Brevet FR2439392A1 — publié le 19800516

L ' inve ntion se r-apporte à un appareil de mesure de l'é- clairemewlt énergétique ou physiologique à l'aide de cellules photovoltaïques. La détermination de l'éclairement énergétique reçu par panneau de cellules photovoltaïques ne peut etre obtenue actuelle- ment de façon pratique. Cependant, le développement de 1 'éLiergie solaire photovoltalque rend nécessaire de telles mesures, ai ire de déterminer les performances et la bonne tenue dans le temps des par.- neaux solaires. En effet, les luxmètres ainsi que les pyranomètres ne sont pas adaptés à cette mesure et les pyrhéliornètres bien que mieux adaptés, sont trop peu pratiques pour pouvoir être modifiés en vue de faciliter les mesures directes du flux lumineux efficace capté par les cellules solaires photovoltaiques. De toute manière, le domaine de sensibilité spectrale des luxmètres s'écarte trop de celui des cellules des panneaux solaires pour déterminer avec pré -cision les performances des panneaux solaires de façon simple et en dehors de laboratoires spécialisés. L'objet de la présente invention est un appareil de mesure dç l'éclairement efficace reçu par des panneaux solaires photovol- talques, caractérisé en ce qu'il comporte une cellule de sensibili- té spectrale voisine de celle des panneaux solaires à contrôler ainsi qu'une resistance de charge dont les bornes sont connectées à un millivoltmétre, la résistance de charge et la surface de la cellule étant choisies pour que les indications fournies par le millivoltrnètre correspcrident aux valeurs de l'éclairement efficace reçu. La courbe de sensibilité spectrale de la cellule de l'ap- pareil coïncidant avec celle des panneaux solaires, il suffit de réaliser avec précision l'étalonnage pour un éclairement connu pour réaliser un appareil de mesure directe et rapide de l'éclairement 2 efficace en watt par m par exemple. Un autre objet de l'invention est d'accroître à la fois la précision et la fiabilité de l'appareil par l'utilisation d'wi millivoltmetre à affichage direct par cristaux liquides, les cir-- cuits du millivoltmètre étant alimentés par une pile fournissar.t une tension doeinée bien définie et pourvue d'un circuit de vérificatior de la tersiori disponible. On réalise ainsi un appareil de grande fiabilité capable de fournir directement des mesures d'éclairement efficaces avec une précision relative de l'ordre de 1 S. Un autre objet de l'iliverltion est de réaliser uri appareil transportable de grande maniabilité et fiabilité en incorpor lt la cellule solaire dans un boîtier de protection trarlsparerit et étal,- che, l'appareil étant en outre pourvu d'un moyen de contrôle de l'orientation de la cellule par simple coR cidersce de l'image so- laire et d'un reperde fixe dc l'appareil. L'appareil peut alors être utilisé par quiconque de façon efficace en vue du contrôle pratique des puissarsces fournies par des réseaux de panneaux solaires en fonction de l'éclairement efficace qu'ils reçoivent. Certains contrôles pouvant nécessiter en outre la connaissance de l'éclairement physiologique, l'appareil est adapté à la lecture d'une telle mesure par l'interposition d'un filtre ne laissant passer que des radiations comprises dans un intervalle de l'ordre de 0,4 a' 0,7 uin; l'appareil pouvant ainsi utiliser une nouvelle résistance de charge pour fournir directement l'éclairement phy siologique en lux ou en multiples et sous multiples de lux. D'autres objets et caractéristiques de l'appareil apparaitront au cours de la description suivante faite en référence aux dessins annexés qui représentent, à titre d'exemple non limitatif, un mode de réalisation de la présente invention. Sur les dessins la figure 1 est une représentation des courbes de sensibilité spectrale des cellules photovoltaïques et de l'oeil en fonction des radiations solaires, la figure 2, la représentation schéinatique des ensembles électriques composant l'appareil, la figure 3, la vue en coupe du boîtier de protection de la cellule, la figure 4, la vue schématique d'uri moyen de pointage et la figure 5, la vue schématique en perspective de l'appareil. Le diagramme de la figure 1 montre l'écart des sensibili- tés spectrales de l'oeil et de cellules photovoltaSques utilisés comme panneaux solaires, la sensibilité spectrale 5 de l'soleil etiL* représentée par la courbe 3 et celle des cellules par la courbe Ces courbes sont déterminées en fonction de l'énergie radiaiite spectrale I du soleil représentée par la courbe 1 pour les longu Les sensibilités spectrales des pyromètres ne coïr.cidar:t pas avec la sensibilité représentée par la courbe 2, on comprend les difficultés qui résulteraient de l 'adaptation des appareils connus comme moyens de détermination pratique et sûre des éclairements eiTicaces. La figure 2 montre, sous forme de blocs, le schéma électrique particulièrement simple de l'appareil selon l'invention, Les circuits se compostent essentiellernent de la cellule photovoltaîque 4 du type à plaquette de silicium NP dont les bornes 5 et 6 sont connectées à une ou plusieurs résistances de charges en parallèles, telles que 7 et 8. A titre d'exemple, la cellule peut avoir une surface de 2 x 2 cm et les résistances de l'ordre de l'ohm sont choisies pour étalonner l'appareil à l'aide d'un flux spectral connu avec une très grande précision, correspondant à la bande d'onde comprise entre 0,3 et 1,1 llm et représenté en figure 1. Les bornes 5 et 6 sont connectées aux bornes 9, 10 d'un millivoltmètre 11 qui est de préférence un millivoltmètre pourvu d'un dispositif automatique d'affichage 0,3 et 1,1 pm. L'affichage peut être effectué au moyen de cristaux liquides. Les circuits de commande du millivoltmètre il à affichage automatique de la mesure sont alimentés par la pile 12 dont les pales 13 et 14 sont branchés aux bornes 15 et 16 par l'intermédiaire d'un interrupteur 17 servantà la mise en service de l'appareil de mesure. Etant donné la sensibilité du millivoltmètre, on équipe la pile 12 d'un circuit de détection de seuil 15 en dérivation sur la pile 12 et permettant de contrôler la valeur de la tension disponible aux bornes 15 et 16 de la pile.A cet effet, un bouton de contact 19 établit la connexion du circuit de détection à seuil 18 et de la pile 12. En cas d'une chute de tension même minime, le circuit de détection de depassement de seuil 18, qui peut être de tout type connu, entraîne l'excitation de tout signal désiré : allumage d'une lampe témoin 20 par exemple. L'existence de très nombreux circuits de contrôle de tension par détection d'un seuil, ainsi que les millivoltmètres de haute précision associés à des dispositifs de conversion analogiques nufleriques en vue de l1affichage des valeurs mesurées au moyen de cristaux liquides étant connus, seules des représentations symboliques mus la forrne de blocs ont été figurées, tous ces circuits pouvant être quelcorrques. Afin d'éviter toute altération de la cellule 4, celle-ci est inséré, co."me le montre la figure 3, dans un dispositif de protection transparent et tel que 21. Ce dispositif est fixé au boîtier proprernent dit 22 de l'appareil qui est de préférence en matériau plastique et comprend l'ensemble des circuits de la figure 2. Au voisinage de la cellule se trouve une petite fenêtre 23 en forme de disque destiné à former une image du soleil sur le verre dépoli 24 après réflexion sur le miroir 25. Ce moyen très simple permet aisément de pointer correctement l'appareil dans la direction recevant le maximum d'éclairement par simple coîncidence de l'image formée au centre d'une marque de repéragc sur le verre dépoli 24. On réalise ainsi un appareil de grande maniabilité, fiable et donnant des précisions de l'ordre de 1 %. En outre, lorsque l'on désire utiliser l'appareil en simple luxmètre, on place au-dessus du dispositif 21 un filtre 26 ne laissant passer que les rayonnements dont les longueurs d'ondes sont comprises entre 0,4 et 0,75 jun par exemple. I1 est clair que lton ne sortirait pas du cadre de l'invention en prévoyant deux jeux de résistances commutables, l'une adaptée commue on l'a vu pour la mesure de l'éclairement efficace en watt par m2, l'autre pour la mesure directe en lux. De même, on peut remplacer le dispositif de pointage décrit par tout autre dispositif équivalent. REVENDICATIONS 10) Appareil de mesure de l'éclairement efficace reçu par des panneaux solaires photovoltaiques, caractérisé en ce qu'il com- porte une cellule de meme sensibilité spectrale que les panneaux solaires à contrôler ainsi qu'une résistance de charge dont les bornes sont connectées à un millivoltmètre, la résistance de charge et la surface de la cellule étant choisies pour que les indications fournies par le millivoltmètre correspondent aux valeurs de l'é- clairement efficace reçu. 20) Appareil de mesure de ltéclairemerst efficace reçu par des panneaux solaires photovoltalques tel que revendiqué en 1 dont la résistance est déterminee pour que la mesure du millivoltmètre, exprimée en wattZm2, corresponde aux flux fourni par une source de référence semblable à celle fournie par le soleil sur la cellule, dans des conditions d'absorption du rayonnement bien déterminées. 30) Appareil de mesure de l'éclairement efficace tel que revendiqué dans l'une quelconque des revendications 1 et 2, dont le millivoltmètre est pourvu d'un dispositif de conversion analo tique numérique et d'affichage par cristaux liquides, alimenté par une pile pourvue d'un moyen de contrôle à détection de seuil de la tension prédéterminée fournie par la pile. 40) Appareil de mesure de l'éclairement efficace tel que revendiqué en 3, caractérisé en ce que l'ensemble des circuits de mesure, d'affichage, d'alimentation et de contrôle, est incorporé à un boîtier pourvu d'un dispositif de positionnement de la cellule et d'un moyen de pointage en directicn du soleil. 5 ) Appareil tel que revendiqué en 2 dont on règle la résistance de charge pour que la mesure du millivoltmètre exprimée en lux corresponde au flux fourni par une source de référence semblable à celle fournie par le soleil sur la cellule dans des conditions d'absorption du rayonnement bien déterminées. 60) Appareil tel que revendiqué en 4 comportant au centre un moyen de fixation d'un filtre ne laissant passer que les radiations comprises dans une bande donnée de l'ordre de 0,4 et 0,7 a en vue de fournir l'éclairement physiologique de la cellule. 70) Appareil tel que revendiqué dans l'une quelconque des revendications 1 à 6 dont la cellule est une cellule au siliciurn NP d'une surface connue avec précision, la valeur de la résistance de-charSe étant adaptée et calibrée pour permettre la lecture di recte précise de l'éclairement.