1. Dispositivo sensor perfeccionado dotado de filtro para seguimiento solar,

destinado a definir la posición solar, mediante la detección de su ángulo de incidencia, para utilización en seguidores del tipo de cilindro parabólico, de uno o dos ejes, con procesado de información y transmisión al exterior para su posterior aprovechamiento por el sistema de actuadores del seguidor solar, caracterizado por constar de un fotosensor compuesto (2) con una pluralidad de células sensibles a la luz, distribuidas sobre el plano de fondo (3) de un contenedor (4) dotado de un filtro selectivo (13), una óptica de enfoque (5), con una única ventana (6), un microcontrolador (7), un sistema de ventilación (11), una resistencia calefactora (12) y un conector (8).

2. Dispositivo sensor perfeccionado dotado de filtro para seguimiento solar, según la reivindicación primera, caracterizado porque el contenedor (4) descansa sobre un soporte flotante (9) ajustable en dos ejes, mediante fijaciones (10) de calibración.

3. Dispositivo sensor perfeccionado dotado de filtro para seguimiento solar, según reivindicaciones anteriores, caracterizado porque, alternativamente, se prescinde del sistema de ventilación (11) y de la resistencia calefactora (12) sellando el contenedor (4) en una atmósfera de nitrógeno.

4. Dispositivo sensor perfeccionado dotado de filtro para seguimiento solar, según reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el filtro selectivo (13) es un cristal atérmico con atenuación lumínica del 50% y atenuación de energía hacia el interior del 80%.

5. Dispositivo sensor perfeccionado dotado de filtro para seguimiento solar, según reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los medios de enfoque tienen un factor de precisión normal menor a 0,002º.

6. Dispositivo sensor perfeccionado dotado de filtro para seguimiento solar, según reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el fotosensor compuesto (2), está preparado para registrar tanto la intensidad como la desviación de la luz.

7. Dispositivo sensor perfeccionado dotado de filtro para seguimiento solar, según reivindicaciones anteriores, caracterizado porque en seguidores de cilindro parabólico a dos ejes, puede controlar un campo de visión de +/- 5º en uno de los ejes y hasta 90º en el otro.

Dispositivo sensor perfeccionado dotado de filtro para seguimiento solar.

Objeto técnico de la invención

El presente documento describe el perfeccionamiento de otra invención del mismo autor que corresponde al número de solicitud U 201000287 y número de publicación 1072843 U con publicación de la Concesión por la Oficina Española de Patentes y Marcas el 18/01/2011. Se refiere a un sensor perfeccionado dotado de filtro para seguimiento solar cuya finalidad estriba en una definición precisa de la posición solar con seguidores solares a uno o dos ejes.

El perfeccionamiento consiste en un cambio de la geometría interna del sensor aplicable a seguidores solares del tipo de cilindro parabólico con un diseño técnico compacto, de bajo coste de producción, que permite conseguir una gran precisión y alta fiabilidad. El dispositivo, al igual que el definido en el documento antes citado, incorpora un filtro solar en el sistema óptico de enfoque que, además de evitar sobrecalentamientos, actúa como atenuador de la señal luminosa.

Sector de la técnica al que se refiere la invención

La invención que se presenta afecta a la Sección de Mecánica e Iluminación de la Clasificación Internacional de Patentes y concretamente al capítulo de Calefactores en lo relativo a colectores del calor solar incidiendo directamente desde el punto de vista industrial en el amplio campo de la fabricación de dispositivos para el seguimiento solar.

Antecedentes de la invención

En cuanto al estado actual de la técnica en lo que respecta a dispositivos para el seguimiento solar, de aplicación a seguidores solares, podemos señalar que las soluciones conocidas por el solicitante son las siguientes:

- Túneles de luz

Están basados en elementos de forma tubular en cuyo fondo se encuentran elementos sensibles a la luz. Por medio de dichos túneles, inclinados unos respecto a otros, y dependiendo de qué sensor recibe más luminosidad, se deduce la posición relativa del sol. Un ejemplo de dicho sistema se describe en la patente número ES2307465T1.

- Detección por sombras

Consisten 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.

- Documento ES-1072843 U

Se trata de una invención del mismo autor, como se ha indicado anteriormente, que se perfecciona con las mejoras que se citan en este documento.

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Se sabe, por otro lado, que todos los seguidores solares de precisión, ya sea por cálculo de efemérides o por sensor óptico, adquieren, con el paso del tiempo, deformaciones, fatigas, holguras y descalibraciones, entre otras incidencias, que provocan que el seguidor solar pierda precisión de apuntamiento, lo cual se detecta únicamente cuando se produce una reducción sustancial de su producción.

Para evitar este inconveniente se conocen dispositivos mediante los cuales y tras su instalación en un seguidor operativo durante un período concreto de tiempo, es posible registrar el desfase del seguidor con respecto al sol. Sin embargo el factor de precisión de estos dispositivos es de aproximadamente 0,02º.

Dichos dispositivos precisan del movimiento del sistema para obtener la información que se busca y no proporcionan de forma rápida y sencilla la orientación de la radiación solar directa.

Sumario de la invención

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 un fotosensor compuesto por una pluralidad de células sensibles a la luz distribuidas en grupo sobre un plano, estando capacitado para registrar de forma electrónica la intensidad y la desviación de la luz, pudiéndose variar la resolución de ésta alterando el número de elementos fotosensibles que contenga.

El dispositivo de la invención se caracteriza por el hecho de que sobre el citado fotosensor compuesto se enfoca la luz solar a través de un sistema óptico, obteniéndose señales eléctricas que contienen información muy precisa de la situación del sol respecto a un plano ortogonal del sensor.

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 captar la luz solar.

El fotosensor compuesto de elementos sensibles se encuentra ubicado 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.

Así pues, los elementos sensibles a la luz o fotosensibles conforman un grupo, con filas en orientaciones distintas, que cuenta con una única entrada de luz para detectar la desviación de dicha luz respecto a un plano.

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.

Por otra parte, 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 +/-2º.

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.

El factor de precisión del dispositivo objeto de la presente invención es inferior a 0,002º, lo que permite un mayor control de las desviaciones del seguidor respecto del sol. Para controlar la precisión de apuntamiento, el dispositivo instalado en un seguidor de cualquier tipo, 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.

El dispositivo incluye además un elemento de filtrado selectivo en el sistema óptico de enfoque, que se materializa en un cristal atérmico que evita el sobrecalentamiento del sensor propiamente dicho. Este elemento atenúa la señal luminosa recibida y permite aumentar la sensibilidad de los captadores haciendo que el conjunto del dispositivo mejore su capacidad de captación hasta valores de 0,002º.

Breve descripción de los dibujos

Como complemento de este documento 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 cinco figuras, que deben tomarse con carácter ilustrativo y no limitativo.

Figura 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 aprecia su configuración interna y el soporte sobre el...

1. Dispositivo sensor perfeccionado dotado de filtro para seguimiento solar, destinado a definir la posición solar, mediante la detección de su ángulo de incidencia, para utilización en seguidores del tipo de cilindro parabólico, de uno o dos ejes, con procesado de información y transmisión al exterior para su posterior aprovechamiento por el sistema de actuadores del seguidor solar, caracterizado por constar de un fotosensor compuesto (2) con una pluralidad de células sensibles a la luz, distribuidas sobre el plano de fondo (3) de un contenedor (4) dotado de un filtro selectivo (13), una óptica de enfoque (5), con una única ventana (6), un microcontrolador (7), un sistema de ventilación (11), una resistencia calefactora (12) y un conector (8).

2. Dispositivo sensor perfeccionado dotado de filtro para seguimiento solar, según la reivindicación primera, caracterizado porque el contenedor (4) descansa sobre un soporte flotante (9) ajustable en dos ejes, mediante fijaciones (10) de calibración.

3. Dispositivo sensor perfeccionado dotado de filtro para seguimiento solar, según reivindicaciones anteriores, caracterizado porque, alternativamente, se prescinde del sistema de ventilación (11) y de la resistencia calefactora (12) sellando el contenedor (4) en una atmósfera de nitrógeno.

4. Dispositivo sensor perfeccionado dotado de filtro para seguimiento solar, según reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el filtro selectivo (13) es un cristal atérmico con atenuación lumínica del 50% y atenuación de energía hacia el interior del 80%.

5. Dispositivo sensor perfeccionado dotado de filtro para seguimiento solar, según reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los medios de enfoque tienen un factor de precisión normal menor a 0,002º.

6. Dispositivo sensor perfeccionado dotado de filtro para seguimiento solar, según reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el fotosensor compuesto (2), está preparado para registrar tanto la intensidad como la desviación de la luz.

7. Dispositivo sensor perfeccionado dotado de filtro para seguimiento solar, según reivindicaciones anteriores, caracterizado porque en seguidores de cilindro parabólico a dos ejes, puede controlar un campo de visión de +/-5º en uno de los ejes y hasta 90º en el otro.