電梯門保護產(chǎn)品——光幕的一些基本知識

2016-02-22 來源：新電梯作者：admin 瀏覽數(shù)：2095 新電梯網(wǎng)

核心提示：據(jù)統(tǒng)計，門系統(tǒng)故障占了電梯人身傷亡事故的很大一部分比例。無論是國標還是檢規(guī)都有類似規(guī)定：“當乘客在轎門關(guān)閉過程中，通過入口時被門扇撞擊或?qū)⒈蛔矒簦粋€保護裝置應(yīng)自動地使門重新開啟。”因此所有出廠的電梯總會配有一套門保護產(chǎn)品。 而對于業(yè)外人士

據(jù)統(tǒng)計，門系統(tǒng)故障占了電梯人身傷亡事故的很大一部分比例。無論是國標還是檢規(guī)都有類似規(guī)定：“當乘客在轎門關(guān)閉過程中，通過入口時被門扇撞擊或?qū)⒈蛔矒?，一個保護裝置應(yīng)自動地使門重新開啟。”因此所有出廠的電梯總會配有一套門保護產(chǎn)品。 而對于業(yè)外人士來說，對電梯門保護作用的形象認識絕大多數(shù)來自一部經(jīng)典港片《無間道》。在影片的最后，梁朝偉制住黑幫在警方的臥底劉德華后進入電梯，電梯到站后開門卻被另外一個黑幫在警方的臥底一槍爆頭而倒下。梁倒在電梯廳轎門之間，當電梯轎門關(guān)門后，安全觸板觸及梁的尸身而一遍遍地重新開門，在梁臨死前之不甘和劉的無措之中影片的故事也戛然而止。 其實安全觸板這種接觸式的門保護已經(jīng)式微了，因為首先從設(shè)計安全角度來說，安全觸板不滿足Fail Safe故障安全這個原則，因為當觸板的微動開關(guān)損壞后，安全觸板無法實現(xiàn)安全的閉環(huán)，門機將繼續(xù)關(guān)門從而有可能夾傷人；其次這種接觸式保護的方式給乘客帶來不舒適，因此現(xiàn)在主流的是光幕，這種非接觸式的門保護方案。 說起光幕，很多人會將其與安全光幕混淆起來。其實安全光幕一般都漆成黃色，而且需要根據(jù)國際標準由第三方認證機構(gòu)認證的，常見的認證是安全2級和安全4級，具體也不展開了。但在中國，很多小光幕廠將普通光幕漆成黃色，當做安全光幕隨著設(shè)備賣，這是非常不負責(zé)任的行為。目前的電梯光幕滿足不了安全等級，也沒有相關(guān)的認證，因此不屬于安全光幕。有光幕公司將中國的3C認證作為產(chǎn)品賣點，其實電梯光幕是不需要3C認證的。那些做3C認證的光幕廠產(chǎn)品所做的認證也只是依據(jù)GB10408（入侵探測器）和GB16796（安全防范報警設(shè)備）這2個標準。這些標準都是與電梯無關(guān)。 下面簡單說一下光幕的產(chǎn)品知識。 電梯光幕是由安裝在電梯轎門兩側(cè)的紅外發(fā)射器和接收器和專用柔性電纜三大部分組成的門系統(tǒng)安全保護裝置。 電梯光幕工作原理如下： 光幕發(fā)射端內(nèi)有若干個紅外發(fā)射管，在微控制單元的控制下，發(fā)射接收管依次打開，一個發(fā)射頭發(fā)射出的光線依次被多個接收頭接收，形成多路掃描。通過這種自上而下連續(xù)掃描轎門區(qū)域，形成一個密集的紅外線保護光幕。當其中任何一束光線被阻擋時，由于接收頭后端電路無法實現(xiàn)光電轉(zhuǎn)化，光幕判斷有遮擋，因此向門機輸出一個中斷信號。這個中斷信號可以是開關(guān)量的信號，也可以是高低電平的信號。電梯門機接到光幕給的信號后，立即輸出開門信號，轎門即停止關(guān)閉并反轉(zhuǎn)開啟，直至乘客或阻擋物離開警戒區(qū)域后電梯門方可正常關(guān)閉，從而達到安全保護目的，避免電梯夾人事故的發(fā)生。 上述的電梯光幕工作原理有幾個基本概念，首先就是光電的量子效率問題。這里有2個技術(shù)可以選擇，CMOS和CCD技術(shù)。玩過相機的人都知道這兩個名詞，一般手機里的攝像頭都是CMOS的，數(shù)碼相機里的都是CCD的。CCD工藝復(fù)雜，所以相同分辨率情況下成本肯定比CMOS高。CMOS有個特點，光線良好的情況下，光電轉(zhuǎn)換的量子效率高，但光線不好的話，轉(zhuǎn)化率低，表現(xiàn)出來的成像質(zhì)量就急劇下降。所以運用CMOS攝像頭的手機在晚上成像質(zhì)量就急劇下降。限于成本關(guān)系，紅外光幕接收頭都是用的CMOS技術(shù)。光電轉(zhuǎn)換效率低的直接后果就是光幕容易產(chǎn)生誤判斷。為了提高光電轉(zhuǎn)換效率低，常用的解決方案就是加大發(fā)射功率。發(fā)射頭長期在高功率狀態(tài)下工作容易損壞。瑞電士有自己獨特的解決方案，就是采用埋溝CCD工藝的CMOS方案，這樣既解決了成本問題，又提高了光電轉(zhuǎn)換效率。 還有一個概念就是光眼數(shù)和光束數(shù)。現(xiàn)在很多人簡單地以光束數(shù)來判別光幕的好壞，很多招標文件就簡單地寫“要求150束以上”。這其實是個錯誤的觀點。光眼，一般是以一對的形式出現(xiàn)，一個發(fā)射、一個接收。不知道大家是否觀察過手電筒的光斑。手電筒的光斑從近到遠，光斑越來越大，這是因為光是發(fā)散的。光幕就算利用光的散射原理實現(xiàn)多路掃描的。由于光的散射性，一個發(fā)射頭發(fā)射出來的光在遠距離能覆蓋到5個接收頭，逐個掃描，這就是所謂的5路掃描。當然最上端和最下端的發(fā)接收頭，都會有3束光由于光線散射角度的物理原因接收不到。這樣16個發(fā)射頭5路掃描就是再減去上下各3路掃不到的就是16*5-6=74。當然我們也能做7路、9路甚至11路掃描，如果11路掃描的話，就是 16*11-6=176-6=170束 。這個方案和74束一樣的元器件成本，可以實現(xiàn)170束掃描光束，普通光幕一下子變成了高檔光幕。不過這170束完全沒意義，因為這肯定在光幕發(fā)射和接收距離相當遠的地方才能實現(xiàn)的。其實電梯要夾人，都是在電梯關(guān)門最后的 15~20CM行程中。而這時光幕都已經(jīng)是平行光了。所以簡單以光束數(shù)來判別光幕完全沒意義。 筆者認為電梯光幕作為門系統(tǒng)的保護裝置，最重要的評價要素是可靠性。 結(jié)合多年的實踐，我認為應(yīng)該從以下幾個要素來判別光幕產(chǎn)品的可靠性： 1 IP等級 2 抗干擾能力 3 抗光強度 國內(nèi)的現(xiàn)場條件比較惡劣，粉塵、井道中的濕氣都將影響電梯光幕這種電子產(chǎn)品的可靠性，普通的IP54防護等級已經(jīng)不夠了，至少需要IP65的防護等級。 電梯系統(tǒng)里的干擾源很多，來自電梯變頻器的高頻寄生干擾是最常見的干擾源。因為變頻器的PWM脈沖調(diào)制會在電源側(cè)產(chǎn)生高次諧波電流，導(dǎo)致電源波形畸變，變頻器功率越大，干擾越嚴重。出于降本考慮，國內(nèi)相當部分電梯變頻器都減配了濾波器，變頻器運行產(chǎn)生的群脈沖對光幕的干擾嚴重。靜電放電會產(chǎn)生電磁脈沖，形成高電位、強電場的瞬時大電流。這同樣對光幕的損傷很大。除了這些干擾，照明的電子整流器的交流寄生干擾也是常見的干擾源。 以上種種干擾，可以通過電源線、空間等途徑影響光幕，造成光幕的誤動作。因此光幕的可靠性很大程度上取決于其方案的抗干擾性。 光幕作為一個電子產(chǎn)品，其可靠性還取決于其電磁兼容性，具備較強的電磁耐受性（EMS）是衡量其可靠性的關(guān)鍵指標。關(guān)于這點，Otis有一套完善的測試方法《Worldwide Electrical and Electronic Products Qualification Test Standard & Standard Work 》，由于文件號是51628，業(yè)內(nèi)簡稱Otis 51628，對這問題感興趣的話可以找來看看。網(wǎng)上有下載的。 強光也是光幕的天敵。過去很多廉價的解決方案都只能滿足抗光強度50,000LUX，現(xiàn)在這些產(chǎn)品基本上只存活在低端市場。可靠的光幕產(chǎn)品至少要能滿足抗光強度100,000LUX的條件。 一直以來，對于電梯光幕的性能無論是歐標還是國標都沒有具體規(guī)定。只是在歐標EN81-70（殘疾人梯，國內(nèi)是推薦標準GB-T 24477）規(guī)定“保護裝置（如光幕）應(yīng)至少覆蓋轎廂地坎以上25mm~1800mm,此裝置應(yīng)該是傳感器，以防止乘客直接接觸關(guān)閉中的門扇?！?STRONG style="MAX-WIDTH: 100%; WORD-WRAP: break-word !important"> 但是隨著對人身保護的越來越重視，這種格局馬上會改變。歐盟用EN81-20/50替代發(fā)布很久的EN81-1/2，過渡期為2年。中國在2016年實施基于EN81-20/50的新國標。過渡期為1年。 在新標準中，關(guān)于門保護的條款和舊標準相比相差很大，可以說是顛覆性的。因為其要求“該保護裝置應(yīng)有能力檢查高度至少為50mm的障礙物”。