Lembaran Data Pemutus Foto Reflektif ITR1502SR40A/TR8 - Saiz 4.0x3.0x2.0mm - Voltan Hadapan 1.2V - Penyerakan Kuasa 75mW - Kanta Jernih Hitam - Dokumen Teknikal Bahasa Melayu

1. Gambaran Keseluruhan Produk

ITR1502SR40A/TR8 ialah pemutus foto reflektif pemasangan permukaan yang sangat bersepadu, direka untuk aplikasi penderiaan tanpa sentuhan. Ia menggabungkan pemancar inframerah dan pengesan fototransistor silikon dalam satu pakej kanta jernih hitam yang padat. Peranti ini direka untuk pengesanan kehadiran atau pergerakan objek yang boleh dipercayai dengan jarak penderiaan optimum yang ditetapkan pada 4 mm. Pakej tanpa plumbumnya direka khusus untuk keserasian dengan proses pematerian refluks moden, menjadikannya sesuai untuk pemasangan automatik volum tinggi.

1.1 Ciri dan Kelebihan Teras

• Kepekaan Tinggi:Fototransistor silikon memberikan tindak balas elektrik yang kuat kepada cahaya inframerah yang dipantulkan, membolehkan pengesanan yang boleh dipercayai.
• Pemotongan Cahaya Nampak:Bahan kanta jernih hitam berkesan menyekat cahaya nampak ambien, meminimumkan potensi pencetus palsu daripada sumber cahaya persekitaran.
• Faktor Bentuk Padat:Dengan dimensi 4.0 mm x 3.0 mm x 2.0 mm, ia sesuai untuk reka bentuk PCB yang terhad ruang.
• Boleh Dipateri Refluks:Pakej tanpa plumbum (Tape & Reel) membolehkan pemasangan SMT standard, menyokong suhu pematerian puncak sehingga 260°C selama 5 saat.
• Pematuhan Alam Sekitar:Peranti ini mematuhi piawaian Bebas Halogen (Br < 900ppm, Cl < 900ppm, Br+Cl < 1500ppm), peraturan EU REACH, dan mematuhi RoHS.
• Jarak Fokus Panjang:Untuk keluarga pakejnya, ia menawarkan jarak penderiaan optimum yang agak panjang iaitu 4 mm.

1.2 Pasaran Sasaran dan Aplikasi

Komponen ini disasarkan kepada pereka elektronik pengguna, automasi pejabat, dan sistem kawalan industri yang memerlukan penderiaan objek yang boleh dipercayai dan kos rendah. Fungsi utamanya adalah untuk mengesan kehadiran, ketiadaan, atau laluan objek tanpa sentuhan fizikal.

• Pencetak dan Mesin Salinan:Mengesan ketakselarasan kertas, status dulang, atau kehadiran media.
• Pemacu Storan Optik (cth., CD/DVD):Mengesan kedudukan dulang cakera atau mengesan kehadiran cakera.
• Projektor dan Paparan:Memantau status penapis, kedudukan penutup, atau mekanisme dalaman lain.
• Mesin Layan Diri dan Kiosk:Mengesan pengeluaran produk atau interaksi pengguna.
• Perkakas Rumah:Penderiaan kedudukan dalam kunci pintar, pembuat kopi, atau peranti automatik lain.

2. Analisis Parameter Teknikal Mendalam

Prestasi ITR1502SR40A/TR8 ditakrifkan oleh satu set parameter elektrik dan optik yang komprehensif. Memahami ini adalah kritikal untuk reka bentuk litar yang betul dan operasi sistem yang boleh dipercayai.

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.

• Penyerakan Kuasa Input (Pd):75 mW pada atau di bawah suhu udara bebas 25°C.
• Arus Hadapan (IF):50 mA (berterusan).
• Arus Hadapan Puncak (IFP):1 A untuk denyutan ≤100μs pada kitar tugas 1%.
• Voltan Songsang (VR):5 V.
• Penyerakan Kuasa Pengumpul (PC):75 mW.
• Arus Pengumpul (IC):25 mA.
• Voltan Pengumpul-Pemancar (V_CEO):30 V.
• Voltan Pemancar-Pengumpul (V_ECO):5 V.
• Suhu Operasi (T_opr):-25°C hingga +85°C.
• Suhu Penyimpanan (T_stg):-40°C hingga +100°C.
• Suhu Pematerian Plumbum:260°C selama 5 saat (1/16 inci dari badan).

2.2 Ciri Elektro-Optik (Ta=25°C)

Ini adalah parameter prestasi terjamin di bawah keadaan ujian yang ditetapkan.

Input (Pemancar Inframerah - Cip IR GaAs):

• Voltan Hadapan (V_F):Biasanya 1.2V, maksimum 1.4V pada I_F= 20 mA. Ini mentakrifkan susutan voltan merentasi LED apabila didorong.
• Arus Songsang (I_R):Maksimum 10 μA pada V_R= 6V.
• Panjang Gelombang Puncak (λ_P):940 nm (nominal) pada I_F= 10 mA. Ini berada dalam spektrum inframerah dekat, tidak kelihatan oleh mata manusia.

Output (Fototransistor - Cip Silikon):

• Arus Gelap (I_CEO):Biasanya 1 nA, maksimum 100 nA pada V_CE= 20V. Ini adalah arus bocor apabila tiada cahaya jatuh pada pengesan.
• Ciri Pemindahan - Arus Pengumpul (I_C(ON)):Minimum 60 μA, biasa, maksimum 450 μA di bawah keadaan ujian: V_CE=2V, I_F=4mA, dan sasaran reflektif pada d=4mm. Ini adalah parameter utama yang menunjukkan kepekaan.
• Ciri Pemindahan - Arus Keadaan Mati (I_C(OFF)):Maksimum 600 nA di bawah keadaan ujian yang sama tetapi tanpa pantulan (atau sasaran penyerap).
• Masa Tindak Balas (t_r, t_f):Biasanya 20 μs, maksimum 100 μs untuk kedua-dua masa naik dan turun. Diuji pada V_CE=2V, I_C=100μA, R_L=1kΩ, d=4mm. Ini mentakrifkan kelajuan pensuisan.

Nota: Arus gelap operasi mungkin terjejas oleh persekitaran sekeliling (cth., sumber IR ambien).

2.3 Julat Bin Arus Pengumpul

Peranti disusun (dibin) berdasarkan arus pengumpul yang diukur (I_C(ON)) di bawah keadaan ujian standard. Ini membolehkan pereka memilih bahagian dengan kepekaan yang konsisten untuk aplikasi mereka.

• Bin A:60 μA ≤ I_C(ON)< 120 μA
• Bin B:100 μA ≤ I_C(ON)< 220 μA
• Bin C:180 μA ≤ I_C(ON)< 350 μA
• Bin D:310 μA ≤ I_C(ON)≤ 450 μA

3. Analisis Lengkung Prestasi

Lengkung ciri yang disediakan memberikan pandangan berharga tentang tingkah laku peranti di bawah pelbagai keadaan, yang penting untuk reka bentuk sistem yang teguh.

3.1 Ciri Elektrik

Arus Hadapan vs. Voltan Hadapan:Lengkung ini menunjukkan ciri IV biasa pemancar LED inframerah. Ia adalah tidak linear, serupa dengan diod standard. Voltan hadapan biasa adalah sekitar 1.2V pada 20mA.

Arus Hadapan vs. Arus Pengumpul:Ini adalah lengkung pemindahan, menunjukkan bagaimana arus output fototransistor (I_C) meningkat dengan arus pacuan LED input (I_F). Hubungannya adalah hampir linear dalam kawasan operasi, menunjukkan gandaan peranti.

Arus Pengumpul vs. Voltan Pengumpul-Pemancar:Keluarga lengkung ini menunjukkan I_Cpada tahap I_Fyang berbeza (cth., 5mA, 10mA, 20mA, 50mA) apabila V_CEberubah. Ia menggambarkan bahawa fototransistor bertindak sebagai sumber arus; di atas V_CEtertentu (voltan tepu, biasanya rendah), I_Cterutamanya ditentukan oleh cahaya kejadian (dan seterusnya I_F).

3.2 Ciri Suhu

Voltan Hadapan vs. Suhu Ambien:Voltan hadapan LED mempunyai pekali suhu negatif, berkurangan sedikit apabila suhu meningkat (dari kira-kira 1.21V pada -20°C kepada 1.16V pada 80°C).

Arus Pengumpul Relatif vs. Suhu Ambien:Ini adalah lengkung kritikal. Arus pengumpul (kepekaan) berkurangan dengan ketara apabila suhu meningkat. Pada 80°C, output relatif hanya kira-kira 80% daripada nilainya pada 25°C. Ini mesti diambil kira dalam reka bentuk yang beroperasi pada suhu tinggi untuk memastikan margin isyarat yang mencukupi.

Arus Gelap Pengumpul vs. Suhu Ambien:Arus gelap meningkat secara eksponen dengan suhu (dari ~0.1nA pada -40°C kepada hampir 1000nA pada 100°C). Dalam aplikasi suhu tinggi, kebocoran yang meningkat ini boleh menjadi bahagian penting isyarat, berpotensi mengurangkan nisbah isyarat-ke-bunyi.

Penyerakan Kuasa vs. Suhu Ambien:Lengkung penurunan ini menunjukkan penyerakan kuasa maksimum yang dibenarkan untuk peranti berkurangan secara linear apabila suhu ambien meningkat melebihi 25°C, mencapai 0 mW pada 100°C.

3.3 Ciri Optik dan Spatial

Spektrum Panjang Gelombang:Lengkung keamatan sinaran relatif menunjukkan output pemancar berpusat pada 940 nm dengan lebar spektrum biasa. Kanta jernih hitam berkesan menghantar cahaya IR ini sambil menyekat panjang gelombang nampak yang lebih pendek.

Arus Pengumpul Relatif vs. Jarak Pergerakan-Z (Cermin):Lengkung ini mentakrifkan profil penderiaan. Arus output adalah tertinggi apabila sasaran reflektif berada pada jarak optimum (4mm). Isyarat berkurangan apabila sasaran bergerak lebih dekat atau lebih jauh, mentakrifkan tetingkap penderiaan praktikal. Lengkung ini berbentuk hampir Gaussian.

Masa Pensuisan vs. Rintangan Beban:Kedua-dua masa naik (t_r) dan masa turun (t_f) meningkat dengan rintangan beban (R_L) yang lebih tinggi. Untuk pensuisan terpantas, R_Lyang lebih rendah harus digunakan, tetapi ini juga akan mengakibatkan ayunan voltan output yang lebih rendah. Pereka mesti mengimbangi kelajuan dan tahap isyarat.

4. Maklumat Mekanikal dan Pakej

4.1 Dimensi Pakej

Peranti mempunyai pakej pemasangan permukaan tanpa plumbum yang padat berukuran 4.0 mm panjang, 3.0 mm lebar, dan 2.0 mm tinggi. Nota dimensi utama termasuk:

• Semua dimensi adalah dalam milimeter.
• Toleransi adalah ±0.1mm melainkan dinyatakan sebaliknya.
• Jarak plumbum diukur di mana plumbum keluar dari pakej.
• Jisim produk adalah kira-kira 0.025 gram.

4.2 Corak Tanah PCB yang Disyorkan

Susun atur pad pateri yang disyorkan disediakan untuk memastikan pematerian yang boleh dipercayai dan kestabilan mekanikal. Satu peraturan reka bentuk kritikal ditekankan: jumlah pateri mesti dikawal dengan teliti untuk mengelakkan penyerapan pateri atau kebocoran ke dalam jurang antara PCB dan badan perumahan. Pateri berlebihan di kawasan ini boleh mewujudkan tekanan, menjejaskan fungsi, atau mengurangkan kebolehpercayaan jangka panjang. Reka bentuk pad biasanya termasuk sambungan pelepasan haba dan kawasan kuprum yang mencukupi untuk ikatan yang kuat.

4.3 Polarity dan Orientasi

Peranti mempunyai orientasi bertanda (biasanya titik atau takuk pada permukaan atas) yang menunjukkan Pin 1. Pinout adalah standard untuk peranti sedemikian: anod dan katod pemancar inframerah membentuk satu pasangan, dan pengumpul dan pemancar fototransistor membentuk pasangan lain. Gambar rajah lembaran data mesti dirujuk untuk penugasan pin yang tepat. Orientasi yang salah akan menghalang peranti daripada berfungsi.

5. Garis Panduan Pematerian, Pemasangan dan Penyimpanan

5.1 Keadaan Pematerian Refluks

ITR1502SR40A/TR8 dinilai untuk proses pematerian refluks bebas plumbum (Pb-free). Profil suhu yang disyorkan disediakan, yang biasanya termasuk:

• Pemanasan Awal/Peningkatan:Peningkatan terkawal untuk mengaktifkan fluks.
• Zon Rendaman:Tempoh pada suhu di bawah likuidus untuk memastikan pemanasan seragam.
• Zon Refluks:Suhu puncak tidak boleh melebihi 260°C, dan masa di atas 240°C harus dihadkan (cth., 30-60 saat).
• Penyejukan:Tempoh penyejukan terkawal.

Nota Kritikal:Pematerian refluks tidak boleh dilakukan lebih daripada dua kali pada peranti yang sama untuk mengelakkan kerosakan tekanan haba pada komponen dalaman dan sebatian pencetakan.

5.2 Kepekaan Kelembapan dan Penyimpanan (MSL 3)

Pakej ini sensitif kepada kelembapan. Pematuhan kepada prosedur berikut adalah perlu untuk mengelakkan "popcorning" (retak pakej disebabkan tekanan wap semasa refluks).

• Penyimpanan Beg Tidak Dibuka:Simpan pada ≤30°C dan ≤90% RH. Gunakan dalam tempoh satu tahun selepas penghantaran.
• Selepas Membuka Beg:Simpan pada ≤30°C dan ≤70% RH.
• Jangka Hayat Lantai:Peranti mesti dipateri dalam tempoh 168 jam (7 hari) selepas beg halangan kelembapan dibuka.
• Pembakaran:Jika jangka hayat lantai terlampau atau penunjuk kelembapan (desiccant) menunjukkan tepu, bakar peranti pada 60°C ±5°C selama 24 jam sebelum digunakan untuk mengeluarkan kelembapan yang diserap.

6. Maklumat Pembungkusan dan Pesanan

6.1 Spesifikasi Pita dan Reel

Peranti dibekalkan dalam pembungkusan pita dan reel piawai yang mematuhi EIA-481 untuk pemasangan pick-and-place automatik.

• Kuantiti Pembungkusan:800 keping setiap reel.
• Reel setiap Kotak:38 reel setiap kotak luar.
• Dimensi Kotak Luar:409 mm (A) x 245 mm (B) x 360 mm (C).

Reel mempunyai label orientasi khusus yang menunjukkan arah progresif. Dimensi reel terperinci (diameter hab, lebar reel, dll.) disediakan untuk keserasian dengan peralatan penempatan.

6.2 Prosedur Pembungkusan

Reel dibungkus dalam beg kalis lembap aluminium yang dimeterai. Setiap beg mengandungi pek desiccant dan kad penunjuk kelembapan untuk memantau tahap kelembapan. Berbilang beg kemudian dibungkus ke dalam kotak penghantaran utama.

7. Pertimbangan Reka Bentuk Aplikasi

7.1 Litar Aplikasi Biasa

Litar aplikasi asas melibatkan dua bahagian utama:

1. Pacuan Pemancar:Perintang had arus bersiri dengan LED IR. Nilai perintang dikira sebagai R_had= (V_CC- V_F) / I_F. Contohnya, dengan bekalan 5V dan I_Fyang dikehendaki 20mA: R_had= (5V - 1.2V) / 0.02A = 190Ω (gunakan perintang standard 200Ω). LED boleh didorong secara berterusan atau berdenyut untuk penggunaan kuasa yang lebih rendah.
2. Antara Muka Pengesan:Fototransistor biasanya disambungkan dengan perintang tarik-naik (R_L) dari pengumpul ke V_CC. Pemancar disambungkan ke bumi. Tanpa cahaya pantulan, transistor mati, dan voltan output pada pengumpul adalah tinggi (V_CC). Apabila cahaya dikesan, transistor hidup, menarik voltan output rendah ke arah bumi. Nilai R_Lmempengaruhi kedua-dua ayunan voltan output dan kelajuan tindak balas (lihat lengkung prestasi). Nilai biasa adalah 1kΩ hingga 10kΩ.

7.2 Faktor Reka Bentuk untuk Penderiaan Boleh Percaya

• Reflektiviti Sasaran:Kekuatan isyarat adalah berkadar terus dengan reflektiviti permukaan sasaran. Permukaan putih, reflektif akan menghasilkan isyarat terkuat; permukaan hitam, matte akan menghasilkan isyarat terlemah. Sistem mesti direka untuk berfungsi dengan sasaran kes terburuk.
• Jarak dan Penjajaran Sasaran:Penderia mempunyai "titik manis" khusus pada 4mm. Variasi dalam toleransi pemasangan atau kedudukan sasaran akan menjejaskan tahap isyarat. Reka bentuk alat pemegang mekanikal untuk mengekalkan penjajaran yang konsisten.
• Kekebalan Cahaya Ambien:Walaupun kanta hitam menyekat kebanyakan cahaya nampak, sumber cahaya inframerah yang kuat (cahaya matahari, mentol pijar) masih boleh menyebabkan gangguan. Menggunakan isyarat pacuan LED termodulat (berdenyut) dan pengesanan segerak dalam litar penerima boleh meningkatkan kekebalan kepada cahaya ambien dengan ketara.
• Pampasan Suhu:Seperti yang ditunjukkan dalam lengkung, kepekaan menurun dengan suhu. Untuk aplikasi yang beroperasi dalam julat suhu yang luas, litar harus termasuk margin atau pampasan aktif (cth., melaraskan I_Fberdasarkan suhu) untuk memastikan pengesanan yang boleh dipercayai pada suhu tinggi.
• Bunyi Elektrik:Pastikan jejak penderia pendek dan jauh dari talian digital atau kuasa yang bising. Gunakan kapasitor pintas berhampiran peranti pada kedua-dua V_CCdan bekalan LED jika berdenyut.

8. Perbandingan dan Pembezaan Teknikal

ITR1502SR40A/TR8 membezakan dirinya dalam pasaran penderia reflektif melalui beberapa atribut utama:

• vs. Pemutus Lubang-Lalu Lebih Besar:Kelebihan utamanya ialah jejak SMD ultra padat 4.0x3.0mm, membolehkan pengecilan dan pemasangan automatik, yang tidak dapat ditandingi oleh peranti lubang-lalu yang lebih besar.
• vs. Penderia Reflektif SMD Lain:Gabungan jarak optimum 4mm dan kanta jernih hitam untuk menyekat cahaya nampak dalam faktor bentuk kecil ini adalah titik reka bentuk khusus. Sesetengah pesaing mungkin menawarkan jarak penderiaan yang lebih pendek atau bahan kanta yang berbeza.
• vs. Output Analog vs. Penderia Digital:Peranti ini menyediakan output fototransistor analog, memberikan kawalan penuh kepada pereka ke atas ambang dan membolehkan pengukuran jarak/reflektiviti analog. Ini menawarkan lebih banyak fleksibiliti berbanding penderia dengan logik digital terbina dalam yang hanya menyediakan isyarat hidup/mati.
• vs. Pasangan Pemancar/Pengesan Diskret:Pakej bersepadu memastikan penjajaran tepat dan tetap antara pemancar dan pengesan, yang sukar dan mahal untuk dicapai dengan dua komponen berasingan. Ia juga memudahkan susun atur PCB dan pemasangan.

9. Soalan Lazim (Berdasarkan Parameter Teknikal)

S1: Apakah perbezaan antara bin (A, B, C, D)? Bagaimana saya memilih?

J: Bin mewakili julat kepekaan yang berbeza (I_C(ON)). Pilih bin berdasarkan margin isyarat yang anda perlukan. Untuk aplikasi dengan sasaran reflektif tinggi atau jarak pendek, bin yang lebih rendah (A atau B) mungkin mencukupi. Untuk sasaran reflektiviti rendah, jarak lebih panjang, atau operasi suhu tinggi di mana kepekaan menurun, bin yang lebih tinggi (C atau D) memberikan ruang kepala yang lebih banyak. Konsistensi dalam bin juga penting untuk pengeluaran.

S2: Bolehkah saya mendorong LED IR dengan voltan secara langsung tanpa perintang had arus?

J: Tidak. Voltan hadapan LED bukan nilai tetap dan berbeza dengan suhu dan peranti. Mendorongnya secara langsung dari sumber voltan akan mengakibatkan arus tidak terkawal, berkemungkinan melebihi Penarafan Maksimum Mutlak dan memusnahkan pemancar. Sentiasa gunakan perintang had arus bersiri.

S3: Penderia saya berfungsi secara tidak menentu. Apakah punca yang mungkin?

J: Isu biasa termasuk: 1)Margin isyarat tidak mencukupi:Semak I_C(ON)dengan sasaran khusus anda dan pastikan ia jauh di atas ambang pengesanan litar anda, dengan mengambil kira penurunan suhu. 2)Gangguan cahaya ambien:Lindungi penderia dari cahaya terang langsung atau laksanakan modulasi. 3)Isu sendi pateri:Sahkan corak tanah yang disyorkan digunakan dan periksa untuk jambatan pateri atau pateri tidak mencukupi. 4)Arus gelap berlebihan:Pada suhu yang sangat tinggi, arus gelap boleh menjadi ketara; pastikan litar anda boleh membezakannya dari isyarat sebenar.

S4: Bagaimana saya mengira penyerakan kuasa peranti?

J: Jumlah penyerakan kuasa adalah jumlah penyerakan input (LED) dan output (fototransistor). P_D(jumlah)≈ (V_F* I_F) + (V_CE(sat)* I_C). Di bawah keadaan biasa (I_F=20mA, V_F=1.2V, I_C=5mA, V_CE=0.2V), P_D≈ 24mW + 1mW = 25mW, yang jauh di bawah penarafan 75mW pada 25°C. Ingat untuk menurunkan nilai ini jika beroperasi di atas 25°C.

10. Prinsip Operasi

ITR1502SR40A/TR8 beroperasi berdasarkan prinsip pantulan cahaya termodulat. Diod pemancar cahaya inframerah (IR LED) dalaman memancarkan cahaya pada panjang gelombang puncak 940 nm. Cahaya ini bergerak keluar dari pakej melalui kanta, menghentam objek sasaran di hadapan penderia, dan sebahagiannya dipantulkan kembali. Fototransistor silikon bersepadu, yang sensitif kepada cahaya inframerah, mengesan cahaya pantulan ini. Apabila foton menghentam kawasan asas fototransistor, ia menghasilkan pasangan elektron-lubang, yang bertindak sebagai arus asas. Arus asas fotogenerasi ini kemudiannya dikuatkan oleh gandaan transistor, menghasilkan arus pengumpul yang lebih besar (I_C). Arus pengumpul ini adalah isyarat output elektrik, yang berkadar dengan keamatan cahaya yang dipantulkan. Bahan kanta jernih hitam adalah lutsinar kepada cahaya IR 940 nm tetapi legap kepada kebanyakan cahaya nampak, memberikan kekebalan kepada sumber cahaya nampak ambien. Penjajaran tetap dan seplanar pemancar dan pengesan dalam pakej tercetak mewujudkan laluan optik tepat yang dioptimumkan untuk mengesan objek pada jarak tertentu (4mm) di hadapan penderia.