광학식 근접 센서 범위

발광 소자 출력, 수광 소자 감도 및 대상 반사율로부터 광학식 근접 센서 검출 범위를 추정합니다.

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공식

D_rel = √(P_e × R_d × (R_t/100)) / SF [dimensionless relative factor]

P_e — Emitter power (mW)

R_d — Detector responsivity (A/W)

R_t — Target reflectivity (0–100%) (%)

SF — Safety factor (≥1)

작동 방식

광학 근접 센서는 LED 이미터에서 광 (일반적으로 850—950 nm의 적외선) 을 방출하고 포토다이오드 또는 포토트랜지스터 검출기로 반사광 또는 투과광을 감지합니다.수신된 광 파워는 역제곱 법칙을 따릅니다. 즉, p_수신 P_이미터 × R_Target/ d², 여기서 d는 대상까지의 거리이고 R_타겟은 반사율 (0—1) 입니다.난반사 센서의 경우 수신 전력이 검출기 임계값을 초과하면 감지가 발생합니다 (P_Received > P_Threshold).따라서 감지 범위는 √ (P_emitter × R_det × R_target) 에 비례하며, 여기서 R_Det은 검출기 응답성 (A/W) 입니다.실제 범위 추정에는 렌즈 먼지, LED 노화 (수명 동안 -30~ 50%) 및 대상 표면 변이를 반영하는 안전 계수 (일반적으로 1.5—2배) 가 포함됩니다.배경 억제 센서는 삼각 측량을 사용하여 대상 색상/반사율 변화에 영향을 받지 않는 고정된 감지 창을 설정합니다.

계산 예제

문제: 적외선 LED가 15mW를 방출합니다.감지기의 응답은 0.65A/W이며, 목표는 백서 (반사율 90%) 입니다.안전계수 = 2.예상 감지 범위.

해결 방법:

1.정규화된 범위 = √ (p_e × R_d × R_t) = √ (15 × 0.65 × 0.9) = √ (8.775) = 2.96 센티미터

2.최대 감지 범위 = 2.96/ 2 = 1.48 센티미터 ≈ 1.5 센티미터

3.대상이 검은색 고무인 경우 (반사율 5%):

표준화 = √ (15 × 0.65 × 0.05) = √ (0.4875) = 0.70 센티미터

최대 범위 = 0.70/ 2 = 0.35센티미터

결과: ~1.5cm에서 흰색 용지가 감지되고, ~0.35cm에서 검은색 고무가 감지되어 범위가 4배 감소했습니다.

실용적인 팁

✓동기식 감지기가 있는 펄스 (변조) 이미터를 사용하면 DC 바이어스 시스템에 비해 100~1000배 더 나은 주변광 차단 효과를 얻을 수 있습니다.
✓단순한 존재 감지가 아닌 정확한 거리 측정을 위해서는 단순한 반사 센서 대신 삼각 측량 센서 (예: Sharp GP2Y0A02) 또는 비행 시간 센서 (예: VL53L1X) 를 사용하십시오.
✓반사광 근접성을 위해 방사체와 검출기를 약간의 각도 (5—15°) 로 장착하여 감도를 높이고 단거리에서 직접 교차 결합을 줄입니다.

흔한 실수

✗모든 타겟에서 최대 정격 범위를 달성할 수 있다고 가정할 때, 제조업체 사양은 표준 흰색 반사경 (반사율 90%) 에 대한 것이며, 어둡거나 흡수력이 강한 타겟은 사거리를 크게 줄입니다.
✗LED 노후화 무시 — IR LED 방사 강도는 정격 수명 기간 동안 30~ 50% 감소합니다. 안전 계수는 초기 출력뿐만 아니라 수명 종료 성능을 고려해야 합니다.
✗주변광 간섭을 간과하기 — 밝은 백열등이나 햇빛은 감지기를 포화시켜 감지를 놓칠 수 있습니다. DC 주변광을 차단하려면 광학 필터와 펄스 변조 기능이 있는 센서를 선택하십시오.

자주 묻는 질문

난반사, 역반사 및 투과형 빔 광학 센서의 차이점은 무엇입니까?

디퓨즈 센서는 동일한 하우징에 방사체와 감지기가 있으며 대상에서 반사되는 빛을 감지합니다. 범위는 대상 반사율에 따라 달라집니다.역반사 센서는 코너큐브 리플렉터에서 반사된 빛을 감지합니다. 이 센서는 범위가 더 넓고 대상에 구애받지 않습니다.투과형 빔 센서는 방사체와 감지기를 서로 마주 보게 배치하고 빔 차단을 통해 감지합니다. 범위가 가장 길고 가장 안정적이지만 양쪽 모두에 배선이 필요합니다.

대상 색상은 감지 범위에 어떤 영향을 미칩니까?

반사율은 흰색 무광 표면 80~ 95%, 회색 플라스틱 40~ 60%, 베어 알루미늄 65-75% (스페큘러), 검은색 고무 3~ 8% 등 매우 다양합니다.범위는 √ (반사율) 로 조정되기 때문에 반사율이 10배 낮은 대상은 감지 범위가 √10 ≈ 3.2배 감소합니다.항상 실제 대상 재질과 색상을 사용하여 확인하십시오.

실외 햇빛이 비치는 곳에서도 광학 센서를 사용할 수 있나요?

예, 하지만 이미터 파장 (예: 850nm, 940nm) 에 맞는 변조된 이미터 및 대역통과 광학 필터가 필요합니다.동기식 감지기는 변조된 신호를 전달하는 동안 DC 주변광을 거부합니다.제조업체의 주변광 내성 사양을 확인하십시오. 산업용 센서의 주변 조명 등급은 일반적으로 10,000lux입니다.

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