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Patentes

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Número de publicaciónWO2015162322 A1
Tipo de publicaciónSolicitud
Número de solicitudPCT/ES2015/070308
Fecha de publicación29 Oct 2015
Fecha de presentación17 Abr 2015
Fecha de prioridad24 Abr 2014
Número de publicaciónPCT/2015/70308, PCT/ES/15/070308, PCT/ES/15/70308, PCT/ES/2015/070308, PCT/ES/2015/70308, PCT/ES15/070308, PCT/ES15/70308, PCT/ES15070308, PCT/ES1570308, PCT/ES2015/070308, PCT/ES2015/70308, PCT/ES2015070308, PCT/ES201570308, WO 2015/162322 A1, WO 2015162322 A1, WO 2015162322A1, WO-A1-2015162322, WO2015/162322A1, WO2015162322 A1, WO2015162322A1
InventoresOSTIATEGUI Roberto CALVO, BURGOS David CANTERO
SolicitanteFundación Tekniker
Exportar citaBiBTeX, EndNote, RefMan
Enlaces externos:  Patentscope, Espacenet
A dirt sensor and method for detecting the amount of dirt on a surface
WO 2015162322 A1
Resumen
The invention relates to a sensor (20) for detecting the amount of dirt on a surface, said sensor comprising: a transparent surface (21) exposed to dirt; a light emitter (22) for emitting a beam towards the transparent surface; a first light receiver (23) and a second light receiver (25); means (24) disposed between the light emitter (22) and the transparent surface (21) and configured to allow part of the light from the emitter to pass towards the transparent surface (21) and to re-direct the rest of the light towards the second receiver (25); acquisition and processing means (26). The first light receiver (23) is configured to receive light diffused upon impact with dirt on the external face (21e) of the transparent surface (21). The acquisition and processing means (26) are configured to calculate a percentage measurement of the degree of dirt on said transparent surface (21).
Reclamaciones  traducido del español  (El texto procesado por OCR puede contener errores)
REIVINDICACIONES CLAIMS
1 .- Un sensor (20) para detectar la cantidad de suciedad de una superficie, caracterizado por que comprende: una superficie transparente (21 ) que está expuesta a suciedad en su cara exterior (21 e); 1 .- A sensor (20) for detecting the quantity of dirt from a surface, characterized by comprising: a transparent surface (21) is exposed to dirt on its outer face (21 e); un emisor de luz (22) configurado para emitir un haz de luz en un determinado rango frecuencial hacia dicha superficie transparente (21 ) cuya suciedad en su cara exterior (21 e) se va a medir; a light emitter (22) configured to emit a light beam in a certain frequency range to said transparent surface (21) whose dirt on its outer face (21 e) to be measured; un primer receptor de luz (23) configurado para detectar luz en dicho determinado rango frecuencial; a first light receiver (23) configured to detect light in said given frequency range; un segundo receptor de luz (25) configurado para detectar luz en dicho determinado rango frecuencial; a second receiver light (25) configured to detect light in said given frequency range; medios (24) situados entre dicho emisor de luz (22) y dicha superficie transparente (21 ), estando dichos medios (24) configurados para dejar pasar una parte de la luz procedente de dicho emisor de luz (22) hacia dicha superficie transparente (21 ) y para redireccionar el resto de luz procedente de dicho emisor de luz (22) hacia dicho segundo receptor de luz (25); means (24) located between said light emitter (22) and said transparent surface (21), said means (24) being configured to pass a portion of the light from said light emitter (22) to said transparent surface ( 21) and to redirect the rest of light from said light emitter (22) to said second light receiver (25); medios de adquisición y procesamiento (26); means acquisition and processing (26); estando dicho primer receptor de luz (23) configurado para recibir, de dicha parte de la luz procedente del emisor de luz (22) que llega hasta la superficie transparente (21 ), la luz difundida al chocar contra la suciedad de la cara externa (21 e) de dicha superficie transparente (21 ); first light receiver (23) configured to receive said part of the light from the light emitter (22) that reaches the transparent surface (21), the light being that spread when hitting the dirt from the outer face ( 21 e) of said transparent surface (21); y estando dichos medios de adquisición y procesamiento (26) configurados para calcular, a partir de la luz detectada por dicho segundo receptor de luz (25) y de la luz detectada por dicho primer receptor de luz (23), una medida porcentual del grado de suciedad de dicha superficie transparente (21 ). and said means of acquisition and processing (26) configured to calculate, from the light detected by said second light receiver (25) and the light detected by said first light receiver (23), a percentage measure of degree being dirt said transparent surface (21).
2. - El sensor (20) de la reivindicación 1 , donde dichos medios (24) situados entre dicho emisor de luz (22) y dicha superficie transparente (21 ) son un divisor de haz. 2. - The sensor (20) of claim 1, wherein said means (24) located between said light emitter (22) and said transparent surface (21) is a beam splitter.
3. -El sensor de cualquiera de las reivindicaciones 1 ó 2, donde dicho emisor de luz (22) está situado en un plano que forma un ángulo de α grados con el plano en el que está situada la superficie transparente (21 ), donde dicho ángulo α varía entre 30 y 60 e . 3. -The sensor of any of claims 1 or 2, wherein said light emitter (22) is located in a plane forming an angle of α degrees to the plane in which is located the transparent surface (21), where said angle α varies between 30 and 60 e.
4. -EI sensor de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde dicho primer receptor de luz (23) comprende una matriz de fotodiodos. 4. -ei sensor of any of the preceding claims, wherein said first light receiver (23) comprises a photodiode array.
5. -EI sensor de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde dichos medios (24) situados entre dicho emisor de luz (22) y dicha superficie transparente (21 ) están situados en un plano que forma un ángulo de β grados con el plano en el que está situado el emisor de luz (22), donde dicho ángulo β varía entre 30 y 60 e . 5. -ei sensor of any of the preceding claims, wherein said means (24) located between said light emitter (22) and said transparent surface (21) are located in a plane forming an angle β with the plane in degrees which it is located the light emitter (22), wherein said angle β varies between 30 and 60 and.
6. -EI sensor de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde dicho emisor de luz (22) está configurado para emitir un haz de luz en el rango de luz infrarroja y dichos primer (23) y segundo (25) receptores de luz están configurados para detectar luz en el rango de luz infrarroja. 6. sensor -ei any preceding claim, wherein said light emitter (22) is configured to emit a light beam in the range of infrared light and said first (23) and second (25) light receivers are configured to detect light in the infrared light range.
7. -EI sensor de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde dichos medios de adquisición y procesamiento (26) comprenden medios para ajustar la medida en función de la temperatura. 7. -ei sensor of any of the preceding claims, wherein said means of acquisition and processing (26) comprise means for adjusting the extent depending on the temperature.
8.-EI sensor de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde dicha superficie transparente (21 ) es un cristal. 8. EI-sensor of any of the preceding claims, wherein said transparent surface (21) is a crystal.
9. -El sensor de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende además un atenuador de luz (27) dispuesto delante del segundo receptor (25). 9. -The sensor of any of the preceding claims, further comprising a dimmer (27) disposed in front of the second receiver (25).
10. - Uso del sensor de cualquiera de las reivindicaciones anteriores para detectar la cantidad de suciedad de un espejo concentrador de energía térmica. 10. - Use of any of the preceding claims for detecting the amount of dirt from a thermal energy concentrator mirror sensor.
1 1 . eleven . -Un procedimiento para detectar la cantidad de suciedad de una superficie, caracterizado por las etapas de: -A Method for detecting the quantity of dirt from a surface, characterized by the steps of:
- emitir un haz de luz en un determinado rango frecuencial hacia una superficie transparente (21 ) que está expuesta a suciedad en su cara exterior (21 e); - Emitting a beam of light in a given frequency range to a transparent surface (21) is exposed to dirt on its outer face (21 e);
- captar en un primer receptor de luz (23) la luz difundida al chocar contra la suciedad de dicha superficie transparente (21 ); - Grasp at first light receiver (23) diffused light striking the dirt of said transparent surface (21);
- desviar una parte de la luz emitida, antes de que llegue a dicha superficie transparente (21 ), para captarla en un segundo receptor de luz (25), para tomar dicha luz desviada como referencia; - Diverting a portion of the emitted light before it reaches said transparent surface (21), to capture it in a second light receiver (25), to take that light deflected by reference;
-calcular, a partir de la luz detectada por dicho segundo receptor de luz (25) y de la luz detectada por dicho primer receptor de luz (23), una medida porcentual del grado de suciedad de dicha superficie transparente (21 ). -Calculate, from the light detected by said second light receiver (25) and the light detected by said first light receiver (23), a percentage measure of the degree of contamination of said transparent surface (21).
12.- Programa informático que comprende instrucciones de código de programa de ordenador para realizar el método de la reivindicación 1 1 . 12. Computer program comprising program code instructions for the computer method of claim 1 January.
Descripción  traducido del español  (El texto procesado por OCR puede contener errores)

A DIRT SENSOR AND METHOD FOR DETECTING THE AMOUNT OF DIRT ON A SURFACE A DIRT SENSOR AND METHOD FOR DETECTING THE AMOUNT OF DIRT ON A SURFACE

Campo de la invención Field of the Invention

La presente invención pertenece al campo de los sensores de suciedad o polvo, y más concretamente, al campo de los sensores de suciedad depositada sobre superficies, ya sean planas, curvas, rugosas o de otras características. The present invention pertains to the field of sensors of dirt or dust, and more specifically, the field of sensors of dirt deposited on surfaces, whether flat, curved, rough or other characteristics. Una aplicación del sensor de suciedad de la invención es la medición de suciedad en espejos concentradores de centrales solares térmicas. An application of dirt sensor of the invention is the measurement of dirt in concentrating mirrors of solar thermal power plants.

Antecedentes de la invención BACKGROUND OF THE INVENTION

Actualmente hay un gran interés en la fabricación de plantas solares de grandes dimensiones para generar energía. There is currently a great interest in making large solar power plants to generate energy. Una de las tecnologías más punteras es la basada en plantas de tecnología de torre. One of the most advanced technologies is based tower technology plants. La técnica utiliza un conjunto de espejos o superficies reflexivas (llamados heliostatos) que siguen al sol y concentran la radiación solar en uno o varios receptores que se encuentran en la parte superior de una torre. The technique uses a set of mirrors or reflective surfaces (called heliostats) that track the sun and concentrate solar radiation in one or more receptors found in the top of a tower. Desde el receptor o receptores el calor es transferido a un fluido caloportador, por ejemplo agua, que será la fuente de vapor para a su vez producir electricidad. Since the receiver or receivers heat is transferred to a heat transfer fluid, for example water, which will be the source of steam to turn produce electricity. Esta tecnología es muy eficiente debido a las altas temperaturas a que se puede operar. This technology is very efficient due to the high temperatures that can be operated. También son de destacar las plantas de tecnología cilindroparabólica, basadas en un conjunto de espejos cilindroparabólicos (concentradores cilindroparabólicos, CCP) que se colocan sobre una estructura de forma que puedan seguir el movimiento del sol. Also noteworthy are the plants of parabolic trough technology, based on a set of parabolic mirrors (parabolic trough concentrators, PCCs) that are placed on a structure so that they can follow the sun's movement. La radiación solar captada es concentrada sobre un tubo receptor que lleva en su interior un fluido capaz de absorber el calor. The captured solar radiation is concentrated onto a receiver tube that carries within it a fluid capable of absorbing heat. El fluido alcanza así altas temperaturas y transmite la energía térmica al vapor de agua, que será la fuente de vapor para a su vez generar electricidad. The fluid thus reaches high temperatures and transmits thermal energy to water vapor, which is the source of steam to turn generate electricity. Especialmente en el caso de superficies reflexivas destinadas a usarse en plantas solares para generar energía, interesa que el espejo se aproveche al 100%. Especially in the case of reflective surfaces intended for use in solar power plants to generate power, interested in the mirror take 100%. En esta aplicación, los heliostatos se diseñan para que sean prácticamente planos. In this application, the heliostats are designed to be virtually flat. Posibles defectos que pueden presentarse son defectos de borde o en las esquinas, por ejemplo. Possible defects are defects that can occur edge or corner, for example.

Un elemento clave en estas plantas son las superficies reflexivas que concentran la radiación solar, también llamados concentradores solares térmicos. A key element in these plants are reflective surfaces that concentrate solar radiation, also called solar thermal concentrators. Un aspecto a controlar en estas superficies reflexivas reside en la geometría, ya que para que las superficies concentren la radiación solar en la zona de interés, su forma debe ser adecuada. One aspect to control in these reflective surfaces resides in geometry, because for surfaces concentrate the solar radiation in the area of interest, how they should be adequate. Otro aspecto fundamental es su limpieza, pues cualquier partícula de polvo perjudica el rendimiento solar del concentrador. Another fundamental aspect is clean, because any dust particles impairs the solar concentrator performance.

Para determinar la suciedad en espejos (en general, en las superficies reflexivas del tipo de las mencionadas en el párrafo anterior), son conocidos los equipos comerciales denominados reflectómetros, que permiten medir directamente la perdida de reflectividad de un espejo con gran precisión. To determine the dirt on mirrors (generally in the reflective surfaces of the type mentioned in the preceding paragraph) are known reflectometers called commercial equipment, which allow to directly measure the loss of reflectivity of a mirror with high accuracy. Su principal problema es que son muy caros, interfieren parcialmente con la luz que se desea reflejar en el espejo, requieren un ajuste mecánico preciso respecto de la superficie y son susceptibles de que sus ópticas capten suciedad, lo cual desvirtúa la medida. Their main problem is that they are very expensive, partially interfere with the light to be reflected in the mirror, require precise mechanical adjustment with respect to the surface and are susceptible to its optical capture dirt, which distorts the measure. La patente estadounidense US8323421 B2 describe un sistema de limpieza automático para paneles solares que comprende, entre otros elementos, un dispositivo de detección capaz de determinar si los paneles solares necesitan limpiarse. US patent US8323421 B2 describes an automatic cleaning system for solar panels comprising, among other elements, a sensing device capable of determining whether solar panels need to be cleaned.

La solicitud de patente internacional WO2012/089485A1 describe un módulo fotovoltaico que genera energía eléctrica a partir de la energía solar, en el que se puede detectar la suciedad de su superficie. The international patent application WO2012 / 089485A1 describes a photovoltaic module that generates electricity from solar energy, which can detect dirt from its surface. El modulo fotovoltaico está formado por un panel solar y medios de detección que indican la cantidad de polvo y suciedad acumulada sobre el panel solar. The photovoltaic module consists of a solar panel and detection means indicating the amount of dust and dirt accumulated on the solar panel. La detección se produce mediante un receptáculo con una superficie paralela a la celda solar, una fuente de luz fuera del receptáculo, un conjunto de sensores en el interior del receptáculo y una unidad de control para monitorizar la cantidad de luz que llega a los sensores y generar una señal distorsionada cuando la cantidad de luz está por debajo de un determinado umbral. Detection occurs by a receptacle with a line parallel to the solar cell surface, a light source outside the receptacle, a sensor assembly inside the receptacle and a control unit to monitor the amount of light reaching the sensors and generate a distorted signal when the quantity of light is below a certain threshold.

Descripción de la invención DESCRIPTION OF THE INVENTION

La presente invención proporciona un dispositivo y un procedimiento capaces de determinar la cantidad de polvo o suciedad depositada sobre su superficie sensible. The present invention provides a device and method capable of determining the amount of dust or dirt on its sensitive surface.

En un primer aspecto de la invención, se proporciona un sensor para detectar la cantidad de suciedad de una superficie. In a first aspect of the invention, a sensor is provided for detecting the amount of dirt from a surface. El sensor comprende: una superficie transparente que está expuesta a suciedad en su cara exterior; The sensor comprises: a transparent surface which is exposed to dirt on its outer face; un emisor de luz configurado para emitir un haz de luz en un determinado rango frecuencial hacia la superficie transparente cuya suciedad en su cara exterior se va a medir; a light emitter configured to emit a beam of light at a certain frequency range to which the transparent surface dirt on its outer face is to be measured; un primer receptor de luz configurado para detectar luz en dicho determinado rango frecuencial; a first light receiver configured to detect light in said given frequency range; un segundo receptor de luz configurado para detectar luz en dicho determinado rango frecuencial; light a second receiver configured to detect light in said given frequency range; medios situados entre el emisor de luz y la superficie transparente, estando estos medios configurados para dejar pasar una parte de la luz procedente del emisor de luz hacia la superficie transparente y para redireccionar el resto de luz procedente del emisor de luz hacia el segundo receptor de luz; means located between the light emitter and the transparent surface, these being configured to pass a part of the light from the light emitter toward the transparent surface and to redirect the rest of light from the light emitter to the second receiver means light; medios de adquisición y procesamiento. means acquisition and processing. El primer receptor de luz está configurado para recibir, de dicha parte de la luz procedente del emisor de luz que llega hasta la superficie transparente, la luz difundida al chocar contra la suciedad de la cara externa de la superficie transparente. The first light receiver is configured to receive, from that part of the light from the light emitter that reaches the transparent surface, the diffused light striking the dirt from the outer surface of the transparent surface. Los medios de adquisición y procesamiento están configurados para calcular, a partir de la luz detectada por el segundo receptor de luz y de la luz detectada por el primer receptor de luz, una medida porcentual del grado de suciedad de la superficie transparente. Means acquisition and processing are configured for calculating, from the light detected by the second light receiver and light detected by the first light receiver a percentage measure the degree of soiling of the transparent surface.

Preferentemente, los medios situados entre el emisor de luz y la superficie transparente son un divisor de haz. Preferably, the means positioned between the light emitter and the transparent surface is a beamsplitter.

Preferentemente, el emisor de luz está situado en un plano que forma un ángulo de α grados con el plano en el que está situada la superficie transparente, donde este ángulo α varía entre 30 y 60 e . Preferably the light emitter is located in a plane forming an angle of α degrees to the plane in which is located the transparent surface, where this angle α varies between 30 and 60 and.

Preferentemente el primer receptor de luz comprende una matriz de fotodiodos. Preferably the first light receiver comprises a photodiode array.

Preferentemente, los medios situados entre el emisor de luz y la superficie transparente están situados en un plano que forma un ángulo de β grados con el plano en el que está situado el emisor de luz, donde dicho ángulo β varía entre 30 y 60 e . Preferably, the means positioned between the light emitter and the transparent surface are located in a plane forming an angle of β degrees with the plane in which is located the light emitter, wherein said β angle varies between 30 and 60 and.

Preferentemente el emisor de luz está configurado para emitir un haz de luz en el rango de luz infrarroja y los primer y segundo receptores de luz están configurados para detectar luz en el rango de luz infrarroja. Preferably the light emitter is configured to emit a beam of light in the range of infrared light and the first and second light receivers are configured to detect light in the infrared light range. Preferentemente, los medios de adquisición y procesamiento comprenden medios para ajustar la medida en función de la temperatura. Preferably the means comprises acquisition and processing means for adjusting the extent depending on the temperature. Preferentemente la superficie transparente es un cristal. Preferably the transparent surface is a crystal.

En una posible realización, se dispone un atenuador de luz delante del segundo receptor. In one possible embodiment, light dimmer before the second receiver is disposed. En otra posible realización, se proporciona el uso del sensor descrito anteriormente, para detectar la cantidad de suciedad de un espejo concentrador de energía térmica. In another possible embodiment, the use of the sensor described above is provided to detect the amount of dirt from a thermal energy concentrator mirror.

En otra posible realización, se proporciona un procedimiento para detectar la cantidad de suciedad de una superficie. In another possible embodiment, a method is provided for detecting the quantity of dirt from a surface. El procedimiento tiene las etapas de: emitir un haz de luz en un determinado rango frecuencial hacia una superficie transparente que está expuesta a suciedad en su cara exterior; The method has the steps of: emitting a beam of light in a given frequency range to a transparent surface which is exposed to dirt on its outer face; captar en un primer receptor de luz la luz difundida al chocar contra la suciedad de la superficie transparente; grasp at first light receiving scattered light striking the dirt on the transparent surface; desviar una parte de la luz emitida, antes de que llegue a la superficie transparente, para captarla en un segundo receptor de luz, para tomar dicha luz desviada como referencia; divert a portion of the emitted light before it reaches the transparent surface to capture it in a second light receiver to take that light deflected by reference; calcular, a partir de la luz detectada por el segundo receptor de luz y de la luz detectada por el primer receptor de luz, una medida porcentual del grado de suciedad de la superficie transparente. calculating, from the light detected by the second light receiver and light detected by the first light receiver a percentage measure the degree of soiling of the transparent surface.

Por último, se proporciona un programa informático que comprende instrucciones de código de programa de ordenador para realizar el método anterior. Finally, a computer program comprising code instructions for computer program is provided the above method.

Ventajas y características adicionales de la invención serán evidentes a partir de la descripción en detalle que sigue y se señalarán en particular en las reivindicaciones adjuntas. Further advantages and features of the invention will become apparent from the following detailed description and pointed out in particular in the appended claims.

Breve descripción de las figuras BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES

Para complementar la descripción y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características de la invención, de acuerdo con un ejemplo de realización práctica de la misma, se acompaña como parte integrante de la descripción, un juego de figuras en el que con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente: La figura 1 ilustra el principio de funcionamiento del sensor de la invención. To complete the description and in order to aid a better understanding of the characteristics of the invention, according to an example of practical embodiment thereof, accompanying as an integral part of the description, a set of drawings in which with character illustration and not restrictively, the following has been represented: figure 1 illustrates the operating principle of the sensor of the invention.

La figura 2A ilustra un esquema de los elementos que forman un dispositivo de acuerdo con una posible realización de la invención. 2A illustrates a schematic of the elements forming a device according to a possible embodiment of the invention. La figura 2B muestra una vista exterior frontal del dispositivo de acuerdo con una posible realización de la invención. 2B shows a front exterior view of the device according to a possible embodiment of the invention. La figura 2C muestra un detalle del esquema de la figura 2A, en el que se observa cómo el ángulo de reflexión de la luz reflejada por el divisor de haz es igual al ángulo de incidencia del haz incidente en el divisor de haz. 2C shows a detail of the diagram of Figure 2A, which shows how the angle of reflection of the light reflected by the beamsplitter is equal to the angle of incidence of the beam incident on the beam splitter.

La figura 3 muestra un diagrama de bloques de la electrónica de adquisición y procesamiento de acuerdo con una posible realización de la invención. 3 shows a block diagram of the electronic acquisition and processing according to a possible embodiment of the invention.

La figura 4 muestra en detalle el bloque de procesamiento de las señales proporcionadas por los receptores de medida y de referencia. Figure 4 shows in detail the block processing the signals provided by the receivers measuring and reference.

Descripción de un modo de realización de la invención La figura 1 ilustra el principio de funcionamiento del sensor de la invención: al iluminar con una fuente de luz 12 las partículas de suciedad 1 1 depositadas sobre una superficie transparente 10, la luz es difundida en distintas direcciones, aumentándose la cantidad de luz dispersada 13 en proporción a la cantidad de polvo depositada en esa superficie. Description of an embodiment of the invention Figure 1 illustrates the operating principle of the sensor of the invention: by illuminating with a light source 12 dirt particles 1 1 deposited on a transparent surface 10, the light is diffused in various directions, increasing the amount of scattered light 13 in proportion to the amount of dust deposited on that surface. La luz se emite hacia la parte interna de la superficie 10 (por ejemplo, un cristal), de forma que la luz difundida 13 por las partículas de suciedad 1 1 depositadas en la parte externa de la superficie 10, es proyectada (dispersada) hacia un transductor óptico (por ejemplo, un conjunto de fotodetectores) 14. La cantidad de luz captada por estos es proporcional al número de partículas depositadas 1 1 . Light is emitted toward the inside of the surface 10 (e.g., glass), so that the scattered light 13 by the dirt particles January 1 deposited on the outside surface 10 is projected (dispersed) to an optical transducer (eg, a set of photodetectors) 14. The amount of light captured by these is proportional to the number of particles deposited on January 1. El transductor óptico, controlado por una unidad de procesamiento y tratamiento de señales (no ilustrada), proporciona una medida correspondiente a esa cantidad. The optical transducer, controlled by a processing unit and signal processing (not shown), provides a measure for the quantity.

El sensor de la invención, basándose en el principio de funcionamiento anterior, consigue optimizar una serie de propiedades, a saber: minimizar la interferencia de fuentes de luz (naturales o artificiales); The sensor of the invention, based on the principle of previous performance, able to optimize a number of properties, namely: minimize interference from light sources (natural or artificial); minimizar la dependencia de las medidas con la temperatura; minimize dependence with temperature measurements; y maximizar la sensibilidad. and maximize sensitivity.

La figura 2A ilustra un esquema de un dispositivo de acuerdo con una posible realización de la invención. 2A illustrates a schematic of a device according to a possible embodiment of the invention. Se trata de un sensor de suciedad 20 para detectar la cantidad de suciedad (polvo u otras partículas) de una superficie transparente 21 que está expuesta, por su cara externa 21 e, a la suciedad. It is a dirt sensor 20 to detect the amount of dirt (dust or other particles) of a transparent surface 21 which is exposed on its outer face 21 and, dirt. La superficie transparente 21 es preferentemente un cristal transparente. The transparent surface 21 is preferably a transparent glass. En el esquema de la figura 2, la superficie transparente 21 es sustancialmente plana, pero no es imprescindible que sea así. In the scheme of Figure 2, the transparent surface 21 is substantially planar, but need not be so. Por el contrario, la superficie 21 puede ser curva, rugosa o de cualquier otra característica. By contrast, the surface 21 may be curved, rough or any other characteristic. La superficie 21 actúa como captador de suciedad. The surface 21 acts as a dirt trap. En uso del dispositivo 20 como sensor de suciedad, el dispositivo se puede situar al lado de una superficie de interés, ya sea plana, curva, rugosa, etc. In use of the device 20 as dirt sensor, the device can be placed next to a surface of interest, either flat, curved, rough, etc. El dispositivo 20 indicará la cantidad de polvo presumiblemente depositada en esa superficie de interés, considerando que está al lado del sensor (y por tanto ambos captarán una cantidad similar de polvo o suciedad). The device 20 will indicate the amount of dust deposited on the surface presumably of interest, considering that is next to the sensor (and therefore both will capture a similar amount of dust or dirt). Por tanto, el dispositivo 20 sirve para indicar que en su área sensible (cara exterior 21 e de la superficie 21 ) ha captado una determinada cantidad de suciedad. Therefore, the device 20 serves to indicate that in the sensitive area (outer face 21 and surface 21) has captured a certain amount of dirt.

Como muestra de forma general la figura 2A, el sensor de suciedad 20 comprende una superficie transparente 21 que es el área sensible cuya suciedad captada se va a detectar, emulando lo que ocurre en una superficie cuya suciedad se quiere controlar. As shown generally 2A, dirt sensor 20 comprises a transparent surface 21 which is the sensitive area which captured dirt to be detected, emulating what happens in an area whose soil is to be controlled. Un posible ejemplo de superficie cuya suciedad se quiere emular, para lo que el dispositivo 20 se sitúa próxima a esa superficie, es un espejo concentrador de energía. One possible example of surface dirt which is to emulate, to which the device 20 is placed close to the surface, is an energy concentrator mirror. Así, si en el espejo se deposita polvo, sustancialmente en la misma medida se depositará polvo en la superficie transparente 21 del sensor 20. Midiendo el polvo en la superficie 21 del sensor 20, se extrapola que aproximadamente la misma cantidad se habrá depositado en el espejo concentrador. Thus, if dust is deposited on the mirror, substantially the same as dust will be deposited on the transparent surface 21 of the sensor 20. By measuring the dust on the surface 21 of the sensor 20, it is extrapolated that approximately the same amount is saved on the concentrating mirror.

El sensor de suciedad 20 comprende también un emisor de luz 22, preferentemente infrarroja. Dirt sensor 20 also comprises a light emitter 22, preferably infrared. Alternativamente, el emisor de luz 22 puede emitir en otra frecuencia o frecuencias diferentes del rango espectral del infrarrojo, tal como el espectro visible u otras frecuencias del espectro no visible. Alternatively, the light emitter 22 may emit a different frequency or frequencies of the spectral range infrared, visible spectrum as the frequency or other non-visible spectrum. Este emisor 22 emite un haz de luz hacia la superficie interna 21 i de la superficie transparente 21 cuya suciedad se va a medir. This emitter 22 emits a beam of light toward the inner surface 21 i of the transparent surface 21 whose dirt is to be measured. Preferentemente, el emisor 22 se sitúa en un plano que forma un ángulo de α grados con respecto al plano de la muestra (superficie transparente 21 ). Preferably, the emitter 22 is located in a plane forming an angle of α degrees relative to the plane of the sample (transparent surface 21). Es decir, preferentemente el emisor 22 no emite desde un plano paralelo a la superficie plana 21 .Preferentemente el ángulo α varía entre 30 y 60 e . That is, the emitter 22 preferably not emitted from a flat surface parallel to the plane 21 .Preferentemente the angle α varies between 30 and 60 and. En la implementación del ejemplo, se ha elegido α = 45 e . In the exemplary implementation, it was chosen and α = 45. Alternativamente, el emisor 22 puede emitir su haz de luz de forma sustancialmente perpendicular a la superficie transparente 21 . Alternatively, the emitter 22 can emit its light beam substantially perpendicularly to the transparent surface 21. En este caso, el emisor 22 se sitúa en un plano sustancialmente paralelo al de la superficie transparente 21 (implementación no ilustrada). In this case, the emitter 22 is in a plane substantially parallel to the transparent surface 21 (implementation not shown) plane.

El sensor 20 comprende también un receptor de luz o fotodetector 23 configurado para captar la luz en el mismo rango espectral del emisor 22. Es decir, si el emisor 22 emite un haz de luz infrarroja, el receptor 23 es un receptor de luz infrarroja. The sensor 20 also comprises a light receiver or photodetector 23 configured to collect light in the same spectral range of the transmitter 22. That is, if the emitter 22 emits a beam of infrared light, the receiver 23 is a receiver of infrared light. El receptor de luz 23 debe situarse en aquel lugar/posición que permita recoger la máxima luz difundida por el polvo / suciedad depositado sobre la parte exterior de la superficie transparente 21 . The light receiver 23 should be placed at that location / position in order to collect the maximum light scattered by dust / dirt deposited on the outside of the transparent surface 21. En una posible realización, ilustrada en la figura 2A, el receptor de luz 23 se sitúa en un plano sustancialmente paralelo a la muestra (superficie transparente 21 ), del lado interno 21 i de la misma. In one possible embodiment, illustrated in Figure 2A, the light receiver 23 is placed in a plane substantially parallel to the sample (transparent surface 21), the inner side 21 of the same plane i. El receptor 23 puede situarse alternativamente en otras posiciones, siempre y cuando pueda desde ellas captar sustancialmente la cantidad de luz difundida por el polvo acorde con la sensibilidad que se requiera para el sensor concreto 21 . The receiver 23 may be located alternatively in other positions, as long as it can from them substantially capture the amount of light scattered by dust according to the sensitivity required for the particular sensor 21. Este receptor 23 está formado preferentemente por un conjunto de fotodiodos. This receiver 23 is preferably formed by a photodiode array. En una implementación concreta, el receptor 23 se implementa con una matriz de cuatro fotodiodos. In a particular implementation, receiver 23 is implemented with an array of four photodiodes. Los inventores han observado que estos cuatro fotodetectores, cuyos efectos se suman, distribuidos sobre parte del área hacia la que se dirige la luz difundida, proporcionan elevada sensibilidad para la geometría concreta ensayada. The inventors have found that these four photodetectors, whose effects are added, distributed over part of the area to which the scattered light is directed, provide high sensitivity to the tested concrete geometry. El sensor 20 comprende también un divisor de haz 24 (en inglés, beam splitter), situado entre el emisor de 22 y la superficie transparente 21 cuya suciedad se va a medir. The sensor 20 also comprises a beam splitter 24 (in English, beam splitter), located between the emitter 22 and the transparent surface 21 whose dirt is to be measured. El divisor de haz 24 debe situarse en una posición tal que el haz de luz emitido por el emisor 22 hacia la superficie 21 se encuentre en su camino con el divisor de haz 24. The beam splitter 24 must be placed in a position such that the light beam emitted by the emitter 22 to the surface 21 is on its way to the beamsplitter 24.

El sensor 20 comprende también un receptor (fotodetector) de referencia 25. Opcionalmente el sensor 20 puede tener un atenuador de luz 27 situado por delante del receptor de referencia 25 y preferentemente sustancialmente paralelo al mismo. The sensor 20 also comprises a receiver (photodetector) 25. Optionally, the reference sensor 20 may have a dimmer 27 located ahead of the reference receiver 25 and preferably substantially parallel thereto. El atenuador 27 se utiliza si es necesario evitar saturar el fotodetector de referencia 25. El sensor 20 tiene también medios de adquisición y procesamiento 26, para interpretar y procesar las medidas, que se detallan en relación con las figuras 3 y 4. The attenuator 27 is used if necessary avoid saturating the reference photodetector 25. The sensor 20 also has means 26 acquisition and processing, to interpret and process steps, as detailed in connection with Figures 3 and 4.

El funcionamiento del sensor 20 es el siguiente: el emisor 22 proyecta la luz que emite sobre la cara interna 21 i (protegida con respecto a la suciedad exterior) de la superficie transparente 21 cuya suciedad se va a medir. The operation of sensor 20 is as follows: the emitter 22 projects light emitted on the inner face 21 i (protected for contamination outside) of the transparent surface 21 whose dirt is to be measured. La luz emitida por el emisor 22 se encuentra en su camino con el divisor de haz 24, que debe por tanto estar dispuesto entre el emisor 22 y la superficie transparente 21 , de forma que el haz de luz emitido por el emisor 22 llegue hasta el divisor de haz 24. El divisor 24 deja pasar hacia la superficie plana un porcentaje de la potencia emitida, mientras que redirige (desvía) el resto de la potencia emitida. The light emitted by the emitter 22 is on its way to the beam splitter 24, which must therefore be disposed between the emitter 22 and the transparent surface 21, so that the light beam emitted by the emitter 22 reaches the beam splitter 24. the splitter 24 passes to the flat surface a percentage of the emitted power, while redirects (deflects) the rest of the emitted power. La figura 2C muestra un detalle del esquema de la figura 2A, en el que se observa, como un experto sabe, cómo el ángulo de incidencia p -con respecto a la perpendicular del divisor 24- del haz incidente procedente del emisor 22 es igual al ángulo de reflexión p de la luz reflejada o desviada por el divisor de haz 24. Esta potencia desviada es captada por el fotodetector de referencia 25. Por tanto, el fotodetector de referencia 25 puede situarse en cualquier posición, siempre y cuando sea capaz de captar la radiación desviada por el divisor de haz 24. Se consigue así obtener una muestra de la señal luminosa emitida por el emisor 22. La cantidad (porcentaje) de luz que atraviesa sin desviarse el divisor de haz 24 hacia la superficie transparente 21 y la cantidad (porcentaje) de luz que atraviesa sin desviarse el divisor de haz 24 hacia la superficie transparente 21 dependen de las geometrías de los haces y de los elementos concretos que se utilicen en el sensor. 2C shows a detail of the diagram of Figure 2A, which is observed as an expert knows, how the angle of incidence p, with respect to the perpendicular divider 24- incident beam from the emitter 22 is equal to reflection angle p of the light reflected or deflected by the beamsplitter 24. This power offset is captured by the reference photodetector 25. therefore, the reference photodetector 25 could be placed in any position, provided it is able to capture radiation deflected by the beamsplitter 24. This achieves obtain a sample of the light signal emitted by the emitter 22. the amount (percentage) of light passing through without deviating the beam splitter 24 to the transparent surface 21 and the amount (percentage) of light passing through without deviating from the beam splitter 24 towards the transparent surface 21 depend on the geometry of the beams and concrete elements used in the sensor. Por ejemplo, puede diseñarse el sensor 20 de forma que el porcentaje de luz que atraviesa sin desviarse el divisor de haz 24 hacia la superficie transparente 21 sea de entre el 50% y el 90%, mientras que el porcentaje de luz que se desvía hacia el fotodetector de referencia 25 sea de entre el 50% y el 10%. For example, it can be designed sensor 20 so that the percentage of light passing through without deviating the beam splitter 24 to the transparent surface 21 is between 50% and 90%, while the percentage of light that is diverted to the reference photodetector 25 is between 50% and 10%. El fotodetector de referencia 25 proporciona de esta forma una medida de la intensidad real de la luz generada por el emisor 22. The reference photodetector 25 thus provides a measure of the actual intensity of the light generated by the emitter 22.

La luz (el porcentaje de luz que ha dejado pasar, sin desviarse, el divisor de haz 24) recibida en la superficie transparente 21 (en su cara interna 21 i) atraviesa dicha superficie 21 . Light (the percentage of light that has passed up, without deviating, the beam splitter 24) received at the transparent surface 21 (on the inner face 21 i) through said surface 21. Si hay suciedad en su superficie externa 21 e, la luz, al chocar con la suciedad, se difunde en dirección a la cara interna 21 i, hasta alcanzar la matriz de fotodetectores o receptor de medida 23. Por esta razón, el receptor de medida 23 debe situarse en cualquier posición que le permita captar la radiación difundida al chocar con la suciedad. If there is dirt on its outer surface 21 and the light, colliding with dirt, diffuses towards the inner face 21 i, reaching the photodetector array or measuring receiver 23. For this reason, the measuring receiver 23 must be placed in any position to capture the radiation spread when hitting the dirt. En el caso ideal de que no hubiese nada de suciedad en la cara externa 21 e, no habría difusión de la luz y, por tanto, toda la luz que llegase a la superficie plana 21 la atravesaría hacia el exterior. Ideally there was nothing that dirt on the outside case 21 and there would be no light diffusion and therefore all light arrived at the flat surface 21 the traverse outward. Sin embargo, en la práctica, aun suponiendo que la cara externa 21 e estuviese totalmente limpia, la cara interior 21 i de la superficie transparente reflejaría una pequeña parte de la luz hacia el interior del sensor, comportándose como un espejo. However, in practice, even if the outer face 21 and were completely clean, the inner face 21 of the transparent surface i reflect a small part of the light into the sensor, behaving like a mirror. La cantidad de luz reflejada por este efecto depende del tipo de superficie. The amount of light reflected by this effect depends on the type of surface. El sensor 20 de la invención elimina este efecto mediante un parámetro que se obtiene en el proceso de calibración del sensor. The sensor 20 of the invention eliminates this effect using a parameter obtained in the sensor calibration process. La disposición del emisor 22, divisor de haz 24, superficie de muestra 21 y receptor de referencia 25 debe elegirse de forma que una cantidad suficiente de potencia del emisor 22 llegue a la superficie de muestra 21 (por ejemplo, entre el 50% y el 90%), que una cantidad suficiente de potencia del emisor 22 llegue, redireccionada por el divisor de haz 24, al receptor de referencia 25 (por ejemplo, entre el 50% y el 10%) y que se minimicen las interferencias entre los elementos internos del sensor 20. En una realización preferente, el divisor de haz 24 está situado preferentemente en un plano que forma un ángulo de β grados con respecto al plano en el que está situado el emisor de luz 22. Preferentemente el ángulo β varía entre 30 y 60 e . The arrangement of the emitter 22, beam splitter 24, sample surface 21 and the reference receiver 25 should be chosen so that a sufficient amount of power of the transmitter 22 reaches the sample surface 21 (eg, between 50% and 90%), a sufficient amount of power of the transmitter 22 arrives, redirected by the beam splitter 24, the receiver 25 (for example, between 50% and 10%) and that interferences are minimized between elements internal sensor 20. in a preferred embodiment, the beam splitter 24 is preferably located in a plane forming an angle of β degrees relative to the plane in which is located the light emitter 22. preferably the angle β ranges from 30 and 60 e. En la implementación del ejemplo, se ha elegido β = 45 e . In the exemplary implementation, it was chosen and β = 45. Teniendo en cuenta que, en la implementación del ejemplo, el receptor de referencia 25 está situado a 90 e con respecto al haz principal emitido por el emisor 22, este β = 45 e minimiza las interferencias entre los elementos del sensor. Given that, in the exemplary implementation, the reference receiver 25 is located at 90 and with the main beam emitted by emitter 22, this β = 45 and minimizes interference between the sensor elements.

En la implementación del ejemplo, se ha elegido una superficie transparente 21 sustancialmente plana, pero podría alternativamente elegirse otro tipo de superficie. In the exemplary implementation, it is chosen substantially flat transparent surface 21, but other surface could alternatively be chosen. Además, la superficie transparente es, en este ejemplo, de forma rectangular, como se aprecia en la figura 2B. In addition, the transparent surface is, in this example, of rectangular shape, as shown in Figure 2B. También en la implementación del ejemplo, como superficie transparente 21 se ha elegido un sustrato que se emplea para fabricar concentradores parabólicos, debido a que una aplicación destacada del sensor de la invención es la detección de suciedad en concentradores parabólicos. Also in the exemplary implementation, as transparent surface 21 has been chosen a substrate is used to manufacture parabolic concentrators, because an outstanding application of the invention is the detection sensor dirt parabolic concentrators. Se ha elegido el mismo sustrato para tener el mismo nivel de adherencia. It has chosen the same substrate to have the same level of grip.

Los medios de adquisición y procesamiento (electrónica de adquisición y procesamiento) 26 controlan en primer lugar la emisión de luz (del emisor 22) mediante una señal de corriente senoidal controlada que es generada digitalmente mediante un componente software (por ejemplo, pero de forma no limitativa, ejecutado a 4 kHz). Means acquisition and processing electronics (acquisition and processing) 26 controls first light emission (emitter 22) by a signal of sinusoidal current controlled which is generated digitally by a software component (for example, but in a non limiting, executed to 4 kHz). Como se detalla en relación con las figuras 3 y 4, la electrónica de adquisición y procesamiento adquiere las señales de los fotodetectores de medida 23 y de referencia 25 y las procesa en un componente software (que en un ejemplo, pero de forma no limitativa, se ejecuta también a una frecuencia de 4kHz). As detailed in connection with Figures 3 and 4, electronic acquisition and processing acquires signals from the photodetectors measure 23 and reference 25 and processed in a software component (in an example, but not limited to, is also implemented at a frequency of 4 kHz).

Como se ha indicado anteriormente, el sensor 20 minimiza la interferencia de fuentes de luz (naturales o artificiales); As noted above, sensor 20 minimizes interference of light sources (natural or artificial); minimiza la dependencia de las medidas con la temperatura; minimizes dependence with temperature measurements; y maximiza la sensibilidad. and maximizes sensitivity.

La interferencia de las fuentes de luz externas al sensor (por ejemplo, del sol) se minimizan como se explica a continuación: En primer lugar, la fuente de luz 22 se escoge dentro del espectro de forma que su intensidad supere a la cantidad de luz recibida desde el sol en la misma banda del espectro. Interference sources external to the sensor (eg, sunlight) are minimized as explained below: First, the light source 22 is selected within the range so that its intensity exceeds the amount of light received from the sun in the same band of spectrum. Preferentemente, se elige una fuente de luz infrarroja. Preferably, a source of infrared light is chosen. En segundo lugar, los fotodetectores 23 25 incorporan filtros selectivos (infrarrojos en el caso de que el emisor emita luz infrarroja). Second, the photodetectors 23 25 incorporate selective filters (in the case of infrared emitter emits infrared to light). Por último, la fuente de luz 22 se modula con una frecuencia relativamente elevada (por ejemplo, entre 80 y 150 Hz). Finally, the light source 22 is modulated with a relatively high frequency (for example, between 80 and 150 Hz). En un ejemplo, se elige una señal modulada a 135 Hz. Esta frecuencia se escoge de forma que sea lo bastante alta para rechazar posibles fuentes de luz natural o artificial oscilantes, pero evitando en cualquier caso los armónicos de 50Hz y 60 Hz de las redes de alimentación, y de forma que se genere con una resolución alta teniendo en cuenta la frecuencia de muestreo del generador. In one example, a modulated signal at 135 Hz is chosen. This frequency is chosen so that it is high enough to reject possible sources of natural or artificial oscillating light, but at all times avoiding harmonics of 50Hz and 60Hz networks power, and so that is generated with a high resolution taking into account the sampling frequency generator. Dado que la fuente de luz 22 es modulada a una frecuencia concreta, la parte de esa luz difundida por la suciedad oscila también a esa misma frecuencia. Since the light source 22 is modulated at a specific frequency, part of the light scattered by dirt also oscillates at the same frequency. Por esta razón, los medios de detección 23 comprenden un filtro selectivo paso banda que permite recoger solo la luz difundida originada por el emisor 22 y no por otras fuentes de luz. For this reason, the detection means 23 comprise a selective bandpass filter which allows only collect scattered light caused by the emitter 22 and not by other light sources. La medida de luz difundida está así siempre proporcionada a la propia luz emitida por el emisor 22 del sensor 20. Measuring diffused light is thus always provided to the light itself emitted by the emitter 22 of sensor 20.

Con respecto al efecto sobre las medidas de la variación de temperatura, ésta afecta al sensor 20 en múltiples aspectos, que incluyen tanto la propia electrónica como la estructura opto-mecánica del conjunto y los dispositivos emisores y receptores de infrarrojos. Regarding the effect on measures of the temperature change, it affects the sensor 20 in many aspects, including both the own electronic structure as opto-mechanics I set and emitting devices and infrared receivers. Por ello, el sensor 20 comprende medios y técnicas para realizar compensaciones térmicas. Therefore, the sensor 20 comprises means and techniques for thermal compensation. En particular, el sensor 20 comprende medios para realizar compensaciones térmicas en los dispositivos emisores y receptores de infrarrojos, en los que estos efectos térmicos son especialmente relevantes. In particular, the sensor 20 comprises means for thermal compensation in the emitters and receivers infrared devices in which these thermal effects are especially relevant. Los emisores de infrarrojos presentan una elevada variación con la temperatura de la relación entre intensidad de luz emitida y la corriente aplicada (variación de ganancia en torno a 0.5% / e C o superiores). Infrared emitters have a high variation with temperature of the relationship between emitted light intensity and the applied current (gain variation around 0.5% / and C or higher). Esta variación, además, es diferente entre distintas unidades de una misma serie de dispositivos con la misma referencia de producto. This variation also differs between different units of the same series of devices with the same reference product. También los fotodetectores presentan variación de ganancia con la temperatura, aunque en menor grado, y también este es diferente ente distintas unidades de un mismo componente. Photodetectors have also gain variation with temperature, although to a lesser degree, and this is different being different units of the same component. Además, los fotodetectores presentan un nivel de señal u offset en la oscuridad que varía con la temperatura. In addition, the photodetectors have a signal level in the dark or offset that varies with temperature. Este "offset" es también diferente entre diversas unidades del mismo componente. This "offset" is also different between different units of the same component.

Preferentemente, el sensor 20 minimiza el efecto de la señal de offset de los fotodetectores 23 25 mediante la citada técnica de modulación y mediante una demodulación y filtrado paso banda que elimina todas las contribuciones de recepción de luz continua en la señal recibida en todos los fotodetectores 23 25. Preferably, the sensor 20 minimizes the effect of the offset signal from the photodetectors 23 25 by art cited modulation and by demodulation and filtering bandpass that removes all contributions receiving continuous light in the received signal in all photodetectors 23 25.

Además, el efecto de la variación de ganancia en la fuente de emisión de luz 22 se minimiza preferentemente mediante una técnica de fotodetección diferencial: se mide continuamente la luz emitida (en el emisor 22) y se pondera la luz difusa recibida (en el receptor 23) con respecto a la luz emitida. Furthermore, the effect of gain variation in the emission source of light 22 is preferably minimized by a technique of differential photodetection: continuously measuring the emitted light (in the transmitter 22) and the diffuse light received (in the receiver is weighted 23) with respect to the emitted light. Esta técnica elimina también la componente de variación de ganancia común de los dos receptores (de referencia 25 y de medida 23), pero no elimina la diferencia de ganancia existente entre los distintos componentes fotodetectores. This technique also removes the variation component common gain of the two receivers (reference measurement 25 and 23), but does not eliminate the difference in gain between the various components photodetectors. Preferentemente el efecto de la diferencia de ganancia entre los fotodetectores se minimiza mediante un transductor de temperatura y un algoritmo de compensación. Preferably the effect of the gain difference between the photodetectors is minimized by a temperature transducer and a compensation algorithm.

Por último, la sensibilidad se maximiza preferentemente gracias a la selección y control de una fuente de luz 22, preferentemente infrarroja, de elevada intensidad ya la fotodetección mediante una matriz de 4 fotodetectores que adicionan la corriente obtenida en cada uno de ellos y además están expuestos a distintas áreas de detección de la luz difusa, sumando así la captación de energía lumínica en un área mayor que un único fotodetector. Finally, the sensitivity is preferably maximized through selection and control of a light source 22, preferably infrared, high intensity and photodetection by a matrix of four photodetectors which add the current obtained at each and are also exposed different detection areas diffuse light, thus adding light energy uptake in a larger area than a single photodetector. La figura 3 muestra un diagrama de bloques de una posible implementación de la electrónica de adquisición y procesamiento 26. Un parámetro Calib_Gain permite ajustar el rango de medida del sensor. Figure 3 shows a block diagram of a possible implementation of electronic acquisition and processing 26. A Calib_Gain parameter lets you adjust the measurement range of the sensor. Este parámetro se obtiene mediante el proceso de calibración. This parameter is obtained by the calibration process. Otro parámetro Calib_Bias permite eliminar los efectos de difusión de la luz emitida generados por las propias paredes internas del sensor 20 y el efecto de reflexión de la cara interna 21 i de la superficie 21 . Another parameter Calib_Bias eliminates the effects of diffusion of the emitted light generated by the very inner walls of the sensor 20 and the reflection effect of the inner face 21 i of the surface 21. Este parámetro también se obtiene mediante el proceso de calibración. This parameter is also obtained through the calibration process. Un bloque de procesamiento 261 realiza la demodulación de las dos señales proporcionadas por los fotodiodos de medida 23 (señal 2623) y de referencia 25 (señal 2625) y proporciona la información ponderada equivalente a la relación medida/referencia out_261 . A processing block 261 performs demodulation of the two signals provided by photodiodes 23 measure (signal 2623) and 25 (signal 2625) and provides the equivalent measurement / out_261 weighted reference relationship information. Un bloque 262 convierte los valores de tanto por 1 a tanto por 100 utilizando el parámetro Calib_Gain. A block 262 converts the values of both 1 to 100 using the thus Calib_Gain parameter. Un bloque 263 permite modificar la medida en función de la temperatura mediante un algoritmo de interpolación. A block 263 to modify the extent a function of temperature using an interpolation algorithm. Permite por tanto corregir la diferencia de ganancia con la temperatura entre fotodetectores y otras derivas térmicas, para lo que interviene un subsistema 265. Finalmente, el bloque 264 realiza cálculos estadísticos de la medida en un determinado periodo de tiempo (medida promediada, valor máximo, valor mínimo y desviación típica). Thus it allows to correct the gain difference between photodetectors with temperature and other thermal drift, for involving a subsystem 265. Finally, block 264 performs statistical calculations of the measure within a certain period of time (averaged measured, maximum value, minimum value and standard deviation).

La figura 4 muestra en detalle una parte del bloque de procesamiento 261 de las señales proporcionadas por los receptores de medida 23 y de referencia 25. Sobre las dos señales 2623 2625 (procedentes de los dos receptores 23 25) se realiza el mismo procesamiento: Primero se trata la señal recibida 2623 2625 mediante un retenedor o muestreador de orden cero 261 1 . 4 shows in detail a part of the processing block 261 of the signals provided by the receivers measure reference 23 and 25. On the two signals 2623 2625 (from the two receivers 23 25) the same processing is performed: First the signal received by a retainer 2623 2625 or zero sampler 261 is 1 order. La señal resultante se trata mediante un filtro paso banda 2612, preferentemente de orden 8, y con frecuencia de corte centrada en una frecuencia que preferentemente varía entre 80 y 150 Hz (por ejemplo, 135 Hz). The resulting signal is processed by a bandpass filter 2612, preferably of order 8, and cutoff frequency in a frequency centered preferably ranges between 80 and 150 Hz (for example, 135 Hz). La señal así obtenida es rectificada 2613 y posteriormente tratada por un filtro paso bajo 2614 preferentemente de segundo orden (por ejemplo de 2 Hz de frecuencia de corte). The signal thus obtained is rectified 2613 and subsequently treated by a lowpass 2614 preferably second order (eg 2 Hz cutoff frequency) filter. El resultado de este procesamiento es el valor de la amplitud de las señales de medida 2614m y referencia 2614r. The result of this processing is the value of the amplitude of the measurement signals and 2614r 2614m reference. Realizando la división 2615 entre ambas, se obtiene la relación medida/referencia out_261 que corresponde por lo tanto a una medida diferencial (en la que desaparecen las influencias térmicas indicadas anteriormente). 2615 performing division between the two, the measure / out_261 reference ratio corresponding therefore to a differential measurement (in which thermal influences disappear indicated above) is obtained. El bloque de procesamiento 261 comprende además otros elementos destinados a detectar si la medida es incorrecta. The processing block 261 further comprises other elements for detecting whether the measure is incorrect. Por simplicidad, estos bloques adicionales no se muestran en el esquema de la figura 4. For simplicity, these additional blocks not shown in the diagram of Figure 4.

Como ha podido apreciarse, el sensor de suciedad 20 proporciona una medida porcentual del grado de limpieza (o suciedad) de la superficie de muestra 21 expuesta. As has been seen, the dirt sensor 20 provides a measure of the percentage cleaning (or dirt) of the sample surface 21 exposed. Esta medida presenta así un valor de 0 cuando la suciedad es máxima y un valor de 100 cuando la suciedad es mínima. This measure thus has a value of 0 when dirt is maximum and a value of 100 when dirt is minimal. Los términos suciedad máxima- suciedad mínima se establecen en el proceso de calibración del dispositivo, considerando que la suciedad mínima se alcanza tras limpiar lo máximo posible la superficie 21 , mientras que para la suciedad máxima se pueden considerar distintos patrones de suciedad o difusión de la luz. The dirt minimum dirt maximalist terms set out in the calibration of the device, whereas the minimum is reached after cleaning dirt as much as possible the surface 21, while for maximum dirt can be considered different patterns of dirt or dissemination of light. Para detectar la suciedad de una superficie cualquiera, por ejemplo un espejo concentrador de central solar térmica, se debe colocar el sensor 20 al lado de la superficie de interés. To detect any dirt from a surface, for example a solar thermal concentrator mirror center, place the sensor 20 adjacent to the surface of interest. Considerando que, debido a la proximidad, la superficie de muestra 21 del sensor 20 captará sustancialmente la misma cantidad de suciedad que la superficie de interés, el dispositivo 20 indicará la cantidad de polvo presumiblemente depositada en esa superficie de interés. Whereas, due to proximity, the sample surface 21 of the sensor 20 will capture substantially the same amount of dirt that the surface of interest, the device 20 will indicate the amount of dust deposited on that surface presumably of interest.

El proceso de medida establece un periodo inicial de estabilización programable a partir del cual el equipo realiza medidas de forma cíclica o periódica. The measurement process establishes an initial stabilization period programmable from which the computer performs cyclical measures or periodically. El periodo entre medidas es también programable y está limitado por el tiempo mínimo de adquisición y procesamiento de los datos de medida. The period between measurements is also programmable and is limited by the minimum time acquisition and processing of measurement data. En una posible realización, se ha establecido este periodo mínimo en 10 segundos (optimizado tras pruebas experimentales), mientras que el resultado de la medida del sensor corresponde al promediado de las medidas calculadas en el tiempo estacionario. In a possible embodiment, this minimum period has been established in 10 seconds (optimized after experimental tests), while the measurement result of the sensor corresponds to averaging the measures calculated at steady time. Preferentemente, el resultado de la medida del sensor corresponde al promediado de las medidas calculadas en la segunda mitad del periodo de adquisición, que es cuando las señales demoduladas alcanzan la estabilidad. Preferably, the measurement result of the sensor corresponds to averaging of the calculated measures in the second half of the acquisition period, when the demodulated signals reach stability.

Preferentemente, el proceso de calibración requiere realizar dos medidas que definen el rango dinámico del sensor. Preferably, the calibration process involves two steps that define the dynamic range of the sensor. Con el sustrato (la superficie transparente 21 ) completamente limpio, se realiza la primera medida de referencia que define el máximo grado de limpieza identificado con el valor 100%. With the substrate (the transparent surface 21) completely clean, the first reference measurement which defines the maximum degree of cleanliness identified with the value 100% is performed. Para la segunda medida, que se emplea como referencia del mínimo de limpieza, se deposita sobre el sustrato el grado de suciedad que se identifica con el valor 0 %. For the second measure, which is used as reference minimum cleaning is deposited on the substrate the degree of dirt that is identified with the value 0%. El resultado final del proceso es una medida relativa de suciedad con un rango que va entre 0 y 100 de forma que el valor máximo corresponde con la máxima limpieza relativa y el valor mínimo con la mínima limpieza relativa. The end result of the process is a relative measure of dirt with a range that goes from 0 to 100 so that the maximum value corresponds to the maximum relative cleanliness and the minimum value with relative minimal cleaning. Para simplificar el acceso a las medidas ya la calibración se ha desarrollado una aplicación informática que permite la monitorización en tiempo real del proceso de medida y la modificación de los parámetros internos de configuración del dispositivo. To simplify access to measurement and calibration has developed a software application that enables real-time monitoring of the measurement process and modification of the internal settings of the device. La aplicación dispone además de mecanismos de soporte que simplifican el proceso de calibración. The application also has support mechanisms that simplify the calibration process.

Se ha desarrollado un prototipo que se alimenta con un voltaje de entre 5 y 24V y cuenta con un interface MODBUS RTU vía RS485 a través del cual puede accederse al resultado de la medida y que permite la configuración de los parámetros de funcionamiento de forma remota. It has developed a prototype that is powered by a voltage of 5 to 24V and has an interface MODBUS RTU via RS485 through which can be accessed measurement result and allows the configuration of the operating parameters remotely.

El sensor aquí descrito tiene especial aplicación en la medición y control de suciedad en espejos concentradores de centrales solares térmicas. The sensor described herein has particular application in measuring and control dirt concentrating mirrors of solar thermal power plants.

En este texto, la palabra "comprende" y sus variantes (como "comprendiendo", etc.) no deben interpretarse de forma excluyente, es decir, no excluyen la posibilidad de que lo descrito incluya otros elementos, pasos etc. In this text, the word "comprises" and its variants (such as "comprising", etc.) should not be interpreted in an exclusive manner, ie not exclude the possibility that what is described includes other elements, steps etc.

Por otra parte, la invención no está limitada a las realizaciones concretas que se han descrito sino abarca también, por ejemplo, las variantes que pueden ser realizadas por el experto medio en la materia (por ejemplo, en cuanto a la elección de materiales, dimensiones, componentes, configuración, etc.), dentro de lo que se desprende de las reivindicaciones. Moreover, the invention is not limited to the specific embodiments described herein but also encompasses, for example, variants that can be carried by a person skilled in the art (for example, the choice of materials, dimensions , components, configuration, etc.), within what is deduced from the claims.

Citas de patentes
Patente citada Fecha de presentación Fecha de publicación Solicitante Título
WO2012089485A18 Dic 20115 Jul 2012Arcelik Anonim SirketiA photovoltaic module whereof surface dirt is detected
DE102011082793A1 *15 Sep 201121 Mar 2013Carl Zeiss Smt GmbhVorrichtungen zur Bestimmung eines Verschmutzungsgrads und/oder zur Schichtdickenbestimmung eines Bandes
US4871917 *19 Abr 19883 Oct 1989Donnelly CorporationVehicular moisture sensor and mounting apparatus therefor
US5343290 *11 Jun 199230 Ago 1994International Business Machines CorporationSurface particle detection using heterodyne interferometer
US832342112 Dic 20084 Dic 2012Hon Hai Precision Industry Co., Ltd.Automatic cleaning system for solar panels and method thereof
Clasificaciones
Clasificación internacionalG01N21/94
Clasificación cooperativaY02E10/40, F24J2/40, F24J2/461, G01N21/94, G01N2021/945
Eventos legales
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