Scheda Tecnica LTH-301-07 Fotointerruttore a Fessura - Dimensioni 4.0x3.2x2.5mm - Tensione Diretta 1.2V - Dissipazione 80mW - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Il LTH-301-07 è un modulo fotointerruttore compatto a fessura, progettato per applicazioni di commutazione senza contatto. Integra un diodo a emissione luminosa (LED) a infrarossi e un fototransistor all'interno di un unico alloggiamento, separati da un'intercapedine fisica. Il principio di funzionamento fondamentale prevede l'interruzione del fascio di luce infrarossa che passa dall'emettitore al rivelatore. Quando un oggetto opaco entra nella fessura, blocca il percorso della luce, causando un cambiamento dello stato di uscita del fototransistor. Ciò fornisce un meccanismo di rilevamento affidabile e privo di usura rispetto agli interruttori meccanici.

I suoi vantaggi principali includono un'elevata affidabilità grazie all'assenza di parti in movimento, velocità di commutazione elevate adatte al rilevamento di movimenti rapidi e un rilevamento di posizione preciso. Il dispositivo è progettato per il montaggio diretto su PCB o per l'uso con un zoccolo dual-in-line, offrendo flessibilità nell'assemblaggio. I mercati e le applicazioni tipiche comprendono apparecchiature per l'automazione d'ufficio come fax, fotocopiatrici, stampanti e scanner, dove viene utilizzato per il rilevamento della carta, il sensing dei bordi e la codifica di posizione.

2. Analisi Approfondita dei Parametri Tecnici

2.1 Valori Massimi Assoluti

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

• LED di Ingresso:La corrente diretta continua massima è di 50 mA. La corrente diretta di picco può raggiungere 1 A in condizioni pulsate (300 pps, larghezza impulso 10 μs). La massima dissipazione di potenza è di 80 mW e la tensione inversa sopportabile è limitata a 5 V.
• Fototransistor di Uscita:La tensione collettore-emettitore nominale è di 30 V, mentre la tensione emettitore-collettore è di 5 V. La corrente di collettore massima è di 20 mA, con un limite di dissipazione di potenza di 100 mW.
• Limiti Termici:L'intervallo di temperatura operativa è specificato da -25°C a +85°C, con un intervallo di conservazione più ampio da -40°C a +100°C. La temperatura di saldatura dei terminali non deve superare i 260°C per 5 secondi quando misurata a 1,6 mm dal contenitore.

2.2 Caratteristiche Elettriche e Ottiche

Questi parametri definiscono le prestazioni del dispositivo in condizioni operative normali a una temperatura ambiente (TA) di 25°C.

• Tensione Diretta del LED di Ingresso (V_F):Tipicamente 1,2 V con un massimo di 1,6 V quando pilotato con una corrente diretta (I_F) di 20 mA. Questa bassa tensione è adatta per circuiti logici a basso consumo.
• Corrente di Buio del Fototransistor di Uscita (I_CEO):La corrente di dispersione quando non è presente luce incidente è garantita inferiore a 100 nA a V_CE=10V, garantendo un buono stato di \"off\".
• Prestazioni dell'Accoppiatore:Il parametro chiave è la Corrente di Collettore in Stato di Conduzione (I_C(ON)), garantita almeno 0,6 mA quando il LED è pilotato con I_F=20mA e V_CE=5V. La Tensione di Saturazione Collettore-Emettitore (V_CE(SAT)) è al massimo di 0,4 V in queste condizioni, indicando un buono stato di conduzione a bassa resistenza.
• Velocità di Commutazione:Il tempo di risposta è caratterizzato dal Tempo di Salita (T_r) e dal Tempo di Discesa (T_f). I valori tipici sono rispettivamente 3 μs e 4 μs, con massimi di 15 μs e 20 μs. Questa velocità è sufficiente per molte applicazioni di rilevamento e conteggio a media velocità.

3. Informazioni Meccaniche e sul Package

Il dispositivo presenta un package standard a foro passante. Le dimensioni di contorno sono fornite nella scheda tecnica con tutte le misure in millimetri. Le dimensioni principali del corpo sono approssimativamente 4,0 mm di lunghezza, 3,2 mm di larghezza e 2,5 mm di altezza, esclusi i terminali. La larghezza della fessura è una dimensione critica per determinare la dimensione dell'oggetto rilevabile. I terminali sono distanziati per il montaggio standard dual-in-line. La polarità è indicata dalla forma fisica dell'alloggiamento e/o dalla marcatura; il terminale più lungo corrisponde tipicamente all'anodo del LED. È fondamentale consultare il disegno dimensionale per il posizionamento preciso della fessura rispetto al bordo del PCB e ad altri componenti.

4. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

4.1 Processo di Saldatura

Una saldatura corretta è fondamentale per prevenire danni all'alloggiamento plastico e ai componenti interni. L'alloggiamento non deve essere immerso nella lega di saldatura. Non deve essere applicato alcuno stress esterno ai terminali durante la saldatura mentre il dispositivo è caldo.

• Saldatura Manuale (Saldatore):La temperatura massima consigliata è di 350°C, con un tempo di saldatura non superiore a 3 secondi per terminale. La punta del saldatore deve essere applicata non più vicino di 2 mm dalla base dell'alloggiamento.
• Saldatura a Onda:È raccomandato un profilo specifico. La temperatura di pre-riscaldo non deve superare i 100°C per un massimo di 60 secondi. La temperatura dell'onda di saldatura deve essere al massimo di 260°C, con un tempo di contatto di 5 secondi o meno. La posizione di immersione deve garantire che la lega di saldatura non salga entro 2 mm dalla base dell'alloggiamento.

4.2 Condizioni di Conservazione e Durata a Magazzino

Per mantenere la saldabilità e l'integrità del dispositivo, sono imposte condizioni di conservazione rigorose. L'ambiente di conservazione ideale è inferiore a 30°C di temperatura e inferiore al 70% di umidità relativa. I componenti dovrebbero essere assemblati entro 3 mesi dalla data di consegna. Per una conservazione più lunga nella confezione originale, dovrebbero essere conservati in un contenitore sigillato con essiccante o in un essiccatore in atmosfera di azoto, ma non per oltre un anno. Una volta aperta la busta barriera all'umidità, i componenti devono essere utilizzati entro 3 mesi in un ambiente controllato a <25°C e <60% UR. Evitare rapidi cambiamenti di temperatura in condizioni di elevata umidità per prevenire la condensa, che può portare all'ossidazione dei terminali. Se le condizioni di conservazione non sono rispettate, è necessaria una valutazione della saldabilità prima dell'uso.

5. Note Applicative e Considerazioni di Progettazione

5.1 Circuiti Applicativi Tipici

La configurazione più comune è utilizzare il fotointerruttore come interruttore digitale. Una resistenza limitatrice di corrente è posta in serie con il LED di ingresso, calcolata in base alla tensione di alimentazione (V_CC), alla corrente diretta desiderata (I_F, es. 20mA) e alla tensione diretta del LED (V_F~1,2V): R_limit= (V_CC- V_F) / I_F. Il fototransistor di uscita è tipicamente collegato con una resistenza di pull-up (R_L) dal collettore a V_CC. L'emettitore è collegato a massa. Quando il percorso della luce è libero, il fototransistor conduce, portando la tensione di uscita del collettore bassa (vicino a V_CE(SAT)). Quando interrotto, il fototransistor si spegne e l'uscita viene portata alta da R_L. Il valore di R_Linfluenza sia l'escursione della tensione di uscita che la velocità di commutazione; un valore più basso fornisce una velocità maggiore ma un consumo di corrente più elevato.

5.2 Considerazioni di Progettazione

• Immunità alla Luce Ambiente:Poiché il dispositivo utilizza luce infrarossa modulata (implicita dalla sua rapida commutazione), offre un buon rigetto della luce ambiente costante. Tuttavia, per applicazioni critiche, potrebbe essere necessario uno schermaggio aggiuntivo o un design dell'alloggiamento per bloccare la luce solare diretta o altre forti sorgenti IR.
• Caratteristiche dell'Oggetto:L'affidabilità del rilevamento dipende dall'opacità dell'oggetto alla lunghezza d'onda infrarossa. Materiali trasparenti o altamente riflettenti potrebbero non interrompere in modo affidabile il fascio.
• Allineamento:È necessario un preciso allineamento meccanico del percorso dell'oggetto con la fessura per un funzionamento costante. La larghezza della fessura definisce la dimensione minima dell'oggetto per un innesco affidabile.
• Debouncing:L'uscita elettrica potrebbe richiedere un debouncing software o hardware, specialmente se utilizzata con parti meccaniche che potrebbero vibrare o avere rimbalzi.

6. Curve di Prestazione e Dati Grafici

La scheda tecnica fa riferimento a curve caratteristiche tipiche essenziali per un'analisi di progettazione dettagliata. Sebbene i grafici specifici non siano riprodotti nel testo, tipicamente includono:

• Corrente Diretta vs. Tensione Diretta (I_F-V_F):Mostra la relazione per il LED di ingresso, utile per calcolare l'esatta caduta di tensione a diverse correnti di pilotaggio.
• Corrente di Collettore vs. Tensione Collettore-Emettitore (I_C-V_CE):Famiglia di curve per il fototransistor di uscita con l'intensità della luce incidente (o la corrente di pilotaggio del LED) come parametro. Questo grafico è cruciale per determinare il punto di lavoro e il valore della resistenza di carico.
• Rapporto di Trasferimento di Corrente (CTR) vs. Corrente Diretta:Il CTR è il rapporto tra la corrente di collettore in uscita e la corrente del LED in ingresso (I_C/I_F). Questa curva mostra come l'efficienza varia con la corrente di pilotaggio, aiutando a ottimizzare il progetto per consumo energetico e forza del segnale di uscita.
• Dipendenza dalla Temperatura:Curve che mostrano come parametri come tensione diretta, corrente di collettore o CTR variano nell'intervallo di temperatura operativa. Ciò è vitale per garantire un funzionamento affidabile in ambienti non standard.

7. Domande Frequenti (FAQ)

7.1 Qual è la differenza tra un fotointerruttore e un fotoriflettore?

Un fotointerruttore (o sensore trasmissivo) ha l'emettitore e il rivelatore uno di fronte all'altro attraverso un'intercapedine. Un oggetto viene rilevato quando blocca il fascio di luce. Un fotoriflettore (o sensore riflettente) ha l'emettitore e il rivelatore affiancati, rivolti nella stessa direzione. Un oggetto viene rilevato quando riflette la luce emessa verso il rivelatore. Il LTH-301-07 è un fotointerruttore a fessura.

7.2 Posso pilotare il LED direttamente con una tensione senza una resistenza limitatrice?

No. Un LED è un dispositivo pilotato in corrente. Collegarlo direttamente a una sorgente di tensione che supera la sua tensione diretta causerà un flusso di corrente eccessivo, potenzialmente distruggendolo. Una resistenza in serie è obbligatoria per impostare la corrente operativa.

7.3 Perché la condizione di umidità di conservazione è così importante?

La confezione plastica dei componenti elettronici può assorbire umidità dall'aria. Durante il processo di saldatura ad alta temperatura, questa umidità assorbita può espandersi rapidamente, causando delaminazione interna, crepe o il fenomeno del \"popcorn\", che danneggia il dispositivo. Le condizioni di conservazione specificate e i requisiti di pre-riscaldo (se esposti) sono progettati per prevenire ciò.

7.4 Come scelgo il valore della resistenza di pull-up (R_L) sul fototransistor?

La scelta implica un compromesso. Una R_Lpiù piccola fornisce un tempo di salita più rapido (poiché carica più velocemente la capacità del circuito) e un segnale \"basso\" più forte, ma consuma più potenza quando il transistor è acceso. Una R_Lpiù grande risparmia energia ma rallenta la velocità di commutazione e produce un pull-up più debole. Un punto di partenza comune è tra 1kΩ e 10kΩ, ma la condizione di test della scheda tecnica con R_L=100Ω per la misura della velocità indica che può pilotare impedenze relativamente basse.