Tam, kde je potřeba zvýšená bezpečnost, rychlejší reakce, ovládání zařízení bez vynaložení fyzické síly, či automatická kontrola správné funkce a bezporuchový stav spínače, je místo běžných mechanických tlačítek a přepínačů lepší použít plně elektronické a někdy "inteligentní" tlačítka. Existuje několik různých principů, kterých se využívá. Jedním z nich je i použití světla. Zajímavě provedená optoelektronická dotyková tlačítka lze najít například v nabídce firmy Turck.

Mechanická tlačítka sice nepotřebují napájení a jsou velmi jednoduchá, ale zase vyžadují od uživatele vynaložit určitou sílu na překonání mechanického odporu pružiny, aby došlo k sepnutí nebo přepnutí kontaktu. To v kritických situacích nemusí být žádané. Další jejich významnou nevýhodou je jiskření a opalování kontaktů, zvláště nevhodné v nebezpečných průmyslových prostředích, a nemožnost automatické kontroly funkce. Tyto nevýhody odpadají při použití tzv. elektronických tlačítek. Ty sice sami osobě vyžadují napájecí napětí, ale zase poskytují nulovou ovládací sílu nebo dokonce bezdotykové spínání a možnosti indikace, automatické kontroly funkce či různého zpožděného spínání apod., což vše vyplívá z implementované elektroniky uvnitř tlačítka.

Jednou z možností realizace úplného elektronického tlačítka bez pohyblivých mechanických částí je využití optoelektroniky a princip přerušování paprsku světla přítomným objektem, obvykle prstem obsluhy. Prakticky jde o speciální využití jednokanálového optozávory vhodně implementované do vhodně tvarovaného pouzdra. Takto právě postupovali vývojáři firmy Banner, která je dnes jednou z divizí firmy Turck, a vznikl tak produkt označený jako "STB Self-Checking Optical Touch Buttons".

Optoelektronická tlačítka STB

STB Self-Checking Optical Touch Buttons, tedy samokontrolující se optická dotyková tlačítka, jsou uvedeny v rámci nabídky firmy Turck na jejich internetových stránkách i katalozích v oblasti bezpečnosti obsluhy a zabezpečení přístupu ke strojům. V tomto směru jsou však nabízeny ještě společně se speciálními moduly na DIN lištu, který obsahují logiku, indikaci a výstupy pro vyhodnocení dvou tlačítek pro tzv. dvoutlačítkové ovládání (každé tlačítko zvlášť pro každou ruku). Prakticky lze samotná elektronická tlačítka koupit a využít i samostatně v kterékoliv jiné, třeba i běžné aplikaci.

Princip a struktura tlačítek STB

Celý princip detekce přiloženého prstu je založen na přerušení pulsně modulovaného infračerveného paprsku světla, na jedné straně (na jednom "výběžku") generovaného elektrooptickým vysílačem (LED diodou) a na druhé straně (druhém výběžku) snímán optickoelektrickým přijímačem (fototranzistorem). Generování pulsního budícího elektrického signálu pro vysílač a vyhodnocení přítomnosti paprsku provádí integrovaná elektronika řízená dvěma mikrokontroléry (MCU). V závislosti na přítomnosti či nepřítomnosti prstu v žlábku tlačítka jsou pak sepnuty nebo rozepnuty dva spínané výstupy - jeden typu NO (Normally Open), druhý NC (Normally Closed). Ty mohou být buď reléové (spíná výkon až 30 W DC nebo 60 VA AC / proud až 1 A) nebo tranzistorové (lze spínat proud do 150 mA), dle volby nebo nároků aplikace či systému, kam bude tlačítko připojeno.

Protože je tlačítko primárně navrženo pro bezpečnostní účely (přístupu osob apod.) obsahuje patentovaný diverzní-redundantní samokontrolující systém (diverse-redundant self-checking design). Ten umí detekovat a vyhodnocovat případné interní kritické chyby a když nějaké nastanou, přepne výstupy do klidového stavu (OFF) a rozbliká již zmíněnou zelenou LED.

Aby celé integrovaná elektronika fungovala je nutné přivést stejnosměrné napájecí napětí 10 - 30 V DC nebo střídavé 20 - 30 V AC (dle zvoleného typu). Reakce výstupů na přiložený prst (přerušení paprsku) je pouze 20 milisekund. K viditelné indikaci stavu tlačítka slouží 2 zelené LED diody. Jedna označuje přítomnost napájení a druhá pak přerušení paprsku (LED svítí/nesvítí) či chybu funkce (LED bliká). Provedení pouzdra, jak je vidět na obrázcích, není samoúčelné. Zajišťuje totiž velkou odolnost proti okolnímu světlu (až 100 000 luxů), které by mohlo chybně simulovat přítomnost paprsku, i když je zacloněn.

Výčet základních parametrů:

• Napájení: 10 - 30 V DC (typ STBVP6) nebo 20 - 30 V AC/DC (typ STBVR81)
• Ochrana napájení proti přepólování a špičkám
• Výstupy:
  • tranzistorové (solid-state): PNP - otevřený kolektor, lze spínat proud do 150 mA, ochrana proti přetížení a zkratu
  • reléové: lze spínat výkon až 30 W DC nebo 60 VA AC / proud až 1 A
• Odezva na přerušení paprsku: 20 ms
• Stupeň krytí: IP 66, NEMA standard 1,3,4,4X,12, 13
• Připojení tlačítka:
  • 4vodičový kabel / 4pólový konektor typu Mini nebo typu Euro QD
  • 5vodičový kabel / 5pólový konektor typu Mini nebo typu Euro QD
• Pracovní teplotní rozsah: 0 až 50 °C
• Indikace: 2 zelené LED (napájení / funkce)
• Pouzdro: nekovové provedení - polysulfone a PBT polyester, elektronika zalita v epoxidu

Použití STB tlačítek s "DUO-TOUCH® SG safety module"

Jak již bylo napsáno, tlačítka STB jsou u Turcku nabízena i společně s tzv. bezpečnostním DUO-TOUCH SG modulem a celý tento komplet pak slouží k zajištění správné funkce obouručně ovládaných zařízení a zvýšení spolehlivosti a bezpečnosti takového ovládání. Modul prakticky nedělá nic světoborného, pouze snímá dva a dva výstupy z obou tlačítek a pokud je prst z jednoho z nich uvolněn, rozepnou se průchozí kontakty modulu - relé K1 a K2. Přes ty jsou pak připojeny vstupy ovládaného zařízení (Machine Control Circuit). Pro zpětné blokování pak slouží vstupy MPCE feedback. Vše indikují LED diody. K rozepnutí dojde i v případě, kdy dojde k chybné funkci jednoho z tlačítek. Ty jsou napájeny stejným napětím jako modul.

Základní vlastnosti modulu DUAL-TOUCH SG:

• Napájení: 24 V DC i AC
• Výstupy: dva reléové kontakty, pro 250 V AC i DC / 6 A
• Reakce výstupu: 35 ms
• Vstupy:
  • čtyři (2x N.O., 2x N.C.) pro dvě tlačítka STB - kontrola obou rukou
  • zpětná vazba MPCE Feedback
• Monitorovací perioda: 500 ms
• Indikace: 4 zelené LED (napájení, stisk tlač. 1, stisk tlač. 2, výstup), 1 červená LED - chyba
• Upevnění na DIN lištu
• Pracovní teplota: 0 až 50 °C
• Pouzdro: polycarbonate, IP20

Závěr

Zde uvedená tlačítka jsou zajímavou možností pro realizaci ovládání zařízení tam, kde ta klasická nějakým způsobem nevyhovují. Nezastupitelnou funkci pak mají v oblasti zajištění bezpečnosti práce a přístupu do chráněných prostor, například v okolí točivých strojů. Pro bližší informace pak odkazuji kvalitní stránky firmy Turck a na vstřícné české zastoupení, na které lze získat kontakt na českých stránkách.

DOWNLOAD & Odkazy

• Domovské stránky firmy Turck - www.turck.cz