كاشفات العوائق - مراجعة تاريخية

مراجعة لأجهزة استشعار الأبواب من الخمسينيات حتى الوقت الحاضر

تتمثل إحدى المشكلات الرئيسية في أبواب المصاعد التي يتم تشغيلها تلقائيًا في خطر إصابة الركاب نتيجة اصطدام الباب. استخدمت شركات المصاعد العديد من الأجهزة البديلة لحماية الركاب ، بدءًا من أحذية الأمان الميكانيكية البسيطة إلى أنظمة الأشعة تحت الحمراء المتطورة. هذه مراجعة لمثل هذه الأجهزة من حوالي الخمسينيات حتى يومنا هذا.

مجسات التأثير الميكانيكي

تتمثل إحدى الطرق الأكثر شيوعًا لحماية الركاب في إرفاق شريط عازل ناعم الحواف بمستشعر ضغط المفتاح الصغير. يعكس هذا الجهاز حركة الباب إذا تم تنشيط المفتاح عن طريق ملامسة المخزن المؤقت مع الراكب. إنه يعتمد على تأثير ميكانيكي ، وبالتالي ، ليس مستشعر "عدم الاتصال". ومع ذلك ، فإنه يحد من القوة المطبقة ويتجنب الاصطدام الخطير للأطراف في المدخل. لا تزال أحذية الأمان هذه مستخدمة بشكل شائع في المنشآت القديمة ، لكن حجمها وتكلفتها قضيا عليها من سيارات المصاعد الحديثة خفيفة الوزن. الأحذية الميكانيكية عرضة للتلف أو البلى بسبب التشغيل اليومي ويمكن أن تتآكل موصلاتها الكهربائية. يمكن أن يؤدي هذا إلى تعطل كبير ونفقات أثناء إجراء الإصلاحات. تم تطوير حلول إلكترونية (تعتمد مبدئيًا على السعة والآن تعتمد بشكل أساسي على الأشعة تحت الحمراء (IR)) ، والتي يمكن تثبيتها بسرعة دون تعديل في الموقع مع مزايا حماية الأبواب نفسها من التلف. لذلك ، يتم تقليل الحاجة إلى صيانة غير مخططة باهظة الثمن. تجمع بعض أجهزة الأمان المزدوجة بين الحذاء الميكانيكي ونظام شعاع الأشعة تحت الحمراء ، مما يوفر استشعارًا بعدم الاتصال ونسخًا احتياطيًا ميكانيكيًا في حالة حدوث عطل إلكتروني في حزم الأشعة تحت الحمراء.

أجهزة استشعار القرب السعة

استخدمت بعض الأجهزة القديمة التي لا تلامس السعة بين المستشعر والراكب كوسيلة لاكتشاف وجود عائق. استخدمت مستشعرات طراز Otis "A" و "B" السابقة هذه التقنية لاكتشاف الركاب عن طريق عدم توازن دائرة الجسر السعوية. كان الجسر مدفوعًا بموجة مربعة تبلغ 50 كيلوهرتز ، وتم إجراء الاستشعار عن طريق اكتشاف اختلاف في مستوى إشارة 50 كيلوهرتز في نصفي هوائيات الجسر السلكي على حافة الباب. كان لهذا الجهاز نطاق قصير يبلغ حوالي 50 ملم ، وكانت الأبواب غالبًا ما تصطدم ببعضها البعض بسبب زخم الباب ، لكن التأثير كان لطيفًا نسبيًا. كانت أكبر مشاكل الأجهزة السابقة هي انحراف ميزان الجسر والآثار السيئة للتأريض السيئ للباب. غالبًا ما يكون جلد الباب المعدني في حالة تلامس ضعيف ومتقطع للأرض ، بسبب المحامل المقاومة في ذراع المشغل أو حبل محرك الأسلاك ، والتباين في مقاومة التلامس من شأنه أن يضخ إشارات ضوضاء كبيرة في الجسر ، مما يتسبب في كثير من الأحيان في محفزات خاطئة.

لوحظ بعض التحسن مع إدخال طراز Memco “R” في عام 1980 ، والذي استخدم دائرة كشف مقترنة بالتيار المتردد أكثر استقرارًا ، ويمكن أن يحقق نطاقًا يبلغ حوالي 100 ملم. ومع ذلك ، منذ أواخر الثمانينيات من القرن الماضي ، تلاشى كاشف القرب السعوي في الغموض حيث تم إدخال أنظمة الأشعة تحت الحمراء الأكثر موثوقية ، ولكن التكنولوجيا لديها القدرة على الظهور مرة أخرى لأن أجهزة التبديل التي تعمل باللمس المحسّنة القائمة على المعالجات الدقيقة تجعل استشعار السعة أكثر عملية.

القرب الأشعة تحت الحمراء

في حين أن الاكتشاف القائم على السعة قصير المدى وعرضة لعدم الاستقرار ، فمن الممكن تصميم كاشف تقارب عاكس بالأشعة تحت الحمراء بأداء جيد بشكل عام. شهدت أواخر الثمانينيات إدخال أجهزة التقارب العاكسة ، والتي حققت بعض النجاح في السوق القائمة على السعة إلى حد كبير في ذلك الوقت. في وقت لاحق ، قدمت Memco نظام Panaflect ، وهو نظام قرب بالأشعة تحت الحمراء بمدى حوالي 1980 ملم ، والذي كان جيدًا بما يكفي للتغلب على مشكلات تشغيل الباب في أجهزة الكشف عن السعة. أطلقت هذه الكواشف عدة حزم من الأشعة تحت الحمراء في نمط مروحة عمودي واستخدمت الصمامات الثنائية الضوئية لاستشعار انعكاسات الأشعة تحت الحمراء من الركاب القريبين. تم تفسير الإشارة القوية ، الموجودة على عدد قليل من أجهزة الاستقبال ، على أنها عائق صالح ، بينما تم النظر إلى إشارة متساوية تقريبًا على جميع أجهزة الاستقبال على أنها مقاربة تقترب من وظيفة slam. يساعد نظام القرب على تسريع أوقات عبور المصعد (لا يتم الكشف عن كل راكب يدخل المدخل ، على عكس أجهزة الكشف بالأشعة تحت الحمراء العادية) ، ولكن هذه الأجهزة العاكسة كانت مكلفة في التصنيع ، ومنذ ذلك الحين فقدت شعبيتها.

أنظمة شعاع الأشعة تحت الحمراء

أصبحت أجهزة الكشف القائمة على الأشعة تحت الحمراء واحدة من أكثر أنواع أجهزة استشعار الانسداد شيوعًا المستخدمة اليوم. توفر أشعة الأشعة تحت الحمراء تغطية ممتازة لفتحة الباب ، وهي غير حساسة للضوضاء الإلكترونية وأصبحت غير مكلفة مع تحسن التكنولوجيا. استخدمت الأجهزة الأولى من هذا القبيل أكثر من مصباح خيطي كجهاز إرسال وخلية سيلينيوم كجهاز استقبال ، وكانت غير موثوقة إلى حد كبير ، ولكن تم استبدال المصباح الخيطي الآن بمصباح LED يعمل بالأشعة تحت الحمراء وخلية السيلينيوم مع ثنائي ضوئي من السيليكون ، مما يعطي تحسينًا في الأداء والموثوقية.

تتكون معظم أنظمة الأشعة تحت الحمراء من عمود من صفائف متعددة الإرسال من IR LEDs على باب واحد ، مع عدد متساوٍ من الصمامات الثنائية الضوئية متعددة الإرسال على الباب المقابل. المنطقة الحساسة مستمرة بشكل أساسي من أعلى عتبة السيارة مباشرة إلى ارتفاع حوالي 1.8 متر. تولد شرائح الميكروكونترولر في كل حافة أنماط المسح المطلوبة وتقيس قوة الإشارة لكل شعاع بدوره. يُفترض أن أي عوارض تقيس أقل من عتبة محددة مسبقًا يتم حظرها من قبل أحد الركاب أو أي عائق آخر ، وسيقوم النظام بعد ذلك بتشغيل مرحل فتح الباب. من المهم توضيح الفرق بين عدد الثنائيات والحزم. يوضح الشكل 2 نمط الحزمة لكاشف نموذجي ذو 18 صمامًا ثنائيًا. عند التشغيل في الوضع المتوازي فقط ، يكون عدد الحزم مساويًا لعدد الثنائيات.

هناك عدة مجموعات مختلفة من أنماط المسح المتاحة للمصممين ، ولكن الأكثر شيوعًا هو مزيج من الحزم المتوازية والقطرية قليلاً لتحقيق أفضل كثافة لشبكة الحزمة. يعطي استخدام الحزم القطرية كثافة شعاع أكبر بكثير ، وبالتالي ، يتم الكشف عن كائنات أصغر في غالبية منطقة الكشف. ومع ذلك ، نظرًا لطبيعة نمط الحزمة ، فإن الحد الأدنى لحجم العائق الذي سيتم اكتشافه دائمًا يكون عادةً أكبر قليلاً من تباعد الصمام الثنائي عند أحد حواف الكاشف. يحدد الحد الأدنى لحجم الكائن القابل للاكتشاف إلى حد كبير عدد مصابيح LED في النظام. غالبًا ما تحتوي أجهزة الحزمة القديمة على تباعد كبير في الصمام الثنائي مع ما لا يقل عن ثمانية صمامات ثنائية لكل جانب ، حيث كانت تكلفة هذه المكونات عاملاً كبيرًا في تصميمها. عادة ما يتم تزويد الإصدارات الحديثة بـ 32 أو 40 صمامًا ثنائيًا. يجب أن يكون نظام الصمام الثنائي 40 قادرًا على اكتشاف الأشياء التي يبلغ قطرها 50 مم بشكل موثوق. يُقترح حاليًا حد أدنى لحجم الكشف يبلغ 50 مم كتفسير رسمي من اللجنة الأوروبية للمعايرة للمعيار الأوروبي EN 81-70 قواعد السلامة لبناء وتركيب المصاعد.

في الآونة الأخيرة ، أصبح من الشائع تثبيت أنظمة الشعاع على أقواس ثابتة ، عادةً في الأطراف القصوى من مسارات الأبواب. هذه التركيبات محمية بشكل جيد من التخريب والتلف العرضي ، ولم تعد الكابلات بحاجة لمقاومة الانثناء المستمر من حركات الباب. نظرًا لأنه يتم إخفاء أجزاء كبيرة من شبكة الحزمة بواسطة الأبواب ، حتى عند فتحها ، فمن الممكن استخدام تنسيقات مسح ضوئي غير عادية. وتتمثل إحدى هذه الميزات في Memco Panatech ، والتي تقلل عدد الصمام الثنائي للمستقبل إلى أربعة فقط ، مع الحفاظ على نمط شعاع عالي الكثافة عبر فتحة الباب التي يمكن الوصول إليها.

اللوائح الأوروبية

EN 81-70: 2003 5.2.4 تنص على:

"يجب أن يغطي جهاز الحماية كما هو مطلوب بموجب 7.5.2.1.1.3 من EN 81-1-2: 1998 و EN 81-2: 1998 الفتحة على مسافة لا تقل عن 25 مم و 1,800 مم فوق عتبة باب السيارة ، على سبيل المثال ، ستارة خفيفة. يجب أن يكون الجهاز عبارة عن مستشعر يمنع الاتصال المادي بين المستخدم والحواف الأمامية للوحة (لوحات) الباب المغلق ".

بالنسبة لكاشف الأشعة تحت الحمراء ، فإن هذا يحدد بشكل فعال الحد الأقصى لارتفاع أدنى الصمام الثنائي والحد الأدنى لارتفاع أعلى الصمام الثنائي. كما يتضح ، فإن اللوائح الأوروبية التي تغطي أجهزة الحماية على أبواب المصاعد محدودة للغاية. هذا غير صحيح بالنسبة للستائر الخفيفة غير المصاعد المخصصة للتطبيقات المتعلقة بالسلامة. يتم تغطية هذه التطبيقات بواسطة IEC 61496. الجزء الأول من المعيار ، IEC 61496-1 ، يحدد المتطلبات العامة والاختبارات الضرورية لمعدات الحماية الحساسة للكهرباء (ESPE) ، بما في ذلك اختبار الوظيفة (على سبيل المثال ، وقت الاستجابة وعدد المخرجات) والتصميم (على سبيل المثال ، الإمداد الكهربائي والبرمجيات) والإجهاد البيئي (على سبيل المثال ، الإجهاد والاهتزاز الميكانيكي).

الجزء الثاني من المعيار ، IEC 61496-2 ، يتعامل مع أجهزة الحماية الإلكترونية الضوئية النشطة ، وهي أكثر أنواع ESPE شيوعًا. تم تحديد المتطلبات البصرية لمثل هذه الأجهزة في هذا الجزء من المعيار ، بما في ذلك المناعة ضد أنواع مختلفة من الإضاءة والانعكاس الالتفافي ، وكلاهما مهم في تطبيقات المصاعد. حتى يتم إجراء مراجعة أساسية لمتطلبات التصميم والاختبار المطبقة للستائر الخفيفة في صناعة المصاعد ، سيظل الأمر متروكًا لمحددي المعدات للشعور بالثقة في أن ستائر الإضاءة الخاصة بهم ستحمي العملاء في بيئة متزايدة التقاضي. 

أنظمة الأشعة تحت الحمراء المتقدمة

تمنع طبيعة أنظمة الحزمة الأساسية اكتشاف الكائنات التي لا تتقاطع مع المستوى الضيق الذي يربط شرائط كاشف TX و RX. هذا يترك باب الهبوط غير محمي نسبيًا ، حيث يكون نمط الشعاع عادة 50 مم أو أكثر خلف الحافة الأمامية لباب الهبوط. للتغلب على هذه المشكلة ، قدمت Memco مفهوم 3D في منتصف التسعينيات. يقوم الكاشف ثلاثي الأبعاد بتوسيع المنطقة الحساسة في المنطقة أمام أبواب الهبوط باستخدام ضوء الأشعة تحت الحمراء المنعكس من اقتراب الركاب. توجد مجموعة من مصابيح LED بالأشعة تحت الحمراء والصمامات الثنائية الضوئية بزاوية تبلغ حوالي 1990 درجة إلى مستوى الكشف ثنائي الأبعاد بطريقة لا يمكن للديودات الضوئية استقبال إشارة ما لم ينعكس ضوء الأشعة تحت الحمراء من سطح عمودي في منطقة الاقتراب على الهبوط.

نظرًا لأن النظام ثلاثي الأبعاد يعتمد على انعكاس الأشعة تحت الحمراء ، فإن حساسيته تتأثر إلى حد ما بلون الملابس التي يرتديها الركاب ، ولكن تم اكتشاف أنه حتى الأصباغ الداكنة غالبًا ما تكون عاكسة للأشعة تحت الحمراء. يعد العرض ثلاثي الأبعاد مفيدًا بشكل خاص للبيئات التي يتنقل فيها ركاب بطيء الحركة ، كما هو الحال في المستشفيات والمساكن المحمية ، ولكنه أصبح أيضًا شائعًا في مراكز التسوق والمجمعات المكتبية. من الأفضل استخدامه في المناطق ذات الازدحام المنخفض لتجنب التعطل غير الضروري بسبب اجتياز الأشخاص للأبواب وتشغيل العرض ثلاثي الأبعاد. تتوفر أشكال مختلفة لتركيب الكاشف ، ولكن جميعها تتطلب وضع الحواف على الحافة الأمامية للأبواب أو بالقرب منها ، بحيث يمكن للنظام العاكس "الرؤية" في منطقة الهبوط (الشكل 3).

تطور النظام ثلاثي الأبعاد (على الرغم من أنه لا يقتصر على أجهزة الكشف ثلاثية الأبعاد) هو سلسلة Panachrome الحاصلة على براءة اختراع Memco من كاشفات "التحذير المرئي". تم تقديم هذه المتغيرات لأول مرة في أوائل العقد الأول من القرن الحادي والعشرين ، شرائط وكاشف الضوء الكرومالين ، ولكن سرعان ما تم استبدالها بإصدارات متكاملة. يتضمن باناكروم مصابيح LED مرئية وأدلة ضوئية لعرض حالة حركات الباب للركاب المقتربين. تكون أدلة الإضاءة عادةً على شكل قضبان مقاس 3 مم × 3 مم في عمود رأسي يتحول بين اللون الأخضر الثابت لـ "الدخول الآمن" والأحمر الوامض لـ "إغلاق الأبواب". يشتهر Panachrome بالتطبيقات المتطورة في الفنادق والمكاتب الفخمة ولكنه مناسب أيضًا للمستشفيات وما إلى ذلك ، حيث يمكن أن يكون نظام التحذير مفيدًا في إبطاء حركة الركاب.

في المستقبل المنظور ، من غير المرجح أن يتم استبدال كاشف الأشعة تحت الحمراء بتقنية متطورة. عند دمج مبادئ التصميم الجيد واختبارها بالكامل في مجموعة متنوعة من البيئات ، تكون تقنية الأشعة تحت الحمراء آمنة وفعالة.