred viewing and operating angle is
of +/- 4 °.

Adicionalmente, el citado contenedor está provisto de un sistema de ventilación para evitar sobrecalentamientos, y, en función de las necesidades climáticas debidas a la ubicación que pueda tener la instalación solar, se le puede incorporar, opcionalmente, una resistencia calefactora para evitar condensaciones en su interior. Asimismo, para este último cometido, se contempla la posibilidad de que el contenedor esté sellado con atmósfera de nitrógeno, evitando con ello tanto la necesidad de incorporar el sistema de ventilación como la resistencia calefactora.Additionally, said container is provided with a ventilation system to avoid overheating, and, depending on the climatic needs due to the location of the solar installation, it will be can optionally incorporate a heating resistor to Avoid condensation inside. Also, for the latter committed, contemplates the possibility that the container is sealed with nitrogen atmosphere, thereby avoiding both need to incorporate the ventilation system as the heating resistance

Asimismo, el factor de precisión del dispositivo objeto de la presente invención es inferior a 0,003°, lo que permite un mayor control de las desviaciones del seguidor respecto del sol. Para controla la precisión de apuntamiento de un seguidor el dispositivo instalado en un seguidor registra los desfases de seguimiento del seguidor respecto de la posición del sol, y almacena los mismos en una memoria situada en el propio dispositivo. Dicha información es posteriormente descargada y analizada en una computadora con el fin de corregir la desviación antes de que se manifieste en una pérdida de producción.Also, the accuracy factor of the device object of the present invention is less than 0.003 °, which allows greater control of the deviations of the follower with respect to of the sun. To control the tracking accuracy of a follower the device installed in a tracker records the lags of follower tracking regarding sun position, and stores them in a memory located in the own device. This information is subsequently downloaded and analyzed on a computer in order to correct the deviation before it manifests itself in a loss of production.

Descripción de los dibujosDescription of the drawings

Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características de la invención, se acompaña a la presente memoria descriptiva, como parte integrante de la misma, un juego de figuras, en las que con carácter ilustrativo y no limitativo se ha representado lo siguiente:To complement the description that is being performing and in order to help a better understanding of the characteristics of the invention, is attached herein descriptive, as an integral part of it, a game of figures, in which with an illustrative and non-limiting nature it has been represented the following:

La figura número 1.- Muestra una vista en perspectiva de un ejemplo de realización del dispositivo sensor para seguimiento solar objeto de la invención, en la que se aprecian su configuración externa y el soporte sobre el que se incorpora.Figure number 1.- Shows a view in perspective of an embodiment of the sensor device for solar tracking object of the invention, in which they appreciate its external configuration and the support on which it incorporates

La figura número 2.- Muestra otra vista en perspectiva del ejemplo de realización del dispositivo mostrado en la figura 1, en la que se aprecia su configuración interior.Figure number 2.- Shows another view in perspective of the embodiment example of the device shown in Figure 1, which shows its interior configuration.

La figura número 3.- Muestra una vista en perspectiva del dispositivo en la que se han representado los ejes ortogonales del sensor y el eje virtual entre el dispositivo y el sol.Figure number 3.- Shows a view in perspective of the device in which the axes have been represented orthogonal sensor and virtual axis between the device and the Sun.

La figura número 4.- Muestra, en un diagrama de bloques en el que se aprecian los elementos internos que comprende el dispositivo sensor.Figure number 4.- Shows, in a diagram of blocks in which the internal elements that it comprises are appreciated the sensor device

Realización preferente de la invenciónPreferred Embodiment of the Invention

A la vista de las mencionadas figuras, y de acuerdo con la numeración adoptada, se puede observar en ellas un ejemplo de realización preferente de la invención, la cual comprende las partes y elementos que se indican y describen en detalle a continuación.In view of the aforementioned figures, and of according to the numbering adopted, you can see in them a preferred embodiment of the invention, which includes the parts and elements that are indicated and described in detail below.

Así, tal como se aprecia en dichas figuras, el dispositivo sensor (1) de ángulo de incidencia solar en cuestión comprende, esencialmente, una matriz (2) de elementos sensibles a la luz, los cuales se hallan dispuestos distribuidos en grupo sobre un plano (3) en el fondo de un contenedor (4). Dichos elementos sensibles a la luz están capacitados para registrar, de forma electrónica, la intensidad y la desviación de la luz, pudiéndose variar la resolución de esta, alterando el número de elementos sensibles.Thus, as can be seen in these figures, the solar incident angle sensor device (1) in question essentially comprises a matrix (2) of elements sensitive to light, which are arranged in a group distributed over a plane (3) at the bottom of a container (4). Such elements Light sensitive are trained to register, so electronics, intensity and deviation of light, being able to vary the resolution of this, altering the number of elements sensitive

Sobre la citada matriz (2), y en el lado opuesto del contenedor (4), se dispone un sistema óptico de enfoque (5) que cuenta con una única ventana (6) para la entrada de la luz solar, y a través del cual se enfoca la luz sobre la matriz (2), obteniéndose unas señales eléctricas que contienen la información de la situación del sol respecto al sensor en los dos ejes ortogonales entre sí (a) y (b) del sensor y el eje virtual (c) entre el sensor y el sol (S). Dicha información se procesa en un microcontrolador (7) y se transmite a través del conector (8) al exterior para su posterior aprovechamiento por el sistema de actuadores del seguidor.On the mentioned matrix (2), and on the opposite side of the container (4), an optical focusing system (5) is provided that It has a single window (6) for the entry of sunlight, and through which the light is focused on the matrix (2), obtaining  electrical signals that contain the information of the situation of the sun with respect to the sensor in the two orthogonal axes each other (a) and (b) of the sensor and the virtual axis (c) between the sensor and the sun (S). This information is processed in a microcontroller (7) and is transmitted through the connector (8) to the outside for subsequent use by the actuator system of the follower.

Asimismo, y para poder hacer coincidir el sensor y los paneles en el mismo plano, la invención contempla la incorporación del contenedor (4) sobre un soporte flotante (9) ajustable en dos ejes, mediante fijaciones (10), para su calibración.Also, and to be able to match the sensor and the panels in the same plane, the invention contemplates the incorporation of the container (4) on a floating support (9) adjustable on two axes, by means of fixings (10), for calibration.

Adicionalmente, el contenedor (4) incorpora un sistema de ventilación (11), para evitar sobrecalentamientos, que puede consistir, por ejemplo, en unas ranuras laterales, y/o una resistencia (12) calefactora para evitar condensaciones en el interior del contenedor (4). Opcionalmente, dicho contenedor (4) está sellado en una atmósfera de nitrógeno, evitando así la incorporación del sistema de ventilación y de la resistencia.Additionally, the container (4) incorporates a ventilation system (11), to avoid overheating, which it may consist, for example, of lateral grooves, and / or a heating element (12) to prevent condensation in the inside the container (4). Optionally, said container (4) It is sealed in a nitrogen atmosphere, thus avoiding incorporation of the ventilation and resistance system.

Atendiendo a la figura 4, en la que mediante un diagrama de bloques se han representado los principales elementos que incorpora el dispositivo sensor (1), se puede apreciar la incidencia de los rayos del sol (S) sobre la ventana (6) del sistema óptico de enfoque (5). Dicho sistema enfoca la luz sobre la matriz (2) cuyos elementos sensibles envían la señal eléctrica con la información obtenida sin procesar al microcontrolador (7) al que se encuentran conectados, el cual procesa dicha información y, a través del conector (8) la puede enviar ya procesada hacia los actuadores del seguidor solar.According to figure 4, in which by means of a block diagram the main elements have been represented which incorporates the sensor device (1), you can see the incidence of sun rays (S) on the window (6) of the system  optical focus (5). This system focuses the light on the matrix (2) whose sensitive elements send the electrical signal with the information obtained without processing the microcontroller (7) to which they are connected, which processes this information and, to through the connector (8) you can send it already processed to the solar tracker actuators.

El dispositivo sensor dispone de un factor de precisión menor a +/- 0,003°, y preferentemente menor a +/- 0,002°, para medir la desviación en el seguimiento del sol por parte del seguidor o lo que es lo mismo para medir la precisión de apuntamiento del seguidor.The sensor device has a factor of accuracy less than +/- 0.003 °, and preferably less than +/- 0.002 °, to measure the deviation in sun tracking by the follower or what is the same to measure the accuracy of follower pointing.

Descrita suficientemente la naturaleza de la presente invención, así como la manera de ponerla en práctica, no se considera necesario hacer más extensa su explicación para que cualquier experto en la materia comprenda su alcance y las ventajas que de ella se derivan, haciendo constar que, dentro de su esencialidad, podrá ser llevada a la práctica en otras formas de realización que difieran en detalle de la indicada a título de ejemplo, y a las cuales alcanzará igualmente la protección que se recaba siempre que no se altere, cambie o modifique su principio fundamental.Describe sufficiently the nature of the present invention, as well as the way of putting it into practice, not it is considered necessary to extend its explanation so that any subject matter expert understands its scope and advantages that derive from it, stating that, within its essentiality, may be implemented in other forms of embodiment that differ in detail from that indicated by way of example, and which will also achieve the protection that collects as long as it does not alter, change or modify its principle fundamental.

Claims (8)

1. Dispositivo sensor para seguimiento solar, destinado, a la obtención y seguimiento de la posición solar, mediante la detección de su ángulo de incidencia, para utilización en seguidores solares a uno o dos ejes, del tipo que comprende sensores cuya información se procesa en un microcontrolador (7) y se transmite al exterior para su posterior aprovechamiento por el sistema de actuadores del seguidor solar con paneles solares, caracterizado porque comprende una matriz (2) de elementos sensibles a la luz para registrar de forma electrónica tanto la intensidad como la desviación de la luz, y que se disponen distribuidos en grupo sobre un plano (3) en el fondo de un contenedor (4), estando dicho contenedor provisto, en el extremo opuesto a la matriz (2) y sobre ella, de un sistema óptico de enfoque (5) dotado de una única ventana (6) para la entrada de la luz solar y a través del cual se enfoca la luz sobre la matriz (2), obteniéndose así unas señales eléctricas que contienen la información de la situación del sol respecto al sensor en los dos ejes ortogonales entre sí (a) y (b) del sensor y el eje virtual (c) entre el sensor y el sol.1. Sensor device for solar tracking, intended for obtaining and monitoring the solar position, by detecting its angle of incidence, for use in solar trackers on one or two axes, of the type comprising sensors whose information is processed in a microcontroller (7) and is transmitted abroad for later use by the solar tracker actuator system with solar panels, characterized in that it comprises a matrix (2) of light-sensitive elements to electronically record both intensity and intensity. deflection of the light, and which are arranged in groups on a plane (3) at the bottom of a container (4), said container being provided, at the opposite end to the matrix (2) and on it, a system optical focus (5) equipped with a single window (6) for the entry of sunlight and through which the light is focused on the matrix (2), thus obtaining electrical signals containing in the information of the situation of the sun with respect to the sensor in the two orthogonal axes between each other (a) and (b) of the sensor and the virtual axis (c) between the sensor and the sun. 2. Dispositivo, según la reivindicación 1, caracterizado porque presenta un soporte flotante (9) ajustable en dos ejes, al que se fija el contenedor (4) mediante fijaciones (10) que permiten su calibración para hacer coincidir el dispositivo sensor y los paneles solares del seguidor en el mismo plano.2. Device according to claim 1, characterized in that it has a floating support (9) adjustable in two axes, to which the container (4) is fixed by means of fixings (10) that allow its calibration to match the sensor device and the panels solar tracker in the same plane. 3. Dispositivo, según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que el contenedor (4) incorpora un sistema de ventilación (11), para evitar sobrecalentamientos.3. Device according to claim 1, characterized in that the container (4) incorporates a ventilation system (11), to prevent overheating. 4. Dispositivo, según la reivindicación 1, caracterizado porque el contenedor (4) incorpora una resistencia (12) calefactora para evitar condensaciones en el interior del contenedor (4).Device according to claim 1, characterized in that the container (4) incorporates a heating resistor (12) to avoid condensation inside the container (4). 5. Dispositivo, según la reivindicación 1, caracterizado porque el contenedor (4) está sellado en una atmósfera de nitrógeno.5. Device according to claim 1, characterized in that the container (4) is sealed in a nitrogen atmosphere. 6. Dispositivo, según la reivindicación 1, caracterizado porque dispone de medios para controlar la desviación en el apuntamiento del seguidor respecto del sol.Device according to claim 1, characterized in that it has means for controlling the deviation in the tracking of the follower with respect to the sun. 7. Dispositivo, según reivindicación 6, caracterizado porque dichos medios tienen un factor de precisión menor
a +/- 0,003°.
7. Device according to claim 6, characterized in that said means have a lower precision factor
at +/- 0.003 °.
8. Dispositivo, según reivindicación 6, caracterizado porque dichos medios tienen un factor de precisión menor
a +/- 0,002°.
8. Device according to claim 6, characterized in that said means have a lower precision factor
at +/- 0.002 °.
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