障碍探测器——历史回顾

1950 年代至今的门传感器回顾

自动供电电梯门的一个主要问题是门撞击造成乘客受伤的风险。 电梯公司已经使用各种替代设备来保护乘客，从简单的机械安全鞋到复杂的红外光束系统。 这是对大约 1950 年代至今的此类设备的回顾。

机械冲击传感器

保护乘客的最常见方法之一是将软边缓冲条连接到微动开关压力传感器。 如果通过缓冲器与乘客的接触来激活开关，则该装置会反转车门运动。 它依赖于机械冲击，因此不是“非接触式”传感器。 然而，它确实限制了施加的力并避免了四肢在门口被夹的危险。 这种安全鞋仍然普遍用于较旧的装置，但它们的体积和成本已使它们从现代轻型电梯轿厢中消失。 由于日常操作，机械鞋容易损坏或磨损，并且它们的电接触器会腐蚀。 这可能会导致大量停机时间和费用，同时进行维修。 电子解决方案（最初基于电容，现在主要基于红外 (IR)），无需现场调整即可快速安装，并且具有保护门本身免受损坏的优势。 因此，减少了对昂贵的计划外维护的需求。 一些双安全装置将机械鞋与红外光束系统结合起来，在红外光束发生电子故障时提供非接触式传感和机械备份。

电容式接近传感器

一些最早的非接触式设备使用传感器和乘客之间的电容作为检测障碍物存在的手段。 早期的奥的斯“A”和“B”型号传感器使用这种技术通过不平衡电容桥电路来检测乘客。 该桥由 50 kHz 方波驱动，通过检测门边缘上两半线桥天线中 50 kHz 信号电平的差异来执行感应。 该装置的射程较短，约为 50 毫米，由于门动力的持续作用，门仍经常会相互撞击，但撞击相对温和。 早期设备的最大问题是桥平衡漂移和门接地不良的不良影响。 由于操作臂或钢丝绳中的电阻轴承，金属门皮通常会与地面接触不良且断断续续，并且接触电阻的变化会向桥梁注入大量噪声信号，经常导致误触发。

随着 1980 年 Memco“R”型号的推出，我们看到了一些改进，它使用了更稳定的交流耦合检测电路，可以达到大约 100 毫米的范围。 然而，自 1980 年代后期以来，随着更可靠的 IR 系统的引入，电容式接近检测器逐渐淡出人们的视线，但随着改进的基于微处理器的触摸开关设备使电容感应变得更加实用，该技术有可能重新出现。

近红外

虽然基于电容的检测距离短且容易不稳定，但可以设计出性能通常良好的反射式红外接近检测器。 1980 年代后期引入了反射式接近设备，当时该设备在主要基于电容的市场上取得了一些成功。 不久之后，Memco 推出了 Panaflect，这是一种范围约为 200 毫米的红外接近系统，足以克服电容探测器的门连续问题。 这些探测器以垂直扇形模式发射多束红外光束，并使用光电二极管检测附近乘客的红外反射。 仅出现在少数接收器上的强信号被解释为有效障碍物，而所有接收器上大致相等的信号被视为接近的大满贯柱。 接近系统确实有助于加快电梯的运行时间（与普通的红外探测器不同，不会对每个进入门口的乘客都进行探测），但这些反射装置的制造成本很高，并且已经失宠。

红外线光束系统

基于红外光束的探测器已成为当今使用的最流行的障碍传感器类型之一。 红外光束提供了对门孔的出色覆盖，对电子噪声不敏感，并且随着技术的进步变得便宜。 第一个此类设备仅使用白炽灯作为发射器和硒电池作为接收器，并且非常不可靠，但现在用红外 LED 代替白炽灯，用硅光电二极管代替硒电池，进行了改进在性能和可靠性方面。

大多数红外光束系统由一扇门上的一列红外 LED 多路复用阵列组成，另一扇门上有相同数量的多路复用光电二极管。 敏感区基本上是连续的，从刚好在车门槛上方到大约 1.8 m 高。 每个边缘的微控制器芯片生成所需的扫描模式，并依次测量每个光束的信号强度。 任何低于预设阈值的光束都被假定为被乘客或其他障碍物阻挡，然后系统将操作开门继电器。 澄清二极管和光束数量之间的差异很重要。 图 2 显示了典型 18 二极管检测器的光束模式。 在仅并联模式下运行时，光束的数量等于二极管的数量。

设计人员可以使用多种不同的扫描模式组合，但最常见的是混合平行和略微倾斜的光束，以实现最佳的光束网格密度。 对角光束的使用提供了更大的光束密度，因此，在大部分检测区域内检测到较小的物体。 但是，由于光束模式的性质，始终检测到的最小障碍物尺寸通常略大于检测器边缘之一处的二极管间距。 最小可检测物体尺寸在很大程度上决定了系统中 LED 的数量。 较旧的光束设备通常具有较大的二极管间距，每边只有 32 个二极管，因为这些组件的成本是其设计中的一个重要因素。 现代版本通常配备 40 或 40 个二极管。 一个 50 个二极管的系统应该能够可靠地检测直径为 50 毫米的物体。 目前正在提议将 81 毫米的最小检测尺寸作为欧洲标准 EN 70-XNUMX 的官方Comité Européen de Normalization 解释 电梯施工安装安全规程.

最近，在固定支架上安装横梁系统变得很流行，通常安装在门轨道的末端。 这样的安装可以很好地防止故意破坏和偶然损坏，并且电缆不再需要抵抗门运动造成的持续弯曲。 由于大部分光束网格被门隐藏，即使在打开时，也可能使用不寻常的扫描格式。 其中之一是 Memco Panatech，它将接收器二极管的数量减少到只有四个，同时在可访问的门孔上保持高密度光束模式。

欧洲法规

EN 81-70:2003 5.2.4 规定：

“EN 7.5.2.1.1.3-81-1:2 和 EN 1998-81:2 的 1998 要求的保护装置应覆盖轿厢门槛上方至少 25 毫米至 1,800 毫米之间的距离的开口，例如， 光幕。 该装置应是一个传感器，可防止用户与关闭的门板的前缘之间发生物理接触。”

对于红外探测器，这有效地设置了最低二极管的最大高度和最高二极管的最小高度。 可以看出，欧洲关于电梯轿门保护装置的规定极为有限。 对于指定用于安全相关应用的非电梯光幕来说，这是不正确的。 IEC 61496 涵盖了此类应用。标准的第一部分 IEC 61496-1 规定了电敏保护设备 (ESPE) 的一般要求和必要测试，包括功能测试（例如，响应时间和输出数量） 、设计（例如，电源和软件）和环境应力（例如，应力和机械振动）。

该标准的第二部分 IEC 61496-2 涉及有源光电保护设备，这是最常见的 ESPE 类型。 标准的这一部分规定了此类设备的光学要求，包括抗各种类型的照明和旁路反射，这两者在电梯应用中都很重要。 在对电梯行业光幕的适用设计和测试要求进行基本审查之前，设备规范者是否有信心他们的光幕将在日益激烈的诉讼环境中保护客户。 

先进的红外光束系统

基本光束系统的性质排除了不与连接 TX 和 RX 检测器条带的窄平面相交的物体的检测。 这使得层门相对不受保护，因为光束模式通常在层门前缘后面 50 毫米或更多。 为了克服这个问题，Memco 在 3 年代中期引入了 1990D 概念。 3D 探测器通过使用从接近的乘客反射的红外光将敏感区域扩展到层门前方的区域。 红外 LED 和光电二极管阵列与 45D 检测平面成约 2° 角，这样光电二极管就无法接收信号，除非红外光从着陆区进场区域的垂直表面反射。

由于 3D 系统依赖于红外线反射，因此其灵敏度会受到乘客穿着的衣服颜色的影响，但已发现即使是深色染料通常也具有很强的红外线反射性。 3D 对于乘客移动缓慢的环境特别有用，例如在医院和庇护所，但在购物中心和办公大楼中也很受欢迎。 它最好用于人流量低的区域，以避免由于人们通过门和触发 3D 而造成不必要的阻塞。 有多种安装形式的探测器可供选择，但都要求将边缘放置在门的前缘上或前缘附近，以便反射系统可以“看到”着陆区（图 4）。

3D 系统的发展（虽然不限于 3D 探测器）是 Memco 专利的 Panachrome 系列“视觉警告”探测器。 这些变体最初是在 2000 年代初的 Chromaline 光带和探测器中引入的，但很快就被集成版本所取代。 Panachrome 结合了可见的 LED 灯和光导，可以向接近的乘客显示车门移动的状态。 光导通常采用垂直列中的 100 毫米 X 6 毫米条的形式，在“安全进入”的稳定绿色和“关门”的红色闪烁之间切换。 Panachrome 在豪华酒店和办公室的高端应用中很受欢迎，但也非常适合医院等，在这些地方，警告系统可以帮助减缓移动的乘客的速度。

在可预见的未来，红外光束探测器不太可能被突破性技术所取代。 当结合良好的设计原则并在各种环境中进行全面测试时，红外技术是安全有效的。