Φωτοκύτταρα ασφαλείας

Τα φωτοκύτταρα ασφαλείας, αποτελούν ένα εύχρηστο τρόπο για να αυξήσουμε κατακόρυφα την ασφάλεια στις εγκαταστάσεις μηχανισμών για ανοιγόμενες και συρόμενες θύρες, ρολλών, γκαραζοπόρτών, βιομηχανικών πορτών, μπαρών ελέγχου κυκλοφορίας και οπουδήποτε γενικά έχουμε κινούμενα αντικείμενα που θα μπορούσαν να προξενήσουν κάποιο ατύχημα.

Μεταξύ άλλων, διαθέτουμε φωτοκύτταρα ασφαλείας και σχετικά παρελκόμενα των εταιρειών Witt Sensoric GmbH, Sfera S.r.l., και AUTOTECH:

• Witt Sensoric - Φωτοκύτταρα ασφαλείας

• Sfera - Φωτοκύτταρα ασφαλείας

• AUTOTECH - Φωτοκύτταρα ασφαλείας

Τα φωτοκύτταρα ασφαλείας είναι από τις συσκευές που καλύπτουν τις απαιτήσεις συσκευών ασφαλείας Κατηγορίας C κατά το EN 12453 "Industrial, commercial and garage doors and gates - Safety in use of power operated doors - Requirements".

Τα φωτοκύτταρα ασφαλείας αποτελούνται από δύο τμήματα (για αυτό και συνήθως μιλάμε για ζεύγος φωτοκυττάρων ασφαλείας):

• έναν πομπό (TX) και
• έναν δέκτη (RX)

Ο πομπός εκπέμπει μια στενή δέσμη φωτός και, όταν δεν παρεμβάλλεται εμπόδιο, ο δέκτης την λαμβάνει. Αυτή η δέσμη φωτός είναι γενικά στο υπέρυθρο (IR) μέρος του φάσματος και άρα μη ορατή.

Όταν η δέσμη διακοπεί (πχ όταν περάσει ένας πεζός ή ένα όχημα μεταξύ πομπού και δέκτη), ο δέκτης θα ενεργοποιήσει έναν διακόπτη. Ο διακόπτης αυτός, συνδέεται με τον πίνακα ελέγχου του εκάστοτε μηχανισμού. Έτσι, ο πίνακας ελέγχου πληροφορείται για την ύπαρξη εμποδίου και εκτελεί την λειτουργία που είναι προγραμματισμένος να κάνει.

Η δεδομένη αντίδραση ενός πίνακα ελέγχου, όταν λάβει σήμα από τα φωτοκύτταρα ασφαλείας, είναι να σταματήσει άμεσα την κίνηση. Αμέσως μετά το σταμάτημα, οι πιθανές αντιδράσεις του πίνακα ελέγχου μπορεί να είναι:

• κρατά τον μηχανισμό σταματημένο και συνεχίζει την κίνηση μόνο όταν λάβει νέα εντολή κίνησης από μπουτόν, τηλεχειριστήριο κλπ (εάν βέβαια έχει σταματήσει το σήμα για την ύπαρξη εμποδίου)
• κρατά τον μηχανισμό σταματημένο για όσο συνεχίζει και λαμβάνει σήμα για την ύπαρξη εμποδίου και συνεχίζει αυτόματα την αρχική κίνηση όταν σταματήσει το σήμα
• αντιστρέφει την κίνηση (πχ εάν ήταν στο κλείσιμο όταν έλαβε σήμα για εμπόδιο, εκτελεί άνοιγμα)

Το τι από τα παραπάνω θα συμβεί, εξαρτάται από τις δυνατότητες αλλά και τον προγραμματισμό του πίνακα ελέγχου.

Καταλαβαίνετε λοιπόν, ότι τα φωτοκύτταρα είναι ένας αισθητήρας ανίχνευσης παρουσίας (όχι ανίχνευσης κίνησης). Το ότι, στη μεγάλη πλειοψηφία των περιπτώσεων, τα χρησιμοποιούμε για λόγους ασφαλείας σαν ανιχνευτές εμποδίων είναι ο λόγος που τα αποκαλούμε συνήθως “φωτοκύτταρα ασφαλείας”. Στην πράξη, μπορούμε να τα χρησιμοποιήσουμε και για άλλους αυτοματισμούς - κυρίως για αυτόματο άνοιγμα κατά την έξοδο: εάν, για παράδειγμα έχετε ένα χώρο στάθμευσης και θέλετε να μπορούν οι χρήστες να βγουν χωρίς να χρειστεί να χρησιμοποιήσουν κάποιο τηλεκοντρόλ ή μπουτόν, μπορούμε να τοποθετήσουμε ένα ζεύγος φωτοκυττάρων σε μικρή απόσταση από την πύλη και να το συνδέσουμε ώστε, όταν το όχημα διακόψει τη δέσμη, η πύλη να ανοίγει.

Επίσης, καλό είναι να γνωρίζεται ότι εναλλακτικά από το να έχουμε τον πομπό στην μία άκρη του ανοίγματος και τον δέκτη στην άλλη, μπορεί να έχουμε πομπό και δέκτη μαζί στην μία μεριά (“πομποδέκτη” δηλαδή) και έναν ανακλαστήρα (“καθρεφτάκι”) στην άλλη. Παρακάτω, περιγράφουμε και τις δύο περιπτώσεις.

Ανάλογα με τη συνδεσμολογία και θέση εγκατάστασης των φωτοκυττάρων, μπορούμε να παρέχουμε προστασία:

• Κατά το κλείσιμο.
  Εμποδίζουν παγίδευση/σύγκρουση με αντικείμενα κατά την διάρκεια που η θύρα κλείνει. Αυτή είναι και η τυπική περίπτωση χρήσης.
• Κατά το άνοιγμα.
  Εμποδίζουν παγίδευση/σύγκρουση με αντικείμενα κατά την διάρκεια που η θύρα ανοίγει. Ιδιαίτερα σημαντική στην περίπτωση συρόμενων θυρών σε επάλληλη διάταξη με άλλες θύρες ή διόδους πεζών.
• Κατά το άνοιγμα και κλείσιμο.
  Εμποδίζουν παγίδευση/σύγκρουση με αντικείμενα κατά την διάρκεια που η θύρα ανοίγει ή κλείνει. Ιδιαίτερα σημαντική στην εσωτερική πλευρά ανοιγόμενων θυρών.

Δυστυχώς, σπάνια θα δει κανείς εγκαταστάσεις με περισσότερο από ένα ζεύγος φωτοκυττάρων για προστασία κατά το κλείσιμο, ακόμη και εάν αυτό δεν καλύπτει καν τις βασικές απαιτήσεις ασφαλούς λειτουργίας. Οι λόγοι είναι διάφοροι και ποικίλουν από κακή αντίληψη του τι είναι, τι κάνουν και γιατί αξίζουν το επιπλέον κόστος τα φωτοκύτταρα ασφαλείας μέχρι την προσπάθεια κάποιων εγκαταστατών να γλιτώσουν εργατώρες (τα φωτοκύτταρα ασφαλείας μπορεί να απαιτήσουν χρονοβόρες εγκαταστάσεις καλωδίων και βάσεων στήριξης, δημιουργία οδεύσεων, ρυθμίσεις κλπ, ενώ περιπλέκουν και την όλη συνδεσμολογία του αυτοματισμού).

Ακολουθούν παραδείγματα εγκατάστασης φωτοκυττάρων ασφαλείας σε συρόμενες και ανοιγόμενες θύρες.

• Παράδειγμα εγκατάστασης φωτοκυττάρων ασφαλείας σε συρόμενη θύρα:

• Παράδειγμα εγκατάστασης φωτοκυττάρων ασφαλείας σε ανοιγόμενη θύρα:

Το εάν το φωτοκύτταρο θα χαρακτηρίζεται ως προστασίας κατά το άνοιγμα, το κλείσιμο ή και τα δύο, δεν έχει να κάνει με κάποιο κατασκευαστικό του χαρακτηριστικό. Είναι καθαρά ζήτημα συνδεσμολογίας και θέσης εγκατάστασης.

Από πλευράς γεωμετρίας εγκατάστασης, μπορούμε να ξεχωρίσουμε τις δύο παρακάτω κατηγορίες φωτοκυττάρων.

Εδώ η δέσμη φωτός “ταξιδεύει” μεταξύ του πομπού, που την εκπέμπει και βρίσκεται στη μία μεριά του ανοίγματος, και του δέκτη, που την ανιχνεύει και βρίσκεται στην απέναντι μεριά του ανοίγματος.

Συχνά, ονομάζονται και “ενσύρματα φωτοκύτταρα”.

Συνήθως, οι θέσεις πομπού και δέκτη, σε σχέση με την θέση του μοτέρ (βασικά, σε σχέση με τη θέση του πίνακα ελέγχου που συνήθως φιλοξενείται μέσα στο μοτέρ), είναι όπως στο παραπάνω σχήμα, όταν πρόκειται για μηχανισμούς για ανοιγόμενες ή συρόμενες θύρες και μπάρες ελέγχου κυκλοφορίας.

• Στην πλευρά την απέναντι από την θέση του μοτέρ, τοποθετούμε τον πομπό διότι αρκούν δύο μόνο καλώδια τροφοδοσίας για την λειτουργία του. Ο αγωγός που περιέχει αυτά τα καλώδια, συνήθως εγκαθίσταται υπογείως (κάτω από το δάπεδο, κατά προτίμηση σε σπιράλ ή σωλήνα για την προστασία του και την εύκολη αντικατάστασή του εάν απαιτηθεί.
• Στην πλευρά του μοτέρ, τοποθετούμε τον δέκτη διότι πέρα από τα δύο καλώδια τροφοδοσίας, που απαιτούνται για την λειτουργία του, χρειαζόμαστε ακόμη επιπλέον καλώδια που αντιστοιχούν στον διακόπτη που ελέγχει η διάταξη φωτοκυττάρων.

Για την πλειοψηφία των φωτοκυττάρων της αγοράς, η τροφοδοσία είναι 12 ή 24 V με διαμόρφωση DC ή AC. Ο διακόπτης που παρέχουν τα φωτοκύτταρα, μπορεί να είναι NC (normally-closed/κανονικά κλειστός) ή NO (normally-open/κανονικά ανοιχτός). Τυπικά, απαιτείται καλώδιο:

• 2×0.5 mm² για σύνδεση πομπού και πίνακα ελέγχου
• 3×0.5 mm² για σύνδεση δέκτη και πίνακα ελέγχου

Σε κάθε περίπτωση, καλύτερα να έχετε επιβεβαιώσει τι υποδομή απαιτείται από πλευράς καλωδιώσεων. Επίσης, εάν προμηθεύεστε φωτοκύτταρα για υπάρχουσα εγκατάσταση, πρέπει να αντιπαραβάλετε τα χαρακτηριστικά του πίνακα ελέγχου (πόσα Volts δίνει, εάν είναι AC ή DC, εάν αναμένει διακόπτη NO ή NC) με τα αντίστοιχα χαρακτηριστικά των φωτοκυττάρων.

• Πλεονεκτήματα των φωτοκυττάρων με πομπό και δέκτη εκατέρωθεν του ανοίγματος, είναι ότι επιτυγχάνουν μεγαλύτερη εμβέλεια (20-30 m είναι μία τυπική τιμή) και ότι κυκλοφορούν και φθηνά φωτοκύτταρα τέτοιου τύπου.
• Μειονεκτήματα των φωτοκυττάρων με πομπό και δέκτη εκατέρωθεν του ανοίγματος, είναι ότι έχουν μεγαλύτερο κόστος, δυσκολία και χρόνο εγκατάστασης, εάν δεν υπήρχε αρχικά η πρόβλεψη και τώρα απαιτείται σκάψιμο του δαπέδου για διέλευση του απαιτούμενου καλωδίου μέχρι το απέναντι άκρο του ανοίγματος.

Συχνά, ονομάζονται και “ασύρματα φωτοκύτταρα” διότι δεν χρειάζεται καλώδιο μέχρι την απέναντι μεριά του ανοίγματος. Ένα καλό παράδειγμα τέτοιων φωτοκυττάρων είναι τα Witt Sensoric RP25.

Εδώ η δέσμη φωτός (που εκπέμπεται από το τμήμα-πομπός του πομποδέκτη) “ταξιδεύει” από τον πομποδέκτη, που βρίσκεται στη μία μεριά του ανοίγματος μέχρι τον ανακλαστήρα, που βρίσκεται στην απέναντι μεριά του ανοίγματος, οπότε και γυρίζει πίσω στον πομποδέκτη (όπου την ανιχνεύει το τμήμα-δέκτης του πομποδέκτη).

Σχεδόν σε κάθε περίπτωση, οι θέσεις πομποδέκτη και ανακλαστήρα, σε σχέση με την θέση του μοτέρ (βασικά, σε σχέση με τη θέση του πίνακα ελέγχου που συνήθως φιλοξενείται μέσα στο μοτέρ), είναι όπως στο παραπάνω σχήμα, όταν πρόκειται για μηχανισμούς για ανοιγόμενες ή συρόμενες θύρες και μπάρες ελέγχου κυκλοφορίας.

• Στην πλευρά την απέναντι από την θέση του μοτέρ, τοποθετούμε τον ανακλαστήρα διότι δεν απαιτεί καλωδιώσεις.
• Στην πλευρά του μοτέρ, τοποθετούμε τον πομποδέκτη, διότι απαιτεί καλωδιώσεις για την λειτουργία του.

Για την πλειοψηφία των φωτοκυττάρων της αγοράς, η τροφοδοσία είναι 12 ή 24 V με διαμόρφωση DC ή AC. Ο διακόπτης που παρέχουν τα φωτοκύτταρα, μπορεί να είναι NC (normally-closed/κανονικά κλειστός) ή NO (normally-open/κανονικά ανοιχτός). Τυπικά, απαιτείται καλώδιο:

• 4×0.5 mm² για σύνδεση πομποδέκτη και πίνακα ελέγχου (ο ανακλαστήρας, προφανώς, δεν απαιτεί καλώδια)

Σε κάθε περίπτωση, καλύτερα να έχετε επιβεβαιώσει τι υποδομή απαιτείται από πλευράς καλωδιώσεων. Επίσης, εάν προμηθεύεστε φωτοκύτταρα για υπάρχουσα εγκατάσταση, πρέπει να αντιπαραβάλετε τα χαρακτηριστικά του πίνακα ελέγχου (πόσα Volts δίνει, εάν είναι AC ή DC, εάν αναμένει διακόπτη NO ή NC) με τα αντίστοιχα χαρακτηριστικά των φωτοκυττάρων.

• Πλεονεκτήματα των φωτοκυττάρων με πομποδέκτη και ανακλαστήρα, είναι ότι έχουν πολύ εύκολη, και άρα γρήγορη και οικονομική, εγκατάσταση εάν δεν υπήρχε αρχικά η πρόβλεψη για διέλευση καλωδίου μέχρι το απέναντι άκρο του ανοίγματος (όπως απαιτείται με τα φωτοκύτταρα με ξεχωριστό πομπό και δέκτη).
• Μειονεκτήματα των φωτοκυττάρων με πομποδέκτη και ανακλαστήρα, είναι ότι επιτυγχάνουν μικρότερη εμβέλεια (12-15 m είναι μία τυπική τιμή) και ότι έχουν μεγαλύτερο κόστος από τα πολύ φθηνά μοντέλα των φωτοκυττάρων με ξεχωριστό πομπό και δέκτη.

Κατά βάση, οι δέκτες των φωτοκυττάρων είναι ένα είδος διακόπτη που ενεργοποιείται από την ανίχνευση εμποδίου (την διακοπή της φωτεινής δέσμης). Αυτό σημαίνει ότι ισχύουν από πλευράς ορολογίας και τυπολογίας οι ίδιες βασικές αρχές που περιγράφουμε στη σελίδα `Είδη διακοπτών`.

Τυπικά, συμπεριφέρονται ως διακόπτες με αυτόματη επαναφορά και συνεχή απόκριση που παρέχουν ένα κανονικά κλειστό (NC) και ένα κανονικά ανοιχτό (NO) κύκλωμα. Πρόκειται δηλαδή για διακόπτες SPDT, Form C. Σε σχεδόν όλους τους ηλεκτρονικούς πίνακες ελέγχου αξιοποιούμε το κανονικά κλειστό (NC) μέρος του κυκλώματος του διακόπτη. Αυτό σημαίνει ότι κανονικά το κύκλωμα είναι κλειστό αλλά, όταν κοπεί η δέσμη φωτός, το κύκλωμα ανοίγει και μένει ανοιχτό για όσο διάστημα η δέσμη είναι κομμένη - όταν η δέσμη αποκατασταθεί, το κύκλωμα επιστρέφει στην κλειστή του κατάσταση.

Σημειώστε ότι σαν κανονική κατάσταση λειτουργίας θεωρούμε την μη παρουσία εμποδίου ενώ σαν ενέργεια ενεργοποίησης την παρουσία εμποδίου. Αυτό το αναφέρουμε διότι κάποιοι κατασκευαστές φωτοκυττάρων ασφαλείας ακολουθούν την ακριβώς ανάποδη σύμβαση (δηλαδή ότι κανονική κατάσταση λειτουργίας είναι η παρουσία εμποδίου και όχι η απουσία του). Από την άλλη, όλοι οι κατασκευαστής ηλεκτρονικών πινάκων ελέγχου που έχουμε υπ' όψιν, ακολουθούν την σύμβαση που αναφέραμε σχετικά με το τι ορίζουν σαν NC επαφή από τα φωτοκύτταρα.

Ασχέτως του ηλεκτρονικού πίνακα ελέγχου, αφού συνδέσουμε τα φωτοκύτταρα ασφαλείας, κάνουμε υποχρεωτικά έλεγχο καλής λειτουργίας τους. Δοκιμάζουμε δηλαδή στην πράξη ότι τα φωτοκύτταρα ενεργοποιούνται με την παρουσία εμποδίου και ότι ο πίνακας ελέγχου δίνει εντολή για ασφαλή κίνηση (πχ άμεσο άνοιγμα της πόρτας εάν βρισκόταν στο κλείσιμο). Σε περίπτωση προβλήματος, πέρα από τα ενδεικτικά σημεία που παρέχουν τα φωτοκύτταρα ασφαλείας (συνήθως διαθέτουν ενδεικτικό LED, ενώ τυπικά μπορεί κανείς να ακούσει και το ελαφρύ “κλικ” που κάνει το ρελέ τους όταν οπλίζει) πρέπει επίσης να ελέγξουμε ότι οι εντολές φθάνουν σωστά και στον πίνακα ελέγχου. Για τον λόγο αυτό, ελέγχουμε εάν οι ενδείξεις του πίνακα ελέγχου (πχ τα LED που δείχνουν την κατάσταση του διακόπτη που παρέχουν τα φωτοκύτταρα) ανταποκρίνονται στην κατάσταση του φωτοκυττάρου (δέσμη κομμένη ή όχι). Εάν κάτι δεν δείχνει σωστό, η μέτρηση αντίστασης ανάμεσα στις επαφές του διακόπτη, τόσο στο δέκτη των φωτοκυττάρων όσο και στην κλέμα του πίνακα ελέγχου, που παρέχει το φωτοκύτταρο θα μας βοηθήσει. Αυτό είναι εύκολο να γίνει με ένα απλό πολύμετρο και βοηθάει να ελέγξουμε ότι οι συνδέσεις έχουν γίνει σωστά, τα καλώδια δεν είναι κομμένα ούτε βραχυκυκλωμένα κλπ.