超聲波傳感器在自動(dòng)扶梯行業(yè)的應(yīng)用

隨著社會(huì)自動(dòng)化程度越來越高，人們更傾向于選擇更多地代步工具，因此在上下樓道間取代樓梯的自動(dòng)扶梯應(yīng)用越來越廣，包括地鐵、機(jī)場、賣場、酒店、過街地道和人行天橋等場合。以前的普通型扶梯無探測裝置，無法判斷是否有人乘坐，其扶梯是一直保持不斷運(yùn)行的狀態(tài)，帶來了不少能源的浪費(fèi)。在如今國家大力提倡節(jié)能的要求下，已經(jīng)逐漸不能滿足業(yè)主的要求了，因此變頻電梯應(yīng)運(yùn)而生，而這種電梯最大的特點(diǎn)就是在入口處會(huì)檢測人員接近，在探測到有人乘坐時(shí)處于正常速度，而沒人時(shí)處于慢速或停止?fàn)顟B(tài)，以達(dá)到節(jié)能功效。因此，一種能可靠判斷人體是否接近的傳感器裝置就顯得非常重要了。
　　
　　邦納公司是美國一家聞名于世的傳感器制造商。其產(chǎn)品可廣泛用于全球各類自動(dòng)化設(shè)備上，遍及港口，印刷，物流，包裝，電子，軌道交通等行業(yè)，卓越的性能更使得其產(chǎn)品適應(yīng)地球上不同地方的環(huán)境。已成為北美銷量第一，全球銷量第二的傳感器廠商。
　　
　　在自動(dòng)扶梯行業(yè)探測裝置，邦納公司解決方案推薦一款針對扶梯領(lǐng)域設(shè)計(jì)的超聲波傳感器產(chǎn)品—邦納T30UX超聲波傳感器。該超聲波傳感器系列是邦納T30U超聲波傳感器系列的一個(gè)擴(kuò)充產(chǎn)品，全新的T30UX超聲波傳感器具有T型緊湊型結(jié)構(gòu)，抗電磁及射頻干擾，更小的盲區(qū)和更遠(yuǎn)檢測距離，并且其大范圍的操作溫度及內(nèi)置溫度補(bǔ)償電路，使其可應(yīng)用于各種惡劣的工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境。其卓越的性能參數(shù)足以讓用戶再也不用擔(dān)心該環(huán)節(jié)會(huì)有任何失誤。以下詳細(xì)地介紹這款產(chǎn)品在自動(dòng)扶梯上的安裝使用說明以及調(diào)試方法。
　　
　　這款產(chǎn)品的特點(diǎn)：
　　
　　1.固定區(qū)域超聲波檢測，只對距離敏感，能可靠探測區(qū)域內(nèi)各種顏色(包括黑色)物體，同時(shí)屏蔽區(qū)域外物體，避免誤判斷。
　　
　　2.探測距離可按鍵設(shè)定，電路能自動(dòng)識(shí)別和判斷，3次按鍵即可完成。
　　
　　3.工作溫度:-40°C～70°C，并內(nèi)置溫度補(bǔ)償電路，減少溫度梯度變化影響傳感器測量。
　　
　　4.最大檢測距離有1，2，3米，開關(guān)量和模擬量型號(hào)可選。
　　
　　5.大范圍操作，發(fā)散角可達(dá)30度，可靠覆蓋人體有效部位，盲區(qū)小，最小距離100mm。
　　
　　6.不受灰塵和雨水影響，MTBF時(shí)間可達(dá)10萬小時(shí)。
　　
　　7.增強(qiáng)EMC及RFI，抗干擾強(qiáng);IP67防護(hù)等級(jí)，抗沖擊，抗振動(dòng)。
　　
　　8.發(fā)射接收一體化設(shè)計(jì)，不需要額外安裝控制器，直徑30的圓柱式螺紋，安裝調(diào)試更加方便。
　　
　　9.按鍵鎖定及指示燈功能;遙控Teach-in示教功能，并有流程表指導(dǎo)操作。
　　
　　T30UX超聲波傳感器工作原理：
　　
　　在自動(dòng)扶梯出入口每一側(cè)扶手帶的下面安裝一個(gè)超聲波傳感器T30UX，利用發(fā)射的超聲波照到人體身上，并接受到反射的聲波，就可以在扶梯入口處探測到乘客之后發(fā)出一個(gè)NPN/PNP或者繼電器信號(hào)。從而為扶梯執(zhí)行機(jī)構(gòu)(電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng))提供準(zhǔn)確的運(yùn)行指令，達(dá)到有乘客時(shí)運(yùn)行，無乘客時(shí)切換至節(jié)能狀態(tài)：
　　
　　以標(biāo)準(zhǔn)型標(biāo)稱功率11.7KW扶梯為例運(yùn)行速度功耗
　　
　　滿速空載狀態(tài)0.5米/秒3.2KW
　　
　　低速節(jié)能狀態(tài)0.2米/秒1.1KW
　　
　　停運(yùn)節(jié)能狀態(tài)0米/秒0KW
　　
　　為了確保每一個(gè)從不同方向走過來的乘客都能被探測到，需要將傳感器的安裝位置朝向扶梯的內(nèi)側(cè)，這樣就可以使兩道超聲波產(chǎn)生交匯，扶梯入口前方形成一個(gè)無盲區(qū)的探測帶。通過T30UX背部的按鍵調(diào)節(jié)，可以設(shè)定感應(yīng)范圍，并且會(huì)產(chǎn)生一個(gè)等腰三角形形狀的探測光束區(qū)域。一旦有行人朝扶梯入口處走來，就可以被聲波感應(yīng)到。
　　
　　通常國家規(guī)定了自動(dòng)扶梯入口檢測的最小距離為1.3米(即電梯梯級(jí)到乘客的直線距離)，本方案選擇超聲波量程為2米的型號(hào)，圖2是簡單的安裝示意圖：
　　
　　其中，X為傳感器到乘客的距離，Y為乘客探測有效部位。
　　
　　假設(shè)目前設(shè)定好超聲波傳感器的探測距離為1.5米(即屏蔽1.5米以外的物體)，同時(shí)要考慮到有乘客從側(cè)面進(jìn)入電梯入口，這時(shí)候乘客距離傳感器才30mm。
　　
　　所以設(shè)定X的取值范圍：1.5米>X>0.3米，傳感器發(fā)射角為30度，Y=X*tan30，可以計(jì)算出Y的同幅度范圍：0.87米>Y>0.17米，即對人體的腿部和腳部進(jìn)行探測，由于超聲波傳感器能可靠檢測深色物體，而乘客的褲子和鞋子通常都以深色為主，以前采用光電傳感器不能可靠檢測的部位，現(xiàn)在有了超聲波就可以完全解決了。
　　
　　現(xiàn)場安裝操作流程和注意事項(xiàng)：
　　
　　1.根據(jù)扶梯的結(jié)構(gòu)尺寸，開25mm直徑圓孔并固定，不需要額外安裝支架。
　　
　　2.確保傳感器前沒有遮擋物體，建議超聲波探頭(陶瓷壓片)離機(jī)構(gòu)開孔距離3-5mm。
　　
　　3.調(diào)整并安裝信號(hào)電源接線(標(biāo)準(zhǔn)2米長)，避免陶瓷片和連接線有損傷。
　　
　　4.探測距離可按照說明書的步驟3次按鍵設(shè)定，建議設(shè)定最大距離1.5m，最小距離30mm。
　　
　　5.安裝時(shí)，可根據(jù)具體環(huán)境適當(dāng)向上調(diào)整仰角15-20度，向內(nèi)傾斜10-15度，具體見圖1和圖2的角度說明
　　
　　6.現(xiàn)場安裝完畢后可離線遠(yuǎn)程調(diào)試，方便維修人員操作，具體見說明書遠(yuǎn)程示教功能。