ITR8104 फोटोइंटरप्टर स्पेसिफिकेशन शीट - 940nm इन्फ्रारेड - 5V/20mA - हिंदी तकनीकी दस्तावेज़

1. उत्पाद अवलोकन

ITR8104 एक कॉम्पैक्ट फोटोइंटरप्टर मॉड्यूल है, जिसे नॉन-कॉन्टैक्ट सेंसिंग और स्विचिंग अनुप्रयोगों के लिए डिज़ाइन किया गया है। यह एक इन्फ्रारेड एमिटिंग डायोड और एक एनपीएन सिलिकॉन फोटोट्रांजिस्टर को एक काले थर्मोप्लास्टिक आवरण में एकीकृत करता है। दोनों घटक एक अभिसारी प्रकाश अक्ष पर साथ-साथ व्यवस्थित हैं। सामान्य स्थिति में, फोटोट्रांजिस्टर एलईडी से उत्सर्जित इन्फ्रारेड विकिरण प्राप्त करता है। जब एक अपारदर्शी वस्तु एमिटर और डिटेक्टर के बीच के प्रकाश पथ को अवरुद्ध करती है, तो फोटोट्रांजिस्टर चालन बंद कर देता है, जिससे एक स्पष्ट स्विचिंग सिग्नल प्रदान होता है।

इस उपकरण के मुख्य लाभों में तीव्र प्रतिक्रिया समय, उच्च संवेदनशीलता और 940nm की चरम उत्सर्जन तरंगदैर्ध्य शामिल है, जो दृश्यमान स्पेक्ट्रम के बाहर स्थित है और परिवेशी प्रकाश के हस्तक्षेप को न्यूनतम करती है। यह उपकरण लीड-मुक्त सामग्री से निर्मित है और RoHS और यूरोपीय संघ REACH जैसे प्रासंगिक पर्यावरणीय नियमों का अनुपालन करता है।

2. तकनीकी विनिर्देश विवरण

2.1 पूर्ण अधिकतम रेटिंग

इन सीमाओं से परे डिवाइस संचालित करने से स्थायी क्षति हो सकती है।

• इनपुट (इन्फ्रारेड LED):
  • शक्ति अपव्यय (Pd): 75 mW (25°C या उससे कम तापमान पर)
  • रिवर्स वोल्टेज (VR): 5 V
  • फॉरवर्ड करंट (IF): 50 mA
• आउटपुट (फोटोट्रांजिस्टर):
  • कलेक्टर पावर डिसिपेशन (Pc): 75 mW
  • कलेक्टर करंट (IC): 20 mA
  • कलेक्टर-एमिटर वोल्टेज (BV_CEO): 30 V
  • Emitter-Collector Voltage (BV_ECO): 5 V
• Thermal Characteristics:
  • ऑपरेटिंग तापमान (T_opr): -25°C से +85°C
  • भंडारण तापमान (T_stg): -40°C से +85°C
  • पिन सोल्डरिंग तापमान (T_sol): 260°C, अवधि ≤5 सेकंड (माप बिंदु पैकेज से 3mm दूर)

2.2 प्रकाश-विद्युत विशेषताएँ (T_a=25°C)

ये पैरामीटर डिवाइस की विशिष्ट कार्य स्थितियों में प्रदर्शन को परिभाषित करते हैं।

• इनपुट (इन्फ्रारेड LED) विशेषताएँ:
  • फॉरवर्ड वोल्टेज (V_F): 1.2V (typical), 1.6V (maximum) at I_F=20mA
  • Reverse current (I_R): 10 μA (maximum) at V_R=5V
  • शिखर तरंगदैर्ध्य (λ_P): 940 nm (विशिष्ट) I_F=20mA
• आउटपुट (फोटोट्रांजिस्टर) विशेषताएँ:
  • डार्क करंट (I_CEO): 100 nA (अधिकतम) V_CE=20V, E_e=0mW/cm² पर
  • कलेक्टर-एमिटर संतृप्ति वोल्टेज (V_CE(sat)): 0.4V (अधिकतम) I_C=0.5mA, I_F=20mA
  • कलेक्टर करंट (I_C(ON)): 0.5 mA (न्यूनतम) V_CE=5V, I_F=20mA
  • Rise time (t_r): 20 μs (typical) at V_CE=5V, I_C=1mA, R_L=1kΩ
  • Fall time (t_f): 20 μs (typical) at V_CE=5V, I_C=1mA, R_L=1kΩ

3. प्रदर्शन वक्र विश्लेषण

डेटाशीट में डिज़ाइन इंजीनियरों के लिए महत्वपूर्ण कई विशेषता वक्र प्रदान करती है।

3.1 इन्फ्रारेड LED विशेषताएँ

The graph illustrates the relationship between forward current and ambient temperature, showing the derating required to stay within power limits at higher temperatures. The spectral sensitivity curve confirms peak emission at 940nm. Another graph shows the slight variation of peak emission wavelength with ambient temperature, which is typically negligible for most applications.

3.2 फोटोट्रांजिस्टर विशेषताएँ

महत्वपूर्ण ग्राफ़ में विभिन्न तापमानों पर कलेक्टर करंट बनाम फॉरवर्ड करंट (ट्रांसफर विशेषता) का संबंध शामिल है, जो डिवाइस की संवेदनशीलता को उजागर करता है। कलेक्टर पावर डिसिपेशन बनाम परिवेशी तापमान का ग्राफ़ थर्मल प्रबंधन के लिए महत्वपूर्ण है, जो दर्शाता है कि अधिकतम अनुमेय पावर डिसिपेशन परिवेशी तापमान बढ़ने के साथ कैसे कम हो जाता है।

4. यांत्रिक एवं पैकेजिंग जानकारी

4.1 पैकेज आयाम

ITR8104 एक मानक थ्रू-होल पैकेज का उपयोग करता है। मुख्य आयामों में पिन पिच, बॉडी चौड़ाई और कुल ऊंचाई शामिल हैं। जब तक अन्यथा निर्दिष्ट न हो, सभी आयाम मिलीमीटर में हैं, जिनकी सामान्य सहनशीलता ±0.3mm है। पिन पिच उस स्थान पर मापी जाती है जहां पिन प्लास्टिक पैकेज बॉडी से बाहर निकलते हैं।

4.2 ध्रुवीयता पहचान और स्थापना

इस डिवाइस में मानक पिन व्यवस्था है: इन्फ्रारेड LED का एनोड और कैथोड, और फोटोट्रांजिस्टर का कलेक्टर और एमिटर। पिन 1 को इंगित करने के लिए आवरण पर आमतौर पर एक निशान या आकार होता है। PCB पर स्थापित करते समय, छेद पिन स्थिति के साथ सटीक रूप से संरेखित होना चाहिए ताकि एपॉक्सी बॉडी पर यांत्रिक तनाव न लगे, अन्यथा प्रदर्शन में गिरावट या विफलता हो सकती है।

5. वेल्डिंग और असेंबली गाइड

5.1 पिन फॉर्मिंग

• मोड़ एपॉक्सी बॉडी के आधार से 3mm से अधिक की दूरी पर किया जाना चाहिए।
• पिन फॉर्मिंग होनी चाहिएसोल्डरिंग प्रक्रियापहले पूरा किया गया।
• बेंडिंग के दौरान लीड फ्रेम को मजबूती से सुरक्षित किया जाना चाहिए ताकि पैकेज पर तनाव लागू होने से रोका जा सके।
• पिन कटिंग कमरे के तापमान पर की जानी चाहिए।

5.2 सोल्डरिंग सुझाव

थर्मल क्षति को रोकने के लिए, सोल्डर जॉइंट और एपॉक्सी रेजिन गोले के बीच कम से कम 3 मिमी की न्यूनतम दूरी बनाए रखी जानी चाहिए।

• हैंड सोल्डरिंग:सोल्डरिंग आयरन टिप तापमान: अधिकतम 300°C (अधिकतम पावर 30W)। सोल्डरिंग समय: प्रति पिन अधिकतम 3 सेकंड।
• वेव सोल्डरिंग/डिप सोल्डरिंग:प्रीहीट तापमान: अधिकतम 100°C (अधिकतम 60 सेकंड)। सोल्डर बाथ तापमान: अधिकतम 260°C। डिपिंग समय: अधिकतम 5 सेकंड।
• सोल्डरिंग के बाद तेजी से ठंडा होने से बचें। डिवाइस को धीरे-धीरे कमरे के तापमान पर लौटने दें।
• डिप सोल्डरिंग या हैंड सोल्डरिंग एक से अधिक बार नहीं की जानी चाहिए।

5.3 अनुशंसित सोल्डरिंग तापमान प्रोफ़ाइल

घटकों पर तापीय प्रभाव को न्यूनतम करने के लिए, इस प्रोफ़ाइल में क्रमिक प्रीहीटिंग, लिक्विडस तापमान से ऊपर (आमतौर पर 260°C) एक नियंत्रित समय, और एक नियंत्रित कूलिंग दर अपनाने का सुझाव दिया गया है।

6. भंडारण एवं संचालन

• प्रारंभिक भंडारण (परिवहन के बाद):10–30°C, सापेक्ष आर्द्रता ≤70%, अधिकतम 3 माह।
• दीर्घकालिक भंडारण (3 माह से अधिक):10–25°C, 20–60% सापेक्ष आर्द्रता, नाइट्रोजन वातावरण वाले सीलबंद कंटेनर में, अधिकतम एक वर्ष तक।
• खोलने के बाद:10–25°C, 20–60% सापेक्ष आर्द्रता वाले वातावरण में संग्रहित करें। कृपया 24 घंटे के भीतर या जितनी जल्दी हो सके उपयोग करें। अनुपयोगी उपकरणों को तुरंत पुनः सील कर दें।
• संघनन को रोकने के लिए उच्च आर्द्रता वाले वातावरण में तेजी से तापमान परिवर्तन से बचें।
• सफाई:अल्ट्रासोनिक सफाई不इस उपकरण के लिए अनुशंसित।

7. पैकेजिंग और ऑर्डर जानकारी

7.1 पैकेजिंग विनिर्देश

मानक पैकेजिंग: प्रति ट्यूब 100 टुकड़े, प्रति बॉक्स 20 ट्यूब, प्रति कार्टन 4 बॉक्स।

7.2 लेबल जानकारी

उत्पाद लेबल में निम्नलिखित फ़ील्ड शामिल हैं: ग्राहक उत्पाद संख्या (CPN), उत्पाद संख्या (P/N), पैकेजिंग मात्रा (QTY), चमकदार तीव्रता ग्रेड (CAT), प्रमुख तरंग दैर्ध्य ग्रेड (HUE), फॉरवर्ड वोल्टेज ग्रेड (REF), बैच संख्या (LOT No.) और तिथि/माह कोड (X)।

8. अनुप्रयोग सुझाव

8.1 विशिष्ट अनुप्रयोग परिदृश्य

• स्थिति/गति संवेदन:कंप्यूटर माउस, फोटोकॉपियर और फ्लॉपी डिस्क ड्राइव में घूर्णन या रैखिक गति का पता लगाने के लिए उपयोग किया जाता है।
• गैर-संपर्क स्विच:वेंडिंग मशीन, सुरक्षा प्रणाली और औद्योगिक स्वचालन में वस्तु पहचान के लिए।
• एज डिटेक्शन:प्रिंटर और स्कैनर में कागज की उपस्थिति या मीडिया के किनारे का पता लगाने के लिए।
• डायरेक्ट सर्किट बोर्ड माउंटिंग:विश्वसनीय, पृथक स्विचिंग की आवश्यकता वाले थ्रू-होल PCB अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त।

8.2 डिज़ाइन विचार

• करंट लिमिटिंग:हमेशा आईआर एलईडी के साथ श्रृंखला में एक रोकनेवाला जोड़ें, ताकि अग्र धारा (I_F) को आवश्यक मान, आमतौर पर 20mA या उससे कम, तक सीमित किया जा सके, जिससे दीर्घकालिक विश्वसनीयता सुनिश्चित हो सके।
• लोड रोकनेवाला:आमतौर पर, एक पुल-अप रेसिस्टर फोटोट्रांजिस्टर के कलेक्टर और सप्लाई वोल्टेज (V_CC) के बीच जुड़ा होता है। इसका प्रतिरोध मान (जैसे 1kΩ) आउटपुट वोल्टेज स्विंग और स्विचिंग गति को प्रभावित करता है।
• परिवेश प्रकाश:हालांकि 940nm फिल्टर सहायक होता है, लेकिन सेंसर को सीधे परिवेशी अवरक्त प्रकाश स्रोतों (जैसे सूर्य का प्रकाश या तापदीप्त बल्ब) से बचाने के लिए भौतिक अवरोध या आवरण डिजाइन करने से विश्वसनीयता बढ़ सकती है।
• अनुक्रिया समय:उच्च गति अनुप्रयोगों के लिए, 20μs के विशिष्ट उदय/पतन समय पर विचार करें और सुनिश्चित करें कि चालन परिपथ इसके अनुकूल हो सके।
• थर्मल प्रबंधन:पावर डीरेटिंग कर्व का पालन करें, विशेष रूप से उच्च परिवेश तापमान वाले वातावरण में।

9. तकनीकी तुलना एवं विभेदीकरण

ITR8104 एक संतुलित विशेषताओं का सेट प्रदान करता है। इसकी 940nm तरंगदैर्ध्य दृश्य प्रकाश शोर के प्रति अच्छी प्रतिरक्षा प्रदान करती है। साइड-बाय-साइड, अभिसारी अक्ष डिज़ाइन एक स्पष्ट संवेदन अंतराल प्रदान करता है, जो इसे एज डिटेक्शन और सटीक वस्तु स्थिति निर्धारण के लिए उपयुक्त बनाता है। तीव्र 20μs प्रतिक्रिया समय इसे मध्यम गति गिनती या एन्कोडिंग अनुप्रयोगों के लिए उपयोगी बनाता है। थ्रू-होल पैकेजिंग कंपन सहन करने वाले अनुप्रयोगों के लिए मजबूत यांत्रिक कनेक्शन प्रदान करती है। परावर्तक सेंसरों की तुलना में, इंटरप्टर अधिक स्पष्ट स्विचिंग सिग्नल प्रदान करते हैं क्योंकि वे लक्ष्य वस्तु की परावर्तन क्षमता से प्रभावित नहीं होते हैं।

10. सामान्य प्रश्न (तकनीकी मापदंडों पर आधारित)

10.1 एक इन्फ्रारेड LED की सामान्य कार्य धारा क्या है?

ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक विशेषताएँ I_F= 20mA की स्थिति में निर्दिष्ट की गई हैं, जो एक सामान्य और विश्वसनीय ऑपरेटिंग बिंदु है। उच्चतर आउटपुट प्राप्त करने के लिए, इसे पूर्ण अधिकतम 50mA तक ड्राइव किया जा सकता है, लेकिन इसके लिए सावधानीपूर्वक थर्मल प्रबंधन की आवश्यकता होती है और यह दीर्घकालिक विश्वसनीयता को कम कर सकता है।

10.2 एक फोटोट्रांजिस्टर की संवेदनशीलता कैसी है?

महत्वपूर्ण पैरामीटर I है_C(ON), जब इन्फ्रारेड LED को 20mA से चलाया जाता है और V_CE=5V हो, तो यह कम से कम 0.5mA सुनिश्चित करता है। यह उपयुक्त पुल-अप रेसिस्टर वाले डिजिटल स्विच इंटरफेस के लिए एक स्थिर सिग्नल प्रदान करता है।

10.3 क्या इसका उपयोग पारदर्शी वस्तुओं का पता लगाने के लिए किया जा सकता है?

नहीं। ITR8104 को अपारदर्शी वस्तुओं का पता लगाने के लिए डिज़ाइन किया गया है जो इन्फ्रारेड बीम को पूरी तरह से अवरुद्ध करती हैं। पारदर्शी या अर्ध-पारदर्शी सामग्री पर्याप्त इन्फ्रारेड प्रकाश को गुजरने दे सकती है, जिससे फोटोट्रांजिस्टर पूरी तरह से बंद नहीं हो पाता।

10.4 वस्तु पहचान के लिए, emitter और detector के बीच कितनी दूरी की सिफारिश की जाती है?

डेटाशीट में अधिकतम अंतराल निर्दिष्ट नहीं है। प्रभावी अंतराल संरेखण और इन्फ्रारेड एलईडी की तीव्रता पर निर्भर करता है। विश्वसनीय संचालन सुनिश्चित करने के लिए, वस्तु को दो घटकों के बीच के अभिसारी प्रकाश पथ को पूरी तरह से अवरुद्ध करना चाहिए। विशिष्ट संवेदन दूरी कुछ मिलीमीटर होती है, जो यांत्रिक आवास द्वारा परिभाषित होती है।

11. व्यावहारिक डिज़ाइन और उपयोग के मामले

केस: प्रिंटर पेपर जाम का पता लगाना
एक ITR8104 को पेपर पथ पर स्थापित किया जाता है। एक माइक्रोकंट्रोलर पिन एक 150Ω रेसिस्टर के माध्यम से इन्फ्रारेड LED को ड्राइव करता है (3.3V पर I को लगभग 20mA तक सीमित करते हुए)।_Fफोटोट्रांजिस्टर के कलेक्टर को 3.3V से 4.7kΩ पुल-अप रेसिस्टर के माध्यम से जोड़ा जाता है, और फिर माइक्रोकंट्रोलर के डिजिटल इनपुट पिन से। "पेपर मौजूद" स्थिति में, पेपर बीम को अवरुद्ध करता है, फोटोट्रांजिस्टर बंद रहता है, और इनपुट पिन पुल-अप रेसिस्टर के माध्यम से हाई पढ़ता है। जब पेपर पथ साफ होता है, तो इन्फ्रारेड प्रकाश फोटोट्रांजिस्टर तक पहुंचता है, इसे चालू करता है और इनपुट पिन को लो खींचता है। माइक्रोकंट्रोलर इस पिन की निगरानी करता है। जब पेपर की अपेक्षा होती है, तो लगातार हाई स्थिति पेपर जाम या फीड त्रुटि को दर्शाती है। त्वरित प्रतिक्रिया समय पेपर जाम का तेजी से पता लगाना सुनिश्चित करता है, और 940nm तरंगदैर्ध्य आंतरिक प्रकाश व्यवस्था के कारण गलत ट्रिगरिंग को रोकता है।

12. कार्य सिद्धांत

ITR8104 मॉड्यूलेटेड प्रकाश संसूचन के सिद्धांत पर कार्य करता है। एक अवरक्त LED 940nm तरंगदैर्ध्य के फोटॉन उत्सर्जित करता है। LED के सामने स्थित एक सिलिकॉन फोटोट्रांजिस्टर रिसीवर के रूप में कार्य करता है। जब पर्याप्त ऊर्जा वाले फोटॉन फोटोट्रांजिस्टर के बेस क्षेत्र से टकराते हैं, तो वे इलेक्ट्रॉन-होल युग्म उत्पन्न करते हैं। यह फोटो-जनित धारा बेस करंट के रूप में कार्य करती है, जिससे ट्रांजिस्टर एक बड़े कलेक्टर करंट को संचालित करता है (फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव और ट्रांजिस्टर प्रवर्धन का संयोजन)। प्रकाश पथ में अपारदर्शी वस्तु की उपस्थिति फोटॉन के फोटोट्रांजिस्टर तक पहुंचने को रोकती है, जिससे बेस करंट समाप्त हो जाता है और ट्रांजिस्टर बंद हो जाता है। इससे एक डिजिटल आउटपुट सिग्नल उत्पन्न होता है जो वस्तु की उपस्थिति या अनुपस्थिति से संबंधित होता है।

13. प्रौद्योगिकी रुझान

ऑप्टो-इंटरप्टर अभी भी इलेक्ट्रोमैकेनिकल सिस्टम में एक मौलिक घटक है। वर्तमान रुझान लघुकरण (छोटे एसएमडी पैकेज), अतिरिक्त सिग्नल कंडीशनिंग सर्किट (जैसे श्मिट ट्रिगर या एम्पलीफायर) को पैकेज के भीतर एकीकृत करके स्वच्छ डिजिटल आउटपुट प्रदान करने, और पर्यावरणीय प्रदूषकों (जैसे धूल) के प्रति प्रतिरोधकता बढ़ाने पर केंद्रित हैं। इसके अलावा, उन्नत एन्कोडिंग अनुप्रयोगों के लिए उच्च गति वाले प्रकारों की ओर भी रुझान है। इसकी विद्युत पृथक्करण, गैर-संपर्क प्रकृति और शुद्ध यांत्रिक स्विचों की तुलना में विश्वसनीयता के कारण, ऑप्टिकल इंटरप्ट का मूल सिद्धांत अभी भी बहुत मजबूत है।