Техническая документация LTH-301-07 - Фотоинтерруптер щелевого типа - Габариты 4.0x3.2x2.5мм - Прямое напряжение 1.2В - Рассеиваемая мощность 80мВт

1. Обзор продукта

LTH-301-07 представляет собой компактный модуль фотоинтерруптера щелевого типа, предназначенный для применений в бесконтактных переключателях. Он объединяет инфракрасный светодиод (ИК-светодиод) и фототранзистор в одном корпусе, разделённых физическим зазором. Основной принцип работы заключается в прерывании инфракрасного луча, проходящего от излучателя к детектору. Когда непрозрачный объект попадает в щель, он блокирует световой путь, вызывая изменение выходного состояния фототранзистора. Это обеспечивает надёжный, не подверженный износу механизм срабатывания по сравнению с механическими переключателями.

Его ключевые преимущества включают высокую надёжность благодаря отсутствию движущихся частей, высокую скорость переключения, подходящую для обнаружения быстрого движения, и точное определение положения. Устройство предназначено для непосредственного монтажа на печатную плату или использования с цанговой панелью, что обеспечивает гибкость сборки. Типичные целевые рынки и области применения охватывают оборудование для офисной автоматизации, такое как факсимильные аппараты, копировальные аппараты, принтеры и сканеры, где оно используется для обнаружения бумаги, определения края и позиционного кодирования.

2. Подробный анализ технических параметров

2.1 Предельные параметры

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

• Входной светодиод:Максимальный постоянный прямой ток составляет 50 мА. Пиковый прямой ток может достигать 1 А в импульсном режиме (300 Гц, длительность импульса 10 мкс). Максимальная рассеиваемая мощность — 80 мВт, а максимальное обратное напряжение ограничено 5 В.
• Выходной фототранзистор:Номинальное напряжение коллектор-эмиттер составляет 30 В, а напряжение эмиттер-коллектор — 5 В. Максимальный ток коллектора — 20 мА, с пределом рассеиваемой мощности 100 мВт.
• Тепловые ограничения:Диапазон рабочих температур указан от -25°C до +85°C, с более широким диапазоном хранения от -40°C до +100°C. Температура пайки выводов не должна превышать 260°C в течение 5 секунд при измерении на расстоянии 1,6 мм от корпуса.

2.2 Электрические и оптические характеристики

Эти параметры определяют производительность устройства в нормальных рабочих условиях при температуре окружающей среды (T_A) 25°C.

• Прямое напряжение входного светодиода (V_F):_F):Обычно 1,2 В, максимум 1,6 В при прямом токе (I_F) 20 мА. Это низкое напряжение подходит для маломощных логических схем._F) of 20 mA. This low voltage is suitable for low-power logic circuits.
• Темновой ток выходного фототранзистора (I_CEO):_CEO):Ток утечки при отсутствии падающего света гарантированно менее 100 нА при V_CE=10В, что обеспечивает хорошее состояние "выключено"._CE=10V, ensuring a good \"off\" state.
• Характеристики оптопары:Ключевой параметр — ток коллектора во включённом состоянии (I_C(ON)), который гарантированно составляет не менее 0,6 мА, когда светодиод питается током I_F=20мА и V_CE=5В. Напряжение насыщения коллектор-эмиттер (V_CE(SAT)) в этих условиях составляет максимум 0,4 В, что указывает на хорошее низкоомное состояние "включено"._C(ON)), which is guaranteed to be at least 0.6 mA when the LED is driven with I_F=20mA and V_CE=5V. The Collector-Emitter Saturation Voltage (V_CE(SAT)) is a maximum of 0.4 V under these conditions, indicating a good low-resistance \"on\" state.
• Скорость переключения:Время отклика характеризуется временем нарастания (T_r) и временем спада (T_f). Типичные значения составляют 3 мкс и 4 мкс соответственно, с максимумами 15 мкс и 20 мкс. Этой скорости достаточно для многих применений в области датчиков и счётчиков средней скорости._r) and Fall Time (T_f). Typical values are 3 μs and 4 μs respectively, with maximums of 15 μs and 20 μs. This speed is sufficient for many medium-speed sensing and counting applications.

3. Механическая информация и данные о корпусе

Устройство имеет стандартный корпус для монтажа в отверстия. Габаритные размеры приведены в техническом описании, все измерения указаны в миллиметрах. Основные размеры корпуса составляют приблизительно 4,0 мм в длину, 3,2 мм в ширину и 2,5 мм в высоту, без учёта выводов. Ширина щели является критическим размером для определения размера объекта, который может быть обнаружен. Выводы расположены для стандартного монтажа в два ряда. Полярность указывается физической формой корпуса и/или маркировкой; более длинный вывод обычно соответствует аноду светодиода. Крайне важно обращаться к чертежу размеров для точного размещения щели относительно края печатной платы и других компонентов.

4. Рекомендации по пайке и сборке

4.1 Процесс пайки

Правильная пайка критически важна для предотвращения повреждения пластикового корпуса и внутренних компонентов. Корпус не должен погружаться в припой. Не следует прикладывать внешнее усилие к выводам во время пайки, пока устройство горячее.

• Ручная пайка (паяльником):Рекомендуемая максимальная температура составляет 350°C, время пайки на один вывод не должно превышать 3 секунды. Наконечник паяльника должен прикладываться не ближе 2 мм от основания корпуса.
• Волновая пайка:Рекомендуется определённый профиль. Температура предварительного нагрева не должна превышать 100°C в течение до 60 секунд. Температура волны припоя должна быть не более 260°C, с временем контакта 5 секунд или менее. Положение погружения должно гарантировать, что припой не поднимается в пределах 2 мм от основания корпуса.

4.2 Условия хранения и срок годности

Для сохранения паяемости и целостности устройства предписаны строгие условия хранения. Идеальная среда хранения — температура ниже 30°C и относительная влажность ниже 70%. Компоненты должны быть собраны в течение 3 месяцев с даты поставки. Для более длительного хранения в оригинальной упаковке их следует хранить в герметичном контейнере с осушителем или в эксикаторе с азотной средой, но не более одного года. После вскрытия влагозащитного пакета компоненты должны быть использованы в течение 3 месяцев в контролируемой среде (<25°C и <60% относительной влажности). Следует избегать резких перепадов температуры при высокой влажности для предотвращения конденсации, которая может привести к окислению выводов. Если условия хранения не соблюдались, перед использованием требуется оценка паяемости.

5. Примечания по применению и рекомендации по проектированию

5.1 Типовые схемы включения

Наиболее распространённая конфигурация — использование фотоинтерруптера в качестве цифрового переключателя. Ограничительный резистор включается последовательно со входным светодиодом, его значение рассчитывается на основе напряжения питания (V_CC), желаемого прямого тока (I_F, например, 20мА) и прямого напряжения светодиода (V_F ~1.2В): R_limit = (V_CC - V_F) / I_F. Выходной фототранзистор обычно подключается с подтягивающим резистором (R_L) от коллектора к V_CC. Эмиттер подключается к земле. Когда световой путь свободен, фототранзистор открыт, и выходное напряжение коллектора становится низким (близким к V_CE(SAT)). При прерывании луча фототранзистор закрывается, и выход подтягивается к высокому уровню через R_L. Значение R_L влияет как на размах выходного напряжения, так и на скорость переключения; меньшее значение обеспечивает более высокую скорость, но и большее потребление тока._CC), the desired forward current (I_F, e.g., 20mA), and the LED's forward voltage (V_F~1.2V): R_limit= (V_CC- V_F) / I_F. The output phototransistor is typically connected with a pull-up resistor (R_L) from the collector to V_CC. The emitter is connected to ground. When the light path is unobstructed, the phototransistor conducts, pulling the collector output voltage low (near V_CE(SAT)). When interrupted, the phototransistor turns off, and the output is pulled high by R_L. The value of R_Laffects both the output voltage swing and the switching speed; a lower value provides faster speed but higher current consumption.

5.2 Рекомендации по проектированию

• Устойчивость к фоновой засветке:Поскольку устройство использует модулированный инфракрасный свет (подразумевается его высокой скоростью переключения), оно обладает хорошей защитой от постоянного фонового освещения. Однако для критических применений может потребоваться дополнительное экранирование или конструкция корпуса для блокировки прямого солнечного света или других сильных источников ИК-излучения.
• Характеристики объекта:Надёжность срабатывания зависит от непрозрачности объекта для инфракрасной длины волны. Прозрачные или сильно отражающие материалы могут ненадёжно прерывать луч.
• Юстировка:Для стабильной работы необходима точная механическая юстировка траектории объекта со щелью. Ширина щели определяет минимальный размер объекта для надёжного срабатывания.
• Дребезг контактов:Электрический выход может потребовать программной или аппаратной защиты от дребезга, особенно если используется с механическими деталями, которые могут дребезжать или вибрировать.

6. Графики характеристик и графические данные

В техническом описании приведены ссылки на типовые характеристики, которые необходимы для детального анализа при проектировании. Хотя конкретные графики не воспроизводятся в тексте, они обычно включают:

• Прямой ток в зависимости от прямого напряжения (I_F-V_F):_F-V_F):Показывает зависимость для входного светодиода, полезна для расчёта точного падения напряжения при различных токах питания.
• Ток коллектора в зависимости от напряжения коллектор-эмиттер (I_C-V_CE):_C-V_CE):Семейство кривых для выходного фототранзистора с интенсивностью падающего света (или током питания светодиода) в качестве параметра. Этот график имеет решающее значение для определения рабочей точки и значения нагрузочного резистора.
• Коэффициент передачи тока (CTR) в зависимости от прямого тока:CTR — это отношение выходного тока коллектора к входному току светодиода (I_C/I_F). Эта кривая показывает, как эффективность изменяется с током питания, помогая оптимизировать конструкцию по потребляемой мощности и силе выходного сигнала._C/I_F). This curve shows how efficiency varies with drive current, helping to optimize the design for power consumption and output signal strength.
• Температурная зависимость:Кривые, показывающие, как такие параметры, как прямое напряжение, ток коллектора или CTR, изменяются в диапазоне рабочих температур. Это жизненно важно для обеспечения надёжной работы в нестандартных условиях окружающей среды.

7. Часто задаваемые вопросы (FAQ)

7.1 В чём разница между фотоинтерруптером и фотоотражателем?

Фотоинтерруптер (или проходной датчик) имеет излучатель и детектор, расположенные друг напротив друга через зазор. Объект обнаруживается, когда он блокирует световой луч. Фотоотражатель (или отражательный датчик) имеет излучатель и детектор рядом, направленные в одну сторону. Объект обнаруживается, когда он отражает излучаемый свет обратно на детектор. LTH-301-07 является фотоинтерруптером щелевого типа.

7.2 Можно ли питать светодиод напрямую от источника напряжения без ограничительного резистора?

Нет. Светодиод — это прибор, управляемый током. Подключение его непосредственно к источнику напряжения, превышающему его прямое напряжение, вызовет протекание чрезмерного тока, что может привести к его разрушению. Последовательный резистор обязателен для установки рабочего тока.

7.3 Почему так важно условие хранения по влажности?

Пластиковая упаковка электронных компонентов может поглощать влагу из воздуха. Во время высокотемпературного процесса пайки эта поглощённая влага может быстро расширяться, вызывая внутреннее расслоение, растрескивание или эффект "попкорна", что повреждает устройство. Указанные условия хранения и требования к прогреву (при вскрытии упаковки) предназначены для предотвращения этого.

7.4 Как выбрать значение подтягивающего резистора (R_L) на фототранзисторе?_L) on the phototransistor?

Выбор предполагает компромисс. Меньшее значение R_L обеспечивает меньшее время нарастания (так как оно быстрее заряжает ёмкость цепи) и более сильный сигнал "низкого" уровня, но потребляет больше мощности, когда транзистор открыт. Большее значение R_L экономит энергию, но замедляет скорость переключения и приводит к более слабой подтяжке. Общая отправная точка — от 1 кОм до 10 кОм, но условие испытаний в техническом описании R_L=100 Ом для измерения скорости указывает на то, что он может управлять относительно низкими импедансами._Lprovides a faster rise time (as it charges the circuit capacitance faster) and a stronger \"low\" signal, but it consumes more power when the transistor is on. A larger R_Lsaves power but slows down the switching speed and results in a weaker pull-up. A common starting point is between 1kΩ and 10kΩ, but the datasheet's test condition of R_L=100Ω for speed measurement indicates it can drive relatively low impedances.