LTH-301-32 Photointerrupter Datasheet - Kichocheo cha Mwanga Kilicho na Mfereji - Voltage ya Collector-Emitter ya 30V - Waraka wa Kiufundi wa Kiswahili

1. Muhtasari wa Bidhaa

LTH-301-32 ni kichocheo cha mwanga kilicho na mfereji, kinachojulikana kwa kawaida kama photointerrupter. Ni kifaa cha kugundua kisicho na mguso kinachounganisha diode inayotoa mwanga wa infrared (IR LED) na fototransista katika kifurushi kimoja, vilivyotenganishwa na pengo la kimwili. Kazi ya msingi ni kugundua uwepo au kutokuwepo kwa kitu (kama vile kipande au bendera) kinachopita katika mfereji huu, na kuzuia mwendo wa mwanga wa infrared. Hii inafanya iwe bora kwa matumizi yanayohitaji kugundua nafasi, kubadili kikomo, au kugundua kitu bila mguso wa kimwili, na hivyo kuondoa uchakavu wa mitambo na kuwezesha uendeshaji wa kasi.

Kifaa hiki kimeundwa kwa ajili ya kusakinishwa moja kwa moja kwenye bodi za mzunguko zilizochapishwa (PCB) au kwenye soketi za kawaida za mstari-mbili (DIP), na kutoa urahisi katika usakinishaji na ujumuishaji. Faida zake kuu zinajumuisha ubadilishaji wa kuaminika usio na mguso, usioathiriwa na mabadiliko ya mitambo, na wakati wa majibu wa haraka unaofaa kwa mifumo ya dijiti.

2. Uchambuzi wa kina wa Vigezo vya Kiufundi

2.1 Viwango vya Juu Kabisa

Viwango hivi vinabainisha mipaka ya mkazo ambayo ikiwa inazidi, kifaa kinaweza kuharibika kabisa. Uendeshaji chini ya hali hizi hauhakikishiwi.

• Mkondo wa Mbele wa Diode ya IR (I_F): 60 mA. Hii ndiyo mkondo wa juu kabisa wa hali thabiti unaoweza kupitishwa kupitia LED ya infrared.
• Voltage ya Nyuma ya Diode ya IR (V_R): 5 V. Kuzidi voltage hii ya upande wa nyuma kwenye LED kunaweza kusababisha kuvunjika.
• Mkondo wa Collector wa Transista (I_C): 20 mA. Mkondo wa juu kabisa unaoweza kushughulikiwa na collector ya fototransista ya pato.
• Mtawanyiko wa Nguvu wa Transista (P_D): 75 mW. Nguvu ya juu kabisa ambayo fototransista inaweza kutawanya, iliyohesabiwa kama V_CE* I_C.
• Mkondo wa Mbele wa Kilele cha Diode ya IR: 1 A (upana wa pulse = 10 μs, 300 pps). Hii inaruhusu mipigo mifupi ya mkondo wa juu ili kufikia mwangaza wa papo hapo wa juu, muhimu kwa kinga dhidi ya kelele, lakini mzunguko wa wajibu lazima uzingatiwe kikamilifu.
• Mtawanyiko wa Nguvu wa Diode: 100 mW. Nguvu ya juu kabisa ambayo IR LED inaweza kutawanya (V_F* I_F).
• Voltage ya Collector-Emitter ya Fototransista (V_CEO): 30 V. Voltage ya juu kabisa inayoweza kutumiwa kati ya collector na emitter ya fototransista.
• Voltage ya Emitter-Collector ya Fototransista (V_ECO): 5 V. Voltage ya juu kabisa ya nyuma kati ya emitter na collector.
• Safu ya Joto la Uendeshaji: -25°C hadi +85°C. Safu ya joto la mazingira kwa uendeshaji wa kuaminika.
• Safu ya Joto la Hifadhi: -40°C hadi +100°C.
• Joto la Kuuza Miongo: 260°C kwa sekunde 5, zilizopimwa 1.6mm kutoka kwa kifurushi cha plastiki. Hii inabainisha mipaka ya wasifu wa reflow au kuuza kwa mkono.

2.2 Sifa za Umeme & Optiki

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

2.2.1 Sifa za LED ya Ingizo

• Voltage ya Mbele (V_F): 1.2V (Chini), 1.6V (Kawaida) kwa I_F= 20mA. Hii ndiyo kupungua kwa voltage kwenye IR LED inapotumiwa na mkondo wa kawaida wa uendeshaji. Upinzani wa kuzuia mkondo unahitajika kwa mfululizo na LED.
• Mkondo wa Nyuma (I_R): 100 μA (Max) kwa V_R= 5V. Mkondo mdogo wa uvujaji wakati LED iko kwenye upande wa nyuma.

2.2.2 Sifa za Fototransista ya Pato

• Voltage ya Kuvunjika kwa Collector-Emitter (V_(BR)CEO): 30V (Chini). Inahusiana na kiwango cha juu kabisa.
• Voltage ya Kuvunjika kwa Emitter-Collector (V_(BR)ECO): 5V (Chini).
• Mkondo wa Giza wa Collector-Emitter (I_CEO): 100 nA (Max) kwa V_CE=10V. Hii ndiyo mkondo wa uvujaji wa fototransista wakati hakuna mwanga unaoanguka (yaani, mfereji umefungwa). Huamua kiwango cha ishara ya "hali ya kuzima".

2.2.3 Sifa za Coupler (Mfumo)

Vigezo hivi vinabainisha tabia ya pamoja ya LED na fototransista.

• Voltage ya Ujazo wa Collector-Emitter (V_CE(SAT)): 0.4V (Max) kwa I_C=0.2mA na I_F=20mA. Hii ndiyo voltage kwenye fototransista inapowashwa kabisa "wazi" (mwanga hauzuiliwi). V_CE(SAT)ya chini ni bora kwa kuunganishwa na mizunguko ya mantiki.
• Mkondo wa Collector katika Hali ya Wazi (I_C(ON)): 0.6 mA (Chini) kwa V_CE=5V na I_F=20mA. Hii ndiyo mkondo wa chini kabisa wa mwanga unaozalishwa wakati njia ya mwanga iko wazi. Mkondo halisi unaweza kuwa mkubwa zaidi na unategemea mkondo wa kuendesha LED na faida ya kifaa.
• Wakati wa Majibu: Hii inabainisha kasi ya kubadili.
  • Wakati wa Kupanda (t_r): 3 μS (Kawaida), 15 μS (Max). Wakati wa pato kuenda kutoka 10% hadi 90% ya thamani yake ya mwisho wakati mwendo wa mwanga hauzuiliwi.
  • Wakati wa Kushuka (t_f): 4 μS (Kawaida), 20 μS (Max). Wakati wa pato kuenda kutoka 90% hadi 10% ya thamani yake ya mwisho wakati mwendo wa mwanga unazuiwa.
  Nyakati hizi hupimwa chini ya hali maalum (V_CE=5V, I_C=2mA, R_L=100Ω) na huamua mzunguko wa juu kabisa wa kugundua kitu.

3. Uchambuzi wa Mikunjo ya Utendaji

Waraka unarejelea mikunjo ya kawaida ya utendaji ambayo inaonyesha kwa picha uhusiano muhimu. Ingawa grafu maalum hazijatolewa katika maandishi, yaliyomo kwa kawaida na tafsiri yake ni kama ifuatavyo:

3.1 Sifa za Uhamishaji

Grafu ya Mkondo wa Collector wa Pato (I_C) dhidi ya Mkondo wa Mbele wa LED ya Ingizo (I_F) kwa voltage ya kawaida ya collector-emitter (mfano, V_CE=5V). Mkunjo huu unaonyesha mwelekeo wa uwiano wa uhamishaji wa mkondo (CTR), ambao ni uwiano I_C/ I_F. Inasaidia wabunifu kuchagua mkondo sahihi wa kuendesha LED ili kufikia kiwango kinachohitajika cha mkondo wa pato kwa mzigo au kizingiti cha mantiki.

3.2 Utegemezi wa Joto

Mikunjo inayoonyesha jinsi vigezo kama I_C(ON)na mkondo wa giza (I_CEO) vinavyobadilika katika safu ya joto la uendeshaji (-25°C hadi +85°C). Faida ya fototransista kwa kawaida hupungua kadiri joto linavyoongezeka, wakati mkondo wa giza huongezeka. Kuelewa mabadiliko haya ni muhimu sana kwa kubuni mifumo thabiti katika safu nzima ya joto, mara nyingi kuhitaji ukingo katika I_Filiyochaguliwa na viwango vya kugundua kizingiti.

3.3 Voltage ya Ujazo wa Pato

Mchoro wa V_CE(SAT)dhidi ya I_Ckwa thamani tofauti za I_F. Hii ni muhimu kwa kuamua kupungua kwa chini kabisa kwa voltage wakati transista iko wazi, na kuhakikisha utangamano na familia za mantiki za voltage ya chini.

4. Taarifa ya Mitambo & Kifurushi

4.1 Vipimo vya Kifurushi

LTH-301-32 inakuja katika kifurushi cha kawaida, cha kompakt cha aina ya DIP. Vidokezo muhimu vya vipimo kutoka kwa waraka:

• Vipimo vyote vinatolewa kwa milimita, na inchi kwenye mabano.
• Toleo la kawaida ni ±0.25mm (±0.010") isipokuwa kipengele maalum kina maelezo tofauti.

Kifurushi kina mwili uliowekwa na mfereji sahihi. Miongo iko kwenye umbali wa kawaida wa 0.1" (2.54mm), inayolingana na soketi za DIP na mpangilio wa PCB. Urefu halisi, upana, urefu, upana wa mfereji, na nafasi ya miongo zimebainishwa kwenye mchoro wa vipimo uliorejelewa kwenye waraka.

4.2 Utambulisho wa Upeo

Kwa uendeshaji sahihi, utambulisho sahihi wa pini ni muhimu sana. Kifurushi hutumia alama ya kawaida: cathode ya IR LED na emitter ya fototransista kwa kawaida huunganishwa kwa pini moja au ziko karibu. Mchoro wa pinout wa waraka lazima utazamiwe ili kutambua:

1. Anode ya IR LED.
2. Cathode ya IR LED.
3. Collector ya fototransista.
4. Emitter ya fototransista.

Muunganisho usio sahihi unaweza kuzuia uendeshaji au kuharibu kifaa.

5. Miongozo ya Kuuza & Usakinishaji

5.1 Wasifu wa Kuuza

Kiwango cha juu kabisa kinabainisha kuuza miongo kwa 260°C kwa sekunde 5, zilizopimwa 1.6mm kutoka kwa kifurushi cha plastiki. Hii ni kigezo muhimu kwa kuuza kwa wimbi au kuuza kwa mkono.

• Kuuza kwa Reflow: Ikitumika katika mchakato wa reflow, wasifu wenye joto la kilele lisilozidi 260°C na wakati zaidi ya 240°C (T_L) ya chini ya sekunde 10 kwa ujumla inapendekezwa. Mwili wa plastiki ni nyeti kwa mkazo wa joto.
• Kuuza kwa Mkono: Tumia chuma cha joto kilichodhibitiwa. Tumia joto kwenye miongo, sio mwilini, na ukamilishe muunganisho ndani ya sekunde 3-5 kwa kila miongo ili kuepuka joto kuingia ndani ya kifurushi.

5.2 Kusafisha & Kushughulikia

Michakato ya kawaida ya kusafisha PCB kwa kutumia isopropyl pombe au vimumunyisho sawa kwa kawaida inakubalika. Epuka kusafisha kwa ultrasonic isipokuwa umehakikishwa, kwani inaweza kusababisha nyufa ndogo ndani ya plastiki au muunganisho wa die ya ndani. Shughulikia kifaa kwa mwili, sio miongo, ili kuzuia mkazo wa mitambo kwenye muhuri.

5.3 Hali ya Hifadhi

Hifadhi katika mazingira kavu, yasiyo na umeme tuli ndani ya safu maalum ya joto la hifadhi (-40°C hadi +100°C). Kiwango cha Unyevu (MSL) hakijabainishwa wazi katika maandishi yaliyotolewa, lakini kwa hifadhi ya muda mrefu, kuweka vipengele kwenye mifuko yao ya asili ya kuzuia unyevu ni desturi nzuri.

6. Mapendekezo ya Matumizi

6.1 Mzunguko wa Kawaida wa Matumizi

Usanidi wa kawaida zaidi ni kutumia photointerrupter kama kichocheo cha dijiti.

1. Mzunguko wa Kuendesha LED: Upinzani wa kuzuia mkondo (R_LIMIT) umeunganishwa kwa mfululizo na IR LED. R_LIMIT= (V_CC- V_F) / I_F. Kwa usambazaji wa 5V na I_F=20mA, R_LIMIT≈ (5V - 1.6V) / 0.02A = 170Ω (tumia thamani ya kawaida ya 180Ω).
2. Mzunguko wa Pato wa Fototransista: Fototransista inaweza kutumika katika usanidi mbili wa kawaida:
   • Usanidi wa Upinzani wa Kuvuta Juu: Unganisha upinzani (R_LOAD) kutoka collector hadi V_CC. Emitter imeunganishwa kwenye ardhi. Pato linachukuliwa kutoka kwa collector. Wakati mwanga unazuiwa, transista imezimwa, na pato linavutwa juu (V_CC). Wakati mwanga upo, transista inawashwa, na kuvuta pato chini (karibu na V_CE(SAT)). Thamani ya R_LOADhuchaguliwa kulingana na I_Cinayotakiwa na kasi; 1kΩ hadi 10kΩ ni ya kawaida.
   • Usanidi wa Mkondo-kwa-Voltage: Unganisha fototransista katika usanidi wa emitter ya kawaida na kiwango cha uendeshaji katika usanidi wa transimpedance ili kubadilisha mkondo wa mwanga kuwa voltage sahihi. Hii hutumiwa kwa kugundua analogi.

6.2 Mazingatio ya Ubunifu

• Kinga dhidi ya Kelele: Kwa mazingira yenye mwanga wa mazingira (hasa infrared), tumia ishara ya kuendesha LED iliyorekebishwa na kugundua kwa wakati mmoja, au hakikisha mfereji umefunikwa kimwili.
• Kuzima Bouncing: Ingawa kifaa chenyewe hakina bouncing ya mitambo, ishara ya pato inaweza kuhitaji kuzima bouncing ya programu ikiwa kitu kilichogunduliwa kinaweza kugonga kwenye mfereji.
• Nyenzo ya Kitu: Kitu kinachozuia mwendo wa mwanga lazima kiwe kisicho na uwazi kwa mwanga wa infrared. Nyenzo nyembamba au zinazopenya mwanga zinaweza kusigunduliwa kwa uaminifu.
• Usawazishaji: Usawazishaji sahihi wa mitambo wa kitu kinachopita kwenye mfereji ni muhimu kwa uendeshaji thabiti.

6.3 Matukio ya Kawaida ya Matumizi

• Printa & Nakala: Kugundua kukosekana kwa karatasi, kugundua kiwango cha toner, kurudi kwenye nafasi ya gari.
• Otomatiki ya Viwanda: Vichocheo vya kikomo kwenye viendeshaji vya mstari, kugundua uwepo wa sehemu kwenye mabanda ya usafirishaji, kugundua kipande kwenye shimoni zinazozunguka (tachometer).
• Elektroniki za Watumiaji:
• Mifumo ya Usalama: Kugundua nafasi ya mlango/dirisha.
• Mashine za Kuuza: Uthibitisho wa kutoa sarafu au bidhaa.

7. Ulinganisho wa Kiufundi & Mwongozo wa Uchaguzi

Wakati wa kuchagua photointerrupter, sababu muhimu za kutofautisha zinajumuisha:

• Upana wa Mfereji na Pengo: Huamua ukubwa wa kitu kinachoweza kugunduliwa. LTH-301-32 ina vipimo maalum vya mfereji.
• Aina ya Pato: Fototransista (kama hapa) dhidi ya Photodarlington (faida ya juu, kasi ya chini) dhidi ya Pato la Mantiki (kichocheo cha Schmitt kilichojengwa ndani).
• Uwiano wa Uhamishaji wa Mkondo (CTR): CTR ya juu hutoa mkondo zaidi wa pato kwa mkondo maalum wa ingizo, na kuwezesha upinzani wa juu wa kuvuta juu au urefu wa kebo.
• Kasi (t_r, t_f): Muhimu kwa matumizi ya kuhesabu kwa kasi au usimbaji.
• Kifurushi & Usakinishaji: Kupitia shimo (DIP) dhidi ya usakinishaji wa uso (SMD). LTH-301-32 ni kifaa cha kupitia shimo.
• Voltage ya Uendeshaji: V_(BR)CEOya 30V inairuhusu kuunganishwa na anuwai ya voltage ya usambazaji, kutoka mifumo ya 3.3V hadi 24V.

LTH-301-32 inajipatia nafasi kama kifaa cha jumla, cha kuaminika chenye seti ya usawa ya sifa zinazofaa kwa anuwai ya matumizi ya kugundua dijiti ya kasi ya wastani.

8. Maswali Yanayoulizwa Mara kwa Mara (Kulingana na Vigezo vya Kiufundi)

8.1 Madhumuni ya kiwango cha mkondo wa mbele wa kilele kwa LED ni nini?

Kiwango cha kilele cha 1A kinaruhusu LED kupigwa na mkondo mkubwa zaidi kuliko kiwango chake cha DC (60mA). Hii inaweza kutumika kuzalisha mwanga mkubwa wa mwanga, kuboresha uwiano wa ishara-kwa-kelele katika mazingira yenye kelele au kuruhusu mzunguko wa chini wa wajibu kuokoa nguvu. Mipaka madhubuti ya upana wa pulse (10μs) na kiwango cha kurudia (300 pps) lazima zifuatwe ili kuzuia joto la kupita kiasi.

8.2 Ninawezaje kuchagua thamani ya upinzani wa kuvuta juu (R_LOAD)?

Uchaguzi huu unahusisha usawazishaji kati ya matumizi ya nguvu, kasi ya kubadili, na kinga dhidi ya kelele. Upinzani mdogo (mfano, 1kΩ) hutoa nyakati za haraka za kupanda (wakati mdogo wa RC) na kinga bora dhidi ya kelele lakini huvuta mkondo zaidi wakati transista iko wazi (I_C= V_CC/R_LOAD). Upinzani mkubwa (mfano, 10kΩ) huaokoa nguvu lakini ni polepole zaidi na nyeti zaidi kwa kelele. Hakikisha R_LOADiliyochaguliwa, kwa voltage ya chini kabisa ya usambazaji, bado inaruhusu I_Cya kutosha kuvuta pato chini ya kizingiti cha chini cha mantiki cha mzunguko unaopokea, kwa kuzingatia I_C(ON) specification.

ya chini kabisa._L8.3 Kwa nini wakati wa majibu umebainishwa na upinzani wa mzigo (R

=100Ω)?_{Kasi ya kubadili ya fototransista imepunguzwa na uwezo wa muunganisho wake na upinzani ambao huchaji/kutokomeza. Kuibainisha na upinzani mdogo wa mzigo (100Ω) inaonyesha kikomo cha kasi cha asili cha kifaa. Katika mzunguko halisi na upinzani mkubwa wa kuvuta juu, wakati wa kupanda utakuwa polepole zaidi kwa sababu ya mara kwa mara kubwa ya RC (t}rise_LOAD≈ R

* C). Wakati wa kushuka unatawaliwa kimsingi na muunganisho wa ndani wa carrier na hautegemei sana upinzani wa nje.

8.4 Joto linaathiri vipi uendeshaji?

• Kadiri joto linavyoongezeka:_{Faida ya fototransista (na hivyo I}C(ON)_F) hupungua. Unaweza kuhitaji kuongeza I
• ili kulipa fidia._CEOMkondo wa giza (I
• ) huongezeka. Hii inainua kiwango cha voltage ya "kuzima", na kusababisha kuanzishwa kwa uwongo ikiwa kizingiti cha kugundua kimewekwa kwa ukali sana._FVoltage ya mbele ya LED (V

) hupungua kidogo._{Miradi ya safu pana za joto lazima izingatie mabadiliko haya, mara nyingi kwa kupunguza I}C(ON)_CEO.

inayoweza kutumiwa na kuruhusu ukingo kwa I

ya giza.

9. Kanuni ya Uendeshaji

Photointerrupter inafanya kazi kwa kanuni ya kuunganisha optoelektroniki. Kifaa kina vipengele viwili tofauti katika nyumba moja: diode inayotoa mwanga wa infrared (IR LED) na fototransista ya silikoni. Zinakabiliana kwenye pengo la hewa (mfereji). Wakati nguvu inatumika kwa IR LED, inatoa mwanga usioonekana wa infrared. Mwanga huu husafiri kwenye mfereji na kugonga eneo la msingi la fototransista. Fotoni huzalisha jozi za elektroni-na-shimo kwenye msingi, ambazo hufanya kazi kama mkondo wa msingi, na kuwasha transista. Hii inaruhusu mkondo mkubwa zaidi wa collector kufurika, uliokithiri na mzunguko wa nje.

Wakati kitu kisicho na uwazi kimeingizwa kwenye mfereji, kinaziba njia ya mwanga. Uzalishaji wa msingi wa mkondo wa msingi unakoma, na fototransista inazimwa, na kusimamisha mkondo wa collector. Kwa hivyo, hali ya umeme ya pato (wazi/zima) inadhibitiwa moja kwa moja na hali ya mitambo ya mfereji (wazi/zima), bila muunganisho wowote wa umeme kati ya ingizo (upande wa LED) na pato (upande wa transista). Hii hutoa tofauti bora ya umeme, kwa kawaida katika safu ya mamia hadi maelfu ya volts.

• 10. Mienendo ya Sekta na MuktadhaPhotointerrupters kama LTH-301-32 zinawakilisha teknolojia ya kugundua iliyokomaa na ya msingi. Mienendo muhimu inayoathiri sekta hii inajumuisha:
• Kupunguzwa kwa Ukubwa:
• : Mahitaji makubwa ya kifurushi kidogo cha usakinishaji wa uso (SMD) ili kuokoa nafasi ya PCB katika elektroniki za kisasa.Ujumuishaji
• Kasi ya Juu: Uundaji wa vifaa vyenye nyakati za haraka za majibu (safu ya nanosekunde) kwa usimbaji wa usahihi wa juu na matumizi ya mawasiliano ya data.
• Usahihi Uliboreshwa: Toleo la ukali zaidi kwenye vipimo vya mfereji na usawazishaji wa optiki kwa kugundua nafasi sahihi zaidi.

Teknolojia Mbadala