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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur gerichteten
Reflexion sowie ein System zur Nutzung elektromagnetischer Strahlung,
insbesondere Sonnenlicht, die von einer Quelle ausgesandt wird.
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Zur
solaren Energiegewinnung ist es bekannt, Vorrichtungen der eingangs
genannten Art einzusetzen, um die von der Sonne ausgesandte Strahlung
gezielt auf einen bestimmten Ort (das „Ziel” nach
dem Sprachgebrauch der vorliegenden Beschreibung) zu lenken. Dort
kann die Strahlung insbesondere zur thermischen und/oder elektrischen (photovoltaischen)
Energiegewinnung genutzt werden. Weiterhin kann eine Vielzahl entsprechender Vorrichtungen
(nachfolgend auch als Reflexionsvorrichtung bezeichnet) verwendet
werden, um eine entsprechend hohe Strahlungsstärke am Ziel
zu erreichen.
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Bestimmte
vorbekannte Systeme dieser Art besitzen den Nachteil, dass sich
die Aufstellung und Ausrichtung der genannten Vorrichtungen sehr
zeit- und kostenintensiv gestaltet, da in diesem Zusammenhang ein
hohes Maß an Präzision erforderlich ist, damit
die reflektierte Strahlung tatsächlich am Ziel ankommt.
Regelmäßig umfassen die vorbekannten Systeme weiterhin
eine Einrichtung zum Nachführen der Reflexionsvorrichtungen
gemäß einer Bewegung der Strahlungsquelle, vorliegend
also der Sonne. Die genannte Einrichtung umfasst regelmäßig
einen zentralen Steuerrechner, was wiederum eine aufwändige und
kostenintensive Verkabelung der einzelnen Reflexionsvorrichtungen
mit diesem Steuerrechner erforderlich macht.
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Insgesamt
ist dadurch der Aufbau und Unterhalt eines derartigen Systems zur
Nutzung elektromagnetischer Strahlung zur thermischen und/oder elektrischen
Energiegewinnung relativ aufwändig, was in der Vergangenheit
dazu beigetragen hat, die Anzahl tatsächlich realisierter
Systeme zu begrenzen.
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Aus
der
WO 2008/058866
A1 sind ein Verfahren zur Regelung der Ausrichtung eines
Heliostaten auf einen Receiver, eine Heliostatenvorrichtung und
ein Solarkraftwerk bekannt, wobei zum Ausrichten des Heliostaten
ein Bildsensor verwendet wird, über welchen die relative
Anordnung von Sonne, Heliostat und Receiver mittels Bilderkennung
bestimmt und zur Regelung genutzt wird. Dieser Ansatz ist vorrichtungstechnisch
relativ aufwändig, kostenintensiv und störungsanfällig.
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Aus
energie- und klimatechnischen Gesichtspunkten ist es wünschenswert,
eine Vorrichtung und ein Verfahren der eingangs genannten Art und
ein darauf basierendes System zur Nutzung elektromagnetischer Strahlung
zur thermischen und/oder elektrischen Energiegewinnung dahingehend
weiterzubilden, dass die weiter oben angesprochenen Nachteile des
Standes der Technik vermieden und entsprechend eine schnelle, einfachere
und kostengünstigere Realisierung derartiger Systeme ermöglicht
wird. Eben diese Aufgabe liegt der vorliegenden Erfindung zugrunde.
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Die
Erfindung löst diese Aufgabe mittels einer Vorrichtung
mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, mittels eines Systems mit
den Merkmalen des Patentanspruchs 18 sowie mittels eines Verfahrens
mit den Merkmalen des Patentanspruchs 21.
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Vorteilhafte
Weiterbildungen der Erfindung sind jeweils Gegenstand von Unteransprüchen,
deren Wortlaut hiermit durch ausdrückliche Bezugnahme in
die Beschreibung aufgenommen wird, um unnötige Textwiederholungen
zu vermeiden.
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Eine
erfindungsgemäße Vorrichtung zur gerichteten Reflexion
elektromagnetischer Strahlung, insbesondere Sonnenlicht, die von
einer Quelle ausgesandt wird, umfasst neben einer Reflexionseinheit für
die elektromagnetische Strahlung:
- – eine
Bewegungseinheit zum Bewegen der Reflexionseinheit,
- – eine Steuereinheit in signaltechnischer Wirkverbindung
mit der Bewegungseinheit,
- – eine für elektromagnetische Strahlung empfindliche
Sensoreinheit mit einer Sensorfläche, die in einer bekannten
geometrischen Stellung relativ zu der Reflexionseinheit angeordnet
ist, in signaltechnischer Wirkverbindung mit der Steuereinheit,
und
- – eine Schattenwurfeinheit, die in einer bekannten geometrischen
Stellung relativ zu der Sensoreinheit angeordnet ist, um in Abhängigkeit
von einem Ort der Quelle zumindest einen Teil der Sensorfläche
gegenüber der elektromagnetischen Strahlung abzuschatten,
wobei
die Steuereinheit dazu ausgebildet ist:
- – Daten von der Sensoreinheit zu empfangen,
- – anhand der von der Sensoreinheit empfangenen Daten
die relative Lage eines Schattenbilds der Schattenwurfeinheit bezogen
auf einen Referenzpunkt der Vorrichtung und/oder die relative Form des
Schattenbilds bezogen auf eine Referenzform zu bestimmen, und
- – die Bewegungseinheit in Abhängigkeit von
vorbestimmten Positionsdaten eines Ziels für die reflektierte
elektromagnetische Strahlung und der relativen Lage und/oder Form
des Schattenbilds derart anzusteuern, dass die Reflexionseinheit zum
Reflektieren der elektromagnetischen Strahlung zu dem Ziel ausgerichtet
ist.
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Ein
erfindungsgemäßes System zur Nutzung elektromagnetischer
Strahlung, insbesondere Sonnenlicht, die von einer Quelle ausgesandt
wird, umfasst wenigstens eine erfindungsgemäße
Vorrichtung zur gerichteten Reflexion der elektromagnetischen Strahlung
auf ein Ziel sowie wenigstens eine als das Ziel fungierende Absorptionsvorrichtung
für die reflektierte elektromagnetische Strahlung, insbesondere
zur thermischen und/oder chemischen und/oder elektrischen Energiegewinnung.
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Ein
erfindungsgemäßes Verfahren zum gerichteten Reflektieren
elektromagnetischer Strahlung, insbesondere Sonnenlicht, die von
einer Quelle ausgesandt wird, mittels einer Reflexionseinheit für die
elektromagnetische Strahlung auf ein Ziel, beinhaltet die Schritte:
- – Empfangen von Daten von einer für
elektromagnetische Strahlung empfindlichen Sensoreinheit mit einer
Sensorfläche, die in einer bekannten geometrischen Stellung
relativ zu der Reflexionseinheit angeordnet ist,
- – anhand der von der Sensoreinheit empfangenen Daten,
Bestimmen der relativen Lage des Schattenbilds einer die Sensorfläche
gegenüber der Quelle zumindest bereichsweise abschattenden Schattenwurfeinheit
bezogen auf einen Referenzpunkt der Sensorfläche und/oder
der relativen Form des Schattenbilds bezogen auf eine Referenzform,
und
- – Bewegen der Reflexionseinheit in Abhängigkeit von
vorbestimmten Positionsdaten des Ziels für die reflektierte
elektromagnetische Strahlung und der relativen Lage und/oder Form
des Schattenbilds derart, dass die Reflexionseinheit zum Reflektieren
der elektromagnetischen Strahlung zu dem Ziel ausgerichtet wird,
insbesondere
unter Verwendung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.
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Nach
einem Kerngedanken der vorliegenden Erfindung ist also vorgesehen,
dass die erfindungsgemäße Vorrichtung (nachfolgend
auch als „Reflexionsvorrichtung” bezeichnet) ihre
eigene Bewegungseinheit zum Bewegen der Reflexionseinheit für
die elektromagnetische Strahlung aufweist. Die Erfindung ist in
diesem Zusammenhang grundsätzlich nicht auf (sichtbares)
Sonnenlicht beschränkt. Die Bewegungseinheit wird von einer
der Vorrichtung individuell zugeordneten Steuereinheit gesteuert,
welche zu Steuerungszwecken Daten auswertet, die von einer flächigen
Sensoreinheit geliefert werden, wobei letztere für elektromagnetische
Strahlung empfindlich ist. Vorzugsweise ist die Sensoreinheit für
genau diejenige elektromagnetische Strahlung empfindlich, welche
mittels der Reflexionseinheit auf das Ziel gelenkt werden soll,
insbesondere Sonnenlicht. Die Sensoreinheit bzw. deren Sensorfläche
ist in einer bekannten geometrischen Stellung relativ zu der Reflexionseinheit
angeordnet, so dass eine Bewegung der Reflexionseinheit durch die
Bewegungseinheit immer auch eine entsprechende Bewegung der Sensoreinheit
bzw. Sensorfläche zur Folge hat und umgekehrt.
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Die
Steuereinheit ist, wie gesagt, dazu ausgebildet, Daten von der Sensoreinheit
zu empfangen, und wertet diese Daten anschließend erfindungsgemäß wie
folgt aus:
Anhand der von der Sensoreinheit empfangenen Daten
bestimmt die Steuereinheit die relative Lage des Schattenbilds einer
die Sensorfläche gegenüber der Quelle zumindest
bereichsweise abschattenden Schattenwurfeinheit und/oder die relative
Form des Schattenbilds bezogen auf eine bekannte Referenzform. Die
genannte relative Lage ist dabei auf einen Referenzpunkt der Vorrichtung
bezogen. Anschließend steuert die Steuereinheit die Bewegungseinheit derart
an, dass die Reflexionseinheit in Abhängigkeit von den
genannten, vorbestimmten Positionsdaten des Ziels für die
reflektierte elektromagnetische Strahlung und in Abhängigkeit
von der relativen Lage und/oder der Form des Schattenbilds derart
bewegt wird, dass die Reflexionseinheit zum Reflektieren der elektromagnetischen
Strahlung zu dem Ziel ausgerichtet ist.
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Anders
als die weiter oben erwähnte vorbekannte Vorrichtung wird
somit erfindungsgemäß keine Bilderkennung an direkten
optischen Abbildern der Quelle und des Ziels vorgenommen, was u.
a. auch das Vorsehen einer kostspieligen Optik erfordert, sondern
die relative Position der Quelle wird über Lage und/oder
Form eines Schattenbildes ähnlich wie bei einer Sonnenuhr
bestimmt, während im Hinblick auf das Ziel erfindungsgemäß ausschließlich vorbestimmte
(relative) Positionsdaten Verwendung finden. Der Begriff „relativ” bedeutet
in diesem Kontext, dass die Position der Quelle bzw. des Ziels in Bezug
auf den Standort und die Ausrichtung/Aufstellung der erfindungsgemäßen
Vorrichtung und nicht in absoluten Koordinaten definiert sind.
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Wie
weiter oben bereits erwähnt, bewirkt das Ansteuern der
Bewegungseinheit neben einer Bewegung der Reflexionseinheit auch
immer eine entsprechende Bewegung der Sensoreinheit. Letztere führt zu
einer Veränderung der relativen Lage und/oder der Form
des Schattenbilds bezogen auf den Referenzpunkt, wobei umgekehrt
die bewirkte Bewegung der Sensoreinheit eine gekoppelte Bewegung
der Reflexionseinheit zur Folge hat, so dass diese bei geeigneter
Ansteuerung zum Reflektieren der Strahlung auf das Ziel ausgerichtet
ist.
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Auf
diese Weise ergibt sich eine quasi autark operierende Vorrichtung,
welche insbesondere auch im Verbund mit einer Mehrzahl gleichartiger
Vorrichtungen in der Lage ist, in einem System zur Nutzung elektromagnetischer
Strahlung diese Strahlung auf ein Ziel hin umzulenken, um am Ort
des Ziels thermische und/oder elektrische und/oder chemische Energiegewinnung
zu betreiben, ohne dass hierfür aufwändige Verbesserungs-,
Installations-, Ausricht- oder Verkabelungsarbeiten erforderlich
wären. Dadurch sinkt der Herstellungspreis für
derartige Systeme deutlich unter das aus dem Stand der Technik bekannte
Niveau.
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Außerdem
wird so im Zuge der vorliegenden Erfindung insbesondere der gemeinsame
Einsatz einer großen Anzahl von Spiegeln (etwa 5000–10000 Stück)
zur Ausrichtung auf eine deutlich kleinere Anzahl von Zielen oder
auf ein einziges Ziel erleichtert. Dies ermöglicht beispielsweise
die Energiegewinnung durch chemische Prozesse mit relativ hohem Wirkungsgrad
(z. B. die Dissoziation von Wasserstoff aus dem Wassermolekül
in so genannten Sonnenöfen), die nur bei relativ hohen
Temperaturen möglich sind.
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Eine
Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung
sieht vor, dass die Reflexionseinheit wenigstens einen optischen
Spiegel umfasst, welcher vorzugsweise im Wesentlichen planar oder
eben ausgebildet ist.
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Um
eine möglichst einfache geometrische Beziehung zwischen
der Reflexionseinheit und der Sensoreinheit zu erreichen, was die
erfindungsgemäße Ansteuerung der Bewegungseinheit
erleichtert, sieht eine andere Weiterbildung der erfindungsgemäßen
Vorrichtung vor, dass die Sensorfläche der Sensoreinheit
und die Ebene der Reflexionseinheit parallel oder fluchtend angeordnet
sind. Auf diese Weise erzeugt eine bestimmte Bewegung der Sensoreinheit
unmittelbar eine gleichartige Bewegung der Reflexionseinheit und
umgekehrt.
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Aus
Kostengründen und mit Blick auf eine mögliche
Serienfertigungsvorrichtung umfasst diese im Zuge einer anderen
Weiterbildung der Erfindung im Bereich der Sensoreinheit wenigstens
einen flächigen CCD-Sensor, wie er heutzutage beispielsweise
aus Digitalkameras oder vergleichbaren Anwendungen allgemein bekannt
ist.
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Eine
bevorzugte Weiterbildung der erfindungsgemäßen
Vorrichtung sieht vor, dass der Referenzpunkt, bezogen auf den die
relative Lage zumindest des Schattenbilds definiert ist, gerade
dem Zentrum der Sensorfläche zumindest im Wesentlichen entspricht,
wobei das Zentrum vorzugsweise das optische Zentrum der Sensoreinheit
darstellt.
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Die
vorbestimmten Positionsdaten des Ziels können in der Steuereinheit
oder in einer mit dieser in Wirkverbindung stehen Speichereinheit
gespeichert sein und – wie gesagt – insbesondere
relative Positionsdaten des Ziels bezogen auf die Vorrichtung umfassen.
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Vorzugsweise
geben die vorbestimmten Positionsdaten des Ziels eine Referenzorientierung
der Reflexionseinheit bezogen auf das Ziel an. Weiterhin gibt die
relative Lage und/oder Form des Schattenbildes vorzugsweise die
momentane Orientierung der Reflexionseinheit bezogen auf den Ort
der Quelle an. Wenn beispielsweise ein punkt- oder kugelförmiger Schattenwurfköper
senkrecht oberhalb des Referenzpunkts angeordnet ist, zeigt eine
Lage des Schattenbilds außerhalb des Referenzpunkts einen entsprechenden
schrägen Einfall der Strahlung bezogen auf die Verbindungslinie
zwischen Schattenwurfköper und Referenzpunkt an. Der Betrag
des Einfallswinkels folgt aus dem Maß der genannten Lageabweichung
des Schattensbilds. Auch die Form des Schattenbilds kann zur Bestimmung
des Einfallswinkels und somit der momentanen Orientierung herangezogen
werden. So erzeugt beispielsweise ein kreisscheibeförmiger
Schattenwurfkörper bei schräger Bestrahlung einen
ovalen Schatten. Die Steuereinheit ist in diesem Zusammenhang vorzugsweise dazu
ausgebildet, die Bewegungseinheit derart anzusteuern, dass die Reflexionseinheit
eine mittlere Orientierung bezogen auf die genannte Referenzorientierung
und die genannte momentane Orientierung einnimmt.
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Verfahrensmäßig
ist entsprechend vorgesehen, dass die Reflexionseinheit zum Ausrichten
derart bewegt wird, dass ein erster Winkel zwischen einer Reflexionsebene
der Reflexionseinheit und der Verbindungslinie zwischen Reflexionseinheit
und dem Ziel sowie ein zweiter Winkel zwischen der Reflexionsebene
und der Verbindungslinie zwischen Reflexionseinheit und Quelle jeweils
einen vorbestimmten Wert annimmt, vorzugsweise denselben Wert, so
dass höchst vorzugsweise der aus dem ersten Winkel und
dem zweiten Winkel zusammengesetzte Winkel im dreidimensionalen
Raum halbiert wird. Dann ist die Reflexionseinheit korrekt auf das Ziel
ausgerichtet, so dass nach den Gesetzen der Strahlungsoptik die
an der Reflexionseinheit reflektierte elektromagnetische Strahlung
mehr oder weniger genau auf das Ziel trifft.
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Der
erste Winkel ist aus den vorbestimmten Positionsdaten bekannt. Der
zweite Winkel wird anhand des Schattenwurfs bestimmt. Die genannten Positionsdaten
werden vorzugsweise regelmäßig aktualisiert, höchst
vorzugsweise immer nachts beim Zurückführen der
Vorrichtung in eine Grund- oder Ausgangsstellung. Letztere kann
insbesondere mit einer Stellung zur Strahlungsreflexion beim morgendlichen
Sonnenaufgang korrespondieren und anhand astronomischer Daten korrigiert
bzw. angepasst werden.
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Die
Schattenwurfeinheit der Vorrichtung kann – wie bereits
angedeutet – verschiedenartig ausgebildet sein. Eine bevorzugte
Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Schattenwurfeinheit
einen im Wesentlichen senkrecht zur Sensorfläche orientierten,
länglichen oder stabförmigen Schattenwurfkörper
umfasst. Dieser ist vorzugsweise um ein bekanntes Maß von
der Sensorfläche beabstandet und dabei höchst
vorzugsweise genau oberhalb des Referenzpunkts angeordnet.
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Eine
andere Ausgestaltung beinhaltet, dass die Schattenwurfeinheit einen
im Wesentlichen parallel zur Sensorfläche orientierten,
insbesondere kreis- oder ringförmigen Schattenwurfkörper
umfasst. Auch dieser kann um ein Maß von der Sensorfläche
beabstandet und höchst vorzugsweise mit seinem Mittelpunkt
genau oberhalb des Referenzpunkts angeordnet ist.
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Eine
andere Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung
sieht vor, dass die Steuereinheit weiterhin zum zeitlich wiederholten
Datenempfang von der Sensoreinheit, zur zeitlich wiederholten relativen
Lage- und/oder Formbestimmung des Schattenbilds und zum zeitlich
wiederholten Ansteuern der Bewegungseinheit ausgebildet ist, um
die Reflexionseinheit einer Bewegung der Quelle, insbesondere der
Sonne, nachzuführen.
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Auf
diese Weise ist eine Nutzung der reflektierten Strahlung über
einen längeren Zeitraum, insbesondere über einen
Großteil der Zeit zwischen Sonnenaufgang und Sonnenuntergang,
möglich.
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Wieder
eine andere Weiterbildung der erfindungsgemäßen
Vorrichtung sieht vor, dass diese eine Speichereinheit aufweist,
in welcher Steuerdaten für das Ansteuern der Bewegungseinheit
gespeichert sind. Die Speichereinheit steht in signaltechnischer
Wirkverbindung mit der Steuereinheit und insbesondere zumindest
die gerade aktuellen, vorbestimmten Positionsdaten des Ziels enthalten.
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Somit
ist es im Zuge einer anderen Weiterbildung der erfindungsgemäßen
Vorrichtung möglich, in der Speichereinheit gespeicherte
Steuerdaten in Form astronomischer Daten zum zeitabhängigen
Ansteuern der Bewegungseinheit in Abhängigkeit vom Sonnenstand
zu verwenden, um beispielsweise die Nachführung auch bei
bewölktem Himmel oder anderen Störungseinflüssen
(Ausfall der Sensoreinheit oder dergleichen) zu ermöglichen.
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Vorzugsweise
verfügt die Vorrichtung im Zuge einer wieder anderen Weiterbildung über
einen so genannten Selbstlernmodus, in welchem die Steuereinheit
zeitlich aufgelöst Positionsdaten der Quelle in der Speichereinheit
speichert, um diese zu einem späteren Zeitpunkt für
ein Ansteuern der Bewegungseinheit nutzen zu können. Mit
anderen Worten: Die Steuereinheit „lernt”, wie
sich die Quelle in Abhängigkeit von der Zeit bewegt, und
ist somit zu einem späteren Zeitpunkt in der Lage, die
Reflexionseinheit zu bewegen, ohne die Quelle bzw. deren Schattenbild
tatsächlich detektiert zu haben, beispielsweise bei bewölktem
Himmel. Hierbei kann zu Steuerungszwecken eine Verknüpfung
der weiter oben angesprochenen astronomischen Daten mit den „gelernten” Positionsdaten
erfolgen, um beispielsweise tägliche oder jahreszeitliche
Veränderungen der genannten Positionsdaten mit berücksichtigen
zu können.
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Zusätzlich
oder alternativ kann die Vorrichtung einen Positionsdatenbestimmungsmodus
der Steuereinheit umfassen, in welchem die Steuereinheit die Positionsdaten
des Ziels in Form der vorbestimmten oder vorbekannten Positi onsdaten
ermittelt und speichert, vorzugsweise in der bereits erwähnten Speichereinheit.
Dies geschieht vorzugsweise zu vorbestimmten Zeiten, höchst
vorzugsweise regelmäßig und/oder nachts, um immer über
aktuelle Positionsdaten für das Ziel zu verfügen,
beispielsweise wenn die Vorrichtung bewegt/angestoßen wird
oder aufgrund natürlicher Setzungsprozesse.
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Das
Ziels wird vorzugsweise aus den empfangenen Sensordaten durch die
Steuereinheit erkannt. Dazu sieht eine andere Weiterbildung der
erfindungsgemäßen Vorrichtung vor, dass die Steuereinheit
dazu ausgebildet ist, die empfangenen Sensordaten entsprechend im
Hinblick auf die Bestimmung der Ziel-Positionsdaten auszuwerten.
Höchst vorzugsweise sendet das Ziel bzw. eine entsprechende
Ziel- oder Receiver-Vorrichtung zum diesem Zweck Signale beispielsweise
in Form von Lichtblitzen aus, vorzugsweise nachts, aus deren Lage
auf der Sensorfläche die Steuereinheit Rückschlüsse
auf die relative Position des Ziels ziehen kann. Diese wird gespeichert
und steht anschließend zur Ansteuerung der Bewegungseinheit
erfindungsgemäß zur Verfügung.
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Die
mögliche zeitliche Decodierung von Sensorsignalen erfordert
das Vorliegen eines entsprechenden Codes in den Sensordaten, welcher
von einer als Ziel fungierenden Absorptionsvorrichtung des Systems
erzeugt werden muss, worauf weiter unten noch genauer eingegangen
wird.
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Wenn
eine als Ziel fungierende Absorptionsvorrichtung ein entsprechend
codiertes Signal erzeugt und aussendet, kann das Erkennen des Ziels und
dessen Position – wie bereits ausgeführt – einerseits
direkt anhand der Sensordaten erfolgen. Zusätzlich oder
alternativ kann jedoch vorgesehen sein, dass die Vorrichtung wenigstens
eine separate Empfängereinheit in signaltechnischer Wirkverbindung mit
der Steuereinheit aufweist, wobei die Empfängereinheit
zum Empfangen von durch das Ziel ausgesandten Identifikationssignalen
dient, welche ein Erkennen des Ziels durch die Steuereinheit unabhängig von
den Sensordaten ermöglichen. Die genannten Identifikationssignale
können insbesondere aus codierten elektromagnetischen Signalen
bestehen, wobei es sich vorzugsweise um Licht-, Infrarot-, Mikrowellen-
oder insbesondere gerichtete Funksignale handelt. Grundsätzlich
ist jedoch auch die Verwendung insbeson dere gerichteter akustischer
Signale oder dergleichen möglich, insbesondere Ultraschallsignale.
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Alternativ
oder zusätzlich kann – wie bereits angemerkt – auch
die Sensoreinheit der erfindungsgemäßen Vorrichtung
als Empfänger für die durch das Ziel ausgesandten
Identifikationssignalen dienen.
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Damit
die erfindungsgemäße Vorrichtung tatsächlich
autark auch an unzulänglichen Orten operieren kann, sieht
eine wieder andere Weiterbildung der erfindungsgemäßen
Vorrichtung vor, dass diese eine Energieversorgungseinheit zumindest
für die Bewegungseinheit, die Steuereinheit, die Sensoreinheit und/oder
die Empfängereinheit aufweist. Die Energieversorgungseinheit
kann als Batterie, insbesondere als Akkumulator, ausgebildet sein
und umfasst gegebenenfalls eine Ladeeinheit für die Batterie,
welche eine entsprechende Ladespannung insbesondere unter Verwendung
wenigstens einer Solarzelle erzeugt.
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Wie
weiter oben bereits angesprochen, weist gemäß einer
bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen
Systems die als Ziel fungierende Absorptionsvorrichtung wenigstens
eine Sendereinheit auf, die zum Aussenden der bereits erwähnten
Identifikationssignale ausgebildet ist.
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Damit
das Gesamtsystem autark operieren kann, ist im Zuge einer anderen
Weiterbildung auch für die Absorptionsvorrichtung eine
Energieversorgungseinheit vorgesehen, welche als Batterie, insbesondere
als Akkumulator ausgebildet ist und weitergehende gegebenenfalls
eine Ladeeinheit für die Batterie umfasst, insbesondere
unter Verwendung wenigstens einer Solarzelle. Dabei dient die Energieversorgungseinheit
zumindest zum Versorgen der genannten Sendereinheit. Alternativ
oder zusätzlich kann die Energieversorgung der Absorptionsvorrichtung
auch direkt unter Nutzung der reflektierten Strahlung erfolgen,
welche an der als Ziel fungierenden Absorptionsvorrichtung eintrifft.
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Weitere
Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich
aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand
der Zeichnung.
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1 zeigt
eine Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung
zur gerichteten Reflexion elektromagnetischer Strahlung, insbesondere Sonnenlicht;
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2 zeigt
eine Ausgestaltung der Absorptionsvorrichtung, welche zusammen mit
der erfindungsgemäßen Vorrichtung, insbesondere
gemäß 1, ein erfindungsgemäßes
System zur Nutzung elektromagnetischer Strahlung bildet, und dient
weiterhin zur Erläuterung der Funktion des genannten Systems,
insbesondere der Schattenwurfeinheit; und
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3 zeigt
eine bezüglich 2 alternative Ausgestaltung
der Schattenwurfeinheit.
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1 zeigt
schematisch eine Ausgestaltung der erfindungsgemäßen
Vorrichtung zur gerichteten Reflexion elektromagnetischer Strahlung
S, insbesondere Sonnenlicht. Die Vorrichtung ist in 1 insgesamt
mit dem Bezugszeichen 1 bezeichnet. Sie umfasst zunächst
eine Reflexionseinheit 2 für die elektromagnetische
Strahlung, wobei die Reflexionseinheit 2 gemäß dem
gezeigten Ausführungsbeispiel als ebener (planarer) optischer
Spiegel ausgebildet ist. Die Reflexionseinheit 2 ist um
eine Mehrzahl von Achsen A1, A2 beweglich auf einer Tragstruktur 3 angeordnet,
welche gemäß dem gezeigten Ausführungsbeispiel
nach Art eines Pfahls oder einer Stange ausgebildet ist. Dabei sitzt
die Reflexionseinheit 2 an einem ersten (oberen) Ende 3a der
Tragstruktur 3, während das andere (untere) Ende 3b der
Tragstruktur 3 zum Aufstellen der Vorrichtung 1 durch
Verankerung im Untergrund 4, beispielsweise im Erdboden oder
dergleichen, ausgebildet ist und zu diesem Zweck vorzugsweise mit
einer Einstech-/Verankerungsstruktur 3c ausgestattet ist.
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Die
vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf eine derartige Ausgestaltung
der Tragstruktur 3 beschränkt. Diese kann beispielsweise
auch als Stativ oder in sonstiger Weise geeignet ausgebildet sein, um
die Vorrichtung 1 im bzw. auf dem Untergrund 4 sicher
zu positionieren. Je nach Art des Unteranspruchs 4 können
unterschiedliche Tragstrukturen vorgesehen sein.
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Weiterhin
umfasst die Vorrichtung 1 eine Bewegungseinheit 5 zum
Bewegen der Reflexionseinheit 2 durch Dreh- bzw. Schwenkbewegungen
um die Achsen A1, A2, was in 1 durch
entsprechende Doppelpfeile symbolisiert ist. Bei der Bewegungseinheit 5 handelt
es sich vorzugsweise um einen Elektromotor, der auf die Achsen A1,
A2 bzw. entsprechende Wellen (nicht gezeigt) einwirkt, ohne dass
die Erfindung jedoch auf eine derartige Ausgestaltung der Bewegungseinheit 5 beschränkt
wäre.
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Darüber
hinaus umfasst die Vorrichtung 1 eine flächige
Sensoreinheit 6, welche für elektromagnetische
Strahlung, insbesondere für die zu reflektierende elektromagnetische
Strahlung, empfindlich ist. Der Begriff „flächige
Sensoreinheit” bedeutet, dass die Sensoreinheit 6 eine
ebene, ausgedehnte Sensorfläche 6a aufweist, welche
für die genannte elektromagnetische Strahlung empfindlich
ist. Die Sensoreinheit 6 bzw. die Sensorfläche 6a befindet
sich in einer bekannten und vorzugsweise festen geometrischen Stellung
relativ zu der Reflexionseinheit 2, was bedeutet, dass
insbesondere die relative Lage oder Orientierung der Sensorfläche 6a und
der Spiegelfläche der Reflexionseinheit 2 bekannt
ist.
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Auf
der Sensorfläche 6a der Sensoreinheit 6 ist
ein Referenzpunkt definiert, welcher in 1 mit dem
Bezugszeichen R bezeichnet ist. Auf die Bedeutung des Referenzpunkts
R wird weiter unten anhand von 2 noch genauer
eingegangen.
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An
der Sensoreinheit 6 ist weiterhin eine Schattenwurfeinheit 6c vorgesehen,
die geometrisch so angeordnet bzw. ausgebildet ist, dass in Abhängigkeit
von einem Ort der Quelle zumindest ein Teil der Sensorfläche 6a gegenüber
der elektromagnetischen Strahlung S abgeschattet wird. Dazu weist
die Schattenwurfeinheit 6c einen in 1 nur symbolisch
angedeuteten Schattenwurfkörper 6d auf, der an
einem Haltearm 6e angeordnet ist.
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Weiterhin
steht die Sensoreinheit 6 in signaltechnischer Wirkverbindung
mit einer Steuereinheit 7 der Vorrichtung 1. Die
Steuereinheit 7 selbst, welche als Mikroprozessor ausgebildet
sein kann, steht darüber hinaus in signaltechnischer Wirkverbindung
mit der Bewegungseinheit 5. Der Begriff „signaltechni sche
Wirkverbindung” bedeutet, dass die Steuereinheit 7 in
der Lage ist, (Daten-)Signale von der Bewegungseinheit 5 bzw.
der Sensoreinheit 6 zu empfangen und (Steuer-)Signale an
die genannten Einheiten 5, 6 zu senden. Dies ist
in 1 durch entsprechende Verbindungslinien (Signalleitungen)
symbolisiert, wobei grundsätzlich jedoch auch eine entsprechende drahtlose
Kommunikation zwischen den genannten Einheiten 5–7 vorgesehen
sein kann. Die Sensorfläche 6a der Sensoreinheit 6 ist
vorzugsweise durch wenigstens einen CCD-Sensor gebildet.
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Bei
dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Steuereinheit 7 zusammen
mit einer Energieversorgungseinheit 8, einer Speichereinheit 9 u.
a. für die vorbestimmten Positionsdaten des Ziels (vgl. 2)
sowie sonstige Steuerdaten und einer Empfängereinheit 10 in
einem gemeinsamen Gehäuse 11 angeordnet, welches
ohne Beschränkung an der Tragstruktur 3 befestigt
ist. Die Energieversorgungseinheit 8 umfasst einen Akkumulator 8a sowie
eine Ladeeinheit 8b für den Akkumulator 8a,
wobei die Ladeeinheit 8b vorzugsweise wenigstens eine (nicht explizit
gezeigte) Solarzelle beinhaltet.
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Die
Funktion der Vorrichtung 1 gemäß 1 wird
weiter unten im Anschluss an die Beschreibung der 2 und 3 näher
erläutert.
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2 zeigt
in perspektivisch nicht exakter Weise zunächst bei Bezugszeichen 12 eine
Absorptionsvorrichtung für die reflektierte elektromagnetische
Strahlung S, welche nach dem Wortlaut der beigefügten Patentansprüche
als Ziel für die reflektierte magnetische Strahlung S fungiert.
Dies bedeutet, dass die elektromagnetische Strahlung S mit Hilfe der
Vorrichtung 1 (vgl. 1), von
der in 2 zur Vereinfachung der Darstellung lediglich
die Sensoreinheit 6 bzw. Sensorfläche 6a dargestellt
ist, in Richtung der Absorptionsvorrichtung 12 gelenkt
wird, um dort insbesondere zur thermischen und/oder elektrischen
und/oder chemischen Energiegewinnung genutzt zu werden.
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Darüber
hinaus ist in 2 noch die Quelle Q der elektromagnetischen
Strahlung S dargestellt. Wie gezeigt, handelt es sich bei der Quelle
Q vorzugsweise um die Sonne, so dass es sich bei der elektromagnetischen
Strahlung S vorzugsweise um Sonnenstrahlung bzw. Sonnenlicht handelt,
welches mit Hilfe der Vorrichtung 1 (vgl. 1)
in Richtung der Absorptionsvorrichtung 12 gelenkt wird.
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Die
Absorptionsvorrichtung 12 umfasst gemäß der
Darstellung in 2 einen Absorptionskörper 12a für
die auftreffende elektromagnetische Strahlung S, welcher beispielsweise
wenigstens eine Solarzelle zur elektrischen Energiegewinnung und/oder
Mittel zur chemischen Energiegewinnung und/oder ein Wärmespeicher-
oder Wärmeüberträgermedium zur thermischen
Energiegewinnung aufweisen kann (in 2 nicht
explizit dargestellt).
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Darüber
hinaus weist die Absorptionsvorrichtung 12 bei Bezugszeichen 12b eine
Sendereinheit sowie bei Bezugszeichen 12c eine Energieversorgungseinheit
zumindest für die Sendereinheit 12b auf, auf deren
jeweilige Funktion weiter unten noch genauer eingegangen wird. Die
Energieversorgungseinheit 12c der Absorptionsvorrichtung 12 kann
analog zu der Energieversorgungseinheit 8 der Vorrichtung 1 gemäß 1 ausgebildet
sein.
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Die
Reflexionsvorrichtung 1 gemäß 1 und
die Absorptionsvorrichtung 12 gemäß 2 bilden
gemeinsam ein System zur Nutzung elektromagnetischer Strahlung S,
insbesondere Sonnenlicht, die von einer Quelle Q ausgesandt wird.
Zweck der Vorrichtung 1 gemäß 1 ist
es in diesem Zusammenhang, die Strahlung S kontinuierlich zu der
Absorptionsvorrichtung 12 zu lenken, auch wenn sich die
Quelle Q bewegt, was ist insbesondere bei der Nutzung von Sonnenstrahlen
naturgemäß der Fall ist. Deshalb wird im Rahmen
der vorliegenden Erfindung die Reflexionseinheit 2 durch
die Bewegungseinheit 5 derart durch Bewegungen um die Achsen A1,
A2 ausgerichtet (nachgeführt), dass die Strahlung S über
einen möglichst langen Zeitraum zu der Absorptionsvorrichtung 12 gelangt.
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Die
Bewegungseinheit 5 wird zu diesem Zweck durch die Steuereinheit 7 der
Vorrichtung 1 gesteuert, wobei letztere entsprechende Bewegungssteuersignale
BS an die Bewegungseinheit 5 sendet. Die Steuereinheit 7 ermittelt
diese Steuersignale auf der Grundlage von Sensordaten SD, welche sie
von der Sensoreinheit 6 empfängt. Die Sensoreinheit 6 ist
in 2 in ihrem ausgerichteten Zustand dargestellt,
worauf nachfolgend noch genauer eingegangen wird.
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Die
Schattenwurfeinheit 6c weist gemäß 2 einen
stabförmigen Schattenwurfkörper 6d auf,
dessen Längsachse parallel zur Flächennormalen
der Sensorfläche 6a angeordnet ist. Das untere Ende
des Stabs 6d befindet sich im Abstand A von der Sensorfläche 6a.
Der Stab 6d ist in dieser Stellung durch Haltearme 6e gehalten.
Der Lotpunkt des Stabs 6d auf die Sensorfläche 6a fungiert
als der bereits erwähnte Referenzpunkt R.
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Für
die nachfolgende Beschreibung sei angenommen, dass die Vorrichtung 1 gemäß 1 an einem
quasi beliebigen Ort in Sichtverbindung mit der Absorptionsvorrichtung 12 positioniert
ist. Darüber hinaus muss selbstverständlich zumindest
zeitweise Sichtverbindung zur Quelle Q gegeben sein, wie exemplarisch
in 2 dargestellt. Auf der Sensorfläche 6a entsteht
auf diese Weise ein Schattenbild des Stabs 6d, von dem
in 2 nur der dem unteren Stabende entsprechende Punkt 6D explizit
dargestellt ist. Aufgrund des schrägen Einfalls der Strahlung
S liegt der Punkt 6D in an eine gewissen relativen Ort bezüglich
des Referenzpunkts R auf der Sensorfläche. Aus dieser Abweichung
oder alternativ aus der Länge des Schattens des Stabes 6d,
d. h. der Schattenform ist der Winkel α zwischen der Flächennormalen
der Sensorfläche 6a (in 2 strichpunktiert
dargestellt) und entsprechend der Reflexionseinheit 2 durch
die Steuereinheit 7 bestimmbar. Aufgrund der weiter oben
beschriebenen bekannten relativen Anordnung der Sensoreinheit 6 und
der Reflexionseinheit 2 besteht eine feste geometrische
Beziehung zwischen dem optischen Zentrum der Sensoreinheit 6 als
Referenzpunkt R und einem entsprechenden Referenzpunkt der Reflexionseinheit,
beispielsweise dem Durchstoßpunkt der Achse A1 durch die
Spiegelebene der Reflexionseinheit 2.
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Die
vorstehend genannte feste geometrische Beziehung zwischen der Sensoreinheit 6 und
der Reflexionseinheit 2 sorgt dafür, dass durch
die Bewegungseinheit 5 (1) bewirkte
Bewegungen der Reflexionseinheit 2 mit entsprechenden Bewegungen
der Sensoreinheit 6 korrespondieren.
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In
dem Zustand gemäß 2 ist die
Reflexionseinheit 2 und damit gemäß 1 auch
die Sensoreinheit 6 richtig ausgerichtet, um die Strahlung
S und der Quelle Q auf die Absorptionsvorrichtung 12 zu
lenken. Diesen Umstand erkennt man in 2 daran,
dass der anhand von gespeicherten, vorbestimmten Positionsdaten
der Absorptionsvorrichtung 12, d. h. des Zieles durch die
Steuereinheit 7 bestimmbare Winkel β zwischen
der Flächennormalen der Sensorfläche 6a betragsmäßig
dem Winkel α entspricht. Die Steuereinheit 7 ist
dazu ausgebildet, eine Abweichung der Winkelbeträge α, β zu
erkennen und entsprechend Steuersignale BS an die Bewegungseinheit 5 zu
senden, welche anschließend die Reflexionseinheit 2 und
damit die Sensoreinheit 6 derart bewegt, dass der gezeigte
Zustand erreicht wird, in welchem die Flächennormale gerade
den Gesamtwinkel α + β halbiert. Dann treffen
die von der Vorrichtung 1 (1) reflektierten
Strahlen S genau auf die Absorptionsvorrichtung 12 und
können dort zur Energiegewinnung genutzt werden.
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Wie
der Fachmann erkennt, kommt es dabei jedoch nicht allein darauf
an, die Winkel α, β betragsmäßig
anzugleichen. Darüber hinaus muss sich die Absorptionsvorrichtung 12 auch
in der Ebene des in 2 exemplarisch gezeigten Strahlverlaufs
S befinden, welche beispielsweise durch die bereits erwähnte
Flächennormale und den Vektor von R nach 6D aufgespannt
wird. Anders ausgedrückt: Der Betrag des genannten Vektors
ist ein Maß für den Betrag des Winkels α,
seine Richtung legt zusammen mit der Flächennormale die
Strahlungsebene fest. Diese Zusammenhänge lassen sich ohne
weiteres in der Steuereinheit 7 steuerungstechnisch ausnutzen,
allerdings ist die vorliegende Erfindung nicht auf eine derartige
Ausgestaltung beschränkt.
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Wie
der Fachmann weiterhin erkennt, funktioniert das vorstehend beschriebene
spezielle Verfahren zum Bestimmen einer erforderlichen Bewegung der
Reflexionseinheit 2 nur für bestimmte relative
Anordnungen von Reflexionseinheit 2 und Sensoreinheit 6,
insbesondere für die in 1 gezeigte
parallel-fluchtende Anordnung von Reflexionsebene und Sensorfläche 6a.
Andere relative Anordnungen von Reflexionseinheit 2 und
Sensoreinheit 6 bzw. Sensorfläche 6a erfordern
entsprechend geometrisch angepasste Strategien zum Ermitteln einer
erforderlichen Bewegung der Reflexionseinheit 2 durch die Bewegungseinheit 5 nach
Maßgabe der Steuereinheit 7.
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Vorzugsweise
bestimmt die Sensoreinheit 7 regelmäßig
nach Maßgabe einer bestimmten Taktung anhand der Sensordaten
SD der Sensoreinheit 6, ob die Ausrichtung der Reflexionseinheit 2 bzw. der
Sensoreinheit 6 noch im Wesentlichen dem in 2 gezeigten
Zustand mit |α| = |β| unter Berücksichtigung
der Position des Ziels 12 entspricht, und führt
die Reflexionseinheit 2 bei Überschreiten einer gewissen
Abweichungsschwelle geeignet nach.
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Vorzugsweise
ist die Steuereinheit 7 zum Durchführen einer
Auswertung der von der Sensoreinheit 6 gelieferten Sensordaten
SD ausgebildet, um nach ihrer Aktivierung die Absorptionsvorrichtung 12 zur
Speicherung der vorbestimmten Ziel-Positionsdaten quasi selbständig
auffinden zu können. Dies geschieht – wie bereits
wiederholt ausgeführt – bevorzugt nachts, indem
von der Absorptionsvorrichtung 12, beispielsweise von deren
geeignet ausgebildeter Sendereinheit 12b, ein (Licht-)Signal
insbesondere wiederholt ausgesandt wird, dessen Lage auf der Sensorfläche 6a bestimmt
und zum Ermitteln der Zielposition bzw. der entsprechenden Positionsdaten verwendet
wird. Auf diese Weise liegen zur Bewegungssteuerung immer im Wesentlichen
aktuelle Positionsdaten des Ziels 12 vor.
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Allgemeiner
ausgedrückt kann die Vorrichtung 1 die Absorptionsvorrichtung 12 anhand
der gespeicherten Positionsdaten jederzeit dadurch „erkennen” bzw. „finden”,
dass die Absorptionsvorrichtung 12 zuvor entsprechende
Identifikationssignale ausgesendet hat, welche in 2 mit
dem Bezugszeichen IS bezeichnet sind. Bei den Identifikationssignalen
IS kann es sich neben der explizit genannten Lichtsignalen auch
um Funk-, Mikrowellen-, (Ultra-)Schall-Signale oder andere geeignete
Signale handeln, welche entweder gerichtet oder ungerichtet von
der Absorptionsvorrichtung 12 bzw. deren Sendereinheit 12b ausgesandt
werden. Die Identifikationssignale IS können codiert sein,
um die Absorptionsvorrichtung 12 eindeutig identifizieren
zu können. Die Energieversorgung der Sendereinheit 12b erfolgt vorzugsweise
mittels der Energieversorgungseinheit 12c.
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Ein
Erkennen der Quelle Q kann dagegen im laufenden Tagesbetrieb der
Vorrichtung beispielsweise anhand von Intensitätskriterien
erfolgen, welche auf die Sensordaten SD der Sensoreinheit 6 durch die
Steuereinheit 7 angewandt werden, wobei beispielsweise
ein Intensitätsminimum in den Sensordaten SD dem Schattenbild
der Quelle Q zugeordnet werden kann.
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Die
Energieversorgung der Vorrichtung 1 gemäß 1 wird
durch die Energieversorgungseinheit 8 gewährleistet,
wobei die Ladeeinheit 8b den Akkumulator 8a lädt,
vorzugsweise photovoltaisch, so dass die Vorrichtung 1 und
in dieser insbesondere die Steuereinheit 7, die Bewegungseinheit 5 und
die Sensoreinheit 6 autark mit (elektrischer) Energie versorgt
ist.
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Die
Energieversorgungseinheit 12c der Absorptionsvorrichtung 12 entspricht
auch hinsichtlich ihrer Funktion der Energieversorgungseinheit 8 der Vorrichtung 1,
worauf weiter oben schon detailliert eingegangen wurde.
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Die
Speichereinheit 9 der Vorrichtung 1 dient neben
dem Abspeichern der Ziel-Positionsdaten auch zum Abspeichern von
weiteren Steuerdaten für das Ansteuern der Bewegungseinheit 5 durch
die Steuereinheit 7. Die genannten Steuerdaten können beispielsweise
astronomische Daten beinhalten, welche zum zeitabhängigen
Ansteuern der Bewegungseinheit 5 in Abhängigkeit
vom Sonnenstand, das heißt einer Position der Quelle Q
gemäß 2 dienen. Damit ist es möglich,
die Nachführung der Reflektoreinheit 2 auch dann
vorzunehmen, wenn das Schattenbild der Quelle Q nicht hinreichend
genau detektierbar ist, beispielsweise an bewölkten Tagen. Im
Zuge einer derartigen Ausgestaltung umfasst die Vorrichtung 1 weiterhin
zusätzlich eine Zeitbestimmungseinheit, wie eine Uhr, und/oder
eine Einheit zum Bestimmen oder Eingeben einer terrestrischen Position
(jeweils nicht dargestellt), um dann anhand der genannten astronomischen
Daten die Bewegungseinheit 5 ansteuern zu können.
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Weiterhin
kann die Speichereinheit 9 auch dazu dienen, zeitlich aufgelöst
Positionsdaten der Quelle Q zum späteren zeitabhängigen
Ansteuern der Bewegungseinheit 5 durch die Steuereinheit 7 in Abhängigkeit
von den genannten Quellenpositionsdaten als Steuerdaten zu speichern.
Mit anderen Worten: Beim Nachführen der Reflexionseinheit 2 werden
Positionsdaten der Quelle Q bzw. deren Schattenbilds in der Speichereinheit 9 gespeichert, um
gegebenenfalls der Reflexionseinheit 2 unter Verwendung
dieser gespeicherten Daten nachführen zu können,
wenn keine entsprechenden Daten in Echtzeit von der Sensoreinheit 6 verfügbar
sind.
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Gemäß der
anhand der 1 und 2 beschriebenen
Ausführungsform weist das System neben der bereits erwähnten
Sendereinheit 12b an der Vorrichtung 1 noch die
ebenfalls bereits erwähnte Empfängereinheit 10 auf,
auf deren Funktion nun noch genauer eingegangen werden soll.
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Die
Vorrichtung 1 empfängt alternativ oder zusätzlich
zu der oben ausführlich erläuterten Bewegungsführung
unter Verwendung der Sensoreinheit 6 bzw. der damit bestimmten
Positionsdaten die Identifikationssignale IS von der Absorptionsvorrichtung 12 mittels
der dezidierten Empfängereinheit 10, welche in
signaltechnischer Wirkverbindung mit der Steuereinheit 7 steht.
Letztere ist dazu ausgebildet, die Absorptionsvorrichtung 12 und
vorzugsweise deren Position relativ zur Vorrichtung 1 anhand
der bei 10 empfangenen Signale IS zu erkennen, um die Ziel-Positionsdaten
zu ermitteln und speichern zu können.
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Wie
der Fachmann erkennt, wäre insbesondere bei Verwendung
der Sender- bzw. Empfängereinheit 12b bzw. 10 zur
Zielpositionsbestimmung grundsätzlich auch eine Positionsbestimmung
während des laufenden Betriebs, also ohne Rückgriff
auf vorgespeicherte Positionsdaten, möglich.
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3 zeigt
abschließend eine alternative Ausgestaltung der Schattenwurfeinheit 6c.
Letztere weist vorliegend lediglich einen Haltearm 6e auf,
an dessen freiem Ende ein kreisringförmiger Schattenwurfkörper 6d parallel
zur Sensorfläche 6a angeordnet ist, wobei der
Schattenwurfkörper 6d vorzugsweise um ein Maß A
von der Sensorfläche 6a beabstandet und mit seinem
Mittelpunkt M genau oberhalb des Referenzpunkts R angeordnet ist.
Wiederum erlaubt die Lage und Form des entstehenden Schattens (nicht
gezeigt) Rückschlüsse auf den Einfallswinkel der
Strahlung und die Strahlebene. Bei schrägem Strahlungseinfall
wird die Schattenform insbesondere oval, was sich durch Vergleich
mit einer kreisförmigen Referenzform (vorzugsweise in der
Speichereinheit 9 abgelegt) nachweisen lässt.
Gleiches gilt bezüglich der Stablänge gemäß 2.
Vielfältige andere Ausformungen der Schattenwurfeinheit 6c sind möglich.
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Vorteilhafterweise
umfasst das erfindungsgemäße System eine Mehrzahl
von Vorrichtungen 1, welche die Strahlung S auf eine gemeinsame
Absorptionsvor richtung 12 lenken. Alternativ kann das System
jedoch jeweils eine Mehrzahl an Reflexionsvorrichtungen 1 und
Absorptionsvorrichtungen 12 umfassen.
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Ein
wesentlicher Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass
keinerlei aufwändige Verkabelungen der Reflexionsvorrichtung(en) 1 mit
einem zentralen Steuerrechner für die Bewegungsnachführung
und/oder kosten- und zeitintensive Vermessungen bei der Ausbringung
von Reflexionseinheiten entsprechend der Reflexionseinheit 2 erforderlich
sind. Vielmehr können die Absorptionsvorrichtung 12 und
die Reflexionsvorrichtung 1 in einfacher Weise relativ
zueinander positioniert werden, wie weiter oben beschrieben, und
die Reflexionsvorrichtung 1 bestimmt anschließend
autark und selbständig die jeweils erforderlich Ausrichtung
der Reflexionseinheit 2 und führt diese gemäß der
Quellenbewegung nach.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - WO 2008/058866
A1 [0005]