ITR8402-F-A ऑप्टो इंटरप्टर डेटाशीट - आयाम 4.0x2.0x3.0mm - फॉरवर्ड वोल्टेज 1.2V - पीक वेवलेंथ 940nm - हिन्दी तकनीकी दस्तावेज़

1. उत्पाद अवलोकन

ITR8402-F-A एक कॉम्पैक्ट ऑप्टो इंटरप्टर मॉड्यूल है जो बिना संपर्क वाली संवेदन अनुप्रयोगों के लिए डिज़ाइन किया गया है। यह एक इन्फ्रारेड एमिटिंग डायोड (IRED) और एक सिलिकॉन फोटोट्रांजिस्टर को एक कन्वर्जिंग ऑप्टिकल एक्सिस पर संरेखित करके एक काले थर्मोप्लास्टिक आवास के भीतर एकीकृत करता है। इसका मूलभूत संचालन सिद्धांत इस प्रकार है: सामान्य परिस्थितियों में फोटोट्रांजिस्टर IRED द्वारा उत्सर्जित इन्फ्रारेड विकिरण प्राप्त करता है। जब कोई अपारदर्शी वस्तु एमिटर और डिटेक्टर के बीच के ऑप्टिकल पथ को अवरुद्ध करती है, तो फोटोट्रांजिस्टर सिग्नल प्राप्त करना बंद कर देता है, जिससे वस्तु का पता लगाना या स्थिति संवेदन संभव होता है।

इस उपकरण की प्रमुख विशेषताओं में तीव्र प्रतिक्रिया समय, उच्च संवेदनशीलता और 940nm की शिखर उत्सर्जन तरंगदैर्ध्य शामिल है, जो दृश्यमान स्पेक्ट्रम से बाहर है ताकि परिवेशी प्रकाश से हस्तक्षेप कम से कम हो। यह उपकरण लीड-मुक्त सामग्री का उपयोग करके निर्मित है और RoHS और EU REACH जैसे प्रासंगिक पर्यावरणीय नियमों का अनुपालन करता है।

2. तकनीकी पैरामीटर गहन विश्लेषण

2.1 पूर्ण अधिकतम रेटिंग्स

ये रेटिंग्स वे सीमाएँ परिभाषित करती हैं जिनके परे उपकरण को स्थायी क्षति हो सकती है। इन स्थितियों में संचालन की गारंटी नहीं है।

• इनपुट (IRED):25°C या उससे कम मुक्त वायु तापमान पर शक्ति अपव्यय (Pd) 75 mW है। अधिकतम रिवर्स वोल्टेज (VR) 5V है, और अधिकतम फॉरवर्ड करंट (IF) 50 mA है।
• आउटपुट (फोटोट्रांजिस्टर):कलेक्टर शक्ति अपव्यय (Pd) 75 mW है। अधिकतम कलेक्टर करंट (IC) 20 mA है। कलेक्टर-एमिटर वोल्टेज (BV_CEO) 30V है, और एमिटर-कलेक्टर वोल्टेज (BV_ECO) 5V है।
• पर्यावरणीय:संचालन तापमान (T_opr) सीमा -25°C से +85°C है। भंडारण तापमान (T_stg) सीमा -40°C से +85°C है। लीड सोल्डरिंग तापमान (T_sol) 5 सेकंड या उससे कम समय के लिए 260°C से अधिक नहीं होना चाहिए, जिसे पैकेज बॉडी से 3mm दूरी पर मापा जाता है।

2.2 इलेक्ट्रो-ऑप्टिकल विशेषताएं

ये पैरामीटर 25°C के परिवेश तापमान (T_a) पर मापे जाते हैं और उपकरण के विशिष्ट प्रदर्शन को परिभाषित करते हैं।

• इनपुट (IRED):20mA के फॉरवर्ड करंट (I_F) पर विशिष्ट फॉरवर्ड वोल्टेज (V_F) 1.2V है, जिसका अधिकतम मान 1.5V है। रिवर्स करंट (I_R) V_R=5V पर अधिकतम 10 µA है। शिखर तरंगदैर्ध्य (λ_P) 940nm है।
• आउटपुट (फोटोट्रांजिस्टर):डार्क करंट (I_CEO) शून्य विकिरण पर V_CE=20V पर अधिकतम 100 nA है। कलेक्टर-एमिटर संतृप्ति वोल्टेज (V_CE(sat)) अधिकतम 0.4V है जब कलेक्टर करंट (I_C) 2mA है और विकिरण (E_e) 1 mW/cm² है।
• स्थानांतरण विशेषताएं:न्यूनतम कलेक्टर करंट (I_C(ON)) 0.5 mA है जब V_CE=5V और I_F=20mA है। विशिष्ट राइज़ टाइम (t_r) और फॉल टाइम (t_f) दोनों 15 µs हैं, V_CE=5V, I_C=1mA, और लोड रेसिस्टर (R_L) 1 kΩ की परीक्षण स्थितियों के तहत।

3. प्रदर्शन वक्र विश्लेषण

डेटाशीट IR एमिटर और फोटोट्रांजिस्टर दोनों के लिए विशिष्ट विशेषता वक्र प्रदान करती है। ये वक्र विभिन्न परिस्थितियों में उपकरण के व्यवहार को समझने के लिए आवश्यक हैं।

3.1 IR एमिटर विशेषताएं

ये वक्र फॉरवर्ड करंट और फॉरवर्ड वोल्टेज के बीच संबंध दर्शाते हैं, जो ड्राइविंग सर्किट डिजाइन करने के लिए महत्वपूर्ण है। वे परिवेश तापमान बढ़ने के साथ कलेक्टर शक्ति अपव्यय के डीरेटिंग को भी दर्शाते हैं, जो थर्मल प्रबंधन के लिए महत्वपूर्ण है। स्पेक्ट्रल संवेदनशीलता वक्र 940nm पर शिखर उत्सर्जन की पुष्टि करता है।

3.2 फोटोट्रांजिस्टर विशेषताएं

फोटोट्रांजिस्टर के लिए स्पेक्ट्रल संवेदनशीलता वक्र विभिन्न तरंगदैर्ध्य पर इसकी प्रतिक्रियाशीलता दर्शाता है, जिसकी शिखर संवेदनशीलता आमतौर पर IR एमिटर के 940nm आउटपुट के साथ संरेखित होती है, जिससे इष्टतम युग्मन दक्षता सुनिश्चित होती है।

4. यांत्रिक और पैकेज सूचना

4.1 पैकेज आयाम

ITR8402-F-A एक कॉम्पैक्ट, उद्योग-मानक पैकेज में रखा गया है। प्रमुख आयामों में समग्र बॉडी आकार, लीड स्पेसिंग और ऑप्टिकल एपर्चर की स्थिति शामिल है। सभी आयाम मिलीमीटर में निर्दिष्ट हैं जिनकी मानक सहनशीलता ±0.3 mm है, जब तक कि अन्यथा नोट न किया गया हो। लीड स्पेसिंग उस बिंदु पर मापी जाती है जहां लीड्स पैकेज बॉडी से निकलती हैं।

4.2 ध्रुवता पहचान

यह घटक थ्रू-होल माउंटिंग के लिए डिज़ाइन किया गया है। PCB लेआउट और असेंबली के दौरान पिनआउट कॉन्फ़िगरेशन का सावधानीपूर्वक पालन किया जाना चाहिए ताकि IRED एनोड और कैथोड तथा फोटोट्रांजिस्टर कलेक्टर और एमिटर का सही विद्युत कनेक्शन सुनिश्चित हो सके।

5. सोल्डरिंग और असेंबली दिशानिर्देश

5.1 लीड फॉर्मिंग

यदि लीड फॉर्मिंग आवश्यक है, तो इसेसोल्डरिंग से पहलेकिया जाना चाहिए। तनाव-प्रेरित क्षति से बचने के लिए मोड़ एपॉक्सी पैकेज के नीचे से कम से कम 3mm की दूरी पर किया जाना चाहिए। मोड़ते समय लीड्स को सुरक्षित रखा जाना चाहिए, और पैकेज को स्वयं छुआ या तनावित नहीं किया जाना चाहिए। लीड्स को काटना कमरे के तापमान पर किया जाना चाहिए।

5.2 सोल्डरिंग प्रक्रिया

थर्मल या यांत्रिक क्षति को रोकने के लिए सोल्डरिंग सावधानीपूर्वक की जानी चाहिए।

• हैंड सोल्डरिंग:अधिकतम आयरन टिप तापमान 300°C (30W अधिकतम रेटेड आयरन के लिए)। प्रति लीड सोल्डरिंग समय 3 सेकंड से अधिक नहीं होना चाहिए। सोल्डर जॉइंट से एपॉक्सी बल्ब तक न्यूनतम 3mm की दूरी बनाए रखें।
• वेव/डीआईपी सोल्डरिंग:अधिकतम प्रीहीट तापमान 60 सेकंड तक के लिए 100°C। सोल्डर बाथ तापमान 260°C से अधिक नहीं होना चाहिए, जिसका अधिकतम ड्वेल टाइम 5 सेकंड है। एपॉक्सी बल्ब से 3mm दूरी का नियम यहाँ भी लागू होता है।

एक अनुशंसित सोल्डरिंग तापमान प्रोफ़ाइल प्रदान की गई है, जो नियंत्रित रैंप-अप, एक परिभाषित शिखर तापमान पठार और नियंत्रित कूल-डाउन चरण पर जोर देती है। तेजी से ठंडा करने की अनुशंसा नहीं की जाती है। सोल्डरिंग (डिप या हैंड) एक से अधिक बार नहीं की जानी चाहिए। सोल्डरिंग के बाद, उपकरण को कमरे के तापमान पर लौटने तक यांत्रिक झटके से बचाया जाना चाहिए।

5.3 सफाई और भंडारण

असेंबल किए गए उपकरण की अल्ट्रासोनिक सफाई वर्जित है क्योंकि इससे आंतरिक क्षति हो सकती है। भंडारण के लिए, उपकरणों को 10-30°C पर रखा जाना चाहिए जहां सापेक्ष आर्द्रता 70% या उससे कम हो। मूल शिपिंग पैकेज में अनुशंसित भंडारण जीवन 3 महीने है। लंबे समय तक भंडारण के लिए, 10-25°C और 20-60% RH पर नाइट्रोजन वातावरण की सलाह दी जाती है। एक बार खोलने के बाद, उपकरणों को 24 घंटे के भीतर उपयोग किया जाना चाहिए, और शेष घटकों को तुरंत पुनः सील कर देना चाहिए।

6. पैकेजिंग और ऑर्डरिंग सूचना

मानक पैकिंग विशिष्टता है: प्रति ट्यूब 90 टुकड़े, प्रति बॉक्स 48 ट्यूब, और प्रति कार्टन 4 बॉक्स। पैकेजिंग पर लेबल में ग्राहक पार्ट नंबर (CPN), पार्ट नंबर (P/N), पैकिंग मात्रा (QTY), रैंक (CAT), संदर्भ (REF), और लॉट नंबर (LOT No.) के फ़ील्ड शामिल हैं।

7. अनुप्रयोग सुझाव

7.1 विशिष्ट अनुप्रयोग परिदृश्य

ITR8402-F-A विभिन्न बिना संपर्क वाले संवेदन और स्विचिंग अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त है, जिनमें शामिल हैं लेकिन इन्हीं तक सीमित नहीं: कंप्यूटर माउस और कॉपियर में स्थिति संवेदन, स्कैनर और फ्लॉपी डिस्क ड्राइव में पेपर डिटेक्शन, प्रिंटर में एज डिटेक्शन, और सामान्य-उद्देश्य वस्तु पहचान। इसका थ्रू-होल पैकेज इसे उपभोक्ता और औद्योगिक इलेक्ट्रॉनिक्स की एक विस्तृत श्रृंखला में सीधे बोर्ड माउंटिंग के लिए उपयुक्त बनाता है।

7.2 डिजाइन विचार

इस ऑप्टो इंटरप्टर के साथ डिजाइन करते समय, कई कारक महत्वपूर्ण हैं:

• सर्किट डिजाइन:IRED को उसके निर्दिष्ट फॉरवर्ड करंट (I_F) के भीतर संचालित करने के लिए एक करंट-लिमिटिंग रेसिस्टर अनिवार्य है। फोटोट्रांजिस्टर आउटपुट के लिए आमतौर पर एक पुल-अप रेसिस्टर की आवश्यकता होती है ताकि बीम अवरुद्ध न होने पर लॉजिक हाई लेवल को परिभाषित किया जा सके।
• यांत्रिक एकीकरण:PCB होल्स को घटक लीड्स के साथ सटीक रूप से संरेखित होना चाहिए ताकि माउंटिंग तनाव से बचा जा सके। एमिटर और डिटेक्टर के बीच के स्लॉट को अवरोधों और संदूषण से मुक्त रखा जाना चाहिए।
• थर्मल प्रबंधन:IRED और फोटोट्रांजिस्टर दोनों के शक्ति अपव्यय पर विचार किया जाना चाहिए, विशेष रूप से उच्च परिवेश तापमान वाले वातावरण में। मार्गदर्शन के लिए डीरेटिंग वक्र देखें।
• परिवेशी प्रकाश प्रतिरक्षा:हालांकि 940nm तरंगदैर्ध्य और आवास कुछ प्रतिरक्षा प्रदान करते हैं, सिस्टम को नियंत्रित प्रकाश वातावरण में संचालित करने के लिए डिजाइन करना या मॉड्यूलेटेड IR सिग्नल का उपयोग करना चुनौतीपूर्ण परिस्थितियों में विश्वसनीयता बढ़ा सकता है।

8. तकनीकी तुलना और विभेदन

ITR8402-F-A गति, संवेदनशीलता और आकार का संतुलन प्रदान करता है। इसका तेज 15µs प्रतिक्रिया समय इसे त्वरित पहचान वाले अनुप्रयोगों जैसे एनकोडर या उच्च-गति गिनती के लिए उपयुक्त बनाता है। उच्च संवेदनशीलता कम ड्राइव करंट या धूल भरे वातावरण में भी विश्वसनीय संचालन की अनुमति देती है। एक मानक पैकेज में साइड-बाय-साइड, कन्वर्जिंग एक्सिस डिजाइन अधिक विशिष्ट या परावर्तक सेंसरों की तुलना में कई सामान्य संवेदन आवश्यकताओं के लिए एक लागत-प्रभावी समाधान प्रदान करता है।

9. अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न (FAQ)

9.1 विशिष्ट संवेदन दूरी या अंतराल क्या है?

डेटाशीट अधिकतम संवेदन अंतराल निर्दिष्ट नहीं करती है। यह पैरामीटर IRED पर लागू करंट, विशिष्ट फोटोट्रांजिस्टर की संवेदनशीलता, आवश्यक आउटपुट सिग्नल स्विंग और अवरुद्ध करने वाली वस्तु की विशेषताओं (अपारदर्शिता, आकार) पर बहुत अधिक निर्भर करता है। यह प्रत्येक अनुप्रयोग के लिए अनुभवजन्य रूप से निर्धारित किया जाता है।

9.2 क्या मैं इस सेंसर का उपयोग धूप में कर सकता हूँ?

सीधी धूप में महत्वपूर्ण इन्फ्रारेड विकिरण होता है और यह फोटोट्रांजिस्टर को संतृप्त कर सकता है, जिससे अविश्वसनीय संचालन हो सकता है। बाहरी या उच्च-परिवेश-प्रकाश अनुप्रयोगों के लिए, अतिरिक्त शील्डिंग, ऑप्टिकल फ़िल्टरिंग, या सिंक्रोनस डिटेक्शन के साथ मॉड्यूलेटेड IR सिग्नल के उपयोग की दृढ़ता से अनुशंसा की जाती है।

9.3 राइज़/फॉल टाइम 1kΩ लोड के साथ क्यों निर्दिष्ट है?

फोटोट्रांजिस्टर की स्विचिंग गति उसके जंक्शन कैपेसिटेंस और लोड रेसिस्टेंस द्वारा बनाए गए RC टाइम कॉन्स्टेंट से प्रभावित होती है। इसे एक मानक लोड (1 kΩ) के साथ निर्दिष्ट करने से उपकरणों के बीच सुसंगत तुलना की अनुमति मिलती है। एक अलग लोड रेसिस्टर का उपयोग करने से प्रभावी राइज़ और फॉल टाइम बदल जाएगा।

10. व्यावहारिक डिजाइन और उपयोग केस

10.1 केस स्टडी: प्रिंटर में पेपर जैम डिटेक्शन

इस अनुप्रयोग में, कई ITR8402-F-A सेंसर पेपर पथ के साथ लगाए जाते हैं। IR बीम सामान्य रूप से पेपर की उपस्थिति से अवरुद्ध रहता है। पेपर जैम का पता तब लगाया जाता है जब बीम दो सेंसर के बीच अपेक्षित पारगमन समय से अधिक समय तक अवरुद्ध नहीं रहता (फोटोट्रांजिस्टर ON), या जब यह उस सेंसर पर अवरुद्ध हो जाता है (फोटोट्रांजिस्टर OFF) जहां पेपर नहीं होना चाहिए। तेज प्रतिक्रिया समय समय पर पहचान सुनिश्चित करता है, जिससे क्षति रोकी जा सकती है।

10.2 केस स्टडी: मोटर स्पीड कंट्रोल के लिए रोटरी एनकोडर

एक स्लॉटेड डिस्क जो मोटर शाफ्ट से जुड़ी होती है, ITR8402-F-A के एमिटर और डिटेक्टर के बीच घूमती है। जैसे-जैसे स्लॉट बीम से गुजरते हैं, वे फोटोट्रांजिस्टर से एक पल्स्ड आउटपुट उत्पन्न करते हैं। इन पल्स की आवृत्ति मोटर की घूर्णन गति के सीधे आनुपातिक होती है। 15µs का प्रतिक्रिया समय उच्च RPM पर भी सटीक गति मापन सक्षम बनाता है।

11. संचालन सिद्धांत

एक ऑप्टो इंटरप्टर, या फोटोइंटरप्टर, एक स्व-निहित घटक है जो एक इन्फ्रारेड प्रकाश स्रोत और एक फोटोडिटेक्टर को एक ही पैकेज में संयोजित करता है, जो एक भौतिक अंतराल के पार एक-दूसरे के सामने होते हैं। IRED को फॉरवर्ड-बायस्ड किया जाता है ताकि अदृश्य इन्फ्रारेड प्रकाश उत्सर्जित हो। विपरीत स्थित फोटोट्रांजिस्टर, एक प्रकाश-नियंत्रित स्विच के रूप में कार्य करता है। जब कोई प्रकाश इस पर नहीं पड़ता (डार्क करंट न्यूनतम होता है) तो इसका कलेक्टर-एमिटर प्रतिरोध बहुत अधिक होता है (यह \"OFF\" होता है)। जब IR प्रकाश इसके बेस क्षेत्र पर पड़ता है, तो इलेक्ट्रॉन-होल जोड़े उत्पन्न होते हैं, जो प्रभावी रूप से ट्रांजिस्टर को बायस करते हैं और एक महत्वपूर्ण कलेक्टर करंट को प्रवाहित होने देते हैं, जिससे यह \"ON\" हो जाता है। अंतराल में रखी गई कोई वस्तु प्रकाश को अवरुद्ध करती है, जिससे फोटोट्रांजिस्टर बंद हो जाता है। इस डिजिटल ON/OFF सिग्नल का उपयोग पहचान के लिए किया जाता है।

12. प्रौद्योगिकी रुझान

ऑप्टो इंटरप्टर की मूल प्रौद्योगिकी परिपक्व है, लेकिन रुझान लघुकरण (छोटे SMD पैकेज), डेटा ट्रांसमिशन अनुप्रयोगों के लिए उच्च गति, और अतिरिक्त सर्किट्री (जैसे श्मिट ट्रिगर या एम्पलीफायर) के एकीकरण पर केंद्रित हैं ताकि एक साफ डिजिटल आउटपुट सिग्नल प्रदान किया जा सके और शोर प्रतिरक्षा में सुधार किया जा सके। बैटरी-संचालित IoT उपकरणों के लिए कम संचालन करंट की ओर भी एक रुझान है। परिवेशी प्रकाश अस्वीकृति के लिए मॉड्यूलेटेड प्रकाश पहचान का मौलिक सिद्धांत मजबूत औद्योगिक और ऑटोमोटिव अनुप्रयोगों के लिए विकास का एक प्रमुख क्षेत्र बना हुआ है।