Dokumen Teknikal ITR9606-F Opto Interrupter - Pakej 4.0x3.2x2.5mm - Voltan Hadapan 1.2V - Panjang Gelombang Puncak 940nm

1. Gambaran Keseluruhan Produk

ITR9606-F ialah modul pemutus opto reflektif bersebelahan yang padat. Ia menggabungkan diod pemancar inframerah (IRED) dan fototransistor silikon dalam satu perumahan termoplastik hitam. Komponen-komponen ini diselaraskan pada paksi optik yang menumpu. Prinsip operasi asas melibatkan fototransistor mengesan sinaran yang dipancarkan oleh IRED. Apabila objek legap memutus laluan cahaya antara pemancar dan pengesan, keadaan keluaran fototransistor berubah, membolehkan fungsi penderiaan dan pensuisan tanpa sentuh.

1.1 Ciri dan Kelebihan Teras

• Masa Tindak Balas Pantas:Membolehkan pengesanan berkelajuan tinggi sesuai untuk aplikasi seperti pengekod dan sensor kelajuan.
• Kepekaan Tinggi:Fototransistor silikon menyediakan pengesanan isyarat yang boleh dipercayai walaupun dengan keamatan IR yang rendah.
• Panjang Gelombang Spesifik:Mempunyai panjang gelombang pancaran puncak (λp) 940nm, yang berada dalam spektrum inframerah dekat, mengurangkan gangguan daripada cahaya ambien yang kelihatan.
• Pematuhan Alam Sekitar:Produk ini bebas plumbum, mematuhi arahan RoHS, dan mematuhi peraturan REACH EU.
• Reka Bentuk Padat:Pakej bersebelahan bersepadu menawarkan penyelesaian menjimatkan ruang untuk pemasangan PCB.

1.2 Aplikasi Sasaran

Pemutus opto ini direka untuk pelbagai aplikasi penderiaan tanpa sentuh dan pengesanan kedudukan, termasuk tetapi tidak terhad kepada:

• Penderiaan kedudukan dalam tetikus komputer dan mesin salinan.
• Pengesanan kertas dan penderiaan tepi dalam pengimbas dan pencetak.
• Pengesanan kehadiran cakera dalam pemacu cakera liut dan pemacu media lain.
• Pensuisan tanpa sentuh kegunaan am.
• Pemasangan papan langsung dalam elektronik pengguna dan kawalan industri.

2. Analisis Parameter Teknikal Mendalam

Bahagian ini memberikan tafsiran objektif terperinci tentang spesifikasi elektrik dan optik peranti.

2.1 Penarafan Maksimum Mutlak

Penarafan ini menentukan had di mana kerosakan kekal pada peranti mungkin berlaku. Operasi di bawah keadaan ini tidak dijamin.

• Input (IRED):
  • Pelesapan Kuasa (Pd): 75 mW (pada atau di bawah 25°C). Memerlukan penurunan taraf pada suhu ambien yang lebih tinggi.
  • Voltan Songsang (VR): 5 V. Melebihi ini boleh merosakkan simpang LED.
  • Arus Hadapan (IF): 50 mA. Arus DC berterusan biasanya harus dihadkan kepada 20mA untuk operasi jangka panjang yang boleh dipercayai.
• Output (Fototransistor):
  • Pelesapan Kuasa Pengumpul (Pd): 75 mW.
  • Arus Pengumpul (IC): 20 mA.
  • Voltan Pengumpul-Pemancar (BV_CEO): 30 V.
  • Voltan Pemancar-Pengumpul (BV_ECO): 5 V.
• Had Terma:
  • Suhu Operasi (T_opr): -25°C hingga +85°C.
  • Suhu Penyimpanan (T_stg): -40°C hingga +85°C.
  • Suhu Pematerian Kaki (T_sol): 260°C untuk maksimum 5 saat, diukur 3mm dari badan pakej.

2.2 Ciri Elektro-Optik

Diukur pada T_a= 25°C, parameter ini menentukan prestasi tipikal peranti di bawah keadaan operasi normal.

• Ciri Input (IRED):
  • Voltan Hadapan (V_F): Biasanya 1.2V, dengan maksimum 1.5V pada I_F=20mA. Ini adalah penting untuk mereka bentuk litar had arus untuk LED.
  • Arus Songsang (I_R): Maksimum 10 μA pada V_R=5V.
  • Panjang Gelombang Puncak (λ_P): 940 nm. Panjang gelombang IR ini tidak kelihatan oleh mata manusia dan membantu mengurangkan hingar optik.
• Ciri Output (Fototransistor):
  • Arus Gelap (I_CEO): Maksimum 100 nA pada V_CE=20V dengan pencahayaan sifar (E_e=0). Ini adalah arus bocor apabila sensor disekat.
  • Voltan Ketepuan Pengumpul-Pemancar (V_CE(sat)): Maksimum 0.4V pada I_C=2mA dan sinaran 1mW/cm². V_CE(sat)yang lebih rendah adalah lebih baik untuk aplikasi pensuisan digital.
  • Arus Pengumpul (I_C(ON)): Julat dari minimum 0.5mA hingga maksimum 10mA pada V_CE=5V dan I_F=20mA. Julat luas ini menunjukkan variasi unit ke unit yang berpotensi dalam kepekaan.
• Tindak Balas Dinamik:
  • Masa Naik (t_r) & Masa Jatuh (t_f): Biasanya 15 μs setiap satu di bawah keadaan ujian yang ditentukan (V_CE=5V, I_C=1mA, R_L=1kΩ). Ini menentukan keupayaan frekuensi pensuisan maksimum.

3. Analisis Keluk Prestasi

Data grafik memberikan pandangan yang lebih mendalam tentang tingkah laku peranti di bawah pelbagai keadaan.

3.1 Ciri Pemancar IR

Dokumen data termasuk keluk tipikal untuk komponen pemancar inframerah.

• Arus Hadapan vs. Voltan Hadapan (I_F-V_FKeluk):Keluk eksponen ini adalah piawai untuk diod. Pada titik operasi tipikal I_F=20mA, V_Fadalah kira-kira 1.2V. Keluk membantu dalam analisis pengurusan terma, kerana V_Fmempunyai pekali suhu negatif.
• Taburan Spektrum:Mengesahkan pancaran puncak pada 940nm dengan lebar penuh pada separuh maksimum (FWHM) tipikal untuk LED GaAlAs, menunjukkan pancaran minimum dalam spektrum yang kelihatan.

3.2 Ciri Fototransistor

• Kepekaan Spektrum:Fototransistor silikon mempunyai kepekaan puncak dalam kawasan inframerah dekat, sepadan rapat dengan pancaran 940nm IRED berpasangan. Penjajaran ini memaksimumkan kecekapan gandingan dan nisbah isyarat-ke-hingar.
• Pelesapan Kuasa Pengumpul vs. Suhu Ambien:Keluk penurunan taraf yang menunjukkan pelesapan kuasa maksimum yang dibenarkan berkurangan secara linear apabila suhu ambien meningkat melebihi 25°C. Ini adalah kritikal untuk pengiraan kebolehpercayaan dalam persekitaran suhu tinggi.

4. Maklumat Mekanikal dan Pakej

4.1 Dimensi Pakej

ITR9606-F mempunyai perumahan segi empat tepat yang padat.

• Dimensi Keseluruhan:Kira-kira 4.0mm panjang, 3.2mm lebar, dan 2.5mm tinggi (tidak termasuk kaki).
• Jarak Kaki:Padang kaki piawai ialah 2.54mm (0.1 inci), serasi dengan susun atur PCB biasa.
• Bentuk Kaki:Kaki direka untuk pemasangan lubang tembus. Lukisan dimensi menentukan lokasi palang pengikat dan titik lenturan yang disyorkan.
• Toleransi:Melainkan dinyatakan sebaliknya, toleransi dimensi adalah ±0.3mm.

4.2 Pengenalpastian Pola dan Pemasangan

Perumahan hitam membantu mencegah silang bicara optik dalaman. Komponen ini tidak simetri secara eksplisit; gambarajah dokumen data menunjukkan kedudukan sisi pemancar dan pengesan. Orientasi yang betul adalah penting untuk paksi optik yang menumpu berfungsi seperti yang dimaksudkan. Tapak kaki PCB mesti sejajar tepat dengan kedudukan kaki untuk mengelakkan tekanan mekanikal pada badan epoksi semasa pematerian.

5. Panduan Pematerian dan Pemasangan

Pengendalian yang betul adalah penting untuk mengekalkan integriti dan prestasi peranti.

5.1 Arahan Pembentukan Kaki

• Lenturan mesti dilakukan pada jarak lebih daripada 3mm dari bahagian bawah badan pakej epoksi.
• Pembentukan kaki mesti diselesaikansebelumproses pematerian.
• Bingkai kaki mesti ditetapkan dengan selamat semasa lenturan, dan tekanan pada badan epoksi mesti dielakkan untuk mencegah keretakan atau kerosakan dalaman.
• Pemotongan kaki harus dilakukan pada suhu bilik.

5.2 Parameter Pematerian yang Disyorkan

• Pematerian Tangan:Suhu hujung besi maksimum 300°C (untuk besi 30W), masa pematerian maksimum 3 saat setiap kaki. Kekalkan jarak minimum 3mm dari sambungan pateri ke mentol epoksi.
• Pematerian Gelombang/Celup:Suhu pemanasan awal maksimum 100°C (sehingga 60 saat). Suhu tab mandi pateri maksimum 260°C, dengan masa tinggal maksimum 5 saat. Patuhi peraturan jarak 3mm.
• Nota Kritikal:
  • Elakkan menggunakan tekanan pada kaki semasa peranti panas.
  • Jangan lakukan pematerian celup/tangan lebih daripada sekali.
  • Lindungi peranti daripada kejutan mekanikal sehingga ia sejuk ke suhu bilik.
  • Jangan gunakan kaedah pembersihan ultrasonik.

5.3 Keadaan Penyimpanan

• Jangka Pendek (≤3 bulan):Simpan pada 10-30°C dengan Kelembapan Relatif (RH) ≤70%.
• Jangka Panjang (≥3 bulan):Simpan dalam bekas tertutup dengan atmosfera nitrogen pada 10-25°C dan 20-60% RH.
• Selepas Dibuka:Gunakan peranti dalam masa 24 jam jika mungkin. Simpan baki pada 10-25°C, 20-60% RH, dan tutup semula beg pakej dengan segera.
• Elakkan perubahan suhu mendadak dalam persekitaran lembap untuk mencegah kondensasi.

6. Maklumat Pembungkusan dan Pesanan

6.1 Spesifikasi Pembungkusan

• 90 keping setiap tiub.
• 48 tiub setiap kotak.
• 4 kotak setiap karton.

6.2 Maklumat Label

Label pembungkusan termasuk medan piawai untuk kebolehjejakan: Nombor Bahagian Pelanggan (CPN), Nombor Bahagian Pengilang (P/N), Kuantiti (QTY), Pangkat (CAT), Rujukan (REF), dan Nombor Lot (LOT No.).

7. Pertimbangan Reka Bentuk Aplikasi

7.1 Konfigurasi Litar Biasa

Litar aplikasi asas melibatkan perintang had arus bersiri dengan anod IRED. Fototransistor biasanya disambungkan dengan perintang tarik naik pada pengumpulnya, membentuk konfigurasi pemancar biasa. Output diambil dari pengumpul, yang akan ditarik rendah apabila cahaya IR dikesan (objek tiada) dan tinggi apabila laluan cahaya terganggu (objek hadir). Nilai perintang tarik naik dan arus IRED akan menentukan ayunan voltan keluaran dan kelajuan tindak balas.

7.2 Amalan Terbaik Reka Bentuk dan Susun Atur

• Laluan Optik:Pastikan objek yang akan dikesan melalui slot antara pemancar dan pengesan dengan bersih. Pertimbangkan saiz, kerefleksian, dan kelajuan objek.
• Kekebalan Cahaya Ambien:Walaupun penapis 940nm dan perumahan memberikan perlindungan tertentu, mereka bentuk sistem untuk memodulatkan arus IRED dan menggunakan pengesanan segerak dalam litar penerima boleh meningkatkan kekebalan terhadap cahaya ambien dan hingar elektrik dengan ketara.
• Pengurusan Terma:Patuhi keluk penurunan taraf kuasa. Dalam suhu ambien tinggi atau aplikasi kitar tugas tinggi, kurangkan arus operasi (I_F) dengan sewajarnya.
• Pemasangan Mekanikal:Pasangkan peranti dengan kukuh ke PCB untuk mengurangkan getaran, yang boleh menjejaskan kebolehpercayaan. Pastikan tiada tekanan dipindahkan ke pakej melalui kaki.

8. Perbandingan dan Pembezaan Teknikal

ITR9606-F tergolong dalam kelas pemutus opto sisi pandang biasa. Pembeza utama termasuk pasangan panjang gelombang 940nm khusus, masa tindak balas tipikal 15μs, dan pakej lubang tembus padat. Berbanding dengan sensor transmisi dengan jurang fizikal, konfigurasi reflektif bersebelahan ini membolehkan pengesanan objek sifar jurang tetapi mungkin mempunyai jarak penderiaan berkesan yang sedikit lebih pendek dan boleh menjadi lebih sensitif kepada kerefleksian objek sasaran.

9. Soalan Lazim (FAQ)

9.1 Berdasarkan Parameter Teknikal

Q: Apakah jarak penderiaan atau jurang tipikal untuk pemutus ini?

A: Dokumen data tidak menentukan jurang penderiaan maksimum. Ini sangat bergantung pada arus pacuan IRED, gandaan fototransistor, dan kerefleksian/saiz objek sasaran. Ia direka untuk jarak dekat atau gangguan langsung laluan optik dalaman dan bukannya pengesanan jarak jauh.

Q: Mengapa Arus Pengumpul (I_C(ON)) ditentukan dengan julat yang begitu luas (0.5mA hingga 10mA)?

A: Julat ini mengambil kira variasi semula jadi dalam nisbah pemindahan arus (CTR) pengganding opto, iaitu nisbah arus keluaran fototransistor kepada arus input IRED. Reka litar untuk berfungsi dengan boleh dipercayai dengan I_C(ON)minimum yang ditentukan untuk memastikan fungsi merentasi semua unit pengeluaran.

Q: Bolehkah saya memacu IRED dengan arus berdenyut lebih tinggi daripada 20mA?

A: Penarafan Maksimum Mutlak untuk arus hadapan berterusan ialah 50mA. Walaupun denyutan ringkas melebihi 20mA mungkin boleh dilakukan, pelesapan kuasa purata tidak boleh melebihi 75mW yang dinilai, mempertimbangkan kitar tugas dan suhu ambien. Melebihi penarafan berisiko mengurangkan jangka hayat atau kegagalan serta-merta.

10. Contoh Aplikasi Praktikal

10.1 Pengesanan Kertas dalam Pencetak

Dalam dulang kertas pencetak, ITR9606-F boleh dipasang supaya timbunan kertas berada dalam laluan optik antara pemancar dan pengesan. Apabila kertas hadir, ia memantulkan cahaya IR ke fototransistor, menunjukkan "kertas dimuatkan." Apabila dulang kosong, kekurangan permukaan reflektif menyebabkan keluaran fototransistor berubah keadaan, mencetuskan amaran "kertas rendah." Masa tindak balas pantas membolehkan pengesanan walaupun kertas dimasukkan dengan cepat.

10.2 Pengekod Putar untuk Kelajuan Motor

Cakera berslot yang dilekatkan pada aci motor boleh melalui zon pengesanan sensor. Apabila slot dan jejari bergantian lalu, mereka memutus pancaran IR, menjana rangkaian denyut digital pada keluaran fototransistor. Frekuensi isyarat ini berkadar langsung dengan kelajuan motor. Masa tindak balas 15μs menetapkan had atas pada kelajuan maksimum yang boleh diselesaikan berdasarkan ketumpatan slot.

11. Prinsip Operasi

ITR9606-F beroperasi berdasarkan prinsip pantulan cahaya inframerah termodulat. IRED dalaman memancarkan cahaya pada 940nm. Dalam keadaan lalainya (tiada objek sasaran), cahaya ini dipantulkan daripada geometri dalaman perumahan atau latar belakang lalai dan dikesan oleh fototransistor yang terletak bersama, menghidupkannya. Apabila objek memasuki zon penderiaan, ia mengubah laluan cahaya pantulan ini—biasanya dengan menyerap atau menyebarkan cahaya IR—menyebabkan penurunan yang boleh diukur dalam sinaran yang diterima fototransistor dan seterusnya arus keluaran. Perubahan dalam output ini digunakan sebagai isyarat digital atau analog yang menunjukkan kehadiran atau kedudukan objek.

12. Trend Teknologi

Pemutus opto seperti ITR9606-F mewakili teknologi yang matang dan boleh dipercayai. Trend semasa dalam bidang ini memberi tumpuan kepada beberapa bidang:

• Pengecilan:Pembangunan pakej peranti permukaan-mount (SMD) yang lebih kecil untuk menjimatkan ruang PCB dalam elektronik moden.
• Integrasi:Menggabungkan litar tambahan, seperti pencetus Schmitt, penguat, atau keluaran logik, ke dalam pakej sensor untuk memudahkan reka bentuk luaran dan meningkatkan kekebalan hingar.
• Prestasi Dipertingkatkan:Meningkatkan masa tindak balas untuk aplikasi kelajuan lebih tinggi dan meningkatkan kepekaan untuk digunakan dengan arus pacuan lebih rendah untuk menjimatkan kuasa.
• Pengkhususan:Mencipta varian dengan panjang gelombang berbeza, jarak penderiaan, atau jenis keluaran (digital, analog) untuk segmen pasaran khusus seperti automotif atau automasi perindustrian.

Walaupun dengan trend ini, reka bentuk reflektif bersebelahan asas kekal sebagai penyelesaian kos efektif dan teguh untuk aplikasi penderiaan kedekatan dan kedudukan yang tidak terkira banyaknya.