پرده نوری چیست و چه کاربردی دارد؟

در دنیای مدرنی که ما در آن زندگی می کنیم ، هر روزه شاهد اتفاقات وحوادث ناگواری هستیم که باعث ناراحتی و ناخرسندی ما از امکانات موجود میشود.آسانسورها در زندگی شهرنشینی امروز به عنوان یکی از ملزومات مهم ساختمانی بحساب می آیند و تردد در ساختمانها و برجهای بلند بدون آسانسور تقریبا ناخوشایند وغیر ممکن میباشد.ولی استفاده از آسانسورها با توجه به نکات ایمنی تا حد زیادی مشکلات ناشی از آن را از پیش پای مسافران برداشته است.اما سالهاست که درب ایمنی برای حفاظت ازمسافر در آسانسورها بجهت جلوگیری از حوادث ناگوار مورد استقبال قرار گرفته است.
پرده های نوری سالهاست که بعنوان یک روش ایمنی برای دربهای آسانسور ساخته شده اند و صرفا جهت ایمنی مسافران در مقابل خطرات ناشی از برخورد درب طراحی شده اند. این پرده ها با نصب شدن در دو طرف درب و با تشخیص موانع بین درب مانع از اتفاقات برخورد درب با مسافر میشوند.
تشخیص مانع و در کنار آن اندازه گیری مسافت جزء یکی از دغدغه های دانشمندان بوده است آنها برای ساخت دستگاههایی با ویژگیهای فوق از روشهای زیادی از جمله التراسونیک و مادون قرمز بهره برده اند.
با توجه به استفاده گسترده از پرده های نوری در دربهای آسانسور به بررسی چگونگی ساخت و اجزاء آن می پردازیم.
سه روش برای اندازه گیری مسافت ویا تشخیص مانع وجود داردکه در طول این مقاله در مورد آنها بحث خواهد شد

1. امواج التراسونیک
2. روش خازنی
3. مادون قرمز

2.1: معرفی امواج التراسونیک

امواج التراسونیک به مجموعه ای از امواج مکانیکی گفته می شود که فرکانس نوسانشان بیش از محدوده شنوایی انسان kHz20 باشد .
سنسورهای آلتراسونیک به سنسورهایی اطلاق میشود که امواج فرا صوتی را با فرکانس صوت ارسال میکند این امواج از طریق فرستنده ارسال شده و توسط گیرنده التراسونیک دریافت میشود . از این گونه سنسورها (فرستنده وگیرنده التراسونیک) معمولا برای آشکار سازی اجسام تا اندازه گیری فاصله یا سطح سنجی استفاده میشود .به طور معمول سنسورهای التراسونیک با ارسال یک پالس صوتی کوتاه در فرکانس فراصوت به سمت هدفی که این پالس را منعکس میکند ودریافت وشناسایی این امواج به شکل یک ترانزیستور عمل کرده و در مدلهایی که فاصله را محاسبه میکنند با اندازه گیری اختلاف زمانی ارسال ودریافت پالس می توانند به فاصله یاب تبدیل شوند .

تاریخچه این سنسور به سال 1912 میلادی و بعد از غرق شدن کشتی تایتانیک برمیگردد.
بعد از غرق شدن تایتانیک دانشمندان به دنبال راه حلی برای تکرار نشدن این فاجعه افتادند که اگر کاپیتان کشتی به هر دلیلی قادر به دیدن جلو کشتی نبود وسیله ای هشدار دهنده او را از وجود مانع مطلع سازد.
در سال 1912 میلادی آقایl f Richartson با الهام از طبیعت و استفاده از مسیر یابی خفاشها موفق به ساخت سنسور فراصوتی شد . خفاشها به دلیل بینایی ضعیف وحساس به نور از امواج فرا صوتی برای تشخیص موانع استفاده می کنند .اما از آن سال تا کنون که نزدیک به یک قرن از آن میگذرد این سنسور کاربردهای زیادی در زندگی ما پیدا کرده است که به چند نمونه آن می پردازیم:

1. دزدگیر اتومبیل و وسیله هشدار دهنده فاصله در اتومبیل
2. ثبت دقیق ترین زمان ممکنه در ورزش دو میدانی
3. استفاده در کنترل دور ماشینهای صنعتی
4. استفاده در چشم های پرده ای درب آسانسور و …….

در طول این سالها روشهای مختلف سنجش الکتریکی به شکل سنجش انسداد اعمال شده اند که اعم از پرتوهای نوری ساده برای سنجش ظرفیت خازن و متشکل از چندین بیم و شبکه پرتو مادون قرمز بوده است. اولین دستگاه پرتو معمولا بر اساس رشته منابع نور لامپ وسنسورهای خلاء بوجود آمد . اما لامپ ها رشته عمر کوتاهی داشتند بنابراین این دستگاه ها بسیار موفقیت آمیز نبودند.
در سال 1980 دستگاههای مختلفی به بازار عرضه شد اما ثابت شد که بیش از حد بزرگ وسنگین هستند و برای نصب بر روی درب مناسب نیستند آنها با بیمهای kHz40 و با امواج صوتی التراسونیک از مبدلهای مختلف کار می کردند. و برای اندازه گیری فاصله تا مسافر با بررسی زمان تاخیر زمانی پالس های صوتی منعکس شده یک گام بزرگ به جلو برداشته شد ولی در عمل موفق نبود.

2.2: روش خازنی

به نظر میرسد در حول وحوش همان زمان یک شرکت بزرگ با استفاده از سنسورهای التراسوند شروع به استفاده از خازن مبتنی به سنجش از لبه کرد وبا استفاده از دو الکترود نزدیک به لبه درب وتکیه بر یک پل متعادل که در تراز وسط قرار داده شده بود به یک پل مداری که توسط یک نوسان ساز در آن گنجانده شده بود رسیدند.این نوسان ساز تا kHz50 کنترل شده بود بنابراین kHz50 به عنوان سیگنال درب خروجی در نظر گرفته شد.
یک شیء رسانا مثل بازوی یک مسافر قادر خواهد بود ظرفیت پل خازنی را بر هم بزند وعلت آن افزایش سیگنال خروجی است .نتیجه اینکه درب در معرض یک سیگنال است اگر بیش از آستانه از پیش تعیین شده باشد .
این دستگاه برای تولید نسبتا سبک و ارزان است ومیتواند بعنوان اولین سنسور لبه ایمنی موفق در نظر گرفته شود.
دربهای سنگین حدودا 30 سال پیش مورد استفاده قرار می گرفتند اما به جهت بعضی از محدودیتها از رده خارج شدند زیرا زمان کافی برای متوقف کردن ومعکوس کردن مکانیزم درب وجود نداشت.در این زمان بود که برای اولین بار با سنجش از طراحی لبه انجام یکسری از آزمایشات به منظور افزایش طیف وسیعی از دستگاههای پل خازنی انجام گرفت .و دراین مرحله سنسورهای دوربرد نقش مهمی را ایفا کردند .ونتیجه این بود که اواخر سال1980 چند پرتو از اولین سیستم شبکه مادون قرمز در دسترس قرار گرفت.

2.3: پرتو مادون قرمز

پرتوهای مادون قرمز در لبه درب ایمنی تا حد زیادی شایع ترین فن آوری مدرن مورد استفاده است. به نظر میرسد این دستگاه که ساطع مادون قرمز است ونسبتا ارزان می باشد برای گیرنده ها ودیودها در حدود 25 سال پیش مورد استفاده قرار گرفته است.
امروزه اکثر پرده های نوری بر اساس روش مادون قرمز می باشند.پرده نوری هایی که به روش مادون قرمز کار میکنند بر اساس نوع بیمها به دو نوع Straight و Cross تقسیم میشوند . در نوع Straight بیمها به صورت مستقیم بررسی میشوند . یعنی هر led فرستنده سیگنال خود را به یک led در گیرنده به صورت مستقیم ارسال میکند . در نوع Cross تعداد بیمها افزایش میابد و در نتیجه دقت بسیار بالا میرود . نحوه کار در این روش به این صورت میباشد که هر led فرستنده سیگنال خود را به 5 led می فرستد . البته این تعداد برای زمانی است که فاصله فرستنده و گیرنده ازcm 50 بیشتر باشد .در صورتیکه کمتر باشد هر led فرستنده سیگنال خود را به یک led گیرنده ارسال میکند.

3: اصل عامل

اصل عامل به انتقال پی درپی انفجار نورهای مادون قرمز ازآرایه ای از بین 8 و64 دیود مادون قرمز مدوله شده وسپس تشخیص پذیرش موفقیت آمیز از انفجار در هر دیود گیرنده در یک آرایه بوجود می آید.این آرایه انتقال معمولا در طول 2 متر اکستروژن آلومینیوم است که میتواند بر روی یک درب با قابلیت بهم خوردن شدید نصب گردد.همچنین با یک آرایه گیرنده در یک کانال مشابه دردرب مقابل که آن نیز در کنار لبه درب مقابل قرار میگیرد . جایی که مسیر نوری در درب مانع از تماس فرستنده و گیرنده نشود.

در نتیجه قسمتهای بدن مسافران با از دست دادن یک یا چند پرتو شناسایی شده مانع از پاسخ بین فرستنده وگیرنده می شود.
از دست دادن پرتوها در زمان کمتر از MS30-20 موجب مسدود نشدن درب می شود.
چرخه تمام پرتوهای مانیتورینگ ممکن است در حدود 40 میلی ثانیه را برای تکمیل بگیرد واین به اندازه کافی سریع است که هر گونه پرتو مسدود شده را بخوبی شناسایی کند قبل از اینکه ضربه به درب اتفاق بیفتد.
سیستم غیر تسهیم انتقال فردی . نیاز به دریافت مدارهایی برای همه دیودها دارد وپرتوهایی که برای جلوگیری از دور زدن و انسداد بوسیله نور از قطره چکان مجاور باید شدیدا متمرکز باشند .
و حال که چندین سال است که پرده های نوری به سرعت جایگزین لبه های حساس وچشم های الکترونیک گردیده است و نقش بسیار ارزندهای در کیفیت سرویس دهی آسانسورها دارند.

4: انواع پرده نوری

پرده ها در انواع مختلف عرضه می شوند .بعضی از پرده ها درواقع نوعی حسگر (سنسور) نوری می باشندکه برای تشخیص ورود اعضای بدن اپراتورها (مانند انگشت ودست و پا وغیره……) به محدوده های خطرناک ماشین آلات صنعتی بکار میروند واین تجهیزات یکی از اجزاء حیاتی در خطوط تولید برای حفاظت از اپراتور ماشین آلات صنعتی می باشند.

خصوصیات آنها با توجه به تنوع محصول متفاوت میباشند مثل طبقه حفاظت .فاصله دید . رزولوشن و زمان پاسخگویی وتنها وجه اشتراک آنها ولتاژ میباشد .معمولا پرده های قابل نصب بر روی انواع ماشین آلات صنعتی دارای پهنای باند30cmودر طول 2 متر میباشند .در حالیکه پرده های نوری قابل استفاده در آسانسور بسیار کمتر و ظریف تر است. معمولا طول آنها 2 متر میباشد ولی میزان پوشش دهی با توجه به کارایی آن متفاوت میباشد.

5: اصول کلی پرده نوری

یک مجموعه سنسور پرده نوری شامل یک قسمت فرستنده ویک قسمت گیرنده به همراه یک منبع تغذیه میباشد.در سنسورهای پرده نوری از فرستنده/گیرنده مادون قرمز استفاده میشود.هنگامی که فرستنده وگیرنده روبروی هم قرار گرفته باشند ومانعی بین آنها نباشد led سبز رنگی که در بالای گیرنده قرار دارد روشن میشود ودستگاه مشغول بکار است وهر گاه مانعی (مثلا دست ) بین فرستنده وگیرنده قرار گیرد که موجب قطع پرتوهای مادون قرمز شود led قرمز روشن میشود.و فرمان توقف دستگاه صادر میگردد.

توضیحات محصول

واحد فرستنده ( TX)و واحد دریافت( RX) توسط سیم اتصال هماهنگ شده است .این سیستم قادر است برای تنظیم قدرت سیگنال بسته به فاصله بین این دو واحد به منظور به حداقل رساندن مصرف برق و حصول اطمینان از حداکثر طول عمر از اجزای بدون هیچگونه نگهداری حفاظت کند.

6: مزایای پرده نوری

1.6: افزایش ایمنی مسافران .2- حفاظت از درب کابین .3- افزایش سرعت سرویس دهی آسانسور. 4- سرعت اسکن بالا 5- عملکرد تا فاصله 4 متر .6 – قابل نصب بصورت ثابت و متحرک. 7- عرض کم (9 میلیمتر) برای نصب ساده وآسان. 8 – کنترل فرستنده وگیرنده توسط میکروکنترلر. 9- کارکرد در صورت خارج شدن 3 دیود از مدار . 10 – دارای دو led برای نمایش عملکرد عیب یابی . 11- دارای 2.7 متر کابل نرم وانعطاف پذیر برای فرستنده وگیرنده . 12- مطابق با استانداردهای EMC.
13- مصونیت در برابر نور محیط. 14- ماکزیمم فاصله حفاظت 4 متر . 15- زمان پاسخ برای چک 50 میلی ثانیه 16 – تعداد پرتو :128 بیم 17 – دارای نیروی w5- 18 – ولتاژ 12 ولت
2.6: اطلاعات فوق در پرده نوری ممکن است متفاوت باشد.
امید است که با پیشرفت روزافزون تکنولوژی مخصوصا در صنعت آسانسور هیچگاه شاهد اتفاقاتی که ناشی از عدم رعایت نکات ایمنی میباشد نباشیم.