Fiche technique de l'interrupteur optique ITR9606-F - Boîtier 4,0x3,2x2,5mm - Tension directe 1,2V - Longueur d'onde pic 940nm - Documentation technique française

1. Vue d'ensemble du produit

L'ITR9606-F est un module interrupteur optique réfléchissant compact, de type côte à côte. Il intègre une diode électroluminescente infrarouge (IRED) et un phototransistor au silicium dans un seul boîtier thermoplastique noir. Les composants sont alignés sur des axes optiques convergents. Le principe de fonctionnement fondamental implique que le phototransistor détecte le rayonnement émis par l'IRED. Lorsqu'un objet opaque interrompt le trajet lumineux entre l'émetteur et le détecteur, l'état de sortie du phototransistor change, permettant des fonctions de détection et de commutation sans contact.

1.1 Caractéristiques et avantages principaux

• Temps de réponse rapide :Permet une détection à haute vitesse adaptée à des applications comme les encodeurs et les capteurs de vitesse.
• Haute sensibilité :Le phototransistor au silicium assure une détection de signal fiable même avec une faible intensité IR.
• Longueur d'onde spécifique :Caractérisé par une longueur d'onde d'émission pic (λp) de 940 nm, située dans le spectre proche infrarouge, minimisant les interférences de la lumière ambiante visible.
• Conformité environnementale :Le produit est sans plomb, conforme à la directive RoHS et respecte les réglementations REACH de l'UE.
• Conception compacte :Le boîtier intégré côte à côte offre une solution économe en espace pour le montage sur PCB.

1.2 Applications cibles

Cet interrupteur optique est conçu pour diverses applications de détection sans contact et de détection de position, y compris, mais sans s'y limiter :

• Détection de position dans les souris d'ordinateur et les photocopieurs.
• Détection de papier et de bord dans les scanners et imprimantes.
• Détection de présence de disque dans les lecteurs de disquettes et autres lecteurs de supports.
• Commutateur sans contact à usage général.
• Montage direct sur carte dans l'électronique grand public et les contrôles industriels.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

Cette section fournit une interprétation détaillée et objective des spécifications électriques et optiques du dispositif.

2.1 Caractéristiques maximales absolues

Ces valeurs définissent les limites au-delà desquelles des dommages permanents au dispositif peuvent survenir. Le fonctionnement dans ces conditions n'est pas garanti.

• Entrée (IRED) :
  • Puissance dissipée (Pd) : 75 mW (à 25°C ou moins). Nécessite une déclassement à des températures ambiantes plus élevées.
  • Tension inverse (VR) : 5 V. Le dépassement peut endommager la jonction de la LED.
  • Courant direct (IF) : 50 mA. Le courant continu doit généralement être limité à 20 mA pour un fonctionnement fiable à long terme.
• Sortie (Phototransistor) :
  • Puissance dissipée du collecteur (Pd) : 75 mW.
  • Courant du collecteur (IC) : 20 mA.
  • Tension collecteur-émetteur (BV_CEO) : 30 V.
  • Tension émetteur-collecteur (BV_ECO) : 5 V.
• Limites thermiques :
  • Température de fonctionnement (T_opr) : -25°C à +85°C.
  • Température de stockage (T_stg) : -40°C à +85°C.
  • Température de soudure des broches (T_sol) : 260°C maximum pendant 5 secondes, mesurée à 3 mm du corps du boîtier.

2.2 Caractéristiques électro-optiques

Mesurées à T_a= 25°C, ces paramètres définissent la performance typique du dispositif dans des conditions de fonctionnement normales.

• Caractéristiques de l'entrée (IRED) :
  • Tension directe (V_F) : Typiquement 1,2 V, maximum 1,5 V à I_F=20 mA. Ceci est crucial pour concevoir le circuit de limitation de courant pour la LED.
  • Courant inverse (I_R) : Maximum 10 μA à V_R=5 V.
  • Longueur d'onde pic (λ_P) : 940 nm. Cette longueur d'onde IR est invisible à l'œil nu et aide à réduire le bruit optique.
• Caractéristiques de la sortie (Phototransistor) :
  • Courant d'obscurité (I_CEO) : Maximum 100 nA à V_CE=20 V avec un éclairement nul (E_e=0). C'est le courant de fuite lorsque le capteur est bloqué.
  • Tension de saturation collecteur-émetteur (V_CE(sat)) : Maximum 0,4 V à I_C=2 mA et un éclairement de 1 mW/cm². Un V_CE(sat)plus bas est préférable pour les applications de commutation numérique.
  • Courant du collecteur (I_C(ON)) : S'étend d'un minimum de 0,5 mA à un maximum de 10 mA à V_CE=5 V et I_F=20 mA. Cette large plage indique une variation potentielle d'unité à unité de la sensibilité.
• Réponse dynamique :
  • Temps de montée (t_r) & Temps de descente (t_f) : Typiquement 15 μs chacun dans des conditions de test spécifiées (V_CE=5 V, I_C=1 mA, R_L=1 kΩ). Ceci définit la capacité maximale de fréquence de commutation.

3. Analyse des courbes de performance

Les données graphiques fournissent un aperçu plus approfondi du comportement du dispositif dans différentes conditions.

3.1 Caractéristiques de l'émetteur IR

La fiche technique inclut des courbes typiques pour le composant émetteur infrarouge.

• Courant direct vs Tension directe (Courbe I_F-V_F) :Cette courbe exponentielle est standard pour une diode. Au point de fonctionnement typique de I_F=20 mA, V_Fest d'environ 1,2 V. La courbe aide à l'analyse de la gestion thermique, car V_Fa un coefficient de température négatif.
• Distribution spectrale :Confirme l'émission pic à 940 nm avec une largeur à mi-hauteur (FWHM) typique pour une LED GaAlAs, montrant une émission minimale dans le spectre visible.

3.2 Caractéristiques du phototransistor

• Sensibilité spectrale :Le phototransistor au silicium a une sensibilité pic dans la région du proche infrarouge, correspondant étroitement à l'émission à 940 nm de l'IRED jumelé. Cet alignement maximise l'efficacité de couplage et le rapport signal/bruit.
• Puissance dissipée du collecteur vs Température ambiante :Une courbe de déclassement qui montre que la puissance dissipée maximale admissible diminue linéairement lorsque la température ambiante augmente au-dessus de 25°C. Ceci est critique pour les calculs de fiabilité dans des environnements à haute température.

4. Informations mécaniques et sur le boîtier

4.1 Dimensions du boîtier

L'ITR9606-F a un boîtier rectangulaire compact.

• Dimensions globales :Approximativement 4,0 mm de longueur, 3,2 mm de largeur et 2,5 mm de hauteur (broches exclues).
• Espacement des broches :Le pas standard des broches est de 2,54 mm (0,1 pouce), compatible avec les configurations de PCB courantes.
• Forme des broches :Les broches sont conçues pour un montage traversant. Le dessin de dimension spécifie l'emplacement de la barre de liaison et le point de pliage recommandé.
• Tolérances :Sauf indication contraire, les tolérances dimensionnelles sont de ±0,3 mm.

4.2 Identification de la polarité et montage

Le boîtier noir aide à prévenir la diaphonie optique interne. Le composant n'est pas explicitement symétrique ; le diagramme de la fiche technique indique le positionnement des côtés émetteur et détecteur. Une orientation correcte est essentielle pour que l'axe optique convergent fonctionne comme prévu. L'empreinte PCB doit être alignée avec précision sur les positions des broches pour éviter les contraintes mécaniques sur le corps en époxy lors du soudage.

5. Directives de soudage et d'assemblage

Une manipulation appropriée est cruciale pour maintenir l'intégrité et les performances du dispositif.

5.1 Instructions de formage des broches

• Le pliage doit être effectué à une distance supérieure à 3 mm du bas du corps du boîtier en époxy.
• Le formage des broches doit être terminéavantle processus de soudage.
• Le cadre de broches doit être solidement fixé pendant le pliage, et toute contrainte sur le corps en époxy doit être évitée pour prévenir les fissures ou les dommages internes.
• La coupe des broches doit être effectuée à température ambiante.

5.2 Paramètres de soudage recommandés

• Soudage manuel :Température de la pointe du fer maximum 300°C (pour un fer de 30W), temps de soudage maximum 3 secondes par broche. Maintenir une distance minimale de 3 mm entre le joint de soudure et l'ampoule en époxy.
• Soudage à la vague/par immersion :Température de préchauffage maximum 100°C (jusqu'à 60 secondes). Température du bain de soudure maximum 260°C, avec un temps d'immersion maximum de 5 secondes. Respecter la règle de distance de 3 mm.
• Notes critiques :
  • Éviter d'appliquer une contrainte sur les broches pendant que le dispositif est chaud.
  • Ne pas effectuer de soudage par immersion/manuel plus d'une fois.
  • Protéger le dispositif des chocs mécaniques jusqu'à ce qu'il refroidisse à température ambiante.
  • Ne pas utiliser de méthodes de nettoyage par ultrasons.

5.3 Conditions de stockage

• Court terme (≤3 mois) :Stocker à 10-30°C avec une humidité relative (HR) ≤70%.
• Long terme (≥3 mois) :Stocker dans un conteneur scellé avec une atmosphère d'azote à 10-25°C et 20-60% HR.
• Après ouverture :Utiliser les dispositifs dans les 24 heures si possible. Stocker les restes à 10-25°C, 20-60% HR, et refermer rapidement le sac d'emballage.
• Éviter les changements rapides de température dans des environnements humides pour prévenir la condensation.

6. Informations sur l'emballage et la commande

6.1 Spécifications de l'emballage

• 90 pièces par tube.
• 48 tubes par boîte.
• 4 boîtes par carton.

6.2 Informations sur l'étiquette

L'étiquette d'emballage comprend des champs standards pour la traçabilité : Numéro de pièce client (CPN), Numéro de pièce fabricant (P/N), Quantité (QTY), Catégorie (CAT), Référence (REF) et Numéro de lot (LOT No.).

7. Considérations de conception pour l'application

7.1 Configuration de circuit typique

Un circuit d'application de base implique une résistance de limitation de courant en série avec l'anode de l'IRED. Le phototransistor est généralement connecté avec une résistance de rappel à son collecteur, formant une configuration à émetteur commun. La sortie est prise au collecteur, qui sera tiré à la masse lorsque la lumière IR est détectée (objet absent) et à un niveau haut lorsque le trajet lumineux est interrompu (objet présent). La valeur de la résistance de rappel et le courant de l'IRED détermineront l'amplitude de la tension de sortie et la vitesse de réponse.

7.2 Bonnes pratiques de conception et de placement

• Trajet optique :S'assurer que l'objet à détecter passe proprement dans la fente entre l'émetteur et le détecteur. Considérer la taille, la réflectivité et la vitesse de l'objet.
• Immunité à la lumière ambiante :Bien que le filtre 940 nm et le boîtier offrent une certaine protection, concevoir le système pour moduler le courant de l'IRED et utiliser une détection synchrone dans le circuit récepteur peut grandement améliorer l'immunité à la lumière ambiante et au bruit électrique.
• Gestion thermique :Respecter la courbe de déclassement de puissance. Dans des applications à haute température ambiante ou à cycle de service élevé, réduire le courant de fonctionnement (I_F) en conséquence.
• Montage mécanique :Fixer fermement le dispositif au PCB pour minimiser les vibrations, qui peuvent affecter la fiabilité. S'assurer qu'aucune contrainte n'est transférée au boîtier via les broches.

8. Comparaison et différenciation technique

L'ITR9606-F appartient à une classe courante d'interrupteurs optiques à vision latérale. Ses principaux points de différenciation incluent son appariement spécifique à la longueur d'onde de 940 nm, son temps de réponse typique de 15 μs et son boîtier traversant compact. Comparé aux capteurs transmissifs avec un espace physique, cette configuration réfléchissante côte à côte permet une détection d'objet sans espace mais peut avoir une distance de détection effective légèrement plus courte et peut être plus sensible à la réflectivité de l'objet cible.

9. Questions fréquemment posées (FAQ)

9.1 Basées sur les paramètres techniques

Q : Quelle est la distance ou l'espace de détection typique pour cet interrupteur ?

A : La fiche technique ne spécifie pas d'espace de détection maximum. Cela dépend fortement du courant de commande de l'IRED, du gain du phototransistor et de la réflectivité/taille de l'objet cible. Il est conçu pour une proximité immédiate ou une interruption directe du trajet optique interne plutôt que pour une détection à longue distance.

Q : Pourquoi le Courant du Collecteur (I_C(ON)) est-il spécifié avec une plage aussi large (0,5 mA à 10 mA) ?

A : Cette plage tient compte de la variation naturelle du rapport de transfert de courant (CTR) du coupleur optique, qui est le rapport entre le courant de sortie du phototransistor et le courant d'entrée de l'IRED. Concevoir des circuits pour fonctionner de manière fiable avec le I_C(ON)minimum spécifié pour garantir la fonctionnalité sur toutes les unités de production.

Q : Puis-je piloter l'IRED avec un courant pulsé supérieur à 20 mA ?

A : La caractéristique maximale absolue pour le courant direct continu est de 50 mA. Bien que de brèves impulsions au-dessus de 20 mA puissent être possibles, la puissance dissipée moyenne ne doit pas dépasser la valeur nominale de 75 mW, en tenant compte du cycle de service et de la température ambiante. Dépasser les valeurs nominales risque de réduire la durée de vie ou de provoquer une défaillance immédiate.

10. Exemples d'applications pratiques

10.1 Détection de papier dans une imprimante

Dans un bac à papier d'imprimante, l'ITR9606-F peut être monté de sorte que la pile de papier se trouve dans le trajet optique entre l'émetteur et le détecteur. Lorsque du papier est présent, il réfléchit la lumière IR vers le phototransistor, indiquant "papier chargé". Lorsque le bac est vide, l'absence de surface réfléchissante provoque un changement d'état de la sortie du phototransistor, déclenchant une alerte "papier faible". Le temps de réponse rapide permet une détection même lorsque le papier s'alimente rapidement.

10.2 Encodeur rotatif pour la vitesse d'un moteur

Un disque à fentes attaché à un arbre de moteur peut passer dans la zone de détection du capteur. Lorsque les fentes et les rayons passent alternativement, ils interrompent le faisceau IR, générant un train d'impulsions numériques à la sortie du phototransistor. La fréquence de ce signal est directement proportionnelle à la vitesse du moteur. Le temps de réponse de 15 μs fixe une limite supérieure sur la vitesse maximale résoluble en fonction de la densité des fentes.

11. Principe de fonctionnement

L'ITR9606-F fonctionne sur le principe de la réflexion de lumière infrarouge modulée. L'IRED interne émet de la lumière à 940 nm. Dans son état par défaut (aucun objet cible), cette lumière se réfléchit sur la géométrie interne du boîtier ou sur un fond par défaut et est détectée par le phototransistor co-localisé, le mettant en conduction. Lorsqu'un objet entre dans la zone de détection, il modifie ce trajet lumineux réfléchi - typiquement en absorbant ou en diffusant la lumière IR - provoquant une baisse mesurable de l'éclairement reçu par le phototransistor et donc de son courant de sortie. Ce changement de sortie est utilisé comme signal numérique ou analogique indiquant la présence ou la position de l'objet.

12. Tendances technologiques

Les interrupteurs optiques comme l'ITR9606-F représentent une technologie mature et fiable. Les tendances actuelles dans ce domaine se concentrent sur plusieurs domaines :

• Miniaturisation :Développement de boîtiers CMS (composants montés en surface) encore plus petits pour économiser de l'espace sur les PCB dans l'électronique moderne.
• Intégration :Incorporation de circuits supplémentaires, tels que des déclencheurs de Schmitt, des amplificateurs ou des sorties logiques, dans le boîtier du capteur pour simplifier la conception externe et améliorer l'immunité au bruit.
• Performance améliorée :Amélioration des temps de réponse pour des applications à plus haute vitesse et augmentation de la sensibilité pour une utilisation avec des courants de commande plus faibles afin d'économiser de l'énergie.
• Spécialisation :Création de variantes avec différentes longueurs d'onde, distances de détection ou types de sortie (numérique, analogique) pour des segments de marché spécifiques comme l'automobile ou l'automatisation industrielle.

Malgré ces tendances, la conception réfléchissante côte à côte fondamentale reste une solution rentable et robuste pour d'innombrables applications de détection de proximité et de position.