Comment les rideaux lumineux d’AVIRE peuvent avoir une protection améliorée contre la lumière ?

Une brève présentation de la détection par Rideau lumineux

Les rideaux lumineux permettent de protéger les passagers et les équipements qui passent du palier à l’ascenseur. Il s’agit d’équipements optoélectroniques qui peuvent détecter la présence d’un objet dans leur « zone de détection », ordonnant alors aux portes de l’ascenseur de se rouvrir s’ils se déclenchent. Les rideaux lumineux d’AVIRE sont utilisés dans le monde entier et installés dans 250 000 ascenseurs chaque année.

Les rideaux lumineux sont composés de deux unités : le bord de transmission et le bord de réception. Le bord de transmission contient en général entre 8 et 4 diodes (LED) qui émettent des rayons infrarouges (IR) sous forme de rayons horizontaux et diagonaux qui traversent l’entrée en direction du bord de réception qui contient le même nombre de cellules photoélectriques. Ces cellules détectent la présence, ou dans le cas d’une obstruction, l’absence d’un rayon et transmettent le signal correspondant au contrôleur de la cabine. Ainsi, quand un rayon horizontal ou diagonal est interrompu par un passager qui entre ou sort de la cabine, un relai situé dans le bord de réception signale le changement d’état et le contrôleur rouvre la porte.

En général, plus il y a de LED et de cellules photoélectriques, meilleure sera la couverture de la zone de détection. Un nombre supérieur de rayons (ou une densité supérieure de rayons) permet de détecter des objets plus petits à l’intérieur de cette zone. La dernière norme EN81-20 stipule que les objets de 50 mm doivent être détectés n’importe où dans la zone de détection.

On peut voir ci-dessous la disposition des rayons pour les rideaux lumineux AVIRE sur 1,2 m avec 20, 36 et 40 diodes (Figure 1). Les produits E10 36 et E10 40 peuvent détecter des objets de 50 mm n’importe où dans leur zone de détection.

Fig. 1 - Beam Patterns 20, 36 and 40

Figure 1 – Dispositions des rayons pour les rideaux lumineux AVIRE avec respectivement 20, 36 et 40 diodes à une distance de 1200mm

Les rideaux lumineux d’AVIRE utilisent des rayons IR comme moyen de détection. Ainsi, il est important de prendre les précautions nécessaires pour qu’ils ne soient pas exposés à d’autres sources lumineuses, en particulier celles contenant des infrarouges telles que la lumière du soleil. Les rideaux lumineux doivent aussi être robustes et résister à l’humidité et à la poussière ainsi qu’aux décharges électromagnétiques et aux interférences radios.

Si la protection contre la lumière des rideaux lumineux n’est pas suffisante pour une application donnée, alors le rideau pourrait se déclencher sans la présence d’une obstruction, ou pire encore, ne pas se déclencher en cas d’obstruction. Une mauvaise protection contre la lumière affecte généralement la sensibilité, ce qui peut empêcher la détection des petits objets.

Pour concevoir un rideau lumineux bien protégé de la lumière, nous devons d’abord comprendre la nature de l’interférence elle-même.

Interférences dues à la lumière naturelle et artificielle

La Figure 2 illustre le spectre de radiation de la lumière solaire. On peut voir que l’atmosphère absorbe une part importante de l’énergie solaire, plus de 50 % des radiations solaires qui arrivent au niveau de la mer sont des IR. En y regardant de plus près, on observe une réduction brutale du spectre IR au niveau de la longueur d’onde absorbée par l’eau. Nous souhaitons donc réaliser des détections dans ces longueurs d’onde car le bruit optique y est significativement moindre.

Fig#2

Figure 2 – Illustration du spectre des radiations solaires

Les cellules photoélectriques utilisées pour détecter les rayons IR dans les rideaux lumineux ont généralement besoin d’un préamplificateur pour permettre la détection de signaux très faibles de l’ordre du picowatt (un milliardième de watt !). Il convient de choisir les LED et les cellules les mieux adaptées pour trouver un équilibre entre un certain nombre de facteurs : les rayons ne doivent pas être visibles, les interférences avec les sources externes telles que la lumière du soleil doivent être minimum et le coût doit être faible. Les rideaux d’AVIRE ont une fourchette de détection située entre 915 et 960 nm, ce qui permet un bon équilibre entre ces trois facteurs.

Les lumières artificielles, telles que les ampoules fluorescentes que l’on trouve dans les immeubles commerciaux peuvent souvent se dégrader au bout d’un moment et émettre des rayons IR. AVIRE teste également l’impact d’un éclairage fluorescent et stroboscopique (des flashs courts et rapides de lumière visible et d’IR) sur les rideaux lumineux.

Vous trouverez ci-dessous certains détails concernant le processus de design d’AVIRE et ses rigoureuses procédures de test.

Nous avons donc choisi les meilleures diodes, comment pouvons-nous améliorer la protection contre la lumière?

AVIRE conçoit ses rideaux lumineux avec des moyens mécaniques et électroniques permettant d’améliorer la protection contre la lumière.

Comment les systèmes mécaniques du rideau lumineux aident-ils à la protection contre la lumière?

Le boitier du rideau lumineux, en général en aluminium ou plastic, peut bloquer physiquement une partie de la lumière mais les bords du détecteur doivent pouvoir communiquer à travers un espace dans le boitier. Un filtre est donc utilisé pour couvrir cet espace et absorber une partie de la lumière visible.

Dans certains produits AVIRE, le filtre fait aussi office de lentille en concentrant les rayons IR dans le bord de réception (Figure 3). Cela permet une amélioration importante des performances des détecteurs et de la protection contre la lumière. Cela est dû au fait que la lentille concentre la lumière provenant du transmetteur dans la photodiode et dévie la lumière entrante sur un autre axe loin du récepteur.

Fig. 3 - Focusing Lens

Figure 3 – Déviation de la lumière par la lentille de concentration

 

Comment les composants électroniques du rideau lumineux aident-ils à la protection contre la lumière?

Dans des conditions normales, il est impossible d’empêcher toutes les sources lumineuses externes d’atteindre le récepteur, nous devons donc l’éliminer de façon numérique. Tous les signaux provenant des cellules photoélectriques passent à travers un filtre électronique qui bloque les composantes DC créées par les sources de lumières parasites (par exemple toutes les lumières situées en dessous des IR dans le spectre lumineux).

En plus de ce filtre, les rayons lumineux émis par le transmetteur sont séquencés, l’un après l’autre et modulés vers une fréquence spécifique. Le récepteur est conçu pour n’accepter que le rythme et la fréquence de son transmetteur attitré (c’est-à-dire qu’il sait quoi chercher et où chercher). Cela permet de filtrer les sources d’IR parasites et d’améliorer l’efficacité du système.

Les procédures de test d’AVIRE

Au fil des années, AVIRE a développé et amélioré ses procédures de test pour satisfaire aux règlementations nationales et internationales. Chaque lancement de microprogramme ou de produit est accompagné de rapports fouillés de test et de multiples Procédures de Test de Qualité (QTP) incluant l’ensemble des tests réalisés concernant la protection contre la lumière.

La section de protection contre la lumière du document AVIRE QTP est basée sur, mais pas limitée à, la norme britannique 61496-2 IEC:2006 British qui définit et décrit les procédures de test pour les Équipements Protecteurs Optoélectroniques Actifs (AOPD) y compris les rideaux lumineux.

Simulation de lumière solaire avec des lampes halogènes
Fig. 4A - Floodlight stand

AVIRE utilise six lampes halogène positionnées comme sur l’image. Ces lampes sont capables de produire un spectre lumineux continu partant presque des ultraviolets (UV) et allant jusqu’aux derniers infrarouges tout en fournissant une lumière très efficace dans le spectre infrarouge.

Bien qu’il n’existe pas de norme standard concernant l’intensité minimale requise pour passer ce test, le secteur utilise un valeur commune de 100 000 lux directement sur les bords de réception (cette valeur est très proche de l’éclairement extérieur maximum correspondant à une exposition directe à la lumière du soleil à midi). Les équipements de test d’AVIRE peuvent tester jusqu’à 400 000 lux.

 

Fig. 4 - Sunlight Simulation setup

Figure 4 – Configuration de la simulation de lumière solaire

Il convient de remarquer que certains fabricants de rideaux lumineux qui revendiquent une protection jusqu’à 100 000 lux, n’allument pas la lampe aussi près et ne comptent que sur le profil mécanique pour bloquer la lumière parasite.

Simulation de lumière artificielle avec une lampe fluorescente

Historiquement, il n’y a eu que très peu de problèmes associés à l’éclairage fluorescent intérieur. Cependant, il a y eu récemment quelques cas difficiles avec l’introduction des ballasts électroniques et les Lampes Fluorescentes Compactes (CFL).

Les ballasts électroniques modulent le fonctionnement d’une lampe en fonction de la fréquence de fonctionnement du ballast. Si la fréquence de fonctionnement de la lampe coïncide avec la fréquence de fonctionnement des détecteurs, alors les performances du rideau peuvent en être affectées.

À mesure qu’une lampe fluorescente s’approche de la fin de sa durée de vie, ses performances se dégraderont et la lumière changera. Ces lampes en fin de vie émettent des infrarouges ce qui peut potentiellement affecter les performances du rideau lumineux.

AVIRE possède de multiples ballasts et lampes fluorescentes (y compris des lampes en fin de vie) qui sont utilisés dans de nombreuses procédures de test. On peut voir quelques exemples ci-dessous.

Fig. 5 - EOL fluorescent Lamp

Figure 5 – ATU 107: Lampe fluorescente en fin de vie

Fig. 6 - Fluorescent Lamp

Figure 6 – ATU 108: Lampe fluorescente compacte (CFL)

L’éclairage stroboscopique

Un stroboscope est un équipement utilisé pour produire des flashs périodiques à haute densité de lumière visible et d’IR. AVIRE a développé et acquis des sources lumineuses permettant de tester ces conditions, par exemple, un stroboscope à xénon comme dans l’image ci-dessous.

Fig. 7 - Xenon Strobe Light

Figure 7 – ATU111: Stroboscope à xénon

En conclusion…
Il n’est pas possible de bloquer complètement les sources lumineuses externes dans toutes les installations. Des installations différentes présentent des défis différents soit à cause de la nature même du site (en extérieur ou en intérieur), de la réflectivité des matériaux de la cabine (acier inoxydable, miroirs, etc.) ou de la présence de lumières naturelles ou artificielles (soleil, tube fluorescent).

Quelles que soient les conditions du site, il est important de remarquer que les problèmes de protection contre la lumière ne peuvent être évités que grâce à une conception de qualité et la validation du Rideau lumineux à travers des procédures de test « dans les pires conditions ».

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