Lembaran Data LTH-301-27P1 Pemutus Foto - Pensuisan Tanpa Sentuhan - Dokumen Teknikal Bahasa Melayu

1. Gambaran Keseluruhan Produk

LTH-301-27P1 ialah pemutus foto reflektif, sejenis sensor optoelektronik. Fungsi terasnya adalah untuk mengesan kehadiran atau ketiadaan objek tanpa sentuhan fizikal. Ia mencapai ini dengan menggabungkan diod pemancar cahaya inframerah (IR LED) dan fototransistor dalam satu perumahan padat. Apabila objek memasuki jurang antara pemancar dan pengesan, ia memutus pancaran cahaya inframerah, menyebabkan perubahan dalam keadaan output fototransistor. Ini menjadikannya sesuai untuk aplikasi yang memerlukan pengesanan bukan mekanikal yang boleh dipercayai seperti pengesanan kedudukan, suis had dan pengiraan objek.

Peranti ini direka untuk dipasang terus ke papan litar bercetak (PCB) atau ke soket dual-in-line standard, memudahkan integrasi ke dalam pemasangan elektronik. Kelebihan utamanya termasuk imuniti terhadap pantulan sentuhan, jangka hayat operasi yang panjang kerana tiada bahagian bergerak, dan kelajuan pensuisan pantas sesuai untuk aplikasi pengiraan atau pemasaan berkelajuan tinggi.

2. Analisis Parameter Teknikal Mendalam

2.1 Penarafan Maksimum Mutlak

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

• Arus Hadapan Berterusan Diod IR (I_F):50 mA. Ini adalah arus keadaan mantap maksimum yang boleh digunakan pada LED inframerah.
• Voltan Songsang Diod IR (V_R):5 V. Melebihi voltan pincang songsang ini merentasi LED boleh menyebabkan kerosakan.
• Arus Pengumpul Fototransistor (I_C):40 mA. Arus maksimum yang boleh dikendalikan oleh pengumpul fototransistor.
• Voltan Pengumpul-Pemancar Fototransistor (V_CEO):30 V. Voltan maksimum yang boleh digunakan antara pengumpul dan pemancar fototransistor.
• Julat Suhu Operasi:-35°C hingga +65°C. Julat suhu ambien untuk operasi yang boleh dipercayai.
• Suhu Pateri Kaki:260°C selama 5 saat pada jarak 1.6mm dari badan kes plastik. Ini adalah kritikal untuk proses pateri gelombang atau reflow untuk mengelakkan kerosakan terma.

Nota mengenai Pengurangan Kuasa:Kedua-dua penyebaran kuasa transistor (100 mW) dan penyebaran kuasa diod (75 mW) mesti dikurangkan secara linear pada kadar 1.33 mW/°C untuk suhu ambien melebihi 25°C. Ini bermakna kuasa yang dibenarkan berkurangan apabila suhu meningkat untuk mengelakkan terlalu panas.

2.2 Ciri-ciri Elektrik & Optik

Parameter ini diukur pada 25°C dan menentukan prestasi tipikal peranti di bawah keadaan ujian yang ditetapkan.

2.2.1 Ciri-ciri LED IR Input

• Voltan Hadapan (V_F):Biasanya 1.6V (maks 1.6V) pada arus hadapan (I_F) 20 mA. Ini digunakan untuk mengira nilai perintang pembatas arus: R = (V_bekalan- V_F) / I_F.
• Arus Songsang (I_R):Maksimum 100 µA pada voltan songsang (V_R) 5V. Ini menunjukkan arus bocor LED apabila dipincang songsang.

2.2.2 Ciri-ciri Fototransistor Output

• Voltan Keruntuhan Pengumpul-Pemancar (V_(BR)CEO):Minimum 30V. Ini adalah voltan di mana fototransistor runtuh apabila tapak terbuka.
• Arus Gelap Pengumpul-Pemancar (I_CEO):Maksimum 100 nA pada V_CE=10V. Ini adalah arus bocor apabila fototransistor berada dalam keadaan "mati" (tiada cahaya tuju). Nilai rendah adalah diingini untuk nisbah isyarat-ke-bunyi yang baik.

2.2.3 Ciri-ciri Pengganding (Sistem)

Parameter ini menerangkan prestasi pasangan LED-fototransistor yang digabungkan.

• Voltan Ketepuan Pengumpul-Pemancar (V_CE(SAT)):Maksimum 0.4V apabila fototransistor didorong ke ketepuan (I_C=0.25mA, I_F=20mA). Voltan ketepuan rendah adalah kunci untuk antara muka dengan litar logik.
• Arus Pengumpul Keadaan-Hidup (I_C(ON)):Minimum 1.5 mA apabila fototransistor disinari (V_CE=5V, I_F=20mA). Ini adalah arus foto yang dijana dan menentukan sensitiviti sensor. Arus sebenar boleh lebih tinggi bergantung pada kerefleksian objek yang memutus dan penjajaran.

3. Maklumat Mekanikal & Pembungkusan

LTH-301-27P1 ditempatkan dalam pakej dual-in-line 4-pin standard. Dimensi tepat disediakan dalam lukisan pakej dalam lembaran data. Nota mekanikal utama termasuk:

• Semua dimensi adalah dalam milimeter, dengan toleransi standard ±0.25mm melainkan dinyatakan sebaliknya.
• Pakej ini mempunyai slot atau jurang antara pemancar IR dan pengesan foto. Objek yang hendak dikesan melalui jurang ini.
• Kutub ditanda dengan jelas. Pin anod dan katod LED IR dikenal pasti, begitu juga pin pengumpul dan pemancar fototransistor. Orientasi yang betul semasa pemasangan PCB adalah penting.
• Peranti ini sesuai untuk pemasangan PCB dan pemasangan soket, menawarkan fleksibiliti dalam pemasangan dan potensi untuk penggantian di lapangan.

4. Garis Panduan Pateri & Pemasangan

Pengendalian yang betul adalah penting untuk kebolehpercayaan.

• Pateri:Kaki boleh menahan suhu 260°C untuk maksimum 5 saat, diukur 1.6mm dari badan kes plastik. Garis panduan ini adalah kritikal untuk proses pateri gelombang. Untuk pateri reflow, profil standard dengan suhu puncak di bawah 260°C adalah disyorkan.
• Pembersihan:Gunakan agen pembersih ringan yang serasi dengan perumahan plastik. Elakkan pembersihan ultrasonik dengan kuasa berlebihan, kerana ia boleh merosakkan komponen dalaman.
• Penyimpanan:Simpan dalam persekitaran dalam julat suhu penyimpanan yang ditetapkan -40°C hingga +100°C, sebaiknya dalam keadaan kelembapan rendah untuk mengelakkan penyerapan lembapan.
• Langkah Berjaga-jaga ESD:Walaupun tidak dinyatakan secara eksplisit sebagai sensitif, prosedur pengendalian ESD (Nyahcas Elektrostatik) standard untuk peranti semikonduktor harus diikuti semasa pemasangan.

5. Cadangan Aplikasi

5.1 Litar Aplikasi Biasa

Konfigurasi paling biasa adalah menyambungkan LED IR secara bersiri dengan perintang pembatas arus ke sumber voltan (cth., 5V). Fototransistor biasanya disambungkan dalam konfigurasi pemancar biasa: pengumpul ditarik ke voltan bekalan (cth., 5V) melalui perintang beban (R_L), dan pemancar disambungkan ke bumi. Isyarat output diambil dari nod pengumpul.

• Apabila pancaran tidak dihalang, cahaya jatuh pada fototransistor, menyebabkannya mengalirkan arus dan menarik voltan pengumpul rendah (hampir V_CE(SAT)).
• Apabila objek menghalang pancaran, fototransistor dimatikan, dan voltan pengumpul ditarik tinggi oleh perintang beban.
• Nilai perintang beban (R_L) menentukan kelajuan pensuisan dan penggunaan arus. R_Lyang lebih kecil membolehkan pensuisan lebih pantas tetapi menarik lebih banyak arus apabila transistor hidup.

5.2 Pertimbangan Reka Bentuk

• Penjajaran:Penjajaran mekanikal tepat laluan objek dengan jurang sensor adalah kritikal untuk operasi yang boleh dipercayai.
• Cahaya Ambien:Oleh kerana sensor menggunakan cahaya inframerah, ia boleh terdedah kepada gangguan dari sumber IR ambien yang kuat (cth., cahaya matahari, mentol pijar). Menggunakan isyarat IR termodulat dan litar pengesan segerak boleh meningkatkan imuniti dengan ketara.
• Ciri-ciri Objek:Keberkesanan sensor bergantung pada keupayaan objek untuk memantulkan atau menyerap pancaran IR. Objek gelap, tidak reflektif mungkin tidak dikesan dengan boleh dipercayai seperti objek berwarna cerah. Ujian dengan bahan sasaran sebenar adalah disyorkan.
• Debouncing:Walaupun sensor itu sendiri tidak mempunyai pantulan sentuhan, output elektrik mungkin masih mempunyai bunyi. Debouncing perisian atau perkakasan (cth., penapis RC mudah atau input pencetus Schmitt) mungkin diperlukan untuk isyarat digital yang bersih.

6. Prinsip Operasi

Pemutus foto beroperasi berdasarkan prinsip pemutusan pancaran optik. Secara dalaman, LED inframerah memancarkan cahaya pada panjang gelombang biasanya sekitar 940nm, yang tidak kelihatan oleh mata manusia. Bertentangan secara langsung, fototransistor silikon diletakkan untuk menerima cahaya ini. Fototransistor bertindak sebagai suis kawalan cahaya. Apabila foton dari LED IR mengenai kawasan tapaknya, ia menghasilkan pasangan elektron-lubang, yang seterusnya membenarkan arus pengumpul yang lebih besar mengalir—ini adalah kesan fotoelektrik. Magnitud arus pengumpul ini adalah berkadar dengan keamatan cahaya tuju. Apabila objek legap memasuki jurang antara LED dan fototransistor, laluan cahaya dihalang. Keamatan cahaya pada fototransistor turun secara mendadak, menyebabkan arus pengumpulnya jatuh ke nilai yang sangat rendah (pada dasarnya arus gelap). Perubahan tajam dalam arus ini (atau perubahan voltan sepadan merentasi perintang beban) dikesan oleh litar luaran dan ditafsirkan sebagai peristiwa pensuisan.

7. Lengkung Prestasi & Analisis

Lembaran data termasuk lengkung ciri tipikal yang memberikan pandangan berharga melangkaui nilai min/tip/maks yang ditabulasi.

• Ciri-ciri Pemindahan (I_Clwn. I_F):Lengkung ini menunjukkan bagaimana arus output fototransistor (I_C) berubah dengan arus input LED (I_F) pada voltan pengumpul-pemancar tetap. Ia menunjukkan hubungan linear antara pacuan input dan respons output di bawah keadaan tertentu, membantu mengoptimumkan arus pacuan LED untuk sensitiviti yang dikehendaki.
• Ciri-ciri Output (I_Clwn. V_CE):Lengkung ini, diplot untuk tahap cahaya tuju yang berbeza (atau I_Fyang berbeza), menunjukkan bagaimana fototransistor berkelakuan seperti sumber arus. Arus pengumpul kekal agak malar merentasi julat V_CEsehingga ia mencapai ketepuan.
• Kebergantungan Suhu:Lengkung yang menunjukkan variasi parameter seperti voltan hadapan (V_F) atau arus gelap pengumpul (I_CEO) dengan suhu adalah penting untuk mereka bentuk sistem yang beroperasi merentasi keseluruhan julat suhu yang ditetapkan. Contohnya, V_Fbiasanya berkurangan dengan peningkatan suhu, yang boleh sedikit menjejaskan output cahaya LED jika didorong oleh sumber voltan malar.

8. Soalan Lazim & Jawapan

S: Apakah masa respons tipikal sensor ini?

J: Walaupun tidak dinyatakan secara eksplisit dalam data yang diberikan, pemutus foto seperti ini biasanya mempunyai masa respons dalam julat mikrosaat, menjadikannya sesuai untuk pengiraan berkelajuan tinggi. Kelajuan sebenar adalah terhad oleh masa naik/turun fototransistor dan pemalar masa RC litar luaran.

S: Bolehkah saya menggunakan sensor ini di luar rumah?

J: Dengan berhati-hati. Cahaya matahari langsung mengandungi komponen inframerah yang kuat yang boleh menepukan fototransistor, menyebabkan pencetus palsu. Perisai fizikal atau perumahan untuk menghalang cahaya ambien, bersama dengan teknik penapisan optik atau modulasi isyarat, adalah perlu untuk penggunaan luar rumah yang boleh dipercayai.

S: Bagaimana saya memilih nilai untuk perintang pembatas arus LED?

J: Gunakan formula: R = (V_CC- V_F) / I_F. Contohnya, dengan bekalan 5V (V_CC), V_Ftipikal 1.6V, dan I_Fyang dikehendaki 20 mA: R = (5 - 1.6) / 0.02 = 170 Ω. Perintang standard 180 Ω adalah sesuai, menghasilkan I_F≈ 18.9 mA.

S: Apakah tujuan Penarafan Voltan Keruntuhan Pemancar-Pengumpul (V_(BR)ECO)?

J> Penarafan ini (5V) adalah relevan jika fototransistor disambungkan dalam konfigurasi terbalik (pemancar pada potensi lebih tinggi daripada pengumpul), yang tidak biasa. Ia memastikan peranti boleh menahan voltan songsang kecil merentasi simpang C-E tanpa kerosakan.

9. Contoh Kes Penggunaan Praktikal

Aplikasi: Pengesanan Kertas dalam Pencetak

LTH-301-27P1 boleh digunakan untuk mengesan hujung depan kertas dalam pencetak atau mesin fotokopi. Sensor dipasang supaya kertas melalui jurangnya. Bendera reflektif atau kertas itu sendiri memutus pancaran. Apabila pancaran tidak dihalang (tiada kertas), fototransistor hidup, mengeluarkan voltan rendah. Apabila kertas memasuki jurang, pancaran dihalang, fototransistor dimatikan, dan voltan output menjadi tinggi. Isyarat pinggir menaik ini boleh dihantar ke mikropengawal untuk memulakan urutan cetak, mengesahkan kehadiran kertas, atau mengira halaman. Sifat tanpa sentuhan memastikan tiada haus pada kertas atau sensor, dan respons pantas membolehkan pengesanan walaupun pada kelajuan suapan kertas tinggi. Pertimbangan reka bentuk termasuk memastikan laluan kertas dijajarkan dengan tepat dengan jurang sensor dan memilih perintang beban yang memberikan ayunan voltan bersih dan pantas untuk pin input mikropengawal.

10. Trend Teknologi

Pemutus foto kekal sebagai teknologi penderiaan asas kerana kesederhanaan, kebolehpercayaan dan kos rendahnya. Trend semasa memberi tumpuan kepada peminiaturan, membawa kepada pakej peranti permukaan-pasang (SMD) yang menjimatkan ruang papan dalam elektronik moden. Terdapat juga integrasi litar tambahan, seperti pencetus Schmitt terbina dalam untuk histeresis dan output digital bersih, atau penyelesaian berintegrasi sepenuhnya dengan pemacu IR termodulat dan IC pengesan segerak pada cip tunggal untuk penolakan cahaya ambien yang unggul. Tambahan pula, kemajuan dalam bahan dan pembungkusan meluaskan julat suhu operasi dan meningkatkan kebolehpercayaan jangka panjang untuk aplikasi automotif dan perindustrian. Walaupun teknologi lebih baru seperti sensor masa-penerbangan (ToF) menawarkan pengukuran jarak, peranan pemutus foto asas untuk pengesanan kehadiran binari mudah dalam aplikasi sensitif kos kekal kukuh.