Lembaran Data Photointerrupter LTH-1650-01 - Jarak Fokus 3mm - Jenis Potongan Inframerah - Dokumen Teknikal Bahasa Melayu

1. Gambaran Keseluruhan Produk

LTH-1650-01 ialah modul pemutus foto jenis transmisi yang padat. Fungsi terasnya adalah untuk mengesan gangguan pancaran cahaya inframerah antara diod pemancar cahaya (LED) inframerah bersepadu dan fototransistor silikon. Kelebihan reka bentuk utamanya ialah jarak fokus bersepadu 3mm, yang mengoptimumkan kepekaan untuk pengesanan objek pada jarak tertentu itu. Sebagai peranti jenis potongan inframerah, ia direka untuk mengurangkan gangguan daripada cahaya tampak persekitaran, meningkatkan kebolehpercayaan dalam pelbagai aplikasi penderiaan. Pasaran sasaran terutamanya termasuk peralatan automasi pejabat, sistem kawalan perindustrian, dan elektronik pengguna yang memerlukan pengesanan kedudukan atau objek tanpa sentuhan.

2. Analisis Parameter Teknikal Mendalam

2.1 Penarafan Maksimum Mutlak

Parameter ini mentakrifkan had tekanan di mana kerosakan kekal pada peranti mungkin berlaku. Ia tidak bertujuan untuk operasi biasa.

• Pelesapan Kuasa LED Input (P_D):Maksimum 75 mW. Ini menghadkan beban terma gabungan daripada arus hadapan dan susut voltan.
• Arus Hadapan Puncak LED (I_CP):1 A di bawah keadaan berdenyut (300 pps, lebar denyut 10 µs). Ini membolehkan denyut intensiti tinggi ringkas untuk pengesanan isyarat yang dipertingkatkan.
• Arus Hadapan Berterusan LED (I_F):Maksimum 60 mA DC. Ini adalah had selamat untuk operasi berterusan.
• Voltan Songsang LED (V_R):5 V. Melebihi ini boleh merosakkan simpang LED.
• Pelesapan Kuasa Fototransistor (P_C):Maksimum 100 mW, ditentukan oleh arus pengumpul dan voltan pengumpul-pemancar.
• Voltan Pengumpul-Pemancar (V_CEO):Maksimum 30 V untuk fototransistor.
• Arus Pengumpul (I_C):Maksimum 20 mA untuk transistor keluaran.
• Suhu Operasi (T_opr):-25°C hingga +85°C. Peranti ini sesuai untuk pelbagai persekitaran perindustrian dan komersial.
• Suhu Pateri Kaki (T_S):260°C untuk maksimum 5 saat, ditentukan untuk kaki 1.6mm dari kes. Ini adalah kritikal untuk proses pateri gelombang atau aliran semula.

2.2 Ciri-ciri Elektrik & Optik

Parameter ini ditentukan pada suhu ambien (T_A) 25°C dan mentakrifkan prestasi peranti di bawah keadaan operasi biasa.

• Voltan Hadapan LED (V_F):Biasanya 1.2V hingga 1.6V pada I_F= 20 mA. Ini digunakan untuk mengira nilai perintang had arus yang diperlukan.
• Arus Songsang LED (I_R):Maksimum 100 µA pada V_R=5V, menunjukkan arus bocor apabila LED terpincang songsang.
• Arus Gelap Pengumpul-Pemancar (I_CEO):Maksimum 100 nA pada V_CE=10V tanpa input cahaya. Ini adalah arus bocor fototransistor, yang mempengaruhi tahap isyarat "keadaan mati".
• Voltan Ketepuan Pengumpul-Pemancar (V_CE(SAT)):Biasanya 0.4V pada I_C=0.05mA dan I_F=20mA. Ini adalah voltan merentasi transistor apabila ia "hidup" sepenuhnya, penting untuk antara muka tahap logik.

3. Penjelasan Sistem Binning

Peranti ini mempunyai sistem binning prestasi berdasarkan Arus Pengumpul Keadaan Hidup (I_C(ON)), yang diukur di bawah keadaan piawai (V_CE=5V, I_F=20mA, jarak d=3.0mm). Arus ini berkorelasi secara langsung dengan kepekaan gandingan.

• BIN A: I_C(ON)julat dari 100 µA hingga 300 µA. Ini adalah gred kepekaan piawai.
• BIN B: I_C(ON)julat dari 260 µA hingga 650 µA. Bin ini menawarkan kepekaan yang lebih tinggi.
• BIN C: I_C(ON)julat dari 400 µA hingga 1200 µA. Ini adalah gred kepekaan tertinggi yang tersedia.

Binning ini membolehkan pereka memilih peranti dengan kepekaan yang konsisten untuk aplikasi mereka, memastikan ambang pencetus yang boleh dipercayai merentasi kumpulan pengeluaran.

4. Analisis Keluk Prestasi

Lembaran data merujuk kepada keluk ciri tipikal yang memberikan gambaran grafik tentang tingkah laku peranti di bawah pelbagai keadaan. Walaupun graf khusus tidak terperinci dalam teks, keluk piawai untuk peranti sedemikian biasanya termasuk:

• Arus Hadapan vs. Voltan Hadapan (I_F-V_F):Menunjukkan hubungan tak linear untuk LED inframerah, penting untuk reka bentuk litar pemacu.
• Arus Pengumpul vs. Voltan Pengumpul-Pemancar (I_C-V_CE):Keluarga keluk dengan arus hadapan LED (I_F) sebagai parameter, menggambarkan ciri keluaran fototransistor.
• Arus Pengumpul Keadaan Hidup vs. Arus Hadapan (I_C(ON)-I_F):Menunjukkan ciri pemindahan dan kelinearan gandingan optik.
• Arus Pengumpul Keadaan Hidup vs. Suhu Ambien (I_C(ON)-T_A):Menunjukkan bagaimana kepekaan merosot dengan peningkatan suhu, faktor kritikal untuk pengurusan terma dalam reka bentuk.
• Ciri-ciri Masa Tindak Balas:Lembaran data menentukan Masa Naik (T_R) 3-15 µs dan Masa Jatuh (T_F) 4-20 µs di bawah keadaan ujian (V_CE=5V, I_C=2mA, R_L=100Ω). Nilai ini mentakrifkan keupayaan kelajuan pensuisan maksimum penderia.

5. Maklumat Mekanikal & Pakej

Pakej ini adalah jenis lubang melalui piawai. Nota dimensi utama dari lembaran data termasuk:

• Semua dimensi disediakan dalam milimeter, dengan inci dalam kurungan.
• Toleransi lalai adalah ±0.25mm (±0.010") melainkan ciri khusus mempunyai panggilan yang berbeza.
• Jarak fokus (jarak optimum antara tingkap pemancar dan pengesan untuk kepekaan maksimum) ditentukan sebagai 3 mm.
• Pakej termasuk slot acuan atau ciri yang membantu dalam pemasangan dan penjajaran PCB yang tepat.
• Kutub ditanda dengan jelas pada badan pakej, biasanya dengan titik atau sudut serong berhampiran pin anod LED (atau pengumpul fototransistor). Orientasi yang betul adalah penting untuk fungsi litar.

6. Panduan Pateri & Pemasangan

Pengendalian yang betul diperlukan untuk mengekalkan integriti peranti.

• Pateri:Penarafan maksimum mutlak untuk suhu pateri kaki adalah 260°C selama 5 saat, diukur 1.6mm (0.063") dari kes plastik. Panduan ini membantu mencegah kerosakan terma pada ikatan die dalaman dan enkapsulasi plastik semasa pateri gelombang atau tangan.
• Pembersihan:Gunakan pelarut pembersihan PCB piawai yang serasi dengan bahan plastik peranti. Elakkan pembersihan ultrasonik dengan kuasa berlebihan atau pendedahan berpanjangan.
• Penyimpanan:Peranti harus disimpan dalam keadaan dalam Julat Suhu Penyimpanan (T_stg) -40°C hingga +100°C dan dalam persekitaran kelembapan rendah, anti-statik untuk mencegah penyerapan lembapan dan kerosakan nyahcas elektrostatik (ESD).

7. Cadangan Aplikasi

7.1 Senario Aplikasi Biasa

Seperti yang ditunjukkan dalam lembaran data, aplikasi utama termasuk:

• Pencetak & Mesin Faks:Untuk pengesanan kertas habis, penderiaan kertas tersekat, pengesanan penutup terbuka, dan penderiaan kedudukan kereta.
• Suis Optoelektronik:Digunakan dalam mesin layan diri, automasi perindustrian untuk pengiraan, suis had, dan penderiaan cakera pengekod putaran.
• Elektronik Pengguna:Penderia slot dalam pemacu cakera, dek pita, atau sistem pengendalian media lain.

7.2 Pertimbangan Reka Bentuk

• Perintang Had Arus (untuk LED):Mesti dikira berdasarkan voltan bekalan (V_CC), voltan hadapan LED (V_F~1.4V tip.), dan arus hadapan yang dikehendaki (I_F). Jangan melebihi penarafan I_Fberterusan 60 mA. Titik operasi tipikal adalah 20 mA.
• Perintang Beban (untuk Fototransistor):Nilai perintang tarik atas (R_L) yang disambungkan ke pengumpul menentukan ayunan voltan keluaran dan mempengaruhi kelajuan pensuisan. R_Lyang lebih kecil memberikan masa jatuh lebih pantas tetapi mengurangkan amplitud voltan keluaran. Keadaan ujian menggunakan R_L=100Ω.
• Kekebalan Bunyi Elektrik:Untuk larian wayar panjang atau persekitaran bising, pertimbangkan untuk menambah kapasitor pintasan kecil (cth., 0.1µF) merentasi pin bekalan kuasa berhampiran peranti dan menggunakan kabel terlindung.
• Pertimbangan Optik:Pastikan laluan optik (jarak 3mm) bebas daripada habuk, kotoran, atau kondensasi. Penapis potongan inframerah membantu, tetapi sumber inframerah ambien yang kuat (seperti cahaya matahari atau mentol pijar) berhampiran penderia boleh menyebabkan pencetus palsu.

8. Perbandingan & Pembezaan Teknikal

Berbanding dengan fototransistor atau fotodiod asas, pemutus foto bersepadu ini menawarkan kelebihan utama:

• Optik Terjajar:Pemancar dan pengesan telah dijajar terlebih dahulu dalam pakej tetap dan tegar, menghapuskan keperluan untuk penjajaran mekanikal yang tepat semasa pemasangan, yang merupakan kelebihan ketara berbanding komponen diskret.
• Jarak Dioptimumkan:Jarak fokus 3mm ditetapkan di kilang untuk kepekaan puncak pada jarak udara khusus itu.
• Penolakan Cahaya Ambien:Penapis potongan inframerah di atas fototransistor mengurangkan kepekaan terhadap cahaya tampak dengan ketara, meningkatkan nisbah isyarat-ke-bunyi dalam keadaan pencahayaan dalaman biasa.
• Faktor Bentuk Padat:Menyediakan penyelesaian suis optik lengkap dalam satu pakej kecil.

9. Soalan Lazim (FAQ)

S: Apakah tujuan bin berbeza (A, B, C)?

J: Bin mengkategorikan peranti mengikut kepekaan mereka (I_C(ON)). Pilih bin lebih tinggi (B atau C) untuk aplikasi yang memerlukan pengesanan objek kontras rendah, hayat lebih panjang (kerana output LED merosot dari masa ke masa), atau operasi dengan tahap habuk lebih tinggi. Bin A mencukupi untuk aplikasi piawai.

S: Bolehkah saya memacu LED dengan sumber voltan secara langsung?

J: Tidak. LED adalah peranti didorong arus. Anda mesti menggunakan perintang had arus bersiri untuk menetapkan arus hadapan (I_F) kepada nilai selamat dan konsisten, seperti yang ditunjukkan dalam semua litar aplikasi.

S: Bagaimana saya mengantara muka keluaran dengan mikropengawal?

J: Fototransistor bertindak sebagai suis. Sambungkan pemancarnya ke bumi, pengumpulnya ke pin input digital melalui perintang tarik atas (cth., 10kΩ). Apabila pancaran tidak terganggu, transistor hidup, menarik pin ke rendah. Apabila terganggu, transistor mati, dan perintang tarik atas menarik pin ke tinggi. Pastikan tahap logik input mikropengawal serasi dengan ayunan voltan keluaran (hampir 0V untuk "hidup", hampir V_CCuntuk "mati").

S: Apa yang mempengaruhi masa tindak balas?

J> Kelajuan intrinsik fototransistor, nilai perintang beban (R_L), dan kapasitan jejak litar. Untuk pensuisan lebih pantas, gunakan R_Llebih kecil seperti yang dibenarkan oleh arus dan voltan keluaran yang dikehendaki.

10. Contoh Kes Penggunaan Praktikal

Senario: Penderia Kertas Habis dalam Pencetak Meja.

Pemutus foto dipasang pada rangka pencetak supaya timbunan kertas dalam dulang berada dalam jarak optik 3mm, menyekat pancaran inframerah. Tuas atau bendera yang dipasang pada pengikut dulang kertas mungkin digunakan. Apabila kertas hadir, pancaran disekat, fototransistor mati, dan keluarannya tinggi. Apabila helaian kertas terakhir dimasukkan, pengikut bergerak, membuka sekatan pancaran. Fototransistor hidup, menarik keluaran ke rendah. Peralihan logik ini dikesan oleh pengawal utama pencetak, yang kemudian mengaktifkan amaran "Kertas Habis" pada antara muka pengguna. Penapis potongan inframerah menghalang pencetus palsu daripada pencahayaan dalaman pencetak atau lampu bilik.

11. Prinsip Operasi

Peranti ini beroperasi berdasarkan prinsip gandingan optik termodulat. LED inframerah dalaman memancarkan cahaya apabila terpincang hadapan dengan arus yang sesuai. Bertentangan secara langsung, dalam pakej yang sama, adalah fototransistor NPN silikon. Kawasan tapak fototransistor terdedah kepada cahaya. Apabila foton inframerah dari LED menghentam simpang tapak-pengumpul, ia menghasilkan pasangan elektron-lubang. Arus fotogenerasi ini bertindak sebagai arus tapak, menyebabkan transistor mengalirkan arus pengumpul yang lebih besar (I_C), berkadar dengan keamatan cahaya. Objek yang melalui slot 3mm di antara mereka mengganggu pancaran cahaya ini, menyebabkan fototransistor mati. Ini memberikan isyarat pensuisan yang bersih, terpencil secara elektrik berdasarkan peristiwa fizikal.

12. Trend Teknologi

Pemutus foto kekal sebagai komponen asas dalam penderiaan kedudukan. Trend semasa dalam bidang ini termasuk:

• Pengecilan:Pembangunan pakej peranti permukaan-mount (SMD) yang lebih kecil untuk menjimatkan ruang PCB dalam elektronik pengguna padat.
• Penyepaduan:Menggabungkan litar tambahan pada cip, seperti pencetus Schmitt untuk histeresis, penguat untuk isyarat lebih lemah, atau antara muka digital (I2C) untuk menyediakan keluaran digital yang diproses dan bersih, memudahkan antara muka mikropengawal.
• Prestasi Dipertingkatkan:Penambahbaikan dalam kecekapan LED dan kepekaan pengesan foto membolehkan operasi pada arus lebih rendah, mengurangkan penggunaan kuasa dan penjanaan haba.
• Varian Khusus:Peranti dengan roda berslot untuk pengekodan putaran, atau jenis reflektif di mana pemancar dan pengesan menghadap arah yang sama untuk mengesan tanda reflektif.

Prinsip teras gangguan optik kekal teguh kerana sifat tanpa sentuh, kebolehpercayaan, dan kesederhanaannya, memastikan relevansinya yang berterusan dalam reka bentuk sistem mekatronik.