超聲波傳感器在自動扶梯行業(yè)的應用

隨著社會自動化程度越來越高，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扶梯應用越來越廣，包括地鐵、機場、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行的狀態(tài)，帶來了不少能源的浪費。在如今國家大力提倡節(jié)能的要求下，已經逐漸不能滿足業(yè)主的要求了，因此變頻電梯應運而生，而這種電梯最大的特點就是在入口處會檢測人員接近，在探測到有人乘坐時處于正常速度，而沒人時處于慢速或停止狀態(tài)，以達到節(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。其產品可廣泛用于全球各類自動化設備上，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品適應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域設計的超聲波傳感器產品—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擴充產品，全新的T30UX超聲波傳感器具有T型緊湊型結構，抗電磁及射頻干擾，更小的盲區(qū)和更遠檢測距離，并且其大范圍的操作溫度及內置溫度補償電路，使其可應用于各種惡劣的工業(yè)現場環(huán)境。其卓越的性能參數足以讓用戶再也不用擔心該環(huán)節(jié)會有任何失誤。以下詳細地介紹這款產品在自動扶梯上的安裝使用說明以及調試方法。
　　
　　這款產品的特點：
　　
　　1.固定區(qū)域超聲波檢測，只對距離敏感，能可靠探測區(qū)域內各種顏色(包括黑色)物體，同時屏蔽區(qū)域外物體，避免誤判斷。
　　
　　2.探測距離可按鍵設定，電路能自動識別和判斷，3次按鍵即可完成。
　　
　　3.工作溫度:-40°C～70°C，并內置溫度補償電路，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，開關量和模擬量型號可選。
　　
　　5.大范圍操作，發(fā)散角可達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時間可達10萬小時。
　　
　　7.增強EMC及RFI，抗干擾強;IP67防護等級，抗沖擊，抗振動。
　　
　　8.發(fā)射接收一體化設計，不需要額外安裝控制器，直徑30的圓柱式螺紋，安裝調試更加方便。
　　
　　9.按鍵鎖定及指示燈功能;遙控Teach-in示教功能，并有流程表指導操作。
　　
　　T30UX超聲波傳感器工作原理：
　　
　　在自動扶梯出入口每一側扶手帶的下面安裝一個超聲波傳感器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NPN/PNP或者繼電器信號。從而為扶梯執(zhí)行機構(電機驅動系統(tǒng))提供準確的運行指令，達到有乘客時運行，無乘客時切換至節(jié)能狀態(tài)：
　　
　　以標準型標稱功率11.7KW扶梯為例運行速度功耗
　　
　　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
　　
　　停運節(jié)能狀態(tài)0米/秒0KW
　　
　　為了確保每一個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側，這樣就可以使兩道超聲波產生交匯，扶梯入口前方形成一個無盲區(qū)的探測帶。通過T30UX背部的按鍵調節(jié)，可以設定感應范圍，并且會產生一個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，就可以被聲波感應到。
　　
　　通常國家規(guī)定了自動扶梯入口檢測的最小距離為1.3米(即電梯梯級到乘客的直線距離)，本方案選擇超聲波量程為2米的型號，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。
　　
　　假設目前設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)，同時要考慮到有乘客從側面進入電梯入口，這時候乘客距離傳感器才30mm。
　　
　　所以設定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，現在有了超聲波就可以完全解決了。
　　
　　現場安裝操作流程和注意事項：
　　
　　1.根據扶梯的結構尺寸，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)離機構開孔距離3-5mm。
　　
　　3.調整并安裝信號電源接線(標準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次按鍵設定，建議設定最大距離1.5m，最小距離30mm。
　　
　　5.安裝時，可根據具體環(huán)境適當向上調整仰角15-20度，向內傾斜10-15度，具體見圖1和圖2的角度說明
　　
　　6.現場安裝完畢后可離線遠程調試，方便維修人員操作，具體見說明書遠程示教功能。