Техническая документация на оптопрерыватель ITR8402-F-A - Габариты 4.0x2.0x3.0мм - Прямое напряжение 1.2В - Пиковая длина волны 940нм

1. Обзор продукта

ITR8402-F-A — это компактный модуль оптопрерывателя, предназначенный для применений в бесконтактном детектировании. Он объединяет инфракрасный излучающий диод (IRED) и кремниевый фототранзистор, выровненные на сходящейся оптической оси внутри черного термопластичного корпуса. Основной принцип работы заключается в том, что фототранзистор принимает инфракрасное излучение, испускаемое IRED в нормальных условиях. Когда непрозрачный объект прерывает оптический путь между излучателем и детектором, фототранзистор перестает получать сигнал, что позволяет осуществлять детектирование объекта или определение положения.

Ключевые особенности устройства включают высокое быстродействие, высокую чувствительность и пиковую длину волны излучения 940 нм, которая находится за пределами видимого спектра для минимизации помех от окружающего света. Устройство изготовлено с использованием бессвинцовых материалов и соответствует соответствующим экологическим нормам, таким как RoHS и EU REACH.

2. Подробный разбор технических параметров

2.1 Абсолютные максимальные параметры

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

• Вход (IRED):Рассеиваемая мощность (Pd) составляет 75 мВт при температуре окружающего воздуха 25°C или ниже. Максимальное обратное напряжение (VR) — 5В, максимальный прямой ток (IF) — 50 мА.
• Выход (Фототранзистор):Рассеиваемая мощность коллектора (Pd) — 75 мВт. Максимальный ток коллектора (IC) — 20 мА. Напряжение коллектор-эмиттер (BV_CEO) — 30В, а напряжение эмиттер-коллектор (BV_ECO) — 5В.
• Окружающая среда:Диапазон рабочей температуры (T_opr) составляет от -25°C до +85°C. Диапазон температуры хранения (T_stg) — от -40°C до +85°C. Температура пайки выводов (T_sol) не должна превышать 260°C в течение 5 секунд или менее, измеренная на расстоянии 3 мм от корпуса.

2.2 Электрооптические характеристики

Эти параметры измерены при температуре окружающей среды (T_a) 25°C и определяют типичные характеристики устройства.

• Вход (IRED):Типичное прямое напряжение (V_F) составляет 1.2В при прямом токе (I_F) 20мА, максимум 1.5В. Обратный ток (I_R) — максимум 10 мкА при V_R=5В. Пиковая длина волны (λ_P) — 940нм.
• Выход (Фототранзистор):Ток темновой утечки (I_CEO) — максимум 100 нА при V_CE=20В и нулевой облученности. Напряжение насыщения коллектор-эмиттер (V_CE(sat)) — максимум 0.4В, когда ток коллектора (I_C) составляет 2мА при облученности (E_e) 1 мВт/см².
• Передаточные характеристики:Минимальный ток коллектора (I_C(ON)) составляет 0.5 мА при V_CE=5В и I_F=20мА. Типичное время нарастания (t_r) и время спада (t_f) составляют 15 мкс каждая при условиях испытаний V_CE=5В, I_C=1мА и нагрузочном резисторе (R_L) 1 кОм.

3. Анализ характеристических кривых

В технической документации представлены типичные характеристические кривые как для ИК-излучателя, так и для фототранзистора. Эти кривые необходимы для понимания поведения устройства в различных условиях.

3.1 Характеристики ИК-излучателя

Кривые иллюстрируют зависимость между прямым током и прямым напряжением, что критически важно для проектирования схемы управления. Они также показывают снижение рассеиваемой мощности коллектора с ростом температуры окружающей среды, что жизненно важно для теплового управления. Кривая спектральной чувствительности подтверждает пик излучения на 940 нм.

3.2 Характеристики фототранзистора

Кривая спектральной чувствительности фототранзистора показывает его отклик на различных длинах волн, с пиком чувствительности, как правило, совпадающим с излучением ИК-излучателя на 940 нм, что обеспечивает оптимальную эффективность связи.

4. Механическая информация и информация о корпусе

4.1 Габариты корпуса

ITR8402-F-A заключен в компактный корпус, соответствующий отраслевому стандарту. Ключевые размеры включают общий размер корпуса, шаг выводов и положение оптической апертуры. Все размеры указаны в миллиметрах со стандартным допуском ±0.3 мм, если не указано иное. Шаг выводов измеряется в точке выхода выводов из корпуса.

4.2 Идентификация полярности

Компонент предназначен для монтажа в отверстия. Конфигурацию выводов необходимо тщательно соблюдать при разводке печатной платы и сборке, чтобы обеспечить правильное электрическое подключение анода и катода IRED, а также коллектора и эмиттера фототранзистора.

5. Рекомендации по пайке и сборке

5.1 Формовка выводов

Если требуется формовка выводов, ее необходимо выполнитьдопайки. Изгиб должен производиться на минимальном расстоянии 3 мм от нижней части эпоксидного корпуса, чтобы избежать повреждений, вызванных механическим напряжением. Выводы должны быть зафиксированы во время изгиба, а сам корпус не должен подвергаться касанию или нагрузке. Обрезка выводов должна производиться при комнатной температуре.

5.2 Процесс пайки

Пайку необходимо выполнять осторожно, чтобы предотвратить термическое или механическое повреждение.

• Ручная пайка:Максимальная температура жала паяльника 300°C (для паяльников мощностью до 30Вт). Время пайки на один вывод не должно превышать 3 секунд. Соблюдайте минимальное расстояние 3 мм от места пайки до эпоксидной колбы.
• Волновая/погружная пайка:Максимальная температура предварительного нагрева 100°C в течение до 60 секунд. Температура ванны припоя не должна превышать 260°C, с временем погружения не более 5 секунд. Правило расстояния 3 мм от эпоксидной колбы также применяется.

Предоставлен рекомендуемый температурный профиль пайки, подчеркивающий контролируемый нагрев, определенное плато пиковой температуры и контролируемую фазу охлаждения. Быстрое охлаждение не рекомендуется. Пайку (погружную или ручную) не следует выполнять более одного раза. После пайки устройство должно быть защищено от механических ударов до возвращения к комнатной температуре.

5.3 Очистка и хранение

Ультразвуковая очистка собранного устройства запрещена, так как может вызвать внутренние повреждения. Для хранения устройства должны храниться при температуре 10-30°C с относительной влажностью 70% или ниже. Рекомендуемый срок хранения в оригинальной транспортной упаковке составляет 3 месяца. Для более длительного хранения рекомендуется атмосфера азота при температуре 10-25°C и влажности 20-60% RH. После вскрытия устройства должны быть использованы в течение 24 часов, а оставшиеся компоненты должны быть немедленно запечатаны.

6. Упаковка и информация для заказа

Стандартная спецификация упаковки: 90 штук в тубе, 48 туб в коробке и 4 коробки в картонной коробке. Этикетка на упаковке включает поля для номера детали заказчика (CPN), номера детали (P/N), количества упаковки (QTY), категории (CAT), ссылки (REF) и номера партии (LOT No).

7. Рекомендации по применению

7.1 Типичные сценарии применения

ITR8402-F-A хорошо подходит для различных применений в бесконтактном детектировании и переключении, включая, но не ограничиваясь: определение положения в компьютерных мышах и копировальных аппаратах, детектирование бумаги в сканерах и дисководах, определение края в принтерах и общее детектирование объектов. Его корпус для монтажа в отверстия делает его подходящим для прямой установки на плату в широком спектре потребительской и промышленной электроники.

7.2 Соображения при проектировании

При проектировании с использованием этого оптопрерывателя критически важны несколько факторов:

• Схемотехника:Ограничительный резистор обязателен для работы IRED в пределах указанного прямого тока (I_F). Выход фототранзистора обычно требует подтягивающего резистора для определения логического высокого уровня, когда луч не прерывается.
• Механическая интеграция:Отверстия на печатной плате должны точно совпадать с выводами компонента, чтобы избежать монтажного напряжения. Щель между излучателем и детектором должна быть свободна от препятствий и загрязнений.
• Тепловое управление:Необходимо учитывать рассеиваемую мощность как IRED, так и фототранзистора, особенно в условиях высокой температуры окружающей среды. Обратитесь к кривым снижения мощности для получения рекомендаций.
• Защита от окружающего света:Хотя длина волны 940 нм и корпус обеспечивают некоторую защиту, проектирование системы для работы в контролируемых световых условиях или использование модулированных ИК-сигналов может повысить надежность в сложных условиях.

8. Техническое сравнение и дифференциация

ITR8402-F-A предлагает баланс скорости, чувствительности и размера. Его высокое быстродействие 15 мкс делает его подходящим для применений, требующих быстрого детектирования, таких как энкодеры или высокоскоростной счет. Высокая чувствительность позволяет надежно работать даже при более низких токах управления или в запыленных средах. Конструкция с параллельным расположением и сходящейся осью в стандартном корпусе предоставляет экономически эффективное решение для многих распространенных задач детектирования по сравнению с более специализированными или отражательными датчиками.

9. Часто задаваемые вопросы (FAQ)

9.1 Каково типичное расстояние или зазор детектирования?

В технической документации не указан максимальный зазор детектирования. Этот параметр сильно зависит от приложенного тока к IRED, чувствительности конкретного фототранзистора, требуемого размаха выходного сигнала и характеристик прерывающего объекта (непрозрачность, размер). Он определяется эмпирически для каждого применения.

9.2 Можно ли использовать этот датчик при солнечном свете?

Прямой солнечный свет содержит значительное инфракрасное излучение и может насытить фототранзистор, вызывая ненадежную работу. Для наружных применений или применений с высоким уровнем окружающего света настоятельно рекомендуется дополнительное экранирование, оптическая фильтрация или использование модулированного ИК-сигнала с синхронным детектированием.

9.3 Почему время нарастания/спада указано с нагрузкой 1 кОм?

Скорость переключения фототранзистора зависит от постоянной времени RC, образованной его барьерной емкостью и сопротивлением нагрузки. Указание со стандартной нагрузкой (1 кОм) позволяет проводить последовательное сравнение между устройствами. Использование другого нагрузочного резистора изменит эффективное время нарастания и спада.

10. Практические примеры проектирования и использования

10.1 Пример: Детектирование замятия бумаги в принтере

В этом применении несколько датчиков ITR8402-F-A размещены вдоль пути бумаги. ИК-луч обычно прерывается наличием бумаги. Заклинивание бумаги детектируется, когда луч остается непрерывным (фототранзистор ВКЛ) дольше ожидаемого времени прохождения между двумя датчиками, или когда он прерывается (фототранзистор ВЫКЛ) на датчике, где бумаги быть не должно. Высокое быстродействие обеспечивает своевременное обнаружение, предотвращая повреждения.

10.2 Пример: Вращающийся энкодер для управления скоростью двигателя

Перфорированный диск, прикрепленный к валу двигателя, вращается между излучателем и детектором ITR8402-F-A. Когда прорези проходят через луч, они генерируют импульсный выход с фототранзистора. Частота этих импульсов прямо пропорциональна скорости вращения двигателя. Время отклика 15 мкс позволяет точно измерять скорость даже при высоких оборотах в минуту.

11. Принцип работы

Оптопрерыватель, или фотоэлектрический прерыватель, — это автономный компонент, объединяющий инфракрасный источник света и фотодетектор в одном корпусе, расположенные друг напротив друга через физический зазор. IRED смещен в прямом направлении для излучения невидимого инфракрасного света. Фототранзистор, расположенный напротив, действует как управляемый светом переключатель. Его сопротивление коллектор-эмиттер очень высоко (он \"ВЫКЛ\"), когда на него не падает свет (темновой ток минимален). Когда ИК-свет попадает в его базовую область, генерируются электронно-дырочные пары, эффективно смещая транзистор и позволяя значительному току коллектора течь, включая его \"ВКЛ\". Объект, помещенный в зазор, блокирует свет, выключая фототранзистор. Этот цифровой сигнал ВКЛ/ВЫКЛ используется для детектирования.

12. Технологические тренды

Основная технология оптопрерывателей является зрелой, но тренды сосредоточены на миниатюризации (меньшие SMD корпуса), более высокой скорости для применений передачи данных и интеграции дополнительных схем (таких как триггеры Шмитта или усилители) внутри корпуса для обеспечения более чистого цифрового выходного сигнала и улучшения помехоустойчивости. Также наблюдается тренд к снижению рабочих токов для устройств IoT с питанием от батарей. Фундаментальный принцип детектирования модулированного света для подавления окружающего света остается ключевой областью развития для надежных промышленных и автомобильных применений.