Lembaran Data LTH-209-01 Pemutus Foto Reflektif - Penderia Objek Reflektif - Dokumen Teknikal Bahasa Melayu

1. Gambaran Keseluruhan Produk

LTH-209-01 ialah modul pemutus foto jenis reflektif yang direka untuk aplikasi pensuisan tanpa sentuh. Peranti fotoelektrik ini mengintegrasikan diod pemancar inframerah (IR) dan transistor foto dalam satu pakej padat. Fungsi utamanya adalah untuk mengesan kehadiran atau ketiadaan objek reflektif yang diletakkan dalam jurang penderianya. Modul ini direka untuk pemasangan terus ke papan litar bercetak (PCB) atau untuk digunakan dengan soket dua baris, menawarkan fleksibiliti dalam integrasi sistem. Kelebihan terasnya termasuk operasi tanpa sentuh, yang menghapuskan haus mekanikal dan memastikan kebolehpercayaan jangka panjang, serta kelajuan pensuisan pantas yang sesuai untuk pelbagai tugas penderiaan dan pengiraan. Pasaran sasaran termasuk peralatan automasi, elektronik pengguna, sistem keselamatan, dan kawalan industri di mana pengesanan objek yang tepat dan boleh dipercayai diperlukan.

2. Analisis Parameter Teknikal Mendalam

2.1 Penarafan Maksimum Mutlak

Mengendalikan peranti melebihi had ini boleh menyebabkan kerosakan kekal. Parameter utama termasuk:

• Arus Hadapan Berterusan Diod IR (I_F):Maksimum 50 mA. Ini mentakrifkan had atas untuk arus DC yang boleh dilalui secara berterusan melalui LED IR.
• Voltan Songsang Diod IR (V_R):Maksimum 5 V. Melebihi voltan pincang songsang ini boleh merosakkan simpang LED.
• Arus Pengumpul Transistor Foto (I_C):Maksimum 20 mA. Ini adalah arus berterusan maksimum yang boleh disalurkan oleh transistor output.
• Voltan Pengumpul-Pemancar Transistor Foto (V_CEO):Maksimum 30 V. Ini adalah voltan maksimum yang boleh dikenakan merentasi pin pengumpul dan pemancar transistor foto.
• Julat Suhu Operasi:-35°C hingga +65°C. Peranti dijamin beroperasi dalam spesifikasi merentasi julat suhu ambien ini.
• Suhu Pateri Lead:260°C selama 5 saat pada jarak 1.6mm dari kes. Ini adalah kritikal untuk proses pateri gelombang atau aliran semula.

Nota Penurunan Kuasa:Pelesapan kuasa maksimum untuk kedua-dua diod IR (75 mW) dan transistor foto (100 mW) mesti dikurangkan secara linear pada kadar 1.33 mW/°C untuk suhu ambien melebihi 25°C. Ini adalah penting untuk pengurusan haba dan kebolehpercayaan jangka panjang.

2.2 Ciri Elektrik & Optik

Parameter ini dinyatakan pada suhu ambien (T_A) 25°C dan mentakrifkan prestasi tipikal peranti.

2.2.1 Ciri Diod IR Input

• Voltan Hadapan (V_F):Biasanya 1.2V hingga 1.6V pada arus hadapan (I_F) 20 mA. Parameter ini adalah penting untuk mereka bentuk litar pemacu had arus untuk LED.
• Arus Songsang (I_R):Maksimum 100 µA pada voltan songsang (V_R) 5V. Arus songsang rendah menunjukkan kualiti simpang yang baik.

2.2.2 Ciri Transistor Foto Output

• Voltan Pecahan Pengumpul-Pemancar (V_(BR)CEO):Minimum 30V pada I_C=1mA. Voltan pecahan tinggi ini membolehkan penggunaan voltan tarik atas yang lebih tinggi dalam litar output.
• Arus Gelap Pengumpul-Pemancar (I_CEO):Maksimum 100 nA pada V_CE=10V. Ini adalah arus bocor apabila diod IR dimatikan (tiada penyinaran). Arus gelap rendah adalah penting untuk nisbah isyarat-ke-bunyi yang baik, terutamanya dalam aplikasi cahaya rendah atau gandaan tinggi.

2.2.3 Ciri Pengganding (Sistem)

Parameter ini menerangkan prestasi sistem penderia lengkap (LED IR + transistor foto).

• Voltan Ketepuan Pengumpul-Pemancar (V_CE(SAT)):Maksimum 0.4V pada I_C=0.08mA dan I_F=20mA. Voltan ketepuan rendah ini menunjukkan transistor foto boleh bertindak sebagai suis yang cekap, menarik output hampir ke bumi apabila diaktifkan.
• Arus Pengumpul Keadaan Hidup (I_C(ON)):Minimum 0.16 mA pada V_CE=5V dan I_F=20mA.Keadaan Ujian:Parameter kritikal ini diukur dengan permukaan reflektif piawai (kertas putih pantulan resap 90%) diletakkan 3.81 mm (0.15 inci) dari muka penderia. Jarak dan permukaan piawai ini mentakrifkan "jurang penderia" dan "kebolehpantulan minimum yang boleh dikesan" untuk prestasi yang dinyatakan peranti.

3. Maklumat Mekanikal & Pakej

3.1 Dimensi Pakej

LTH-209-01 hadir dalam perumahan gaya DIP 4-pin (Dual In-line Package) piawai. Semua dimensi diberikan dalam milimeter dengan toleransi lalai ±0.25mm melainkan dinyatakan sebaliknya pada lukisan dimensi. Pakej ini direka untuk pemasangan PCB lubang tembus. Lukisan dimensi tepat, termasuk panjang badan, lebar, tinggi, jarak pin, dan diameter pin, adalah penting untuk reka bentuk tapak kaki PCB dan integrasi mekanikal ke dalam sarung produk akhir.

3.2 Susunan Pin dan Pengenalpastian Polarity

Peranti mempunyai empat pin. Biasanya, dua pin adalah untuk anod dan katod diod pemancar IR, dan dua lagi adalah untuk pengumpul dan pemancar transistor foto NPN. Pengenalpastian yang betul adalah penting untuk mengelakkan kerosakan. Gambarajah susunan pin dalam lembaran data mesti dirujuk. Pakej selalunya termasuk takuk, titik, atau tepi serong untuk menunjukkan pin 1. Diod IR sensitif kepada polarity, dan pengumpul dan pemancar transistor foto mesti disambung dengan betul untuk operasi pensuisan yang betul.

4. Garis Panduan Pateri & Pemasangan

Pateri Tangan:Gunakan besi pateri terkawal suhu. Penarafan maksimum mutlak menyatakan bahawa lead boleh dikenakan 260°C selama 5 saat apabila diukur 1.6mm dari kes plastik. Adalah disyorkan untuk menggunakan suhu terendah dan masa terpendek yang mungkin untuk membuat sambungan pateri yang boleh dipercayai bagi mengurangkan tekanan haba pada komponen dalaman dan perumahan plastik.

Pateri Gelombang:Mungkin, tetapi profil suhu/masa yang sama (260°C selama 5 saat pada 1.6mm dari kes) mesti dipatuhi dengan ketat. Pemanasan awal adalah disyorkan untuk mengurangkan kejutan haba.

Pembersihan:Jika pembersihan diperlukan selepas pateri, gunakan kaedah dan pelarut yang serasi dengan bahan plastik peranti untuk mengelakkan retakan atau kekaburan pada tingkap optik.

Keadaan Penyimpanan:Simpan dalam persekitaran dalam julat suhu penyimpanan yang ditetapkan -40°C hingga +100°C. Adalah dinasihatkan untuk menyimpan peranti dalam beg penghalang kelembapan asal sehingga digunakan untuk mengelakkan pencemaran permukaan optik.

5. Cadangan Aplikasi

5.1 Litar Aplikasi Biasa

Konfigurasi litar paling biasa menggunakan LTH-209-01 sebagai suis digital. Diod IR didorong dengan sumber arus malar atau perintang had arus dari bekalan voltan (cth., 5V). I tipikal_F20mA digunakan mengikut keadaan ujian. Transistor foto disambung dalam konfigurasi pemancar sepunya: pengumpul disambung ke voltan bekalan (V_CC, sehingga 30V) melalui perintang tarik atas (R_L), dan pemancar disambung ke bumi. Isyarat output diambil dari nod pengumpul. Apabila tiada objek reflektif hadir, transistor foto dimatikan (output tinggi). Apabila objek reflektif memasuki jurang penderia, cahaya IR memantul ke transistor foto, menghidupkannya dan menarik output rendah.

5.2 Pertimbangan Reka Bentuk & Amalan Terbaik

• Memilih Perintang Tarik Atas (R_L):Nilai R_Lmenentukan arus output dan ayunan voltan. Ia mesti dipilih berdasarkan I yang diperlukan_C(ON)dan ciri input beban (cth., GPIO mikropengawal). R yang lebih kecil_Lmemberikan pensuisan lebih pantas dan imuniti bunyi yang lebih baik tetapi menggunakan lebih banyak kuasa. Pastikan I_Ctidak melebihi 20mA: R_L> (V_CC- V_CE(SAT)) / 20mA.
• Meminimumkan Bunyi Elektrik:Letakkan kapasitor pintasan (cth., 0.1µF) dekat dengan pin kuasa peranti. Pastikan jejak isyarat pendek, terutamanya talian output transistor foto, untuk mengurangkan kerentanan terhadap gangguan elektromagnet (EMI).
• Pertimbangan Optik:Prestasi penderiaan bergantung pada kebolehpantulan, warna, dan jarak objek sasaran. I yang ditetapkan_C(ON)adalah untuk permukaan putih pantulan 90% pada 3.81mm. Objek yang lebih gelap atau lebih jauh akan menghasilkan isyarat output yang lebih kecil. Untuk operasi yang konsisten, mereka bentuk ambang pengesanan sistem (cth., voltan rujukan pembanding) dengan sewajarnya. Elakkan sumber cahaya ambien (terutamanya cahaya matahari atau mentol pijar yang kaya dengan IR) daripada menyinari terus ke apertur penderia, kerana ini boleh menyebabkan pencetus palsu. Isyarat IR termodulat dan pengesanan segerak boleh digunakan dalam persekitaran cahaya ambien tinggi.
• Penjajaran Mekanikal:Pastikan laluan objek sasaran adalah konsisten dan melalui dalam jurang penderia optimum (sekitar 3.81mm yang ditetapkan) untuk pengesanan yang boleh dipercayai.

6. Perbandingan & Pembezaan Teknikal

LTH-209-01, sebagai pemutus foto reflektif, berbeza daripada jenis penderia opto lain:

• berbanding Pemutus Foto Transmisif (Pengganding Opto Berlot):Jenis transmisif mempunyai jurang fizikal antara pemancar dan pengesan; objek dikesan apabila ia menghalang laluan cahaya. Jenis reflektif seperti LTH-209-01 mengesan objek apabila ia memantulkan cahaya kembali. Penderia reflektif selalunya lebih mudah dipasang kerana ia memerlukan akses dari satu sisi sahaja, tetapi prestasinya lebih bergantung pada sifat permukaan objek.
• berbanding Penderia Fotologik:Sesetengah pemutus foto termasuk litar logik terbina dalam (pencetus schmitt, penguat) untuk menyediakan output digital yang bersih. LTH-209-01 menyediakan output transistor foto analog yang mudah, menawarkan lebih fleksibiliti tetapi memerlukan litar luaran (seperti pembanding) untuk mencipta isyarat digital yang kukuh dalam persekitaran bising.
• Kelebihan Utama Model Ini:Gabungan voltan pecahan pengumpul-pemancar yang agak tinggi (30V), voltan ketepuan rendah, dan keadaan ujian piawai untuk kepekaan memberikan keseimbangan yang baik untuk aplikasi penderiaan reflektif tujuan umum.

7. Soalan Lazim (FAQ)

Q1: Apakah jarak optimum untuk mengesan objek?

A1: Lembaran data menyatakan Arus Keadaan Hidup (I_C(ON)) dengan sasaran pada 3.81mm (0.15"). Ini adalah jarak ujian piawai. Jarak optimum sebenar bergantung pada kebolehpantulan sasaran. Untuk sasaran yang sangat reflektif, pengesanan mungkin berfungsi pada jarak yang sedikit lebih jauh. Untuk reka bentuk yang boleh dipercayai, gunakan 3.81mm sebagai titik operasi nominal.

Q2: Bolehkah saya mendorong LED IR dengan sumber voltan secara langsung?

A2: Tidak. LED IR, seperti semua diod, mesti didorong arus. Menyambungkannya terus ke sumber voltan akan menyebabkan aliran arus yang berlebihan, berpotensi memusnahkan peranti. Sentiasa gunakan perintang had arus siri. Kira nilai perintang sebagai R = (V_bekalan- V_F) / I_F. Untuk bekalan 5V, V_F=1.4V, dan I_F=20mA: R = (5 - 1.4) / 0.02 = 180 Ohm.

Q3: Mengapakah isyarat output saya tidak stabil atau bising?

A3: Punca biasa termasuk: 1) Nilai perintang tarik atas tidak mencukupi membawa kepada masa naik perlahan, 2) Kutipan bunyi elektrik pada jejak output panjang (gunakan kapasitor pintasan dan laluan lebih pendek), 3) Gangguan cahaya IR ambien (lindungi penderia atau gunakan modulasi), 4) Objek sasaran mempunyai kebolehpantulan berubah-ubah atau pada jarak yang tidak konsisten.

Q4: Apakah maksud nota "Turunkan Secara Linear 1.33 mW/°C"?

A4: Ini adalah peraturan penurunan haba. Pelesapan kuasa maksimum yang dibenarkan (75 mW untuk diod, 100 mW untuk transistor) dinyatakan pada 25°C. Untuk setiap darjah Celsius suhu ambien meningkat melebihi 25°C, anda mesti mengurangkan kuasa maksimum yang dibenarkan sebanyak 1.33 mW. Contohnya, pada 65°C (40°C melebihi 25°C), kuasa maksimum yang diturunkan untuk transistor ialah 100 mW - (40 * 1.33 mW) = 100 - 53.2 = 46.8 mW.

8. Kajian Kes Aplikasi Praktikal

Senario: Pengesanan Kertas dalam Pencetak.

LTH-209-01 boleh digunakan untuk mengesan hujung hadapan kertas semasa ia dimasukkan melalui mekanisme pencetak. Penderia dipasang pada papan utama dengan muka penderianya menghadap ke laluan kertas. Jalur reflektif atau kertas itu sendiri (jika cukup reflektif) bertindak sebagai sasaran. Apabila tiada kertas, output adalah tinggi. Apabila hujung kertas melalui di bawah penderia, cahaya IR yang dipantul mengaktifkan transistor foto, menarik output rendah. Isyarat digital ini memaklumkan mikropengawal pencetak tentang kedudukan kertas, membolehkannya mengawal masa cetakan dengan tepat. Titik reka bentuk utama di sini termasuk memilih perintang tarik atas untuk berinteraksi dengan bersih dengan logik 3.3V atau 5V MCU, memastikan laluan kertas stabil secara mekanikal untuk mengekalkan jurang penderia yang betul, dan mungkin menambah penapis RC mudah pada output untuk menyahpantul isyarat yang disebabkan oleh tekstur kertas.

9. Prinsip Operasi

LTH-209-01 beroperasi berdasarkan prinsip pantulan cahaya termodulat dan penukaran fotoelektrik. Secara dalaman, diod pemancar cahaya inframerah (IRED) memancarkan cahaya pada panjang gelombang biasanya sekitar 940nm, yang tidak kelihatan oleh mata manusia. Cahaya ini dipancarkan keluar dari hadapan peranti. Apabila objek reflektif yang sesuai memasuki medan pandangan dan berada dalam julat berkesan, sebahagian daripada sinaran IR yang dipancarkan memantul dari permukaan objek dan kembali ke arah peranti. Transistor foto silikon NPN, diletakkan bersebelahan dengan IRED dalam pakej yang sama, menerima cahaya pantulan ini. Foton yang jatuh pada kawasan asas transistor foto menghasilkan pasangan elektron-lubang, secara efektif mencipta arus asas. Arus asas fotogenerasi ini digandakan oleh gandaan transistor, menghasilkan arus pengumpul yang jauh lebih besar yang boleh diukur secara luaran. Perubahan dalam arus pengumpul ini (dari arus gelap yang sangat rendah kepada I yang ditetapkan_C(ON)) adalah mekanisme pengesanan asas. Oleh itu, peranti ini menukar peristiwa optik (kehadiran objek reflektif) kepada isyarat elektrik.

10. Trend & Konteks Industri

Pemutus foto reflektif seperti LTH-209-01 mewakili teknologi matang dan boleh dipercayai dalam pasaran penderia fotoelektrik yang lebih luas. Trend umum dalam bidang ini adalah ke arah peminiaturan, peningkatan integrasi, dan fungsi yang dipertingkatkan. Peranti yang lebih baru mungkin mempunyai pakej permukaan-pasang (SMD) untuk pemasangan automatik, penggunaan kuasa lebih rendah, dan IC penyelaras isyarat terbina dalam yang menyediakan output digital (I2C, PWM) atau output analog dengan lineariti yang lebih baik. Terdapat juga pergerakan ke arah menggunakan panjang gelombang tertentu atau menggabungkan penapis optik untuk meningkatkan imuniti terhadap cahaya ambien. Tambahan pula, pembangunan bahan dan teknik pembungkusan terus meningkatkan julat suhu, rintangan kelembapan, dan kestabilan jangka panjang komponen ini. Walaupun alternatif maju wujud, penderia reflektif output transistor foto diskret lubang tembus kekal sebagai penyelesaian kos efektif dan sangat serba boleh untuk aplikasi pengesanan tanpa sentuh yang tidak terkira di mana kesederhanaan, kekukuhan, dan prestasi terbukti adalah penting.