Photointerrupter LTH-1650-01 डेटाशीट - फोकल दूरी 3mm - इन्फ्रारेड कट-ऑफ प्रकार - अंग्रेजी तकनीकी दस्तावेज़

1. उत्पाद अवलोकन

LTH-1650-01 एक कॉम्पैक्ट, ट्रांसमिसिव-टाइप फोटोइंटरप्टर मॉड्यूल है। इसका मुख्य कार्य इसके एकीकृत इन्फ्रारेड लाइट-एमिटिंग डायोड (LED) और एक सिलिकॉन फोटोट्रांजिस्टर के बीच इन्फ्रारेड लाइट बीम के अवरोध का पता लगाना है। इसका प्राथमिक डिज़ाइन लाभ इसकी एकीकृत 3mm फोकल दूरी है, जो उस विशिष्ट अंतराल पर वस्तु का पता लगाने के लिए संवेदनशीलता को अनुकूलित करती है। एक इन्फ्रारेड कट-ऑफ टाइप डिवाइस के रूप में, इसे परिवेशी दृश्य प्रकाश से हस्तक्षेप को कम करने के लिए डिज़ाइन किया गया है, जिससे विभिन्न संवेदन अनुप्रयोगों में विश्वसनीयता बढ़ती है। लक्षित बाजार में मुख्य रूप से ऑफिस ऑटोमेशन उपकरण, औद्योगिक नियंत्रण प्रणालियाँ और गैर-संपर्क स्थिति या वस्तु का पता लगाने वाली उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स शामिल हैं।

2. गहन तकनीकी पैरामीटर विश्लेषण

2.1 पूर्ण अधिकतम रेटिंग्स

ये पैरामीटर उन तनाव सीमाओं को परिभाषित करते हैं जिनके परे डिवाइस को स्थायी क्षति हो सकती है। ये सामान्य संचालन के लिए अभिप्रेत नहीं हैं।

• इनपुट एलईडी पावर डिसिपेशन (P_D): अधिकतम 75 mW। यह आगे की धारा और वोल्टेज ड्रॉप से संयुक्त थर्मल लोड को सीमित करता है।
• LED पीक फॉरवर्ड करंट (I_CP): पल्स्ड स्थितियों (300 pps, 10 µs पल्स चौड़ाई) में 1 A। यह बेहतर सिग्नल डिटेक्शन के लिए संक्षिप्त उच्च-तीव्रता वाले पल्स की अनुमति देता है।
• LED सतत अग्र धारा (I_F): अधिकतम 60 mA DC. यह निरंतर संचालन के लिए सुरक्षित सीमा है।
• LED रिवर्स वोल्टेज (V_R): 5 V. इससे अधिक होने पर LED जंक्शन क्षतिग्रस्त हो सकता है।
• फोटोट्रांजिस्टर पावर डिसिपेशन (P_C): अधिकतम 100 mW, संग्राहक धारा और संग्राहक-उत्सर्जक वोल्टेज द्वारा निर्धारित।
• संग्राहक-उत्सर्जक वोल्टेज (V_CEO): फोटोट्रांजिस्टर के लिए अधिकतम 30 V।
• कलेक्टर करंट (I_C): आउटपुट ट्रांजिस्टर के लिए अधिकतम 20 mA.
• ऑपरेटिंग तापमान (T_opr): -25°C से +85°C. यह उपकरण औद्योगिक और वाणिज्यिक वातावरण की एक विस्तृत श्रृंखला के लिए उपयुक्त है।
• लीड सोल्डरिंग तापमान (T_S): 260°C अधिकतम 5 सेकंड के लिए, केस से 1.6mm दूरी पर स्थित लीड्स के लिए निर्दिष्ट। यह वेव या रीफ्लो सोल्डरिंग प्रक्रियाओं के लिए महत्वपूर्ण है।

2.2 Electrical & Optical Characteristics

ये पैरामीटर परिवेशी तापमान (T_A) 25°C पर निर्दिष्ट किए गए हैं और सामान्य संचालन स्थितियों में डिवाइस के प्रदर्शन को परिभाषित करते हैं।

• LED फॉरवर्ड वोल्टेज (V_F): आमतौर पर I_F = 20 mA पर 1.2V से 1.6V। इसका उपयोग आवश्यक करंट-लिमिटिंग रेसिस्टर मान की गणना के लिए किया जाता है।
• LED रिवर्स करंट (I_R): अधिकतम 100 µA V_R=5V पर, जो LED के रिवर्स-बायस्ड होने पर लीकेज करंट को दर्शाता है।
• कलेक्टर-एमिटर डार्क करंट (I_CEO): अधिकतम 100 nA V_CE=10V बिना प्रकाश इनपुट के। यह फोटोट्रांजिस्टर की लीकेज करंट है, जो "ऑफ-स्टेट" सिग्नल लेवल को प्रभावित करती है।
• कलेक्टर-एमिटर संतृप्ति वोल्टेज (V_CE(SAT)): आमतौर पर I पर 0.4V_C=0.05mA और I_F=20mA. यह ट्रांजिस्टर के पूरी तरह "चालू" होने पर इसके पार का वोल्टेज है, जो लॉजिक-लेवल इंटरफेसिंग के लिए महत्वपूर्ण है।

3. Binning System Explanation

डिवाइस में एक परफॉर्मेंस बिनिंग सिस्टम है जो ऑन-स्टेट कलेक्टर करंट (I_C(ON)) पर आधारित है, जिसे मानकीकृत स्थितियों (V के तहत मापा जाता है_CE=5V, I_F=20mA, gap d=3.0mm). This current directly correlates with the sensitivity of the coupler.

• BIN A: I_C(ON) 100 µA से 300 µA तक की सीमा। यह मानक संवेदनशीलता ग्रेड है।
• BIN B: I_C(ON) 260 µA से 650 µA तक की सीमा। यह बिन उच्च संवेदनशीलता प्रदान करता है।
• BIN C: I_C(ON) 400 µA से 1200 µA तक की सीमा में। यह उपलब्ध उच्चतम संवेदनशीलता ग्रेड है।

यह बिनिंग डिजाइनरों को उनके अनुप्रयोग के लिए सुसंगत संवेदनशीलता वाला उपकरण चुनने की अनुमति देती है, जिससे उत्पादन बैचों में विश्वसनीय ट्रिगरिंग थ्रेशोल्ड सुनिश्चित होते हैं।

4. Performance Curve Analysis

The datasheet references typical characteristic curves which provide graphical insight into device behavior under varying conditions. While specific graphs are not detailed in the text, standard curves for such a device would typically include:

• Forward Current vs. Forward Voltage (I_F-V_F): इन्फ्रारेड एलईडी के लिए गैर-रैखिक संबंध दर्शाता है, जो ड्राइवर सर्किट डिजाइन के लिए महत्वपूर्ण है।
• कलेक्टर करंट बनाम कलेक्टर-एमिटर वोल्टेज (I_C-V_CE): एलईडी फॉरवर्ड करंट (I) के साथ वक्रों का परिवार_F) एक पैरामीटर के रूप में, फोटोट्रांजिस्टर की आउटपुट विशेषताओं को दर्शाता है।
• ऑन-स्टेट कलेक्टर करंट बनाम फॉरवर्ड करंट (I_C(ON)-I_F): ऑप्टिकल कपलिंग की ट्रांसफर विशेषता और रैखिकता को प्रदर्शित करता है।
• On-State Collector Current vs. Ambient Temperature (I_C(ON)-T_A): Shows how sensitivity degrades with increasing temperature, a critical factor for thermal management in designs.
• Response Time Characteristics: डेटाशीट परीक्षण स्थितियों (V_R=5V, I_F=2mA, R_CE=5V, I_C) 3-15 µs और फॉल टाइम (T_L=100Ω). ये मान सेंसर की अधिकतम स्विचिंग गति क्षमता को परिभाषित करते हैं।

5. Mechanical & Package Information

पैकेज एक मानक थ्रू-होल प्रकार का है। डेटाशीट से प्रमुख आयामी नोट्स में शामिल हैं:

• सभी आयाम मिलीमीटर में दिए गए हैं, इंच कोष्ठकों में दिए गए हैं।
• डिफ़ॉल्ट सहनशीलता ±0.25mm (±0.010") है, जब तक कि किसी विशिष्ट फ़ीचर का अलग से उल्लेख न किया गया हो।
• फोकल दूरी (अधिकतम संवेदनशीलता के लिए emitter और detector विंडो के बीच का इष्टतम अंतर) 3 mm के रूप में निर्दिष्ट है।
• पैकेज में ढाले गए स्लॉट या फीचर्स शामिल हैं जो सटीक पीसीबी माउंटिंग और संरेखण में सहायता करते हैं।
• पैकेज बॉडी पर ध्रुवता स्पष्ट रूप से चिह्नित होती है, आमतौर पर एलईडी एनोड (या फोटोट्रांजिस्टर कलेक्टर) पिन के पास एक बिंदु या बेवल कोने के साथ। सर्किट कार्य के लिए सही अभिविन्यास आवश्यक है।

6. Soldering & Assembly Guidelines

Proper handling is required to maintain device integrity.

• Soldering: लीड सोल्डरिंग तापमान के लिए पूर्ण अधिकतम रेटिंग 5 सेकंड के लिए 260°C है, जिसे प्लास्टिक केस से 1.6mm (0.063") की दूरी पर मापा गया है। यह दिशानिर्देश वेव या हैंड सोल्डरिंग के दौरान आंतरिक डाई बॉन्ड और प्लास्टिक एनकैप्सुलेशन को थर्मल क्षति से बचाने में मदद करता है।
• सफाई: डिवाइस की प्लास्टिक सामग्री के अनुकूल मानक PCB सफाई सॉल्वेंट्स का उपयोग करें। अत्यधिक शक्ति या लंबे समय तक एक्सपोजर के साथ अल्ट्रासोनिक सफाई से बचें।
• भंडारण: उपकरणों को भंडारण तापमान सीमा (T_stg) -40°C से +100°C के तापमान और कम आर्द्रता, एंटी-स्टैटिक वातावरण में नमी अवशोषण और इलेक्ट्रोस्टैटिक डिस्चार्ज (ESD) क्षति को रोकने के लिए।

7. Application Recommendations

7.1 विशिष्ट अनुप्रयोग परिदृश्य

As indicated in the datasheet, primary applications include:

• Printers & Fax Machines: For paper-out detection, paper jam sensing, cover-open detection, and carriage position sensing.
• ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक स्विच: वेंडिंग मशीनों, गिनती, लिमिट स्विचिंग और रोटरी एनकोडर डिस्क संवेदन के लिए औद्योगिक स्वचालन में उपयोग किया जाता है।
• उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स: डिस्क ड्राइव, टेप डेक, या अन्य मीडिया हैंडलिंग सिस्टम में स्लॉट सेंसर।

7.2 डिज़ाइन संबंधी विचार

• करंट लिमिटिंग रेसिस्टर (एलईडी के लिए): आपूर्ति वोल्टेज (V) के आधार पर गणना की जानी चाहिए_CC), एलईडी फॉरवर्ड वोल्टेज (V_F ~1.4V typ.), और वांछित फॉरवर्ड करंट (I_F). निरंतर I को 60 mA से अधिक न करें।_F एक सामान्य ऑपरेटिंग पॉइंट 20 mA है।
• लोड रेसिस्टर (फोटोट्रांजिस्टर के लिए): पुल-अप रेसिस्टर (R) का मान_Lकलेक्टर से जुड़ा प्रतिरोध आउटपुट वोल्टेज स्विंग निर्धारित करता है और स्विचिंग गति को प्रभावित करता है। छोटा R_L तेज गिरावट समय देता है लेकिन आउटपुट वोल्टेज आयाम कम कर देता है। परीक्षण स्थिति में R_L=100Ω का उपयोग होता है।
• विद्युत शोर प्रतिरक्षा: लंबी तार दौड़ या शोरगुल वाले वातावरण के लिए, डिवाइस के पास बिजली आपूर्ति पिनों के पार एक छोटा बाईपास कैपेसिटर (जैसे, 0.1µF) जोड़ने और शील्डेड केबल्स का उपयोग करने पर विचार करें।
• ऑप्टिकल विचार: ऑप्टिकल पथ (3mm का अंतर) को धूल, गंदगी या संघनन से मुक्त रखें। इन्फ्रारेड कट-ऑफ फिल्टर मदद करता है, लेकिन सेंसर के करीब मजबूत परिवेशी इन्फ्रारेड स्रोत (जैसे सूरज की रोशनी या गरमागरम बल्ब) गलत ट्रिगरिंग का कारण बन सकते हैं।

8. Technical Comparison & Differentiation

Compared to basic phototransistors or photodiodes, this integrated photointerrupter offers key advantages:

• Aligned Optics: एमिटर और डिटेक्टर एक निश्चित, कठोर पैकेज में पूर्व-संरेखित होते हैं, जिससे असेंबली के दौरान सटीक यांत्रिक संरेखण की आवश्यकता समाप्त हो जाती है, यह अलग-अलग घटकों की तुलना में एक महत्वपूर्ण लाभ है।
• अनुकूलित अंतराल: 3mm फोकल दूरी उस विशिष्ट एयर गैप पर चरम संवेदनशीलता के लिए फैक्ट्री-सेट है।
• परिवेश प्रकाश अस्वीकृति: फोटोट्रांजिस्टर पर इन्फ्रारेड कट-ऑफ फिल्टर दृश्य प्रकाश के प्रति संवेदनशीलता को काफी कम कर देता है, जिससे सामान्य इनडोर प्रकाश व्यवस्था में सिग्नल-टू-नॉइज़ अनुपात में सुधार होता है।
• Compact Form Factor: एकल, छोटे पैकेज में एक संपूर्ण ऑप्टिकल स्विच समाधान प्रदान करता है।

9. Frequently Asked Questions (FAQs)

प्र: विभिन्न बिन (ए, बी, सी) का उद्देश्य क्या है?
उ: बिन उपकरणों को उनकी संवेदनशीलता (I_C(ON)). कम कंट्रास्ट वाली वस्तुओं का पता लगाने, लंबा जीवनकाल (क्योंकि LED का आउटपुट समय के साथ कम होता है), या अधिक धूल स्तर पर संचालन के लिए उच्च बिन (B या C) चुनें। मानक अनुप्रयोगों के लिए बिन A पर्याप्त है।

Q: क्या मैं LED को सीधे वोल्टेज स्रोत से चला सकता हूँ?
A: नहीं। LED एक करंट-ड्रिवन डिवाइस है। आपको फॉरवर्ड करंट (I_F) को एक सुरक्षित और स्थिर मान पर सेट करने के लिए एक श्रृंखला करंट-लिमिटिंग रेसिस्टर का उपयोग करना चाहिए, जैसा कि सभी अनुप्रयोग सर्किट में दिखाया गया है।

Q: मैं आउटपुट को माइक्रोकंट्रोलर के साथ कैसे इंटरफेस करूं?
A: फोटोट्रांजिस्टर एक स्विच की तरह कार्य करता है। इसके एमिटर को ग्राउंड से, और इसके कलेक्टर को एक पुल-अप रेसिस्टर (जैसे, 10kΩ) के माध्यम से एक डिजिटल इनपुट पिन से कनेक्ट करें। जब बीम अबाधित रहता है, तो ट्रांजिस्टर ऑन रहता है, जिससे पिन लो (निम्न) हो जाता है। जब बीम अवरुद्ध होता है, तो ट्रांजिस्टर ऑफ हो जाता है, और पुल-अप रेसिस्टर पिन को हाई (उच्च) खींचता है। सुनिश्चित करें कि माइक्रोकंट्रोलर के इनपुट लॉजिक स्तर आउटपुट वोल्टेज स्विंग के साथ संगत हैं ("ऑन" के लिए लगभग 0V, "ऑफ" के लिए लगभग V_CC )

Q: प्रतिक्रिया समय को क्या प्रभावित करता है?
A> The intrinsic speed of the phototransistor, the value of the load resistor (R_L), और सर्किट ट्रेस की कैपेसिटेंस। तेज स्विचिंग के लिए, एक छोटे R का उपयोग करें_L जैसा कि वांछित आउटपुट करंट और वोल्टेज स्तरों द्वारा अनुमति दी जाती है।

10. Practical Use Case Example

परिदृश्य: डेस्कटॉप प्रिंटर में पेपर-आउट सेंसर।
फोटोइंटरप्टर प्रिंटर फ्रेम पर इस प्रकार लगाया जाता है कि ट्रे में कागज का ढेर 3mm के ऑप्टिकल गैप के भीतर बैठ जाता है, जिससे इन्फ्रारेड बीम अवरुद्ध हो जाती है। पेपर ट्रे फॉलोअर से जुड़े एक लीवर या फ्लैग का उपयोग किया जा सकता है। जब कागज मौजूद होता है, तो बीम अवरुद्ध होती है, फोटोट्रांजिस्टर बंद रहता है, और इसका आउटपुट हाई रहता है। जब कागज की अंतिम शीट फीड हो जाती है, तो फॉलोअर हिलता है और बीम का मार्ग खुल जाता है। फोटोट्रांजिस्टर चालू हो जाता है, जिससे आउटपुट लो हो जाता है। प्रिंटर के मुख्य कंट्रोलर द्वारा इस लॉजिक ट्रांजिशन का पता लगाया जाता है, जो तब यूजर इंटरफेस पर "पेपर आउट" चेतावनी सक्रिय कर देता है। इन्फ्रारेड कट-ऑफ फिल्टर प्रिंटर की आंतरिक लाइटिंग या कमरे की रोशनी से गलत ट्रिगर होने से रोकता है।

11. संचालन सिद्धांत

यह उपकरण मॉड्यूलेटेड ऑप्टिकल कपलिंग के सिद्धांत पर कार्य करता है। एक आंतरिक इन्फ्रारेड एलईडी उपयुक्त करंट के साथ फॉरवर्ड-बायस्ड होने पर प्रकाश उत्सर्जित करती है। सीधे विपरीत, एक ही पैकेज के भीतर, एक सिलिकॉन एनपीएन फोटोट्रांजिस्टर स्थित है। फोटोट्रांजिस्टर का बेस क्षेत्र प्रकाश के संपर्क में है। जब एलईडी से आने वाले इन्फ्रारेड फोटॉन बेस-कलेक्टर जंक्शन पर टकराते हैं, तो वे इलेक्ट्रॉन-होल युग्म उत्पन्न करते हैं। यह फोटोजनरेटेड करंट बेस करंट के रूप में कार्य करता है, जिससे ट्रांजिस्टर बहुत अधिक कलेक्टर करंट (I_C) का संचालन करता है, जो प्रकाश की तीव्रता के समानुपाती होता है। उनके बीच 3mm स्लॉट से गुजरने वाली कोई वस्तु इस प्रकाश किरण को अवरुद्ध कर देती है, जिससे फोटोट्रांजिस्टर बंद हो जाता है। यह एक भौतिक घटना के आधार पर एक स्पष्ट, विद्युत रूप से पृथक स्विचिंग सिग्नल प्रदान करता है।

12. Technology Trends

Photointerrupters remain fundamental components in position sensing. Current trends in the field include:

• Miniaturization: कॉम्पैक्ट उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स में PCB स्थान बचाने के लिए और भी छोटे सरफेस-माउंट डिवाइस (SMD) पैकेजों का विकास।
• एकीकरण: हिस्टैरिसीस के लिए Schmitt ट्रिगर्स, कमजोर संकेतों के लिए एम्पलीफायर, या यहां तक कि एक साफ, प्रसंस्कृत डिजिटल आउटपुट प्रदान करने के लिए डिजिटल इंटरफेस (I2C) जैसे अतिरिक्त सर्किटरी को चिप पर शामिल करना, जिससे माइक्रोकंट्रोलर इंटरफेसिंग सरल हो जाती है।
• उन्नत प्रदर्शन: LED दक्षता और फोटोडिटेक्टर संवेदनशीलता में सुधार कम धाराओं पर संचालन की अनुमति देते हैं, जिससे बिजली की खपत और ऊष्मा उत्पादन कम होता है।
• विशेष प्रकार: रोटरी एन्कोडिंग के लिए स्लॉटेड पहियों वाले उपकरण, या परावर्तक प्रकार जहां उत्सर्जक और डिटेक्टर एक ही दिशा में होते हैं ताकि परावर्तक चिह्नों का पता लगाया जा सके।

ऑप्टिकल इंटरप्शन का मूल सिद्धांत अपनी गैर-संपर्क प्रकृति, विश्वसनीयता और सरलता के कारण मजबूत बना हुआ है, जो मेक्ट्रोनिक सिस्टम डिजाइन में इसकी निरंतर प्रासंगिकता सुनिश्चित करता है।