ES2426013B1 - System and method for the orientation of a photovoltaic solar panel installed in a marine buoy - Google Patents
System and method for the orientation of a photovoltaic solar panel installed in a marine buoy Download PDFInfo
- Publication number
- ES2426013B1 ES2426013B1 ES201331338A ES201331338A ES2426013B1 ES 2426013 B1 ES2426013 B1 ES 2426013B1 ES 201331338 A ES201331338 A ES 201331338A ES 201331338 A ES201331338 A ES 201331338A ES 2426013 B1 ES2426013 B1 ES 2426013B1
- Authority
- ES
- Spain
- Prior art keywords
- buoy
- orientation
- servomotor
- mast
- adjustable blade
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
- B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING
- B63B22/00—Buoys
- B63B22/18—Buoys having means to control attitude or position, e.g. reaction surfaces or tether
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
- B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING
- B63B35/00—Vessels or similar floating structures specially adapted for specific purposes and not otherwise provided for
- B63B2035/006—Unmanned surface vessels, e.g. remotely controlled
- B63B2035/007—Unmanned surface vessels, e.g. remotely controlled autonomously operating
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Ocean & Marine Engineering (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
Abstract
Sistema y método para la orientación de una placa solar fotovoltaica instalada en una boya marina.#La presente invención se refiere a un sistema y a un método de orientación hacia el sol de una placa solar instalada en una boya marina, donde dicho sistema comprende una estructura acoplable al mástil de dicha boya que comprende, asimismo, al menos una pala orientable configurada para rotar la boya respecto al eje determinado por su mástil; y un contenedor equipado con medios para hacer girar dicha pala orientable respecto a un eje; junto con un sistema electrónico de control de dicha pala orientable. La invención permite aprovechar eficazmente la energía proporcionada por el viento para estabilizar la boya, a través de la pala orientable, preferentemente para seguir de forma continua la posición solar.System and method for the orientation of a photovoltaic solar panel installed in a marine buoy. # The present invention relates to a system and a method of orientation towards the sun of a solar plate installed in a marine buoy, wherein said system comprises a structure attachable to the mast of said buoy which also comprises at least one adjustable blade configured to rotate the buoy with respect to the axis determined by its mast; and a container equipped with means for rotating said adjustable blade with respect to an axis; together with an electronic control system of said adjustable blade. The invention makes it possible to take advantage of the energy provided by the wind to stabilize the buoy, through the adjustable blade, preferably to continuously follow the solar position.
Description
SISTEMA Y MÉTODO PARA LA ORIENTACIÓN DE UNA PLACA SOLAR FOTOVOLTAICA INSTALADA EN UNA BOYA MARINA SYSTEM AND METHOD FOR ORIENTATION OF A PHOTOVOLTAIC SOLAR PLATE INSTALLED IN A MARINE BOYA
5 La presente invención se refiere a un sistema y a un método para la orientación de una placa solar fotovoltaica instalada en una boya marina, anclada al fondo marino en una determinada localización, estando destinados dichos sistema y método a proporcionar una captación óptima de energía solar en dicha placa solar. The present invention relates to a system and a method for the orientation of a photovoltaic solar panel installed in a marine buoy, anchored to the seabed in a certain location, said system and method being intended to provide an optimal solar energy collection in said solar panel.
Dentro del campo técnico correspondiente al estudio científico del medio marino, en numerosas ocasiones es necesario llevar a cabo experimentos de larga duración para los 15 cuales se instalan boyas sensoras ancladas al fondo marino, a las que se dota de instrumental necesario para la recolección y transmisión de datos relativos a los experimentos realizados. Los sistemas de sensorización costera basados en boyas son muy adecuados para monitorizar y controlar el estado de las aguas, ya que su instalación y mantenimiento puede realizarse de un modo sencillo y con coste limitado, y la tecnología 20 utilizada permite la automatización en la instrumentación y toma de muestras, así como en el ajuste variable de las frecuencias de muestreo. De este modo, es posible realizar despliegues de boyas sensoras de superficie, formando una red que permite obtener una representación espacial precisa de las variables marinas a analizar. Resultan especialmente interesantes las redes de boyas con comunicación inalámbrica, vía radio frecuencia, GPRS 25 o con combinación de ambas, debido a su flexibilidad para la obtención y el control de los datos, siendo además posible desplegar en ellas sistemas de medida lo suficientemente extendidos y densos como para poder abarcar una amplia cobertura espacial. Los sistemas de medida marinos implementados mediante redes inalámbricas de boyas sensoras tienen, como principal ventaja, la posibilidad de realizar un acceso remoto a la información Within the technical field corresponding to the scientific study of the marine environment, on many occasions it is necessary to carry out long-term experiments for the 15 of which sensor buoys anchored to the seabed are installed, which is provided with necessary instruments for collection and transmission of data related to the experiments performed. The coastal sensor systems based on buoys are very suitable for monitoring and controlling the state of the water, since their installation and maintenance can be carried out in a simple way and with limited cost, and the technology used allows automation in instrumentation and sampling, as well as in the variable adjustment of sampling frequencies. In this way, it is possible to make surface sensor buoy deployments, forming a network that allows obtaining a precise spatial representation of the marine variables to be analyzed. Especially interesting are buoy networks with wireless communication, via radio frequency, GPRS 25 or with a combination of both, due to their flexibility in obtaining and controlling data, and it is also possible to deploy sufficiently extended measurement systems in them. dense enough to cover a wide spatial coverage. Marine measurement systems implemented through wireless networks of sensor buoys have, as their main advantage, the possibility of remote access to information
30 registrada en la boya desde una estación base. 30 registered in the buoy from a base station.
El suministro típico de energía a estos sistemas se realiza mediante acumuladores energéticos. En el caso de estancias prolongadas de las boyas en el medio marino, y para no tener que reponer los acumuladores periódicamente, se recurre habitualmente a la 35 instalación de placas solares fotovoltaicas para recargar los referidos acumuladores. De la The typical supply of energy to these systems is done through energy accumulators. In the case of prolonged stays of the buoys in the marine environment, and in order not to have to replace the accumulators periodically, the installation of photovoltaic solar panels is usually used to recharge the said accumulators. Of the
óptima orientación de estas placas respecto al sol depende el rendimiento de las mismas y, por tanto, la cantidad de energía suministrada a los sistemas de sensores de las boyas. Optimum orientation of these plates with respect to the sun depends on their performance and, therefore, the amount of energy supplied to the sensor systems of the buoys.
Un aspecto crucial a la hora de realizar una plataforma de instrumentación con boyas A crucial aspect when making an instrumentation platform with buoys
5 sensoras es el coste que implica el acceso al mar, por lo que es necesario realizar un diseño que minimice el coste de despliegue, mantenimiento y repliegue de la red de boyas. Entre las tareas de mantenimiento más habituales destacan las de reposición de los acumuladores que proporcionan la energía a la boya. Para minimizar este mantenimiento, las boyas sensoras deben dotarse de sistemas de recuperación energética (normalmente 5 sensors is the cost of access to the sea, so it is necessary to make a design that minimizes the cost of deployment, maintenance and withdrawal of the buoy network. Among the most common maintenance tasks are the replacement of the accumulators that provide energy to the buoy. To minimize this maintenance, sensor buoys must be equipped with energy recovery systems (normally
10 solar o eólica) que permitan la recarga de baterías, y garanticen su independencia energética. Una alternativa muy usada para conferir independencia energética a boyas sensoras es el uso combinado de acumuladores recargables y paneles solares fotovoltaicos. 10 solar or wind) that allow the recharging of batteries, and guarantee their energy independence. An alternative widely used to confer energy independence to sensor buoys is the combined use of rechargeable accumulators and photovoltaic solar panels.
El óptimo rendimiento de un panel solar fotovoltaico depende en buena medida de una The optimum performance of a photovoltaic solar panel depends largely on a
15 correcta orientación respecto al sol durante el mayor tiempo posible. El principal problema para conseguir esta orientación proviene de la propia constitución de las boyas (un flotador dotado de un mástil para la ubicación de los diferentes dispositivos y anclado al fondo), la cual constituye una plataforma de naturaleza inestable: gira sobre sí misma por efecto de las corrientes marinas, las mareas y el viento. En estas condiciones, la correcta orientación 15 correct orientation towards the sun for as long as possible. The main problem to achieve this orientation comes from the constitution of the buoys (a float equipped with a mast for the location of the different devices and anchored to the bottom), which constitutes a platform of unstable nature: it turns on itself by effect of sea currents, tides and wind. Under these conditions, the correct orientation
20 respecto al sol de un panel solar fotovoltaico anclado a la boya es una tarea muy difícil. 20 regarding the sun of a photovoltaic solar panel anchored to the buoy is a very difficult task.
La presente invención proporciona un sistema que permite usar la energía proporcionada por el viento para conseguir la correcta orientación de un panel solar fotovoltaico anclado a una boya sensora, proporcionando una solución a los problemas técnicos anteriormente The present invention provides a system that allows the energy provided by the wind to be used to achieve the correct orientation of a photovoltaic solar panel anchored to a sensor buoy, providing a solution to the technical problems previously
25 mencionados. 25 mentioned.
Un objeto de la presente invención es, pues, el aprovechamiento eficiente de la energía An object of the present invention is therefore the efficient use of energy
30 solar como fuente de alimentación de los sistemas de sensores de boyas marinas, mediante la utilización de la fuerza del viento para la orientación de los paneles solares instalados en dichas boyas. 30 as a power source for marine buoy sensor systems, using the force of the wind for the orientation of the solar panels installed in said buoys.
Dicho objeto de la invención se consigue mediante un novedoso sistema que comprende Said object of the invention is achieved by a novel system comprising
35 una estructura acoplable al mástil de una boya, que comprende asimismo, al menos, una pala orientable configurada a modo de veleta para rotar la boya respecto al eje determinado por su mástil; y un contenedor que aloja un servomotor con un accionamiento conectado a la pala orientable, configurado para hacer girar dicha pala orientable respecto a un eje, junto con un sistema electrónico de control de dicho servomotor. 35 a structure that can be attached to the mast of a buoy, which also includes at least one adjustable blade configured as a vane to rotate the buoy with respect to the axis determined by its mast; and a container that houses a servomotor with a drive connected to the adjustable blade, configured to rotate said adjustable blade with respect to an axis, together with an electronic control system of said servomotor.
5 Se consigue con ello un sistema capaz de aprovechar la energía proporcionada por el viento para estabilizar la boya en una orientación determinada, a través de la pala orientable, preferentemente para que siga de forma continua el azimut solar. Para ello, el sistema electrónico de control de la invención se configura de forma que calcule, en todo momento, dicho azimut a partir de los datos proporcionados por un reloj y los compare con la 5 This achieves a system capable of harnessing the energy provided by the wind to stabilize the buoy in a certain orientation, through the adjustable blade, preferably to continuously follow the solar azimuth. For this, the electronic control system of the invention is configured so that it calculates, at all times, said azimuth from the data provided by a clock and compares them with the
10 orientación real de la boya, calculada por dicho sistema electrónico de control. El resultado de la comparación se envía como señal a un controlador que genera la señal para que el servomotor oriente la boya según el azimut solar. De este modo, la aplicación del accionamiento del servomotor sobre la pala orientable permite que el viento estabilice la boya en la dirección deseada. 10 actual orientation of the buoy, calculated by said electronic control system. The result of the comparison is sent as a signal to a controller that generates the signal for the servo motor to orient the buoy according to the solar azimuth. In this way, the application of the actuation of the servomotor on the adjustable blade allows the wind to stabilize the buoy in the desired direction.
15 En una realización preferente de la invención, la estructura acoplable al mástil de la boya comprende dos pletinas taladradas, unidas por un tubo de sección suficiente para hacer pasar por el mismo el mástil de la boya y donde, de forma excéntrica al taladrado principal de las pletinas, éstas comprenden un segundo taladrado en el que se sitúa un eje móvil, al In a preferred embodiment of the invention, the structure buoyant to the buoy mast comprises two drilled plates, joined by a tube of sufficient section to pass the buoy mast there and where, eccentrically to the main drilling of the plates, these comprise a second drilling in which a mobile axis is located, at
20 cual se acopla la pala orientable. Se consigue con ello un medio eficaz de instalación de la pala orientable, que permite tanto una fijación robusta del sistema de la invención al mástil de la boya, como una adecuada movilidad de la pala orientable en su movimiento de rotación. 20 which is the adjustable blade. This achieves an effective means of installing the adjustable blade, which allows both a robust fixation of the system of the invention to the buoy mast, and adequate mobility of the adjustable blade in its rotational movement.
25 En otra realización preferente de la invención, al menos un extremo del eje móvil acoplado a la pala orientable se conecta al accionamiento del servomotor alojado en el contenedor. De esta forma, se consigue una fijación estable de los elementos electrónicos de control de la invención en relación con sus elementos mecánicos de orientación. Preferentemente, el servomotor y/o su accionamiento (rotor) poseen medios configurados para posicionar la pala In another preferred embodiment of the invention, at least one end of the movable shaft coupled to the adjustable blade is connected to the actuation of the servomotor housed in the container. In this way, a stable fixation of the electronic control elements of the invention in relation to its mechanical orientation elements is achieved. Preferably, the servomotor and / or its drive (rotor) have means configured to position the blade
30 orientable en un rango angular comprendido entre 0º y 180º. 30 adjustable in an angular range between 0º and 180º.
Preferentemente, el sistema electrónico de control del servomotor comprende al menos un compás electrónico configurado para determinar la orientación de la boya, y una placa microprocesadora encargada de calcular y controlar el accionamiento del servomotor, en 35 función de la información recibida por dicho compás electrónico. El compás permite el cálculo en tiempo real de la orientación de la boya, facilitando su comparación con la Preferably, the electronic servomotor control system comprises at least one electronic compass configured to determine the orientation of the buoy, and a microprocessor plate in charge of calculating and controlling the actuation of the servomotor, depending on the information received by said electronic compass. The compass allows the calculation in real time of the orientation of the buoy, facilitating its comparison with the
posición acorde al azimut solar. Más preferentemente, la placa microprocesadora está configurada con un programa para generar un ángulo de giro en la boya mediante el accionamiento del servomotor. Aún más preferentemente, el accionamiento del servomotor se realiza por medio de un regulador PID (del inglés, “proportional-integral-derivative”). position according to solar azimuth. More preferably, the microprocessor plate is configured with a program to generate a rotation angle in the buoy by actuating the servomotor. Even more preferably, the actuation of the servomotor is carried out by means of a PID controller (in English, "proportional-integral-derivative").
5 En otra realización preferente de la invención, el servomotor está configurado para evitar el giro libre de la pala orientable sobre el eje en caso de ausencia de alimentación y/o de señales de control en el sistema. Se consigue con ello que la pala se quede fija y consiga orientar la boya según la dirección del viento. In another preferred embodiment of the invention, the servomotor is configured to prevent free rotation of the adjustable blade on the shaft in the absence of power and / or control signals in the system. It is achieved with this that the blade remains fixed and manages to orient the buoy according to the wind direction.
10 En una realización preferente adicional de la invención, el sistema comprende medios configurados para calcular la posición del sol y la orientación del panel solar fotovoltaico, y para generar órdenes de control del servomotor para la orientación del panel fotovoltaico hacia el azimut solar, mediante el posicionamiento de la boya a la que dicho panel se In a further preferred embodiment of the invention, the system comprises means configured to calculate the position of the sun and the orientation of the photovoltaic solar panel, and to generate servo motor control orders for the orientation of the photovoltaic panel towards the solar azimuth, by means of the positioning of the buoy to which said panel is
15 encuentra solidariamente instalado. Más preferentemente, el sistema de la invención 15 found jointly installed. More preferably, the system of the invention
comprende uno o más de los siguientes medios: -Medios para enviar/recibir información al/del sistema electrónico de control. -Medios para configurar el sistema electrónico de control. -Medios para visualizar información correspondiente a la posición de la boya, y/o al It comprises one or more of the following means: -Means for sending / receiving information to / from the electronic control system. -Media to configure the electronic control system. -Media to display information corresponding to the position of the buoy, and / or the
20 movimiento de la pala orientable. -Medios de control para el arranque, la parada y/o la escritura de datos del sistema electrónico de control. 20 adjustable shovel movement. -Means of control for starting, stopping and / or writing data of the electronic control system.
Otro aspecto de la presente invención se refiere a un método para la orientación de una Another aspect of the present invention relates to a method for the orientation of a
25 placa solar fotovoltaica instalada en una boya marina, que comprende el uso de un sistema según cualquiera de las realizaciones descritas en el presente documento, y uno o más de los siguientes pasos: 25 photovoltaic solar panel installed in a marine buoy, comprising the use of a system according to any of the embodiments described herein, and one or more of the following steps:
a) medición de la orientación de la boya mediante un sistema electrónico de control; b) comparación de la orientación de la boya medida en el paso a) con un valor de 30 referencia almacenado o calculado por un sistema electrónico de control; c) orientación de la pala orientable mediante la activación del accionamiento del servomotor, por medio de un sistema electrónico de control. a) measurement of the orientation of the buoy by means of an electronic control system; b) comparison of the orientation of the buoy measured in step a) with a reference value stored or calculated by an electronic control system; c) orientation of the adjustable blade by activating the actuation of the servomotor, by means of an electronic control system.
En una realización preferente de dicho método, la orientación de la pala orientable se lleva a 35 cabo cuando la diferencia entre la orientación de la boya medida en el paso a) y el valor de referencia almacenado o calculado por el sistema electrónico de control supera un valor In a preferred embodiment of said method, the orientation of the adjustable blade is carried out when the difference between the orientation of the buoy measured in step a) and the reference value stored or calculated by the electronic control system exceeds a value
umbral almacenado o calculado por el sistema electrónico de control. Opcionalmente, la velocidad de giro del accionamiento del servomotor puede estar configurada para hacer que el par resistente creado por el viento sobre la pala orientable sea mayor que el par ofrecido por la rotación de la boya en el agua. Se consigue con ello que, mientras la pala orientable threshold stored or calculated by the electronic control system. Optionally, the speed of rotation of the actuator of the servomotor can be configured to make the resistant torque created by the wind on the adjustable blade more than the torque offered by the rotation of the buoy in the water. It is achieved that, while the blade is adjustable
5 está estabilizada por el viento, la placa solar fotovoltaica instalada en el mástil la boya se sitúe en la posición ordenada por el sistema electrónico de control, mediante la orientación de la boya. 5 is stabilized by the wind, the photovoltaic solar panel installed in the mast the buoy is placed in the position ordered by the electronic control system, by means of the orientation of the buoy.
10 La Figura 1 muestra una vista del sistema de la invención, en una realización preferente de la misma, donde se señalan sus componentes principales. Figure 1 shows a view of the system of the invention, in a preferred embodiment thereof, where its main components are indicated.
La Figura 2 muestra una vista ampliada de los diferentes componentes de la estructura Figure 2 shows an enlarged view of the different components of the structure
15 acoplable al mástil de la boya y del contenedor del servomotor y del sistema electrónico de control de la presente invención, en una realización preferente de la misma. 15 attachable to the mast of the buoy and the servomotor container and the electronic control system of the present invention, in a preferred embodiment thereof.
La Figura 3 muestra un diseño del sistema de control usado para la orientación del panel solar instalado en una boya según la presente invención, en una realización preferente de la Figure 3 shows a design of the control system used for the orientation of the solar panel installed in a buoy according to the present invention, in a preferred embodiment of the
20 misma. 20 same.
La Figura 4 muestra un diagrama de flujo de una realización preferente del método implementado en el sistema electrónico de control de la presente invención. Figure 4 shows a flow chart of a preferred embodiment of the method implemented in the electronic control system of the present invention.
Tal y como se muestra en las Figuras 1 y 2 del presente documento, el sistema para la orientación de una placa solar fotovoltaica que proporciona energía a una boya marina objeto de la presente invención está formado, preferentemente, por una estructura (1) (por As shown in Figures 1 and 2 of this document, the system for the orientation of a photovoltaic solar panel that provides power to a marine buoy object of the present invention is preferably formed by a structure (1) (by
30 ejemplo una estructura metálica) acoplable al mástil (2) de una boya (3), donde dicha estructura (1) comprende, al menos: una pala orientable (4) configurada para actuar a modo de veleta, y un contenedor (5), preferentemente un contenedor impermeable (por ejemplo de plástico rígido) que aloja al menos un servomotor (6) y un sistema electrónico de control (7) (Figura 2) de dicho servomotor (6). For example, a metal structure) attachable to the mast (2) of a buoy (3), where said structure (1) comprises, at least: an adjustable blade (4) configured to act as a vane, and a container (5) , preferably a waterproof container (for example of rigid plastic) that houses at least one servomotor (6) and an electronic control system (7) (Figure 2) of said servomotor (6).
35 La estructura (1) acoplable al mástil (2) de la boya (3) está preferentemente constituida por dos pletinas (8, 8’) taladradas, unidas por un tubo (9) de sección suficiente para hacer pasar por el mismo el mástil (2) de la boya (3), con el fin de fijarla a la misma. De forma excéntrica al taladrado principal de las pletinas (8, 8’), éstas comprenden un segundo taladrado en el The structure (1) attachable to the mast (2) of the buoy (3) is preferably constituted by two drilled plates (8, 8 '), joined by a tube (9) of sufficient section to pass the mast through it (2) of the buoy (3), in order to fix it to it. Eccentrically to the main drilling of the plates (8, 8 ’), they comprise a second drilling in the
5 que se sitúa un eje móvil (10), al cual se acopla la pala orientable (4). El extremo superior de este eje (10) se conecta, preferentemente, al contenedor (5) y, más concretamente, al accionamiento del servomotor (6) dispuesto en dicho contenedor (5). 5 that a mobile axis (10) is placed, to which the adjustable blade (4) is coupled. The upper end of this shaft (10) is preferably connected to the container (5) and, more specifically, to the actuation of the servomotor (6) disposed in said container (5).
La pala orientable (4) está construida preferentemente en material plástico rígido y, al fijarse The adjustable blade (4) is preferably constructed of rigid plastic material and, when fixed
10 solidariamente al eje móvil (10), aprovecha la fuerza motriz proporcionada por el viento para estabilizar la boya (3) a modo de veleta, impidiendo que ésta gire libremente sobre el eje de su mástil (2). El servomotor (6) está preferentemente configurado para evitar el giro libre de la pala orientable (4) sobre el eje móvil (10) en caso de ausencia de alimentación y/o señales de control, lo que consigue que la pala (4) se quede fija y consiga orientar la boya 10 jointly with the movable axis (10), it takes advantage of the driving force provided by the wind to stabilize the buoy (3) as a vane, preventing it from rotating freely on the axis of its mast (2). The servomotor (6) is preferably configured to prevent free rotation of the adjustable blade (4) on the movable shaft (10) in the absence of power and / or control signals, which makes the blade (4) stay fixed and get to guide the buoy
15 (3) según la dirección del viento. 15 (3) according to the wind direction.
El rotor (accionamiento) del servomotor (6) se acopla al eje móvil (10) solidariamente con la pala orientable (4), preferentemente a través de un tren de engranajes que evitan que dicho eje gire en ausencia de tensión y señales de control del mismo, mientras que el contenedor 20 (5) se ancla adicionalmente a la estructura metálica (1). Esta disposición permite que, ante una orden de giro del servomotor (6), la boya (3) gire sobre el eje de su mástil (2) como consecuencia de la orientación adoptada por la pala orientable (4), situándose de la forma configurada por el sistema electrónico de control (7) del servomotor (6), cuyo accionamiento hace girar la pala orientable (4) hasta la posición deseada. Asimismo, la velocidad de giro 25 del accionamiento del servomotor (6) se encuentra, preferentemente, configurada para hacer que el par resistente creado por el viento sobre la pala orientable (4) sea mayor que el par ofrecido por la rotación de la boya (3) en el agua; de esta forma se consigue que, mientras la pala orientable (4) está estabilizada por el viento, la placa solar fotovoltaica (11) instalada solidariamente en el mástil (2) la boya (3) se sitúe en la posición ordenada por el The rotor (drive) of the servomotor (6) is coupled to the movable shaft (10) in solidarity with the adjustable blade (4), preferably through a gear train that prevents said shaft from rotating in the absence of tension and control signals from the same, while container 20 (5) is additionally anchored to the metal structure (1). This arrangement allows the buoy (3) to rotate on the axis of its mast (2) before an order of rotation of the servo motor (6) as a result of the orientation adopted by the adjustable blade (4), being positioned as configured by the electronic control system (7) of the servomotor (6), whose drive rotates the adjustable blade (4) to the desired position. Likewise, the rotation speed 25 of the actuator of the servomotor (6) is preferably configured to make the resistant torque created by the wind on the adjustable blade (4) greater than the torque offered by the rotation of the buoy ( 3) in the water; in this way it is achieved that, while the adjustable blade (4) is stabilized by the wind, the photovoltaic solar panel (11) installed in solidarity on the mast (2) the buoy (3) is placed in the position ordered by the
30 sistema electrónico de control (7), mediante la orientación de la boya (3). 30 electronic control system (7), by means of the orientation of the buoy (3).
En una realización posible de la invención, el servomotor (6) dispone de terminales de alimentación de 5 V (DC) y un cable de control. El control del servomotor (6) se realiza, preferentemente, mediante tren de impulsos de frecuencia 50Hz y amplitud variable con la In a possible embodiment of the invention, the servomotor (6) has 5 V (DC) power terminals and a control cable. The control of the servomotor (6) is preferably carried out by a pulse train of 50Hz frequency and variable amplitude with the
35 que se consigue que el rotor del se sitúe en la posición angular deseada. 35 that the rotor of the rotor is placed in the desired angular position.
El sistema electrónico de control (7) del servomotor (6) comprende, preferentemente, al menos un compás electrónico configurado para determinar la orientación de la boya (3) y una placa microprocesadora encargada de calcular y controlar el accionamiento del servomotor (6), en función de la información recibida por dicho compás electrónico. Para 5 ello, un programa alojado en el microprocesador de la placa, a partir de las lecturas del compás electrónico y, preferentemente, mediante el cálculo del azimut solar, determina el ángulo de giro que es necesario ordenar al accionamiento del servomotor (6) para orientar la boya (3) y, en consecuencia, la placa solar fotovoltaica (11) hacia el sol en cada instante, siguiendo el esquema de control mostrado en la Figura 3 del presente documento. La 10 orientación teórica (azimut) se calcula mediante un programa implementado en la placa microprocesadora, que usa la información de la latitud en la que se encuentra anclada la boya (3), y dicha orientación teórica se compara con la orientación real proporcionada por el compás electrónico, actuando sobre el accionamiento del servomotor (6) en caso de diferencias entre ambas orientaciones, preferentemente por medio de un regulador PID, con The electronic control system (7) of the servomotor (6) preferably comprises at least one electronic compass configured to determine the orientation of the buoy (3) and a microprocessor plate responsible for calculating and controlling the actuation of the servomotor (6), based on the information received by said electronic compass. For this, a program housed in the microprocessor of the plate, based on the readings of the electronic compass and, preferably, by calculating the solar azimuth, determines the angle of rotation that is necessary to order the actuation of the servomotor (6) to orient the buoy (3) and, consequently, the photovoltaic solar panel (11) towards the sun at every moment, following the control scheme shown in Figure 3 of this document. The theoretical orientation (azimuth) is calculated by means of a program implemented in the microprocessor board, which uses the latitude information in which the buoy (3) is anchored, and said theoretical orientation is compared with the actual orientation provided by the electronic compass, acting on the actuation of the servomotor (6) in case of differences between both orientations, preferably by means of a PID controller, with
15 el fin de minimizar la señal de error. 15 in order to minimize the error signal.
En una realización posible de la invención, la tensión de alimentación del compás electrónico está comprendida entre 2,4 V y 3,3 V, y posee una salida de 16 bits y un interfaz serie del tipo I2C. In a possible embodiment of the invention, the supply voltage of the electronic compass is between 2.4 V and 3.3 V, and has a 16-bit output and a serial interface of the I2C type.
20 En otra realización posible de la invención, la placa microprocesadora está dotada de un microprocesador de 16 MHz, 32 Kbyte de memoria ROM, 14 entradas/salidas digitales, 6 entradas analógicas, conector USB (“universal serial bus”), conector ICSP (“in-circuit serial programming”), botón de reinicio y una batería para alimentación de 5 V. In another possible embodiment of the invention, the microprocessor board is provided with a 16 MHz microprocessor, 32 Kbyte of ROM, 14 digital inputs / outputs, 6 analog inputs, USB connector ("universal serial bus"), ICSP connector ( “In-circuit serial programming”), reset button and a 5V battery.
25 Una realización preferente del método que controla el movimiento del servomotor (6) se muestra esquemáticamente en el diagrama de flujo de la Figura 4 del presente documento. En dicha realización, basada en un compás electrónico y una placa microprocesadora equipada con, al menos, un reloj y una memoria (por ejemplo una memoria del tipo A preferred embodiment of the method that controls the movement of the servomotor (6) is shown schematically in the flow chart of Figure 4 of this document. In said embodiment, based on an electronic compass and a microprocessor board equipped with at least one clock and a memory (for example a memory of the type
30 EEPROM, “Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory”), el método comprende, los siguientes pasos: 30 EEPROM, “Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory”), the method comprises the following steps:
a) Se procede, en primer lugar, a la inicialización de los parámetros de orientación, el establecimiento de la comunicación (por ejemplo una comunicación serie) entre la 35 placa microprocesadora y el servomotor (6), y a la actualización de los datos a) First, the initialization of the orientation parameters, the establishment of the communication (for example a serial communication) between the microprocessor board and the servomotor (6), and the updating of the data
guardados en la memoria. stored in memory.
b) Se inicializan los sistemas del compás electrónico, el servomotor (6) y el regulador PID. b) The systems of the electronic compass, the servomotor (6) and the PID controller are initialized.
c) Se comprueba a partir de los datos del reloj si la hora corresponde al horario solar activo (es decir, si la hora se encuentra dentro del rango horario programado para la actividad de medición de la boya (3)), en cuyo caso se procede al cálculo de la posición de la boya (3) y al cálculo del azimut. c) It is checked from the clock data if the time corresponds to the active solar time (that is, if the time is within the programmed time range for the buoy measurement activity (3)), in which case proceed to calculate the position of the buoy (3) and calculate the azimuth.
d) Se comparan ambos valores obteniéndose la señal de error con la que se alimenta el regulador PID que ordena el giro del servo para minimizar dicho error, ajustándose a un umbral máximo del mismo (por ejemplo, inferior a 5º), consiguiendo orientar el panel solar hacia la posición del sol (azimut). d) Both values are compared, obtaining the error signal with which the PID regulator that orders the rotation of the servo is fed to minimize said error, adjusting to a maximum threshold of the same (for example, less than 5º), managing to orient the panel solar towards the position of the sun (azimuth).
e) Se repite la secuencia c)-d) con intervalos de tiempo programados T, T1 y T2 para, respectivamente, la determinación del horario activo (típicamente 15 minutos), la determinación del error entre los cálculos de posición de la boya (3) y del azimut, y para el reinicio del método una vez corregida la orientación de la boya (3). e) The sequence c) -d) is repeated with programmed time intervals T, T1 and T2 for, respectively, the determination of the active schedule (typically 15 minutes), the determination of the error between the buoy position calculations (3 ) and azimuth, and for the restart of the method once the orientation of the buoy has been corrected (3).
El software de configuración de la placa microprocesadora ofrece, además, diferentes posibilidades de ajuste y configuración del sistema electrónico de control (7), por ejemplo de los parámetros del regulador PID, del intervalo entre muestreos de medida, error máximo permitido, etc. En función del ajuste de estos parámetros se puede conseguir un ahorro mayor o menor de la energía consumida por el sistema objeto de la presente invención. Asimismo, dicho software puede ser configurado como un medio de comunicación o interfaz hombre-máquina para el control de uno o más de los siguientes medios, instalables en el sistema de la invención: The configuration software of the microprocessor board also offers different possibilities for adjustment and configuration of the electronic control system (7), for example the parameters of the PID controller, the interval between measurement samples, maximum permissible error, etc. Depending on the adjustment of these parameters, a greater or lesser saving of the energy consumed by the system object of the present invention can be achieved. Likewise, said software can be configured as a means of communication or man-machine interface for the control of one or more of the following means, installable in the system of the invention:
- --
- Medios para enviar y/o recibir la información necesaria para el sistema electrónico de control (7), por ejemplo mediante un cable USB. Means for sending and / or receiving the necessary information for the electronic control system (7), for example by means of a USB cable.
- --
- Medios para configurar los parámetros del sistema electrónico de control (7), tales como: hora, fecha, latitud, longitud, parámetros del PID para el control del servomotor (6), o los parámetros de un puerto serie. Means for configuring the parameters of the electronic control system (7), such as: time, date, latitude, longitude, PID parameters for servo motor control (6), or the parameters of a serial port.
- --
- Medios para visualizar los valores correspondientes a la posición de la boya (3), azimut y/o movimiento de la pala orientable (4). -Medios de control para el arranque, la parada y/o la escritura de datos del sistema electrónico de control (7). Means for displaying the values corresponding to the position of the buoy (3), azimuth and / or movement of the adjustable blade (4). -Means of control for starting, stopping and / or writing data of the electronic control system (7).
Claims (15)
- --
- una pala orientable (4) configurada a modo de veleta para rotar la boya (3) respecto al eje determinado por su mástil (2), an adjustable blade (4) configured as a vane to rotate the buoy (3) with respect to the axis determined by its mast (2),
- --
- un contenedor (5) que aloja un servomotor (6) con un accionamiento conectado a la pala orientable (4), configurado para hacer girar dicha pala orientable (4) respecto a un eje (10); y un sistema electrónico de control (7) de dicho servomotor (6) que comprende, al menos, un compás electrónico configurado para determinar la orientación de la boya (3) y una placa microprocesadora encargada de calcular y controlar el accionamiento del servomotor (6), en función de la información recibida por dicho compás electrónico. a container (5) housing a servomotor (6) with a drive connected to the adjustable blade (4), configured to rotate said adjustable blade (4) with respect to an axis (10); and an electronic control system (7) of said servomotor (6) comprising at least one electronic compass configured to determine the orientation of the buoy (3) and a microprocessor plate responsible for calculating and controlling the actuation of the servomotor (6 ), depending on the information received by said electronic compass.
- - -
- medios para enviar/recibir información al/del sistema electrónico de control (7); means for sending / receiving information to / from the electronic control system (7);
- - -
- medios para configurar el sistema electrónico de control (7); means for configuring the electronic control system (7);
- - -
- medios para visualizar información correspondiente a la posición de la boya (3), y/o al movimiento de la pala orientable (4); means for displaying information corresponding to the position of the buoy (3), and / or the movement of the adjustable blade (4);
- - -
- medios de control para el arranque, la parada y/o la escritura de datos del sistema electrónico de control (7). control means for starting, stopping and / or writing data of the electronic control system (7).
- Categoría Category
- 56 Documentos citados Reivindicaciones afectadas 56 Documents cited Claims Affected
- Y Y
- KR 100999934B B1 (KOREA SCADA CO LTD) 09.12.2010, 1,4,7,9-14 KR 100999934B B1 (KOREA SCADA CO LTD) 09.12.2010, 1,4,7,9-14
- Descripción recuperada de EPO KIPO y figuras 1-2. Description retrieved from EPO KIPO and figures 1-2.
- Y Y
- ES 1074255 U (ARCOS REPISO VICENTE) 07.04.2011, 1,4,7,9-14 EN 1074255 U (ARCOS REPISO VICENTE) 07.04.2011, 1,4,7,9-14
- columna 2, líneas 35-55; figura 4. column 2, lines 35-55; figure 4.
- A TO
- JP H1118615 A (JATCO CORP) 26.01.1999, 1-15 JP H1118615 A (JATCO CORP) 26.01.1999, 1-15
- Recuperado de: EPO PAJ, figura 1. Recovered from: EPO PAJ, figure 1.
- A TO
- US 2012158303 A1 (KATO NAOMI et al.) 21.06.2012, 1-15 US 2012 156303 A1 (KATO NAOMI et al.) 06.21.2012, 1-15
- párrafos [31],[34],[36-38]; figura 1. paragraphs [31], [34], [36-38]; Figure 1.
- Categoría de los documentos citados X: de particular relevancia Y: de particular relevancia combinado con otro/s de la misma categoría A: refleja el estado de la técnica O: referido a divulgación no escrita P: publicado entre la fecha de prioridad y la de presentación de la solicitud E: documento anterior, pero publicado después de la fecha de presentación de la solicitud Category of the documents cited X: of particular relevance Y: of particular relevance combined with other / s of the same category A: reflects the state of the art O: refers to unwritten disclosure P: published between the priority date and the date of priority submission of the application E: previous document, but published after the date of submission of the application
- El presente informe ha sido realizado • para todas las reivindicaciones • para las reivindicaciones nº: This report has been prepared • for all claims • for claims no:
- Fecha de realización del informe 04.10.2013 Date of realization of the report 04.10.2013
- Examinador P. Sarasola Rubio Página 1/4 Examiner P. Sarasola Rubio Page 1/4
- Novedad (Art. 6.1 LP 11/1986) Novelty (Art. 6.1 LP 11/1986)
- Reivindicaciones Reivindicaciones 1-15 SI NO Claims Claims 1-15 IF NOT
- Actividad inventiva (Art. 8.1 LP11/1986) Inventive activity (Art. 8.1 LP11 / 1986)
- Reivindicaciones Reivindicaciones 2-3, 5-6, 8, 15 1, 4, 7, 9-14 SI NO Claims Claims 2-3, 5-6, 8, 15 1, 4, 7, 9-14 IF NOT
- Documento Document
- Número Publicación o Identificación Fecha Publicación Publication or Identification Number publication date
- D01 D01
- KR 100999934B B1 (KOREA SCADA CO LTD) 09.12.2010 KR 100999934B B1 (KOREA SCADA CO LTD) 12/09/2010
- D02 D02
- ES 1074255 U (ARCOS REPISO VICENTE) 07.04.2011 EN 1074255 U (VICENTE REPISO ARCOS) 04.04.2011
- D03 D03
- JP H1118615 A (JATCO CORP) 26.01.1999 JP H1118615 A (JATCO CORP) 26.01.1999
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
ES201331338A ES2426013B1 (en) | 2013-09-13 | 2013-09-13 | System and method for the orientation of a photovoltaic solar panel installed in a marine buoy |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
ES201331338A ES2426013B1 (en) | 2013-09-13 | 2013-09-13 | System and method for the orientation of a photovoltaic solar panel installed in a marine buoy |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
ES2426013A1 ES2426013A1 (en) | 2013-10-18 |
ES2426013B1 true ES2426013B1 (en) | 2014-04-04 |
Family
ID=49274123
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
ES201331338A Active ES2426013B1 (en) | 2013-09-13 | 2013-09-13 | System and method for the orientation of a photovoltaic solar panel installed in a marine buoy |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
ES (1) | ES2426013B1 (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2017060543A1 (en) * | 2015-10-07 | 2017-04-13 | Inteo Media Mobile, S.L. | Perimeter surveillance system for marine farms and similar |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3488365B2 (en) * | 1997-07-07 | 2004-01-19 | ジヤトコ株式会社 | Ocean mobile and ocean mobile management system |
JP5534248B2 (en) * | 2009-08-20 | 2014-06-25 | 国立大学法人大阪大学 | Unmanned floating material monitoring buoy, floating material monitoring system and floating material monitoring method |
KR100999934B1 (en) * | 2010-09-09 | 2010-12-09 | (주)한국스카다 | Floating solar power generating system using geomagnetic sensor and controlling method thereof |
ES1074255Y (en) * | 2010-10-27 | 2011-07-05 | Repiso Vicente Arcos | FLAG WITH MASTIL FOR FLAG |
-
2013
- 2013-09-13 ES ES201331338A patent/ES2426013B1/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
ES2426013A1 (en) | 2013-10-18 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
ES2581760T3 (en) | Vertical axis wind turbine | |
CN109869267A (en) | A kind of wave self-power generation type buoy and its electricity-generating method | |
ES2949311T3 (en) | System and procedure to control thrust and/or tower loads of a wind turbine | |
US7696633B2 (en) | Floating power generation device and system | |
ES2391332B1 (en) | AEROGENERATOR ASSEMBLY-FLOATING PLATFORM AND METHOD FOR THE ORIENTATION OF SUCH ASSEMBLY. | |
ES2400913T3 (en) | Wind power installation and procedure for automatic correction of vane adjustment errors | |
ES2938869T3 (en) | Procedures and systems for operating a wind turbine in low noise modes of operation | |
ES2710336T3 (en) | Procedure to optimize the power recovered by a wind turbine reducing the mechanical impact on the structure | |
ATE392550T1 (en) | DEVICE FOR WIND POWER STATION LOCATED IN DEEP WATER | |
CN106160631A (en) | A kind of many housings nested type stormy waves light integrated self-powered data buoy | |
US6688925B2 (en) | Wind and water motor | |
ES2426013B1 (en) | System and method for the orientation of a photovoltaic solar panel installed in a marine buoy | |
KR101056607B1 (en) | Sleep floating solar power device | |
ES2659827T3 (en) | Wind power plant and method for controlling a wind turbine generator in a wind power plant | |
KR101165739B1 (en) | Solar Light Power Generating Device and Mooring Device therefor | |
ES2665559T3 (en) | Wind turbine control system and method | |
CN218229317U (en) | Ice zone drifting buoy | |
WO2009030792A1 (en) | Mechanical solar tracker | |
US12031526B2 (en) | Portable wind turbine | |
Tõnisson et al. | Changes on coasts of western Estonia and Russian Gulf of Finland, caused by extreme storm Berit in November 2011 | |
CN205945594U (en) | Nested formula stormy waves optical integrated circuit self -power data buoy of many casings | |
US8492917B2 (en) | Electrical power generating system | |
WO2004081376A1 (en) | Power generation system combining photovoltaic power generation and wind power generation | |
KR20100112361A (en) | The sea structure of wind power generator | |
CN205507560U (en) | Screw impulse type floats photovoltaic tracking device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
FG2A | Definitive protection |
Ref document number: 2426013 Country of ref document: ES Kind code of ref document: B1 Effective date: 20140404 |