LTH-872-T55T1 Photointerrupter Datasheet - Slotted Optical Switch - English Technical Document

1. Mchanganuo wa Bidhaa

LTH-872-T55T1 ni aina ya kukatiza mwanga yenye fursa, kifaa cha msingi cha optoelectronic kilichoundwa kwa matumizi ya kuhisi bila kugusa. Kinachanganya diode inayotoa mwanga wa infrared (LED) na fototransista ndani ya kifaa kimoja, zikiwa zimegawanywa na pengo au fursa ya kimwili. Kanuni ya msingi ya uendeshaji inahusisha kukatizwa kwa boriti ya mwanga wa infrared inayotoka kwenye kitoa hadi kwenye kigunduzi. Wakati kitu kisicho na uwazi kinapopita kwenye fursa hii, kinazuia mwanga, na kusababisha mabadiliko makubwa katika mkondo wa pato la fototransista. Mabadiliko haya hugunduliwa kwa njia ya elektroniki, na kutoa ishara ya kuwezesha dijiti inayotegemewa. Vifaa vya kukatiza mwanga vinapendwa kwa kuwa na uaminifu wa juu, usahihi, na usugu dhidi ya mambo ya mazingira kama vumbi au uchafuzi wa uso ikilinganishwa na swichi za mitambo.

Faida Kuu: Faida kuu za kifaa hiki ni pamoja na ubadilishaji wa kweli usio na mguso, ambao huondoa uchakavu wa mitambo na kuhakikisha maisha marefu ya uendeshaji. Inatoa nyakati za haraka za kuitikia, ikiruhusu kugundua matukio ya kasi ya juu. Muundo huo unafaa kwa kusanikishwa kwa moja kwa PCB au matumizi na tundu la mstari-mbili, ikitoa mabadiliko katika usanikishaji. Ujenzi wake hutoa ulinzi wa asili dhidi ya usumbufu wa mwanga wa mazingira.

Target Market & Applications: Sehemu hii hutumiwa sana katika vifaa mbalimbali viautomatiki vya ofisi na vya elektroniki vya watumiaji. Hali za kawaida za matumizi ni pamoja na kugundua karatasi katika mashine za faksi, printeri, na nakala, ambapo hugundua uwepo au kutokuwepo kwa karatasi, kukwama kwa karatasi, au nafasi ya vichwa vya kuchapisha na magari. Pia hupatikana katika vichanganuzi, mashine za kuuza, automatiki ya viwanda kwa kugundua nafasi, na kifaa chochote kinachohitaji kugundua kitu kwa usahihi na kuaminika bila mguso wa kimwili.

2. Uchambuzi wa kina wa Vigezo vya Kiufundi

2.1 Viwango vya Juu Kabisa

Viwango hivi hufafanua mipaka ya mkazo ambayo kuzidi kwao kunaweza kusababisha uharibifu wa kudumu kwa kifaa. Uendeshaji chini ya au kwenye mipaka hii hauhakikishiwi.

• Input LED:
  • Power Dissipation (P_D): 75 mW. This is the maximum power the LED chip can dissipate as heat at an ambient temperature (T_A) ya 25°C. Kuzidi hii kunaweza kusababisha kukimbia kwa joto na kushindwa.
  • Mkondo wa Mbele Unaendelea (I_F): 50 mA. Mkondo wa juu zaidi wa DC unaoweza kupitishwa kwenye LED kwa kuendelea.
  • Mkondo wa Mbele wa Kilele: 1 A (upana wa msukumo = 10 µs, 300 pps). Kipimo hiki kinaruhusu misukumo mifupi yenye mkondo mkubwa, muhimu kwa kuendesha LED na pato la mwangaza la papo hapo lililo juu bila kuzidi kipimo cha nguvu ya wastani.
  • Voltage ya Kinyume (V_R): 5 V. Voltage ya juu zaidi ya upendeleo kinyume inayoweza kutumiwa kwenye LED. Kuzidi hii kunaweza kusababisha kuvunjika kwa makutano.
• Fototransista ya Pato:
  • Power Dissipation (P_D): 100 mW.
  • Collector-Emitter Voltage (V_CEO): 30 V. The maximum voltage that can be applied between the collector and emitter when the base (light input) is open.
  • Collector Current (I_C): 20 mA. The maximum current that can flow through the collector-emitter path.
• Thermal Limits:
  • Operating Temperature Range: -25°C to +85°C. The ambient temperature range over which the device is specified to operate correctly.
  • Storage Temperature Range: -55°C to +100°C.
  • Joto la Uuzaji wa Risasi: 260°C kwa sekunde 5 (kwa umbali wa 1.6mm kutoka kwenye mwili wa kifurushi). Hii inafafanua kikwazo cha maelezo ya uuzaji wa reflow ili kuzuia uharibifu wa kifurushi cha plastiki na vifungo vya waya vya ndani.

2.2 Electrical & Optical Characteristics

Vigezo hivi vinapimwa chini ya hali za kawaida za majaribio (T_A=25°C) na hufafanua utendaji wa kawaida wa kifaa.

• Sifa za LED ya Ingizo:
  • Voltage ya Mbele (V_F): Kawaida 1.2V, na upeo wa 1.6V kwa I_F = 20 mA. Kigezo hiki ni muhimu sana katika kubuni kipingamizi cha kudhibiti mkondo kwa saketi ya kiendeshi cha LED. Ubunifu wa kawaida ungekusudia I_F=20mA, ukifanya mahesabu kwa V_F~1.2V.
  • Mkondo wa Kinyume (I_R): Upeo wa 100 µA kwenye V_R = 5V. Hii inaonyesha ubora wa makutano ya PN ya LED chini ya upendeleo wa nyuma.
• Tabia za Fototransistor ya Pato:
  • Collector-Emitter Breakdown Voltage (V_(BR)CEO): Minimum 30V at I_C=1mA. This ensures a good safety margin for typical 5V or 12V logic circuits.
  • Collector-Emitter Dark Current (I_CEO): Upeo wa 100 nA kwenye V_CE=10V. Hii ni mkondo wa uvujaji wakati LED imezimwa (hakuna mwanga). Thamani ya chini ni muhimu kwa hali ya "ZIMA" iliyofafanuliwa vizuri, hasa katika saketi zenye faida kubwa.
• Coupler (System) Characteristics:
  • On-State Collector Current (I_C(ON)): Minimum 0.5 mA when V_CE = 5V na I_F = 20 mA. Hii ni kigezo muhimu cha usikivu. Inafafanua mkondo wa chini zaidi wa pato wakati pengo halizuiliwi. Wabunifu lazima wahakikisha upinzani wa mzigo (R_L) umechaguliwa ili mkondo huu utoe mabadiliko ya voltage yanayoweza kutumiwa.
  • Collector-Emitter Saturation Voltage (V_CE(SAT)): Upeo wa 0.4V kwa I_C = 0.25mA na I_F = 20mA. Voltage hii ya chini ya kujaa inaonyesha utendaji mzuri wakati phototransistor inasukumwa kwenye hali ya kujaa (IMEWASHWA KIKAMILIFU), ikiruhusu kuvuta laini karibu sana na ardhi.
  • Muda wa Majibu:
    • Muda wa Kupanda (T_r): Kwa kawaida 3 µs, kiwango cha juu 15 µs.
    • Muda wa Kushuka (T_f): Kwa kawaida 4 µs, kiwango cha juu 20 µs.
    Imepimwa chini ya V_CC=5V, I_C=2mA, R_L=100Ω. Nyakati hizi zinaweka kikomo cha juu cha mzunguko wa kubadili. Nyakati zisizo sawa ni za kawaida katika phototransistors. Kwa muundo wa kihafidhinu, chukua mzunguko wa juu wa 1/(T_r+T_f) ~ 1/40µs = 25 kHz.

3. Uchambuzi wa Mkunjo wa Utendaji

The datasheet references typical performance curves. While the specific graphs are not provided in the text, their standard interpretations are as follows:

• Forward Current vs. Forward Voltage (I_F-V_F): This curve shows the exponential relationship typical of a diode. It helps in understanding the V_F Tofauti na joto na mkondo.
• Mkondo wa Kukusanya dhidi ya Voltage ya Kukusanya-Kutoa (I_C-V_CE): Kwa mkondo maalum wa LED (I_F), grafu hii inaonyesha sifa za pato la fototransistor, sawa na mikunjo ya pato ya transistor ya bipolar. Inaonyesha mpito kutoka eneo lenye shughuli hadi kujaa.
• Current Transfer Ratio (CTR) vs. Forward Current: CTR is the ratio I_C / I_F (often expressed as a percentage). This is a critical efficiency parameter for the coupler. The curve typically shows CTR peaking at a specific I_F na kupungua kwa mikondo ya juu kutokana na joto au athari nyingine.
• Tabia za Joto: Mipango inayoonyesha jinsi vigezo kama vile I_C(ON), V_F, na CTR inabadilika kwa anuwai ya joto la uendeshaji (-25°C hadi +85°C). Faida ya Phototransistor kwa ujumla hupungua kadiri joto linavyoongezeka, ambayo lazima izingatiwe katika miundo inayohitaji utendakazi thabiti katika anuwai ya joto.

4. Mechanical & Packaging Information

4.1 Outline Dimensions

Kifaa kina muundo wa kawaida wa tundu la kupenyeza na mwili wa plastiki uliokunjwa unao na ufa. Vidokezo muhimu vya vipimo kutoka kwenye karatasi ya data:

• Vipimo vyote vinatolewa kwenye milimita (mm).
• Tolea chaguo-msingi kwa vipimo visivyobainishwa ni ±0.25 mm.
• Upana maalum wa tundu, urefu wa mwili, na nafasi ya pini zimebainishwa kwenye mchoro wa vipimo (hazijaelezewa kikamilifu kwenye maandishi). Taarifa hii ni muhimu kwa ujumuishaji wa mitambo, kuhakikisha kitu kinachotakiwa kugunduliwa kinapita kwenye tundu na kwa muundo wa PCB footprint.

4.2 Polarity Identification & Pinout

Kwa uendeshaji sahihi, utambulisho sahihi wa pini ni muhimu. Kifurushi hutumia mpangilio wa kawaida wa pini kwa vizuizi vya mwanga vilivyo na nyufa: jozi moja ya pini kwa LED ya infrared (anodi na katodi) na jozi nyingine kwa transistor ya mwanga (mkusanyiko na emitter). Mchoro wa karatasi ya data unabainisha nambari za pini. Kwa kawaida, wakati wa kutazama kifaa kutoka juu (upande wa nyufa), pini zinahesabiwa kinyume na mwelekeo wa saa. Mbuni lazima ashauriane na mchoro ili kuunganisha kwa usahihi anodi, katodi, mkusanyiko, na emitter.

5. Soldering & Assembly Guidelines

Kufuata miongozo hii ni muhimu ili kuzuia uharibifu wakati wa mchakato wa utengenezaji.

• Reflow Soldering: Kima cha juu kabisa kinabainisha kuuziwa kwa risasi kwa 260°C kwa sekunde 5, kipimo cha 1.6mm kutoka kwa mwili wa kifaa. Hii inalingana na wasifu wa kawaida wa reflow yenye risasi. Kifurushi cha plastiki kina kiwango kidogo cha joto, kwa hivyo mfiduo wa muda mrefu kwa joto la juu lazima uepukwe ili kuzuia ufa au uharibifu wa ndani.
• Ushonaji kwa Mkono: Ikiwa ushonaji kwa mkono ni muhimu, tumia chuma chenye udhibiti wa joto. Tumia joto kwenye risasi/pini, sio kwenye mwili wa plastiki, na ukamilishe muunganisho ndani ya sekunde 3-5 kwa kila risasi.
• Kusafisha: Tumia vimumunyisho vya kusafisha vinavyolingana na nyenzo za plastiki za kifaa ili kuepuka ufa wa mkazo au uharibifu.
• Masharti ya Uhifadhi: Hifadhi katika mazingira yaliyo ndani ya safu maalum ya joto la uhifadhi (-55°C hadi +100°C) na unyevunyevu wa chini. Vifaa vyenyevu nyeti vihifadhiwe kwenye mfuko uliofungwa, ukavu hadi utumiaji.

6. Mambo ya Kuzingatia katika Ubunifu wa Matumizi

6.1 Mzunguko wa Matumizi ya Kawaida

A standard interface circuit involves two main parts:

1. LED Driver: A current-limiting resistor (R_LIMIT) imeunganishwa mfululizo na LED. Thamani yake inahesabiwa kama R_LIMIT = (V_CC - V_F) / I_F. Kwa usambazaji wa 5V, V_F=1.2V, na I_F=20mA, R_LIMIT = (5 - 1.2) / 0.02 = 190Ω. Upinzani wa 180Ω au 200Ω ungefaulu.
2. Pato la Phototransistor: Phototransistor kawaida huunganishwa kama swichi ya emitter ya kawaida. Upinzani wa kuvuta juu (R_L) huunganishwa kati ya kolekta na usambazaji chanya (V_CC). Emitter huunganishwa kwa ardhi. Wakati mwanga unang'aa kwenye transistor (fursa isiyozuiwa), inawasha, ikivuta voltage ya kolekta chini (karibu na V_CE(SAT)). Wakati mwanga unazuiliwa, transistor huzima, na voltage ya kolekta inavutwa juu na R_L. Thamani ya R_L inaamua mzunguko wa voltage ya pato na kasi. R ndogo_L hutoa majibu ya haraka lakini inavuta mkondo zaidi. Kutumia hali ya majaribio ya R_L=100Ω kama mahali pa kuanzia ni kawaida.

6.2 Design Challenges & Solutions

• Kinga Dhidi ya Mwanga wa Mazingira: Ingawa muundo wenye mfereji unatoa kinga fulani, mwanga mkali wa mazingira (hasa infrared) unaweza kuathiri fototransista. Kutumia ishara ya kuendesha LED iliyorekebishwa na utambuzi wa sinkroni katika saketi ya mpokeaji kunaweza kuongeza kinga kwa kiasi kikubwa. Vinginevyo, kuhakikisha mfereja umefunikwa kunaweza kusaidia.
• Ufadhili wa Joto: As phototransistor gain decreases with temperature, the I_C(ON) will drop. For critical applications, design the circuit to have sufficient margin at the highest operating temperature, or use a comparator with a adjustable threshold instead of a simple pull-up resistor interface.
• Object Characteristics: Kitu kinachokatiza mwale lazima kiwe kisicho na uwazi kwa urefu wa wimbi la infrared linalotolewa (~940nm). Nyenzo nyembamba au zenye uwazi wa kiasi zinaweza kutogundulika kwa uhakika. Ukubwa wa kitu lazima uwe wa kutosha kuzuia mwale kabisa ndani ya tundu.

7. Technical Comparison & Differentiation

Ikilinganishwa na teknolojia nyingine za kugundua:

• dhidi ya Vibanzi Vidogo vya Mitambo: Photointerrupters hutoa uaminifu bora (hakuna sehemu zinazosonga kuchakaa), kukabiliana kwa haraka, na uendeshaji wa kimya. Haziathiriwi na kuruka kwa mawasiliano.
• dhidi ya Vihisi vya Kioo vinavyojitokeza: Aina zilizo na mfumo wa kupunguza mwanga kwa ujumla huwa za kuaminika zaidi kwa kugundua kingo au kuhisi nafasi kwa usahihi kwa sababu hazishawishiki kwa urahisi na mabadiliko katika uwezo wa kutafakari rangi au rangi ya kitu lengwa. Mwanga huo ama huzuiwa kabisa au hauzuiliwi.
• Ikilinganishwa na Vichunguzi vya Athari ya Hall: Vichunguzi vya Hall hutambua sehemu za sumaku, sio kukatizwa kwa mwanga. Vinatumika kwa matukio tofauti ya kimwili (k.m., kugundua sumaku). Vizuizi vya mwanga vimetengenezwa kwa ajili ya kugundua kitu chochote kisicho na uwazi.
• Ndani ya Vizuizi vya Mwanga: Tofauti maalum ya LTH-872-T55T1 iko katika mchanganyiko wake wa viwango vya umeme (mfano, V_CEO=30V, I_C(ON) min=0.5mA), vipimo vya kifurushi, na ufanisi wa gharama kwa matumizi mengi ya otomatiki ya ofisi.

8. Maswali Yanayoulizwa Mara kwa Mara (FAQ)

• Q: Je, mkondo wa kawaida wa uendeshaji wa LED ni upi? A: Hali ya kawaida ya majaribio na sehemu ya kawaida ya uendeshaji ni I_F = 20 mA. Hii inatoa usawa mzuri kati ya pato la mwanga, matumizi ya nguvu, na uimara wa muda mrefu.
• Sw: Je, naweza kuendesha LED moja kwa moja kutoka kwa pini ya microcontroller? J: Pini nyingi za GPIO za microcontroller haziwezi kutoa au kupokea 20mA kwa mfululizo. Inapendekezwa kutumia saketi rahisi ya kiendeshi cha transistor au MOSFET, au IC maalum ya kiendeshi cha LED, ili kutoa mkondo unaohitajika.
• Sw: Je, ninaunganisha pato kwa ingizo la dijiti vipi? Jibu: Mkusanyiko wa fototransista (ukiwa na kipingamizi cha kuvuta juu) unaweza kuunganishwa moja kwa moja kwenye ingizo la mantiki ya kawaida ya CMOS au TTL. Wakati tundu liko wazi, ingizo litasoma LOW. Linapozuiwa, litasoma HIGH. Hakikisha voltage ya kuvuta juu inalingana na familia ya mantiki (mfano, 5V kwa mantiki ya 5V, 3.3V kwa mantiki ya 3.3V).
• Swali: Kwa nini pato langu halibadiliki kabisa hadi reli ya usambazaji linapozuiwa? Jibu: Hii yaelekea kutokana na mkondo wa giza (I_CEOInapita kupitia kizuizi cha kuvuta juu. Kwa kizuizi kikubwa sana cha kuvuta juu (mfano, 100kΩ), hata uvujaji wa 100nA unaweza kuunda upungufu mkubwa wa voltage. Tumia kizuizi kidogo cha kuvuta juu (mfano, 1kΩ hadi 10kΩ) ili kuhakikisha kiwango cha juu thabiti, kusawazisha matumizi ya mkondo na kasi.
• Swali: Ni mazoea gani yanapendekezwa ya mpangilio wa PCB? Jibu: Weka alama za kiendesha LED na alama za pato la phototransistor tofauti ili kupunguza mchanganyiko wa kelele. Weka vizuizi vya kudhibiti mkondo na vya kuvuta juu karibu na kifaa. Hakikisha eneo la tundu kwenye PCB halina kifuniko cha solder au vipengele vinavyoweza kuzuia njia ya mwale wa infrared.

9. Kanuni ya Uendeshaji

Kivunja-mwangaza kinatumia kanuni ya kuunganishwa kwa moja kwa moja kwa mwanga kukatizwa na kitu halisi. LED ya infrared hutoa mwanga wenye urefu wa wimbi kawaida karibu 940 nm, ambao hauwezi kuonekana na jicho la binadamu. Kwa upande mwingine wa moja kwa moja, fototransista ya silikoni ni nyeti kwa urefu huu wa wimbi. Katika hali isiyozuiwa, mwanga wa infrared unagonga eneo la msingi la fototransista, na kuzalisha jozi za elektroni na shimo. Mkondo huu wa mwanga huchukua nafasi ya mkondo wa msingi, na kusababisha transista kuwasha na kupitisha mkondo mkubwa zaidi wa mkusanyiko (I_C(ON)). Wakati kitu kisicho na uwazi kuingia kwenye tundu, kinazuia kabisa njia ya mwanga. Mkondo wa mwanga unakoma, mkondo halisi wa msingi hushuka hadi sifuri, na fototransista huzimwa, na kuruhusu tu mkondo mdogo wa uvujaji (I_CEO) kutiririka. Tofauti hii kubwa kati ya hali ya WASHI na IMEZIMWA hutoa ishara ya dijiti safi na ya kuaminika inayoonyesha uwepo au kutokuwepo kwa kitu.

10. Mienendo ya Sekta

Photointerrupter bado ni teknolojia iliyokomaa na inayotumika sana kwa sababu ya unyenyekevu wake, uthabiti, na gharama nafuu. Mienendo ya sasa katika sekta inalenga maeneo kadhaa:

• Miniaturization: Development of smaller package sizes (e.g., surface-mount devices with very narrow slots) to fit into increasingly compact consumer electronics and mobile devices.
• Enhanced Performance: Kuboresha vigezo kama vile kasi ya juu kwa mashine za haraka, matumizi ya nguvu ya chini kwa vifaa vinavyotumia betri, na uthabiti bora wa joto.
• Ujumuishaji: Kujumuisha sakiti za ziada ndani ya kifurushi, kama vile vichocheo vya Schmitt kwa hysteresis, viimarishaji kwa ishara dhaifu, au hata miingiliano ya dijiti (I2C), kuunda "vihisiho vya akili" vinavyorahisisha muundo wa mfumo.
• Maendeleo ya Nyenzo: Kwa kutumia plastiki za hali ya juu na muundo wa lenzi kuboresha usawazishaji wa mwanga, kuongeza ufanisi wa kuunganisha, na kuimarisha uwezo wa kukabiliana na mambo ya mazingira kama vile joto la juu na unyevu.

Licha ya kuja kwa teknolojia mpya kama vile sensorer za muda wa kusafiri (ToF) au mifumo ya kuona, kizui-chanjo cha msingi cha slotted kinaendelea kuwa suluhisho bora kwa maombi mengi ya kugundua uwepo rahisi, ya kuaminika, na yenye kuzingatia gharama.