LTH-306-01 Photointerrupter - Kiswahili Datasheet ya Kiufundi

1. Muhtasari wa Bidhaa

LTH-306-01 ni kibadilishaji cha mwanga kisicho na mguso, kilichobuniwa kwa ajili ya kugundua vitu kwa uhakika na kuhisi nafasi. Kazi yake ya msingi inategemea diode inayotoa mwanga wa infrared (IR LED) iliyounganishwa na phototransistor, zikiwa ndani ya kifurushi kimoja. Wakati kitu kinapita kwenye pengo kati ya kitoa na kigunduzi, kinazuia mwale wa mwanga wa IR, na kusababisha mabadiliko katika hali ya pato la phototransistor. Kanuni hii inawezesha kubadilisha kwa usahihi, bila kuchakaa, bila mguso wowote wa kimwili.

Kifaa hiki kimeundwa kwa ajili ya kusanikishwa moja kwa moja kwenye bodi za mzunguko zilizochapishwa (PCBs) au kwenye soketi za kawaida za mstari-mbili, na kutoa urahisi mkubwa katika ubunifu. Faida zake kuu ni pamoja na kasi ya kubadilisha, ambayo ni muhimu kwa ajili ya programu za kuhesabu kwa kasi na kupima muda, na hali yake ya kutokuwa na mguso, ambayo huondoa uchakavu wa mitambo na kuhakikisha uaminifu wa muda mrefu. Soko kuu la lengo ni pamoja na otomatiki ya viwanda, vifaa vya umeme vya watumiaji (k.m.v., printa, nakala), mifumo ya usalama, na mashine za kuuza ambapo kugundua kitu, kuhisi kukwama kwa karatasi, au kuhisi nafasi kunahitajika.

2. Uchambuzi wa kina wa Vigezo vya Kiufundi

2.1 Viwango Vya Juu Kabisa

Viwango hivi vinabainisha mipaka ya mkazo ambayo kuzidi kunaweza kusababisha uharibifu wa kudumu kwa kifaa. Uendeshaji chini ya hali hizi hauhakikishiwi. Mipaka muhimu ni pamoja na:

• Mkondo wa Mbele wa Diode ya IR (I_F): 60 mA. Hii ndiyo mkondo wa juu zaidi wa DC unaoweza kutumiwa kwa LED kwa muda mrefu.
• Mkondo wa Kilele wa Mbele wa Diode ya IR: 1 A kwa upana wa pigo la 10 μs kwa pigo 300 kwa sekunde. Hii inaruhusu pigo fupi, lenye nguvu kubwa kwa ajili ya kugundua ishara bora.
• Voltage ya Collector-Emitter ya Phototransistor (V_CEO): 30 V. Voltage ya juu zaidi inayoweza kutumiwa kwenye pini za collector na emitter.
• Safu ya Joto la Uendeshaji: -25°C hadi +85°C. Inabainisha safu ya joto la mazingira kwa uendeshaji wa uhakika.
• Joto la Kuuza Mshipa: 260°C kwa sekunde 5 kwa umbali wa 1.6mm kutoka kwa kifurushi. Hii ni muhimu kwa michakato ya usanikishaji wa PCB.

2.2 Sifa za Umeme na Mwanga

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

2.2.1 Sifa za Ingizo (IR LED)

• Voltage ya Mbele (V_F): Kwa kawaida 1.2V hadi 1.6V kwa mkondo wa mbele (I_F) wa 20 mA. Hii hutumiwa kuhesabu thamani ya upinzani wa kudhibiti mkondo kwa mzunguko wa kiendeshi cha LED.
• Mkondo wa Nyuma (I_R): Upeo wa 100 μA kwa voltage ya nyuma (V_R) ya 5V. Hii inaonyesha mkondo wa uvujaji wa LED wakati wa upendeleo wa nyuma.

2.2.2 Sifa za Pato (Phototransistor)

• Voltage ya Kuvunjika ya Collector-Emitter (V_(BR)CEO): Chini ya 30V. Inahakikisha transistor inaweza kustahimili voltage maalum ya collector-emitter.
• Mkondo wa Giza wa Collector-Emitter (I_CEO): Upeo wa 100 nA kwa V_CE=10V. Hii ndiyo mkondo wa uvujaji wakati LED imezimwa (hakuna mwanga), ambayo huathiri kiwango cha ishara ya "hali ya kuzima".

2.2.3 Sifa za Coupler (Zilizounganishwa)

• Mkondo wa Collector katika Hali ya Wazi (I_C(ON)): Chini ya 5.0 mA kwa V_CE=5V na I_F=20mA. Hii ndiyo mkondo wa pato la phototransistor wakati LED inang'aa kikamilifu na haizuiliwi, ikionyesha usikivu wake.
• Voltage ya Ujasiri ya Collector-Emitter (V_CE(SAT)): Upeo wa 0.4V kwa I_C=2.5mA na I_F=20mA. Voltage ya chini ya ujasiri ni nzuri wakati phototransistor inatumika kama kibadilishaji katika hali ya ujasiri, na kupunguza kushuka kwa voltage.
• Muda wa Majibu: Muda wa kupanda (t_r) kwa kawaida ni 3-15 μs, na muda wa kushuka (t_f) kwa kawaida ni 4-20 μs chini ya hali za majaribio maalum (V_CE=5V, I_C=2mA, R_L=100Ω). Vigezo hivi vinabainisha kasi ya kubadilisha na upana wa bendi ya kifaa, muhimu kwa kugundua vitu vinavyosogea kwa kasi.

3. Uchambuzi wa Mviringo wa Utendaji

Datasheet inarejelea mikunjo ya kawaida ya sifa za umeme/mwanga. Ingawa grafu maalum hazijatolewa katika maandishi, mikunjo ya kawaida kwa vifaa kama hivi kwa kawaida ni pamoja na:

• Mkondo wa Mbele dhidi ya Voltage ya Mbele (I_F-V_F) kwa IR LED: Inaonyesha uhusiano usio wa mstari, na kusaidia kubainisha sehemu ya uendeshaji.
• Mkondo wa Collector dhidi ya Voltage ya Collector-Emitter (I_C-V_CE) kwa Phototransistor: Katika viwango tofauti vya mnururisho (mkondo wa LED), hii inaonyesha tabia ya transistor ya pato, sawa na sifa za pato za transistor ya bipolar.
• Uwiano wa Uhamishaji wa Mkondo (CTR) dhidi ya Mkondo wa Mbele: CTR ni uwiano wa mkondo wa collector wa phototransistor (I_C) kwa mkondo wa mbele wa LED (I_F). Mkunjo huu unaonyesha jinsi ufanisi unavyobadilika na mkondo wa kiendeshi.
• Utegemezi wa Joto wa Mkondo wa Giza (I_CEO) na Mkondo wa Hali ya Wazi (I_C(ON)): Inaonyesha jinsi utendaji unavyopungua au kubadilika na mabadiliko ya joto la mazingira, ambayo ni muhimu kwa kubuni mifumo thabiti katika safu maalum ya uendeshaji.

Mikunjo hii ni muhimu kwa wabunifu ili kuboresha sehemu ya uendeshaji, kuhakikisha uadilifu wa ishara juu ya joto, na kuelewa mipaka ya kifaa.

4. Taarifa ya Mitambo na Kifurushi

LTH-306-01 imebuniwa kwa ajili ya kusanikishwa kwenye PCB au soketi. Vipimo vya kifurushi vinatolewa kwenye datasheet na vipimo vyote katika milimita (na inchi). Vidokezo muhimu vya mitambo ni pamoja na:

• Toleo la kawaida la ±0.25mm (±0.010") linatumika isipokuwa ikiwa imebainishwa vingine kwenye mchoro wenye vipimo.
• Kifurushi kina mwili uliowekwa na pengo sahihi kati ya kitoa cha IR na phototransistor. Vipimo halisi vya pengo hili, urefu wa jumla, upana, na urefu, na nafasi ya mshipa ni muhimu kwa ushirikiano wa mitambo katika bidhaa ya mwisho.
• Mishipa kwa kawaida imetengenezwa kwa nyenzo zinazoweza kuuzwa na imeundwa kwa ajili ya kusanikishwa kwa njia ya shimo.

Utambulishaji wa polarity ni muhimu. Kifaa kitakuwa na alama (kama vile nukta, mfuo, au urefu tofauti wa mshipa) ili kutambua anode na cathode ya IR LED na collector na emitter ya phototransistor. Muunganisho usio sahihi wa polarity unaweza kuharibu vipengele.

5. Mwongozo wa Kuuza na Usanikishaji

Viwango vya juu kabisa vinabainisha joto la kuuza mshipa la 260°C kwa muda wa juu wa sekunde 5, kipimo cha 1.6mm (0.063") kutoka kwa kifurushi cha plastiki. Hiki ni kigezo muhimu kwa michakato ya kuuza mawimbi au kuuza kwa mkono.

Mapendekezo:

6. Mapendekezo ya Matumizi

6.1 Mizinga ya Kawaida ya Matumizi

Mzunguko wa msingi wa matumizi unahusisha:

1. Mzunguko wa Kiendeshi cha LED: Upinzani wa kudhibiti mkondo kwa mfululizo na IR LED. Thamani ya upinzani (R_limit) inahesabiwa kama (Voltage ya Usambazaji - V_F) / I_F. Kwa usambazaji wa 5V na I_F=20mA, na V_F~1.4V, R_limit≈ (5-1.4)/0.02 = 180Ω.
2. Mzunguko wa Pato la Phototransistor: Phototransistor inaweza kutumika katika usanidi wa kawaida mbili:
   • Hali ya Kibadilishaji (Ujasiri): Unganisha upinzani wa kuvuta kutoka kwa collector hadi usambazaji chanya (k.m.v., 5V). Emitter imeunganishwa kwenye ardhi. Wakati mwanga unapogusa transistor, inawasha kwa nguvu (inajaa), na kuvuta voltage ya collector chini (karibu na V_CE(SAT)). Wakati mwanga unapozuiwa, transistor inazimwa, na voltage ya collector inavutwa juu na upinzani. Pato ni ishara ya dijiti.
   • Hali ya Mstari: Tumia phototransistor katika usanidi wa kikuza cha emitter ya kawaida na upinzani wa collector. Voltage ya pato inabadilika kwa mstari na ukali wa mwanga uliopokelewa, muhimu kwa kuhisi analog.

6.2 Mambo ya Kuzingatia katika Ubunifu

• Kinga dhidi ya Mwanga wa Mazingira: Kifaa hutumia mwanga wa IR uliobadilishwa, lakini vyanzo vikali vya IR vya mazingira (mwanga wa jua, balbu za incandescent) vinaweza kusababisha kuanzisha vibaya. Kutumia kiendeshi cha LED chenye pigo na kugundua kwa wakati mmoja, au kuongeza kichungi cha mwanga, kunaweza kuboresha kinga.
• Sifa za Kitu: Uaminifu wa kugundua kunategemea uwazi wa kitu kwa urefu wa wimbi la IR. Nyenzo nyembamba sana au zinazopenya mwanga zinaweza kusizuia mwale kikamilifu.
• Usawazishaji: Usawazishaji sahihi wa mitambo wa njia ya kitu na pengo la sensor ni muhimu kwa uendeshaji thabiti.
• Kasi: Hakikisha kasi ya kitu na muda unaohitajika wa majibu wa mfumo unalingana na muda wa kupanda/kushuka wa kifaa (safu ya mikrosekunde).
• Kelele za Umeme: Katika mazingira yenye kelele, weka njia za ishara fupi, tumia capacitors za bypass karibu na kifaa, na zingatia kinga.

7. Ulinganisho wa Kiufundi na Tofauti

Ikilinganishwa na vibadilishaji vidogo vya mitambo, LTH-306-01 inatoa faida wazi: hakuna bounce ya mguso, hakuna uchakavu wa mitambo, kasi ya kubadilisha zaidi, na uaminifu wa juu zaidi katika mamilioni ya mizunguko. Ikilinganishwa na sensor nyingine za mwanga kama vile sensor za kutafakari, photointerrupters za kupitisha (coupler zilizo na mfuo) kwa ujumla zina kinga zaidi dhidi ya tofauti za kutafakari kwa uso wa kitu na rangi, na kutoa ishara thabiti zaidi ya wazi/zima kulingana na kuzuiwa kwa mwale.

Tofauti zake kuu ndani ya kategoria ya photointerrupter zingekuwa ukubwa wake maalum wa kifurushi (kuwezesha miundo midogo), sifa zake za umeme (usikivu uliobainishwa na I_C(ON), kasi iliyobainishwa na t_r/t_f), na vipimo vyake thabiti vya kuuza na joto la uendeshaji.

8. Maswali Yanayoulizwa Mara kwa Mara (FAQs)

Q: Ni maisha gani ya kawaida ya kifaa hiki?

A: Kama kifaa cha hali thabiti kisicho na sehemu zinazosogea, maisha yake yanabainishwa hasa na kupungua kwa pato la LED. Wakati wa uendeshaji ndani ya vipimo, kwa kawaida huzidi sana maisha ya vibadilishaji vya mitambo, mara nyingi yanakadiriwa kwa mamia ya maelfu hadi mamilioni ya shughuli.

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

A: Hapana. LED lazima iendeshwe na chanzo kilichodhibitiwa mkondo. Kuiunganisha moja kwa moja kwenye chanzo cha voltage kinachozidi voltage yake ya mbele kutasababisha mkondo mwingi, na kuharibu. Daima tumia upinzani wa kudhibiti mkondo wa mfululizo au kiendeshi cha mkondo thabiti.

Q: Ninafasirije thamani ya chini ya "Mkondo wa Collector katika Hali ya Wazi" (I_C(ON))?

A: Hii ndiyo dhamana ya chini ya mkondo wa pato chini ya hali maalum za majaribio (V_CE=5V, I_F=20mA). Katika ubunifu wako, unapaswa kuhakikisha kuwa mzunguko wako (k.m.v., thamani ya upinzani wako wa kuvuta) unaweza kufanya kazi kwa uhakika na mkondo huu wa chini ili kutoa voltage ya chini ya mantiki inayofaa wakati mwale haujazuiliwa.

Q: Muda wa majibu uko katika mikrosekunde. Je, hii ni ya kutosha kwa programu yangu?

A: Kwa programu nyingi za kuhesabu vitu, kuhisi nafasi, na kugundua karatasi, majibu ya mikrosekunde yanatosha kabisa. Kwa mfano, kugundua kitu kinachosogea kwa 1 m/s kupitia pengo la 1mm, muda wa kuzuia ni 1ms (1000 μs), ambao ni mrefu zaidi kuliko muda wa kubadilisha wa kifaa. Kwa programu za kasi sana, thibitisha muda unaohitajika.

9. Kesi ya Matumizi ya Vitendo

Hali: Kugundua Kukwama kwa Karatasi kwenye Printa

LTH-306-01 inaweza kuwekwa kando ya njia ya karatasi. Karatasi inayopita kwenye pengo huruhusu mwale wa IR kufikia phototransistor, na kuweka pato lake katika hali moja (k.m.v., chini). Ikiwa kukwama kutokea, karatasi inakoma kwenye pengo, na kuzuia mwale na kubadilisha hali ya pato (k.m.v., juu). Ishara hii inapelekwa kwa microcontroller ya printa, ambayo inaweza kusimamisha uendeshaji na kumtahadharisha mtumiaji. Kuhisi bila mguso kunahakikisha hakuna uchakavu kwenye karatasi au sensor, na muda wa majibu wa haraka unaruhusu kugundua hata ikiwa karatasi inasogea kwa kasi.

10. Kanuni ya Uendeshaji

LTH-306-01 ni sensor ya mwanga inayopitisha. Ina vipengele kuu viwili katika mikono inayopingana ya kifurushi cha U: diode inayotoa mwanga wa infrared (IR LED) na phototransistor ya silikoni ya NPN. IR LED hutoa mwanga usioonekana wa infrared wakati wa upendeleo wa mbele na mkondo unaofaa. Phototransistor imebuniwa kuwa nyeti kwa urefu huu maalum wa wimbi la IR. Wakati hakuna kitu katika pengo kati yao, mwanga wa IR unang'aa moja kwa moja kwenye eneo la msingi la phototransistor. Mwanga huu unaozalisha jozi za elektroni na shimo, ambazo hufanya kama mkondo wa msingi, na kuwasha transistor na kuruhusu mkondo mkubwa wa collector (I_C) kutiririka. Wakati kitu kisicho na uwazi kinapoingia kwenye pengo, kinazuia njia ya mwanga. Phototransistor haipokei mwanga wowote (au kupunguzwa sana), mkondo wa msingi unaofaa hupungua hadi karibu sifuri, na transistor inazimwa, na kupunguza mkondo wa collector hadi kiwango cha chini sana cha uvujaji (I_CEO). Mabadiliko haya ya mkondo/voltage ya pato hugunduliwa na mzunguko wa nje ili kusajili tukio la "kitu kilipo".

11. Mienendo ya Teknolojia

Uwanja wa vipengele vya optoelectronics kama vile photointerrupters unaendelea kubadilika. Mienendo ya jumla inayoweza kuonekana katika tasnia ni pamoja na:

• Kupunguzwa kwa Ukubwa: Maendeleo ya kifurushi kidogo zaidi na wasifu wa chini ili kutoshea katika vifaa vya watumiaji na viwanda vinavyozidi kuwa vidogo.
• Ushirikishaji Ulioimarishwa: Kujumuisha mzunguko wa ziada kwenye chip, kama vile kianzishi cha Schmitt kwa hysteresis, upinzani wa kudhibiti mkondo uliowekwa ndani, au hata interfaces za dijiti (I2C), na kurahisisha ubunifu wa nje.
• Utendaji Ulioimarishwa: Usikivu wa juu zaidi (kuruhusu mikondo ya chini ya kiendeshi cha LED kwa ajili ya kuhifadhi nguvu), muda wa majibu wa haraka zaidi kwa otomatiki ya kasi, na uthabiti bora wa joto.
• Kuzingatia Ufanisi wa Nguvu: Miundo inayoweza kufanya uendeshaji wa pigo na mizunguko ya chini sana ya wajibu ili kupunguza matumizi ya wastani ya nguvu, muhimu kwa programu zinazotumia betri.
• Uthabiti: Uvumilivu ulioboreshwa dhidi ya mambo ya mazingira kama vile vumbi, unyevu, na mshtuko wa mitambo.

Mienendo hii inalenga kufanya suluhisho za kuhisi mwanga kuwa za kuaminika zaidi, rahisi kutekeleza, na zinazofaa kwa anuwai pana ya programu.