邦納超聲波傳感器在自動扶梯行業的應用

　　前言：
　　
　　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，帶來了不少能源的浪費。在如今國家大力提倡節能的要求下，已經逐漸不能滿足業主的要求了，因此變頻電梯應運而生，而這種電梯zui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，以達到節能功效。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*的傳感器制造商。其產品可廣泛用于各類自動化設備上，遍及港口，印刷，物流，包裝，電子，軌道交通等行業，的性能更使得其產品適應地球上不同地方的環境。已成為北美銷量*，*二的傳感器廠商。
　　
　　在自動扶梯行業探測裝置，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現場環境。其的性能參數足以讓用戶再也不用擔心該環節會有任何失誤。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。　　
　　T30UX超聲波傳感器這款產品的特點：
　　
　　1.固定區域超聲波檢測，只對距離敏感，能可靠探測區域內各種顏色（包括黑色）物體，同時屏蔽區域外物體，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.zui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，發散角可達30度，可靠覆蓋人體有效部位，盲區小，zui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出一個NPN/PNP或者繼電器信號。從而為扶梯執行機構（電機驅動系統）提供準確的運行指令，達到有乘客時運行，無乘客時切換至節能狀態：
　　
　　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0.5米/秒3.2KW
　　
　　低速節能狀態0.2米/秒1.1KW
　　
　　停運節能狀態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的探測帶。通過T30UX背部的按鍵調節，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域。一旦有行人朝扶梯入口處走來，如圖1所示，就可以被聲波感應到。　　　　
　　通常國家規定了自動扶梯入口檢測的zui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*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zui大距離1.5m，zui小距離30mm。
　　
　　5.安裝時，可根據具體環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。
　　
　　以上數據僅供參考，具體的支架設計尺寸根據不同的梯型來確定。
　　
　　邦納第二代超聲波傳感器T30UX技術參數及尺寸圖：　　　　　　
　　總結：
　　
　　超聲波傳感器在工業上和民用上的應用正快速發展，這項曾經十分昂貴而且度不高的技術如今已經變得簡單易用，精度高且費用低廉。而如今，超聲波傳感器已經成了一個常規設備在過程控制中提高產品的質量，應用在檢測次品，確認出現或者消失和其他一些領域。這種傳感器同樣可以提高生產力，它可以減少廢料，避免由于零件損壞造成的停工。未來在此項技術領域內此類產品的發展仍將延續這種趨勢，這是一項挑戰，已經在工業領域內達成共識，那就是超聲波傳感器不光光在所有的制造領域內（包括質量控制，過程控制和檢測），而且在相當一部分民用設備上俱有極大的發展潛力。
　　
　　附：超聲波傳感器選型要點：
　　
　　范圍和尺寸
　　
　　被檢測的物體的尺寸大小會影響超聲波傳感器的zui大有效范圍，傳感器必須探測到一定級別的聲波才能被激勵輸出信號，一個較大的物體可以將大部分聲波反射給傳感器，所以傳感器可以在它的zui大限度內對此物體進行感應，而一個小物體只能反射很少的聲波，這樣就明顯地減小了感應的范圍。
　　
　　被測物
　　
　　能運用超聲波傳感器進行檢測的的物體應該是大型、平坦、高密度的物體，垂直放置面對著傳感器感應面。zui難檢測的是那些面積非常小，或者是可以吸收聲波的材料制作的，比如泡沫塑料，或者是傾斜面對著傳感器的。一些比較困難被檢測的物體可以先對物體的背景表面進行示教，再對放在傳感器和背景之間的物體作出反應。用于液體測量時需要要液體的表面垂直面對超聲波傳感器，如果液體的表面非常不平整，那么傳感器的響應時間要調的更長一些，它會將這些變化做個平均，可以比較固定的讀取。
　　
　　在Retrosonic模式下使用超聲波傳感器使得探測不規則物體也成為可能，在retrosonic模式下，超聲波傳感器可以先探測一個平整的背景，如一面墻，當任何物體通過傳感器和墻之間的時候，就會阻礙聲波，傳感器感應到了中斷，便會意識到出現了物體。
　　
　　振動
　　
　　無論是傳感器本身還是周圍機械的振動，都會影響距離測量的度，這時可以考慮采取一些減震措施，例如：用橡膠的抗震設備給傳感器做一個底座，可以減少振動，用固定桿也可以消除或者zui大程度的減少振動。
　　
　　衰減
　　
　　當周圍環境溫度緩慢變化的時候，有溫度補償的超聲波傳感器可以做出調整，但是如果溫度變化過快，傳感器將無法做出調整。
　　
　　誤判
　　
　　聲波可能會被附近的一些物體反射，比如導軌或者固定夾具，為了確保檢測的可靠性，必須減少或者排除周圍物體對聲波反射的影響，為了避免對周圍物體的錯誤檢測，許多超聲波傳感器都有一個LED指示器來引到操作人員進行安裝，來確保這個傳感器被正確的裝好，減少出錯的風險。