Dokumen Teknikal Lembaran Data Sensor Photointerrupter LTH-309-08 - Bahasa Melayu

1. Gambaran Keseluruhan Produk

LTH-309-08 ialah pemutus foto pantulan, sejenis sensor optoelektronik yang menggabungkan diod pemancar cahaya (LED) inframerah dan fototransistor dalam satu pakej padat. Fungsi utamanya adalah untuk mengesan kehadiran atau ketiadaan objek tanpa sentuhan fizikal dengan merasakan gangguan pancaran cahaya inframerah yang dipantulkan dari permukaan. Peranti ini direka untuk pemasangan terus ke PCB (Papan Litar Bercetak) atau dimasukkan ke dalam soket dual-in-line standard, menjadikannya sangat serba boleh untuk proses pemasangan automatik.

Kelebihan teras sensor ini terletak pada keupayaan pensuisan tanpa sentuh, yang menghapuskan haus dan lusuh mekanikal, memastikan kebolehpercayaan tinggi dan jangka hayat operasi yang panjang. Ia amat sesuai untuk aplikasi yang memerlukan masa tindak balas pantas dan pengesanan objek tepat dalam ruang terhad. Pasaran sasaran biasa termasuk peralatan automasi pejabat (pencetak, mesin fotokopi), automasi perindustrian (pengira tali sawat penghantar, penderiaan kedudukan), elektronik pengguna, dan pelbagai peranti instrumentasi di mana pengesanan objek yang boleh dipercayai adalah kritikal.

2. Analisis Parameter Teknikal Mendalam

2.1 Penarafan Maksimum Mutlak

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

• Input LED:Arus hadapan berterusan tidak boleh melebihi 50 mA, dengan arus hadapan puncak 1 A dibenarkan di bawah keadaan berdenyut (300 pps, lebar denyut 10 µs). Penyerakan kuasa maksimum untuk LED ialah 75 mW. Voltan songsang lebih besar daripada 5 V mesti dielakkan.
• Output Fototransistor:Arus pengumpul dihadkan kepada 20 mA. Voltan pengumpul-pemancar boleh menahan sehingga 30 V, manakala voltan pemancar-pengumpul dihadkan kepada 5 V. Penyerakan kuasa fototransistor tidak boleh melebihi 100 mW.
• Had Persekitaran:Peranti ini dinilai untuk operasi dalam julat suhu ambien -25°C hingga +85°C. Penyimpanan boleh dari -55°C hingga +100°C. Untuk pematerian, kaki boleh menahan 260°C selama 5 saat apabila diukur 1.6mm dari badan pakej.

2.2 Ciri-ciri Elektrik & Optik

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

• Voltan Hadapan Input LED (V_F):Biasanya 1.2V hingga 1.6V apabila didorong dengan arus hadapan (I_F) 20 mA. Parameter ini adalah penting untuk mereka bentuk perintang pembatas arus dalam litar pemacu.
• Arus Gelap Output Fototransistor (I_CEO):Arus bocor apabila tiada cahaya jatuh pada sensor, ditentukan sebagai maksimum 100 nA pada V_CE=10V. Arus gelap yang rendah adalah penting untuk nisbah isyarat-ke-bunyi yang baik, terutamanya dalam aplikasi cahaya rendah atau gandaan tinggi.
• Arus Pengumpul Keadaan-Hidup (I_C(ON)):Arus pengumpul minimum ialah 0.5 mA apabila LED didorong pada I_F=20mA dan V_CE=5V. Parameter ini menunjukkan kepekaan fototransistor.
• Voltan Ketepuan Pengumpul-Pemancar (V_CE(SAT)):Penurunan voltan merentasi fototransistor apabila ia sepenuhnya "hidup", biasanya 0.4V pada I_C=0.25mA dan I_F=20mA. Voltan ketepuan yang rendah adalah diingini untuk antara muka dengan litar logik voltan rendah.
• Masa Tindak Balas:Kelajuan pensuisan sensor dicirikan oleh masa naik (T_R) dan masa turun (T_F). Nilai biasa ialah 3-15 µs untuk masa naik dan 4-20 µs untuk masa turun di bawah keadaan ujian V_CE=5V, I_C=2mA, dan R_L=100Ω. Pensuisan pantas ini membolehkan pengesanan objek yang bergerak dengan cepat.

3. Analisis Lengkung Prestasi

Lembaran data merujuk kepada lengkung ciri elektrik/optik biasa. Walaupun graf khusus tidak disediakan dalam teks, tujuan umum mereka dan pandangan yang mereka tawarkan boleh dijelaskan.

Lengkung ini biasanya memplot parameter utama berbanding pembolehubah seperti suhu atau arus pemacu. Sebagai contoh, lengkung menunjukkan I_C(ON)berbanding I_F(arus hadapan LED) akan membantu pereka memahami hubungan antara kuasa input dan kekuatan isyarat output, membolehkan pengoptimuman pemacu LED untuk kepekaan dan penggunaan kuasa yang dikehendaki. Lengkung biasa lain ialah I_C(ON)berbanding suhu ambien, yang kritikal untuk memahami bagaimana prestasi sensor merosot atau berubah pada suhu melampau, memastikan operasi yang boleh dipercayai merentasi julat -25°C hingga +85°C yang ditentukan. Graf ini adalah penting untuk reka bentuk sistem yang teguh di luar spesifikasi titik nominal 25°C.

4. Maklumat Mekanikal & Pembungkusan

LTH-309-08 direka untuk integrasi padat. Dimensi pakej disediakan dalam lembaran data dengan semua ukuran dalam milimeter (dan inci dalam kurungan). Nota mekanikal utama termasuk:

• Toleransi umum ±0.25mm (±0.010") terpakai melainkan dinyatakan sebaliknya.
• Jarak kaki diukur pada titik di mana kaki keluar dari badan pakej plastik, yang kritikal untuk reka bentuk tapak kaki PCB.
• Pakej ini ialah jenis lubang tembus standard, memudahkan kedua-dua proses pematerian manual dan gelombang.

Pengenalpastian kekutuban yang betul tersirat oleh susunan pin standard untuk peranti sedemikian: anod dan katod LED berada di satu sisi, dan pengumpul dan pemancar fototransistor berada di sisi lain. Pereka mesti merujuk lukisan dimensi untuk mengesahkan susunan dan orientasi pin yang tepat untuk susun atur PCB yang betul.

5. Garis Panduan Pateri & Pemasangan

Lembaran data menentukan had suhu pematerian kaki 260°C selama 5 saat, diukur 1.6mm (0.063 inci) dari badan pakej. Ini adalah parameter kritikal untuk kawalan proses semasa pematerian gelombang atau pematerian tangan.

• Pematerian Alir Semula:Walaupun terutamanya peranti lubang tembus, jika digunakan dalam papan teknologi campuran, penjagaan melampau mesti diambil semasa alir semula. Pakej plastik mempunyai toleransi haba yang lebih rendah daripada komponen permukaan-pasang. Ia secara amnya tidak disyorkan untuk profil alir semula inframerah atau perolakan standard melainkan diperakui khusus.
• Pematerian Tangan:Gunakan besi terkawal suhu. Sapukan haba ke persimpangan kaki/pad dengan cepat dan cekap untuk mengurangkan pemindahan haba ke die semikonduktor sensitif di dalam pakej. Jangan sapukan pateri terus ke hujung besi pada kaki komponen untuk tempoh yang lama.
• Pembersihan:Gunakan pelarut pembersih yang serasi dengan plastik pakej untuk mengelakkan retakan atau degradasi.
• Keadaan Penyimpanan:Simpan dalam persekitaran kering, anti-statik dalam julat suhu yang ditentukan -55°C hingga +100°C untuk mengelakkan penyerapan lembapan (yang boleh menyebabkan "popcorning" semasa pematerian) dan kerosakan nyahcas elektrostatik.

6. Cadangan Aplikasi

6.1 Senario Aplikasi Biasa

• Pengesanan Kertas dalam Pencetak/Mesin Fotokopi:Mengesan kekemasan kertas, keadaan dulang kosong, atau kehadiran kertas pada titik tertentu di sepanjang laluan kertas.
• Pengiraan Objek di Penghantar:Mengira produk, botol, atau komponen semasa ia melalui titik tetap.
• Penderiaan Kedudukan:Mengesan kedudukan asas kereta bergerak (seperti dalam pengimbas atau plotter) atau keadaan buka/tutup pintu atau penutup.
• Penderiaan Cakera Pengekod Putar:Digunakan bersama roda berlot untuk mencipta pengekod optik resolusi rendah untuk maklum balas kelajuan atau kedudukan.

6.2 Pertimbangan Reka Bentuk

• Pemacu Arus LED:Gunakan sumber arus malar atau perintang pembatas arus bersiri dengan LED untuk mengekalkan I_Fyang stabil, biasanya sekitar 20 mA mengikut keadaan ujian, untuk output yang konsisten. Mendenyutkan LED pada arus yang lebih tinggi boleh meningkatkan jarak penderiaan tetapi mesti kekal dalam had penarafan maksimum mutlak.
• Pincangan Fototransistor:Perintang tarik-naik (R_L) disambungkan antara pengumpul dan voltan bekalan (V_CC). Nilai R_Lmempengaruhi kedua-dua ayunan voltan output dan masa tindak balas. R_Lyang lebih kecil memberikan tindak balas lebih pantas tetapi perubahan voltan output yang lebih kecil. Pemancar biasanya disambungkan ke bumi.
• Antara Muka Output:Output fototransistor boleh dihantar terus ke input picu Schmitt mikropengawal untuk penderiaan digital, atau ke input analog untuk mengukur keamatan cahaya pantulan. Untuk persekitaran bising, menambah kapasitor kecil merentasi pengumpul dan pemancar fototransistor boleh membantu menapis bunyi frekuensi tinggi.
• Permukaan Sasaran:Prestasi penderiaan pantulan sangat bergantung pada pantulan, warna, dan jarak sasaran. Untuk operasi yang konsisten, kalibrasi ambang pengesanan berdasarkan bahan sasaran khusus. Jurang penderiaan harus diminimumkan untuk kekuatan isyarat terbaik.
• Kekebalan Cahaya Ambien:Oleh kerana sensor menggunakan cahaya inframerah, ia agak kebal terhadap cahaya ambien yang kelihatan. Walau bagaimanapun, sumber cahaya inframerah yang kuat (seperti cahaya matahari atau mentol pijar) boleh menyebabkan pencetus palsu. Menggunakan isyarat LED termodulat dan pengesanan segerak dalam litar penerima boleh meningkatkan kekebalan terhadap cahaya ambien dengan ketara.

7. Perbandingan & Pembezaan Teknikal

Berbanding suis had mekanikal, LTH-309-08 menawarkan kelebihan jelas: tiada bahagian bergerak, kebolehpercayaan lebih tinggi, tindak balas lebih pantas, dan operasi senyap. Dalam kategori pemutus foto, pembeza utama diperoleh daripada parameter yang ditentukan. Kelajuan pensuisan pantas (masa naik 3-15 µs) menjadikannya sesuai untuk aplikasi kelajuan lebih tinggi daripada fototransistor yang lebih perlahan. Voltan ketepuan yang agak rendah (0.4V) membolehkan keserasian lebih baik dengan sistem logik 3.3V moden berbanding peranti dengan V_CE(SAT)yang lebih tinggi. Pakej DIP lubang tembus standard menawarkan keteguhan dan kemudahan prototaip, walaupun ia mengambil lebih banyak ruang papan daripada alternatif permukaan-pasang. Pereka akan memilih bahagian ini untuk aplikasi yang memerlukan keseimbangan kelajuan, kepekaan, dan kebolehpercayaan terbukti dalam format pakej standard.

8. Soalan Lazim (Berdasarkan Parameter Teknikal)

• S: Bolehkah saya memacu LED dengan logik 3.3V?J: Ya, tetapi anda mesti mengira perintang bersiri dengan teliti. Dengan V_Fbiasa 1.6V pada 20mA, nilai perintang ialah (3.3V - 1.6V) / 0.02A = 85Ω. Gunakan V_Fmaksimum dari lembaran data untuk reka bentuk yang selamat.
• S: Apakah jarak penderiaan maksimum?J: Lembaran data tidak menentukan jarak. Ini bergantung pada arus pemacu LED, pantulan sasaran, dan I_C(ON)yang diperlukan. Ia adalah terbaik ditentukan secara empirikal untuk sasaran khusus anda. Secara amnya, sensor pantulan berfungsi paling baik pada jarak pendek (beberapa milimeter).
• S: Bagaimana saya melindungi fototransistor dari lonjakan voltan?J: Walaupun ia mempunyai V_(BR)CEO30V, untuk kebolehpercayaan dalam persekitaran induktif, diod penindas voltan sementara (TVS) kecil atau diod biasa dalam pincangan songsang merentasi pengumpul-pemancar boleh ditambah.
• S: Bolehkah saya menggunakan ini dalam persekitaran berdebu?J: Pengumpulan habuk pada kanta akan melemahkan pancaran cahaya, mengurangkan kepekaan dan berpotensi menyebabkan kegagalan. Peranti ini tidak tertutup rapat. Untuk persekitaran keras, pertimbangkan peranti dengan slot tertutup atau sediakan perlindungan luaran.

9. Kajian Kes Aplikasi Praktikal

Senario: Penderia Habis Kertas dalam Pencetak Meja.LTH-309-08 dipasang pada PCB utama berhampiran dulang suapan kertas. Bendera plastik putih, dipasang pada mekanisme dulang kertas, bergerak ke dalam jurang pengesanan sensor apabila timbunan kertas habis. Dalam keadaan "kertas hadir", bendera berada di luar jurang, membolehkan cahaya inframerah dari LED dipantulkan dari permukaan tetap di dalam pencetak kembali ke fototransistor, menjana I_C(ON)tinggi dan output logik RENDAH pada pengumpul (dengan perintang tarik-naik). Apabila kertas habis, bendera bergerak ke dalam jurang, menghalang laluan cahaya. Fototransistor mati, menyebabkan voltan pengumpul ditarik TINGGI oleh perintang. Mikropengawal pencetak mengesan isyarat TINGGI ini dan mencetuskan amaran "Kertas Habis" pada paparan. Masa tindak balas pantas memastikan pengesanan segera, manakala sifat tanpa sentuh menjamin sensor tidak akan haus sepanjang hayat pencetak.

10. Pengenalan Prinsip Operasi

Pemutus foto beroperasi berdasarkan prinsip pengesanan cahaya termodulat. LED inframerah dalaman memancarkan cahaya apabila dipincang hadapan. Bertentangan dengan LED ialah fototransistor. Dalam jenis pantulan seperti LTH-309-08, kedua-dua elemen menghadap arah yang sama. Cahaya yang dipancarkan keluar dari pakej, menghentam permukaan sasaran, dan sebahagian dipantulkan kembali ke dalam pakej di mana ia jatuh pada fototransistor. Fototransistor bertindak sebagai suis terkawal cahaya. Apabila foton menghentam kawasan asasnya, ia menjana pasangan elektron-lubang, secara efektif menyediakan arus asas. Ini menyebabkan transistor "hidup", membenarkan arus pengumpul (I_C) mengalir yang berkadar dengan keamatan cahaya yang diterima. Apabila laluan cahaya disekat (contohnya, oleh objek), fototransistor "mati", dan hanya arus gelap kecil yang mengalir. Perubahan hidup/mati dalam arus pengumpul ini digunakan untuk menjana isyarat digital yang menunjukkan kehadiran atau ketiadaan objek yang mengganggu laluan cahaya.

11. Trend Teknologi

Trend dalam sensor optoelektronik seperti pemutus foto adalah ke arah peminikroan, integrasi lebih tinggi, dan fungsi dipertingkatkan. Pakej peranti permukaan-pasang (SMD) menjadi norma untuk menjimatkan ruang PCB dan membolehkan pemasangan pilih-dan-letak automatik. Terdapat juga pergerakan ke arah mengintegrasikan sensor dengan litar penyelarasan isyarat (penguat, picu Schmitt, output logik) pada cip tunggal, mencipta sensor output digital yang lebih mudah untuk dihubungkan terus dengan mikropengawal. Tambahan pula, kemajuan dibuat dalam meningkatkan penolakan cahaya ambien melalui penapisan optik dan teknik modulasi lebih pintar. Walaupun prinsip asas kekal tidak berubah, trend ini memberi tumpuan kepada menjadikan sensor lebih kecil, lebih pintar, lebih boleh dipercayai, dan lebih mudah dilaksanakan dalam reka bentuk elektronik moden.