ifm易福门漫反射光电传感器OGT300核心工作原理

ifm易福门漫反射光电传感器OGT300核心工作原理

产品概述与定位

核心工作原理：漫反射+背景抑制双技术融合

基础漫反射原理

• 发射器：内置红色LED光源（波长通常为624nm），通过透镜系统形成平行光束或聚焦光束

  
  

• 接收器：采用光电二极管或光电三极管，接收从目标物体反射回来的光线

  
  

• 信号处理电路：将接收到的光信号转换为电信号，与预设阈值比较后输出开关信号

  
  

1. 发射器向检测区域发射调制光（通常为脉冲调制，提高抗干扰能力）

   
   

2. 当目标物体进入检测区域时，光线在物体表面发生漫反射

   
   

3. 部分反射光返回传感器，被接收器接收

   
   

4. 接收器将光信号转换为电流信号，经放大和比较后

   
   

5. 当信号强度超过设定阈值时，输出状态改变（NPN或PNP输出）

   
   

• 接收光强度 ∝ 1/距离²（遵循平方反比定律）

  
  

• 实际检测距离受物体反射率、表面颜色、材质等因素影响

  
  

背景抑制技术（Background Suppression）原理

技术实现方式

• 在接收端设置两个光电接收元件（PSD或双光电二极管）

  
  

• 两个接收器与发射光轴形成不同的接收角度

  
  

• 近距离物体反射光主要进入接收器A

  
  

• 远距离（背景）反射光主要进入接收器B

  
  

• 通过比较两个接收器的信号强度比，判断物体距离

  
  

• 当信号比超过设定阈值时，判定为有效目标

  
  

• 通过非球面透镜或特殊光学结构设计

  
  

• 使接收器只对特定距离范围内的反射光敏感

  
  

• 超出该距离的光线无法有效聚焦到接收器上

  
  

• 实现"光学距离门"效果

  
  

背景抑制的数学原理

• 对于目标物体：接收光强 I_target ∝ k * ρ_target / d²

  
  

• 对于背景：接收光强 I_background ∝ k * ρ_background / D²

  
  

• I_target > 阈值

  
  

• I_background < 阈值

  
  

即使ρ_background > ρ_target（背景反射率更高），只要D足够大，仍能实现有效抑制。

光学系统详细分析

光源系统

• 波长：624nm红色可见光

  
  

• 优势：便于安装调试（光斑可见），对大多数材料有良好反射特性

  
  

• 调制方式：脉冲调制（通常为几十kHz），提高抗环境光干扰能力

  
  

• 寿命：LED寿命长，可达10万小时以上

  
  

• 发射透镜：将LED光线准直或聚焦，形成特定光斑形状

  
  

• 接收透镜：收集反射光，聚焦到光电接收器上

  
  

• 特殊设计：非球面透镜、多透镜组合，实现精确的光路控制

  
  

接收系统

• 通常采用光电二极管或光电三极管

  
  

• 可能采用位置敏感器件（PSD）或双接收器阵列

  
  

• 响应波长与LED光源匹配（峰值响应在600-700nm）

  
  

光电转换 → 前置放大 → 带通滤波（滤除环境光） → 解调 → 比较器 → 输出驱动

背景抑制的光学实现细节

• 接收角：接收器与光轴的夹角，决定距离选择性

  
  

• 基线距离：发射器与接收器中心距离

  
  

• 透镜焦距：影响光斑大小和检测距离

  
  

d = b / tanθ

• 通过改变接收角θ，可调整检测距离

  
  

• 通过光学设计，使接收器对特定距离范围敏感（形成"距离窗口"）

信号处理与智能功能

信号处理流程

• 光电接收器将光信号转换为微弱的电流信号

  
  

• 前置放大器将电流信号放大为电压信号

  
  

• 放大倍数可调，对应灵敏度调节

  
  

• 带通滤波器滤除环境光干扰（50/60Hz工频干扰、日光灯干扰）

  
  

• 同步解调器提取调制信号，提高信噪比

  
  

• 比较器将处理后的信号与预设阈值比较

  
  

• 阈值可通过电位器或数字方式设定

  
  

• 输出数字开关信号（高/低电平）

  
  

• 输出级采用晶体管（NPN或PNP）开关

  
  

• 带短路保护、过载保护功能

  
  

• 输出电流能力通常为100-200mA

  
  

可编程功能实现

• 短按设定按钮，进入学习模式

  
  

• 将目标物体置于检测位置

  
  

• 传感器自动测量当前信号强度

  
  

• 将阈值设定为当前信号强度的某个百分比（如70%）

  
  

• 存储设定值到非易失存储器

  
  

• 通过逻辑电路或微控制器实现输出逻辑反转

  
  

• 长按按钮切换输出状态

  
  

• 多色LED指示灯显示工作状态

  
  

• 绿色：电源正常

  
  

• 黄色：输出状态

  
  

• 红色：故障或设定状态

背景抑制技术的性能优势

与传统漫反射传感器的对比

5.2 技术优势的具体体现

• 普通漫反射：透明物体反射率低（<10%），难以检测

  
  

• OGT300：通过背景抑制，即使反射率低，只要在检测距离内，仍能有效检测

  
  

• 应用：玻璃瓶、塑料薄膜、透明包装材料

  
  

• 普通传感器：金属背景、传送带等反射率高的背景易导致误触发

  
  

• OGT300：通过距离选择性，忽略背景反射，只检测设定距离内的物体

  
  

• 应用：输送线、金属设备内部检测

  
  

• 普通传感器：对深色物体（反射率<20%）检测距离大幅缩短

  
  

• OGT300：通过背景抑制，对深色物体的检测距离相对稳定

  
  

• 应用：黑色塑料件、深色包装盒检测

总结：OGT300工作原理的核心要点

1. 双技术融合：基础漫反射检测 + 背景抑制光学设计，实现智能检测

   
   

2. 光学距离选择性：通过特殊透镜系统或双接收器设计，使传感器只对设定距离范围内的物体敏感

   
   

3. 信号处理智能化：调制解调抗干扰、可编程设定、状态指示，提升易用性

   
   

4. 应用适应性：背景抑制技术使其在复杂工业环境中表现优异，特别适合透明物体、深色物体检测

   
   

   
   

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