ITR9909 Kikomo cha Mwanga - Kifurushi cha 4.0mm - Urefu wa Wimbi 940nm - Waraka wa Kiufundi wa Kiswahili

1. Muhtasari wa Bidhaa

ITR9909 ni moduli ya kukatiza mwanga iliyobuniwa kwa matumizi ya kugundua bila kugusa. Inaunganisha diode inayotoa mwanga wa infrared (IRED) na fototransista ya silikoni ya aina ya NPN ndani ya nyumba moja ya plastiki nyeusi. Vifaa hivi vimewekwa kando kwa mhimili wa mwanga unaokutana. Kanuni ya msingi ya uendeshaji inahusisha fototransista kupokea mionzi kutoka kwa kitoa IR kilicho karibu. Wakati kitu kisicho na uwazi kinapita kwenye pengo kati yao, kinakatiza mwale huu wa infrared, na kusababisha mabadiliko yanayoweza kugunduliwa katika hali ya pato la fototransista, na kuwezesha kugundua kitu, kugundua nafasi, au kazi za kubadili.

1.1 Vipengele na Faida Muhimu

• Muda wa Kukabiliana Haraka:Inawezesha kugundua vitu vinavyosogea kwa kasi.
• Unyeti wa Juu:Fototransista ya silikoni hutoa majibu ya umeme yenye nguvu kwa mwanga wa infrared.
• Urefu Maalum wa Wimbi:IRED hutoa mwanga wenye urefu wa wimbi la kilele (λp) la 940nm, ambao hauwezi kuonekana na jicho la binadamu na husaidia kupunguza usumbufu kutoka kwa mwanga unaoonekana wa mazingira.
• Uzingatiaji wa Mazingira:Kifaa hiki kimetengenezwa bila risasi, na kinatii viwango vya RoHS, EU REACH, na vya kutokuwa na halojeni (Br <900ppm, Cl <900ppm, Br+Cl <1500ppm).
• Ujumuishaji Mwembamba:Kifurushi kilichounganishwa hurahisisha muundo wa PCB na usakinishaji kwa matumizi ya kugundua ya aina ya sloti.

1.2 Matumizi Lengwa

ITR9909 inafaa kwa matumizi mbalimbali yanayohitaji kugundua bila kugusa na kuaminika:

• Vihesabu vya mzunguko na visensa vya nafasi katika panya za kompyuta na vikopaji.
• Kugundua karatasi na ukingo katika viskana na vichapishi.
• Kugundua uwepo wa diski katika diski laini na vifaa vingine vya kuhifadhi.
• Kubadili bila kugusa kwa matumizi ya jumla.
• Kugundua kwa kiwango cha bodi ambapo usakinishaji wa moja kwa moja unahitajika.

2. Maelezo ya Kiufundi na Uchambuzi wa Kina

2.1 Viwango Vya Juu Kabisa

Kuendesha kifaa zaidi ya mipaka hii kunaweza kusababisha uharibifu wa kudumu. Maelezo yote yako kwa Ta=25°C isipokuwa imeelezwa vinginevyo.

• Ingizo (IRED):
  • Mtawanyiko wa Nguvu (Pd): 75 mW
  • Voltage ya Nyuma (VR): 5 V
  • Mkondo wa Mbele unaoendelea (IF): 50 mA
  • Mkondo wa Mbele wa Kilele (IFP): 1 A (Upana wa pulse ≤100μs, Mzunguko wa kazi 1%)
• Pato (Fototransista):
  • Mtawanyiko wa Nguvu wa Collector (Pd): 75 mW
  • Mkondo wa Collector (IC): 50 mA
  • Voltage ya Collector-Emitter (BV_CEO): 30 V
  • Voltage ya Emitter-Collector (BV_ECO): 5 V
• Mazingira:
  • Joto la Uendeshaji (T_opr): -25°C hadi +85°C
  • Joto la Hifadhi (T_stg): -40°C hadi +85°C
  • Joto la Kuuza Miongozo (T_sol): 260°C kwa sekunde 5 (inchi 1/16 kutoka kwa mwili)

2.2 Tabia za Umeme na Mwanga

Vigezo vya kawaida vya utendaji kwa Ta=25°C hufafanua tabia ya uendeshaji ya kifaa.

• Tabia za Ingizo (IRED):
  • Voltage ya Mbele (V_F): Kwa kawaida 1.2V kwa IF=20mA (Upeo 1.5V). Huongezeka kwa mikondo ya juu ya pulse.
  • Urefu wa Wimbi la Kilele (λ_P): 940 nm (kawaida) inapotumika kwa 20mA.
• Tabia za Pato (Fototransista):
  • Mkondo wa Giza (I_CEO): Upeo wa 100 nA kwa V_CE=20V katika giza kamili. Hii ni mkondo wa uvujaji unaofafanua \"off\" state noise floor.
  • Voltage ya Collector-Emitter Saturation (V_CE(sat)): Upeo wa 0.4V kwa I_C=2mA chini ya mwanga wa kutosha (1mW/cm²). V_CE(sat)ya chini inafaa kwa kubadili safi ya dijiti.
  • Mkondo wa Collector (I_C(ON)): Chini ya 200 µA kwa V_CE=5V na I_F=20mA. Hii ndiyo dhamana ya chini ya mkondo wa mwanga chini ya hali ya kawaida ya majaribio.
• Tabia za Mienendo:
  • Muda wa Kupanda (t_r) & Muda wa Kushuka (t_f): Kwa kawaida 15 µs kila moja. Vigezo hivi, vilivyopimwa chini ya hali maalum za mzigo (V_CE=5V, I_C=1mA, R_L=1kΩ), huamua mzunguko wa juu wa kubadili ambao kifaa kinaweza kushughulikia kwa uaminifu.

3. Uchambuzi wa Mviringo wa Utendaji

Waraka wa data hutoa grafu kadhaa zinazoonyesha uhusiano muhimu kati ya vigezo vya uendeshaji. Mviringo huu ni muhimu kwa kuelewa tabia ya kifaa chini ya hali zisizo za kawaida.

3.1 Mviringo wa Kitoa Infrared (IRED)

• Mkondo wa Mbele dhidi ya Joto la Mazingira:Inaonyesha kupungua kwa mkondo wa juu unaoruhusiwa wa mbele kadiri joto la mazingira linavyoongezeka zaidi ya 25°C.
• Unyeti wa Wigo:Njama ya nguvu ya mionzi inayohusiana dhidi ya urefu wa wimbi, ikifikia kilele kwa 940nm na kuonyesha upana mdogo wa bendi ya kitoa.
• Nguvu ya Mionzi Inayohusiana dhidi ya Mkondo wa Mbele:Inaonyesha uhusiano usio wa mstari kati ya mkondo wa kuendesha na pato la mwanga, ambalo huelekea kujaa kwa mikondo ya juu.
• Nguvu ya Mionzi Inayohusiana dhidi ya Uhamisho wa Pembe:Inaonyesha muundo wa utoaji au pembe ya kutazama ya IRED, muhimu kwa usawa wa macho.

3.2 Mviringo wa Fototransista (PT)

• Mtawanyiko wa Nguvu wa Collector dhidi ya Joto la Mazingira:Hutoa mviringo wa kupungua kwa nguvu kwa pato la fototransista.
• Unyeti wa Wigo:Inaonyesha usikivu wa fototransista katika urefu wa wimbi, na unyeti wa kilele kwa kawaida katika eneo la karibu na infrared, inayolingana na kitoa cha 940nm.
• Mkondo wa Collector Inayohusiana dhidi ya Joto la Mazingira:Inaonyesha jinsi faida au usikivu wa fototransista unavyobadilika na joto.
• Mkondo wa Collector dhidi ya Irradiance:Mviringo wa msingi unaonyesha uhusiano wa mstari (au karibu na mstari) kati ya nguvu ya mwanga inayoanguka (irradiance) kwenye fototransista na mkondo wa collector unaotokana.
• Mkondo wa Giza wa Collector dhidi ya Joto la Mazingira:Inaonyesha jinsi mkondo wa uvujaji (I_CEO) unavyoongezeka kwa kasi na joto linalopanda, ambalo linaweza kuathiri uwiano wa ishara kwa kelele katika matumizi ya joto la juu.
• Mkondo wa Collector dhidi ya Voltage ya Collector-Emitter:Sawa na tabia ya pato ya transistor, inayoonyesha maeneo ya uendeshaji kwa viwango tofauti vya mwanga.

3.3 Mviringo Kamili wa Moduli (ITR)

• Mkondo wa Collector Inayohusiana dhidi ya Umbali Kati ya Kisensa:Huu ni mviringo muhimu wa kiwango cha mfumo. Inaonyesha jinsi ishara iliyopokelewa (mkondo wa collector) inavyobadilika kadiri umbali kati ya kitu kinachokatiza na pengo la kisensa kinavyobadilika. Inafafanua safu ya ufanisi ya kugundua na uhusiano kati ya nafasi ya kitu na nguvu ya ishara ya pato.

4. Habari ya Mitambo na Kifurushi

4.1 Vipimo vya Kifurushi

ITR9909 inakuja kwenye kifurushi cha kawaida cha kupitia shimo. Vipimo muhimu kutoka kwa mchoro ni pamoja na:

• Upana wa jumla wa mwili na urefu unaofafanua ukubwa wa sloti.
• Nafasi ya miongozo na kipenyo cha kusakinisha PCB.
• Upana wa pengo kati ya IRED ya ndani na fototransista, ambao huamua ukubwa wa kitu kinachoweza kugunduliwa.
• Mchoro wa vipimo unabainisha uvumilivu wa kawaida wa ±0.25mm isipokuwa imeelezwa vinginevyo.

4.2 Utambulisho wa Polarity

Kifaa hutumia usanidi wa kawaida wa pini unaojulikana kwa vikatizi vingi vya mwanga: Anodi na Kathodi kwa ingizo la IRED, na Collector na Emitter kwa pato la fototransista. Nyumba kwa kawaida ina alama au mfuo kuonyesha pini 1.

5. Mwongozo wa Usakinishaji na Ushughulikiaji

5.1 Mapendekezo ya Kuuza

Kiwango cha juu kabisa kinabainisha kuwa miongozo inaweza kuuzwa kwa 260°C kwa upeo wa sekunde 5, kwa masharti kwamba sehemu ya kuuza iko angalau inchi 1/16 (takriban 1.6mm) mbali na mwili wa plastiki. Hii ni kuzuia uharibifu wa joto kwa nyumba ya epoksi na vifungo vya ndani vya waya. Kwa kuuza mawimbi au reflow, maelezo ya kawaida ya vipengele vya kupitia shimo vilivyo na mipaka sawa ya joto yanapaswa kufuatwa.

5.2 Hifadhi na Ushughulikiaji

Kifaa kinapaswa kuhifadhiwa ndani ya safu maalum ya joto ya -40°C hadi +85°C katika mazingira kavu. Tahadhari za kawaida za ESD (Utoaji wa Umeme wa Tuli) zinapaswa kuzingatiwa wakati wa ushughulikiaji, kwani vipengele vya semiconductor ndani vinaweza kuharibika kutokana na umeme tuli.

6. Habari ya Kufurushi na Kuagiza

6.1 Maelezo ya Kufurushi

Kiasi cha kawaida cha kufurushi ni kama ifuatavyo:

• Vipande 150 kwa kila mfuko.
• Mifuko 5 kwa kila sanduku.
• Masanduku 10 kwa kila kasha.

6.2 Habari ya Lebo

Lebo ya bidhaa inajumuisha misimbo kadhaa ya kufuatilia na maelezo:

• CPN:Nambari ya Bidhaa ya Mteja.
• P/N:Nambari ya Bidhaa ya Mtengenezaji (mfano, ITR9909).
• QTY:Kiasi kwenye kifurushi.
• CAT, HUE, REF:Hizi kwa uwezekano zinaelekeza misimbo ya ndani ya kugawa kwa vigezo kama vile kiwango cha nguvu ya mwanga, kiwango cha urefu wa wimbi kuu, na kiwango cha voltage ya mbele, ingawa maelezo maalum ya kugawa hayajatolewa katika dondoo hii ya waraka wa data.
• LOT No:Nambari ya kundi la utengenezaji kwa kufuatilia.

7. Mazingatio ya Muundo wa Matumizi

7.1 Muundo wa Saketi

Kubuni na ITR9909 kunahusisha saketi kuu mbili:

1. Saketi ya Kuendesha IRED:Resista ya kikomo cha mkondo katika mfululizo na IRED ni ya kawaida. Thamani ya resista inahesabiwa kama R = (V_CC- V_F) / I_F. Kwa uendeshaji wa kuaminika na maisha marefu, kuendesha IRED kwa au chini ya kawaida 20mA inapendekezwa isipokuwa kuendesha kwa pulse, mkondo wa juu kunahitajika kwa mahitaji maalum ya uwiano wa ishara kwa kelele.
2. Saketi ya Pato ya Fototransista:Fototransista inaweza kutumika katika usanidi wa kawaida mbili:
   • Hali ya Kubadili (Pato la Dijiti):Unganisha resista ya kuvuta kutoka kwa collector hadi V_CC. Emitter imewekwa chini. Wakati mwanga unapoanguka kwenye transistor, inawasha, na kuvuta voltage ya collector chini (karibu na V_CE(sat)). Wakati mwale unapokatizwa, transistor inazima, na resista ya kuvuta inaleta voltage ya collector juu. Thamani ya resista ya kuvuta huamua kasi ya kubadili na matumizi ya mkondo.
   • Hali ya Mstari (Pato la Analog):Kutumia fototransista katika usanidi wa emitter ya kawaida na resista ya collector, voltage kwenye collector itabadilika takriban kwa mstari na kiasi cha mwanga uliopokelewa, muhimu kwa kugundua nafasi ya analog.

7.2 Mazingatio ya Macho

• Usawa:Usawa sahihi wa mitambo wa njia ya kitu na pengo la kisensa ni muhimu kwa uendeshaji thabiti.
• Mwanga wa Mazingira:Ingawa kichujio cha 940nm na kisensa kilicholingana hutoa kukataa kizuri cha mwanga unaoonekana, vyanzo vikali vya mwanga wa infrared (mfano, mwanga wa jua, balbu za incandescent) vinaweza kusababisha usumbufu. Kutumia ishara ya IR iliyorekebishwa na kugundua kwa wakati mmoja kunaweza kuboresha sana kinga dhidi ya mwanga wa mazingira.
• Tabia ya Kitu:Kisensa hugundua kukatizwa kwa mwale. Kitu lazima kiwe kisicho na uwazi kwa mwanga wa infrared wa 940nm. Nyenzo zinazopenya mwanga zinaweza kusigunduliwa kwa uaminifu.

8. Ulinganisho wa Kiufundi na Tofauti

ITR9909 inawakilisha suluhisho la kawaida, la kuaminika katika soko la vikatizi vya mwanga. Tofauti zake kuu ni mchanganyiko wake maalum wa IRED ya 940nm na fototransista ya silikoni katika kifurushi kifupi, kinachotazama kando. Ikilinganishwa na visensa vinavyotafakari, vikatizi hutoa ishara ya \"on/off\" ya wazi zaidi kwani havijasikilika sana na tofauti katika kutafakari kwa kitu au rangi. Muda maalum wa kukabiliana haraka (15µs kwa kawaida) hufanya iweze kutumika kwa matumizi ya kugundua kasi au usimbaji, wakati unyeti wa juu unahakikisha ishara nzuri hata kwa mikondo ya chini ya kuendesha au katika mazingira yenye vumbi. Uzingatiaji wa mazingira (RoHS, Bila Halojeni) ni jambo muhimu kwa utengenezaji wa kisasa wa elektroniki.

9. Maswali Yanayoulizwa Mara Kwa Mara (Kulingana na Vigezo vya Kiufundi)

9.1 Kasi ya juu ya kugundua au mzunguko ni nini?

Mzunguko wa juu wa kubadili umepunguzwa na nyakati za kupanda na kushuka (t_r, t_f), kwa kawaida 15µs kila moja. Makadirio ya uhifadhi kwa mzunguko kamili wa on-off ni takriban mara 4 hadi 5 ya jumla ya nyakati hizi, na kupendekeza mzunguko wa juu wa vitendo katika safu ya 10-15 kHz. Hii inafaa kwa matumizi mengi ya usimbaji ya mitambo.

9.2 Ninawezaje kuchagua thamani ya resista ya kikomo cha mkondo ya IRED?

Tumia fomula R = (Supply Voltage - V_F) / I_F. Kwa usambazaji wa 5V na kuendesha kwa hali ya kawaida ya majaribio ya 20mA, na V_F~1.2V, R = (5 - 1.2) / 0.02 = 190 Ohms. Resista ya kawaida ya 180 au 200 Ohm ingefaa. Hakikisha kila wakati mtawanyiko wa nguvu uliohesabiwa kwenye resista uko ndani ya kiwango chake.

9.3 Kwa nini ishara ya pato haistahili au ina kelele?

Sababu zinazowezekana ni pamoja na: 1) Mkondo wa kuendesha usiotosha kwa IRED, na kusababisha ishara dhaifu. 2) Viwango vya juu vya mwanga wa infrared wa mazingira. 3) Mkondo wa giza wa fototransista (ambao huongezeka na joto) kuwa muhimu ikilinganishwa na mkondo wa mwanga. 4) Kelele ya umeme kwenye mistari ya usambazaji. Suluhisho ni pamoja na kuongeza I_F(ndani ya mipaka), kuongeza kinga ya macho, kutekeleza urekebishaji wa ishara, kutumia resista ya chini ya thamani ya kuvuta kwa majibu ya haraka, na kuhakikisha muunganisho mzuri wa usambazaji wa nguvu.

9.4 Ninaweza kutumia kisensa hiki nje?

Mwanga wa moja kwa moja wa jua una kiasi kikubwa cha mionzi ya infrared kwa 940nm, ambayo inaweza kujaza fototransista na kuzuia uendeshaji sahihi. Kwa matumizi ya nje, kuchuja kwa macho kwa makini, muundo wa nyumba kuzuia mwanga wa moja kwa moja wa jua, na matumizi ya ishara za IR zilizorekebishwa zinapendekezwa sana.

10. Kanuni ya Uendeshaji na Mwelekeo wa Teknolojia

10.1 Kanuni ya Kazi

ITR9909 inafanya kazi kwa kanuni ya kukatizwa kwa mwanga uliotumwa. Mkondo wa umeme unaoendesha kupitia diode inayotoa mwanga wa infrared (IRED) husababisha kutoa fotoni kwa urefu wa wimbi la kilele la 940 nanometers. Fotoni hizi husafiri kupitia pengo ndogo la hewa na huanguka kwenye eneo la msingi la fototransista ya silikoni ya aina ya NPN. Fotoni hizi huzalisha jozi za elektroni na shimo katika kiunganishi cha msingi-collector, ambacho kitendo hicho hufanya kama photodiode. Mkondo huu wa mwanga kisha huongezwa kwa kitendo cha transistor ya kifaa, na kusababisha mkondo mkubwa zaidi wa collector ambao unaweza kupimwa kwa urahisi na saketi za nje. Wakati kitu kinazuia njia kati ya kitoa na kigunduzi, mtiririko wa fotoni unakoma, mkondo wa mwanga hushuka karibu na sifuri, na transistor inazima, na kuashiria uwepo wa kitu.

10.2 Muktadha wa Teknolojia na Mwelekeo

Vikatizi vya mwanga kama ITR9909 ni vipengele vilivyokomaa na vinavyoeleweka vizuri. Mwelekeo wa sasa katika uwanja huu unazingatia maeneo kadhaa:

• Ufinyu:Uundaji wa vifurushi vidogo vya kusakinisha uso (SMD) ili kuokoa nafasi ya bodi katika elektroniki za kisasa za watumiaji.
• Ujumuishaji:Kujumuisha saketi za ziada kwenye chip, kama vile vichocheo vya Schmitt kwa pato la dijiti, viimarishaji kwa pato la analog, au hata interfaces kamili za kiwango cha mantiki (mfano, pato la mfereji wazi).
• Utendaji Ulioimarishwa:Kuboresha kasi kwa vihesabu vya usahihi wa juu, kupunguza matumizi ya nguvu kwa vifaa vinavyotumia betri, na kuongeza unyeti ili kuruhusu mikondo midogo ya kuendesha au mapengo makubwa ya kugundua.
• Utaalamu:Kuunda aina tofauti zilizo na upana tofauti wa sloti, maumbo ya mwanya, au majibu ya wigo kwa sehemu maalum za soko kama vile magari, otomatiki ya viwanda, au vifaa vya matibabu.

Kanuni ya msingi ya kukatizwa kwa macho inabaki njia thabiti na ya gharama nafuu ya kugundua bila kugusa, na kuhakikisha umuhimu unaoendelea katika mfumo mwingi wa umeme na mitambo.