IT9047688A1 - AUTOMATIC BAND DEVICE FOR MEASUREMENT OF DIFFUSED SOLAR RADIATION. - Google Patents

Description

struttura (4), la banda (1) e la struttura (4) stessa, in modo da portare costantemente ia banda (1) in posizione tale da tenere in ombra il piranometro (3). structure (4), the band (1) and the structure (4) itself, so as to constantly bring the band (1) in a position such as to keep the pyranometer (3) in the shade.

DESCRIZIONE DESCRIPTION

La presente invenzione ha per oggetto un dispositivo a banda automatica per la misura della radiazione solare diffusa. The present invention relates to an automatic band device for measuring diffused solar radiation.

Come è noto, può essere interessante, in vari settori della ricerca, misurare la radiazione solare diretta e quella diffusa. As is known, it can be interesting, in various fields of research, to measure direct and diffuse solar radiation.

La misurazione del primo tipo di radiazione viene eseguita mediante un inseguitore solare a due gradi di libertà che tiene conto della variazione della posizione del soie al trascorrere dell'ora del giorno e del giorno dell'anno. The measurement of the first type of radiation is performed by means of a two-degree-of-freedom solar tracker which takes into account the variation in the position of the soybean as the time of day and day of the year pass.

Lo strumento di misurazione, o pireliometro, è montato sull'inseguitore solare in maniera tale da puntare costantemente verso il disco solare. The measuring instrument, or pyrheliometer, is mounted on the solar tracker in such a way that it constantly points towards the solar disk.

Poiché questo tipo di sistemi è complesso, delicato e molto costoso, generalmente si ricava la radiazione solare diretta misurando la radiazione solare globale e quella diffusa, e quindi sottraendo il valore della seconda radiazione alla prima. Since this type of systems is complex, delicate and very expensive, direct solar radiation is generally obtained by measuring the global and diffuse solar radiation, and then subtracting the value of the second radiation from the first.

Appare quindi evidente come la misurazione della radiazione diffusa acquisti un valore ancora più rilevante. It therefore appears evident that the measurement of scattered radiation acquires an even more relevant value.

Attualmente, nelle stazioni climatologiche, la radiazione solare diffusa è misurata mediante un dispositivo a bande che, interponendo la banda tra lo strumento di misura, o piranometro, e il disco del sole, impedisce l'arrivo sul sensore della radiazione diretta. Currently, in climatological stations, diffused solar radiation is measured by means of a band device which, by placing the band between the measuring instrument, or pyranometer, and the disk of the sun, prevents direct radiation from reaching the sensor.

Lo strumento impiegato a tale scopo consiste, sostanzialmente, in un comune piranometro sormontato da una banda semicircolare che si interpone, lungo il cammino apparente del sole durante la giornata, tra il sensore e la radiazione collimata proveniente dal sole. The instrument used for this purpose basically consists of a common pyranometer surmounted by a semicircular band which is interposed, along the apparent path of the sun during the day, between the sensor and the collimated radiation coming from the sun.

La banda, per poter seguire la traiettoria del sole nei vari giorni dell'anno, è disposta in modo da scorrere lungo una guida su cui sono indicate la declinazione solare e la latitudine. The band, in order to follow the sun's trajectory in the various days of the year, is arranged so as to run along a guide on which the solar declination and latitude are indicated.

Questa regolazione della posizione della banda è eseguita manualmente dall'operatore, in modo che il piranometro resti sempre in ombra. This adjustment of the position of the band is performed manually by the operator, so that the pyranometer always remains in the shade.

Ovviamente, dimenticanze nel rimuovere la banda o spostamenti in maniera e in misura errata portano il piranometro a trovarsi, per qualche breve periodo, esposto alla radiazione diretta, per cui la validità della misurazione è inficiata. Obviously, forgetfulness in removing the band or displacements in an incorrect way and measure lead the pyranometer to be exposed to direct radiation for a short time, so the validity of the measurement is invalidated.

Sono state, inoltre, proposte apparecchiature che misurano contemporaneamente la radiazione diretta e quella diffusa. Studi e prove effettuate su queste apparecchiature hanno tuttavia dimostrato come non siano molto affidabili soprattutto a causa degli organi meccanici continuamente in movimento. In addition, equipment has been proposed that simultaneously measure direct and diffuse radiation. However, studies and tests carried out on these equipments have shown that they are not very reliable, above all due to the continuously moving mechanical parts.

Alla luce di quanto sopra, appare evidente la necessità di disporre di uno strumento per la misurazione della radiazione diffusa che sia semplice strutturalmente e che automaticamente sia in grado di mantenere il piranometro in ombra per tutto l'anno. In the light of the above, the need to have an instrument for measuring the scattered radiation that is structurally simple and automatically capable of keeping the pyranometer in the shade for the whole year appears evident.

Un altro scopo dell'invenzione è quello di realizzare uno strumento del tipo detto che sia economico e che abbia movimenti meccanici assai 1imitati. Another object of the invention is that of realizing an instrument of the said type which is economical and has very limited mechanical movements.

Forma pertanto oggetto specifico della presente invenzione un dispositivo a banda automatica per la misura della radiazione solare diffusa comprendente uno strumento di misurazione della radiazione diffusa o piranometro; una banda semicircolare, disposta superiormente rispetto allo strumento avente concavità rivolta verso detto strumento e larghezza sufficiente a porre in ombra lo strumento stesso; una struttura, imperniata girevolmente sull'asse verticale di detto strumento, e portante detta banda semicircolare; mezzi per porre in rotazione detta struttura; e un complesso per mantenere costantemente in ombra lo strumento, disposto sulla stessa struttura portante la banda, nel piano contenente l'asse di rotazione di detta struttura, la struttura e la banda stessa, e comprendente un sensore di luce che comanda detti mezzi di rotazione. Therefore, the specific object of the present invention is an automatic band device for measuring the diffused solar radiation comprising an instrument for measuring the diffused radiation or pyranometer; a semicircular band, arranged above the instrument, having a concavity facing said instrument and a width sufficient to overshadow the instrument itself; a structure, pivotally pivoted on the vertical axis of said instrument, and carrying said semicircular band; means for rotating said structure; and an assembly for keeping the instrument constantly in the shade, arranged on the same structure carrying the band, in the plane containing the rotation axis of said structure, the structure and the band itself, and comprising a light sensor which controls said rotation means .

Detta banda semicircolare, di preferenza, si estende per un arco di cerchio superiore a 90°. Said semicircular band preferably extends for an arc of a circle greater than 90 °.

Il complesso per mantenere costantemente in ombra il piranometro sarà, di preferenza, costituito da due lastre verticali affacciate, realizzate in materiale antiossidazione, in particolare anticorodal, sagomate preferibilmente a forma di settore angolare, e chiuse superiormente da un materiale trasparente; tra dette lastre essendo disposto il sensore di luce, in particolareuna fotocellula. The assembly for keeping the pyranometer constantly in the shade will preferably consist of two facing vertical plates, made of anti-oxidation material, in particular anticorodal, preferably shaped in the form of an angular sector, and closed at the top by a transparent material; the light sensor, in particular a photocell, being arranged between said plates.

Dette lastre saranno disposte e realizzate in modo tale da costituire una finestra superiore, chiusa da detto materiale trasparente, avente ampiezza azimutale di circa 1,5 gradi e ampiezza zen itale di circa 90°. Said plates will be arranged and made in such a way as to constitute an upper window, closed by said transparent material, having an azimuth amplitude of about 1.5 degrees and a zen ital amplitude of about 90 °.

La presente invenzione verrà ora descritta secondo sue forme preferite di realizzazione con particolare riferimento alle figure dei disegni allegati in cui: The present invention will now be described according to its preferred embodiments with particular reference to the figures of the attached drawings in which:

la figura 1 è una vista di tre-quarti del dispositivo secondo l'invenzione; Figure 1 is a three-quarter view of the device according to the invention;

la figura 2 è una vista prospettica del davanti del dispositivo di figura 1; e Figure 2 is a perspective view of the front of the device of Figure 1; And

la figura 3 è una vista prospettica posteriore del dispositivo di figura 1. Figure 3 is a rear perspective view of the device of Figure 1.

Il dispositivo secondo l'invenzione comprende una banda 1 semicircolare, ruotante attorno ad un asse verticale mediante un motorino (non mostrato), racchiuso nell'involucro 1 al di sotto del piranometro 3. The device according to the invention comprises a semicircular band 1, rotating around a vertical axis by means of a motor (not shown), enclosed in the casing 1 below the pyranometer 3.

La banda 1 ruota attorno all'asse verticale passante per il piranometro 3 e presenta la concavità della sua superficie rivolta verso il piranometro 3 stesso. The band 1 rotates around the vertical axis passing through the pyranometer 3 and has the concavity of its surface turned towards the pyranometer 3 itself.

La banda 1 è supportata da un braccio 4, girevole attorno a detto asse, e sul quale è previsto il complesso 5 che consente di mantenere costantemente in ombra il piranometro 3. The band 1 is supported by an arm 4, rotatable around said axis, and on which the assembly 5 is provided which allows the pyranometer 3 to be kept constantly in the shade.

Detto complesso comprende una fotocellula 6 disposta tra due lastre 7, realizzate in materiale antiossidazione come ad esempio anticorodal, sagomate in forma di settore angolare, disposte verticalmente affacciate tra di loro e chiuse superiormente da uno strato 8 di materiale trasparente (vedere in particolare la figura 3). Said assembly comprises a photocell 6 arranged between two plates 7, made of anti-oxidation material such as anticorodal, shaped in the form of an angular sector, arranged vertically facing each other and closed at the top by a layer 8 of transparent material (see in particular figure 3).

Le lastre 7 realizzano una stretta finestra di ampiezza azimutale di circa 1.5 gradi e di ampiezza zenitale di 90 gradi circa, da cui entra la radiazione diretta solo quando la finestra è orientata verso il sole non coperto da nubi. Dette lastre 7 sono poste nel piano contenente l'asse di rotazione ed il braccio 4 della banda 1 e sono solidali all'equipaggiamento mobile. The plates 7 create a narrow window with an azimuth amplitude of about 1.5 degrees and a zenith amplitude of about 90 degrees, from which direct radiation enters only when the window is oriented towards the sun not covered by clouds. Said plates 7 are placed in the plane containing the rotation axis and the arm 4 of the band 1 and are integral with the mobile equipment.

Quando la fotocellula 6 riceve energia collimata con il sole, la banda 1 tiene in ombra il piranometro 3. Qualora la fotocellula 6 non sia più raggiunta dalla radiazione diretta, azionerà il motorino che, facendo ruotare il braccio 4 riporta la banda 1 in posizione tale per cui il piranometro è in ombra. When the photocell 6 receives energy collimated with the sun, the band 1 keeps the pyranometer in the shade 3. If the photocell 6 is no longer reached by direct radiation, it will activate the motor which, by rotating the arm 4, brings the band 1 back to such position so the pyranometer is in the shade.

Questo tipo di struttura fa si che in presenza di un sufficiente livello di radiazione solare diretta, l'equipaggio mobile costituito da braccio 4, lastre 7, banda 1, esegua nel tempo delle piccole rotazioni per tenere costantemente la fotocellula 6 orientata verso il sole e il piranometro 3 in ombra. This type of structure means that in the presence of a sufficient level of direct solar radiation, the mobile unit consisting of arm 4, plates 7, band 1, performs small rotations over time to keep the photocell 6 constantly oriented towards the sun and the pyranometer 3 in the shade.

Inoltre, se il sole è coperto da nubi non spesse - e pertanto vi è ancora un elevato livello di radiazione diffusa - l'equipaggio mobile continua a ruotare da Est ad Ovest e viceversa fintanto che non riappare radiazione diretta, mentre se il cielo è completamente coperto da nubi oppure è notte - il che equivale a radiazione diffusa al di sotto di una soglia minima stabilita - l'equipaggio mobile resta fermo in attesa di un più elevato livello di radiazione diffusa che lo induca a riprendere la ricerca della radiazione diretta. Furthermore, if the sun is covered by thin clouds - and therefore there is still a high level of diffuse radiation - the mobile crew continues to rotate from East to West and vice versa until direct radiation reappears, while if the sky is completely covered by clouds or it is night - which is equivalent to scattered radiation below a minimum established threshold - the mobile crew remains stationary waiting for a higher level of scattered radiation that induces it to resume the search for direct radiation.

Una adeguata scelta delle sue soglie di radiazione che stabiliscono l'attesa, la ricerca e l'inseguimento della radiazione diretta, della velocità di rotazione e della rapidità di frenata del sistema di inseguimento, contribuiscono affinchè lo strumento fornisca misure soddisfacenti. An adequate choice of its radiation thresholds which establish the wait, search and tracking of direct radiation, rotation speed and braking speed of the tracking system, contribute to the instrument providing satisfactory measurements.

La scelta del motorino dovrà essere tale da garantire una buona resistenza da opporre agli sforzi derivanti, ad esempio, dal vento che agisce sulle lastre 7. The choice of the motor must be such as to guarantee a good resistance to oppose the stresses deriving, for example, from the wind acting on the plates 7.

Saranno inoltre previsti un deviatore e un fine-corsa (non mostrati) che permettono alla banda 1 di spazzare tutti gli angoli azimutali occupati dal sole in ogni ora dell'anno. There will also be a diverter and a limit switch (not shown) that allow band 1 to sweep all the azimuth angles occupied by the sun at any time of the year.

La presente invenzione è stata descritta con riferimento specifico ad alcune sue forme preferite di realizzazione, ma è da intendersi che variazioni e/o modifiche potranno essere apportate dagli esperti nel ramo senza per questo uscire dal relativo ambito di protezione. The present invention has been described with specific reference to some of its preferred embodiments, but it is to be understood that variations and / or modifications may be made by those skilled in the art without thereby departing from the relative scope of protection.

Claims (6)

RIVENDICAZIONI 1. Dispositivo a banda automatica per la misurazione della radiazione solare diffusa, caratterizzato dal fatto di comprendere uno strumento di misurazione della radiazione diffusa, o piranometro; una banda semicircolare, disposta superiormente allo strumento e avente concavità rivolta verso lo strumento stesso e larghezza sufficiente a porlo in ombra; una struttura portante detta banda semicircolare e imperniata girevolmente sull'asse verticale dello strumento; mezzi per porre in rotazione detta struttura; e un complesso per mantenere costantemente in ombra lo strumento, disposto sulla stessa struttura portante la banda, nel piano contenente l'asse di rotazione di detta struttura, la struttura e la banda stessa, e comprendente un sensore di luce che comanda detti mezzi di rotazione. CLAIMS 1. Automatic band device for measuring diffuse solar radiation, characterized in that it comprises an instrument for measuring diffused radiation, or pyranometer; a semicircular band, arranged above the instrument and having a concavity facing the instrument itself and a width sufficient to put it in the shade; a supporting structure said semicircular band and pivotally pivoted on the vertical axis of the instrument; means for rotating said structure; and an assembly for keeping the instrument constantly in the shade, arranged on the same structure carrying the band, in the plane containing the rotation axis of said structure, the structure and the band itself, and comprising a light sensor which controls said rotation means . 2. Dispositivo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detta banda semicircolare si estende per un arco di cerchio superiore a 90° . 2. Device according to claim 1, characterized in that said semicircular band extends for an arc of a circle greater than 90 °. 3. Dispositivo secondo la rivendicazione 1 o 2, caratterizzato dal fatto che detto complesso per mantenere costantemente in ombra il piranometro comprende due lastre verticali affacciate, tra cui è previsto il sensore di luce, chiuse superiormente da un materiale trasparente. 3. Device according to claim 1 or 2, characterized in that said assembly for keeping the pyranometer constantly in the shade comprises two facing vertical plates, between which the light sensor is provided, closed at the top by a transparent material. 4. Dispositivo secondo la rivendicazione 3, in cui dette lastre sono in materiale antiossidazione, in particolare anticorodal. 4. Device according to claim 3, in which said plates are made of anti-oxidation material, in particular anticorodal material. 5. Dispositivo secondo la rivendicazione 3 o 4, in cui dette lastre sono sagomate a forma di settore angolare. 5. Device according to claim 3 or 4, in which said plates are shaped in the form of an angular sector. 6. Dispositivo secondo una delle rivendicazioni da 3 a 5, caratterizzato dal fatto che dette lastre formano tra di loro una finestra superiore, chiusa da detto materiale trasparente, avente ampiezza azimutale di circa 1,5 gradi e ampiezza zenitale di circa 90 gradi. 6. Device according to one of claims 3 to 5, characterized in that said plates form an upper window between them, closed by said transparent material, having an azimuth amplitude of about 1.5 degrees and a zenith amplitude of about 90 degrees.