Spesifikasi ITR8402-F-A Penderia Optik Penghalang - Dimensi 4.0x2.0x3.0mm - Voltan Hadapan 1.2V - Panjang Gelombang Puncak 940nm - Dokumen Teknikal Bahasa Melayu

1. Gambaran Keseluruhan Produk

ITR8402-F-A ialah modul penderia optik penghalang padat yang direka untuk aplikasi penderiaan tanpa sentuh. Ia menggabungkan diod pemancar inframerah (IRED) dan fototransistor silikon yang diselaraskan pada paksi optik menumpu dalam perumahan termoplastik hitam. Prinsip operasi asas melibatkan fototransistor menerima sinaran inframerah yang dipancarkan oleh IRED dalam keadaan normal. Apabila objek legap menghalang laluan optik antara pemancar dan pengesan, fototransistor berhenti menerima isyarat, membolehkan pengesanan objek atau penderiaan kedudukan.

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

2. Penerangan Mendalam Parameter Teknikal

2.1 Rating Maksimum Mutlak

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

• Input (IRED):Pelesapan kuasa (Pd) ialah 75 mW pada atau di bawah suhu udara bebas 25°C. Voltan songsang maksimum (VR) ialah 5V, dan arus hadapan maksimum (IF) ialah 50 mA.
• Output (Fototransistor):Pelesapan kuasa pengumpul (Pd) ialah 75 mW. Arus pengumpul maksimum (IC) ialah 20 mA. Voltan pengumpul-pemancar (BV_CEO) ialah 30V, dan voltan pemancar-pengumpul (BV_ECO) ialah 5V.
• Persekitaran:Julat suhu operasi (T_opr) ialah -25°C hingga +85°C. Julat suhu penyimpanan (T_stg) ialah -40°C hingga +85°C. Suhu pematerian kaki (T_sol) tidak boleh melebihi 260°C untuk tempoh 5 saat atau kurang, diukur 3mm dari badan pakej.

2.2 Ciri Elektro-Optik

Parameter ini diukur pada suhu ambien (T_a) 25°C dan menentukan prestasi tipikal peranti.

• Input (IRED):Voltan hadapan tipikal (V_F) ialah 1.2V pada arus hadapan (I_F) 20mA, dengan maksimum 1.5V. Arus songsang (I_R) maksimum 10 µA pada V_R=5V. Panjang gelombang puncak (λ_P) ialah 940nm.
• Output (Fototransistor):Arus gelap (I_CEO) maksimum 100 nA pada V_CE=20V dengan sinaran sifar. Voltan tepu pengumpul-pemancar (V_CE(sat)) maksimum 0.4V apabila arus pengumpul (I_C) ialah 2mA di bawah sinaran (E_e) 1 mW/cm².
• Ciri Pemindahan:Arus pengumpul minimum (I_C(ON)) ialah 0.5 mA apabila V_CE=5V dan I_F=20mA. Masa naik tipikal (t_r) dan masa turun tipikal (t_f) kedua-duanya 15 µs di bawah keadaan ujian V_CE=5V, I_C=1mA, dan perintang beban (R_L) 1 kΩ.

3. Analisis Lengkung Prestasi

Spesifikasi ini menyediakan lengkung ciri tipikal untuk kedua-dua pemancar IR dan fototransistor. Lengkung ini penting untuk memahami tingkah laku peranti di bawah pelbagai keadaan.

3.1 Ciri Pemancar IR

Lengkung menggambarkan hubungan antara arus hadapan dan voltan hadapan, yang penting untuk mereka bentuk litar pemacu. Ia juga menunjukkan pengurangan pelesapan kuasa pengumpul apabila suhu ambien meningkat, yang penting untuk pengurusan haba. Lengkung kepekaan spektrum mengesahkan pancaran puncak pada 940nm.

3.2 Ciri Fototransistor

Lengkung kepekaan spektrum untuk fototransistor menunjukkan responsiviti merentasi panjang gelombang yang berbeza, dengan kepekaan puncak biasanya selari dengan output 940nm pemancar IR, memastikan kecekapan gandingan optimum.

4. Maklumat Mekanikal dan Pakej

4.1 Dimensi Pakej

ITR8402-F-A dibungkus dalam pakej padat piawai industri. Dimensi utama termasuk saiz badan keseluruhan, jarak kaki, dan kedudukan apertur optik. Semua dimensi dinyatakan dalam milimeter dengan toleransi piawai ±0.3 mm melainkan dinyatakan sebaliknya. Jarak kaki diukur pada titik di mana kaki keluar dari badan pakej.

4.2 Pengenalpastian Polarity

Komponen ini direka untuk pemasangan lubang tembus. Konfigurasi pinout mesti diperhatikan dengan teliti semasa susun atur PCB dan pemasangan untuk memastikan sambungan elektrik yang betul untuk anod dan katod IRED serta pengumpul dan pemancar fototransistor.

5. Panduan Pematerian dan Pemasangan

5.1 Pembentukan Kaki

Jika pembentukan kaki diperlukan, ia mesti dilakukansebelumpematerian. Lenturan harus berlaku pada jarak minimum 3mm dari bahagian bawah pakej epoksi untuk mengelakkan kerosakan akibat tekanan. Kaki mesti dipegang semasa lenturan, dan pakej itu sendiri tidak boleh disentuh atau ditekan. Pemotongan kaki harus dilakukan pada suhu bilik.

5.2 Proses Pematerian

Pematerian mesti dilakukan dengan berhati-hati untuk mengelakkan kerosakan haba atau mekanikal.

• Pematerian Tangan:Suhu hujung besi pemateri maksimum 300°C (untuk besi berkuasa maksimum 30W). Masa pematerian per kaki tidak boleh melebihi 3 saat. Pastikan jarak minimum 3mm dari sambungan pateri ke mentol epoksi.
• Pematerian Gelombang/DIP:Suhu pemanasan awal maksimum 100°C sehingga 60 saat. Suhu mandian pateri tidak boleh melebihi 260°C, dengan masa rendaman maksimum 5 saat. Peraturan jarak 3mm dari mentol epoksi juga terpakai.

Profil suhu pematerian yang disyorkan disediakan, menekankan kenaikan terkawal, dataran suhu puncak yang ditakrifkan, dan fasa penyejukan terkawal. Penyejukan pantas tidak disyorkan. Pematerian (rendam atau tangan) tidak boleh dilakukan lebih daripada sekali. Selepas pematerian, peranti harus dilindungi daripada kejutan mekanikal sehingga ia kembali ke suhu bilik.

5.3 Pembersihan dan Penyimpanan

Pembersihan ultrasonik peranti yang dipasang adalah dilarang kerana boleh menyebabkan kerosakan dalaman. Untuk penyimpanan, peranti harus disimpan pada 10-30°C dengan kelembapan relatif 70% atau kurang. Jangka hayat penyimpanan yang disyorkan dalam pakej penghantaran asal ialah 3 bulan. Untuk penyimpanan lebih lama, atmosfera nitrogen pada 10-25°C dan 20-60% RH adalah dinasihatkan. Setelah dibuka, peranti harus digunakan dalam masa 24 jam, dan mana-mana komponen yang tinggal harus ditutup semula dengan segera.

6. Pembungkusan dan Maklumat Pesanan

Spesifikasi pembungkusan piawai ialah 90 keping setiap tiub, 48 tiub setiap kotak, dan 4 kotak setiap karton. Label pada pembungkusan termasuk medan untuk Nombor Bahagian Pelanggan (CPN), Nombor Bahagian (P/N), Kuantiti Pembungkusan (QTY), Pangkat (CAT), Rujukan (REF), dan Nombor Lot (LOT No).

7. Cadangan Aplikasi

7.1 Senario Aplikasi Tipikal

ITR8402-F-A sangat sesuai untuk pelbagai aplikasi penderiaan dan pensuisan tanpa sentuh, termasuk tetapi tidak terhad kepada: penderiaan kedudukan dalam tetikus komputer dan mesin salinan, pengesanan kertas dalam pengimbas dan pemacu cakera liut, pengesanan tepi dalam pencetak, dan pengesanan objek tujuan umum. Pakej lubang tembusnya menjadikannya sesuai untuk pemasangan papan langsung dalam pelbagai elektronik pengguna dan industri.

7.2 Pertimbangan Reka Bentuk

Apabila mereka bentuk dengan penderia optik penghalang ini, beberapa faktor adalah kritikal:

• Reka Bentuk Litar:Perintang had arus adalah wajib untuk IRED beroperasi dalam arus hadapan (I_F) yang ditentukan. Output fototransistor biasanya memerlukan perintang tarik ke atas untuk menentukan tahap logik tinggi apabila pancaran tidak terganggu.
• Integrasi Mekanikal:Lubang PCB mesti sejajar tepat dengan kaki komponen untuk mengelakkan tekanan pemasangan. Slot antara pemancar dan pengesan mesti dijaga bebas daripada halangan dan pencemaran.
• Pengurusan Haba:Pelesapan kuasa kedua-dua IRED dan fototransistor mesti dipertimbangkan, terutamanya dalam persekitaran suhu ambien tinggi. Rujuk lengkung pengurangan untuk panduan.
• Ketahanan Cahaya Ambien:Walaupun panjang gelombang 940nm dan perumahan memberikan sedikit ketahanan, mereka bentuk sistem untuk beroperasi dalam persekitaran cahaya terkawal atau menggunakan isyarat IR termodulasi boleh meningkatkan kebolehpercayaan dalam keadaan mencabar.

8. Perbandingan dan Pembezaan Teknikal

ITR8402-F-A menawarkan keseimbangan kelajuan, kepekaan, dan saiz. Masa tindak balas pantas 15µs menjadikannya sesuai untuk aplikasi yang memerlukan pengesanan pantas, seperti dalam pengekod atau pengiraan berkelajuan tinggi. Kepekaan tinggi membolehkan operasi yang boleh dipercayai walaupun dengan arus pemacu yang lebih rendah atau dalam persekitaran berdebu. Reka bentuk paksi menumpu sebelah-menyebelah dalam pakej piawai menyediakan penyelesaian kos efektif untuk banyak keperluan penderiaan biasa berbanding dengan penderia khusus atau reflektif.

9. Soalan Lazim (FAQ)

9.1 Apakah jarak atau jurang penderiaan tipikal?

Spesifikasi tidak menyatakan jurang penderiaan maksimum. Parameter ini sangat bergantung pada arus yang digunakan pada IRED, kepekaan fototransistor tertentu, ayunan isyarat output yang diperlukan, dan ciri objek penghalang (kelegapan, saiz). Ia ditentukan secara empirikal untuk setiap aplikasi.

9.2 Bolehkah saya menggunakan penderia ini dalam cahaya matahari?

Cahaya matahari langsung mengandungi sinaran inframerah yang ketara dan boleh memenuhi fototransistor, menyebabkan operasi yang tidak boleh dipercayai. Untuk aplikasi luar atau cahaya ambien tinggi, pelindung tambahan, penapisan optik, atau penggunaan isyarat IR termodulasi dengan pengesanan segerak sangat disyorkan.

9.3 Mengapakah masa naik/turun dinyatakan dengan beban 1kΩ?

Kelajuan pensuisan fototransistor dipengaruhi oleh pemalar masa RC yang dibentuk oleh kapasitans simpangnya dan rintangan beban. Menyatakan dengan beban piawai (1 kΩ) membolehkan perbandingan konsisten antara peranti. Menggunakan perintang beban yang berbeza akan mengubah masa naik dan turun yang berkesan.

10. Kes Reka Bentuk dan Penggunaan Praktikal

10.1 Kajian Kes: Pengesanan Ketulan Kertas dalam Pencetak

Dalam aplikasi ini, berbilang penderia ITR8402-F-A diletakkan di sepanjang laluan kertas. Pancaran IR biasanya terganggu oleh kehadiran kertas. Ketulan kertas dikesan apabila pancaran kekal tidak terganggu (fototransistor HIDUP) lebih lama daripada masa transit yang dijangkakan antara dua penderia, atau apabila ia menjadi terganggu (fototransistor MATI) pada penderia di mana kertas tidak sepatutnya hadir. Masa tindak balas pantas memastikan pengesanan tepat pada masanya, mencegah kerosakan.

10.2 Kajian Kes: Pengekod Putar untuk Kawalan Kelajuan Motor

Cakera berslot yang dilekatkan pada aci motor berputar antara pemancar dan pengesan ITR8402-F-A. Apabila slot melalui pancaran, ia menghasilkan output berdenyut dari fototransistor. Frekuensi denyutan ini berkadar langsung dengan kelajuan putaran motor. Masa tindak balas 15µs membolehkan pengukuran kelajuan yang tepat walaupun pada RPM tinggi.

11. Prinsip Operasi

Penderia optik penghalang, atau fotointerrupter, ialah komponen lengkap yang menggabungkan sumber cahaya inframerah dan fotopengesan dalam satu pakej, saling berhadapan merentasi jurang fizikal. IRED dibias ke hadapan untuk memancarkan cahaya inframerah yang tidak kelihatan. Fototransistor, yang terletak bertentangan, bertindak sebagai suis kawalan cahaya. Rintangan pengumpul-pemancarnya sangat tinggi (ia "MATI") apabila tiada cahaya jatuh ke atasnya (arus gelap adalah minimum). Apabila cahaya IR mengenai kawasan asasnya, pasangan elektron-lubang dijana, secara efektif membias transistor dan membenarkan arus pengumpul yang ketiga mengalir, menghidupkannya "HIDUP." Objek yang diletakkan dalam jurang menghalang cahaya, mematikan fototransistor. Isyarat digital HIDUP/MATI ini digunakan untuk pengesanan.

12. Trend Teknologi

Teknologi teras penderia optik penghalang adalah matang, tetapi trend memberi tumpuan kepada pengecilan (pakej SMD lebih kecil), kelajuan lebih tinggi untuk aplikasi penghantaran data, dan integrasi litar tambahan (seperti pencetus Schmitt atau penguat) dalam pakej untuk menyediakan isyarat output digital yang lebih bersih dan meningkatkan ketahanan bunyi. Terdapat juga trend ke arah arus operasi yang lebih rendah untuk peranti IoT berkuasa bateri. Prinsip asas pengesanan cahaya termodulasi untuk penolakan cahaya ambien kekal sebagai bidang pembangunan utama untuk aplikasi industri dan automotif yang kukuh.