光幕检测的简要概述

当电梯门开关时，光幕可以保护在轿厢内的乘客和物品。光幕产品属于光电设备，可以识别物体在其“检测区域”内的存在，指示电梯门在触发时重新打开。欧捷光幕遍布全球，每年有超过25万部电梯安装使用我们的产品。

光幕提供发射和接收端。发射端通常包含8到48个红外（IR）发光二极管（LED），向接收端发射水平或交叉光束，接收端包含相应数量的光电接收单元。这些光电接收单元读取来自发射端的光束，或者在有障碍物的情况下识别出光束被阻挡并将相应的信号传递给电梯轿厢控制器。因此，当乘客进入或离开电梯时，水平或交叉光束随即被断开，接收端发出状态变化的信号，因此控制器会重新打开电梯门。

增加LED数量和光电接收单元通常会改善检测区域的覆盖范围——即更多光束（或更高的光束密度）使得较小的物体也能在该区域内被检测到。最新的EN81-20标准规定，必须在检测区域的任何位置都能检测到直径50mm不透明的物体。

下图是二极管数量分别为20、36和40的欧捷光幕在两端相距1.2米时的光束图（图1）。 欧捷E10 36和E10 40产品可以在其检测区域的所有点检测到50mm不透明的物体。

图 1 – 欧捷光幕的光束图。二极管数量分别为20、36和40，两端距离为1200mm

欧捷的光幕使用红外光作为检测手段。因此，必须要采取有效的预防措施以确保光幕工作时不易受其他光源的影响，尤其是那些具有高IR成分的光源，例如太阳光。光幕也必须坚固耐用，具备防尘防水性能，以及抗电磁放电和射频干扰。

如果光幕的抗光干扰性能无法满足特定应用场景，则光幕可能会在没有障碍物的情况下被触发，更令人担忧的是，也有可能在存在障碍物的情况下不会触发！较差的抗光干扰性通常会导致光幕灵敏度降低，即可能无法检测到较小的物体。

为了设计具有良好抗光性的光幕，我们首先必须了解干扰本身的性质。

自然和人造光干扰

图2显示了太阳辐射光谱的特征。可以看出，虽然大气吸收了大部分的太阳能，但是超过50％的海平面太阳辐射都是红外光束。仔细观察，在被水吸收的波段上，红外光谱会突然减少。因此，我们希望利用这些干扰显著降低的波段来进行检测。

图 2 – 太阳辐射光谱的特征

用于检测光幕中红外光束的光电接收单元通常需要一个前置放大器，以便能够检测低至微微瓦（万亿分之一瓦特！）功率的信号。LED和光电接收单元的选择也需要平衡多种因素：光束不应该是可见的，外部光源（如阳光）的干扰应该最小化，并且性价比高。 欧捷光幕通常能在915-960nm范围内检测，在三者之间取得了良好的平衡。
人造光，例如在许多商业建筑物中发现的荧光灯，经常会随着时间而退化，导致发射出红外光束。因此，欧捷还测试了荧光灯和频闪灯（可见光和红外光的短暂闪烁）对光幕的影响。

下面介绍了欧捷设计工程的一些细节及严格的测试程序。

提高抗光干扰性能的两个要素

欧捷设计的光幕采用了机械和电子措施，以增强抗光干扰能力。

如何通过机械措施提高抗光干扰性能？

光幕外壳（通常为铝或塑料）可以物理地阻挡一部分射入光线，与此同时，光幕必须能保持继续通信。光幕外壳有一道间隙，使用滤光片覆盖，该间隙能够吸收部分射入的可见光。

在部分欧捷产品中，滤光片还可用作透镜，将红外光束从发射端聚焦到接收端（图3）。这可以显著改善光幕的性能和抗光性。因为镜头将来自发射端的入射光聚焦到光电二极管上，并使离轴入射光偏离接收端。

图3. 聚焦透镜光偏转

 

如何通过电子措施提高抗光干扰性能？

 

在正常情况下，我们不可能阻挡所有外部光源。因此，我们必须以数字方式减少进入接收端的外部光源。考虑到来自光电接收单元的所有信号都会通过电子滤波器，我们通过电子滤波器来阻挡由不需要的光源（即波长低于红外光谱的所有光源）产生的DC分量。

除了滤波器，还可以将发射端发出的光束依次排序，并以特定频率进行调制。将接收端设计为仅接受来自其专用发射端的特定脉冲和频率（即接收端知道如何查找目标光束）。通过这些电子手段，欧捷光幕能够识别并忽略伪造的红外光源并提高系统的效率。

欧捷的测试程序

多年来，欧捷开发了严格的测试程序并在不断完善中，以满足各个国家和国际法规。每个新固件或产品发布都经过大量测试和多重质量测试程序（QTP）报告验证，其中包括一系列专门针对抗光性的测试。

欧捷 QTP文档的抗光干扰性部分基于但不限于61496-2 IEC：2006英国标准，该标准定义并提供了包括光幕的有源光电保护装置（AOPD）的测试程序。

欧捷会使用专业设备进行太阳光模拟

具体地，欧捷会使用专业设备进行太阳光模拟、人造光模拟以及频闪灯测试，以确保欧捷光幕能够对抗来自不同光源的干扰。

 

图 4 – 太阳光模拟测试.

总结…
在安装中，我们不可能完全阻挡外部光源。不同场景的性质（例如室内或室外）、电梯轿厢内部的反射材料（例如不锈钢、镜子）或人造/自然光的存在（例如太阳光、荧光灯管）都会给安装带来不同的挑战。

无论现场遇到的情况如何，重要的是光幕良好的抗光干扰性能需要依靠高质量的设计和通过“最坏情况”测试，才有充足的依据判定其抗光干扰性。