LTH-301-23P1 फोटोइंटरप्टर डेटाशीट - आयाम 7.62mm - वोल्टेज 1.6V - पावर 60mW - अंग्रेजी तकनीकी दस्तावेज़

1. उत्पाद अवलोकन

LTH-301-23P1 एक कॉम्पैक्ट, थ्रू-होल माउंटेड फोटोइंटररप्टर मॉड्यूल है। यह एक गैर-संपर्कीय ऑप्टिकल स्विच के रूप में कार्य करता है, जो एक इन्फ्रारेड लाइट-एमिटिंग डायोड (IR LED) और एक फोटोट्रांजिस्टर के जोड़े का उपयोग करता है। मूल सिद्धांत में IR LED द्वारा प्रकाश उत्सर्जित करना शामिल है, जिसका पता फोटोट्रांजिस्टर द्वारा लगाया जाता है। जब कोई वस्तु एमिटर और डिटेक्टर के बीच के प्रकाश मार्ग को अवरुद्ध करती है, तो फोटोट्रांजिस्टर का आउटपुट स्टेट बदल जाता है, जो भौतिक संपर्क के बिना सटीक स्थिति संवेदन, वस्तु का पता लगाने, या लिमिट स्विचिंग को सक्षम बनाता है। इसके प्राथमिक लाभों में तेज स्विचिंग गति, विश्वसनीय गैर-संपर्कीय संचालन और एक डिज़ाइन शामिल है जो सीधे PCB या ड्यूल-इन-लाइन सॉकेट माउंटिंग के लिए उपयुक्त है, जो इसे प्रिंटर, कॉपियर, वेंडिंग मशीन और औद्योगिक स्वचालन में अनुप्रयोगों के लिए आदर्श बनाता है जहां स्थायित्व और सटीकता की आवश्यकता होती है।

2. गहन तकनीकी पैरामीटर विश्लेषण

2.1 पूर्ण अधिकतम रेटिंग्स

ये रेटिंग उन सीमाओं को परिभाषित करती हैं जिनके बाद डिवाइस को स्थायी क्षति हो सकती है। डिवाइस को लगातार इन सीमाओं पर या उनके निकट संचालित करने की अनुशंसा नहीं की जाती है।

• IR Diode Continuous Forward Current (I_F): 50 mA. यह अधिकतम स्थिर-अवस्था धारा है जो इन्फ्रारेड एलईडी से प्रवाहित की जा सकती है।
• IR डायोड रिवर्स वोल्टेज (V_R): 5 V. LED पर इस रिवर्स बायस वोल्टेज से अधिक वोल्टेज ब्रेकडाउन का कारण बन सकता है।
• ट्रांजिस्टर कलेक्टर करंट (I_C): 20 mA. फोटोट्रांजिस्टर के कलेक्टर द्वारा संभाली जा सकने वाली अधिकतम निरंतर धारा।
• ट्रांजिस्टर पावर डिसिपेशन (P_D): 25°C पर 75 mW, 25°C से ऊपर 1.33 mW/°C की रैखिक दर से कम होती है। यह फोटोट्रांजिस्टर में उत्पन्न ऊष्मा को सीमित करती है।
• IR डायोड पीक फॉरवर्ड करंट: 1 A (पल्स चौड़ाई = 10 µs, 300 pps)। उच्च तात्कालिक प्रकाशिक आउटपुट की आवश्यकता वाले अनुप्रयोगों के लिए संक्षिप्त, उच्च-धारा स्पंदों की अनुमति देता है।
• डायोड पावर डिसिपेशन (P_D): 25°C पर 60 mW, जो 1.33 mW/°C की दर से कम होती है। यह IR LED की तापीय सीमाओं को नियंत्रित करता है।
• फोटोट्रांजिस्टर कलेक्टर-एमिटर वोल्टेज (V_CEO): 30 V. ट्रांजिस्टर के बंद होने पर कलेक्टर और एमिटर के बीच लगाया जा सकने वाला अधिकतम वोल्टेज।
• Phototransistor Emitter-Collector Voltage (V_ECO): 5 V. The maximum reverse voltage across the collector-emitter junction.
• Operating Temperature Range: -25°C से +85°C. विश्वसनीय डिवाइस संचालन के लिए परिवेशी तापमान सीमा।
• भंडारण तापमान सीमा: -55°C से +100°C. गैर-संचालनात्मक भंडारण के लिए तापमान सीमा।
• लेड सोल्डरिंग तापमान: केस से 1.6 मिमी की दूरी पर 5 सेकंड के लिए 260°C। पैकेज क्षति को रोकने के लिए रीफ्लो या हैंड-सोल्डरिंग प्रोफाइल को परिभाषित करता है।

2.2 Electrical & Optical Characteristics

ये पैरामीटर मानक परीक्षण स्थितियों (T_A = 25°C) के तहत मापे जाते हैं और डिवाइस की विशिष्ट प्रदर्शन क्षमता को परिभाषित करते हैं।

2.2.1 Input LED Characteristics

• Forward Voltage (V_F): आमतौर पर I पर 1.2V से 1.6V_F = 20 mA. यह मानक परीक्षण धारा के साथ संचालित होने पर IR LED के पार वोल्टेज ड्रॉप है। इस मान और आपूर्ति वोल्टेज के आधार पर एक करंट-लिमिटिंग रेसिस्टर की गणना अवश्य की जानी चाहिए।
• रिवर्स करंट (I_R): V पर अधिकतम 100 µA_R = 5V. यह वह छोटी लीकेज करंट है जब LED रिवर्स-बायस्ड होती है।

2.2.2 आउटपुट फोटोट्रांजिस्टर विशेषताएँ

• कलेक्टर-एमिटर ब्रेकडाउन वोल्टेज (V_(BR)CEO): I = 1mA पर न्यूनतम 30V._C यह उच्च ब्रेकडाउन वोल्टेज कलेक्टर सर्किट में उच्च आपूर्ति वोल्टेज के उपयोग की अनुमति देता है।
• एमिटर-कलेक्टर ब्रेकडाउन वोल्टेज (V_(BR)ECO): I पर न्यूनतम 5V_E = 100µA.
• कलेक्टर-एमिटर डार्क करंट (I_CEO): V पर अधिकतम 100 nA_CE = 10V. यह लीकेज करंट है जब फोटोट्रांजिस्टर पूर्ण अंधकार में होता है (कोई IR प्रकाश नहीं)। सेंसिंग एप्लिकेशन में अच्छे सिग्नल-टू-नॉइज़ रेशियो के लिए कम मूल्य महत्वपूर्ण है।

2.2.3 कपलर (संपूर्ण डिवाइस) विशेषताएँ

• Collector-Emitter Saturation Voltage (V_CE(SAT)): I पर अधिकतम 0.4V_C = 0.2mA और I_F = 20mA. यह वह वोल्टेज है जो फोटोट्रांजिस्टर के पार होता है जब वह पूरी तरह से "चालू" (संतृप्त) होता है। एक कम मान बेहतर है क्योंकि यह बिजली की हानि को कम से कम करता है।
• On-State Collector Current (I_C(ON)): Minimum 0.4 mA at V_CE = 5V and I_F = 20mA. यह IR LED के चालित होने और प्रकाश मार्ग के अवरोधित न होने पर उत्पन्न न्यूनतम फोटोकरंट निर्दिष्ट करता है। यह पैरामीटर सीधे डिवाइस की संवेदनशीलता से संबंधित है।
• उदय काल (T_r): परीक्षण स्थितियों के तहत सामान्य 25 µs (I_C=2mA, R_L=1kΩ, V_CE=5V). यह वह समय है जब आईआर एलईडी चालू होने पर फोटोट्रांजिस्टर आउटपुट अपने अंतिम मान के 10% से 90% तक संक्रमण करता है।
• फॉल टाइम (T_f): समान परिस्थितियों में सामान्यतः 26 µs। यह वह संक्रमण समय है जब आईआर एलईडी बंद की जाती है। ये स्विचिंग समय उस अधिकतम आवृत्ति को परिभाषित करते हैं जिस पर डिवाइस विश्वसनीय रूप से कार्य कर सकता है।

3. Mechanical & Package Information

3.1 पैकेज आयाम

डिवाइस एक मानक 4-पिन ड्यूल-इन-लाइन पैकेज में रखा गया है। डेटाशीट से प्रमुख आयामीय नोट्स में शामिल हैं:

• सभी आयाम मिलीमीटर में दिए गए हैं, जिनके कोष्ठकों में इंच में मान दर्शाए गए हैं।
• मानक सहनशीलता ±0.25mm (±0.010") है, जब तक कि कोई विशिष्ट फ़ीचर नोट अन्यथा न बताए।
• बॉडी की चौड़ाई लगभग 7.62mm है, और थ्रू-होल PCB माउंटिंग के लिए पिन स्पेसिंग एक मानक 0.1-इंच (2.54mm) ग्रिड पैटर्न का अनुसरण करती है।

यह पैकेज वेव सोल्डरिंग या मैन्युअल सोल्डरिंग प्रक्रियाओं के लिए डिज़ाइन किया गया है। डेटाशीट में दिया गया आयामी चित्र PCB फुटप्रिंट डिज़ाइन के लिए महत्वपूर्ण माप प्रदान करता है, जिसमें लीड व्यास, पिन अंतराल (पंक्तियों और स्तंभों के बीच), बॉडी की लंबाई और चौड़ाई, और स्लॉट गैप चौड़ाई शामिल है जो संवेदन एपर्चर को परिभाषित करती है।

3.2 पिनआउट और ध्रुवता पहचान

डिवाइस में चार पिन हैं। आमतौर पर, दो पिन IR LED के एनोड और कैथोड के लिए होते हैं, और अन्य दो फोटोट्रांजिस्टर के कलेक्टर और एमिटर के लिए होते हैं। डेटाशीट चित्र पिन 1 को दर्शाता है, जो सही ओरिएंटेशन के लिए महत्वपूर्ण है। IR LED एक एनोड-ड्राइवन डिवाइस है, और फोटोट्रांजिस्टर एक NPN प्रकार का है जहां कलेक्टर को एक लोड रेसिस्टर के माध्यम से सकारात्मक आपूर्ति से जोड़ा जाना चाहिए, और एमिटर को ग्राउंड से। LED से गलत पोलैरिटी कनेक्शन उसे प्रकाश उत्सर्जित करने से रोकेगा, और फोटोट्रांजिस्टर से गलत कनेक्शन के परिणामस्वरूप कोई आउटपुट सिग्नल नहीं मिलेगा।

4. Soldering & Assembly Guidelines

डेटाशीट एक महत्वपूर्ण सोल्डरिंग पैरामीटर निर्दिष्ट करती है: लीड्स को प्लास्टिक केस से 1.6 मिमी (0.063") की दूरी पर मापे जाने पर अधिकतम 5 सेकंड के लिए 260°C के तापमान के अधीन किया जा सकता है। यह दिशानिर्देश वेव सोल्डरिंग या हैंड-सोल्डरिंग ऑपरेशन के दौरान आंतरिक सेमीकंडक्टर डाई और प्लास्टिक पैकेज सामग्री को थर्मल क्षति से बचाने के लिए आवश्यक है। रीफ्लो सोल्डरिंग के लिए, एक मानक प्रोफाइल का उपयोग किया जाना चाहिए जिसमें पीक तापमान 260°C से अधिक न हो और लिक्विडस से ऊपर का समय (TAL) नियंत्रित हो। थ्रू-होल कंपोनेंट सोल्डरिंग के लिए JEDEC या IPC मानकों का पालन करने की सलाह दी जाती है।

5. एप्लिकेशन सुझाव

5.1 विशिष्ट अनुप्रयोग सर्किट

The most common circuit configuration involves driving the IR LED with a constant current source or, more simply, a voltage source in series with a current-limiting resistor (R_सीमा). R_सीमा = (V_CC - V_F) / I_F. For a 5V supply and a desired I_F of 20mA, with V_F = 1.4V, R_सीमा = (5 - 1.4) / 0.02 = 180 Ω. फोटोट्रांजिस्टर आउटपुट आमतौर पर एक स्विच के रूप में जुड़ा होता है: कलेक्टर V से जुड़ा होता है_CC एक पुल-अप रेसिस्टर (R के माध्यम से_load), और एमिटर ग्राउंड से जुड़ा हुआ है। आउटपुट सिग्नल कलेक्टर नोड से लिया जाता है। जब ट्रांजिस्टर पर प्रकाश पड़ता है, तो यह चालू हो जाता है, जिससे कलेक्टर वोल्टेज कम (V के निकट) हो जाता है।_CE(SAT)). जब प्रकाश मार्ग अवरुद्ध हो जाता है, तो ट्रांजिस्टर बंद हो जाता है, और कलेक्टर वोल्टेज R द्वारा V तक उच्च खींच लिया जाता है।_CC by R_load. The value of R_load स्विचिंग गति और वर्तमान खपत को प्रभावित करता है; एक छोटा रेसिस्टर तेज स्विचिंग देता है लेकिन 'ऑन' अवस्था में उच्च शक्ति अपव्यय होता है।

5.2 डिज़ाइन विचार

• Ambient Light Immunity: चूंकि यह उपकरण इन्फ्रारेड प्रकाश का उपयोग करता है, इसलिए यह दृश्यमान परिवेशी प्रकाश के प्रति कुछ हद तक प्रतिरक्षित है। हालांकि, आईआर विकिरण के मजबूत स्रोत (जैसे, सूर्य का प्रकाश, गरमागरम बल्ब) गलत ट्रिगरिंग का कारण बन सकते हैं। एक मॉड्यूलेटेड आईआर सिग्नल और सिंक्रोनस डिटेक्शन का उपयोग करने से प्रतिरक्षा में काफी सुधार हो सकता है।
• संरेखण: अधिकतम सिग्नल शक्ति के लिए एमिटर और डिटेक्टर स्लॉट्स के बीच सटीक यांत्रिक संरेखण महत्वपूर्ण है। पीसीबी फुटप्रिंट और माउंटिंग को इस संरेखण को सुनिश्चित करना चाहिए।
• वस्तु विशेषताएँ: बीम को अवरुद्ध करने वाली वस्तु प्रयुक्त IR तरंगदैर्ध्य के प्रति अपारदर्शी होनी चाहिए। परावर्तक या पारभासी सामग्री सेंसर को विश्वसनीय रूप से ट्रिगर नहीं कर सकती है।
• गति आवश्यकताएँ: उदय और पतन समय (~25 µs) अधिकतम स्विचिंग आवृत्ति को लगभग 1/(Tr+Tf) ≈ 20 kHz (वर्ग तरंग के लिए) तक सीमित करते हैं, हालाँकि पूर्ण संक्रमण सुनिश्चित करने के लिए व्यावहारिक सीमाएँ कम होती हैं।

6. प्रदर्शन वक्र विश्लेषण

डेटाशीट "Typical Electrical / Optical Characteristics Curves" के लिए एक अनुभाग का संदर्भ देती है। ऐसे दस्तावेजों में आमतौर पर शामिल ये ग्राफ़, प्रमुख मापदंडों की स्थितियों के साथ भिन्नता का दृश्य प्रतिनिधित्व प्रदान करते हैं। अपेक्षित वक्रों में शामिल हैं:

• Forward Current vs. Forward Voltage (I_F-V_F): आईआर एलईडी के लिए घातीय संबंध दर्शाता है, जो V निर्धारित करने में सहायता करता है_F परीक्षण स्थिति के अलावा अन्य धाराओं पर।
• कलेक्टर करंट बनाम कलेक्टर-एमिटर वोल्टेज (I_C-V_CE): फोटोट्रांजिस्टर के लिए घटना प्रकाश तीव्रता (या एलईडी ड्राइव करंट) को एक पैरामीटर के रूप में दिखाते हुए वक्रों का परिवार, संतृप्ति और सक्रिय क्षेत्रों को प्रदर्शित करता है।
• करंट ट्रांसफर रेशियो (सीटीआर) बनाम फॉरवर्ड करंट: CTR = (I_C / I_F) * 100%. यह ग्राफ ऑप्टिकल कपलिंग की दक्षता दर्शाता है, जो आमतौर पर बहुत अधिक I पर कम हो जाती है।_F.
• ऑन-स्टेट कलेक्टर करंट बनाम तापमान (I_C(ON)-T_A): यह दर्शाता है कि फोटोट्रांजिस्टर की संवेदनशीलता परिवेश के तापमान के साथ कैसे बदलती है, आमतौर पर उच्च तापमान पर कमी दिखाती है।
• डार्क करंट बनाम तापमान (I_CEO-T_A): तापमान के साथ लीकेज करंट में घातीय वृद्धि दर्शाता है, जो उच्च-तापमान संचालन के लिए महत्वपूर्ण है।

इन वक्रों का विश्लेषण करके डिजाइनर संचालन बिंदुओं को अनुकूलित कर सकते हैं, तापमान के पार प्रदर्शन के व्यापार-बंद को समझ सकते हैं, और गैर-मानक परिस्थितियों में व्यवहार की भविष्यवाणी कर सकते हैं।

7. Technical Comparison & Differentiation

यांत्रिक माइक्रो-स्विचों की तुलना में, LTH-301-23P1 विशिष्ट लाभ प्रदान करता है: कोई संपर्क बाउंस नहीं, बहुत लंबा परिचालन जीवन (लाखों बनाम हजारों चक्र), धूल या तेलों से प्रदूषण के प्रति प्रतिरक्षा (क्योंकि यह एक सीलबंद पैकेज है), और तेज स्विचिंग गति। परावर्तक प्रकाश सेंसरों की तुलना में, इस तरह के ट्रांसमिसिव फोटोइंटरप्टर अधिक सुसंगत और विश्वसनीय पहचान प्रदान करते हैं क्योंकि वे लक्ष्य वस्तु के रंग या परावर्तनशीलता के प्रति कम संवेदनशील होते हैं; वे केवल स्लॉट में किसी वस्तु की उपस्थिति या अनुपस्थिति का पता लगाते हैं। इस विशिष्ट भाग के लिए मुख्य अंतर इसकी मानक थ्रू-होल पैकेजिंग, मजबूत विद्युत रेटिंग (30V V_CEO, 50mA I_F), और निर्दिष्ट स्विचिंग गति का संतुलन है, जो इसे एक बहुमुखी सामान्य-उद्देश्य विकल्प बनाता है।

8. अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न (FAQ)

प्र: सामान्य संवेदन दूरी या अंतराल चौड़ाई क्या है?
उ: संवेदन "दूरी" प्रभावी रूप से पैकेज में स्लॉट की चौड़ाई है। किरण को बाधित करने के लिए वस्तुओं को इस भौतिक अंतर से गुजरना चाहिए। डेटाशीट आयामी चित्र सटीक स्लॉट चौड़ाई प्रदान करता है।

प्र: क्या मैं IR LED को सीधे माइक्रोकंट्रोलर पिन से चला सकता हूँ?
A: संभवतः, लेकिन आपको पिन की करंट सोर्सिंग क्षमता जांचनी होगी। एक सामान्य MCU पिन 20-25mA सोर्स कर सकता है, जो टेस्ट कंडीशन से मेल खाता है। हालाँकि, आपको एप्लीकेशन नोट्स में गणना के अनुसार एक श्रृंखला करंट-लिमिटिंग रेसिस्टर अवश्य शामिल करना चाहिए। बिना रेसिस्टर के LED चलाने से संभवतः LED और MCU पिन दोनों नष्ट हो जाएंगे।

Q: मैं फोटोट्रांजिस्टर के आउटपुट को माइक्रोकंट्रोलर से कैसे इंटरफेस करूँ?
A: सबसे सरल विधि फोटोट्रांजिस्टर को डिजिटल इनपुट के रूप में उपयोग करना है। कलेक्टर को MCU के डिजिटल I/O पिन से कनेक्ट करें (जिसमें आमतौर पर एक आंतरिक पुल-अप रेसिस्टर होता है जिसे सक्षम किया जा सकता है) और V_CC एक बाहरी पुल-अप रेसिस्टर (जैसे, 10kΩ) के माध्यम से। एमिटर ग्राउंड से जुड़ा होता है। जब बीम अवरोधित नहीं होता है, तो ट्रांजिस्टर चालू होता है, पिन को LOW खींचता है। जब अवरोधित होता है, तो पिन HIGH खींचा जाता है। सुनिश्चित करें कि MCU का इनपुट वोल्टेज स्तर V के साथ संगत है।_CC उपयोग किया गया।

प्र: स्विचिंग गति को क्या प्रभावित करता है?
A> The intrinsic rise/fall times of the phototransistor (~25µs) are the primary सीमा. However, circuit factors can slow it down further. A large load resistor (R_L) किसी भी परजीवी धारिता को चार्ज/डिस्चार्ज करने के लिए RC समय स्थिरांक बढ़ाता है, जिससे वृद्धि समय धीमा हो जाता है। इसी तरह, IR LED को अत्यधिक धारा से चलाने पर वाहक भंडारण प्रभाव के कारण बंद होने की गति धीमी हो सकती है। अधिकतम गति के लिए, अनुशंसित I का उपयोग करें।_F और एक मध्यम रूप से छोटा R_L.

9. कार्य सिद्धांत

एक फोटोइंटरप्टर एक संचारी प्रकाश-विद्युत उपकरण है। इसमें एक ही पैकेज में दो अलग-अलग घटक होते हैं: एक अवरक्त प्रकाश स्रोत (एक IR LED) और एक प्रकाश संसूचक (एक फोटोट्रांजिस्टर), जो एक छोटे वायु अंतराल या स्लॉट के आर-पार एक-दूसरे के सामने होते हैं। IR LED को उपयुक्त धारा के साथ अग्र-अभिनत किया जाता है, जिससे यह अवरक्त फोटॉन उत्सर्जित करता है। ये फोटॉन अंतराल को पार करते हैं और NPN फोटोट्रांजिस्टर के बेस क्षेत्र पर टकराते हैं। फोटॉन ऊर्जा बेस में इलेक्ट्रॉन-होल युग्म उत्पन्न करती है, जो प्रभावी रूप से एक बेस धारा पैदा करती है। इस फोटो-उत्पन्न बेस धारा को ट्रांजिस्टर के लाभ द्वारा प्रवर्धित किया जाता है, जिसके परिणामस्वरूप संग्राहक से उत्सर्जक तक प्रवाहित होने वाली बहुत बड़ी संग्राहक धारा प्राप्त होती है, जो ट्रांजिस्टर को "चालू" कर देती है। जब स्लॉट में कोई अपारदर्शी वस्तु डाली जाती है, तो वह प्रकाश पथ को अवरुद्ध कर देती है। बेस धारा का फोटो-उत्पादन रुक जाता है, ट्रांजिस्टर अभिनत चालू होना बंद कर देता है, और संग्राहक धारा बहुत कम मान (अंधकार धारा) तक गिर जाती है, जिससे ट्रांजिस्टर "बंद" हो जाता है। यह चालू/बंद क्रिया वस्तु की उपस्थिति या अनुपस्थिति के अनुरूप एक स्पष्ट डिजिटल सिग्नल प्रदान करती है।

10. पैकेजिंग और ऑर्डर जानकारी

पार्ट नंबर LTH-301-23P1 है। डेटाशीट बल्क पैकेजिंग विवरण (जैसे, टेप और रील, ट्यूब मात्रा) निर्दिष्ट नहीं करती है। उत्पादन के लिए, किसी को निर्माता या वितरक की पैकेजिंग विशिष्टताओं से परामर्श करना चाहिए। "स्पेक नंबर" DS-55-96-0025 और दस्तावेज़ कोड BNS-OD-C131/A4 डेटाशीट ही के लिए आंतरिक संदर्भ हैं। इस दस्तावेज़ संशोधन की प्रभावी तिथि 08/03/2000 है।