포토 인터럽터란?
포토 인터럽터란 한 쌍의 발광기와 수광기를 이용하여 빛에 의해 물체의 유무와 위치를 감지하는 기능을 가진 장치입니다.
포토 인터럽터는 투과형과 반사형으로 나뉩니다. 투과형 포토 인터럽터는 발광기와 수광기 사이를 물체가 통과할 때 빛을 차단하여 감지하는 방식입니다. 반면, 반사형 포토 인터럽터는 발광기가 발산하는 빛을 물체가 반사하고, 그 반사광을 수광기가 감지하여 감지하는 방식입니다.
일반적으로 투과형은 포토인터럽터, 반사형은 포토리플렉터라고 부르며 양자를 구분하고 있습니다. 이 글에서는 투과형을 중심으로 설명하겠습니다. 참고로, 투과형 포토센서는 발광소자와 수광소자를 마주보고 설치하여 하나의 패키지에 담은 제품이 반도체 업체에서 판매되고 있으며, 다양한 기기에 사용되는 제품(부품)이 바로 이러한 제품(부품)입니다.
투광기와 수광기가 분리된 제품은 생산라인의 제품 감지나 야외에서 사람 감지 등 비교적 큰 물체를 감지하는 데 사용됩니다. 전자를 일체형, 후자를 분리형으로 구분하기도 합니다.
포토 인터럽터의 사용 용도
포토 인터럽터는 물체의 통과를 감지하는 메커니즘의 센서로 사용됩니다.
구체적인 응용 사례는 다음과 같습니다.
- 디지털 카메라 등의 촬영 장비에서 렌즈의 연사량 검출 및 조리개 구경 검출 등
- 복사기에서의 감광 드럼의 타이밍 검출, 복사 용지의 통과 검출 등
- 프린터의 프린트 헤드의 위치 검출 및 타이밍 검출, 인쇄용지 통과 검출 등
- 자동 개찰기의 사람 흐름 감지
- 자판기에서의 지폐 통과 감지
위와 같이 많은 분야에서 다양한 용도로 사용되고 있습니다.
포토 인터럽터의 원리
포토 인터럽터는 감지광을 발산하는 발광기와 그 빛을 받아들이는 수광기로 구성되어 있습니다.
- 발광기
발광소자인 근적외선 LED를 이용하여 슬릿을 통해 특정 방향으로 근적외선을 투사하는 것입니다. - 수광기
광트랜지스터를 근적외선의 센서로 사용하여 광트랜지스터의 컬렉터 전류의 변화로 물체의 유무를 감지하는 것 입니다. 즉, 발광기로부터 투사된 근적외선을 감지하여 물체의 유무를 감지합니다.
즉, 발광기에서 투사된 근적외선은 항상 수광기에서 수신하고 있기 때문에, 그 광경로에 물체가 오면 빛이 차단되어 수광기 포토트랜지스터의 콜렉터 전류가 감소합니다. 수광기의 처리 회로는 컬렉터 전류의 크기 변화를 포착하여 신호를 출력하기 때문에 물체의 통과를 감지할 수 있게 됩니다.
일체형은 제조 시 발광기와 수광기의 광축이 일치하기 때문에 다시 위치를 조정할 필요가 없습니다. 반면 분리형은 설치 시 발광기의 광축과 수광기의 센서 위치를 정확하게 맞춰야 하며, 이 조정이 제대로 이루어지지 않으면 물체를 감지할 수 없게 됩니다.
포토 인터럽터에 대한 기타 정보
포토 인터럽터 사용 시 주의사항
투과형 포토 인터럽터를 사용할 때 다음 사항에 주의해야 합니다.
1. 투과율이 높은 물체 감지
투명도가 높고 빛이 투과되는 물체는 근적외선도 투과하기 때문에 수광기로 감지하지 못할 수 있습니다.
2. 작은 물체 감지
발광기의 슬릿보다 작은 물체는 근적외선을 충분히 차단할 수 없어 감지하지 못할 수 있습니다. 슬릿의 크기는 사양서에 명시되어 있으므로 설계 시 확인하는 것이 중요합니다.
3. 외란광이 들어오는 환경에서의 사용
수광기의 센서에 강한 빛이 들어오면 센서인 포토트랜지스터가 포화되어 물체 감지가 어려워집니다. 특히 백열전구와 같이 파장 1,000nm 부근의 큰 에너지를 가진 빛은 포토트랜지스터 전면에 설치된 가시광선 차단 필터를 통과하기 때문에 큰 영향을 미칩니다.
4. 시간 경과에 따른 발광기(근적외선) 출력 저하
연속적으로 통전 동작하는 기기에 사용될 경우, 발광기의 근적외선 LED의 광 출력이 점차 저하되어 정상적으로 동작하지 않게 됩니다. 감도 저하에 충분한 여유를 두고 설정하는 것이 권장됩니다.