Техническая документация на оптопрерыватель ITR9606-F - Корпус 4.0x3.2x2.5мм - Прямое напряжение 1.2В - Пиковая длина волны 940нм

1. Обзор продукта

ITR9606-F представляет собой компактный отражательный оптопрерыватель с боковым расположением элементов. Он объединяет инфракрасный излучающий диод (IRED) и кремниевый фототранзистор в едином корпусе из черной термопластичной смолы. Компоненты расположены на сходящихся оптических осях. Основной принцип работы заключается в обнаружении фототранзистором излучения, испускаемого IRED. Когда непрозрачный объект прерывает световой путь между излучателем и детектором, выходное состояние фототранзистора изменяется, что обеспечивает функции бесконтактного обнаружения и коммутации.

1.1 Ключевые особенности и преимущества

• Быстрое время отклика:Обеспечивает высокоскоростное обнаружение, подходящее для таких применений, как энкодеры и датчики скорости.
• Высокая чувствительность:Кремниевый фототранзистор обеспечивает надежное обнаружение сигнала даже при низкой интенсивности ИК-излучения.
• Специфическая длина волны:Обладает пиковой длиной волны излучения (λp) 940 нм, что соответствует ближнему инфракрасному спектру, минимизируя влияние окружающего видимого света.
• Соответствие экологическим нормам:Продукт не содержит свинца, соответствует директиве RoHS и нормам EU REACH.
• Компактная конструкция:Интегрированный корпус с боковым расположением элементов предлагает экономичное решение для монтажа на печатную плату.

1.2 Целевые области применения

Данный оптопрерыватель предназначен для различных применений в области бесконтактного обнаружения и определения положения, включая, но не ограничиваясь:

• Определение положения в компьютерных мышах и копировальных аппаратах.
• Обнаружение бумаги и края в сканерах и принтерах.
• Определение наличия диска в дисководах гибких дисков и других накопителях.
• Универсальная бесконтактная коммутация.
• Прямой монтаж на плату в потребительской электронике и промышленных системах управления.

2. Подробный анализ технических параметров

В данном разделе представлена подробная объективная интерпретация электрических и оптических характеристик устройства.

2.1 Абсолютные максимальные параметры

Эти параметры определяют пределы, превышение которых может привести к необратимому повреждению устройства. Работа в таких условиях не гарантируется.

• Вход (IRED):
  • Рассеиваемая мощность (Pd): 75 мВт (при температуре ≤25°C). Требуется снижение номинала при более высоких температурах окружающей среды.
  • Обратное напряжение (VR): 5 В. Превышение может повредить p-n-переход светодиода.
  • Прямой ток (IF): 50 мА. Для надежной долгосрочной работы постоянный ток обычно следует ограничивать значением 20 мА.
• Выход (Фототранзистор):
  • Рассеиваемая мощность коллектора (Pd): 75 мВт.
  • Ток коллектора (IC): 20 мА.
  • Напряжение коллектор-эмиттер (BV_CEO): 30 В.
  • Напряжение эмиттер-коллектор (BV_ECO): 5 В.
• Тепловые пределы:
  • Рабочая температура (T_opr): от -25°C до +85°C.
  • Температура хранения (T_stg): от -40°C до +85°C.
  • Температура пайки выводов (T_sol): 260°C максимум в течение 5 секунд, измеряется на расстоянии 3 мм от корпуса.

2.2 Электрооптические характеристики

Измерено при T_a= 25°C. Эти параметры определяют типичные характеристики устройства в нормальных рабочих условиях.

• Характеристики входа (IRED):
  • Прямое напряжение (V_F): Обычно 1.2 В, максимум 1.5 В при I_F=20 мА. Это критически важно для проектирования схемы ограничения тока светодиода.
  • Обратный ток (I_R): Максимум 10 мкА при V_R=5 В.
  • Peak Wavelength (λ_P): 940 нм. Эта ИК-длина волны невидима для человеческого глаза и помогает снизить оптические помехи.
• Характеристики выхода (Фототранзистор):
  • Темновой ток (I_CEO): Максимум 100 нА при V_CE=20 В и нулевой освещенности (E_e=0). Это ток утечки, когда датчик заблокирован.
  • Напряжение насыщения коллектор-эмиттер (V_CE(sat)): Максимум 0.4 В при I_C=2 мА и облученности 1 мВт/см². Более низкое V_CE(sat)предпочтительнее для цифровых коммутационных приложений.
  • Ток коллектора (I_C(ON)): Диапазон от минимум 0.5 мА до максимум 10 мА при V_CE=5 В и I_F=20 мА. Такой широкий диапазон указывает на возможные вариации чувствительности от образца к образцу.
• Динамический отклик:
  • Время нарастания (t_r) и время спада (t_f): Обычно по 15 мкс каждый при заданных условиях испытаний (V_CE=5 В, I_C=1 мА, R_L=1 кОм). Это определяет максимальную возможную частоту коммутации.

3. Анализ характеристических кривых

Графические данные обеспечивают более глубокое понимание поведения устройства в различных условиях.

3.1 Характеристики ИК-излучателя

В техническом описании представлены типичные кривые для компонента инфракрасного излучателя.

• Зависимость прямого тока от прямого напряжения (Кривая I_F-V_F):Эта экспоненциальная кривая стандартна для диода. В типичной рабочей точке I_F=20 мА, V_Fсоставляет приблизительно 1.2 В. Кривая помогает в анализе теплового режима, поскольку V_Fимеет отрицательный температурный коэффициент.
• Спектральное распределение:Подтверждает пик излучения на 940 нм с типичной полушириной на полувысоте (FWHM) для светодиода GaAlAs, показывая минимальное излучение в видимом спектре.

3.2 Характеристики фототранзистора

• Спектральная чувствительность:Кремниевый фототранзистор имеет пик чувствительности в ближней инфракрасной области, что хорошо согласуется с излучением 940 нм парного IRED. Такое соответствие максимизирует эффективность связи и отношение сигнал/шум.
• Зависимость рассеиваемой мощности коллектора от температуры окружающей среды:Кривая снижения номинала, показывающая, что максимально допустимая рассеиваемая мощность линейно уменьшается при повышении температуры окружающей среды выше 25°C. Это критически важно для расчетов надежности в условиях высоких температур.

4. Механическая информация и данные о корпусе

4.1 Габаритные размеры корпуса

ITR9606-F имеет компактный корпус прямоугольной формы.

• Общие размеры:Приблизительно 4.0 мм в длину, 3.2 мм в ширину и 2.5 мм в высоту (без учета выводов).
• Шаг выводов:Стандартный шаг выводов составляет 2.54 мм (0.1 дюйма), что совместимо с распространенными топологиями печатных плат.
• Форма выводов:Выводы предназначены для монтажа в отверстия. Чертеж размеров указывает расположение перемычки и рекомендуемую точку изгиба.
• Допуски:Если не указано иное, допуски на размеры составляют ±0.3 мм.

4.2 Определение полярности и монтаж

Черный корпус помогает предотвратить внутренние оптические наводки. Компонент не является явно симметричным; диаграмма в техническом описании указывает расположение сторон излучателя и детектора. Правильная ориентация необходима для корректной работы сходящихся оптических осей. Посадочное место на печатной плате должно точно совпадать с позициями выводов, чтобы избежать механических напряжений на эпоксидном корпусе во время пайки.

5. Рекомендации по пайке и сборке

Правильное обращение имеет решающее значение для сохранения целостности и производительности устройства.

5.1 Инструкции по формовке выводов

• Изгиб должен выполняться на расстоянии более 3 мм от нижней части эпоксидного корпуса.
• Формовка выводов должна быть завершенадопроцесса пайки.
• Выводная рамка должна быть надежно зафиксирована во время изгиба, а напряжение на эпоксидном корпусе должно быть исключено, чтобы предотвратить растрескивание или внутренние повреждения.
• Обрезка выводов должна производиться при комнатной температуре.

5.2 Рекомендуемые параметры пайки

• Ручная пайка:Максимальная температура жала паяльника 300°C (для паяльника 30 Вт), время пайки максимум 3 секунды на вывод. Соблюдайте минимальное расстояние 3 мм от места пайки до эпоксидной колбы.
• Волновая/погружная пайка:Максимальная температура предварительного нагрева 100°C (до 60 секунд). Максимальная температура ванны 260°C, время погружения максимум 5 секунд. Соблюдайте правило расстояния 3 мм.
• Критические замечания:
  • Избегайте приложения усилий к выводам, пока устройство горячее.
  • Не выполняйте погружную/ручную пайку более одного раза.
  • Защищайте устройство от механических ударов до его остывания до комнатной температуры.
  • Не используйте методы ультразвуковой очистки.

5.3 Условия хранения

• Краткосрочное (≤3 месяцев):Хранить при температуре 10-30°C и относительной влажности (RH) ≤70%.
• Долгосрочное (≥3 месяцев):Хранить в герметичном контейнере в атмосфере азота при температуре 10-25°C и относительной влажности 20-60%.
• После вскрытия:Используйте устройства в течение 24 часов, если возможно. Храните остатки при температуре 10-25°C, относительной влажности 20-60% и оперативно запечатывайте упаковочный пакет.
• Избегайте резких перепадов температуры во влажной среде, чтобы предотвратить конденсацию.

6. Упаковка и информация для заказа

6.1 Спецификация упаковки

• 90 штук в трубке.
• 48 трубок в коробке.
• 4 коробки в картонной упаковке.

6.2 Информация на этикетке

Этикетка на упаковке включает стандартные поля для прослеживаемости: Номер детали заказчика (CPN), Номер детали производителя (P/N), Количество (QTY), Категория (CAT), Ссылка (REF) и Номер партии (LOT No.).

7. Рекомендации по проектированию приложений

7.1 Типовая схема включения

Базовая схема применения включает токоограничивающий резистор, включенный последовательно с анодом IRED. Фототранзистор обычно подключен с подтягивающим резистором на коллекторе, образуя схему с общим эмиттером. Выходной сигнал снимается с коллектора, который будет иметь низкий уровень, когда ИК-свет обнаружен (объект отсутствует), и высокий уровень, когда световой путь прерван (объект присутствует). Значение подтягивающего резистора и ток IRED определяют размах выходного напряжения и скорость отклика.

7.2 Рекомендации по проектированию и компоновке

• Оптический путь:Убедитесь, что обнаруживаемый объект свободно проходит через щель между излучателем и детектором. Учитывайте размер, отражательную способность и скорость объекта.
• Защита от окружающего света:Хотя фильтр 940 нм и корпус обеспечивают некоторую защиту, проектирование системы с модуляцией тока IRED и использование синхронного детектирования в приемной схеме могут значительно повысить устойчивость к окружающему свету и электрическим помехам.
• Тепловой режим:Соблюдайте кривую снижения номинала мощности. При высоких температурах окружающей среды или в приложениях с высоким коэффициентом заполнения соответственно уменьшайте рабочий ток (I_F).
• Механический монтаж:Надежно закрепите устройство на печатной плате, чтобы минимизировать вибрацию, которая может повлиять на надежность. Убедитесь, что напряжение не передается на корпус через выводы.

8. Техническое сравнение и отличия

ITR9606-F относится к распространенному классу боковых оптопрерывателей. Его ключевыми отличиями являются специфическое согласование на длине волны 940 нм, типичное время отклика 15 мкс и компактный корпус для монтажа в отверстия. По сравнению с проходными датчиками с физическим зазором, эта отражательная конфигурация с боковым расположением позволяет обнаруживать объекты без зазора, но может иметь несколько меньшее эффективное расстояние обнаружения и быть более чувствительной к отражательной способности целевого объекта.

9. Часто задаваемые вопросы (FAQ)

9.1 На основе технических параметров

В: Какое типичное расстояние или зазор обнаружения для этого прерывателя?

О: В техническом описании не указан максимальный зазор обнаружения. Это сильно зависит от тока накачки IRED, усиления фототранзистора и отражательной способности/размера целевого объекта. Он предназначен для обнаружения в непосредственной близости или прямого прерывания внутреннего оптического пути, а не для дальнего обнаружения.

В: Почему ток коллектора (I_C(ON)) указан в таком широком диапазоне (от 0.5 мА до 10 мА)?

О: Этот диапазон учитывает естественные вариации коэффициента передачи тока (CTR) оптопары, который представляет собой отношение выходного тока фототранзистора к входному току IRED. Проектируйте схемы для надежной работы с минимально указанным I_C(ON), чтобы обеспечить функциональность для всех производственных единиц.

В: Могу ли я управлять IRED импульсным током выше 20 мА?

О: Абсолютный максимальный параметр для постоянного прямого тока составляет 50 мА. Хотя кратковременные импульсы выше 20 мА могут быть возможны, средняя рассеиваемая мощность не должна превышать номинальные 75 мВт, с учетом коэффициента заполнения и температуры окружающей среды. Превышение параметров рискует сокращением срока службы или немедленным отказом.

10. Практические примеры применения

10.1 Обнаружение бумаги в принтере

В лотке для бумаги принтера ITR9606-F может быть установлен так, что стопка бумаги находится в оптическом пути между излучателем и детектором. При наличии бумаги она отражает ИК-свет на фототранзистор, сигнализируя "бумага загружена". Когда лоток пуст, отсутствие отражающей поверхности вызывает изменение состояния выхода фототранзистора, запуская сигнал "мало бумаги". Быстрое время отклика позволяет обнаруживать даже при быстрой подаче бумаги.

10.2 Ротационный энкодер для измерения скорости двигателя

Перфорированный диск, прикрепленный к валу двигателя, может проходить через зону обнаружения датчика. Когда прорези и спицы поочередно проходят мимо, они прерывают ИК-луч, генерируя цифровую последовательность импульсов на выходе фототранзистора. Частота этого сигнала прямо пропорциональна скорости двигателя. Время отклика 15 мкс устанавливает верхний предел максимальной разрешаемой скорости в зависимости от плотности прорезей.

11. Принцип работы

ITR9606-F работает по принципу модулированного отражения инфракрасного света. Внутренний IRED излучает свет на длине волны 940 нм. В исходном состоянии (без целевого объекта) этот свет отражается от внутренней геометрии корпуса или фоновой поверхности и обнаруживается расположенным рядом фототранзистором, включая его. Когда объект попадает в зону обнаружения, он изменяет этот отраженный световой путь — обычно поглощая или рассеивая ИК-свет — вызывая заметное снижение облученности, получаемой фототранзистором, и, следовательно, его выходного тока. Это изменение на выходе используется как цифровой или аналоговый сигнал, указывающий на присутствие или положение объекта.

12. Тенденции развития технологии

Оптопрерыватели, такие как ITR9606-F, представляют собой зрелую, надежную технологию. Текущие тенденции в этой области сосредоточены на нескольких направлениях:

• Миниатюризация:Разработка еще более компактных корпусов для поверхностного монтажа (SMD) для экономии места на печатной плате в современной электронике.
• Интеграция:Включение дополнительных схем, таких как триггеры Шмитта, усилители или логические выходы, в корпус датчика для упрощения внешнего проектирования и повышения помехоустойчивости.
• Повышение производительности:Улучшение времени отклика для высокоскоростных приложений и повышение чувствительности для работы с более низкими токами накачки для экономии энергии.
• Специализация:Создание вариантов с разными длинами волн, расстояниями обнаружения или типами выходов (цифровой, аналоговый) для конкретных рыночных сегментов, таких как автомобилестроение или промышленная автоматизация.

Несмотря на эти тенденции, базовая отражательная конструкция с боковым расположением остается экономически эффективным и надежным решением для бесчисленных применений в области обнаружения приближения и положения.