과잉 이득의 정의 및 센서 선택 시 과잉 이득 사용 방법

2018년 1월 24일

과잉 이득이 무엇이고 응용 분야에 필요한 과잉 이득을 이해하는 것은 올바른 센서 기술을 선택하는 데 매우 중요합니다.  본 문서에서는 과잉 이득이란 무엇이며, 과잉 이득을 측정하는 방법 그리고 다양한 산업 환경의 감지 적용 분야에 필요한 과잉 이득에 대한 일반적인 지침을 살펴봅니다. 

브래킷을 감지하는 광전 센서

과잉 이득이란 무엇입니까?

과잉 이득은 안정적인 센서 작동에 필요한 최소 빛 에너지의 측정값입니다.

센서가 방출하는 광신호는 특정 성능 수준으로 출고 시 보정되어 있습니다. 그러나 오염물, 먼지, 연기 및 습기 등과 같은 감지 환경의 오염물질로 인해 신호 감쇠가 발생할 수 있습니다.  과잉 이득은 이러한 감쇠를 극복하는 데 사용할 수 있는 초과 감지 에너지라고 볼 수 있습니다.

과잉 이득 측정

과잉 이득은 다음 공식으로 표현할 수 있습니다.

과잉 이득 = 수신기 요소에 떨어지는 빛 에너지 / 센서 증폭기 임계값

임계값은 센서 증폭기에 필요한 감지 에너지의 수준으로 센서의 출력을 "켜거나" "끕니다". 

광학 센서에 과잉 이득이 중요한 이유

모든 광전 센서 사양의 중요한 부분인 과잉 이득 곡선은 x/y축으로 그려집니다. 이 곡선은 특정 센서 또는 감지 시스템에 사용할 수 있는 과잉 이득을 거리의 작용으로 보여줍니다.  과잉 이득 곡선은 완전한 청정 공기의 상태와 최대 수신기 이득에 대해 그려집니다. 

중요한 가정

적용 분야에서 과잉 이득을 사용해 감지 기능을 최적화하는 데 몇 가지를 가정합니다.

  1. 대상 감지 기능을 훼손하지 않는 한도 내에서 가능한 한 높은 과잉 이득 설정을 사용합니다. 대부분의 감지 상황에서 과잉 이득은 감지 신뢰성과 직접적인 상관 관계가 있습니다.
  2. 적용 분야에 최적의 과잉 이득을 제공하는 센서를 선택합니다.

 

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이미지: 역반사 모드가 적용된 QS18 광전 센서에 대한 과잉 이득 곡선의 예 

과잉 이득을 사용하여 적절한 센서 기술을 선택하는 방법

EG(과잉 이득) 일반적인 상태
1.5x 청정 공기: 렌즈 또는 반사 장치에 오염물이 묻어 있지 않음 
5x 약간 더러움: 렌즈 또는 반사 장치에 먼지, 오염물 등이 약간 쌓여 있음.  렌즈를 정기적으로 청소합니다. 
10x 꽤 더러움: 렌즈 또는 반사 장치에 오염물질이 뚜렷하게 묻어 있음
50x 매우 더러움: 렌즈에 심한 오염물질이 묻어 있음. 수증기, 안개, 먼지, 연기 또는 유막이 심하게 끼어 있음.  렌즈를 최소한으로 청소합니다.

감지 영역의 일반적인 상태가 알려진 경우 과잉 이득 수준을 센서의 빛 에너지가 완전히 소실되어 감쇠될지 확인하기 위한 가이드라인으로 사용할 수 있습니다.

이러한 가이드라인에는 센서의 점진적인 정렬 불량 및 감지 환경의 작은 변화 등과 같은 미세한 감지 변수에 대한 안전 계수가 포함됩니다.

청정 공기 - 1.5x EG(과잉 이득)

완벽하게 청결한 작동 환경을 조성하기 위해서는 1.5x의 과잉 이득(작동에 필요한 최소값보다 50% 더 많은 에너지)이 권장됩니다. "청정 공기"가 있는 환경은 반도체 또는 제약 업계에서 찾을 수 있습니다. 이러한 환경에서는 센서 렌즈 또는 반사 장치에 먼지가 쌓여 있지 않습니다.

약간 더러움 - 5x EG

사무실 또는 깨끗한 공장은 "약간 더러운" 환경으로 분류할 수 있습니다. 즉, 센서 렌즈 또는 반사 장치에 약간의 먼지, 오염물, 기름 또는 습기가 쌓였을 수 있습니다. 렌즈를 정기적으로 청소합니다. "약간 더러운" 환경에서 과잉 이득은 센서 작동에 필요한 최소 과잉 이득보다 5배 더 커야 합니다.

꽤 더러움 – 10x EG

"꽤 더러운" 환경에서는 렌즈 또는 반사 장치에서 분명하게 오염물질을 확인할 수 있습니다. 이러한 환경의 경우에도 주기적인 청소가 수행될 수 있습니다. "꽤 더러운" 환경은 중공업, 식품 가공 또는 자동차 산업에서 찾을 수 있습니다. 이러한 환경의 경우 필요한 최소 과잉 이득보다 10배 더 큰 과잉 이득이 권장됩니다. 

매우 더러움 – 50x EG

주조 공장, 채굴 작업장, 타일 오븐 및 실외와 같은 환경은 "매우 더러운" 환경으로 간주됩니다. 렌즈와 반사 장치가 매우 더러워지고 최소한의 청소만 하기 때문입니다. 이러한 환경에서는 연무, 박무, 먼지, 연기 또는 유막이 끼일 수 있습니다.

이러한 유형의 환경에서는 50배 더 큰 과잉 이득이 권장됩니다. 그러나 과잉 이득이 50x를 초과하면 센서가 종이 또는 유사한 광학 밀도를 가진 물질을 투과하기 시작합니다. 

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