Lembaran Data LTH-301-32 Pemutus Foto - Suis Optik Berslot - Voltan Pemungut-Pemancar 30V - Dokumen Teknikal Bahasa Melayu

1. Gambaran Keseluruhan Produk

LTH-301-32 ialah suis optik berslot, yang biasa dikenali sebagai pemutus foto. Ia adalah peranti penderiaan tanpa sentuh yang menggabungkan diod pemancar cahaya inframerah (IR LED) dan fototransistor dalam satu pakej tunggal, dipisahkan oleh jurang fizikal. Fungsi terasnya adalah untuk mengesan kehadiran atau ketiadaan objek (seperti bilah atau bendera) yang melalui slot ini, yang mengganggu pancaran cahaya inframerah. Ini menjadikannya sesuai untuk aplikasi yang memerlukan penderiaan kedudukan, suis had, atau pengesanan objek tanpa sentuhan fizikal, sekaligus menghapuskan haus mekanikal dan membolehkan operasi berkelajuan tinggi.

Peranti ini direka untuk pemasangan terus ke papan litar bercetak (PCB) atau ke soket dual-in-line (DIP) standard, menawarkan fleksibiliti dalam pemasangan dan integrasi. Kelebihan utamanya termasuk pensuisan tanpa sentuh yang boleh dipercayai, imuniti terhadap pantulan mekanikal, dan masa tindak balas pantas yang sesuai untuk sistem digital.

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): 60 mA. Ini adalah 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 Pemungut Transistor (I_C): 20 mA. Arus berterusan maksimum yang boleh dikendalikan oleh pemungut fototransistor keluaran.
• Pelesapan Kuasa Transistor (P_D): 75 mW. Kuasa maksimum yang boleh dipelesapkan oleh fototransistor, dikira sebagai V_CE* I_C.
• Arus Hadapan Puncak Diod IR: 1 A (lebar denyut = 10 μs, 300 pps). Ini membolehkan denyut arus tinggi yang singkat untuk mencapai keluaran cahaya serta-merta yang lebih tinggi, berguna untuk imuniti hingar, tetapi kitaran tugas mesti dipatuhi dengan ketat.
• Pelesapan Kuasa Diod: 100 mW. Kuasa maksimum yang boleh dipelesapkan oleh LED IR (V_F* I_F).
• Voltan Pemungut-Pemancar Fototransistor (V_CEO): 30 V. Voltan maksimum yang boleh dikenakan antara pemungut dan pemancar fototransistor.
• Voltan Pemancar-Pemungut Fototransistor (V_ECO): 5 V. Voltan songsang maksimum antara pemancar dan pemungut.
• Julat Suhu Operasi: -25°C hingga +85°C. Julat suhu ambien untuk operasi yang boleh dipercayai.
• Julat Suhu Penyimpanan: -40°C hingga +100°C.
• Suhu Pateri Kaki: 260°C selama 5 saat, diukur 1.6mm dari kes. Ini menentukan had profil pateri aliran semula atau pateri tangan.

2.2 Ciri Elektrik & Optik

Parameter ini ditentukan pada suhu ambien (T_A) 25°C dan menentukan prestasi operasi tipikal.

2.2.1 Ciri LED Input

• Voltan Hadapan (V_F): 1.2V (Min), 1.6V (Tip) pada I_F= 20mA. Ini adalah susut voltan merentasi LED IR apabila didorong dengan arus operasi tipikal. Perintang pembatas arus diperlukan secara bersiri dengan LED.
• Arus Songsang (I_R): 100 μA (Maks) pada V_R= 5V. Arus bocor kecil apabila LED dipincang songsang.

2.2.2 Ciri Fototransistor Output

• Voltan Pecahan Pemungut-Pemancar (V_(BR)CEO): 30V (Min). Berkorelasi dengan penarafan maksimum mutlak.
• Voltan Pecahan Pemancar-Pemungut (V_(BR)ECO): 5V (Min).
• Arus Gelap Pemungut-Pemancar (I_CEO): 100 nA (Maks) pada V_CE=10V. Ini adalah arus bocor fototransistor apabila tiada cahaya tuju (iaitu, slot disekat). Ia menentukan tahap isyarat "keadaan mati".

2.2.3 Ciri Pengganding (Sistem)

Parameter ini menerangkan tingkah laku gabungan LED dan fototransistor.

• Voltan Ketepuan Pemungut-Pemancar (V_CE(SAT)): 0.4V (Maks) pada I_C=0.2mA dan I_F=20mA. Ini adalah voltan merentasi fototransistor apabila ia dihidupkan sepenuhnya "hidup" (cahaya tidak terhalang). V_CE(SAT)yang lebih rendah adalah lebih baik untuk antara muka dengan litar logik.
• Arus Pemungut Keadaan Hidup (I_C(ON)): 0.6 mA (Min) pada V_CE=5V dan I_F=20mA. Ini adalah arus foto minimum yang dijana apabila laluan cahaya jelas. Arus sebenar boleh lebih tinggi dan bergantung pada arus pacuan LED dan gandaan peranti.
• Masa Tindak Balas: Ini menentukan kelajuan pensuisan.
  • Masa Naik (t_r): 3 μS (Tip), 15 μS (Maks). Masa untuk output pergi dari 10% ke 90% nilai akhir apabila pancaran cahaya tidak disekat.
  • Masa Jatuh (t_f): 4 μS (Tip), 20 μS (Maks). Masa untuk output pergi dari 90% ke 10% nilai akhir apabila pancaran cahaya disekat.
  Masa ini diukur di bawah keadaan tertentu (V_CE=5V, I_C=2mA, R_L=100Ω) dan menentukan frekuensi maksimum pengesanan objek.

3. Analisis Lengkuk Prestasi

Lembaran data merujuk kepada lengkuk prestasi tipikal yang menggambarkan hubungan utama secara grafik. Walaupun graf khusus tidak disediakan dalam teks, kandungan dan tafsiran tipikalnya adalah seperti berikut:

3.1 Ciri Pemindahan

Graf Arus Pemungut Output (I_C) vs. Arus Hadapan LED Input (I_F) pada voltan pemungut-pemancar malar (cth., V_CE=5V). Lengkuk ini menunjukkan trend nisbah pemindahan arus (CTR), iaitu nisbah I_C/ I_F. Ia membantu pereka memilih arus pacuan LED yang sesuai untuk mencapai tahap arus output yang dikehendaki untuk beban atau ambang logik tertentu.

3.2 Kebergantungan Suhu

Lengkuk menunjukkan bagaimana parameter seperti I_C(ON)dan arus gelap (I_CEO) berbeza-beza merentasi julat suhu operasi (-25°C hingga +85°C). Gandaan fototransistor biasanya berkurangan dengan peningkatan suhu, manakala arus gelap meningkat. Memahami perubahan ini adalah kritikal untuk mereka bentuk sistem yang stabil merentasi keseluruhan julat suhu, selalunya memerlukan margin dalam I_Fdan tahap pengesanan ambang yang dipilih.

3.3 Voltan Ketepuan Output

Plot V_CE(SAT)vs. I_Cuntuk nilai I_Fyang berbeza. Ini adalah penting untuk menentukan susut voltan minimum apabila transistor hidup, memastikan keserasian dengan keluarga logik voltan rendah.

4. Maklumat Mekanikal & Pakej

4.1 Dimensi Pakej

LTH-301-32 hadir dalam pakej gaya DIP standard yang padat. Nota dimensi utama dari lembaran data:

• Semua dimensi disediakan dalam milimeter, dengan inci dalam kurungan.
• Toleransi lalai ialah ±0.25mm (±0.010") melainkan ciri tertentu mempunyai panggilan yang berbeza.

Pakej ini mempunyai badan acuan dengan slot yang tepat. Kaki berada pada pic standard 0.1" (2.54mm), serasi dengan soket DIP dan susun atur PCB. Panjang, lebar, ketinggian, lebar slot, dan kedudukan kaki yang tepat ditakrifkan dalam lukisan berdimensi yang dirujuk dalam lembaran data.

4.2 Pengenalpastian Polarity

Untuk operasi yang betul, pengenalpastian pin yang betul adalah penting. Pakej menggunakan penandaan standard: katod LED IR dan pemancar fototransistor biasanya disambungkan ke pin biasa atau bersebelahan. Gambarajah pinout lembaran data mesti dirujuk untuk mengenal pasti:

1. Anod LED IR.
2. Katod LED IR.
3. Pemungut fototransistor.
4. Pemancar fototransistor.

Sambungan yang salah boleh menghalang operasi atau merosakkan peranti.

5. Garis Panduan Pateri & Pemasangan

5.1 Profil Pateri

Penarafan maksimum mutlak menentukan pateri kaki pada 260°C selama 5 saat, diukur 1.6mm dari kes plastik. Ini adalah parameter kritikal untuk pateri gelombang atau pateri tangan.

• Pateri Aliran Semula: Jika digunakan dalam proses aliran semula, profil dengan suhu puncak tidak melebihi 260°C dan masa di atas 240°C (T_L) kurang daripada 10 saat secara amnya disyorkan. Badan plastik sensitif kepada tekanan haba.
• Pateri Tangan: Gunakan besi terkawal suhu. Kenakan haba pada kaki, bukan badan, dan sambungkan sendi dalam masa 3-5 saat setiap kaki untuk mengelakkan haba meresap ke dalam pakej.

5.2 Pembersihan & Pengendalian

Proses pembersihan PCB standard menggunakan isopropil alkohol atau pelarut serupa biasanya boleh diterima. Elakkan pembersihan ultrasonik melainkan disahkan, kerana ia boleh menyebabkan retakan mikro dalam plastik atau ikatan die dalaman. Kendalikan peranti melalui badan, bukan kaki, untuk mengelakkan tekanan mekanikal pada meterai.

5.3 Keadaan Penyimpanan

Simpan dalam persekitaran kering, anti-statik dalam julat suhu penyimpanan yang ditentukan (-40°C hingga +100°C). Tahap Kepekaan Kelembapan (MSL) tidak dinyatakan secara jelas dalam teks yang disediakan, tetapi untuk penyimpanan jangka panjang, menyimpan komponen dalam beg penghalang kelembapan asal adalah amalan yang baik.

6. Cadangan Aplikasi

6.1 Litar Aplikasi Tipikal

Konfigurasi paling biasa adalah menggunakan pemutus foto sebagai suis digital.

1. Litar Pacuan LED: Perintang pembatas arus (R_LIMIT) disambung secara bersiri dengan LED IR. R_LIMIT= (V_CC- V_F) / I_F. Untuk bekalan 5V dan I_F=20mA, R_LIMIT≈ (5V - 1.6V) / 0.02A = 170Ω (gunakan nilai standard 180Ω).
2. Litar Output Fototransistor: Fototransistor boleh digunakan dalam dua konfigurasi biasa:
   • Konfigurasi Perintang Tarik-Naik: Sambungkan perintang (R_LOAD) dari pemungut ke V_CC. Pemancar disambungkan ke bumi. Output diambil dari pemungut. Apabila cahaya disekat, transistor mati, dan output ditarik tinggi (V_CC). Apabila cahaya hadir, transistor hidup, menarik output rendah (hampir V_CE(SAT)). Nilai R_LOADdipilih berdasarkan I_Cdan kelajuan yang dikehendaki; 1kΩ hingga 10kΩ adalah biasa.
   • Konfigurasi Arus-ke-Voltan: Sambungkan fototransistor dalam konfigurasi pemancar biasa dengan penguat operasi dalam persediaan transimpedans untuk menukar arus foto kepada voltan tepat. Ini digunakan untuk penderiaan analog.

6.2 Pertimbangan Reka Bentuk

• Imuniti Hingar: Untuk persekitaran dengan cahaya ambien (terutamanya inframerah), gunakan isyarat pacuan LED termodulat dan pengesanan segerak, atau pastikan slot terlindung secara fizikal.
• Penghapusan Pantulan: Walaupun peranti itu sendiri tidak mempunyai pantulan mekanikal, isyarat output mungkin memerlukan penghapusan pantulan perisian jika objek yang dikesan boleh bergetar dalam slot.
• Bahan Objek: Objek yang mengganggu pancaran mestilah legap kepada cahaya inframerah. Bahan nipis atau lutsinar mungkin tidak dapat dikesan dengan boleh dipercayai.
• Penjajaran: Penjajaran mekanikal tepat objek yang melalui slot adalah perlu untuk operasi yang konsisten.

6.3 Senario Aplikasi Biasa

• Pencetak & Mesin Salin: Pengesanan kertas habis, penderiaan tahap toner, kedudukan kereta pulang.
• Automasi Perindustrian: Suis had pada penggerak linear, pengesanan kehadiran bahagian pada tali sawat, penderiaan bilah pada aci berputar (takometer).
• Elektronik Pengguna:
• Sistem Keselamatan: Penderiaan kedudukan pintu/tetingkap.
• Mesin Layani Diri: Pengesanan pengeluaran syiling atau produk.

7. Perbandingan Teknikal & Panduan Pemilihan

Apabila memilih pemutus foto, faktor pembeza utama termasuk:

• Lebar Slot & Jurang: Menentukan saiz objek yang boleh dikesan. LTH-301-32 mempunyai dimensi slot tertentu.
• Jenis Output: Fototransistor (seperti di sini) vs. Photodarlington (gandaan lebih tinggi, kelajuan lebih perlahan) vs. Output Logik (picu Schmitt terbina dalam).
• Nisbah Pemindahan Arus (CTR): CTR yang lebih tinggi menyediakan lebih banyak arus output untuk arus input tertentu, membolehkan perintang tarik-naik nilai lebih tinggi atau larian kabel lebih panjang.
• Kelajuan (t_r, t_f): Kritikal untuk aplikasi pengiraan atau pengekodan berkelajuan tinggi.
• Pakej & Pemasangan: Lubang tembus (DIP) vs. pemasangan permukaan (SMD). LTH-301-32 adalah peranti lubang tembus.
• Voltan Operasi: V_(BR)CEO30V membolehkannya berantara muka dengan pelbagai voltan bekalan, dari sistem 3.3V hingga 24V.

LTH-301-32 memposisikan dirinya sebagai peranti serba boleh yang boleh dipercayai dengan set ciri seimbang yang sesuai untuk pelbagai aplikasi penderiaan digital kelajuan sederhana.

8. Soalan Lazim (Berdasarkan Parameter Teknikal)

8.1 Apakah tujuan penarafan arus hadapan puncak untuk LED?

Penarafan puncak 1A membolehkan LED didenjut dengan arus yang jauh lebih tinggi daripada penarafan DCnya (60mA). Ini boleh digunakan untuk menghasilkan denyut cahaya yang lebih terang, meningkatkan nisbah isyarat-ke-hingar dalam persekitaran bising atau membolehkan kitaran tugas yang lebih rendah untuk menjimatkan kuasa. Had ketat pada lebar denyut (10μs) dan kadar ulangan (300 pps) mesti dipatuhi untuk mengelakkan pemanasan berlebihan.

8.2 Bagaimana saya memilih nilai perintang tarik-naik (R_LOAD)?

Pilihan ini melibatkan pertukaran antara penggunaan kuasa, kelajuan pensuisan, dan imuniti hingar. Perintang yang lebih kecil (cth., 1kΩ) memberikan masa naik yang lebih pantas (pemalar masa RC kurang) dan imuniti hingar yang lebih baik tetapi menarik lebih banyak arus apabila transistor hidup (I_C= V_CC/R_LOAD). Perintang yang lebih besar (cth., 10kΩ) menjimatkan kuasa tetapi lebih perlahan dan lebih terdedah kepada hingar. Pastikan R_LOADyang dipilih, pada voltan bekalan minimum, masih membolehkan I_Cyang mencukupi untuk menarik output di bawah ambang logik-rendah litar penerima, dengan mengambil kira I_C(ON) specification.

minimum._L8.3 Mengapakah masa tindak balas ditentukan dengan perintang beban (R

=100Ω)?_{Kelajuan pensuisan fototransistor adalah terhad oleh kapasitans simpangnya dan rintangan yang mengecas/menyahcasnya. Menentukannya dengan perintang beban kecil (100Ω) menunjukkan had kelajuan intrinsik peranti. Dalam litar sebenar dengan perintang tarik-naik yang lebih besar, masa naik akan lebih perlahan disebabkan oleh pemalar RC yang lebih besar (t}naik_LOAD≈ R

* C). Masa jatuh terutamanya dikawal oleh rekombinasi pembawa dalaman peranti dan kurang bergantung pada perintang luaran.

8.4 Bagaimanakah suhu menjejaskan operasi?

• Apabila suhu meningkat:_{Gandaan fototransistor (dan seterusnya I}C(ON)_F) berkurangan. Anda mungkin perlu meningkatkan I
• untuk mengimbangi._CEOArus gelap (I
• ) meningkat. Ini meningkatkan tahap voltan "mati", berpotensi menyebabkan pencetus palsu jika ambang pengesanan ditetapkan terlalu ketat._FVoltan hadapan LED (V

) berkurangan sedikit._{Reka bentuk untuk julat suhu luas mesti mengambil kira perubahan ini, selalunya dengan menyahkadar I}C(ON)_CEO.

yang boleh digunakan dan membenarkan margin untuk I

9. Prinsip Operasi

Pemutus foto beroperasi berdasarkan prinsip gandingan optoelektronik. Peranti ini mengandungi dua komponen berasingan dalam satu perumahan: diod pemancar cahaya inframerah (IR LED) dan fototransistor silikon. Mereka saling berhadapan merentasi jurang udara (slot). Apabila kuasa dikenakan pada LED IR, ia memancarkan cahaya inframerah yang tidak kelihatan. Cahaya ini bergerak merentasi slot dan mengenai kawasan asas fototransistor. Foton menjana pasangan elektron-lubang dalam asas, yang bertindak sebagai arus asas, menghidupkan transistor. Ini membolehkan arus pemungut yang jauh lebih besar mengalir, dihadkan oleh litar luaran.

Apabila objek legap dimasukkan ke dalam slot, ia menyekat laluan cahaya. Penjanaan foto arus asas terhenti, dan fototransistor dimatikan, menghentikan arus pemungut. Oleh itu, keadaan elektrik output (hidup/mati) dikawal secara langsung oleh keadaan mekanikal slot (jelas/disekat), tanpa sebarang sentuhan elektrik antara input (sisi LED) dan output (sisi transistor). Ini memberikan pengasingan elektrik yang sangat baik, biasanya dalam julat ratusan hingga ribuan volt.

10. Trend & Konteks Industri

• Pemutus foto seperti LTH-301-32 mewakili teknologi penderiaan matang dan asas. Trend utama yang mempengaruhi sektor ini termasuk:Pengecilan
• : Permintaan kuat untuk pakej peranti pemasangan permukaan (SMD) yang lebih kecil untuk menjimatkan ruang PCB dalam elektronik moden.:
• IntegrasiKelajuan Lebih Tinggi
• : Pembangunan peranti dengan masa tindak balas lebih pantas (julat nanosaat) untuk pengekod resolusi tinggi dan aplikasi komunikasi data.Ketepatan Lebih Baik
• : Toleransi lebih ketat pada dimensi slot dan penjajaran optik untuk penderiaan kedudukan yang lebih tepat.Teknologi Alternatif

: Pemutus foto menghadapi persaingan daripada penderia tanpa sentuh lain seperti penderia kesan Hall (untuk penderiaan magnet), penderia kapasitif, dan penderia ultrasonik miniatur. Pilihan bergantung pada bahan objek, ketepatan yang diperlukan, keadaan persekitaran, dan kos.