Visión general breve sobre la detección de la cortina de luz

Las cortinas de luz son utilizadas para proteger a los pasajeros y los objetos en movimiento entre la cabina del ascensor y la plataforma. Son dispositivos optoelectrónicos que detectan la presencia de un objeto dentro de su “zona de detección” y establecen que las puertas corredizas se vuelvan a abrir cuando éstos son accionados. Las cortinas de luz de AVIRE son usadas en el mundo entero, y se instalan en más de un cuarto de millón de elevadores cada año.

Las cortinas de luz se suministran como un par de unidades: el extremo de transmisión y el extremo de recepción. El extremo de transmisión generalmente contiene entre 8 y 48 diodos infrarrojos que envían rayos horizontales y diagonales que cruzan la entrada hasta el extremo de recepción, el cual contiene un número coincidente de células fotoeléctricas. Estas células leen la presencia o, en el caso de una obstrucción, la ausencia de un haz y relevan la señal correspondiente hacia el controlador de la cabina del elevador. Por lo tanto, cuando un haz horizontal o diagonal es interrumpido por un pasajero que entra o sale del ascensor, un relé en las señales del extremo de recepción señala el cambio de estado y el controlador vuelve a abrir la puerta del elevador.

Un mayor número de diodos y de células fotoeléctricas de recepción mejora la cobertura dentro de la zona de detección —más haces (o una densidad más alta) permiten detectar objetos más pequeños dentro de esta zona. La legislación más reciente de la norma EN81-20 estipula que se debe detectar un objeto de 50 mm en cualquier punto de la zona de detección.

A continuación, se puede ver el diagrama de haces de las cortinas AVIRE a 1,2 m de distancia con 20, 36 y 40 diodos (Figura 1). Los productos E10 36 y E10 40 pueden detectar un objeto de 50 mm en todos los puntos de sus zonas de detección.

Fig. 1 - Beam Patterns 20, 36 and 40

Figura 1 – Diagrama de haz de las cortinas de luz AVIRE con 20, 36 y 40 diodos, respectivamente, a una distancia de 1200 mm

Las cortinas de luz de AVIRE usan luz infrarroja como medio de detección. Por lo tanto, es importante tomar precauciones para garantizar que no sean susceptibles a otras fuentes de luz, especialmente aquellas con un alto componente infrarrojo, como la luz solar. Las cortinas de luz también deben ser robustas, con una resistencia a la humedad y a las partículas de polvo, así como también con inmunidad a las descargas electromagnéticas y la interferencia radioeléctrica.

Si la inmunidad a la luz de las cortinas no es suficiente para una aplicación específica, la cortina se puede accionar sin la presencia de una obstrucción o bien, y de forma más preocupante, es posible que no se accione ante la presencia de una obstrucción. Una inmunidad a la luz deficiente generalmente causa una reducción en la sensibilidad, es decir, es posible que no se detecten objetos más pequeños.

Para diseñar una cortina de luz con una buena inmunidad de luz, primero debemos entender la naturaleza de la interferencia en cuestión.

Interferencia de luz natural y artificial

La Figura 2 muestra una caracterización del espectro de la radiación solar. Se puede observar que, a pesar de que la atmósfera absorbe una gran porción de la energía de la luz solar, más del 50% de la radiación solar encontrada al nivel del mar es infrarroja. Si observamos en más detalle, hay una reducción abrupta en el espectro infrarrojo en las bandas de longitud de onda donde es absorbido por el agua. Por lo tanto, es recomendable hacer uso de la detección en estas longitudes de onda porque el ruido óptico es significativamente limitado.

Fig#2

Figura 2 – Caracterización del espectro de la radiación solar

Las células fotoeléctricas usadas para detectar los rayos infrarrojos en las cortinas de luz generalmente requieren un preamplificador para habilitar la detección de señales con una potencia solar mínima en picovatios (una billonésima parte de un vatio). Se deben elegir los diodos y las células más adecuados para compensar un número de factores: los rayos no deben ser visibles, la interferencia proveniente de las fuentes de luz exteriores, como la luz solar, debe ser minimizada y el coste debe ser económico. En general, las cortinas de AVIRE detectan en el orden de 915-960 nm, un equilibrio notable entre los tres.

Las luces artificiales, como las lámparas fluorescentes que se encuentran en varios edificios comerciales, con frecuencia se pueden degradar a lo largo del tiempo, ocasionando emisiones de luz infrarroja. AVIRE también realiza pruebas del impacto de la iluminación fluorescente y de la luz estroboscópica (destellos intensos súbitos de luz infrarroja visible) en las cortinas de luz.

A continuación, se proporcionan algunos detalles de la ingeniería del diseño de AVIRE y sus rigurosos procedimientos de pruebas.

Hemos elegido los mejores diodos, ahora bien ¿qué más podemos hacer para mejorar nuestra inmunidad a la luz?

AVIRE diseña cortinas de luz que incluyen medidas mecánicas y electrónicas para mejorar la inmunidad a la luz.

¿De qué forman ayuda la estructura mecánica de la cortina de luz en su inmunidad a la luz?

El recinto de la cortina de luz, el cual es generalmente de aluminio o plástico, puede bloquear físicamente una porción de la luz entrante, pero los extremos del detector deben seguir permitiendo la comunicación, dejando un espacio libre en el recinto. Se usa un filtro para cubrir este espacio libre que absorbe parte de la luz visible incidente.

En algunos productos AVIRE, el filtro también actúa como lente para enfocar los rayos infrarrojos del extremo de transmisión hacia el extremo de recepción (Figura 3). Esto puede producir mejoras significativas tanto para el rendimiento del detector como para su inmunidad a la luz. Esto se debe a que la lente enfoca la luz incidente desde el transmisor hasta el fotodiodo y desvía la luz entrante de forma excéntrica alejándola del receptor.

Fig. 3 - Focusing Lens

Figura 3 – Enfocar la desviación de luz de la lente

 

¿De qué forma contribuye la estructura electrónica de la cortina de luz con su inmunidad a la luz?

En condiciones normales es imposible evitar que todas las fuentes de luz exterior alcancen el receptor, por lo tanto, es necesario eliminar esto de forma digital. Todas las señales de las células fotoeléctricas pasan a través de un filtro electrónico, el cual bloquea los componentes de DC creados por fuentes de luz no deseadas (es decir, todo aquello con longitudes de onda inferiores al espectro infrarrojo).

Además de este filtro, los rayos de luz emitidos desde el transmisor son secuenciados uno tras otro y son modulados a una frecuencia específica. El receptor está diseñado para aceptar únicamente el pulso y la frecuencia específicos desde su transmisor dedicado (es decir, sabe qué buscar y dónde buscar). Esto habilita el rechazo de fuentes falsas de luz infrarroja y mejora la eficiencia del sistema.

Procedimientos de prueba de AVIRE

Con el paso de los años, AVIRE desarrolló y mejoró sus rigurosas capacidades de comprobación para cumplir con las reglamentaciones nacionales e internacionales. Cada nueva edición de firmware o del producto es acompañada por pruebas exhaustivas y múltiples informes de Procedimiento de pruebas de calidad (QTP), lo cual incluye un extenso conjunto de pruebas dedicadas a la inmunidad a la luz.

La sección de inmunidad a la luz del documento QTP de AVIRE está basada, entre otras normas, en la norma británica 61496-2 IEC:2006, la cual define y provee procedimientos de prueba para dispositivos de protección optoelectrónicos activos (AOPD), incluyendo las cortinas de luz.

Simulación de luz solar utilizando lámparas halógenas
Fig. 4A - Floodlight stand

AVIRE usa seis lámparas halógenas situadas de la forma en que se muestra a la derecha en la imagen. Esas lámparas pueden producir un espectro continuo de luz, desde casi ultravioleta (UV) hasta totalmente infrarroja, al tiempo que proveen luz de una alta eficacia en el área infrarroja del espectro.

Sin embargo, no existe una reglamentación estándar de la intensidad mínima requerida para pasar esta prueba, la industria asume un valor común de 100.000 lux directamente en el extremo de recepción (este valor es muy cercano a la iluminancia exterior máxima para luz solar directa al mediodía). El equipo de pruebas de AVIRE puede comprobar hasta 400.000 lux.

 

Fig. 4 - Sunlight Simulation setup

Figura 4 – Configuración de simulación de luz solar

Es debe notar que algunos fabricantes de cortinas de luz que afirman tener una inmunidad de hasta 100.000 lux, no dirigen la luz a la mayor proximidad posible del receptor, sino que simplemente se basan en el perfil mecánico para bloquear la luz incidente.

Simulación de luz artificial utilizando una lámpara fluorescente

Históricamente se conocieron muy pocos problemas asociados a la iluminación interior fluorescente. Sin embargo, recientemente, con la introducción de balastos electrónicos y de lámparas fluorescentes compactas (CFL), se informaron numerosas instalaciones dudosas.

Los balastos electrónicos modulan la salida de una lámpara en la frecuencia de operación del balasto. Si la frecuencia de operación de la lámpara coincide con la frecuencia de operación de los detectores, se puede afectar el desempeño de las cortinas de luz.

Cuando una lámpara fluorescente se acerca al límite de su vida útil, su desempeño tiende a degradarse y proveer una salida de luz diferente. Estas lámparas de final de línea son reconocidas por crear altas emisiones infrarrojas, lo cual también puede afectar potencialmente el desempeño de la cortina de luz.

Con el paso del tiempo, AVIRE adquirió múltiples balastos y lámparas fluorescentes (incluyendo las de fin de línea) que se usan en varios de los procedimientos de pruebas. A continuación, se ofrecen algunos ejemplos.

Fig. 5 - EOL fluorescent Lamp

Figura 5 – ATU 107: Lámpara fluorescente de fin de línea

Fig. 6 - Fluorescent Lamp

Figura 6 – ATU 108: lámparas fluorescentes compactas

Luz estroboscópica

Una luz estroboscópica es un dispositivo utilizado para producir intervalos periódicos de destellos de alta intensidad de luz visible e infrarroja. AVIRE ha desarrollado y adquirido fuentes de luz para este fin, como, por ejemplo, una luz estroboscópica basada en xenón, la cual se ilustra debajo.

Fig. 7 - Xenon Strobe Light

Figura 7 – ATU111: Luz estroboscópica de xenón

En conclusión…
No es posible bloquear completamente las fuentes de luz exterior en cada instalación. Las distintas instalaciones presentan distintos desafíos debido a la naturaleza del sitio (es decir, interior o exterior), el material reflectivo del interior de la cabina del elevador (p. ej., acero inoxidable, espejos, etc.), o la presencia de luces artificiales y/o naturales (p. ej., luz solar, tubo fluorescente).

Independientemente de las condiciones encontradas en el sitio, es importante notar que los problemas de inmunidad a la luz sólo pueden ser prevenidos mediante un diseño de alta calidad y una validación exhaustiva de las cortinas de luz usando procedimientos de prueba de caso más desfavorable.

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