Sensor

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— 이미터 파워 (mW)

R_d— 감지기 반응성 (A/W)

R_t— 대상 반사율 (0— 100%) (%)

SF— 안전율 (≥1)

작동 방식

이 계산기는 산업 자동화 엔지니어, 로봇 개발자 및 소비자 전자 제품 설계자에게 필수적인 이미터 전력, 검출기 감도 및 목표 반사도를 기반으로 광학 근접 센서 감지 범위를 추정합니다.광학 센서는 LED에서 적외선 (일반적으로 850-950nm) 을 방출하고 포토다이오드나 포토트랜지스터로 반사광이나 투과광을 감지합니다.난반사의 경우 수신 전력은 P_rx = p_tX R_Target a_Rx/ (pi d^2) 를 따릅니다. 여기서 P_tX는 이미터 전력 (일반적으로 10-100mW), R_타겟은 반사율 (0.05-0.95), A_Rx는 검출기 조리개, d는 거리입니다.탐지는 P_rX > P_임계값 (일반적으로 1-100nW) 일 때 발생합니다.최대 범위는 sqrt (p_tX R_Target/p_Threshold) 로 스케일링됩니다.IEC 60947-5-2에 따라 제조업체는 90% 반사형 흰색 대상 (Kodak 테스트 카드) 의 범위를 지정하고, 다른 대상의 경우 sqrt (R_Actual/0.9) 로 감소시킵니다.LED 노후화는 정격 수명 (Vishay당 50,000-100,000시간) 보다 출력이 30-50% 감소하므로 범위 계산 시 1.5~2배의 안전계수가 필요합니다.

계산 예제

문제: 컨베이어 패키지 감지를 위한 광학 존재 센서를 지정하십시오.패키지는 갈색 판지 (반사율 40%) 입니다.최대 거리는 200mm입니다.환경에는 5000럭스의 주변 조명이 있습니다.

해결 방법: 1.90% 목표의 요구 범위: d_90 = 200 제곱 피트 (0.9/0.4) = 200 1.5 = 300 밀리미터 2.노화 방지 안전율 1.5배 적용: d_spec = 300 * 1.5 = 450mm 요구 공칭 범위 3.오므론 E3Z-D62 (400mm 범위, 백그라운드 서프레션, 850nm LED) 을 선택하세요 4.주변 내성 확인: 10,000럭스 햇빛에 대한 E3Z 등급 (5000럭스 초과 요구 사항) 5.장착 각도: 수직을 10도 벗어나서 반짝이는 테이프로 인한 정반사를 방지합니다. 6.감지 마진: 400/300 = 1.33 (계산된 최소값보다 33% 마진) 7.응답 시간: 200mm 간격에서 1밀리초 = 최대 1,000개의 패키지/초

결과: 400mm 범위의 Omron E3Z-D62 은 주변 환경이 5000럭스인 200mm 거리에서 40% 의 반사 타겟에 충분한 마진을 제공합니다.

실용적인 팁

✓DC 작동 대비 100-1000배의 주변광 제거에 대해 동기식 감지 기능이 있는 10-50kHz 펄스형 (변조) 방사체를 사용하십시오. 이를 통해 IEC 60947-5-2 테스트 방법에 따라 직사광선이 비치는 실외에서 작동할 수 있습니다.
✓정밀한 거리 측정 (존재감뿐만 아니라) 을 위해서는 단순한 반사 근접 측정 대신 삼각 측량 센서 (Sharp GP2Y0A02, 20-150cm) 또는 비행 시간 센서 (VL53L1X, 4m 범위, +/ -3% 정확도) 를 사용하십시오.
✓Banner Engineering 애플리케이션 가이드에 따라 확산 대상에 대한 감도를 개선하고 단거리에서 직접적인 광학 누화를 줄이기 위해 반사 근접성을 위해 5-15도 각도로 이미터 및 감지기를 장착합니다.

흔한 실수

✗최대 정격 범위가 모든 대상에 적용된다고 가정할 때: 제조업체 사양은 90% 흰색 반사경이고, 검은색 고무 (5% 반사율) 는 사거리를 sqrt (90/5) = 4.2x로 줄입니다. 400mm 센서는 95mm에서만 검은색 대상을 감지합니다.
✗LED 노후화 무시: IR LED 복사 강도가 50,000시간의 정격 수명 동안 30-50% 감소함. Vishay VSMS3700 데이터시트에 따른 초기 출력이 아닌 1.5~2배 안전계수를 사용하여 수명이 다한 성능에 맞게 설계되었습니다.
✗주변광 간섭을 간과할 경우: 밝은 백열등이나 햇빛이 감지기를 포화시켜 감지 실패를 유발합니다. 10,000lux 이상의 내성을 위한 광학 대역통과 필터 및 펄스 변조 기능을 갖춘 센서 지정

자주 묻는 질문

난반사, 역반사 및 투과형 빔 광학 센서의 차이점은 무엇입니까?

디퓨즈 (근접) 센서는 동일한 하우징에 방사체와 감지기가 있어 대상 표면에서 반사되는 빛을 감지합니다. 범위는 반사율 (일반적으로 1~500mm) 에 따라 달라지며 설치가 가장 간단하지만 대상 색상의 영향을 받습니다.역반사 센서는 감지 간격을 가로질러 코너-큐브 반사경에서 나오는 빛을 감지합니다. 범위는 10m이며, 대상과 무관하게 감지 (빔 차단) 하지만 반사경 장착이 필요합니다.투과형 빔 센서는 방사체와 감지기를 서로 마주 보게 배치합니다. 범위는 최대 60m로 감지 (빔 브레이크) 가 가장 안정적이지만 양쪽에 배선이 필요합니다.Sick 및 Banner 선택 가이드에 따라 열악한 환경에서는 투과 빔을, 장거리 환경에서는 레트로, 간단한 설치를 위해서는 디퓨즈를 선택하십시오.

대상 색상은 감지 범위에 어떤 영향을 미칩니까?

반사율은 매우 다양합니다: 흰색 종이 85-95%, 회색 플라스틱 30-60%, 베어 알루미늄 60-75% (정사각도에 따라 다름), 갈색 판지 30-50%, 검은색 고무 3-8%.범위는 sqrt (반사율) 단위로 조정되므로 반사율을 10배 줄이면 범위가 3.2배 감소합니다.흰색 대상에 사용할 수 있는 400mm 등급의 센서는 280mm의 회색 플라스틱, 260mm의 판지, 95mm의 검은색 고무를 감지합니다.항상 실제 대상 물질로 감지 여부를 확인하고 IEC 60947-2에 따라 최악의 경우 (가장 더럽고 가장 어두운) 조건에서 테스트하십시오.

실외 햇빛이 비치는 곳에서도 광학 센서를 사용할 수 있나요?

예, 적절한 사양으로 제공됩니다.요구 사항: (1) DC 태양광을 차단하는 동기식 감지기가 있는 변조 이미터 (10-100kHz 펄싱), (2) LED 파장에 맞는 광학 대역통과 필터 (850nm 또는 940nm, 50nm FWHM 일반), (3) 감지기에 직사광선이 비치지 않도록 하는 후드 또는 슈라우드.산업용 센서 (오므론, 키엔스, 배너) 는 IEC 60947-5-2에 따라 10,000-35,000럭스의 주변 내성 등급을 받았습니다.극한 조건 (직사광선 = 100,000lux) 의 경우 투과형 빔 구성이나 스펙트럼 필터가 좁은 레이저 센서를 사용하십시오.