Dokumen Teknikal ITR8104 - Pemutus Opto Inframerah 940nm - 5V/20mA - Bahasa Melayu

1. Gambaran Keseluruhan Produk

ITR8104 ialah modul pemutus opto padat yang direka untuk aplikasi pengesanan dan pensuisan tanpa sentuh. Ia menggabungkan diod pancaran inframerah dan fototransistor silikon NPN dalam satu perumahan termoplastik hitam. Komponen-komponen ini disusun bersebelahan pada paksi optik yang menumpu. Dalam keadaan biasa, fototransistor menerima sinaran inframerah yang dipancarkan oleh LED. Apabila objek legap memutus laluan cahaya antara pemancar dan pengesan, fototransistor berhenti mengkonduksi, memberikan isyarat pensuisan yang jelas.

Kelebihan utama peranti ini termasuk masa tindak balas yang pantas, sensitiviti tinggi, dan panjang gelombang pancaran puncak 940nm, yang berada di luar spektrum cahaya nampak untuk mengurangkan gangguan daripada cahaya ambien. Peranti ini dibina dengan bahan bebas plumbum dan mematuhi peraturan alam sekitar yang relevan seperti RoHS dan EU REACH.

2. Sorotan Mendalam Spesifikasi Teknikal

2.1 Had Maksimum Mutlak

Mengoperasikan peranti melebihi had ini boleh menyebabkan kerosakan kekal.

• Input (LED IR):
  • Pelesapan Kuasa (Pd): 75 mW (pada atau di bawah 25°C)
  • Voltan Songsang (VR): 5 V
  • Arus Hadapan (IF): 50 mA
• Output (Fototransistor):
  • Pelesapan Kuasa Pengumpul (Pc): 75 mW
  • Arus Pengumpul (IC): 20 mA
  • Voltan Pengumpul-Pemancar (BV_CEO): 30 V
  • Voltan Pemancar-Pengumpul (BV_ECO): 5 V
• Terma:
  • Suhu Operasi (T_opr): -25°C hingga +85°C
  • Suhu Penyimpanan (T_stg): -40°C hingga +85°C
  • Suhu Pateri Kaki (T_sol): 260°C untuk ≤5 saat (diukur 3mm dari pakej)

2.2 Ciri-Ciri Elektro-Optik (T_a=25°C)

Parameter ini menentukan prestasi peranti di bawah keadaan operasi biasa.

• Ciri-Ciri Input (LED IR):
  • Voltan Hadapan (V_F): 1.2V (Biasa), 1.6V (Maksimum) pada I_F=20mA
  • Arus Songsang (I_R): 10 μA (Maksimum) pada V_R=5V
  • Panjang Gelombang Puncak (λ_P): 940 nm (Biasa) pada I_F=20mA
• Ciri-Ciri Output (Fototransistor):
  • Arus Gelap (I_CEO): 100 nA (Maksimum) pada V_CE=20V, E_e=0mW/cm²
  • Voltan Ketepuan Pengumpul-Pemancar (V_CE(sat)): 0.4V (Maksimum) pada I_C=0.5mA, I_F=20mA
  • Arus Pengumpul (I_C(ON)): 0.5 mA (Minimum) pada V_CE=5V, I_F=20mA
  • Masa Naik (t_r): 20 μs (Biasa) pada V_CE=5V, I_C=1mA, R_L=1kΩ
  • Masa Jatuh (t_f): 20 μs (Biasa) pada V_CE=5V, I_C=1mA, R_L=1kΩ

3. Analisis Lengkung Prestasi

Dokumen data ini menyediakan beberapa lengkung ciri penting untuk jurutera reka bentuk.

3.1 Ciri-Ciri LED IR

Graf menggambarkan hubungan antara arus hadapan dan suhu ambien, menunjukkan keperluan penurunan kuasa pada suhu yang lebih tinggi untuk kekal dalam had kuasa. Lengkung sensitiviti spektrum mengesahkan pancaran puncak pada 940nm. Graf lain menunjukkan variasi kecil panjang gelombang pancaran puncak dengan suhu ambien, yang biasanya boleh diabaikan untuk kebanyakan aplikasi.

3.2 Ciri-Ciri Fototransistor

Graf utama termasuk hubungan antara arus pengumpul dan arus hadapan (ciri pemindahan) pada pelbagai suhu, menonjolkan sensitiviti peranti. Graf pelesapan kuasa pengumpul vs. suhu ambien adalah penting untuk pengurusan terma, menunjukkan bagaimana kuasa maksimum yang dibenarkan berkurangan apabila suhu ambien meningkat.

4. Maklumat Mekanikal dan Pakej

4.1 Dimensi Pakej

ITR8104 hadir dalam pakej lubang tembus standard. Dimensi kritikal termasuk jarak kaki, lebar badan, dan ketinggian keseluruhan. Semua dimensi adalah dalam milimeter dengan toleransi umum ±0.3mm melainkan dinyatakan sebaliknya. Jarak kaki diukur pada titik di mana kaki muncul dari badan pakej plastik.

4.2 Pengenalpastian Kutub dan Pemasangan

Peranti ini mempunyai pinout standard: anod dan katod LED inframerah, dan pengumpul dan pemancar fototransistor. Perumahan biasanya ditanda atau dibentuk untuk menunjukkan pin 1. Apabila dipasang pada PCB, lubang mesti sejajar dengan tepat dengan kedudukan kaki untuk mengelakkan tekanan mekanikal pada badan epoksi, yang boleh menjejaskan prestasi atau menyebabkan kegagalan.

5. Garis Panduan Pateri dan Pemasangan

5.1 Pembentukan Kaki

• Lenturan mesti dilakukan pada jarak lebih daripada 3mm dari bahagian bawah badan resin epoksi.
• Pembentukan kaki mesti diselesaikansebelumproses pateri.
• Rangka kaki mesti dipegang dengan selamat semasa lenturan untuk mengelakkan tekanan pada pakej.
• Pemotongan kaki hendaklah dilakukan pada suhu bilik.

5.2 Cadangan Pateri

Untuk mengelakkan kerosakan terma, kekalkan jarak minimum 3mm dari sambungan pateri ke mentol epoksi.

• Pateri Tangan:Suhu hujung besi: 300°C Maks. (30W Maks.). Masa pateri: 3 saat Maks. setiap kaki.
• Pateri Gelombang/Celup:Suhu pemanasan awal: 100°C Maks. (60 saat Maks.). Suhu mandian pateri: 260°C Maks. Masa rendaman: 5 saat Maks.
• Elakkan penyejukan pantas selepas pateri. Biarkan peranti kembali ke suhu bilik secara beransur-ansur.
• Pateri celup atau tangan tidak boleh dilakukan lebih daripada sekali.

5.3 Profil Pateri yang Disyorkan

Profil mencadangkan pemanasan awal beransur-ansur, masa terkawal di atas likuidus (biasanya 260°C), dan kadar penyejukan terkawal untuk mengurangkan kejutan terma kepada komponen.

6. Penyimpanan dan Pengendalian

• Penyimpanan Awal (selepas penghantaran):10–30°C, ≤70% RH sehingga 3 bulan.
• Penyimpanan Jangka Panjang (melebihi 3 bulan):10–25°C, 20–60% RH dalam bekas tertutup dengan atmosfera nitrogen sehingga satu tahun.
• Selepas Membuka Pakej:Simpan pada 10–25°C, 20–60% RH. Gunakan dalam masa 24 jam atau secepat mungkin. Tutup semula peranti yang tidak digunakan dengan segera.
• Elakkan perubahan suhu pantas dalam persekitaran kelembapan tinggi untuk mengelakkan kondensasi.
• Pembersihan:Pembersihan ultrasoniktidakdisyorkan untuk peranti ini.

7. Maklumat Pembungkusan dan Pesanan

7.1 Spesifikasi Pembungkusan

Pembungkusan standard ialah: 100 keping setiap tiub, 20 tiub setiap kotak, dan 4 kotak setiap karton.

7.2 Maklumat Label

Label produk termasuk medan untuk: Nombor Produk Pelanggan (CPN), Nombor Produk (P/N), Kuantiti Pembungkusan (QTY), Peringkat Keamatan Cahaya (CAT), Peringkat Panjang Gelombang Dominan (HUE), Peringkat Voltan Hadapan (REF), Nombor Lot (LOT No.), dan kod tarikh/bulan (X).

8. Cadangan Aplikasi

8.1 Senario Aplikasi Biasa

• Pengesanan Kedudukan/Kelajuan:Dalam tetikus komputer, mesin fotokopi, dan pemacu cakera liut untuk mengesan putaran atau pergerakan linear.
• Pensuisan Tanpa Sentuh:Pengesanan objek dalam mesin layan diri, sistem keselamatan, dan automasi perindustrian.
• Pengesanan Tepi:Dalam pencetak dan pengimbas untuk mengesan kehadiran kertas atau tepi media.
• Pemasangan Papan Secara Langsung:Sesuai untuk aplikasi PCB lubang tembus di mana pensuisan terpencil yang boleh dipercayai diperlukan.

8.2 Pertimbangan Reka Bentuk

• Had Arus:Sentiasa gunakan perintang siri dengan LED IR untuk menghadkan arus hadapan (I_F) kepada nilai yang dikehendaki, biasanya 20mA atau kurang untuk kebolehpercayaan jangka panjang.
• Perintang Beban:Perintang tarik-naik biasanya disambungkan antara pengumpul fototransistor dan voltan bekalan (V_CC). Nilai (contohnya, 1kΩ) mempengaruhi ayunan voltan output dan kelajuan pensuisan.
• Cahaya Ambien:Walaupun penapis 940nm membantu, mereka bentuk penghalang fizikal atau perumahan untuk melindungi sensor daripada sumber IR ambien langsung (seperti cahaya matahari atau mentol pijar) meningkatkan kebolehpercayaan.
• Masa Tindak Balas:Untuk aplikasi berkelajuan tinggi, pertimbangkan masa naik/jatuh biasa 20μs dan pastikan litar pemacu boleh menampungnya.
• Pengurusan Terma:Patuhi lengkung penurunan kuasa, terutamanya dalam persekitaran suhu ambien yang tinggi.

9. Perbandingan dan Pembezaan Teknikal

ITR8104 menawarkan set ciri yang seimbang. Panjang gelombang 940nmnya memberikan imuniti yang baik terhadap hingar cahaya nampak. Reka bentuk paksi menumpu bersebelahan menawarkan jurang pengesanan yang jelas, menjadikannya sesuai untuk pengesanan tepi dan penentuan kedudukan objek yang tepat. Masa tindak balas pantas 20μs membolehkan penggunaan dalam aplikasi pengiraan atau pengekodan kelajuan sederhana. Pakej lubang tembus memberikan lampiran mekanikal yang kukuh untuk aplikasi yang terdedah kepada getaran. Berbanding dengan sensor pantulan, pemutus opto memberikan isyarat hidup/mati yang lebih pasti kerana ia tidak terjejas oleh pantulan objek sasaran.

10. Soalan Lazim (Berdasarkan Parameter Teknikal)

10.1 Apakah arus operasi biasa untuk LED IR?

Ciri-ciri elektro-optik ditentukan pada I_F= 20mA, yang merupakan titik operasi biasa dan boleh dipercayai. Ia boleh didorong sehingga had maksimum mutlak 50mA untuk output yang lebih tinggi, tetapi ini memerlukan pengurusan terma yang teliti dan boleh mengurangkan kebolehpercayaan jangka panjang.

10.2 Berapa sensitif fototransistor ini?

Parameter utama ialah I_C(ON), yang dijamin sekurang-kurangnya 0.5mA apabila LED IR didorong dengan 20mA dan V_CE=5V. Ini memberikan isyarat yang kukuh untuk antara muka pensuisan digital dengan perintang tarik-naik yang sesuai.

10.3 Bolehkah saya gunakan ini untuk mengesan objek lutsinar?

Tidak. ITR8104 direka untuk mengesan objek legap yang memutus pancaran inframerah sepenuhnya. Bahan lutsinar atau lut cahaya mungkin membenarkan cahaya IR yang cukup untuk melaluinya, menghalang fototransistor daripada dimatikan sepenuhnya.

10.4 Apakah jarak yang disyorkan antara pemancar dan pengesan untuk sesuatu objek?

Dokumen data tidak menentukan jarak maksimum. Jurang berkesan ditentukan oleh penjajaran dan keamatan LED IR. Untuk operasi yang boleh dipercayai, objek harus sepenuhnya menduduki laluan optik menumpu antara dua elemen tersebut. Jarak pengesanan biasa adalah beberapa milimeter, ditakrifkan oleh perumahan mekanikal.

11. Kes Reka Bentuk dan Penggunaan Praktikal

Kes: Pengesanan Ketakalan Kertas dalam Pencetak
Sebuah ITR8104 dipasang merentasi laluan kertas. Pin mikropengawal mendorong LED IR melalui perintang 150Ω (menghadkan I_F kepada ~20mA pada 3.3V). Pengumpul fototransistor disambungkan ke pin input digital mikropengawal melalui perintang tarik-naik 4.7kΩ ke 3.3V. Dalam keadaan "kertas hadir", kertas menyekat pancaran, fototransistor dimatikan, dan pin input membaca TINGGI melalui tarik-naik. Apabila laluan kertas kosong, cahaya IR sampai ke fototransistor, menghidupkannya dan menarik pin input ke RENDAH. Mikropengawal memantau pin ini. Keadaan TINGGI berterusan apabila kertas dijangka menunjukkan ketakalan atau suapan salah. Masa tindak balas pantas memastikan ketakalan dikesan dengan cepat, dan panjang gelombang 940nm menghalang pencetus palsu daripada pencahayaan bilik.

12. Prinsip Operasi

ITR8104 beroperasi berdasarkan prinsip pengesanan cahaya termodulat. LED inframerah memancarkan foton pada panjang gelombang 940nm. Fototransistor silikon, yang diletakkan bertentangan dengan LED, bertindak sebagai penerima. Apabila foton dengan tenaga yang mencukupi menghentam kawasan asas fototransistor, ia menghasilkan pasangan elektron-lubang. Arus fotogenerasi ini bertindak sebagai arus asas, menyebabkan transistor mengkonduksi arus pengumpul yang lebih besar (kesan fotoelektrik digabungkan dengan penguatan transistor). Kehadiran objek legap dalam laluan cahaya menghentikan foton daripada mencapai fototransistor, menghapuskan arus asas dan mematikan transistor. Ini menghasilkan isyarat output digital yang berkaitan dengan kehadiran atau ketiadaan objek.

13. Trend Teknologi

Pemutus opto kekal sebagai komponen asas dalam sistem elektromekanikal. Trend semasa memberi tumpuan kepada peminikroan (pakej SMD yang lebih kecil), integrasi litar penyelaras isyarat tambahan (seperti pencetus Schmitt atau penguat) dalam pakej untuk memberikan output digital yang lebih bersih, dan peningkatan rintangan terhadap pencemar alam sekitar. Terdapat juga trend ke arah varian kelajuan yang lebih tinggi untuk aplikasi pengekodan lanjutan. Prinsip teras gangguan optik kekal kukuh kerana pengasingan elektriknya, sifat tanpa sentuh, dan kebolehpercayaan berbanding suis mekanikal semata-mata.