LTH-301-19 फोटोइंटरप्टर डेटा शीट - बिना संपर्क स्विचिंग - हिन्दी तकनीकी दस्तावेज़

1. उत्पाद अवलोकन

LTH-301-19 एक कॉम्पैक्ट, बिना संपर्क स्विचिंग उपकरण है जिसे विश्वसनीय वस्तु पहचान या स्थिति संवेदन की आवश्यकता वाले अनुप्रयोगों के लिए डिज़ाइन किया गया है। यह एक इन्फ्रारेड लाइट-एमिटिंग डायोड (IR LED) और एक फोटोट्रांजिस्टर की जोड़ी के सिद्धांत पर कार्य करता है। जब कोई वस्तु एमिटर और डिटेक्टर के बीच की इन्फ्रारेड किरण को अवरुद्ध करती है, तो फोटोट्रांजिस्टर का आउटपुट स्थिति बदल जाती है, जो एक स्विचिंग सिग्नल प्रदान करती है। यह उपकरण सीधे पीसीबी माउंटिंग या ड्यूल-इन-लाइन सॉकेट के साथ उपयोग के लिए उपयुक्त है, जो विभिन्न औद्योगिक और उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स अनुप्रयोगों के लिए एक तेज़ और विश्वसनीय समाधान प्रदान करता है।

2. तकनीकी मापदंडों का गहन वस्तुनिष्ठ विवेचन

2.1 अधिकतम सीमा रेटिंग

ये रेटिंग उन सीमाओं को परिभाषित करती हैं जिनके पार जाने पर उपकरण को स्थायी क्षति हो सकती है। IR डायोड 60 mA की निरंतर फॉरवर्ड करंट और 5 V के रिवर्स वोल्टेज को संभाल सकता है। फोटोट्रांजिस्टर का कलेक्टर करंट 20 mA तक सीमित है जिसकी पावर डिसिपेशन 100 mW है। IR डायोड के लिए, पल्स्ड स्थितियों (10 μs पल्स चौड़ाई, 300 pps) के तहत 1 A का पीक फॉरवर्ड करंट स्वीकार्य है। उपकरण की कार्यशील तापमान सीमा -25°C से +85°C और भंडारण सीमा -40°C से +100°C है। लीड सोल्डरिंग तापमान, शरीर से 1.6mm दूर मापने पर, 5 सेकंड के लिए 260°C से अधिक नहीं होना चाहिए।

2.2 विद्युत एवं प्रकाशीय विशेषताएँ

यह खंड 25°C परिवेश तापमान पर विशिष्ट कार्यशील स्थितियों में उपकरण के प्रदर्शन का विवरण देता है।

2.2.1 इनपुट एलईडी विशेषताएँ

IR LED का फॉरवर्ड वोल्टेज (VF), 20mA के फॉरवर्ड करंट (IF) पर, आमतौर पर 1.6V होता है, जिसका अधिकतम मान 1.6V है। रिवर्स करंट (IR), 5V के रिवर्स वोल्टेज (VR) पर, अधिकतम 100 μA है।

2.2.2 आउटपुट फोटोट्रांजिस्टर विशेषताएँ

कलेक्टर-एमिटर ब्रेकडाउन वोल्टेज (V(BR)CEO) न्यूनतम 30V है। एमिटर-कलेक्टर ब्रेकडाउन वोल्टेज (V(BR)ECO) न्यूनतम 5V है। कलेक्टर-एमिटर डार्क करंट (ICEO), VCE=10V पर, अधिकतम 100 nA है, जो LED के बंद होने पर लीकेज करंट को दर्शाता है।

2.2.3 कपलर विशेषताएँ

कलेक्टर-एमिटर संतृप्ति वोल्टेज (VCE(SAT)), जब फोटोट्रांजिस्टर संतृप्ति में ड्राइव किया जाता है (IC=70μA, IF=1.4mA), अधिकतम 0.4V है। चालू अवस्था कलेक्टर करंट (IC(ON)), VCE=3.3V और IF=1.4mA पर, आमतौर पर 70 μA होता है, और VCE=5V और IF=20mA पर 10 mA तक पहुँच सकता है, जो विभिन्न ड्राइव स्थितियों के तहत उपकरण की संवेदनशीलता और आउटपुट क्षमता को दर्शाता है।

2.2.4 प्रतिक्रिया समय

स्विचिंग गति राइज टाइम (tr) और फॉल टाइम (tf) द्वारा चित्रित की जाती है। विशिष्ट राइज टाइम 3 μs (अधिकतम 15 μs) और विशिष्ट फॉल टाइम 4 μs (अधिकतम 20 μs) है, जिसे विशिष्ट परीक्षण स्थितियों (VCE=5V, Ic=2mA, RL=100Ω) के तहत मापा गया है। यह उच्च-गति पहचान के लिए उपकरण की क्षमता को परिभाषित करता है।

3. यांत्रिक एवं पैकेजिंग सूचना

3.1 पैकेज आयाम

उपकरण में एक मानक थ्रू-होल पैकेज है। सभी आयाम मिलीमीटर में निर्दिष्ट हैं जिनकी डिफ़ॉल्ट सहनशीलता ±0.25mm है, जब तक कि अन्यथा नोट न किया गया हो। डेटाशीट में सटीक आयामीय चित्र प्रदान किया गया है, जो पीसीबी लेआउट के लिए शरीर का आकार, लीड स्पेसिंग और समग्र फुटप्रिंट का विवरण देता है।

3.2 ध्रुवता पहचान

सही अभिविन्यास महत्वपूर्ण है। डेटाशीट में एक आरेख शामिल है जो IR LED के एनोड और कैथोड तथा फोटोट्रांजिस्टर के कलेक्टर और एमिटर को स्पष्ट रूप से चिह्नित करता है। उपकरण को गलत तरीके से माउंट करने से खराबी या क्षति हो सकती है।

4. प्रदर्शन वक्र विश्लेषण

डेटाशीट में विशिष्ट विद्युत और प्रकाशीय विशेषता वक्र शामिल हैं, जब तक कि अन्यथा निर्दिष्ट न हो, 25°C परिवेश तापमान पर प्लॉट किए गए हैं। ये ग्राफ़ सारणीबद्ध न्यूनतम, विशिष्ट और अधिकतम मानों से परे उपकरण के व्यवहार को समझने के लिए आवश्यक हैं।

4.1 स्थानांतरण विशेषताएँ

वक्र संभवतः विभिन्न कलेक्टर-एमिटर वोल्टेज (VCE) पर इनपुट LED फॉरवर्ड करंट (IF) और आउटपुट फोटोट्रांजिस्टर कलेक्टर करंट (IC) के बीच संबंध दर्शाते हैं। यह करंट ट्रांसफर रेशियो (CTR) को दर्शाता है, जो लाभ के लिए एक महत्वपूर्ण पैरामीटर है।

4.2 आउटपुट संतृप्ति विशेषताएँ

विभिन्न IF स्तरों के लिए VCE(SAT) बनाम IC को दर्शाने वाले ग्राफ़ डिज़ाइनरों को यह समझने में मदद करते हैं कि जब फोटोट्रांजिस्टर पूरी तरह से चालू होता है तो आउटपुट वोल्टेज स्तर क्या होते हैं, जो लॉजिक सर्किट के साथ इंटरफेसिंग के लिए महत्वपूर्ण है।

4.3 तापमान निर्भरता

जबकि प्राथमिक डेटा 25°C पर है, विशेषता वक्र यह दिखा सकते हैं कि डार्क करंट (ICEO) और आउटपुट करंट जैसे पैरामीटर तापमान के साथ कैसे बदलते हैं, जो निर्दिष्ट कार्यशील सीमा पर स्थिर प्रणालियों को डिज़ाइन करने के लिए महत्वपूर्ण है।

5. सोल्डरिंग एवं असेंबली दिशानिर्देश

5.1 सोल्डरिंग मापदंड

अधिकतम सीमा रेटिंग निर्दिष्ट करती है कि लीड को अधिकतम 5 सेकंड के लिए 260°C पर सोल्डर किया जा सकता है, जहाँ तापमान प्लास्टिक हाउसिंग से 1.6mm (0.063") दूर मापा जाता है। आंतरिक घटकों और प्लास्टिक पैकेज को थर्मल क्षति से बचाने के लिए यह महत्वपूर्ण है।

5.2 हैंडलिंग एवं भंडारण

उपकरण को निर्दिष्ट तापमान सीमा -40°C से +100°C के भीतर संग्रहित किया जाना चाहिए। हैंडलिंग और असेंबली के दौरान सेमीकंडक्टर जंक्शनों को क्षति से बचाने के लिए मानक ESD (इलेक्ट्रोस्टैटिक डिस्चार्ज) सावधानियों का पालन किया जाना चाहिए।

6. अनुप्रयोग सुझाव

6.1 विशिष्ट अनुप्रयोग परिदृश्य

LTH-301-19 प्रिंटर (पेपर जैम डिटेक्शन, टोनर स्तर), कॉपियर, वेंडिंग मशीन (सिक्का/वस्तु पहचान), औद्योगिक स्वचालन (स्थिति संवेदन, लिमिट स्विच) और उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स में बिना संपर्क संवेदन के लिए आदर्श है। इसकी तेज़ स्विचिंग गति इसे गिनती या गति मापन अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त बनाती है।

6.2 डिज़ाइन संबंधी विचार

करंट लिमिटिंग रेसिस्टर:IR LED के फॉरवर्ड करंट (IF) को एक सुरक्षित मान तक सीमित करने के लिए एक बाहरी रेसिस्टर का उपयोग IR LED के साथ श्रृंखला में किया जाना चाहिए, आमतौर पर 1.4mA के परीक्षण स्थिति और 60mA के अधिकतम सीमा के बीच, चमक और दीर्घायु के बीच संतुलन बनाते हुए।
लोड रेसिस्टर:फोटोट्रांजिस्टर कलेक्टर से जुड़े लोड रेसिस्टर (RL) का मान आउटपुट वोल्टेज स्विंग और प्रतिक्रिया समय दोनों को प्रभावित करता है। एक छोटा RL तेज़ स्विचिंग प्रदान करता है लेकिन एक छोटा आउटपुट वोल्टेज स्विंग देता है।
परिवेश प्रकाश:एक इन्फ्रारेड उपकरण के रूप में, यह दृश्यमान परिवेश प्रकाश हस्तक्षेप के प्रति कम संवेदनशील है। हालाँकि, महत्वपूर्ण अनुप्रयोगों के लिए, शोर प्रतिरक्षा को बढ़ाने के लिए यांत्रिक शील्डिंग या मॉड्यूलेशन/डीमॉड्यूलेशन तकनीकों का उपयोग किया जा सकता है।
संरेखण:इष्टतम प्रदर्शन और अधिकतम संवेदन दूरी के लिए एमिटर और डिटेक्टर स्लॉट के बीच सटीक यांत्रिक संरेखण आवश्यक है।

7. तकनीकी तुलना एवं विभेदन

यांत्रिक स्विच की तुलना में, LTH-301-19 बिना संपर्क संचालन का मुख्य लाभ प्रदान करता है, जिसके परिणामस्वरूप कोई घिसाव नहीं, लंबी आयु, शांत संचालन और उच्च संभावित स्विचिंग गति होती है। अन्य ऑप्टिकल सेंसर की तुलना में, इसका एकीकृत स्लॉटेड पैकेज एक अंतर्निहित ऑप्टिकल पथ प्रदान करता है, जो यांत्रिक डिज़ाइन को सरल बनाता है और अलग-अलग एमिटर और डिटेक्टर घटकों की तुलना में संरेखण विश्वसनीयता में सुधार करता है। निर्दिष्ट संतृप्ति वोल्टेज (VCE(SAT))<0.4V) कम वोल्टेज लॉजिक सर्किट के साथ अच्छी संगतता सुनिश्चित करता है।

8. अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न (तकनीकी मापदंडों के आधार पर)

प्रश्न: डार्क करंट (ICEO) पैरामीटर का उद्देश्य क्या है?
उत्तर: डार्क करंट वह छोटा लीकेज करंट है जो फोटोट्रांजिस्टर के माध्यम से तब प्रवाहित होता है जब IR LED से कोई प्रकाश आपतित नहीं हो रहा हो (अर्थात्, किरण अवरुद्ध है या LED बंद है)। एक कम डार्क करंट (अधिकतम 100 nA) वांछनीय है क्योंकि यह "बंद अवस्था" करंट को न्यूनतम करता है, जिससे स्विच की चालू और बंद अवस्थाओं के बीच स्पष्ट अंतर होता है।

प्रश्न: मैं LED करंट-लिमिटिंग रेसिस्टर के मान का चयन कैसे करूँ?
उत्तर: ओम के नियम का उपयोग करें: R = (Vcc - VF) / IF। Vcc आपका आपूर्ति वोल्टेज है, VF LED फॉरवर्ड वोल्टेज है (डिज़ाइन मार्जिन के लिए 1.6V का उपयोग करें), और IF आपका वांछित कार्यशील करंट है (उदाहरण के लिए, पूर्ण आउटपुट के लिए 20mA)। सुनिश्चित करें कि रेसिस्टर में गणना की गई पावर डिसिपेशन उसकी रेटिंग के भीतर है।

प्रश्न: क्या इस सेंसर का उपयोग बाहरी स्थानों में किया जा सकता है?
उत्तर: कार्यशील तापमान सीमा -25°C से +85°C है, जो कई वातावरणों को कवर करती है। हालाँकि, सीधी धूप में मजबूत इन्फ्रारेड विकिरण होता है जो सेंसर को संतृप्त कर सकता है। धूल और नमी के खिलाफ पर्यावरणीय सीलिंग पैकेज विनिर्देश का हिस्सा नहीं है और इस पर अलग से विचार करने की आवश्यकता होगी।

प्रश्न: संवेदन दूरी या अंतराल को क्या प्रभावित करता है?
उत्तर: संवेदन अंतराल LED ड्राइव करंट (IF), फोटोट्रांजिस्टर की संवेदनशीलता, संरेखण और किरण को अवरुद्ध करने वाली वस्तु की अपारदर्शिता से प्रभावित होता है। डेटाशीट अधिकतम अंतराल निर्दिष्ट नहीं करती है; इसे एक विशिष्ट वस्तु और आवश्यक सिग्नल मार्जिन के लिए अनुभवजन्य रूप से निर्धारित किया जाना चाहिए।

9. व्यावहारिक उपयोग का उदाहरण

उदाहरण: डेस्कटॉप प्रिंटर में पेपर डिटेक्शन।LTH-301-19 को इस तरह माउंट किया जा सकता है कि पेपर पथ इसके स्लॉट से होकर गुजरे। एक माइक्रोकंट्रोलर GPIO पिन, जिसे पुल-अप रेसिस्टर के साथ कॉन्फ़िगर किया गया है, फोटोट्रांजिस्टर के कलेक्टर की निगरानी करता है। जब कोई पेपर मौजूद नहीं होता है, तो IR किरण डिटेक्टर तक पहुँचती है, जिससे फोटोट्रांजिस्टर चालू हो जाता है और कलेक्टर वोल्टेज कम (VCE(SAT) के निकट) हो जाता है। जब पेपर स्लॉट में प्रवेश करता है, तो यह किरण को अवरुद्ध कर देता है, जिससे फोटोट्रांजिस्टर बंद हो जाता है, जिससे पुल-अप रेसिस्टर कलेक्टर वोल्टेज को Vcc तक उच्च खींच सकता है। माइक्रोकंट्रोलर पेपर की उपस्थिति की पुष्टि करने या पेपर-आउट अलर्ट ट्रिगर करने के लिए इस वोल्टेज परिवर्तन का पता लगाता है। तेज़ प्रतिक्रिया समय तेज़ी से चलते हुए पेपर के लिए भी पहचान सुनिश्चित करता है।

10. कार्य सिद्धांत परिचय

LTH-301-19 एक ट्रांसमिशन-प्रकार का ऑप्टिकल सेंसर है जो एक यू-आकार के प्लास्टिक पैकेज में रखा गया है। एक तरफ, एक इन्फ्रारेड लाइट-एमिटिंग डायोड (IR LED) आमतौर पर लगभग 940nm तरंगदैर्ध्य पर प्रकाश उत्सर्जित करता है। सीधे विपरीत, स्लॉट के दूसरी तरफ, एक सिलिकॉन NPN फोटोट्रांजिस्टर रिसीवर के रूप में कार्य करता है। फोटोट्रांजिस्टर को इस तरह डिज़ाइन किया गया है कि इसके बेस क्षेत्र पर आपतित प्रकाश इलेक्ट्रॉन-होल युग्म उत्पन्न करता है, जो बेस करंट के रूप में कार्य करता है, जिससे एक बहुत बड़ा कलेक्टर-एमिटर करंट नियंत्रित होता है। जब स्लॉट में कोई वस्तु मौजूद नहीं होती है, तो IR LED से प्रकाश फोटोट्रांजिस्टर पर पड़ता है, जिससे यह संचालित होता है (चालू अवस्था)। जब कोई वस्तु स्लॉट में प्रवेश करती है, तो यह प्रकाश पथ को अवरुद्ध कर देती है, जिससे फोटोट्रांजिस्टर पर प्रकाश में भारी कमी आती है, जिससे यह संचालन बंद कर देता है (बंद अवस्था)। आउटपुट करंट/वोल्टेज में यह परिवर्तन एक स्विचिंग सिग्नल के रूप में उपयोग किया जाता है।

11. प्रौद्योगिकी रुझान

LTH-301-19 जैसे फोटोइंटरप्टर एक परिपक्व और विश्वसनीय प्रौद्योगिकी का प्रतिनिधित्व करते हैं। इस क्षेत्र में वर्तमान रुझानों में उच्च घनत्व पीसीबी माउंटिंग के लिए पैकेज का लघुकरण, स्वचालित असेंबली को सुविधाजनक बनाने के लिए सरफेस-माउंट डिवाइस (SMD) संस्करणों का विकास, और पैकेज के भीतर श्मिट ट्रिगर या एम्पलीफायर जैसे अतिरिक्त सर्किट्री के एकीकरण शामिल हैं ताकि एक साफ डिजिटल आउटपुट सिग्नल प्रदान किया जा सके और शोर प्रतिरक्षा में सुधार किया जा सके। LED दक्षता और फोटोट्रांजिस्टर संवेदनशीलता को अनुकूलित करके, विशेष रूप से बैटरी-संचालित अनुप्रयोगों के लिए, बिजली की खपत को कम करने पर भी ध्यान केंद्रित किया जा रहा है। इसके अलावा, कुछ उन्नत प्रकार एन्कोडेड स्थिति संवेदन के लिए या अतिरेक प्रदान करने के लिए एक ही पैकेज में कई एमिटर या डिटेक्टर को शामिल करते हैं।