接近檢測(cè)和光學(xué)鏡頭

TAOS TSL277x、TSL267x 和 TCS377x 系列接近檢測(cè)器與外部 LED 配合使用，提供了一種強(qiáng)大且經(jīng)濟(jì)高效的感應(yīng)接近方法。最大感應(yīng)距離取決于各種因素，例如目標(biāo)尺寸、反射率、LED 功率、探測(cè)器和 LED 設(shè)備上方的覆蓋材料、LED 半功率角以及使用的 LED 數(shù)量。在探測(cè)器上方使用透鏡會(huì)增加復(fù)雜性和成本;但是，鏡頭可以顯著延長(zhǎng)接近檢測(cè)距離。

所有 TAOS 接近檢測(cè)器都提供了一個(gè)內(nèi)部開關(guān)晶體管，能夠吸收高達(dá) 100mA 的電流，為外部 LED 供電。如果 LED 串聯(lián)連接，則多個(gè) LED 可以由同一晶體管驅(qū)動(dòng)。這可能需要更高的電壓（即 V> V），以克服多個(gè) LED 的正向壓降。雖然接近檢測(cè)器可以與可見光 LED 一起使用，但它通常與 IR（紅外）LED 一起使用;例如歐司朗 SFH4650 或其他高功率 LED。

此外，接近檢測(cè)器可以驅(qū)動(dòng)一個(gè)外部開關(guān)晶體管，從而允許其將 LED 驅(qū)動(dòng)到更高的 IR 功率水平。在這篇設(shè)計(jì)師的筆記本中，主要關(guān)注的是光學(xué)方面的考慮因素，例如將透鏡與接近檢測(cè)器結(jié)合使用，但還將討論系統(tǒng)孔徑對(duì)接近系統(tǒng)角度響應(yīng)的影響，以及具有各種角度光束特性的 LED 的選擇。

LED 具有廣泛的功率水平和半功率光束角。建議使用光學(xué)聚焦 LED 以延長(zhǎng)最大接近檢測(cè)距離，并且通常使用透鏡結(jié)構(gòu)或曲面反射器進(jìn)行聚焦。例如，歐司朗 SFH 系列 LED 的半功率光束角為 5、10、12、15 和 20°。Vishay LED還提供各種半功率光束角。較小的光束寬度可在 LED 光束軸上或附近提供更高的輻射水平。輻射度以瓦特/球面度為單位。

LED 光束寬度是根據(jù)接近傳感器的角視場(chǎng)和目標(biāo)尺寸選擇的。例如，當(dāng)考慮一個(gè)無(wú)限大的目標(biāo)時(shí)，接近傳感器的響應(yīng)會(huì)下降，因?yàn)楹瘮?shù) 1/d，其中 d 是目標(biāo)和傳感器之間的距離。但是，當(dāng)考慮使用廣角 LED 光束的小目標(biāo)時(shí)，LED 紅外燈可能會(huì)使目標(biāo)溢出。如果目標(biāo)偏離 LED 的軸線，則尤其如此。因此，隨著目標(biāo)距離從傳感器增加到 LED 照明溢出目標(biāo)的點(diǎn)，接近響應(yīng)最終將以 1/d 而不是 1/d 的形式下降。出于這個(gè)原因，具有較小半功率角的 LED 可以通過(guò)犧牲傳感器的可用視野來(lái)增強(qiáng)最大接近檢測(cè)距離。