Lembaran Data Photointerrupter LTH-872-N55H - Jenis Slot - Dimensi 4.0mm - Voltan 5V - Dokumen Teknikal Bahasa Melayu

1. Gambaran Keseluruhan Produk

LTH-872-N55H ialah pemutus foto jenis slot, komponen optoelektronik asas yang digunakan untuk aplikasi penderiaan dan pensuisan tanpa sentuh. Ia mengintegrasikan diod pemancar cahaya inframerah (LED) dan fototransistor dalam satu pakej tunggal, dipisahkan oleh jurang atau slot fizikal. Prinsip operasi terasnya adalah mudah: apabila objek melalui slot ini, ia mengganggu pancaran cahaya inframerah yang bergerak dari pemancar ke pengesan, menyebabkan perubahan yang sepadan dalam keadaan keluaran fototransistor. Mekanisme yang mudah tetapi boleh dipercayai ini menjadikannya penyelesaian yang ideal untuk mengesan kehadiran, ketiadaan, kedudukan, atau kelajuan objek tanpa sentuhan fizikal.

Peranti ini direka untuk pemasangan PCB (Papan Litar Bercetak) secara langsung atau dimasukkan ke dalam soket dual-in-line standard, menawarkan fleksibiliti dalam pemasangan dan prototaip. Kelebihan utamanya termasuk kebolehpercayaan tinggi, kelajuan pensuisan pantas, dan jangka hayat operasi yang panjang kerana ketiadaan sentuhan mekanikal yang boleh haus. Aplikasi tipikal merangkumi pelbagai peralatan automasi pejabat dan industri, termasuk tetapi tidak terhad kepada pencetak, mesin fotokopi, pengimbas, mesin faks, dan pelbagai sistem automatik di mana pengesanan objek yang tepat diperlukan.

1.1 Ciri-ciri Teras

• Pensuisan Tanpa Sentuh:Menghapuskan haus dan lusuh mekanikal, memastikan kebolehpercayaan tinggi dan jangka hayat operasi yang panjang.
• Pemasangan Serbaguna:Serasi dengan pematerian PCB secara langsung atau soket dual-in-line standard, memudahkan integrasi ke dalam pelbagai reka bentuk litar.
• Masa Tindak Balas Pantas:Membolehkan pengesanan peristiwa berkelajuan tinggi, sesuai untuk aplikasi yang memerlukan penderiaan pantas, seperti pengesanan suapan kertas dalam pencetak atau sistem pengekod putar.

2. Parameter Teknikal: Tafsiran Objektif Mendalam

Lembaran data menyediakan parameter kritikal yang menentukan had operasi dan prestasi peranti di bawah keadaan standard. Memahami parameter ini adalah penting untuk reka bentuk litar yang betul dan memastikan kebolehpercayaan jangka panjang.

2.1 Penarafan Maksimum Mutlak

Penarafan ini menentukan had tekanan yang, jika dilampaui, boleh menyebabkan kerosakan kekal pada peranti. Ia bukan syarat untuk operasi normal.

• Input LED:
  • Pelesapan Kuasa (P_D):Maksimum 75 mW. Ini ialah jumlah kuasa yang boleh dilesapkan oleh LED dengan selamat sebagai haba.
  • Arus Hadapan Berterusan (I_F):Maksimum 50 mA. LED tidak boleh didorong dengan arus berterusan melebihi nilai ini.
  • Voltan Songsang (V_R):Maksimum 5 V. Menggunakan voltan songsang yang lebih tinggi daripada ini boleh merosakkan simpang LED.
• Keluaran Fototransistor:
  • Pelesapan Kuasa (P_D):Maksimum 100 mW untuk fototransistor.
  • Voltan Pengumpul-Pemancar (V_CEO):Maksimum 30 V. Ini ialah voltan maksimum yang boleh digunakan antara pengumpul dan pemancar apabila tapak (input cahaya) terbuka.
  • Voltan Pemancar-Pengumpul (V_ECO):Maksimum 5 V, iaitu penarafan voltan songsang untuk simpang pengumpul-pemancar.
  • Arus Pengumpul (I_C):Maksimum 20 mA. Arus beban melalui fototransistor mesti kekal di bawah had ini.
• Persekitaran:
  • Julat Suhu Operasi (T_A):-25°C hingga +85°C. Peranti dijamin beroperasi dalam spesifikasi sepanjang julat suhu ambien ini.
  • Julat Suhu Penyimpanan (T_stg):-40°C hingga +100°C.
  • Suhu Paterian Kaki:260°C selama maksimum 5 saat, dinyatakan untuk kes bentuk kaki 1.6mm (0.063 inci). Ini adalah kritikal untuk proses paterian refluks atau gelombang.

2.2 Ciri-ciri Elektrik dan Optik

Parameter ini menentukan prestasi peranti di bawah keadaan operasi tipikal pada suhu ambien (T_A) 25°C.

• Ciri-ciri Input LED:
  • Voltan Hadapan (V_F):Biasanya 1.2V, dengan maksimum 1.6V pada arus hadapan (I_F) 20 mA. Parameter ini digunakan untuk mengira nilai perintang pembatas arus untuk litar pemacu LED: R = (V_CC- V_F) / I_F.
  • Arus Songsang (I_R):Maksimum 100 µA pada voltan songsang (V_R) 5V, menunjukkan arus bocor LED apabila berpolarisasi songsang.
• Ciri-ciri Keluaran Fototransistor:
  • Arus Gelap Pengumpul-Pemancar (I_CEO):Maksimum 100 nA pada V_CE= 10V. Ini ialah arus bocor apabila LED dimatikan (tiada cahaya jatuh pada fototransistor). Arus gelap yang rendah adalah diingini untuk nisbah isyarat-ke-bunyi yang baik, terutamanya dalam aplikasi cahaya rendah atau gandaan tinggi.
• Ciri-ciri Pengganding (Sistem):
  • Voltan Ketepuan Pengumpul-Pemancar (V_CE(SAT)):Maksimum 0.4V apabila fototransistor dihidupkan sepenuhnya (I_C= 0.25 mA, I_F= 20 mA). Voltan ketepuan yang rendah adalah penting apabila keluaran digunakan untuk memacu input logik atau litar voltan rendah lain, kerana ia menentukan tahap logik \"RENDAH\".
  • Arus Pengumpul Keadaan-Hidup (I_C(ON)):Minimum 2.0 mA pada V_CE= 5V dan I_F= 20 mA. Ini ialah arus keluaran minimum terjamin apabila LED didorong pada arus tipikalnya dan pancaran tidak terhalang. Parameter ini, selalunya dipanggil \"nisbah pemindahan arus\" (CTR) apabila dinyatakan sebagai nisbah I_C/I_F, menentukan kepekaan pengganding. Di sini, CTR minimum ialah (2.0 mA / 20 mA) = 0.1 atau 10%.
  • Masa Tindak Balas:
    • Masa Naik (T_r):Tipikal 3 µs, maksimum 15 µs. Ini ialah masa untuk keluaran bertukar dari 10% ke 90% nilai akhirnya apabila input LED dihidupkan.
    • Masa Jatuh (T_f):Tipikal 4 µs, maksimum 20 µs. Ini ialah masa untuk keluaran bertukar dari 90% ke 10% nilai akhirnya apabila input LED dimatikan. Kelajuan pensuisan pantas ini membolehkan pengesanan objek yang bergerak dengan pantas.

3. Maklumat Mekanikal dan Pakej

LTH-872-N55H mempunyai pakej melalui-lubang standard yang direka untuk integrasi PCB yang mudah.

3.1 Dimensi Garis Besar

Lembaran data menyediakan lukisan mekanikal terperinci. Dimensi utama termasuk lebar slot keseluruhan, yang menentukan saiz objek yang boleh dikesan, dan jarak pin untuk susun atur PCB. Semua dimensi dinyatakan dalam milimeter (mm) dengan toleransi standard ±0.25 mm melainkan dinyatakan sebaliknya. Lukisan biasanya menunjukkan pandangan atas, pandangan sisi, dan pengenalan pin (anod pemancar, katod pemancar, pengumpul, pemancar).

3.2 Pengenalan Pola dan Pinout

Polariti yang betul adalah penting untuk operasi peranti. Pakej mempunyai tanda atau bentuk pin tertentu (selalunya sisi rata atau takuk) untuk mengenal pasti Pin 1. Pinout standard untuk pemutus foto 4-pin ialah: Pin 1 - Anod LED IR, Pin 2 - Katod LED IR, Pin 3 - Pemancar Fototransistor, Pin 4 - Pengumpul Fototransistor. Sentiasa rujuk gambar rajah lembaran data untuk mengesahkan penugasan pin yang tepat untuk LTH-872-N55H sebelum mereka bentuk tapak kaki PCB.

4. Garis Panduan Paterian dan Pemasangan

4.1 Proses Paterian

Peranti ini dinilai untuk suhu paterian kaki maksimum 260°C selama 5 saat. Spesifikasi ini adalah kritikal untuk proses paterian gelombang atau refluks. Melebihi suhu atau masa ini boleh merosakkan simpang semikonduktor dalaman atau pakej plastik. Adalah disyorkan untuk mengikuti garis panduan IPC standard untuk paterian komponen melalui-lubang.

4.2 Pengendalian dan Penyimpanan

Walaupun tidak diterangkan secara terperinci dalam petikan yang diberikan, amalan terbaik umum terpakai: simpan komponen dalam persekitaran kering, anti-statik dalam julat suhu penyimpanan yang ditentukan (-40°C hingga +100°C). Elakkan mendedahkan peranti kepada kelembapan berlebihan sebelum paterian untuk mengelakkan \"popcorning\" semasa refluks, walaupun ini lebih kritikal untuk peranti pemasangan permukaan.

5. Cadangan Aplikasi dan Pertimbangan Reka Bentuk

5.1 Litar Aplikasi Tipikal

Konfigurasi yang paling biasa ialah menggunakan pemutus foto sebagai suis digital. Litar ringkas melibatkan:
1. Pemacu LED:Sambungkan perintang pembatas arus secara bersiri dengan LED inframerah ke sumber voltan (contohnya, 5V). Tetapkan nilai perintang untuk mencapai I_Fyang dikehendaki (contohnya, 20 mA). Contoh: R_limit= (5V - 1.2V) / 0.02A = 190Ω (gunakan perintang standard 200Ω).
2. Keluaran Fototransistor:Sambungkan perintang tarik-naik (R_L) dari pengumpul fototransistor ke sumber voltan (contohnya, 5V). Pemancar disambungkan ke bumi. Apabila laluan cahaya jelas, fototransistor mengkonduksi, menarik voltan pengumpul (keluaran) ke rendah. Apabila pancaran disekat, fototransistor dimatikan, dan perintang tarik-naik menarik keluaran ke tinggi. Nilai R_Lmempengaruhi kelajuan pensuisan dan penggunaan arus; nilai yang lebih rendah memberikan kelajuan lebih pantas tetapi pelesapan kuasa lebih tinggi. Keadaan ujian dalam lembaran data menggunakan R_L= 100Ω.

5.2 Pertimbangan Reka Bentuk

• Kekebalan Cahaya Ambien:Memandangkan peranti menggunakan cahaya inframerah, ia agak kebal terhadap cahaya ambien yang kelihatan. Walau bagaimanapun, sumber inframerah yang kuat (cahaya matahari, beberapa lampu) boleh menyebabkan gangguan. Menggunakan isyarat LED termodulasi dan litar demodulasi yang sepadan boleh meningkatkan kekebalan bunyi dengan ketara.
• Penjajaran:Pemancar dan pengesan mesti dijajar dengan tepat merentasi slot. Pakej mekanikal memastikan penjajaran ini, tetapi reka bentuk PCB mesti meletakkan komponen dengan betul.
• Ciri-ciri Objek:Objek yang mengganggu pancaran harus legap kepada cahaya inframerah. Bahan lutsinar atau sangat reflektif mungkin tidak dapat dikesan dengan boleh dipercayai.
• Debouncing:Dalam sistem mekanikal (contohnya, mengesan roda pemotong), isyarat keluaran mungkin berdebar apabila objek memasuki atau meninggalkan slot. Teknik debouncing perisian atau perkakasan harus digunakan untuk isyarat digital yang bersih.

6. Analisis Lengkung Prestasi

Lembaran data menyebut \"Lengkung Ciri-ciri Elektrik / Optik Tipikal.\" Walaupun lengkung khusus tidak disediakan dalam petikan, plot tipikal untuk peranti sedemikian termasuk:

• Arus Hadapan vs. Voltan Hadapan (I_F-V_F):Menunjukkan hubungan tak linear untuk LED IR, penting untuk reka bentuk pemacu.
• Arus Pengumpul vs. Voltan Pengumpul-Pemancar (I_C-V_CE):Keluarga lengkung dengan keamatan cahaya insiden (atau I_F) sebagai parameter, serupa dengan ciri-ciri keluaran transistor.
• Nisbah Pemindahan Arus (CTR) vs. Arus Hadapan (I_F):Menunjukkan bagaimana kepekaan berubah dengan arus pemacu LED.
• Nisbah Pemindahan Arus (CTR) vs. Suhu Ambien:Lengkung penting yang menunjukkan bahawa CTR biasanya berkurangan apabila suhu meningkat. Pereka bentuk mesti memastikan margin yang mencukupi pada suhu operasi tertinggi untuk menjamin I_C(ON).
• minimum yang diperlukan._LMasa Tindak Balas vs. Rintangan Beban (R):

Menggambarkan pertukaran antara kelajuan pensuisan dan penggunaan kuasa.

7. Perbandingan dan Pembezaan Teknikal

Berbanding dengan suis mikro mekanikal, LTH-872-N55H menawarkan jangka hayat dan kebolehpercayaan yang lebih baik kerana operasi tanpa sentuh. Ia kebal terhadap lantunan sentuh. Berbanding dengan sensor reflektif, pemutus foto jenis slot menyediakan pengesanan yang lebih tepat dan konsisten kerana ia kurang sensitif kepada warna, tekstur, atau kerefleksian objek sasaran; ia hanya mengesan gangguan fizikal pancaran. Pembeza utama antara pemutus foto sendiri selalunya dimensi slot, kepekaan (CTR), kelajuan tindak balas, dan jenis pakej (melalui-lubang vs. pemasangan permukaan).

8. Soalan Lazim (Berdasarkan Parameter Teknikal)
S: Apa yang berlaku jika saya memacu LED dengan lebih daripada 50 mA?

J: Melebihi Penarafan Maksimum Mutlak untuk arus hadapan berterusan boleh menyebabkan pemanasan berlebihan, membawa kepada degradasi dipercepatkan keluaran cahaya LED atau kegagalan katastrofik. Sentiasa gunakan perintang pembatas arus.
S: Isyarat keluaran saya bising. Apakah punca yang mungkin?

J: Punca yang mungkin termasuk bunyi elektrik pada talian bekalan kuasa, gangguan dari cahaya ambien (terutamanya lampu pendarfluor beroperasi pada 50/60 Hz), atau nilai perintang beban yang terlalu tinggi, menjadikan nod impedansi tinggi dan terdedah kepada bunyi. Pastikan kuasa stabil, pertimbangkan perisai, gunakan perintang tarik-naik yang lebih rendah, atau laksanakan modulasi/demodulasi isyarat.
S: Peranti berfungsi pada suhu bilik tetapi gagal apabila sistem saya panas. Mengapa?_{J: Kepekaan fototransistor (CTR) berkurangan dengan peningkatan suhu. Anda mungkin beroperasi dengan margin minimum pada 25°C. Semak semula reka bentuk anda menggunakan spesifikasi I}C(ON)

minimum dan pertimbangkan lengkung CTR vs. Suhu tipikal. Anda mungkin perlu meningkatkan arus pemacu LED (dalam had) atau menggunakan fototransistor dengan CTR terjamin yang lebih tinggi pada suhu tinggi.
S: Bolehkah saya menggunakan ini untuk mengesan objek lutsinar?

J: Secara amnya, tidak. Pemutus foto inframerah standard memerlukan objek legap kepada panjang gelombang inframerah yang dipancarkan (biasanya sekitar 940 nm). Plastik atau kaca lutsinar mungkin membenarkan cahaya IR yang cukup untuk lulus, menghalang pengesanan yang boleh dipercayai. Sensor khas dengan panjang gelombang atau prinsip pengesanan yang berbeza diperlukan untuk bahan lutsinar.

9. Contoh Kes Penggunaan PraktikalAplikasi:
Pengesanan Ketulan Kertas dalam Pencetak Meja.Pelaksanaan:

LTH-872-N55H dipasang di sepanjang laluan kertas dengan kertas yang dimasukkan melalui slotnya. Pin GPIO mikropengawal memacu LED melalui perintang pembatas arus. Pin GPIO lain, dikonfigurasikan dengan perintang tarik-naik dalaman, membaca keadaan pengumpul fototransistor. Semasa operasi normal, kertas mengganggu pancaran, dan keluaran berada dalam satu keadaan logik (contohnya, TINGGI). Jika ketulan kertas berlaku, kertas sama ada kekal tersekat (mengekalkan pancaran terganggu) atau gagal mencapai sensor (meninggalkan pancaran tidak terputus), menyebabkan keluaran berada dalam keadaan yang tidak dijangka terlalu lama. Firmware mikropengawal memantau isyarat ini dan mencetuskan mesej ralat \"Ketulan Kertas\" jika urutan masa yang dijangkakan dilanggar. Masa tindak balas pantas sensor memastikan walaupun jurang kecil antara helaian kertas boleh dikesan untuk pemantauan suapan kertas yang tepat.

10. Pengenalan Prinsip Operasi

Pemutus foto beroperasi berdasarkan prinsip penukaran dan gangguan optoelektronik. Secara dalaman, ia menempatkan dua komponen diskret yang dijajar: diod pemancar cahaya inframerah (IR LED) dan fototransistor silikon. IR LED bertindak sebagai sumber cahaya. Apabila berpolarisasi hadapan oleh arus luaran, ia memancarkan foton inframerah yang tidak kelihatan. Fototransistor bertindak sebagai pengesan cahaya. Kawasan tapaknya sensitif kepada cahaya. Apabila foton dari LED mengenai tapak, ia menjana pasangan elektron-lubang, yang bertindak sebagai arus tapak, menghidupkan transistor dan membenarkan arus pengumpul yang lebih besar mengalir. Arus pengumpul ini berkadar dengan keamatan cahaya insiden. Slot secara fizikal memisahkan kedua-dua elemen ini. Objek yang diletakkan dalam slot menyekat laluan cahaya, mengurangkan dengan ketara cahaya yang jatuh pada fototransistor, yang seterusnya mematikannya (atau mengurangkan arusnya). Perubahan dalam arus/voltan keluaran ini dikesan oleh litar luaran untuk mendaftarkan \"gangguan.\"

11. Trend dan Perkembangan Industri