Scheda Tecnica ITR9606-F Interruttore Ottico - Package 4.0x3.2x2.5mm - Tensione Diretta 1.2V - Lunghezza d'Onda Picco 940nm - Documentazione Tecnica in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

L'ITR9606-F è un modulo interruttore ottico riflettente compatto a montaggio affiancato. Integra un diodo emettitore a infrarossi (IRED) e un fototransistor al silicio all'interno di un unico contenitore termoplastico nero. I componenti sono allineati su assi ottici convergenti. Il principio di funzionamento fondamentale prevede che il fototransistor rilevi la radiazione emessa dall'IRED. Quando un oggetto opaco interrompe il percorso luminoso tra emettitore e rivelatore, lo stato di uscita del fototransistor cambia, abilitando funzioni di rilevamento e commutazione senza contatto.

1.1 Caratteristiche e Vantaggi Principali

• Tempo di Risposta Rapido:Consente rilevamenti ad alta velocità adatti ad applicazioni come encoder e sensori di velocità.
• Alta Sensibilità:Il fototransistor al silicio fornisce un rilevamento del segnale affidabile anche con bassa intensità IR.
• Lunghezza d'Onda Specifica:Presenta una lunghezza d'onda di emissione di picco (λp) di 940nm, nello spettro del vicino infrarosso, minimizzando l'interferenza della luce ambientale visibile.
• Conformità Ambientale:Il prodotto è privo di piombo, conforme alla direttiva RoHS e aderisce alle normative UE REACH.
• Design Compatto:Il package integrato affiancato offre una soluzione a risparmio di spazio per il montaggio su PCB.

1.2 Applicazioni Target

Questo interruttore ottico è progettato per una varietà di applicazioni di rilevamento senza contatto e di posizione, incluse ma non limitate a:

• Rilevamento di posizione in mouse per computer e fotocopiatrici.
• Rilevamento carta e del bordo in scanner e stampanti.
• Rilevamento presenza dischi in unità floppy disk e altri lettori di supporti.
• Commutazione senza contatto generica.
• Montaggio diretto su scheda in elettronica di consumo e controlli industriali.

2. Analisi Approfondita dei Parametri Tecnici

Questa sezione fornisce un'interpretazione dettagliata e oggettiva delle specifiche elettriche e ottiche del dispositivo.

2.1 Valori Massimi Assoluti

Questi valori definiscono i limiti oltre i quali può verificarsi un danno permanente al dispositivo. Il funzionamento in queste condizioni non è garantito.

• Ingresso (IRED):
  • Dissipazione di Potenza (Pd): 75 mW (a o sotto 25°C). Richiede una riduzione a temperature ambiente più elevate.
  • Tensione Inversa (VR): 5 V. Superare questo valore può danneggiare la giunzione LED.
  • Corrente Diretta (IF): 50 mA. La corrente continua dovrebbe tipicamente essere limitata a 20mA per un funzionamento affidabile a lungo termine.
• Uscita (Fototransistor):
  • Dissipazione di Potenza del Collettore (Pd): 75 mW.
  • Corrente del Collettore (IC): 20 mA.
  • Tensione Collettore-Emettitore (BV_CEO): 30 V.
  • Tensione Emettitore-Collettore (BV_ECO): 5 V.
• Limiti Termici:
  • Temperatura di Esercizio (T_opr): -25°C a +85°C.
  • Temperatura di Conservazione (T_stg): -40°C a +85°C.
  • Temperatura di Saldatura dei Terminali (T_sol): 260°C per un massimo di 5 secondi, misurata a 3mm dal corpo del package.

2.2 Caratteristiche Elettro-Ottiche

Misurate a T_a= 25°C, questi parametri definiscono le prestazioni tipiche del dispositivo in condizioni operative normali.

• Caratteristiche di Ingresso (IRED):
  • Tensione Diretta (V_F): Tipicamente 1.2V, con un massimo di 1.5V a I_F=20mA. Questo è cruciale per progettare il circuito limitatore di corrente per il LED.
  • Corrente Inversa (I_R): Massimo 10 μA a V_R=5V.
  • Lunghezza d'Onda di Picco (λ_P): 940 nm. Questa lunghezza d'onda IR è invisibile all'occhio umano e aiuta a ridurre il rumore ottico.
• Caratteristiche di Uscita (Fototransistor):
  • Corrente di Buio (I_CEO): Massimo 100 nA a V_CE=20V con illuminazione zero (E_e=0). Questa è la corrente di dispersione quando il sensore è bloccato.
  • Tensione di Saturazione Collettore-Emettitore (V_CE(sat)): Massimo 0.4V a I_C=2mA e un'irradianza di 1mW/cm². Un V_CE(sat)più basso è migliore per applicazioni di commutazione digitale.
  • Corrente del Collettore (I_C(ON)): Varia da un minimo di 0.5mA a un massimo di 10mA a V_CE=5V e I_F=20mA. Questa ampia gamma indica una potenziale variazione unità per unità nella sensibilità.
• Risposta Dinamica:
  • Tempo di Salita (t_r) & Tempo di Discesa (t_f): Tipicamente 15 μs ciascuno in condizioni di test specificate (V_CE=5V, I_C=1mA, R_L=1kΩ). Questo definisce la massima capacità di frequenza di commutazione.

3. Analisi delle Curve di Prestazione

I dati grafici forniscono una visione più approfondita del comportamento del dispositivo in condizioni variabili.

3.1 Caratteristiche dell'Emettitore IR

La scheda tecnica include curve tipiche per il componente emettitore a infrarossi.

• Corrente Diretta vs. Tensione Diretta (Curva I_F-V_F):Questa curva esponenziale è standard per un diodo. Nel tipico punto di lavoro di I_F=20mA, V_Fè approssimativamente 1.2V. La curva aiuta nell'analisi della gestione termica, poiché V_Fha un coefficiente di temperatura negativo.
• Distribuzione Spettrale:Conferma l'emissione di picco a 940nm con una tipica larghezza a metà altezza (FWHM) per un LED GaAlAs, mostrando un'emissione minima nello spettro visibile.

3.2 Caratteristiche del Fototransistor

• Sensibilità Spettrale:Il fototransistor al silicio ha una sensibilità di picco nella regione del vicino infrarosso, corrispondendo strettamente all'emissione a 940nm dell'IRED abbinato. Questo allineamento massimizza l'efficienza di accoppiamento e il rapporto segnale/rumore.
• Dissipazione di Potenza del Collettore vs. Temperatura Ambiente:Una curva di riduzione che mostra come la massima dissipazione di potenza ammissibile diminuisca linearmente all'aumentare della temperatura ambiente oltre i 25°C. Questo è critico per i calcoli di affidabilità in ambienti ad alta temperatura.

4. Informazioni Meccaniche e sul Package

4.1 Dimensioni del Package

L'ITR9606-F ha un contenitore rettangolare compatto.

• Dimensioni Complessive:Circa 4.0mm di lunghezza, 3.2mm di larghezza e 2.5mm di altezza (esclusi i terminali).
• Distanza tra Terminali:Il passo standard dei terminali è 2.54mm (0.1 pollici), compatibile con layout PCB comuni.
• Forma dei Terminali:I terminali sono progettati per il montaggio a foro passante. Il disegno dimensionale specifica la posizione della barra di collegamento e il punto di piegatura consigliato.
• Tolleranze:Salvo diversa specifica, le tolleranze dimensionali sono ±0.3mm.

4.2 Identificazione della Polarità e Montaggio

Il contenitore nero aiuta a prevenire il crosstalk ottico interno. Il componente non è esplicitamente simmetrico; il diagramma della scheda tecnica indica il posizionamento dei lati emettitore e rivelatore. L'orientamento corretto è essenziale affinché l'asse ottico convergente funzioni come previsto. L'impronta sul PCB deve allinearsi precisamente con le posizioni dei terminali per evitare stress meccanici sul corpo in epossidico durante la saldatura.

5. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

Una manipolazione corretta è cruciale per mantenere l'integrità e le prestazioni del dispositivo.

5.1 Istruzioni per la Formatura dei Terminali

• La piegatura deve essere eseguita a una distanza maggiore di 3mm dalla base del corpo del package in epossidico.
• La formatura dei terminali deve essere completataprimadel processo di saldatura.
• Il telaio dei terminali deve essere fissato saldamente durante la piegatura, e lo stress sul corpo in epossidico deve essere evitato per prevenire crepe o danni interni.
• Il taglio dei terminali dovrebbe essere effettuato a temperatura ambiente.

5.2 Parametri di Saldatura Consigliati

• Saldatura Manuale:Temperatura punta saldatore massima 300°C (per un saldatore da 30W), tempo di saldatura massimo 3 secondi per terminale. Mantenere una distanza minima di 3mm dal giunto di saldatura al bulbo in epossidico.
• Saldatura a Onda/Per Immersione:Temperatura di preriscaldamento massima 100°C (fino a 60 secondi). Temperatura bagno di saldatura massima 260°C, con un tempo di permanenza massimo di 5 secondi. Rispettare la regola della distanza di 3mm.
• Note Critiche:
  • Evitare di applicare stress ai terminali mentre il dispositivo è caldo.
  • Non eseguire la saldatura a immersione/manuale più di una volta.
  • Proteggere il dispositivo da urti meccanici finché non si raffredda a temperatura ambiente.
  • Non utilizzare metodi di pulizia ad ultrasuoni.

5.3 Condizioni di Conservazione

• Breve Termine (≤3 mesi):Conservare a 10-30°C con Umidità Relativa (UR) ≤70%.
• Lungo Termine (≥3 mesi):Conservare in un contenitore sigillato con atmosfera di azoto a 10-25°C e UR 20-60%.
• Dopo l'Apertura:Utilizzare i dispositivi entro 24 ore se possibile. Conservare i residui a 10-25°C, UR 20-60%, e richiudere prontamente la busta dell'imballo.
• Evitare rapidi cambiamenti di temperatura in ambienti umidi per prevenire la condensa.

6. Informazioni su Imballo e Ordine

6.1 Specifiche di Imballaggio

• 90 pezzi per tubo.
• 48 tubi per scatola.
• 4 scatole per cartone.

6.2 Informazioni Etichetta

L'etichetta dell'imballaggio include campi standard per la tracciabilità: Numero Parte Cliente (CPN), Numero Parte Produttore (P/N), Quantità (QTY), Categoria (CAT), Riferimento (REF) e Numero di Lotto (LOT No.).

7. Considerazioni per la Progettazione Applicativa

7.1 Configurazione Circuitale Tipica

Un circuito applicativo di base prevede una resistenza limitatrice di corrente in serie con l'anodo dell'IRED. Il fototransistor è tipicamente collegato con una resistenza di pull-up al suo collettore, formando una configurazione a emettitore comune. L'uscita è presa dal collettore, che sarà portato a livello basso quando la luce IR viene rilevata (oggetto assente) e a livello alto quando il percorso luminoso è interrotto (oggetto presente). Il valore della resistenza di pull-up e la corrente dell'IRED determineranno l'escursione della tensione di uscita e la velocità di risposta.

7.2 Best Practice di Progettazione e Layout

• Percorso Ottico:Assicurarsi che l'oggetto da rilevare passi pulitamente attraverso la fessura tra emettitore e rivelatore. Considerare dimensioni, riflettività e velocità dell'oggetto.
• Immunità alla Luce Ambiente:Sebbene il filtro a 940nm e il contenitore forniscano una certa protezione, progettare il sistema per modulare la corrente dell'IRED e utilizzare un rilevamento sincrono nel circuito ricevitore può migliorare notevolmente l'immunità alla luce ambiente e al rumore elettrico.
• Gestione Termica:Rispettare la curva di riduzione della potenza. In applicazioni ad alta temperatura ambiente o ad alto ciclo di lavoro, ridurre la corrente operativa (I_F) di conseguenza.
• Montaggio Meccanico:Fissare saldamente il dispositivo al PCB per minimizzare le vibrazioni, che possono influire sull'affidabilità. Assicurarsi che nessuno stress venga trasferito al package tramite i terminali.

8. Confronto e Differenziazione Tecnica

L'ITR9606-F appartiene a una comune classe di interruttori ottici a visione laterale. I suoi principali fattori di differenziazione includono l'abbinamento specifico alla lunghezza d'onda di 940nm, il tipico tempo di risposta di 15μs e un package compatto a foro passante. Rispetto ai sensori trasmissivi con un gap fisico, questa configurazione riflettente affiancata consente il rilevamento a gap zero ma può avere una distanza di rilevamento effettiva leggermente più corta e può essere più sensibile alla riflettività dell'oggetto target.

9. Domande Frequenti (FAQ)

9.1 Basate sui Parametri Tecnici

D: Qual è la tipica distanza di rilevamento o gap per questo interruttore?

R: La scheda tecnica non specifica un gap di rilevamento massimo. Questo dipende fortemente dalla corrente di pilotaggio dell'IRED, dal guadagno del fototransistor e dalla riflettività/dimensione dell'oggetto target. È progettato per la prossimità ravvicinata o l'interruzione diretta del percorso ottico interno piuttosto che per il rilevamento a lungo raggio.

D: Perché la Corrente del Collettore (I_C(ON)) è specificata con un range così ampio (da 0.5mA a 10mA)?

R: Questo range tiene conto della variazione naturale nel rapporto di trasferimento di corrente (CTR) dell'accoppiatore ottico, che è il rapporto tra la corrente di uscita del fototransistor e la corrente di ingresso dell'IRED. Progettare circuiti che funzionino in modo affidabile con il minimo I_C(ON)specificato per garantire la funzionalità su tutte le unità di produzione.

D: Posso pilotare l'IRED con una corrente pulsata superiore a 20mA?

R: Il Valore Massimo Assoluto per la corrente diretta continua è 50mA. Sebbene brevi impulsi sopra i 20mA possano essere possibili, la dissipazione di potenza media non deve superare i 75mW nominali, considerando il ciclo di lavoro e la temperatura ambiente. Superare i valori nominali rischia di ridurre la durata di vita o causare un guasto immediato.

10. Esempi Pratici di Applicazione

10.1 Rilevamento Carta in una Stampante

In un cassetto carta di una stampante, l'ITR9606-F può essere montato in modo che la pila di carta si trovi nel percorso ottico tra emettitore e rivelatore. Quando la carta è presente, riflette la luce IR sul fototransistor, indicando "carta caricata". Quando il cassetto è vuoto, la mancanza di una superficie riflettente fa cambiare stato all'uscita del fototransistor, attivando un allarme "carta bassa". Il tempo di risposta rapido consente il rilevamento anche durante l'alimentazione veloce della carta.

10.2 Encoder Rotativo per Velocità Motore

Un disco con fessure collegato all'albero di un motore può passare attraverso la zona di rilevamento del sensore. Mentre le fessure e i raggi passano alternativamente, interrompono il fascio IR, generando un treno di impulsi digitali all'uscita del fototransistor. La frequenza di questo segnale è direttamente proporzionale alla velocità del motore. Il tempo di risposta di 15μs stabilisce un limite superiore alla massima velocità risolvibile in base alla densità delle fessure.

11. Principio di Funzionamento

L'ITR9606-F opera sul principio della riflessione della luce infrarossa modulata. L'IRED interno emette luce a 940nm. Nel suo stato predefinito (nessun oggetto target), questa luce si riflette sulla geometria interna del contenitore o su uno sfondo predefinito ed è rilevata dal fototransistor co-locato, accendendolo. Quando un oggetto entra nella zona di rilevamento, altera questo percorso luminoso riflesso - tipicamente assorbendo o disperdendo la luce IR - causando una diminuzione misurabile dell'irradianza ricevuta dal fototransistor e quindi della sua corrente di uscita. Questo cambiamento nell'uscita è utilizzato come segnale digitale o analogico che indica la presenza o la posizione dell'oggetto.

12. Tendenze Tecnologiche

Gli interruttori ottici come l'ITR9606-F rappresentano una tecnologia matura e affidabile. Le tendenze attuali in questo campo si concentrano su diverse aree:

• Miniaturizzazione:Sviluppo di package per dispositivi a montaggio superficiale (SMD) ancora più piccoli per risparmiare spazio su PCB nell'elettronica moderna.
• Integrazione:Incorporare circuiti aggiuntivi, come trigger di Schmitt, amplificatori o uscite logiche, nel package del sensore per semplificare la progettazione esterna e migliorare l'immunità al rumore.
• Prestazioni Potenziate:Migliorare i tempi di risposta per applicazioni ad alta velocità e aumentare la sensibilità per l'uso con correnti di pilotaggio più basse per risparmiare energia.
• Specializzazione:Creare varianti con diverse lunghezze d'onda, distanze di rilevamento o tipi di uscita (digitale, analogico) per segmenti di mercato specifici come l'automotive o l'automazione industriale.

Nonostante queste tendenze, il design riflettente affiancato fondamentale rimane una soluzione economica e robusta per innumerevoli applicazioni di rilevamento di prossimità e posizione.