LTH-301-07 फोटो इंटरप्टर डेटाशीट - स्लॉट प्रकार - आयाम 4.0x3.2x2.5mm - फॉरवर्ड वोल्टेज 1.2V - पावर डिसिपेशन 80mW - तकनीकी दस्तावेज़

1. उत्पाद अवलोकन

LTH-301-07 एक कॉम्पैक्ट, स्लॉट-प्रकार का फोटो इंटरप्टर मॉड्यूल है जिसे नॉन-कॉन्टैक्ट स्विचिंग अनुप्रयोगों के लिए डिज़ाइन किया गया है। यह एक ही आवास के भीतर एक इन्फ्रारेड लाइट-एमिटिंग डायोड (LED) और एक फोटोट्रांजिस्टर को एकीकृत करता है, जो एक भौतिक अंतराल द्वारा अलग किए गए हैं। मूलभूत संचालन सिद्धांत में एमिटर से डिटेक्टर तक जाने वाली इन्फ्रारेड प्रकाश किरण के अवरोधन का समावेश है। जब कोई अपारदर्शी वस्तु स्लॉट में प्रवेश करती है, तो यह प्रकाश पथ को अवरुद्ध कर देती है, जिससे फोटोट्रांजिस्टर का आउटपुट स्थिति बदल जाती है। यह यांत्रिक स्विचों की तुलना में एक विश्वसनीय, घिसाव-मुक्त संवेदन तंत्र प्रदान करता है।

इसके मुख्य लाभों में चलती भागों की अनुपस्थिति के कारण उच्च विश्वसनीयता, तीव्र गति का पता लगाने के लिए उपयुक्त तेज़ स्विचिंग गति, और सटीक स्थिति संवेदन शामिल हैं। यह उपकरण सीधे PCB माउंटिंग या ड्यूल-इन-लाइन सॉकेट के साथ उपयोग के लिए इंजीनियर किया गया है, जो असेंबली में लचीलापन प्रदान करता है। विशिष्ट लक्षित बाज़ार और अनुप्रयोगों में ऑफिस ऑटोमेशन उपकरण जैसे फैक्स मशीन, कॉपियर, प्रिंटर और स्कैनर शामिल हैं, जहाँ इसका उपयोग पेपर डिटेक्शन, एज सेंसिंग और पोजिशन एन्कोडिंग के लिए किया जाता है।

2. गहन तकनीकी पैरामीटर विश्लेषण

2.1 अधिकतम सीमा रेटिंग

ये रेटिंग उन तनाव सीमाओं को परिभाषित करती हैं जिनके बाद उपकरण को स्थायी क्षति हो सकती है। इन स्थितियों के तहत संचालन की गारंटी नहीं है।

• इनपुट LED:अधिकतम निरंतर फॉरवर्ड करंट 50 mA है। पल्स्ड स्थितियों (300 pps, 10 μs पल्स चौड़ाई) के तहत पीक फॉरवर्ड करंट 1 A तक पहुँच सकता है। अधिकतम पावर डिसिपेशन 80 mW है, और रिवर्स वोल्टेज सहनशीलता 5 V तक सीमित है।
• आउटपुट फोटोट्रांजिस्टर:कलेक्टर-एमिटर वोल्टेज रेटिंग 30 V है, जबकि एमिटर-कलेक्टर वोल्टेज 5 V है। अधिकतम कलेक्टर करंट 20 mA है, जिसकी पावर डिसिपेशन सीमा 100 mW है।
• थर्मल सीमाएँ:संचालन तापमान सीमा -25°C से +85°C तक निर्दिष्ट है, जबकि भंडारण सीमा -40°C से +100°C तक व्यापक है। केस से 1.6mm दूर मापने पर लीड सोल्डरिंग तापमान 5 सेकंड के लिए 260°C से अधिक नहीं होना चाहिए।

2.2 विद्युत और प्रकाशीय विशेषताएँ

ये पैरामीटर परिवेश तापमान (TA) 25°C पर सामान्य संचालन स्थितियों के तहत उपकरण के प्रदर्शन को परिभाषित करते हैं।

• इनपुट LED फॉरवर्ड वोल्टेज (V_F):आम तौर पर 1.2 V और अधिकतम 1.6 V जब फॉरवर्ड करंट (I_F) 20 mA पर चलाया जाता है। यह कम वोल्टेज कम-शक्ति लॉजिक सर्किट के लिए उपयुक्त है।
• आउटपुट फोटोट्रांजिस्टर डार्क करंट (I_CEO):जब कोई प्रकाश आपतित नहीं होता है तो लीकेज करंट V_CE=10V पर 100 nA से कम होने की गारंटी है, जो एक अच्छी "बंद" स्थिति सुनिश्चित करता है।
• कपलर प्रदर्शन:मुख्य पैरामीटर ऑन-स्टेट कलेक्टर करंट (I_C(ON)) है, जो कम से कम 0.6 mA होने की गारंटी है जब LED को I_F=20mA और V_CE=5V के साथ चलाया जाता है। कलेक्टर-एमिटर संतृप्ति वोल्टेज (V_CE(SAT)) इन स्थितियों के तहत अधिकतम 0.4 V है, जो एक अच्छी कम-प्रतिरोध "चालू" स्थिति को इंगित करता है।
• स्विचिंग गति:प्रतिक्रिया समय राइज़ टाइम (T_r) और फॉल टाइम (T_f) द्वारा चित्रित किया जाता है। विशिष्ट मान क्रमशः 3 μs और 4 μs हैं, जिनके अधिकतम मान 15 μs और 20 μs हैं। यह गति कई मध्यम-गति संवेदन और गिनती अनुप्रयोगों के लिए पर्याप्त है।

3. यांत्रिक और पैकेज जानकारी

उपकरण में एक मानक थ्रू-होल पैकेज है। आउटलाइन आयाम डेटाशीट में मिलीमीटर में सभी मापों के साथ प्रदान किए गए हैं। मुख्य बॉडी आयाम लीड्स को छोड़कर लंबाई में लगभग 4.0mm, चौड़ाई में 3.2mm और ऊंचाई में 2.5mm हैं। स्लॉट गैप चौड़ाई उस वस्तु के आकार को निर्धारित करने के लिए एक महत्वपूर्ण आयाम है जिसका पता लगाया जा सकता है। लीड्स मानक ड्यूल-इन-लाइन माउंटिंग के लिए दूरी पर हैं। ध्रुवता आवास के भौतिक आकार और/या चिह्न द्वारा इंगित की जाती है; लंबी लीड आम तौर पर LED के एनोड से मेल खाती है। PCB किनारे और अन्य घटकों के सापेक्ष स्लॉट के सटीक स्थान के लिए आयामीय चित्र से परामर्श करना महत्वपूर्ण है।

4. सोल्डरिंग और असेंबली दिशानिर्देश

4.1 सोल्डरिंग प्रक्रिया

प्लास्टिक आवास और आंतरिक घटकों को क्षति से बचाने के लिए उचित सोल्डरिंग महत्वपूर्ण है। आवास को सोल्डर में डुबोया नहीं जाना चाहिए। सोल्डरिंग के दौरान जब उपकरण गर्म हो तो लीड्स पर कोई बाहरी तनाव नहीं लगाया जाना चाहिए।

• हैंड सोल्डरिंग (आयरन):अनुशंसित अधिकतम तापमान 350°C है, प्रति लीड सोल्डरिंग समय 3 सेकंड से अधिक नहीं होना चाहिए। आयरन टिप को आवास के आधार से 2mm से अधिक निकट नहीं लगाया जाना चाहिए।
• वेव सोल्डरिंग:एक विशिष्ट प्रोफ़ाइल की अनुशंसा की जाती है। प्री-हीट तापमान 60 सेकंड तक के लिए 100°C से अधिक नहीं होना चाहिए। सोल्डर वेव तापमान अधिकतम 260°C होना चाहिए, जिसका संपर्क समय 5 सेकंड या उससे कम हो। डुबाने की स्थिति यह सुनिश्चित करनी चाहिए कि सोल्डर आवास आधार के 2mm के भीतर न बढ़े।

4.2 भंडारण स्थितियाँ और शेल्फ लाइफ

सोल्डरबिलिटी और उपकरण अखंडता बनाए रखने के लिए, सख्त भंडारण स्थितियाँ अनिवार्य हैं। आदर्श भंडारण परिवेश 30°C से नीचे तापमान और 70% से नीचे सापेक्ष आर्द्रता है। घटकों को डिलीवरी तिथि के 3 महीने के भीतर असेंबल किया जाना चाहिए। मूल पैकिंग में लंबे समय तक भंडारण के लिए, उन्हें डिसिकेंट के साथ एक सील कंटेनर में या नाइट्रोजन परिवेश डिसिकेटर में रखा जाना चाहिए, लेकिन एक वर्ष से अधिक नहीं। एक बार नमी अवरोध बैग खोलने के बाद, घटकों को <25°C और <60% RH के नियंत्रित वातावरण में 3 महीने के भीतर उपयोग किया जाना चाहिए। संक्षेपण को रोकने के लिए उच्च आर्द्रता में तापमान में तेज़ बदलाव से बचना चाहिए, जिससे पिन ऑक्सीकरण हो सकता है। यदि भंडारण स्थितियाँ पूरी नहीं होती हैं, तो उपयोग से पहले सोल्डरबिलिटी मूल्यांकन की आवश्यकता है।

5. अनुप्रयोग नोट्स और डिज़ाइन विचार

5.1 विशिष्ट अनुप्रयोग सर्किट

सबसे आम विन्यास फोटो इंटरप्टर को डिजिटल स्विच के रूप में उपयोग करना है। एक करंट-लिमिटिंग रेसिस्टर इनपुट LED के साथ श्रृंखला में रखा जाता है, जिसकी गणना आपूर्ति वोल्टेज (V_CC), वांछित फॉरवर्ड करंट (I_F, उदाहरण के लिए, 20mA), और LED के फॉरवर्ड वोल्टेज (V_F~1.2V) के आधार पर की जाती है: R_limit= (V_CC- V_F) / I_F. आउटपुट फोटोट्रांजिस्टर आम तौर पर कलेक्टर से V_Lतक एक पुल-अप रेसिस्टर (R_CC) के साथ जुड़ा होता है। एमिटर ग्राउंड से जुड़ा होता है। जब प्रकाश पथ अवरुद्ध नहीं होता है, तो फोटोट्रांजिस्टर संचालित होता है, कलेक्टर आउटपुट वोल्टेज को कम (V_CE(SAT) के निकट) खींचता है। जब अवरुद्ध होता है, तो फोटोट्रांजिस्टर बंद हो जाता है, और आउटपुट R_Lद्वारा उच्च खींचा जाता है। R_Lका मान आउटपुट वोल्टेज स्विंग और स्विचिंग गति दोनों को प्रभावित करता है; एक कम मान तेज़ गति प्रदान करता है लेकिन उच्च करंट खपत करता है।

5.2 डिज़ाइन विचार

• परिवेश प्रकाश प्रतिरक्षा:चूंकि उपकरण मॉड्यूलेटेड इन्फ्रारेड प्रकाश का उपयोग करता है (इसकी तेज़ स्विचिंग द्वारा निहित), यह स्थिर परिवेश प्रकाश की अच्छी अस्वीकृति प्रदान करता है। हालाँकि, महत्वपूर्ण अनुप्रयोगों के लिए, सीधी धूप या अन्य मजबूत IR स्रोतों को अवरुद्ध करने के लिए अतिरिक्त शील्डिंग या आवास डिज़ाइन आवश्यक हो सकता है।
• वस्तु विशेषताएँ:संवेदन विश्वसनीयता इन्फ्रारेड तरंगदैर्ध्य के प्रति वस्तु की अपारदर्शिता पर निर्भर करती है। पारदर्शी या अत्यधिक परावर्तक सामग्री किरण को विश्वसनीय रूप से अवरुद्ध नहीं कर सकती है।
• संरेखण:सुसंगत संचालन के लिए स्लॉट के साथ वस्तु पथ का सटीक यांत्रिक संरेखण आवश्यक है। स्लॉट चौड़ाई विश्वसनीय ट्रिगरिंग के लिए न्यूनतम वस्तु आकार को परिभाषित करती है।
• डीबाउंसिंग:विद्युत आउटपुट को सॉफ्टवेयर या हार्डवेयर डीबाउंसिंग की आवश्यकता हो सकती है, खासकर यदि यांत्रिक भागों के साथ उपयोग किया जाता है जो चैटर या कंपन कर सकते हैं।

6. प्रदर्शन वक्र और ग्राफिकल डेटा

डेटाशीट विशिष्ट विशेषता वक्रों का संदर्भ देती है जो विस्तृत डिज़ाइन विश्लेषण के लिए आवश्यक हैं। हालाँकि विशिष्ट ग्राफ़ पाठ में पुनरुत्पादित नहीं किए गए हैं, वे आम तौर पर शामिल हैं:

• फॉरवर्ड करंट बनाम फॉरवर्ड वोल्टेज (I_F-V_F):इनपुट LED के लिए संबंध दिखाता है, विभिन्न ड्राइव करंट पर सटीक वोल्टेज ड्रॉप की गणना के लिए उपयोगी।
• कलेक्टर करंट बनाम कलेक्टर-एमिटर वोल्टेज (I_C-V_CE):आपतित प्रकाश तीव्रता (या LED ड्राइव करंट) को पैरामीटर के रूप में लेकर आउटपुट फोटोट्रांजिस्टर के लिए वक्रों का परिवार। यह ग्राफ़ ऑपरेटिंग पॉइंट और लोड रेसिस्टर के मान को निर्धारित करने के लिए महत्वपूर्ण है।
• करंट ट्रांसफर रेशियो (CTR) बनाम फॉरवर्ड करंट:CTR आउटपुट कलेक्टर करंट से इनपुट LED करंट (I_C/I_F) का अनुपात है। यह वक्र दिखाता है कि दक्षता ड्राइव करंट के साथ कैसे बदलती है, जो बिजली खपत और आउटपुट सिग्नल शक्ति के लिए डिज़ाइन को अनुकूलित करने में मदद करता है।
• तापमान निर्भरता:वक्र दिखाते हैं कि फॉरवर्ड वोल्टेज, कलेक्टर करंट, या CTR जैसे पैरामीटर संचालन तापमान सीमा पर कैसे बदलते हैं। गैर-परिवेश वातावरण में विश्वसनीय संचालन सुनिश्चित करने के लिए यह महत्वपूर्ण है।

7. अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न (FAQ)

7.1 फोटो इंटरप्टर और फोटो रिफ्लेक्टर में क्या अंतर है?

एक फोटो इंटरप्टर (या ट्रांसमिसिव सेंसर) में एमिटर और डिटेक्टर एक अंतराल के पार एक-दूसरे के सामने होते हैं। एक वस्तु का पता तब लगाया जाता है जब वह प्रकाश किरण को अवरुद्ध करती है। एक फोटो रिफ्लेक्टर (या रिफ्लेक्टिव सेंसर) में एमिटर और डिटेक्टर साथ-साथ, एक ही दिशा में होते हैं। एक वस्तु का पता तब लगाया जाता है जब वह उत्सर्जित प्रकाश को डिटेक्टर पर वापस परावर्तित करती है। LTH-301-07 एक स्लॉट-प्रकार का फोटो इंटरप्टर है।

7.2 क्या मैं LED को करंट-लिमिटिंग रेसिस्टर के बिना सीधे वोल्टेज से चला सकता हूँ?

नहीं। एक LED एक करंट-ड्रिवन डिवाइस है। इसे सीधे उसके फॉरवर्ड वोल्टेज से अधिक वोल्टेज स्रोत से जोड़ने से अत्यधिक करंट प्रवाहित होगा, संभावित रूप से इसे नष्ट कर देगा। ऑपरेटिंग करंट सेट करने के लिए एक श्रृंखला रेसिस्टर अनिवार्य है।

7.3 भंडारण आर्द्रता स्थिति इतनी महत्वपूर्ण क्यों है?

इलेक्ट्रॉनिक घटकों की प्लास्टिक पैकेजिंग हवा से नमी अवशोषित कर सकती है। उच्च-तापमान सोल्डरिंग प्रक्रिया के दौरान, यह अवशोषित नमी तेजी से फैल सकती है, जिससे आंतरिक विघटन, दरार या "पॉपकॉर्निंग" हो सकती है, जो उपकरण को नुकसान पहुँचाती है। निर्दिष्ट भंडारण स्थितियाँ और बेकिंग आवश्यकताएँ (यदि उजागर हुआ) इससे बचने के लिए डिज़ाइन की गई हैं।

7.4 मैं फोटोट्रांजिस्टर पर पुल-अप रेसिस्टर (R_L) का मान कैसे चुनूँ?

चुनाव में एक समझौता शामिल है। एक छोटा R_Lतेज़ राइज़ टाइम प्रदान करता है (क्योंकि यह सर्किट कैपेसिटेंस को तेज़ी से चार्ज करता है) और एक मजबूत "लो" सिग्नल, लेकिन जब ट्रांजिस्टर चालू होता है तो यह अधिक बिजली की खपत करता है। एक बड़ा R_Lबिजली बचाता है लेकिन स्विचिंग गति को धीमा कर देता है और कमजोर पुल-अप का परिणाम देता है। एक सामान्य शुरुआती बिंदु 1kΩ और 10kΩ के बीच है, लेकिन गति माप के लिए डेटाशीट की परीक्षण स्थिति R_L=100Ω इंगित करती है कि यह अपेक्षाकृत कम प्रतिबाधा को चला सकता है।