Tipps zur Planung und Montage

Lichtregelung in Hochregallagern

13. Mai 2019

-

Hochregallager stellen Präsenzmelder vor besondere ­Herausforderungen, denn Montagehöhen von 10 m und mehr sind inzwischen keine Seltenheit mehr. Konventionelle Melder können in solchen Höhen eventuell noch die Bewegungserkennung leisten, an eine zuverlässige Helligkeitserfassung zur Beleuchtungsregelung war jedoch bisher nicht mehr zu denken.

Anzeige
DE_2019_10_GV11_Bild_Aufmacher_neu

Quelle: B.E.G.

Die in diesem Beitrag vorgestellte Melderfamilie wurde speziell für die Anforderungen in solchen Höhen entwickelt und ermöglicht die Erfassung in langen Gängen und eine Beleuchtungsregelung bei einer Montagehöhe von bis zu 16 m.

Wie die meisten Präsenzmelder arbeiten die Hochregallager-Melder mit PIR-Technologie, d.h. sie detektieren Wärmestrahlung als Bewegung. Um auch Bewegungen in der Ferne erkennen zu können, hat ein PIR-Präsenzmelder eine Linse, welche die auf den Sensor auftreffende Strahlung bündelt. Der Sensor reagiert auf Differenzen, daher besteht er aus zwei Sensorflächen. Damit eine Bewegung registriert wird, muss die Strahlung nacheinander auf beide Sensorflächen auftreffen.

Struktur und Brennweite der Linse teilen die Oberfläche des Bodens in Sektoren auf. Damit der Melder eine Bewegung sicher erkennen kann, müssen mehrere Sektoren durchquert werden. Bei einer Bewegung tangential zum Melder werden mehr Sektoren durchquert als bei einer Bewegung über die gleiche Länge der Strecke frontal auf den Melder zu (Bild 1). Je größer der Abstand zum Melder (z.B. durch eine höhere Montagehöhe) ist, umso größer sind die von der Linse projizierten Sektoren. Somit werden bei einer Bewegung in größerem Abstand zum Melder weniger Sektoren durchquert. Findet Bewegung nur innerhalb eines Sektors statt, erkennt der Melder diese nicht.

Bild 1: Eine Bewegung quer zum Melder wird besser erkannt als eine frontal auf den Melder zu

Bild 1: Eine Bewegung quer zum Melder wird besser erkannt als eine frontal auf den Melder zu

Moderne Melder haben neben einer engmaschigen Linse und einer guten Auswertungselektronik nicht nur einen, sondern mehrere Sensoren. Je nach Anordnung dieser Sensoren verändert sich der Erfassungsbereich. Liegen beispielsweise drei Sensoren auf einer Linie, wie bei den Meldern PD4 GH von B.E.G., so ist der Erfassungsbereich nicht rund, sondern oval. Er eignet sich gut für die Erfassung von Bewegungen in langen Gängen. Für die richtige Ausrichtung der Sensoren entlang des Ganges sind die Melder bei Lieferung mit Pfeilaufklebern gekennzeichnet.

Melder und Lichtregelung

Präsenzmelder können das Licht regeln, also einen gewünschten Helligkeitswert der künstlichen Beleuchtung konstant halten. Diese Lichtregelung basiert im Wesentlichen auf der Reflexion des Lichts vom Boden. Melder und Leuchten sind für gewöhnlich an / in der Decke angebracht. Somit strahlen die Leuchten das Licht zum Boden ab, wobei ein Teil des Lichts zur Decke reflektiert wird. Der Melder misst das vom Boden reflektierte Licht. Liegt der gemessene Lichtwert unter dem eingestellten Lichtwert, schaltet der Melder das Licht ein und regelt es auf den eingestellten Wert, so dass im Raum immer eine konstante ­Helligkeit herrscht.

Je höher der Melder hängt, desto schwie­riger wird es, die Reflexionen zu messen, da die Lichtmenge, die am Melder ankommt, in ­Abhängigkeit zu der Montagehöhe abnimmt. Außerdem wird der runde Erfassungsbereich des Helligkeitssensors bei großer Montagehöhe von den Regalen teilweise verdeckt, denn auch dieser vergrößert sich mit der Montagehöhe.

Um die Helligkeitsmessung zu ermög­lichen, verfügen die Melder PD4 GH über einen herausziehbaren Teleskoplichtfühler, der mit seiner großen Linse eine punktuelle Lichtmessung am Boden ermöglicht. Je nach realer Montagehöhe kann man den Teleskoplichtfühler passend herausziehen. So verkleinert sich der Erfassungsbereich des Helligkeitssensors, bis er mit einem Durchmesser von 3 … 4m ausschließlich die glatte Bodenfläche abdeckt und keine Beeinträchtigungen durch die Regale mehr hat.

Regalgänge: Melder nicht mittig montieren

Bild 2: So nicht: Montiert man den Melder 
in der Gangmitte, würde er auch reagieren, wenn jemand nur den Hauptgang benutzt

Bild 2: So nicht: Montiert man den Melder in der Gangmitte, würde er auch reagieren, wenn jemand nur den Hauptgang benutzt

Große Lagerhallen benötigen eine hohe Anzahl von Leuchten, um eine flächendeckende Beleuchtung zu gewährleisten. Jedoch halten sich nur in Teilbereichen des Lagers Personen auf, so dass Licht nur in diesen Bereichen in ausreichender Menge vorhanden sein müsste. Lagerhallen haben meist Hauptgänge, von denen die Regalgänge abgehen. In einem Regalgang wird erst Licht benötigt, wenn eine Person den Regalgang betritt.

Melder für große Höhen haben keinen runden, sondern einen ovalen Erfassungsbereich. Bei einer Montagehöhe von 16 m kann, je nach Wärmestrahlung des Objektes, der Melder einen Erfassungsbereich von 30 m abdecken. Dieser große Erfassungs­bereich verleitet dazu, nur jeweils einen Melder mittig in den Regalgängen zu platzieren. Würde der Melder jedoch so montiert, könnte es sein, dass sein Erfassungsbereich bis in den Hauptgang reicht. In diesem Fall kann es sein, dass der Melder das Licht im Regalgang einschaltet, auch wenn jemand nur den Hauptgang nutzt (Bild 2).

Bild 3: Die Lösung für beidseitig begehbare Regalgänge bis 30m: Je ein Melder am Kopfende, den in den Hauptgang zeigenden Linsenteil abdecken

Bild 3: Die Lösung für beidseitig begehbare Regalgänge bis 30m: Je ein Melder am Kopfende, den in den Hauptgang zeigenden Linsenteil abdecken

Auch eine zweite Überlegung spricht gegen die mittige Installation: Das Betreten des Regalgangs ist eine Bewegung frontal auf den Melder zu.

Aufgrund der Entfernung zwischen Anfang des Regalgangs und Montageort des Melders sind die Sektoren an den Eingängen groß. Es dauert somit, bis ein zweiter Sektor betreten und somit Bewegung erfasst wird, was bedeutet, dass ein Einschalten des Lichts erst spät erfolgt.

 

Um diese Fehl- und Spätschaltungen zu vermeiden, sollte man die Melder nicht mittig montieren, sondern an den Kopfenden der Regalgänge:

  • Einseitig begehbare Gänge bis 15 m Länge benötigen nur einen Melder an der Eingangsseite.
  • Wenn Gänge von beiden Seiten aus zugänglich sind, wird an jedem Kopfende ein Melder montiert (Bild 3).
  • Ist der Gang länger als 2 x 15 m, sollte in der Mitte ein zusätzlicher Slave-Melder gesetzt werden, sprich ein zusätzlicher Melder für alle 30 m (Bild 4).
Bild 4: Die Lösung für lange Gänge: zusätz­liche Slave-Melder in der Mitte für alle 30 m

Bild 4: Die Lösung für lange Gänge: zusätz­liche Slave-Melder in der Mitte für alle 30 m

Die Melder eines Ganges arbeiten jeweils in einem Master-Slave-Verfahren zusammen: Alle Melder reagieren auf Bewegung, aber nur das Master-Gerät schaltet das Licht. Das Slave-Gerät sendet Signale über erkannte Bewegung an das Master-Gerät. Die Erfassungsbereiche der Melder müssen sich in der Mitte des Regalgangs überschneiden.

Damit die Melder Bewegungen in den Hauptgängen nicht detektieren, sollte man eine Hälfte der Linse (die zum Hauptgang gerichtete Seite) mit Abdecklamellen abdecken. Häufig gibt es mehrere parallele Regalgänge, die durch offene Regale voneinander getrennt sind. Da der Melder durch die offenen Regale auch Bewegungen in Nachbargängen erkennen kann, empfiehlt es sich, auch diese seitlichen Bereiche durch Abdecklamellen auszublenden (Bild 5).

Infrarotstrahlung

Die Infrarotstrahlung des menschlichen Körpers

Die Infrarotstrahlung des menschlichen Körpers

Infrarotstrahlung liegt im elektromagne­tischen Spektrum zwischen sichtbarem Licht und Mikrowellen. Infrarotstrahlung ist in erster Linie Wärmestrahlung und wird durch Bewegungen von Atomen und Molekülen in einem Objekt produziert. Das bedeutet, dass jedes Objekt mit einer Temperatur oberhalb des ­absoluten Nullpunkts (– 273 °C) im Infrarot­bereich strahlt, also sogar ein Eiswürfel. Je höher die Temperatur ist, desto stärker bewegen sich die Atome und Moleküle und desto mehr Infrarotstrahlung produzieren sie.

Die von Lebewesen erzeugte Infrarotstrahlung ist nicht homogen, was unter Verwendung ­einer Infrarotkamera deutlich sichtbar wird. Von den Lebewesen strahlen Menschen aufgrund ihrer Körpertemperatur von 37 °C am stärksten im Infrarotbereich, mit einer Wellenlänge von ungefähr 10 µm. Der Mund ­beispielsweise ist deutlich wärmer als die Finger, was bedeutet, dass die vom Mund ausgehende Infrarotstrahlung entsprechend stärker ist als die von den Fingern ausgehende Strahlung.

Passiv-Infrarot-Sensoren (PIR-Sensoren) arbeiten im gleichen Wellenlängenbereich von 10 µm und ermöglichen eine Nutzung der Infrarotstrahlung zur Bewegungserfassung, da sie optimal auf die Wärmestrahlung eines Menschen oder Tieres ansprechen. Passiv-Infrarot bedeutet, dass die Sensoren keine Strahlung aussenden, sondern ausschließlich empfangen und auswerten.

Montagehöhe und Umgebungstemperatur

Bild 5: 
Planungsbeispiel für ein Lagerhaus, das in folgende Bereiche unterteilt wird: 
Regalgänge (rot), 
Hauptgänge (orange), Lagereingang, 
Aufzugszone, Rampe (grün)

Bild 5: Planungsbeispiel für ein Lagerhaus, das in folgende Bereiche unterteilt wird: Regalgänge (rot), Hauptgänge (orange), Lagereingang, Aufzugszone, Rampe (grün)

Für die optimale Planung der Melder zur Bewegungserfassung und Beleuchtungssteuerung in einem derartigen Lager muss die Deckenhöhe und Umgebungstemperatur beachtet werden.

Präsenzmelder erfassen Wärmestrahlen von sich bewegenden Objekten. Dabei hat die Umgebungstemperatur Einfluss auf die Erfassung. Bei 15 °C ist eine Montagehöhe von bis zu 16 m möglich. Die Wärmestrahlen können durch die örtlichen Gegebenheiten eingeschränkt werden, zum Beispiel durch dicke Kleidung in Kühlhäusern oder Schutzhelme. Eine sichere Erkennung bis zu 16 m kann dann nicht mehr gewährleistet werden – die maximale Montagehöhe würde sich entsprechend reduzieren.

In Lagerhallen bewegen sich nicht nur Menschen, sondern auch Maschinen. Häufig kommen Gabelstapler zum Einsatz. Wird gewünscht, dass auch durch die Bewegung von Staplern die Beleuchtung eingeschaltet wird, spielt die Art des verwendeten Staplers eine entscheidende Rolle, da ein elektrisch betriebenes Modell weniger Wärme abstrahlt als ein mit Gas oder Benzin betriebenes ­Modell. In Fall des Elektro-Gabelstaplers bietet sich eine auf dem Dach des Staplers installierte Infrarotleuchte als Wärmequelle an.

Einflussfaktoren bei der Bewegungsdetektion

  • Temperatur: Eine höhere Temperatur, und somit eine stärkere Strahlung, wird vom Sensor besser erkannt. So kann z.B. die Bremsscheibe eines LKW eine höhere Temperatur aufweisen als ein Mensch ­und somit bei gleicher Entfernung besser erkannt werden.
  • Entfernung: Da die Strahlung über die ­Distanz schwächer wird, kann der Sensor eine Bewegung in 2m Entfernung besser erkennen als eine Bewegung in 20 m.
  • Dämpfung: Kleidung kann die vom Körper abgegebene Strahlung dämpfen, das heißt, dass durch warme Winterkleidung weniger Strahlung dringt als durch dünne Sommerkleidung.
  • Temperaturdifferenz: Die vom Körper eines Menschen abgegebene Strahlung ist in einer kühlen Umgebung stärker als in einer ­warmen Umgebung. So erkennt der Sensor eine Bewegung vor einer durch die Sonne erwärmten Wand schlechter als eine Bewegung vor einer kühlen Wand (als Faustformel sollte die Temperaturdifferenz mindestens 2 K betragen).

 

Kommentare aus der Community (0)

Noch keine Kommentare


Einen Kommentar schreiben

Mit * markierte Felder müssen ausgefüllt werden. Ihre E-Mailadresse wird nicht angezeigt.

Die von Ihnen verfassten Kommentare erscheinen nicht sofort, sondern erst nach Prüfung und Freigabe durch unseren Administrator. Bitte beachten Sie auch unsere Datenschutzerklärung.