Lembaran Data Photointerrupter LTH-301-23P1 - Dimensi 7.62mm - Voltan 1.6V - Kuasa 60mW - Dokumen Teknikal Bahasa Melayu

1. Gambaran Keseluruhan Produk

LTH-301-23P1 ialah modul pemutus foto padat yang dipasang melalui lubang. Ia berfungsi sebagai suis optik tanpa sentuh, menggunakan diod pemancar cahaya inframerah (IR LED) yang dipasangkan dengan fototransistor. Prinsip terasnya melibatkan IR LED memancarkan cahaya, yang dikesan oleh fototransistor. Apabila objek mengganggu laluan cahaya antara pemancar dan pengesan, keadaan output fototransistor berubah, membolehkan penderiaan kedudukan tepat, pengesanan objek, atau pensuisan had tanpa sentuhan fizikal. Kelebihan utamanya termasuk kelajuan pensuisan pantas, operasi tanpa sentuh yang boleh dipercayai, dan reka bentuk yang sesuai untuk pemasangan PCB langsung atau soket dual-in-line, menjadikannya sesuai untuk aplikasi dalam pencetak, mesin fotokopi, mesin layan diri, dan automasi perindustrian di mana ketahanan dan ketepatan diperlukan.

2. Analisis Parameter Teknikal Mendalam

2.1 Penarafan Maksimum Mutlak

Penarafan ini mentakrifkan had di mana kerosakan kekal pada peranti mungkin berlaku. Pengendalian peranti secara berterusan pada atau berhampiran had ini tidak disyorkan.

• Arus Hadapan Berterusan Diod IR (I_F):50 mA. Ini ialah arus keadaan mantap maksimum yang boleh melalui LED inframerah.
• Voltan Songsang Diod IR (V_R):5 V. Melebihi voltan pincang songsang ini merentasi LED boleh menyebabkan kerosakan.
• Arus Pengumpul Transistor (I_C):20 mA. Arus berterusan maksimum yang boleh dikendalikan oleh pengumpul fototransistor.
• Pelesapan Kuasa Transistor (P_D):75 mW pada 25°C, menyusut secara linear pada 1.33 mW/°C melebihi 25°C. Ini menghadkan haba yang dijana dalam fototransistor.
• Arus Hadapan Puncak Diod IR:1 A (lebar denyut = 10 µs, 300 pps). Membenarkan denyut arus tinggi yang singkat untuk aplikasi yang memerlukan output optik serta-merta yang tinggi.
• Pelesapan Kuasa Diod (P_D):60 mW pada 25°C, juga menyusut pada 1.33 mW/°C. Ini mengawal had terma LED IR.
• Voltan Pengumpul-Pemancar Fototransistor (V_CEO):30 V. Voltan maksimum yang boleh dikenakan antara pengumpul dan pemancar apabila transistor ditutup.
• Voltan Pemancar-Pengumpul Fototransistor (V_ECO):5 V. Voltan songsang maksimum merentasi simpang pengumpul-pemancar.
• Julat Suhu Operasi:-25°C hingga +85°C. Julat suhu ambien untuk operasi peranti yang boleh dipercayai.
• Julat Suhu Penyimpanan:-55°C hingga +100°C. Julat suhu untuk penyimpanan bukan operasi.
• Suhu Pateri Lead:260°C selama 5 saat pada 1.6mm dari kes. Mentakrifkan profil reflow atau pateri tangan untuk mengelakkan kerosakan pakej.

2.2 Ciri-ciri Elektrik & Optik

Parameter ini diukur di bawah keadaan ujian piawai (T_A= 25°C) dan mentakrifkan prestasi tipikal peranti.

2.2.1 Ciri-ciri LED Input

• Voltan Hadapan (V_F):Biasanya 1.2V hingga 1.6V pada I_F= 20 mA. Ini ialah susutan voltan merentasi LED IR apabila didorong dengan arus ujian piawai. Perintang had arus mesti dikira berdasarkan nilai ini dan voltan bekalan.
• Arus Songsang (I_R):Maksimum 100 µA pada V_R= 5V. Ini ialah arus bocor kecil apabila LED dipincang songsang.

2.2.2 Ciri-ciri Fototransistor Output

• Voltan Pecahan Pengumpul-Pemancar (V_(BR)CEO):Minimum 30V pada I_C= 1mA. Voltan pecahan tinggi ini membolehkan penggunaan voltan bekalan yang lebih tinggi dalam litar pengumpul.
• Voltan Pecahan Pemancar-Pengumpul (V_(BR)ECO):Minimum 5V pada I_E= 100µA.
• Arus Gelap Pengumpul-Pemancar (I_CEO):Maksimum 100 nA pada V_CE= 10V. Ini ialah arus bocor apabila fototransistor berada dalam kegelapan sepenuhnya (tiada cahaya IR). Nilai rendah adalah kritikal untuk nisbah isyarat-ke-hingar yang baik dalam aplikasi penderiaan.

2.2.3 Ciri-ciri Pengganding (Peranti Lengkap)

• Voltan Ketepuan Pengumpul-Pemancar (V_CE(SAT)):Maksimum 0.4V pada I_C= 0.2mA dan I_F= 20mA. Ini ialah voltan merentasi fototransistor apabila ia "hidup" sepenuhnya (tepu). Nilai yang lebih rendah adalah lebih baik kerana ia meminimumkan kehilangan kuasa.
• Arus Pengumpul Keadaan Hidup (I_C(ON)):Minimum 0.4 mA pada V_CE= 5V dan I_F= 20mA. Ini menentukan arus foto minimum yang dijana apabila LED IR didorong dan laluan cahaya tidak terhalang. Parameter ini berkaitan langsung dengan kepekaan peranti.
• Masa Naik (T_r):Tipikal 25 µs di bawah keadaan ujian (I_C=2mA, R_L=1kΩ, V_CE=5V). Ini ialah masa untuk output fototransistor beralih dari 10% hingga 90% daripada nilai akhirnya apabila LED IR dihidupkan.
• Masa Jatuh (T_f):Tipikal 26 µs di bawah keadaan yang sama. Ini ialah masa peralihan apabila LED IR dimatikan. Masa pensuisan ini mentakrifkan frekuensi maksimum di mana peranti boleh beroperasi dengan boleh dipercayai.

3. Maklumat Mekanikal & Pakej

3.1 Dimensi Pakej

Peranti ini dibungkus dalam pakej dual-in-line 4-pin piawai. Nota dimensi utama dari lembaran data termasuk:

• Semua dimensi diberikan dalam milimeter, dengan inci dalam kurungan.
• Toleransi piawai ialah ±0.25mm (±0.010") melainkan nota ciri khusus menyatakan sebaliknya.
• Lebar badan adalah kira-kira 7.62mm, dan jarak pin mengikut corak grid piawai 0.1-inci (2.54mm) untuk pemasangan PCB melalui lubang.

Pakej ini direka untuk proses pateri gelombang atau pateri manual. Lukisan dimensi dalam lembaran data memberikan ukuran kritikal untuk reka bentuk tapak kaki PCB, termasuk diameter lead, jarak pin (antara baris dan lajur), panjang dan lebar badan, dan lebar jurang slot yang mentakrifkan apertur penderiaan.

3.2 Susunan Pin dan Pengenalpastian Polarity

Peranti ini mempunyai empat pin. Biasanya, dua pin adalah untuk anod dan katod LED IR, dan dua lagi adalah untuk pengumpul dan pemancar fototransistor. Lukisan lembaran data menunjukkan pin 1, yang penting untuk orientasi yang betul. LED IR ialah peranti didorong anod, dan fototransistor ialah jenis NPN di mana pengumpul harus disambungkan ke bekalan positif melalui perintang beban, dan pemancar ke bumi. Sambungan polarity yang salah ke LED akan menghalangnya daripada memancarkan cahaya, dan sambungan yang salah ke fototransistor akan mengakibatkan tiada isyarat output.

4. Garis Panduan Pateri & Pemasangan

Lembaran data menentukan parameter pateri kritikal: lead boleh dikenakan suhu 260°C selama maksimum 5 saat, diukur pada jarak 1.6mm (0.063") dari kes plastik. Garis panduan ini penting untuk mengelakkan kerosakan terma kepada die semikonduktor dalaman dan bahan pakej plastik semasa operasi pateri gelombang atau pateri tangan. Untuk pateri reflow, profil piawai dengan suhu puncak tidak melebihi 260°C dan masa di atas cecair (TAL) terkawal harus digunakan. Adalah dinasihatkan untuk mengikuti piawaian JEDEC atau IPC untuk pateri komponen melalui lubang.

5. Cadangan Aplikasi

5.1 Litar Aplikasi Biasa

Konfigurasi litar yang paling biasa melibatkan mendorong LED IR dengan sumber arus malar atau, lebih ringkas, sumber voltan bersiri dengan perintang had arus (R_had). R_had= (V_CC- V_F) / I_F. Untuk bekalan 5V dan I_Fyang dikehendaki 20mA, dengan V_F= 1.4V, R_had= (5 - 1.4) / 0.02 = 180 Ω. Output fototransistor biasanya disambungkan sebagai suis: pengumpul disambungkan ke V_CCmelalui perintang tarik-naik (R_beban), dan pemancar disambungkan ke bumi. Isyarat output diambil dari nod pengumpul. Apabila cahaya jatuh pada transistor, ia hidup, menarik voltan pengumpul rendah (hampir V_CE(SAT)). Apabila laluan cahaya disekat, transistor dimatikan, dan voltan pengumpul ditarik tinggi ke V_CColeh R_beban. Nilai R_bebanmempengaruhi kelajuan pensuisan dan penggunaan arus; perintang yang lebih kecil memberikan pensuisan lebih pantas tetapi pelesapan kuasa lebih tinggi dalam keadaan 'hidup'.

5.2 Pertimbangan Reka Bentuk

• Kekebalan Cahaya Ambien:Memandangkan peranti menggunakan cahaya inframerah, ia agak kebal kepada cahaya ambien yang kelihatan. Walau bagaimanapun, sumber sinaran IR yang kuat (cth., cahaya matahari, mentol pijar) boleh menyebabkan pencetus palsu. Menggunakan isyarat IR termodulat dan pengesanan segerak boleh meningkatkan kekebalan dengan ketara.
• Penjajaran:Penjajaran mekanikal tepat antara slot pemancar dan pengesan adalah penting untuk kekuatan isyarat maksimum. Tapak kaki PCB dan pemasangan harus memastikan penjajaran ini.
• Ciri-ciri Objek:Objek yang mengganggu pancaran harus legap kepada panjang gelombang IR yang digunakan. Bahan reflektif atau lut sinar mungkin tidak mencetuskan penderia dengan boleh dipercayai.
• Keperluan Kelajuan:Masa naik dan jatuh (~25 µs) menghadkan frekuensi pensuisan maksimum kepada kira-kira 1/(Tr+Tf) ≈ 20 kHz untuk gelombang persegi, walaupun had praktikal adalah lebih rendah untuk memastikan peralihan penuh.

6. Analisis Keluk Prestasi

Lembaran data merujuk bahagian untuk "Keluk Ciri-ciri Elektrik / Optik Biasa." Graf ini, biasanya termasuk dalam dokumen sedemikian, memberikan perwakilan visual tentang bagaimana parameter utama berubah dengan keadaan. Keluk yang dijangkakan termasuk:

• Arus Hadapan vs. Voltan Hadapan (I_F-V_F):Menunjukkan hubungan eksponen untuk LED IR, membantu menentukan V_Fpada arus selain daripada keadaan ujian.
• Arus Pengumpul vs. Voltan Pengumpul-Pemancar (I_C-V_CE):Keluarga keluk untuk fototransistor dengan keamatan cahaya insiden (atau arus pacuan LED) sebagai parameter, menunjukkan kawasan tepu dan aktif.
• Nisbah Pemindahan Arus (CTR) vs. Arus Hadapan:CTR = (I_C/ I_F) * 100%. Graf ini menunjukkan kecekapan gandingan optik, yang biasanya berkurangan pada I_F.
• Arus Pengumpul Keadaan Hidup vs. Suhu (I_C(ON)-T_A):Menggambarkan bagaimana kepekaan fototransistor berubah dengan suhu ambien, biasanya menunjukkan penurunan pada suhu yang lebih tinggi.
• Arus Gelap vs. Suhu (I_CEO-T_A):Menunjukkan peningkatan eksponen dalam arus bocor dengan suhu, yang kritikal untuk operasi suhu tinggi.

Menganalisis keluk ini membolehkan pereka mengoptimumkan titik operasi, memahami pertukaran prestasi merentasi suhu, dan meramalkan tingkah laku di bawah keadaan bukan piawai.

7. Perbandingan & Pembezaan Teknikal

Berbanding dengan suis mikro mekanikal, LTH-301-23P1 menawarkan kelebihan yang berbeza: tiada lantunan sentuh, jangka hayat operasi yang lebih panjang (berjuta-juta vs. ribuan kitaran), kekebalan kepada pencemaran dari habuk atau minyak (kerana ia adalah pakej tertutup), dan kelajuan pensuisan yang lebih pantas. Berbanding dengan penderia optik reflektif, pemutus foto transmisi seperti ini memberikan pengesanan yang lebih konsisten dan boleh dipercayai kerana ia kurang sensitif kepada warna atau kerefleksian objek sasaran; ia hanya mengesan kehadiran atau ketiadaan objek dalam slot. Pembeza utama untuk bahagian khusus ini ialah keseimbangan pembungkusan melalui lubang piawai, penarafan elektrik yang teguh (30V V_CEO, 50mA I_F), dan kelajuan pensuisan yang ditentukan, menjadikannya pilihan serba guna untuk kegunaan umum.

8. Soalan Lazim (FAQ)

Q: Apakah jarak penderiaan biasa atau lebar jurang?

A: "Jarak" penderiaan secara efektif ialah lebar slot dalam pakej. Objek mesti melalui jurang fizikal ini untuk mengganggu pancaran. Lukisan dimensi lembaran data memberikan lebar slot yang tepat.

Q: Bolehkah saya mendorong LED IR terus dari pin mikropengawal?

A: Mungkin, tetapi anda mesti menyemak keupayaan sumber arus pin. Pin MCU biasa boleh menyumber 20-25mA, yang sepadan dengan keadaan ujian. Walau bagaimanapun, anda MESTI memasukkan perintang had arus bersiri seperti yang dikira dalam nota aplikasi. Mendorong LED tanpa perintang mungkin akan memusnahkan kedua-dua LED dan pin MCU.

Q: Bagaimanakah saya menyambungkan output fototransistor ke mikropengawal?

A: Kaedah paling mudah ialah menggunakan fototransistor sebagai input digital. Sambungkan pengumpul ke pin I/O digital MCU (yang biasanya mempunyai perintang tarik-naik dalaman yang boleh diaktifkan) dan juga ke V_CCmelalui perintang tarik-naik luaran (cth., 10kΩ). Pemancar disambungkan ke bumi. Apabila pancaran tidak terputus, transistor hidup, menarik pin RENDAH. Apabila terputus, pin ditarik TINGGI. Pastikan paras voltan input MCU serasi dengan V_CC used.

Q: Apakah yang mempengaruhi kelajuan pensuisan?

A> Masa naik/jatuh intrinsik fototransistor (~25µs) adalah had utama. Walau bagaimanapun, faktor litar boleh memperlahankannya lagi. Perintang beban besar (R_L) meningkatkan pemalar masa RC untuk mengecas/menyahcas sebarang kapasitans parasit, memperlahankan masa naik. Begitu juga, mendorong LED IR dengan arus berlebihan boleh menyebabkan pemadaman lebih perlahan disebabkan kesan penyimpanan pembawa. Untuk kelajuan maksimum, gunakan I_Fyang disyorkan dan R_L.

9. Prinsip Operasi

Pemutus foto ialah peranti optoelektronik transmisi. Ia mengandungi dua komponen berasingan dalam satu pakej: sumber cahaya inframerah (LED IR) dan pengesan cahaya (fototransistor), saling berhadapan merentasi jurang udara kecil atau slot. LED IR dipincang hadapan dengan arus yang sesuai, menyebabkannya memancarkan foton inframerah. Foton ini bergerak merentasi jurang dan menghentam kawasan tapak fototransistor NPN. Tenaga foton menjana pasangan elektron-lubang dalam tapak, secara efektif mencipta arus tapak. Arus tapak fotogenerasi ini dikuatkan oleh gandaan transistor, menghasilkan arus pengumpul yang lebih besar yang boleh mengalir dari pengumpul ke pemancar, menghidupkan transistor "hidup." Apabila objek legap dimasukkan ke dalam slot, ia menyekat laluan cahaya. Penjanaan semula fotogenerasi arus tapak berhenti, transistor berhenti dipincang hidup, dan arus pengumpul turun kepada nilai yang sangat rendah (arus gelap), mematikan transistor "mati." Tindakan hidup/mati ini memberikan isyarat digital yang bersih yang sepadan dengan kehadiran atau ketiadaan objek.

10. Maklumat Pembungkusan dan Pesanan

Nombor bahagian ialah LTH-301-23P1. Lembaran data tidak menentukan butiran pembungkusan pukal (cth., pita dan gegelung, kuantiti tiub). Untuk pengeluaran, seseorang harus merujuk spesifikasi pembungkusan pengilang atau pengedar. "No. Spes." DS-55-96-0025 dan kod dokumen BNS-OD-C131/A4 adalah rujukan dalaman untuk lembaran data itu sendiri. Tarikh berkesan semakan dokumen ini ialah 08/03/2000.