ເຄື່ອງປ່ອຍແສງອິນຟຣາເຣັດສຳລັບເສັ້ນແສງຄວາມປອດໄພຂອງປະຕູອັດຕະໂນມັດ

ແນວຄວາມຄິດຂອງເຄື່ອງສົ່ງແສງອິນຟຣາເຣັດໃນການປະຕິບັດລະບົບຄວາມປອດໄພແບບ Break-Beam ສຳລັບປະຕູອັດຕະໂນມັດ

ຫຼັກການ Break-Beam: ການຢຸດປະຕູທັນທີທັນໃດຜ່ານການຂັດຂວາງເຄື່ອງສົ່ງແສງ IR

ເຄື່ອງສົ່ງແສງອິນຟາເຣດ ສົ່ງຄຳແສງທີ່ມີຄວາມຍາວຄລື່ນປະກົດບໍ່ໄດ້ (ປົກກະຕິແລ້ວຢູ່ໃນຊ່ວງ 850–940 ນາໂນແມັດເຕີ) ຜ່ານທາງເຂົ້າ-ອອກຂອງປະຕູ ເພື່ອເຮັດຫນ້າທີ່ເປັນເສັ້ນລາຍເຄື່ອງຈັກສຳຫຼັບການຖ່າຍຮູບ. ເມື່ອບໍ່ມີສິ່ງກີດຂວາງ, ປະຕູຈະເຮັດວຽກປົກກະຕິ; ຖ້າມີການຂັດຂວາງໃດໆ—ເຊັ່ນ: ຄົນ, ສັດເລີ້ຍງ, ຫຼື ວັດຖຸ—ຈະເຮັດໃຫ້ເກີດການຕອບສະຫນອງດ້ານຄວາມປອດໄພທັນທີພາຍໃນ 500 ມີລີວິນາທີ: ການເຄື່ອນທີ່ຈະຢຸດທັນທີ ແລະ ປະຕູຈະເລີ່ມເຄື່ອນທີ່ກັບຄືນເພື່ອປ້ອງກັນການຕິດຄັ້ງ. ກົກໄລຍະການປອດໄພນີ້ ສອດຄ່ອງກັບມາດຕະຖານ UL 325 ເຊິ່ງກຳນົດໃຫ້ເວລາຕອບສະຫນອງຕ້ອງສັ້ນກວ່າໜຶ່ງວິນາທີເພື່ອປ້ອງກັນການເກີດການຕິດຕໍ່. ລະບົບທີ່ຖືກຕັ້ງຄ່າຢ່າງຖືກຕ້ອງຈະຈຳກັດແຮງທີ່ໃຊ້ໄດ້ຕໍ່າກວ່າ 30 ປອນດ໌ ໃນເວລາທີ່ມີການຈັບຈຸດ, ເຊິ່ງເປັນໄປຕາມຂໍ້ກຳນົດຂອງ ANSI/DASMA 116 ທີ່ມີເປົ້າໝາຍຫຼຸດຜ່ອນການບາດເຈັບ.

ການຊ່ອຍເຫຼືອກັນລະຫວ່າງເຄື່ອງສົ່ງ–ເຄື່ອງຮັບ: ການຈັດເວລາ, ການປ່ຽນແປງຄຳແສງ, ແລະ ຄວາມຕ້ານທານຕໍ່ສຽງຮີດ

ການດຳເນີນງານທີ່ເຊື່ອຖືໄດ້ຂອງລະບົບ break-beam ຂຶ້ນກັບການປະສານງານຢ່າງແນ່ນອນລະຫວ່າງຕົວສົ່ງ (emitter) ແລະ ຕົວຮັບ (receiver). ລະບົບທີ່ທັນສະໄໝໃຊ້ການປ່ຽນແປງແສງອິນຟຣາເຣັດທີ່ມີຄວາມຖີ່ເປັນຈັງຫວະ (pulsed infrared modulation) — ໂດຍທົ່ວໄປຢູ່ທີ່ 1–10 kHz — ເພື່ອເຂົ້າລະຫັດການສົ່ງແສງ; ຕົວຮັບຈະຖອດລະຫັດເພີ່ຍງສັນຍານທີ່ສອດຄ່ອງກັນເທົ່ານັ້ນ, ແລະ ປະຕິເສດການຮີດສີດ (interference) ຈາກແສງແດດ ຫຼື ແຫຼ່ງແສງທີ່ເກີດຈາກມະນຸດເຖິງ 98%. ວົງຈອນເວລາທີ່ມີຄວາມຖືກຕ້ອງໃນລະດັບ nanosecond ຮັບປະກັນຄວາມສາມາດໃນການຮັກສາຄວາມສອດຄ່ອງຕໍ່ການສັ່ນສະເທືອນ ແລະ ການເບື່ອນຈາກອຸນຫະພູມ. ການຄວບຄຸມການເພີ່ມຂະໜາດອັດຕະໂນມັດ (Automatic gain control: AGC) ຊ່ວຍຊົດເຊີຍການເປື່ອນເປື້ອນຂອງເລນສ໌ ຫຼື ການຕັ້ງຄ່າທີ່ບໍ່ຖືກຕ້ອງຢ່າງເລັກນ້ອຍ, ໃນຂະນະທີ່ການສົ່ງສັນຍານແບບຄູ່ (differential signaling) ຊ່ວຍຫຼຸດຜ່ອນການຮີດສີດຈາກສະພາບແວດລ້ອມທີ່ມີຄວາມເຂັ້ມຂົ້ນສູງ (EMI) ຈາກມໍເຕີ ຫຼື ແຫຼ່ງສັນຍານ RF — ເຊິ່ງເປັນສິ່ງສຳຄັນຕໍ່ການດຳເນີນງານທີ່ເສຖຽນຢູ່ໃນສະຖານທີ່ອຸດສາຫະກຳ. ທັງໝົດນີ້ຮ່ວມກັນສະໜັບສະໜູນຄວາມເຊື່ອຖືໄດ້ໃນການດຳເນີນງານເຖິງ >99.9% ໃນການນຳໃຊ້ທີ່ມີຄວາມສຳຄັນຕໍ່ຄວາມປອດໄພ.

ຂໍ້ກຳນົດທີ່ສຳຄັນຂອງຕົວສົ່ງແສງອິນຟຣາເຣັດສຳລັບລະບົບປະຕູທີ່ມີຄວາມສຳຄັນຕໍ່ຄວາມປອດໄພ

ຄວາມຍາວຂອງຄື້ນ (850 nm ແລະ 940 nm), ຄວາມເຂັ້ມຂົ້ນຂອງແສງ (Radiant Intensity), ແລະ ການເປີດກວ້າງຂອງດຳເນີນແສງ (Beam Divergence) ທີ່ຕ້ອງມີການຕົກລົງກັນ

ການເລືອກຄວາມຍາວຂອງຄລື່ນຈະປະກົດຜົນຕໍ່ປະສິດທິພາບຂອງລະບົບ ແລະ ປະສົບການຂອງຜູ້ໃຊ້. ອຸປະກອນປ່ອຍຄລື່ນທີ່ 850 nm ສາມາດໃຫ້ຄວາມເຂັ້ມຂຸ້ນຂອງແສງ (15–30 mW/sr) ສູງຂຶ້ນ ແລະ ມີໄລຍະທາງທີ່ໄກຂຶ້ນ ເນື່ອງຈາກຄວາມໄວ້ຕໍ່ແສງສູງສຸດຂອງ photodiode ທີ່ເຮັດຈາກ silicon—ແຕ່ຈະປ່ອຍແສງສີແດງອ່ອນໆອອກມາ ເຊິ່ງອາດເຮັດໃຫ້ເກີດຄວາມເສຍໃຈໃນເຂດທີ່ມີການເບິ່ງເຫັນທີ່ດີ. ໃນທາງກົງກັນຂ້າມ, ອຸປະກອນປ່ອຍຄລື່ນທີ່ 940 nm ນັ້ນເຫັນບໍ່ໄດ້ຢ່າງສົມບູນ ແລະ ມີຂໍ້ດີຈາກສຽງຮັບແສງທີ່ມາຈາກແສງຕາເວັນທີ່ຕ່ຳກວ່າ, ແຕ່ຈະຕ້ອງໃຊ້ປະຈຸລີໄຟທີ່ສູງຂຶ້ນປະມານ 30% ເພື່ອໃຫ້ໄດ້ໄລຍະທາງການຈັບສັນຍານທີ່ເທົ່າກັນ. ຄວາມແຕກຕ່າງຂອງເສັ້ນແສງ (Beam divergence) ແມ່ນເປັນການຕົກລົງທີ່ເປັນປະຈຳ: ເສັ້ນແສງທີ່ແອບ (≤5°) ຈະຮັກສາຄວາມເຂັ້ມຂຸ້ນຂອງສັນຍານໄວ້ໄດ້ດີໃນໄລຍະທາງ 10 ແມັດເຕີຂຶ້ນໄປ ແຕ່ຈະຕ້ອງມີຄວາມຖືກຕ້ອງໃນການຈັດຕັ້ງທີ່ແນ່ນອນໃນລະດັບຕ່ຳກວ່າ 1 ມີລີແມັດເຕີ; ເສັ້ນແສງທີ່ກວ້າງຂຶ້ນ (≥10°) ຈະເຮັດໃຫ້ການຕິດຕັ້ງງ່າຍຂຶ້ນ ແຕ່ຈະສູນເສຍໄລຍະທາງ ແລະ ເພີ່ມຄວາມອ່ອນໄຫວຕໍ່ແສງແວດລ້ອມ.

ການດຸນດ່ຽນຄວາມປອດໄພຕໍ່ຕາ (IEC 62471) ແລະ ໄລຍະທາງການຈັບສັນຍານໃນອຸປະກອນປ່ອຍຄລື່ນທີ່ເຂົ້າເກນ UL 325

ມາດຕະຖານ UL 325 ຕ້ອງການການຮູ້ຈັກທີ່ເຊື່ອຖືໄດ້ຢ່າງໜ້ອຍ 1.5 ແມັດເຕີ—ແຕ່ວ່າຂອບເຂດຄວາມປອດໄພຕໍ່ຕາຕາມມາດຕະຖານ IEC 62471 Class 1 ຈຳກັດຄວາມເຂັ້ມຂອງລັງສີໄວ້ທີ່ <10 mW/sr ໃນໄລຍະຄວາມຍາວຄລື່ນ 700–1400 nm. ການປະສົມປະສານທັງສອງຂໍ້ກຳນົດນີ້ຕ້ອງອີງໃສ່ການອອກແບບອຸປະກອນເລນສະທິດທິທີ່ຫຼາກຫຼາຍ: ການປ່ຽນແປງແບບເປັນຈັງຫວະ (ຕົວຢ່າງ: 38 kHz) ເຮັດໃຫ້ສາມາດໃຊ້ພະລັງງານສູງສຸດໄດ້ໂດຍບໍ່ເກີນຂອບເຂດການສຳຜັດເฉີຍສະເລ່ຍ, ໃນຂະນະທີ່ເລນສະທິດທິທີ່ມີຄວາມຖືກຕ້ອງສູງຈະເຮັດໃຫ້ພະລັງງານເຂົ້າສູ່ຈຸດໆ ເດີມເພື່ອຂະຫຍາຍໄລຍະການເຮັດວຽກທີ່ມີປະສິດທິຜົນ. ການກັ້ນລັງສີດ້ວຍເລນສະທິດທິຍັງຊ່ວຍຫຼຸດຜ່ອນການຮີດີ້ວທີ່ເກີດຈາກແສງຕາເວັນ. ການບໍ່ປະຕິບັດຕາມມາດຕະຖານເຮັດໃຫ້ເກີດຄວາມສ່ຽງສອງດ້ານ—ຄວາມເສຍຫາຍຕໍ່ຕາ ແລະ ຄວາມຮັບຜິດຊອບຈາກການລົ້ມເຫຼວຂອງປະຕູ—ໂດຍຂໍ້ມູນຈາກ Ponemon Institute ບອກວ່າຄ່າໃຊ້ຈ່າຍສະເລ່ຍໃນການເອີ້ນຄືນຜະລິດຕະພັນທີ່ກ່ຽວຂ້ອງກັບຄວາມປອດໄພແມ່ນ $740,000. ດັ່ງນັ້ນ, ການຢືນຢັນການຮັບຮອງສອງດ້ານຈຶ່ງເປັນສິ່ງຈຳເປັນຢ່າງຍິ່ງໃນຂະນະທີ່ເລືອກສ່ວນປະກອບ.

ການຕິດຕັ້ງ, ການຈັດຕັ້ງໃຫ້ຖືກຕ້ອງ, ແລະ ຄວາມເຊື່ອຖືໄດ້ໃນໄລຍະຍາວຂອງເຄື່ອງສົ່ງລັງສີອິນຟຣາເຣັດ

ຄວາມຖືກຕ້ອງໃນການຈັດຕັ້ງທີ່ຕ່ຳກວ່າ 1 ມີລີແມັດເຕີ, ຄວາມສະຖຽນຂອງການຕິດຕັ້ງ, ແລະ ການຊົດເຊີຍການສັ່ນ

ລະບົບຄວາມປອດໄພທີ່ໃຊ້ແສງອິນຟຣາເຮັດຕ້ອງການຄວາມຖືກຕ້ອງຂອງການຈັດຕັ້ງທີ່ຢູ່ໃນລະດັບຕ່ຳກວ່າ 1 ມີລີເມີຕີເທື່ອລະນ້ອຍໆລະຫວ່າງຕົວສົ່ງແລະຕົວຮັບ—ຄວາມເບິ່ງເບາທີ່ເກີນ 0.5 ມີລີເມີຕີຈະເຮັດໃຫ້ຄວາມເຂັ້ມແຂງຂອງແສງລົງເຫຼວ ແລະບໍ່ເປັນໄປຕາມຂໍ້ກຳນົດດ້ານກົດໝາຍ. ການຕິດຕັ້ງທີ່ແໜ້ນຄາ່ນີ້ມີຄວາມສຳຄັນຢ່າງຍິ່ງ: ອຸປະກອນຈັບທີ່ກັນການສັ່ນສະເທືອນຈະດູດຊຶມຜົນກະທົບຈາກການເປີດ-ປິດປະຕູ; ຕູ້ປ້ອງກັນທີ່ເຂັ້ມແຂງສາມາດຕ້ານທານການເຄື່ອນໄຫວທີ່ມີຄວາມເຂັ້ມແຂງເຖິງ >10 G-force; ແລະ ບ່ອນຂັນທີ່ຜະລິດດ້ວຍເຕັກໂນໂລຊີຂອງອາວະກາດຈະຮັກສາທີ່ຂັນໄວ້ຢ່າງໝັ້ນຄົງເຖິງແມ່ນຈະຖືກເຄື່ອນໄຫວຊ້ຳໆກັນ. ການສັ່ນສະເທືອນຈາກສິ່ງແວດລ້ອມເປັນສາເຫດຂອງບັນຫາການເຮັດວຽກຂອງແສງເຖິງ 68%, ສິ່ງນີ້ຈຶ່ງເຮັດໃຫ້ຕ້ອງມີການຈັດການທີ່ທັນສະໄໝ ເຊັ່ນ: ໂຄງການຊົດເຊີຍແບບລູກຕຸ້ມ, ຖານທີ່ເປັນຊິລິໂຄນເພື່ອແຍກເສັ້ນທາງຂອງແສງ, ແລະ ວົງຈອນທີ່ປັບຄ່າອັດຕະໂນມັດເພື່ອກວດຈັບການເຄື່ອນໄຫວນ້ອຍໆໃນເວລາຈິງ. ການທົດສອບຄວາມຖືກຕ້ອງຫຼັງຈາກຕິດຕັ້ງໃນສະພາບການໃຊ້ງານຈິງແມ່ນເປັນສິ່ງທີ່ບັງຄັບ, ແລະ ການກວດສອບຄວາມຖືກຕ້ອງຂອງການຈັດຕັ້ງທຸກໆປີຈະຊ່ວຍຫຼຸດຜ່ອນອັດຕາຄວາມລົ້ມເຫຼວລົງ 44% ແລະສະໜັບສະໜູນໃຫ້ຕົວສົ່ງມີອາຍຸການໃຊ້ງານເຖິງ 100,000 ຄັ້ງຂຶ້ນໄປ.

ການເລືອກຕົວສົ່ງແສງອິນຟຣາເຮັດທີ່ເໝາະສົມ: ຄຳແນະນຳທີ່ອີງຕາມການນຳໃຊ້ສຳລັບຜູ້ທີ່ຈະຕິດຕັ້ງ

ສຳລັບປະຕູອັດຕະໂນມັດທີ່ມີຄວາມສຳຄັນຕໍ່ຄວາມປອດໄພ ຄວນໃຫ້ຄວາມສຳຄັນກັບເຄື່ອງປ່ອຍແສງທີ່ມີຄວາມຍາວຄລື່ນ 850 nm ໂດຍທີ່ການຕ້ານການຮັບແສງແວດລ້ອມ ແລະ ຊ່ວງການຈັບສັນຍານທີ່ກວ້າງຂຶ້ນແມ່ນມີຄວາມສຳຄັນຢ່າງຍິ່ງ—ເຖິງແມ່ນວ່າເຄື່ອງປ່ອຍແສງທີ່ມີຄວາມຍາວຄລື່ນ 940 nm ຍັງຄົງເປັນທາງເລືອກທີ່ດີກວ່າສຳລັບການຕິດຕັ້ງທີ່ຕ້ອງການຄວາມລັບແລະບໍ່ເກີດການເຈັບປວດຕາຈາກແສງ. ຕ້ອງຢືນຢັນການຮັບຮອງສອງດ້ານ: ມາດຕະຖານ UL 325 ສຳລັບການບູລະນາການເຂົ້າກັບລະບົບປະຕູ ແລະ ມາດຕະຖານ IEC 62471 Class 1 ສຳລັບຄວາມປອດໄພດ້ານຊີວະຟິສິກຂອງແສງ. ໃນສະພາບແວດລ້ອມທີ່ມີການຈາລະຈອນຫຼາຍ ຫຼື ມີການສັ່ນສະເທືອນ, ຄວນເລືອກເຄື່ອງປ່ອຍແສງທີ່ມີແສງແຄບ (ຄວາມແຕກຕ່າງຂອງແສງ ±3°) ພ້ອມດ້ວຍໂຄງສ້າງທີ່ຖືກອອກແບບມາຢ່າງແຂງແຮງເພື່ອຮັກສາຄວາມສະຖຽນຂອງການຈັດຕັ້ງ. ຄວນໃຫ້ຄວາມສຳຄັນກັບອຸປະກອນທີ່ຖືກຈັດອັນດັບໃຫ້ມີເວລາເສຍຫາຍກ່ອນການເຮັດວຽກ (MTBF) ເກີນ 100,000 ຊົ່ວໂມງ ແລະ ຄວາມຖີ່ການປ່ຽນແປງ (modulation frequency) ສູງກວ່າ 20 kHz ເພື່ອກຳຈັດການຮີດິ້ວ (interference) ຈາກໄຟຟ້າແສງຟລູໂອເຣີສເຊັນ (fluorescent) ຫຼື ໄຟ LED. ສຳລັບການໃຊ້ງານນອກບ້ານ ຕ້ອງຢືນຢັນວ່າມີການປ້ອງກັນການເຂົ້າໄປຂ້າງໃນ (ingress protection) ຢູ່ໃນລະດັບ IP65 ແລະ ມີຄວາມຕ້ານທານຕໍ່ອຸນຫະພູມການເຮັດວຽກໄດ້ຕັ້ງແຕ່ –40°C ຫາ +85°C. ຕ້ອງກວດສອບຄວາມເຂົ້າກັນໄດ້ຂອງເຄື່ອງປ່ອຍແສງ–ເຄື່ອງຮັບສັນຍານຢ່າງເປັນທາງການ—ລວມທັງໂປໂຕຄອນການປ່ຽນແປງ (modulation protocol), ຊ່ວງເວລາທີ່ປອດໄພ (timing margins), ແລະ ການປະຕິບັດຂອງ AGC (Automatic Gain Control)—ເພື່ອຮັບປະກັນການເຊື່ອມຕໍ່ທີ່ເຂັ້ມແຂງໃຕ້ສະພາບການຈິງ.

ຄຳຖາມທີ່ຖາມບໍ່ຍາກ

ຫນ້າທີ່ຫຼັກຂອງຕົວປ່ອຍຄລື່ມອິນຟຣາເຣດໃນປະຕູອັດຕະໂນມັດແມ່ນຫຍັງ?

ຫນ້າທີ່ຫຼັກຂອງຕົວປ່ອຍຄລື່ມອິນຟຣາເຣດໃນປະຕູອັດຕະໂນມັດແມ່ນການສົ່ງຄລື່ມທີ່ບໍ່ມີສີຂ້າມຊ່ອງເປີດຂອງປະຕູ ເພື່ອເຮັດຫນ້າທີ່ເປັນເສັ້ນລາງ. ເມື່ອຄລື່ມຖືກຂັດຂວາງ ມັນຈະເຮັດໃຫ້ເກີດການຕອບສະຫນອງດ້ານຄວາມປອດໄພທັນທີເພື່ອຢຸດ ແລະ ຢຸດການເຄື່ອນທີ່ຂອງປະຕູ ເພື່ອປ້ອງກັນການຕິດຄັ້ງ.

ເປັນຫຍັງການຊ່ອຍເຫຼືອການປັບຄູ່ລະຫວ່າງຕົວປ່ອຍ-ຕົວຮັບຈຶ່ງສຳຄັນ?

ການຊ່ອຍເຫຼືອການປັບຄູ່ລະຫວ່າງຕົວປ່ອຍ-ຕົວຮັບເຮັດໃຫ້ລະບົບການຕັດຄລື່ມເຮັດວຽກໄດ້ຢ່າງເຊື່ອຖືໄດ້ ໂດຍການປັບຄູ່ສັນຍານອິນຟຣາເຣດ. ມັນຊ່ວຍໃຫ້ລະບົບປ້ອງກັນການຮີດສົ່ງຂອງແສງແວດລ້ອມ, ຮັກສາຄວາມຖືກຕ້ອງຂອງເວລາ, ແລະ ຮັບປະກັນການເຮັດວຽກທີ່ສະຖຽນ.

ເຮັດແນວໃດຈຶ່ງຈະຮັບປະກັນຄວາມເຊື່ອຖືໄດ້ໃນໄລຍະຍາວຂອງຕົວປ່ອຍຄລື່ມອິນຟຣາເຣດ?

ເພື່ອຮັບປະກັນຄວາມເຊື່ອຖືໄດ້ໃນໄລຍະຍາວ, ຕ້ອງຮັກສາການຈັດຕັ້ງທີ່ຖືກຕ້ອງຢູ່ໃນລະດັບຕ່ຳກວ່າ 1 ມີລີແມັດເທີ, ໃຊ້ການຕິດຕັ້ງທີ່ແຂງແຮງ ແລະ ກົກໄດ້ຮັບການປົກປ້ອງຈາກການສັ່ນ, ແລະ ດຳເນີນການກວດສອບຫຼັງການຕິດຕັ້ງແລະການກວດສອບການຈັດຕັ້ງທຸກໆປີ.

ປັດໄຈໃດທີ່ຄວນພິຈາລະນາເມື່ອເລືອກຕົວປ່ອຍຄລື່ມອິນຟຣາເຣດ?

ເຫດຜົນທີ່ຕ້ອງພິຈາລະນາປະກອບດ້ວຍຄວາມຍາວຂອງຄລື່ນຂອງຕົວສົ່ງ, ການປະກອບຕາມການຮັບຮອງ (UL 325, IEC 62471), ສະພາບແວດລ້ອມ, ການນຳໃຊ້ລະບົບ, ແລະ ຂໍ້ກຳນົດເຊັ່ນ: ຄວາມແຕກຕ່າງຂອງດຳເນີນເສັ້ນເລເຊີ, ຄວາມຖີ່ຂອງການປ່ຽນແປງ, ແລະ ຄວາມແຂງແຮງຂອງໂຄງສ້າງ.