Karatasi ya Data ya Photointerrupter LTH-1650-01 - Umbali wa Fokasi 3mm - Aina ya Kukata Infrared - Hati ya Kiufundi ya Kiswahili

1. Muhtasari wa Bidhaa

LTH-1650-01 ni moduli ndogo ya aina ya kupitisha mwanga ya photointerrupter. Kazi yake kuu ni kugundua kukatizwa kwa boriti ya mwanga wa infrared kati ya diode yake iliyojumuishwa inayotoa mwanga wa infrared (LED) na fototransista ya silikoni. Faida kuu ya muundo ni umbali wake wa fokasi uliojumuishwa wa 3mm, ambao unaboresha usikivu wa kugundua kitu kwenye pengo maalum hilo. Kama kifaa cha aina ya kukata infrared, kimeundwa kupunguza usumbufu kutoka kwa mwanga unaoonekana wa mazingira, na kuimarisha uaminifu katika matumizi mbalimbali ya kihisi. Soko lengo hasa linajumuisha vifaa vya otomatiki ya ofisi, mifumo ya udhibiti wa viwanda, na vifaa vya kielektroniki vya watumiaji vinavyohitaji kugundua nafasi au kitu bila kugusa.

2. Uchambuzi wa Kina wa Vigezo vya Kiufundi

2.1 Viwango Vya Juu Kabisa

Vigezo hivi vinabainisha mipaka ya mkazo ambayo ikiwa inazidi, kifaa kinaweza kuharibika kabisa. Hazikusudiwi kwa uendeshaji wa kawaida.

• Uvujaji wa Nguvu ya LED ya Ingizo (P_D):Kiwango cha juu cha 75 mW. Hii inapunguza mzigo wa jumla wa joto kutoka kwa mkondo wa mbele na upungufu wa voltage.
• Mkondo wa Juu wa Mbele wa LED (I_CP):1 A chini ya hali ya mipigo (300 pps, upana wa pigo 10 µs). Hii inaruhusu mipigo mifupi ya ukali wa juu kwa ajili ya kuboresha utambuzi wa ishara.
• Mkondo wa Mbele wa Endelevu wa LED (I_F):Kiwango cha juu cha 60 mA DC. Hii ndiyo kikomo salama cha uendeshaji wa mara kwa mara.
• Voltage ya Nyuma ya LED (V_R):5 V. Kuzidi hii kunaweza kuharibu makutano ya LED.
• Uvujaji wa Nguvu ya Fototransista (P_C):Kiwango cha juu cha 100 mW, imedhamiriwa na mkondo wa kolekta na voltage ya kolekta-emita.
• Voltage ya Kolekta-Emita (V_CEO):Kiwango cha juu cha 30 V kwa fototransista.
• Mkondo wa Kolekta (I_C):Kiwango cha juu cha 20 mA kwa transistor ya pato.
• Joto la Uendeshaji (T_opr):-25°C hadi +85°C. Kifaa hiki kinafaa kwa anuwai ya mazingira ya viwanda na ya kibiashara.
• Joto la Kuuza Mshipi (T_S):260°C kwa sekunde 5 kiwango cha juu, imebainishwa kwa mshipi 1.6mm kutoka kwa kifurushi. Hii ni muhimu kwa michakato ya kuuza ya wimbi au reflow.

2.2 Sifa za Umeme na Mwanga

Vigezo hivi vimebainishwa kwa joto la mazingira (T_A) la 25°C na vinabainisha utendaji wa kifaa chini ya hali za kawaida za uendeshaji.

• Voltage ya Mbele ya LED (V_F):Kwa kawaida 1.2V hadi 1.6V kwa I_F= 20 mA. Hii hutumiwa kuhesabu thamani ya upinzani wa kikomo cha mkondo inayohitajika.
• Mkondo wa Nyuma wa LED (I_R):Kiwango cha juu cha 100 µA kwa V_R=5V, inaonyesha mkondo wa uvujaji wakati LED inapopewa bias ya nyuma.
• Mkondo wa Giza wa Kolekta-Emita (I_CEO):Kiwango cha juu cha 100 nA kwa V_CE=10V bila ingizo la mwanga. Hii ndiyo mkondo wa uvujaji wa fototransista, ambao unaathiri kiwango cha ishara ya "hali ya kuzima".
• Voltage ya Ujazo wa Kolekta-Emita (V_CE(SAT)):Kwa kawaida 0.4V kwa I_C=0.05mA na I_F=20mA. Hii ndiyo voltage kwenye transistor wakati iko "wazi" kabisa, muhimu kwa muunganisho wa kiwango cha mantiki.

3. Maelezo ya Mfumo wa Kugawa Daraja

Kifaa hiki kina mfumo wa kugawa daraja kulingana na Mkondo wa Kolekta katika Hali ya Wazi (I_C(ON)), ambayo hupimwa chini ya hali zilizosanifishwa (V_CE=5V, I_F=20mA, pengo d=3.0mm). Mkondo huu unahusiana moja kwa moja na usikivu wa kuunganisha mwanga.

• BIN A: I_C(ON)anuwai kutoka 100 µA hadi 300 µA. Hii ndiyo daraja la kawaida la usikivu.
• BIN B: I_C(ON)anuwai kutoka 260 µA hadi 650 µA. Daraja hili linatoa usikivu wa juu zaidi.
• BIN C: I_C(ON)anuwai kutoka 400 µA hadi 1200 µA. Hii ndiyo daraja la juu kabisa la usikivu lililopo.

Kugawa daraja hivi kunawaruhusu wabunifu kuchagua kifaa chenye usikivu thabiti kwa matumizi yao, na kuhakikisha viwango vya kuanzisha vya kuaminika katika vikundi vyote vya uzalishaji.

4. Uchambuzi wa Mkunjo wa Utendaji

Karatasi ya data inarejelea mikunjo ya kawaida ya sifa ambayo hutoa ufahamu wa picha wa tabia ya kifaa chini ya hali tofauti. Ingawa michoro maalum haijaelezewa kwa kina katika maandishi, mikunjo ya kawaida kwa kifaa kama hiki kwa kawaida ingejumuisha:

• Mkondo wa Mbele dhidi ya Voltage ya Mbele (I_F-V_F):Inaonyesha uhusiano usio wa mstari kwa LED ya infrared, muhimu sana kwa muundo wa saketi ya kiendeshi.
• Mkondo wa Kolekta dhidi ya Voltage ya Kolekta-Emita (I_C-V_CE):Familia ya mikunjo yenye mkondo wa mbele wa LED (I_F) kama kigezo, inayoonyesha sifa za pato za fototransista.
• Mkondo wa Kolekta katika Hali ya Wazi dhidi ya Mkondo wa Mbele (I_C(ON)-I_F):Inaonyesha sifa ya uhamishaji na mstari wa kuunganisha mwanga.
• Mkondo wa Kolekta katika Hali ya Wazi dhidi ya Joto la Mazingira (I_C(ON)-T_A):Inaonyesha jinsi usikivu unavyopungua kadiri joto linavyoongezeka, jambo muhimu sana kwa usimamizi wa joto katika miundo.
• Sifa za Muda wa Majibu:Karatasi ya data inabainisha Muda wa Kupanda (T_R) wa 3-15 µs na Muda wa Kushuka (T_F) wa 4-20 µs chini ya hali ya majaribio (V_CE=5V, I_C=2mA, R_L=100Ω). Thamani hizi zinabainisha uwezo wa juu wa kasi ya kubadili kihisi.

5. Taarifa ya Mitambo na Kifurushi

Kifurushi ni aina ya kawaida ya kupitia-tundu. Vidokezo muhimu vya vipimo kutoka kwa karatasi ya data vinajumuisha:

• Vipimo vyote vinatolewa kwa milimita, na inchi kwenye mabano.
• Toleo la kawaida ni ±0.25mm (±0.010") isipokuwa kipengele maalum kina maelezo tofauti.
• Umbali wa fokasi (pengo bora kati ya madirisha ya emita na kigunduzi kwa usikivu wa juu kabisa) umebainishwa kuwa 3 mm.
• Kifurushi kinajumuisha nyufa zilizotengenezwa au vipengele vinavyosaidia kwenye usanikishaji na usawazishaji sahihi wa PCB.
• Ubaguzi umeonyeshwa wazi kwenye mwili wa kifurushi, kwa kawaida kwa nukta au kona iliyopigwa karibu na pini ya anode ya LED (au kolekta ya fototransista). Mwelekeo sahihi ni muhimu sana kwa kazi ya saketi.

6. Mwongozo wa Kuuza na Usanikishaji

Ushughulikiaji sahihi unahitajika ili kudumisha uadilifu wa kifaa.

• Kuuza:Kiwango cha juu kabisa cha joto la kuuza mshipi ni 260°C kwa sekunde 5, kilichopimwa 1.6mm (0.063") kutoka kwa kifurushi cha plastiki. Mwongozo huu husaidia kuzuia uharibifu wa joto kwa viunganisho vya ndani vya die na kufungwa kwa plastiki wakati wa kuuza kwa wimbi au kwa mkono.
• Kusafisha:Tumia vimumunyisho vya kawaida vya kusafisha PCB vinavyolingana na nyenzo za plastiki za kifaa. Epuka kusafisha kwa ultrasonic kwa nguvu nyingi au mfiduo wa muda mrefu.
• Hifadhi:Vifaa vinapaswa kuhifadhiwa katika hali ndani ya Anuwai ya Joto la Hifadhi (T_stg) ya -40°C hadi +100°C na katika mazingira ya unyevunyevu wa chini, ya kuzuia umeme ili kuzuia kunyonya unyevu na uharibifu wa kutokwa na umeme tuli (ESD).

7. Mapendekezo ya Matumizi

7.1 Mazingira ya Kawaida ya Matumizi

Kama ilivyoonyeshwa kwenye karatasi ya data, matumizi makuu yanajumuisha:

• Printa & Mashine za Faksi:Kwa ajili ya kugundua karatasi imekwisha, kugundua karatasi imekwama, kugundua kifuniko kimefunguliwa, na kugundua nafasi ya gari.
• Swichi za Mwanga:Zinatumika katika mashine za kuuza vitu, otomatiki ya viwanda kwa ajili ya kuhesabu, kubadili kikomo, na kugundua diski ya encoder ya mzunguko.
• Vifaa vya Kielektroniki vya Watumiaji:Vihisi vya nyufa katika diski, tepe, au mifumo mingine ya kushughulikia vyombo vya habari.

7.2 Mambo ya Kuzingatia katika Ubunifu

• Upinzani wa Kikomo cha Mkondo (kwa LED):Lazima lihesabiwe kulingana na voltage ya usambazaji (V_CC), voltage ya mbele ya LED (V_F~1.4V kwa kawaida), na mkondo wa mbele unayotaka (I_F). Usizidi kiwango cha endelevu cha I_Fcha 60 mA. Sehemu ya kawaida ya uendeshaji ni 20 mA.
• Upinzani wa Mzigo (kwa Fototransista):Thamani ya upinzani wa kuvuta juu (R_L) iliyounganishwa na kolekta huamua mzunguko wa voltage ya pato na kuathiri kasi ya kubadili. R_Lndogo hutoa muda wa kushuka wa haraka lakini hupunguza ukubwa wa voltage ya pato. Hali ya majaribio hutumia R_L=100Ω.
• Ukingo wa Kelele za Umeme:Kwa nyaya ndefu au mazingira yenye kelele, zingatia kuongeza capacitor ndogo ya kuzunguka (mfano, 0.1µF) kwenye pini za usambazaji wa nguvu karibu na kifaa na kutumia nyaya zilizolindwa.
• Mambo ya Mwanga:Weka njia ya mwanga (pengo la 3mm) isiwe na vumbi, uchafu, au umande. Kichujio cha kukata infrared kinasaidia, lakini vyanzo vikali vya infrared vya mazingira (kama mwanga wa jua au balbu za incandescent) karibu na kihisi vinaweza kusababisha kuanzisha vibaya.

8. Ulinganisho wa Kiufundi na Tofauti

Ikilinganishwa na fototransista za msingi au fotodiodi, kifaa hiki cha photointerrupter kilichojumuishwa kinatoa faida kuu:

• Optiki Zilizosawazishwa:Emita na kigunduzi vimesawazishwa mapema katika kifurushi thabiti, kisichobadilika, na hivyo kuondoa hitaji la usawazishaji sahihi wa mitambo wakati wa usanikishaji, ambayo ni faida kubwa ikilinganishwa na vipengele tofauti.
• Pengo Lililoboreshwa:Umbali wa fokasi wa 3mm umewekwa kwenye kiwanda kwa usikivu wa kilele kwenye pengo maalum hilo la hewa.
• Kukataa Mwanga wa Mazingira:Kichujio cha kukata infrared juu ya fototransista kinapunguza kwa kiasi kikubwa usikivu kwa mwanga unaoonekana, na kuboresha uwiano wa ishara-kwa-kelele katika hali za kawaida za taa za ndani.
• Muundo Mdogo:Hutoa suluhisho kamili la swichi ya mwanga katika kifurushi kimoja, kidogo.

9. Maswali Yanayoulizwa Mara kwa Mara (FAQs)

Q: Madhumuni ya daraja tofauti (A, B, C) ni nini?

A: Daraja huzipanga vifaa kulingana na usikivu wao (I_C(ON)). Chagua daraja la juu zaidi (B au C) kwa matumizi yanayohitaji kugundua vitu vilivyo na tofauti ya chini, maisha marefu zaidi (kwa kuwa pato la LED linapungua baada ya muda), au uendeshaji na viwango vya juu vya vumbi. Daraja A linatosha kwa matumizi ya kawaida.

Q: Je, naweza kuendesha LED kwa chanzo cha voltage moja kwa moja?

A: Hapana. LED ni kifaa kinachoendeshwa na mkondo. Lazima utumie upinzani wa mfululizo wa kikomo cha mkondo kuweka mkondo wa mbele (I_F) kwa thamani salama na thabiti, kama inavyoonyeshwa katika saketi zote za matumizi.

Q: Ninawezaje kuunganisha pato na microcontroller?

A: Fototransista hufanya kazi kama swichi. Unganisha emita yake kwenye ardhi, na kolekta yake kwenye pini ya ingizo ya dijiti kupitia upinzani wa kuvuta juu (mfano, 10kΩ). Wakati boriti haijakatizwa, transistor iko wazi, na huvuta pini chini. Wakati imekatizwa, transistor imezimwa, na upinzani wa kuvuta juu huvuta pini juu. Hakikisha viwango vya mantiki ya ingizo ya microcontroller vinapatana na mzunguko wa voltage ya pato (karibu na 0V kwa "wazi", karibu na V_CCkwa "zimwa").

Q: Nini kinaathiri muda wa majibu?

A> Kasi ya asili ya fototransista, thamani ya upinzani wa mzigo (R_L), na uwezo wa nyufa za saketi. Kwa kubadili haraka, tumia R_Lndogo kama inavyoruhusiwa na viwango vya mkondo na voltage ya pato unavyotaka.

10. Mfano wa Matumizi ya Vitendo

Mazingira: Kihisi cha Karatasi Imekwisha kwenye Printa ya Meza.

Photointerrupter imewekwa kwenye fremu ya printa ili kwamba rundo la karatasi kwenye tray liko ndani ya pengo la mwanga la 3mm, na hivyo kuzuia boriti ya infrared. Lever au bendera iliyounganishwa na mfuatiliaji wa tray ya karatasi inaweza kutumika. Wakati kuna karatasi, boriti imezuiwa, fototransista imezimwa, na pato lake liko juu. Wakati karatasi ya mwisho inapoingizwa, mfuatiliaji husogea, na kuondoa kizuizi kwa boriti. Fototransista huwashwa, na kuvuta pato chini. Mabadiliko haya ya mantiki hugunduliwa na kidhibiti kuu cha printa, ambacho kisha huamsha onyo la "Karatasi Imekwisha" kwenye kiolesura cha mtumiaji. Kichujio cha kukata infrared kinazuia kuanzisha vibaya kutoka kwa taa za ndani za printa au taa za chumba.

11. Kanuni ya Uendeshaji

Kifaa hiki kinafanya kazi kwa kanuni ya kuunganisha mwanga iliyorekebishwa. LED ya ndani ya infrared hutoa mwanga wakati inapopewa bias ya mbele na mkondo unaofaa. Kinyume chake moja kwa moja, ndani ya kifurushi kimoja, kuna fototransista ya silikoni ya NPN. Eneo la msingi la fototransista limefichuliwa kwa mwanga. Wakati fotoni za infrared kutoka kwa LED zinapogonga makutano ya msingi-kolekta, zinatengeneza jozi za elektroni-na-shimo. Mkondo huu unaotokana na mwanga hufanya kama mkondo wa msingi, na kusababisha transistor kufanya mkondo mkubwa zaidi wa kolekta (I_C), sawia na ukali wa mwanga. Kitu kinachopita kwenye nyufa ya 3mm kati yao kinakatiza boriti hii ya mwanga, na kusababisha fototransista kuzimwa. Hii hutoa ishara safi ya kubadili, iliyotengwa kwa umeme, kulingana na tukio la kimwili.

12. Mienendo ya Teknolojia

Photointerrupters bado ni vipengele vya msingi katika kugundua nafasi. Mienendo ya sasa katika uwanja huu inajumuisha:

• Kufanya Vidogo:Maendeleo ya vifurushi vidogo zaidi vya kifaa cha kushika uso (SMD) ili kuokoa nafasi ya PCB katika vifaa vya kielektroniki vya watumiaji vilivyodogo.
• Ujumuishaji:Kujumuisha saketi za ziada kwenye chip, kama vile viambatisho vya Schmitt kwa hysteresis, viimarishaji kwa ishara dhaifu, au hata viunganisho vya dijiti (I2C) kutoa pato safi la dijiti lililosindika, na kurahisisha muunganisho na microcontroller.
• Utendaji Ulioimarishwa:Uboreshaji wa ufanisi wa LED na usikivu wa kigunduzi cha mwanga huruhusu uendeshaji kwa mikondo ya chini, na hivyo kupunguza matumizi ya nguvu na uzalishaji wa joto.
• Aina Maalum:Vifaa vilivyo na magurudumu yenye nyufa kwa usimbaji wa mzunguko, au aina za kutafakari ambapo emita na kigunduzi vinakabiliwa na mwelekeo mmoja kugundua alama za kutafakari.

Kanuni ya msingi ya kukatiza mwanga bado ni thabiti kutokana na hali yake ya kutogusa, uaminifu, na urahisi, na kuhakikisha umuhimu wake unaoendelea katika muundo wa mifumo ya mechatronic.