ITR8307/F43 रिफ्लेक्टिव फोटोइलेक्ट्रिक सेंसर डेटाशीट - इन्फ्रारेड LED और फोटोट्रांजिस्टर - हिंदी तकनीकी दस्तावेज़

1. उत्पाद अवलोकन

ITR8307/F43 एक कॉम्पैक्ट सरफेस-माउंट रिफ्लेक्टिव फोटोइलेक्ट्रिक सेंसर है, जिसे कम दूरी पर वस्तु पहचान के लिए डिज़ाइन किया गया है। यह एक इन्फ्रारेड एलईडी (IR-LED) और एक उच्च संवेदनशीलता वाला NPN सिलिकॉन फोटोट्रांजिस्टर को एक ही प्लास्टिक पैकेज में एकीकृत करता है। इसका मुख्य कार्य एलईडी द्वारा इन्फ्रारेड प्रकाश उत्सर्जित करना और फोटोट्रांजिस्टर पर वापस परावर्तित प्रकाश की मात्रा को मापकर वस्तु की उपस्थिति या अनुपस्थिति का पता लगाना है।

इस उपकरण के मुख्य लाभों में तीव्र प्रतिक्रिया समय, इन्फ्रारेड प्रकाश के प्रति उच्च संवेदनशीलता और दृश्य प्रकाश व्यवधान को फ़िल्टर करने की क्षमता शामिल है, जो विश्वसनीय संचालन सुनिश्चित करती है। इसका पतला और कॉम्पैक्ट डिज़ाइन इसे उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स और माइक्रो-कंप्यूटर नियंत्रित उपकरणों में सीमित स्थान वाले अनुप्रयोगों के लिए आदर्श बनाता है।

该器件采用无铅（Pb-free）工艺制造，符合欧盟REACH法规，并遵循无卤标准（Br < 900ppm， Cl < 900ppm， Br+Cl < 1500ppm）。其设计也确保符合RoHS指令的规范。

2. तकनीकी मापदंडों का विस्तृत विवरण

2.1 पूर्ण अधिकतम रेटिंग

ये रेटिंग उन सीमाओं को परिभाषित करती हैं जो डिवाइस को स्थायी क्षति पहुँचा सकती हैं। इन स्थितियों में संचालन की गारंटी नहीं दी जा सकती।

• इनपुट (IR-LED) पावर डिसिपेशन (Pd):25°C या उससे कम फ्री एयर टेम्परेचर पर 75 mW। इससे अधिक होने पर LED जंक्शन ओवरहीटिंग का कारण बन सकता है।
• LED रिवर्स वोल्टेज (VR):5 V। अधिक रिवर्स वोल्टेज लगाने से ब्रेकडाउन हो सकता है।
• LED फॉरवर्ड करंट (IF):निरंतर 50 mA. 100 µs की चौड़ाई और 10 ms की अवधि वाले पल्स के लिए, पीक फॉरवर्ड करंट (IFP) 1 A है।
• आउटपुट (फोटोट्रांजिस्टर) कलेक्टर पावर डिसिपेशन (PC):75 mW.
• Collector current (IC):Maximum 50 mA.
• Collector-emitter voltage (V_CEO):30 V. यह बेस ओपन सर्किट की स्थिति में कलेक्टर और एमिटर के बीच लगाया जा सकने वाला अधिकतम वोल्टेज है।
• ऑपरेटिंग तापमान (T_opr):-25°C से +85°C। यह डिवाइस परिवेश के तापमान की इस सीमा के भीतर सामान्य रूप से कार्य कर सकता है।
• भंडारण तापमान (T_stg):-30°C से +100°C तक।
• पिन सोल्डरिंग तापमान (T_sol):अधिकतम 260°C, अवधि 5 सेकंड से अधिक नहीं। यह वेव सोल्डरिंग या रिफ्लो सोल्डरिंग प्रक्रिया के लिए महत्वपूर्ण है।

2.2 ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक विशेषताएँ

ये पैरामीटर Ta=25°C पर मापे गए हैं, जो डिवाइस की विशिष्ट प्रदर्शन क्षमता को परिभाषित करते हैं।

• LED फॉरवर्ड वोल्टेज (V_F):टाइपिकल वैल्यू 1.2 V, फॉरवर्ड करंट (I_F) 20 mA पर अधिकतम 1.6 V। यह करंट-लिमिटिंग ड्राइव सर्किट डिजाइन के लिए महत्वपूर्ण है।
• LED पीक वेवलेंथ (λ_P):940 nm। यह वह वेवलेंथ है जिस पर IR-LED अधिकतम ऑप्टिकल पावर उत्सर्जित करता है और सिलिकॉन फोटोट्रांजिस्टर की पीक संवेदनशीलता से मेल खाता है।
• फोटोट्रांजिस्टर डार्क करंट (I_CEO):V_CE=10V और कोई प्रकाश नहीं (E_e=0) स्थिति में, अधिकतम 100 nA है। यह सेंसर के "ऑफ" स्थिति में लीकेज करंट है, जिसे बेहतर सिग्नल-टू-नॉइज़ अनुपात के लिए न्यूनतम किया जाना चाहिए।
• कलेक्टर करंट (I_C(ON)):V_CE=5V और I_F=20mA की परीक्षण स्थिति में, न्यूनतम 0.1 mA है। यह तब उत्पन्न होने वाली फोटोकरंट है जब LED सक्रिय हो और वस्तु पहचान सीमा के भीतर हो।
• उदगम/अवरोहण समय (t_r, t_f):) का प्रत्येक का विशिष्ट मान 20 µs है। यह फोटोट्रांजिस्टर के स्विचिंग वेग को परिभाषित करता है, जो तेजी से चलती वस्तुओं का पता लगाने या कुछ अनुप्रयोगों में उच्च-गति डेटा संचार के लिए महत्वपूर्ण है।

3. प्रदर्शन वक्र विश्लेषण

The datasheet contains multiple characteristic curves, which help in gaining a deeper understanding of the device's behavior under different conditions. Although specific graphs are not reproduced here, their typical significance is explained.

3.1 IR-LED Characteristics

इन्फ्रारेड एमिटर की कर्व आमतौर पर फॉरवर्ड वोल्टेज और फॉरवर्ड करंट के बीच संबंध (आई-वी कर्व) दिखाती है, जो गैर-रैखिक होता है। वे रिलेटिव रेडिएंट इंटेंसिटी और फॉरवर्ड करंट के बीच संबंध भी दर्शाती हैं, यह दिखाते हुए कि कैसे प्रकाश आउटपुट ड्राइव करंट के साथ बढ़ता है, और परिवेश के तापमान का इस आउटपुट पर प्रभाव (आमतौर पर तापमान बढ़ने के साथ घटता है)।

3.2 फोटोट्रांजिस्टर विशेषताएँ

रिसीवर की कर्व आमतौर पर विभिन्न इराडिएंस (प्रकाश इनपुट पावर) स्तरों पर कलेक्टर करंट और कलेक्टर-एमिटर वोल्टेज के बीच संबंध को दर्शाती है। यह कर्व सेट बाइपोलर ट्रांजिस्टर की आउटपुट विशेषताओं के समान है, जहाँ इराडिएंस बेस करंट की भूमिका निभाता है। अन्य कर्व कलेक्टर करंट और परावर्तक सतह से दूरी के बीच, या एलईडी ड्राइव करंट के साथ संबंध दिखा सकती हैं, जिससे सेंसर के ट्रांसफर फंक्शन को परिभाषित किया जाता है।

3.3 संयुक्त सेंसर विशेषताएँ

ये कर्व संपूर्ण सेंसर असेंबली के प्रदर्शन का प्रतिनिधित्व करती हैं। मुख्य ग्राफ़ एक निश्चित LED करंट पर, कलेक्टर करंट और एक मानक परावर्तक सतह (आमतौर पर सफेद कार्ड) की दूरी के बीच संबंध की कर्व है। यह कर्व प्रभावी संवेदन सीमा और दूरी के साथ परिवर्तनशील गैर-रैखिक प्रतिक्रिया को परिभाषित करती है, जो थ्रेशोल्ड डिटेक्शन डिज़ाइन के लिए महत्वपूर्ण है।

4. यांत्रिक एवं पैकेजिंग जानकारी

यह उपकरण एक कॉम्पैक्ट सरफेस माउंट पैकेज में आता है। विशिष्ट आयाम पैकेज ड्राइंग में स्पेसिफिकेशन शीट में प्रदान किए गए हैं। ड्राइंग में महत्वपूर्ण नोट बताता है कि जब तक अन्यथा निर्दिष्ट न हो, सभी आयाम मिलीमीटर में हैं और सामान्य सहनशीलता ±0.15 मिमी है। IR-LED और फोटोट्रांजिस्टर की साइड-बाय-साइड व्यवस्था रिफ्लेक्टिव सेंसिंग के लिए अनुकूलित है। पैकेज में पोलैरिटी मार्किंग शामिल है ताकि PCB असेंबली के दौरान सही ओरिएंटेशन सुनिश्चित हो सके।

5. Soldering and Assembly Guide

पिन वेल्डिंग तापमान का पूर्ण अधिकतम रेटेड मान 5 सेकंड के लिए 260°C है। रिफ्लो या वेव सोल्डरिंग प्रक्रिया के दौरान प्लास्टिक एनकैप्सुलेशन या आंतरिक लीड बॉन्डिंग को नुकसान से बचाने के लिए इस पैरामीटर का सख्ती से पालन किया जाना चाहिए। आमतौर पर IPC/JEDEC J-STD-020 लीड-फ्री सोल्डरिंग मानक वक्र लागू होता है, लेकिन शिखर तापमान और लिक्विडस तापमान से ऊपर के समय को नियंत्रित करना आवश्यक है। वेल्डिंग से पहले लंबे समय तक उच्च आर्द्रता वाले वातावरण में संपर्क से बचना चाहिए, और मानक नमी संवेदनशीलता स्तर (MSL) हैंडलिंग प्रक्रिया का पालन करने की सलाह दी जाती है, भले ही प्रदान की गई सामग्री में विशिष्ट MSL स्तर निर्दिष्ट नहीं है।

6. पैकेजिंग और ऑर्डर जानकारी

मानक पैकेजिंग निम्नानुसार है:

1. प्रति ट्यूब 160 टैबलेट।
2. प्रति आंतरिक बॉक्स 18 ट्यूब।
3. प्रत्येक मास्टर (बाहरी) कार्टन में 12 आंतरिक बॉक्स होते हैं।

पैकेजिंग लेबल में निम्नलिखित फ़ील्ड शामिल हैं: CPN, P/N, QTY, CAT, HUE, REF, LOT No., और उत्पादन स्थान।

7. अनुप्रयोग सुझाव

7.1 विशिष्ट अनुप्रयोग परिदृश्य

स्पेसिफिकेशन शीट में कई क्लासिक अनुप्रयोग सूचीबद्ध हैं: कैमरा (उदाहरण के लिए, फिल्म या टेप की उपस्थिति का पता लगाना), वीडियो कैसेट रिकॉर्डर, फ्लॉपी डिस्क ड्राइव, कैसेट टेप रिकॉर्डर और विभिन्न माइक्रोकंप्यूटर-नियंत्रित उपकरण। आधुनिक अनुप्रयोगों में प्रिंटर में कागज का पता लगाना, वेंडिंग मशीनों में सिक्के का पता लगाना, एज सेंसिंग, वस्तुओं की गिनती और उपभोक्ता उपकरणों में प्रॉक्सिमिटी सेंसिंग शामिल हैं जिनमें गैर-संपर्क पहचान की आवश्यकता होती है।

7.2 डिज़ाइन ध्यान देने योग्य बातें

• करंट लिमिटिंग:IR-LED के साथ श्रृंखला में एक अवरोधक अवश्य लगाया जाना चाहिए, ताकि अग्र धारा (I_F) को सुरक्षित मान तक सीमित किया जा सके, जो आमतौर पर मानक संचालन के लिए 20 mA होता है। इसकी गणना आपूर्ति वोल्टेज और LED के अग्र वोल्टेज (V_F) के आधार पर की जा सकती है।
• लोड अवरोधक:फोटोट्रांजिस्टर आउटपुट के लिए कलेक्टर और सकारात्मक पावर सप्लाई के बीच एक पुल-अप या लोड रेसिस्टर (R) कनेक्ट करने की आवश्यकता होती है।_Lइसका मान आउटपुट वोल्टेज स्विंग और प्रतिक्रिया गति निर्धारित करता है। छोटा रेसिस्टर तेज प्रतिक्रिया प्रदान करता है लेकिन संवेदनशीलता कम होती है (वोल्टेज परिवर्तन कम)।
• परिवेशी प्रकाश हस्तक्षेप प्रतिरोध।हालांकि यह डिवाइस दृश्यमान प्रकाश को ब्लॉक कर सकता है, लेकिन तीव्र परिवेशी अवरक्त प्रकाश स्रोत (सूरज की रोशनी, इनकैंडिसेंट लैंप) प्रदर्शन को प्रभावित कर सकते हैं। यांत्रिक शील्डिंग, ऑप्टिकल फिल्टर, या मॉड्यूलेशन/डिमॉड्यूलेशन तकनीक (पल्स-ड्राइव LED और सिंक्रोनस आउटपुट रीडिंग) विश्वसनीयता बढ़ा सकते हैं।
• परावर्तन क्षमता:पहचान सीमा और सिग्नल तीव्रता लक्ष्य वस्तु की परावर्तन क्षमता, रंग और सतह बनावट पर अत्यधिक निर्भर करती है। कैलिब्रेशन या समायोज्य थ्रेशोल्ड सेटिंग की आवश्यकता हो सकती है।

8. तकनीकी तुलना

ITR8307/F43 एक विशिष्ट कार्यक्षमता प्रदान करता है। साधारण फोटोट्रांजिस्टर या फोटोडायोड की तुलना में, यह परावर्तक संवेदन के लिए एक एकीकृत, संरेखित समाधान प्रदान करता है। अंतर्निहित लॉजिक वाले आधुनिक डिजिटल आउटपुट सेंसर की तुलना में, यह एक एनालॉग घटक है जिसे सिग्नल कंडीशनिंग के लिए बाहरी सर्किट की आवश्यकता होती है, जो अधिक डिजाइन लचीलापन प्रदान करता है लेकिन अधिक जटिल भी है। इसका मुख्य अंतर इसके कॉम्पैक्ट आकार, तीव्र प्रतिक्रिया समय (20 µs), और पर्यावरणीय नियमों (RoHS, REACH, हैलोजन-मुक्त) के अनुपालन में निहित है।

9. अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न (FAQ)

प्रश्न: विशिष्ट संवेदन दूरी क्या है?
उत्तर: डेटाशीट में अधिकतम दूरी निर्दिष्ट नहीं है, क्योंकि यह लक्ष्य की परावर्तकता और एलईडी ड्राइव करंट पर काफी निर्भर करती है। I_C(ON)के परीक्षण की स्थितियाँ 1 मिमी अंतराल का उपयोग करती हैं, जो दर्शाता है कि यह अत्यंत छोटी दूरी के पता लगाने के लिए अनुकूलित है। वास्तविक सीमा आमतौर पर कुछ मिलीमीटर से कुछ सेंटीमीटर तक होती है।

प्रश्न: क्या मैं एलईडी को सीधे वोल्टेज स्रोत से चला सकता हूँ?
उत्तर: नहीं। एलईडी को करंट-लिमिटिंग स्रोत द्वारा ही चलाया जाना चाहिए, जो लगभग हमेशा श्रृंखला में एक रोकनेवाला (रेसिस्टर) लगाकर किया जाता है, ताकि थर्मल रनवे और अतिधारा क्षति से बचा जा सके।

प्रश्न: आउटपुट को माइक्रोकंट्रोलर से कैसे जोड़ें?
उत्तर: फोटोट्रांजिस्टर कलेक्टर आउटपुट एक एनालॉग वोल्टेज है जो परावर्तित प्रकाश के साथ बदलता है। इसे सटीक माप के लिए माइक्रोकंट्रोलर के एनालॉग-टू-डिजिटल कन्वर्टर (ADC) पिन से जोड़ा जा सकता है, या फिर एक कम्पेरेटर सर्किट के माध्यम से डिजिटल स्विचिंग सिग्नल उत्पन्न करके जीपीआईओ (GPIO) पिन से जोड़ा जा सकता है।

प्रश्न: "दृश्य प्रकाश तरंगदैर्ध्य कटऑफ" फ़ंक्शन का क्या उद्देश्य है?
उत्तर: फोटोट्रांजिस्टर को मुख्य रूप से इसके जोड़ीदार LED द्वारा उत्सर्जित 940 nm अवरक्त प्रकाश के प्रति संवेदनशील बनाया गया है, न कि दृश्य प्रकाश के प्रति। इससे आंतरिक परिवेशी प्रकाश में परिवर्तन के कारण होने वाली गलत ट्रिगरिंग कम हो जाती है।

10. व्यावहारिक अनुप्रयोग केस स्टडी

केस: डेस्कटॉप प्रिंटर में कागज समाप्ति का पता लगाना
सेंसर प्रिंटर के अंदर, कागज पथ की ओर स्थापित किया जाता है। एक रिफ्लेक्टिव पैच या कागज स्वयं लक्ष्य के रूप में कार्य करता है। जब कागज मौजूद होता है, तो इन्फ्रारेड प्रकाश फोटोट्रांजिस्टर पर वापस परावर्तित होता है, जिससे उच्च कलेक्टर करंट और कम आउटपुट वोल्टेज उत्पन्न होता है (यदि पुल-अप रेसिस्टर का उपयोग किया जाता है)। जब कागज समाप्त हो जाता है, तो परावर्तन बंद हो जाता है, फोटोट्रांजिस्टर बंद हो जाता है, और आउटपुट वोल्टेज उच्च हो जाता है। प्रिंटर का नियंत्रण तर्क इस वोल्टेज परिवर्तन का पता लगाता है और उपयोगकर्ता को "कागज खत्म" अलर्ट ट्रिगर करता है। त्वरित प्रतिक्रिया समय सुनिश्चित करता है कि उच्च गति पेपर फीड के दौरान भी पता लगाया जा सके।

11. कार्य सिद्धांत

ITR8307/F43 मॉड्यूलेटेड प्रकाश परावर्तन के सिद्धांत पर कार्य करता है। आंतरिक GaAs इन्फ्रारेड LED धारा को अवरक्त प्रकाश (940 nm) में परिवर्तित करती है। यह प्रकाश लक्ष्य क्षेत्र में उत्सर्जित किया जाता है। यदि पहचान सीमा के भीतर कोई वस्तु मौजूद है, तो प्रकाश का कुछ भाग वापस परावर्तित हो जाता है। एकीकृत NPN सिलिकॉन फोटोट्रांजिस्टर रिसीवर के रूप में कार्य करता है। जब परावर्तित अवरक्त प्रकाश से फोटॉन फोटोट्रांजिस्टर के बेस-कलेक्टर जंक्शन से टकराते हैं, तो वे इलेक्ट्रॉन-होल युग्म उत्पन्न करते हैं। यह फोटोजेनरेटेड धारा बेस धारा के रूप में कार्य करती है, जिसे फिर ट्रांजिस्टर के लाभ द्वारा प्रवर्धित किया जाता है, जिससे एक बड़ी कलेक्टर धारा (I_C) उत्पन्न होती है। इस कलेक्टर धारा का परिमाण परावर्तित अवरक्त प्रकाश की तीव्रता के समानुपाती होता है, जो बदले में वस्तु की दूरी और परावर्तकता पर निर्भर करता है। इस आउटपुट धारा (या लोड रोकनेवाला पर वोल्टेज) को मापकर, वस्तु की उपस्थिति, अनुपस्थिति या यहां तक कि अनुमानित दूरी का निर्धारण किया जा सकता है।

12. तकनीकी रुझान

ITR8307/F43 जैसे रिफ्लेक्टिव फोटोइलेक्ट्रिक सेंसर एक परिपक्व और विश्वसनीय तकनीक का प्रतिनिधित्व करते हैं। इस क्षेत्र में वर्तमान रुझानों में शामिल हैं: पैकेजिंग का और लघुरूपण; बाह्य घटकों की संख्या कम करने के लिए सेंसर को एनालॉग फ्रंट-एंड सर्किट (एम्पलीफायर, ADC) और डिजिटल लॉजिक (I2C/SPI इंटरफेस) के साथ एकल-चिप समाधान में एकीकृत करना; बैटरी संचालित उपकरणों के लिए बिजली की खपत कम करने पर ध्यान केंद्रित करना; और पृष्ठभूमि प्रकाश उन्मूलन एवं दूरी मापन के लिए उन्नत एल्गोरिदम। पर्यावरणीय आवश्यकताओं (हरित) के अनुरूप घटकों की मांग (जिसे यह उपकरण पहले से ही पूरा करता है) इलेक्ट्रॉनिक्स उद्योग में एक मजबूत प्रेरक शक्ति बनी हुई है।

13. अस्वीकरण एवं महत्वपूर्ण सूचना

स्पेसिफिकेशन शीट की सामग्री के आधार पर, निम्नलिखित अस्वीकरण और नोट उपयोगकर्ता के लिए महत्वपूर्ण हैं:

1. निर्माता उत्पाद सामग्री संयोजन को समायोजित करने का अधिकार सुरक्षित रखता है।
2. उत्पाद शिपमेंट की तारीख से 12 महीने की अवधि के लिए अपने प्रकाशित विनिर्देशों के अनुरूप है।
3. चार्ट और विशिष्ट मान केवल संदर्भ के लिए हैं और गारंटीकृत न्यूनतम या अधिकतम सीमा का प्रतिनिधित्व नहीं करते।
4. उपयोगकर्ता का यह दायित्व है कि वह डिवाइस को उसकी पूर्ण अधिकतम रेटिंग के भीतर संचालित करे। दुरुपयोग के कारण होने वाली क्षति के लिए निर्माता किसी भी जिम्मेदारी को स्वीकार नहीं करता है।
5. डेटाशीट की सामग्री कॉपीराइट सुरक्षा के अधीन है; प्रतिलिपि बनाने के लिए पूर्व सहमति आवश्यक है।
6. महत्वपूर्ण चेतावनी:यह उत्पादके लिए उपयुक्त नहीं हैसुरक्षा-महत्वपूर्ण अनुप्रयोग, जिसमें सैन्य, विमानन, ऑटोमोटिव, चिकित्सा, जीवन-समर्थन या जीवन-रक्षक उपकरण शामिल हैं। ऐसे अनुप्रयोगों के लिए स्पष्ट प्राधिकरण प्राप्त करना अनिवार्य है।