Fiche technique LTH-301-07 - Interrupteur optique à fente - Dimensions 4,0x3,2x2,5mm - Tension directe 1,2V - Puissance dissipée 80mW - Document technique FR

1. Vue d'ensemble du produit

Le LTH-301-07 est un module interrupteur optique à fente compact, conçu pour les applications de commutation sans contact. Il intègre une diode électroluminescente (DEL) infrarouge et un phototransistor dans un seul boîtier, séparés par un espace physique. Le principe de fonctionnement fondamental repose sur l'interruption du faisceau lumineux infrarouge passant de l'émetteur au détecteur. Lorsqu'un objet opaque pénètre dans la fente, il bloque le trajet lumineux, provoquant un changement d'état de la sortie du phototransistor. Cela fournit un mécanisme de détection fiable et sans usure, comparé aux commutateurs mécaniques.

Ses principaux avantages incluent une haute fiabilité due à l'absence de pièces mobiles, des vitesses de commutation rapides adaptées à la détection de mouvements rapides, et une détection de position précise. Le dispositif est conçu pour un montage direct sur CI ou une utilisation avec une prise double en ligne, offrant une flexibilité d'assemblage. Les marchés cibles et applications typiques englobent les équipements de bureautique tels que les télécopieurs, photocopieurs, imprimantes et scanners, où il est utilisé pour la détection de papier, la détection de bord et le codage de position.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

2.1 Valeurs maximales absolues

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

• DEL d'entrée :Le courant direct continu maximal est de 50 mA. Le courant direct de crête peut atteindre 1 A en conditions pulsées (300 pps, largeur d'impulsion de 10 μs). La puissance dissipée maximale est de 80 mW, et la tension inverse supportée est limitée à 5 V.
• Phototransistor de sortie :La tension collecteur-émetteur nominale est de 30 V, tandis que la tension émetteur-collecteur est de 5 V. Le courant collecteur maximal est de 20 mA, avec une limite de puissance dissipée de 100 mW.
• Limites thermiques :La plage de température de fonctionnement est spécifiée de -25°C à +85°C, avec une plage de stockage plus large de -40°C à +100°C. La température de soudure des broches ne doit pas dépasser 260°C pendant 5 secondes, mesurée à 1,6 mm du boîtier.

2.2 Caractéristiques électriques et optiques

Ces paramètres définissent les performances du dispositif dans des conditions de fonctionnement normales à une température ambiante (TA) de 25°C.

• Tension directe de la DEL d'entrée (V_F) :Typiquement 1,2 V avec un maximum de 1,6 V lorsqu'elle est pilotée par un courant direct (I_F) de 20 mA. Cette basse tension est adaptée aux circuits logiques basse consommation.
• Courant d'obscurité du phototransistor de sortie (I_CEO) :Le courant de fuite en l'absence de lumière est garanti inférieur à 100 nA à V_CE=10V, assurant un bon état \"hors tension\".
• Performance du coupleur :Le paramètre clé est le courant collecteur à l'état passant (I_C(ON)), garanti d'au moins 0,6 mA lorsque la DEL est pilotée avec I_F=20mA et V_CE=5V. La tension de saturation collecteur-émetteur (V_CE(SAT)) est au maximum de 0,4 V dans ces conditions, indiquant un bon état passant à faible résistance.
• Vitesse de commutation :Le temps de réponse est caractérisé par le temps de montée (T_r) et le temps de descente (T_f). Les valeurs typiques sont respectivement de 3 μs et 4 μs, avec des maximums de 15 μs et 20 μs. Cette vitesse est suffisante pour de nombreuses applications de détection et de comptage à vitesse moyenne.

3. Informations mécaniques et sur le boîtier

Le dispositif présente un boîtier traversant standard. Les dimensions du contour sont fournies dans la fiche technique, toutes les mesures étant en millimètres. Les dimensions principales du corps sont d'environ 4,0 mm de longueur, 3,2 mm de largeur et 2,5 mm de hauteur, hors broches. La largeur de la fente est une dimension critique pour déterminer la taille de l'objet pouvant être détecté. Les broches sont espacées pour un montage double en ligne standard. La polarité est indiquée par la forme physique du boîtier et/ou un marquage ; la broche la plus longue correspond généralement à l'anode de la DEL. Il est crucial de consulter le dessin dimensionnel pour un placement précis de la fente par rapport au bord de la CI et aux autres composants.

4. Directives de soudure et d'assemblage

4.1 Procédé de soudure

Une soudure correcte est essentielle pour éviter d'endommager le boîtier plastique et les composants internes. Le boîtier ne doit pas être immergé dans la soudure. Aucune contrainte externe ne doit être appliquée sur les broches pendant la soudure lorsque le dispositif est chaud.

• Soudure manuelle (fer) :La température maximale recommandée est de 350°C, avec un temps de soudure ne dépassant pas 3 secondes par broche. La pointe du fer ne doit pas être appliquée à moins de 2 mm de la base du boîtier.
• Soudure à la vague :Un profil spécifique est recommandé. La température de préchauffage ne doit pas dépasser 100°C pendant jusqu'à 60 secondes. La température de la vague de soudure doit être au maximum de 260°C, avec un temps de contact de 5 secondes ou moins. La position d'immersion doit garantir que la soudure ne monte pas à moins de 2 mm de la base du boîtier.

4.2 Conditions de stockage et durée de conservation

Pour maintenir la soudabilité et l'intégrité du dispositif, des conditions de stockage strictes sont imposées. L'ambiance de stockage idéale est inférieure à 30°C et à 70% d'humidité relative. Les composants doivent être assemblés dans les 3 mois suivant la date de livraison. Pour un stockage plus long dans l'emballage d'origine, ils doivent être conservés dans un conteneur scellé avec dessiccant ou dans un dessiccateur sous atmosphère d'azote, mais pas plus d'un an. Une fois le sac barrière à l'humidité ouvert, les composants doivent être utilisés dans les 3 mois dans un environnement contrôlé <25°C et <60% HR. Les changements rapides de température en haute humidité doivent être évités pour prévenir la condensation, qui peut entraîner l'oxydation des broches. Si les conditions de stockage ne sont pas respectées, une évaluation de la soudabilité est requise avant utilisation.

5. Notes d'application et considérations de conception

5.1 Circuits d'application typiques

La configuration la plus courante consiste à utiliser l'interrupteur optique comme un commutateur numérique. Une résistance de limitation de courant est placée en série avec la DEL d'entrée, calculée sur la base de la tension d'alimentation (V_CC), du courant direct souhaité (I_F, par ex. 20mA), et de la tension directe de la DEL (V_F~1,2V) : R_limit= (V_CC- V_F) / I_F. Le phototransistor de sortie est généralement connecté avec une résistance de rappel (R_L) du collecteur à V_CC. L'émetteur est connecté à la masse. Lorsque le trajet lumineux est libre, le phototransistor conduit, tirant la tension de sortie du collecteur vers le bas (près de V_CE(SAT)). Lorsqu'il est interrompu, le phototransistor se bloque, et la sortie est tirée vers le haut par R_L. La valeur de R_Laffecte à la fois l'amplitude de la tension de sortie et la vitesse de commutation ; une valeur plus faible offre une vitesse plus rapide mais une consommation de courant plus élevée.

5.2 Considérations de conception

• Immunité à la lumière ambiante :Comme le dispositif utilise une lumière infrarouge modulée (impliquée par sa commutation rapide), il offre un bon rejet de la lumière ambiante constante. Cependant, pour des applications critiques, un blindage supplémentaire ou une conception de boîtier peut être nécessaire pour bloquer la lumière directe du soleil ou d'autres sources IR puissantes.
• Caractéristiques de l'objet :La fiabilité de la détection dépend de l'opacité de l'objet à la longueur d'onde infrarouge. Les matériaux transparents ou très réfléchissants peuvent ne pas interrompre le faisceau de manière fiable.
• Alignement :Un alignement mécanique précis du trajet de l'objet avec la fente est nécessaire pour un fonctionnement cohérent. La largeur de la fente définit la taille minimale de l'objet pour un déclenchement fiable.
• Anti-rebonds :La sortie électrique peut nécessiter un anti-rebonds logiciel ou matériel, surtout si elle est utilisée avec des pièces mécaniques susceptibles de vibrer ou de cliqueter.

6. Courbes de performance et données graphiques

La fiche technique fait référence à des courbes caractéristiques typiques essentielles pour une analyse de conception détaillée. Bien que les graphiques spécifiques ne soient pas reproduits dans le texte, ils incluent généralement :

• Courant direct vs Tension directe (I_F-V_F) :Montre la relation pour la DEL d'entrée, utile pour calculer la chute de tension exacte à différents courants de commande.
• Courant collecteur vs Tension collecteur-émetteur (I_C-V_CE) :Famille de courbes pour le phototransistor de sortie avec l'intensité lumineuse incidente (ou le courant de commande de la DEL) comme paramètre. Ce graphique est crucial pour déterminer le point de fonctionnement et la valeur de la résistance de charge.
• Taux de transfert de courant (CTR) vs Courant direct :Le CTR est le rapport du courant collecteur de sortie au courant d'entrée de la DEL (I_C/I_F). Cette courbe montre comment l'efficacité varie avec le courant de commande, aidant à optimiser la conception pour la consommation d'énergie et la force du signal de sortie.
• Dépendance à la température :Courbes montrant comment des paramètres comme la tension directe, le courant collecteur ou le CTR varient sur la plage de température de fonctionnement. Ceci est vital pour garantir un fonctionnement fiable dans des environnements non ambiants.

7. Questions fréquemment posées (FAQ)

7.1 Quelle est la différence entre un interrupteur optique et un capteur optique réfléchissant ?

Un interrupteur optique (ou capteur transmissif) a l'émetteur et le détecteur face à face de part et d'autre d'un espace. Un objet est détecté lorsqu'il bloque le faisceau lumineux. Un capteur optique réfléchissant a l'émetteur et le détecteur côte à côte, faisant face à la même direction. Un objet est détecté lorsqu'il réfléchit la lumière émise vers le détecteur. Le LTH-301-07 est un interrupteur optique à fente.

7.2 Puis-je piloter la DEL directement avec une tension sans résistance de limitation de courant ?

Non. Une DEL est un dispositif piloté en courant. La connecter directement à une source de tension dépassant sa tension directe provoquera un courant excessif, risquant de la détruire. Une résistance en série est obligatoire pour définir le courant de fonctionnement.

7.3 Pourquoi la condition d'humidité de stockage est-elle si importante ?

L'emballage plastique des composants électroniques peut absorber l'humidité de l'air. Pendant le processus de soudure à haute température, cette humidité absorbée peut se dilater rapidement, provoquant un délaminage interne, des fissures ou l'effet \"pop-corn\", ce qui endommage le dispositif. Les conditions de stockage spécifiées et les exigences de préchauffage (si exposé) sont conçues pour prévenir cela.

7.4 Comment choisir la valeur de la résistance de rappel (R_L) sur le phototransistor ?

Le choix implique un compromis. Un R_Lplus petit fournit un temps de montée plus rapide (car il charge la capacité du circuit plus vite) et un signal \"bas\" plus fort, mais il consomme plus de puissance lorsque le transistor est passant. Un R_Lplus grand économise de l'énergie mais ralentit la vitesse de commutation et donne un rappel plus faible. Un point de départ courant est entre 1kΩ et 10kΩ, mais la condition de test de la fiche technique de R_L=100Ω pour la mesure de vitesse indique qu'il peut piloter des impédances relativement faibles.