ITR8307/F43 Kichocheo cha Mwanga cha Kutafakari - LED ya Infrared na Phototransistor - Hati ya Kiufundi ya Kiswahili

1. Muhtasari wa Bidhaa

ITR8307/F43 ni kichocheo cha mwanga cha kutafakari chenye ukubwa mdogo, chenye uso wa kusakinishwa, kilichoundwa kwa ajili ya kugundua vitu kwa umbali mfupi. Kinajumuisha diode inayotoa mwanga wa infrared (IR-LED) na phototransistor ya silikoni ya NPN yenye usikivu mkubwa ndani ya kifurushi kimoja cha plastiki. Kazi yake kuu ni kugundua uwepo au kutokuwepo kwa kitu kwa kutoa mwanga wa infrared kutoka kwa LED na kupima kiasi cha mwanga unaorudishwa kwenye phototransistor.

Faida kuu za kifaa hiki ni pamoja na wakati wake wa haraka wa kujibu, usikivu mkubwa kwa mwanga wa infrared, na uwezo wake wa kuchuja usumbufu wa mwanga unaoonekana, na kuhakikisha uendeshaji unaotegemewa. Umbo lake nyembamba na dogo hulifanya liwe linalofaa kwa matumizi katika vifaa vya umeme vya watumiaji na vifaa vinavyodhibitiwa na kompyuta ndogo.

Kifaa hiki kimetengenezwa bila risasi (bila Pb), kinakidhi kanuni ya EU REACH, na kinazingatia viwango vya kutokuwa na halojeni (Br < 900ppm, Cl < 900ppm, Br+Cl < 1500ppm). Pia kimeundwa ili kubaki ndani ya vipimo vya amri ya RoHS.

2. Uchunguzi wa kina wa Vigezo vya Kiufundi

2.1 Viwango Vya Juu Kabisa

Viwango hivi vinabainisha mipaka ambayo kuzidi kunaweza kusababisha uharibifu wa kudumu kwa kifaa. Hakuna uhakika wa uendeshaji chini ya hali hizi.

• Nguvu ya Kuingiza (IR-LED) Inayotumika (Pd):75 mW kwa au chini ya joto la hewa huru la 25°C. Kuzidi hii kunaweza kuongeza joto la makutano ya LED.
• Voltage ya Kinyume ya LED (VR):5 V. Kutumia voltage ya kinyume ya juu zaidi kunaweza kusababisha kuvunjika.
• Mkondo wa Mbele wa LED (IF):50 mA endelevu. Mkondo wa kilele wa mbele (IFP) ni 1 A kwa mipigo ya upana wa 100 µs kwa kipindi cha 10 ms.
• Nguvu ya Kutoa (Phototransistor) ya Collector Inayotumika (PC):75 mW.
• Mkondo wa Collector (IC):Kiwango cha juu cha 50 mA.
• Voltage ya Collector-Emitter (V_CEO):30 V. Hii ndio voltage ya juu kabisa ambayo inaweza kutumiwa kati ya collector na emitter wakati msingi uko wazi.
• Joto la Uendeshaji (T_opr):-25°C hadi +85°C. Kifaa hiki kinafanya kazi ndani ya safu hii ya joto la mazingira.
• Joto la Hifadhi (T_stg):-30°C hadi +100°C.
• Joto la Kuuza Risasi (T_sol):260°C kwa upeo wa sekunde 5. Hii ni muhimu kwa michakato ya kuuza mawimbi au reflow.

2.2 Sifa za Umeme na Mwanga

Vigezo hivi vinapimwa kwa Ta=25°C na vinabainisha utendaji wa kawaida wa kifaa.

• Voltage ya Mbele ya LED (V_F):Kwa kawaida 1.2 V, na upeo wa 1.6 V kwa mkondo wa mbele (I_F) wa 20 mA. Hii ni muhimu kwa kubuni mzunguko wa kiendeshi cha kuzuia mkondo.
• Urefu wa Wimbi la Kilele la LED (λ_P):940 nm. Hii ndio urefu wa wimbi ambapo IR-LED hutoa nguvu nyingi zaidi ya mwanga, inayolingana na usikivu wa kilele wa phototransistor ya silikoni.
• Mkondo wa Giza wa Phototransistor (I_CEO):Upeo wa 100 nA kwa V_CE=10V bila mwanga (E_e=0). Hii ndio mkondo wa uvujaji wakati kichocheo kiko 'zimu' na inapaswa kupunguzwa kwa uwiano mzuri wa ishara kwa kelele.
• Mkondo wa Collector (I_C(ON)):Chini ya 0.1 mA chini ya hali ya majaribio ya V_CE=5V na I_F=20mA. Hii ndio mkondo wa mwanga unaozalishwa wakati LED inafanya kazi na kitu kiko ndani ya safu ya kugundua.
• Wakati wa Kupanda/Kushuka (t_r, t_f):Kwa kawaida kila moja 20 µs. Hii inabainisha kasi ya kubadili ya phototransistor, muhimu kwa kugundua vitu vinavyosonga haraka au kwa usambazaji wa data wa kasi katika baadhi ya matumizi.

3. Uchambuzi wa Mviringo wa Utendaji

Hati ya data inajumuisha mikondo kadhaa ya sifa ambayo hutoa uelewa wa kina wa tabia ya kifaa chini ya hali tofauti. Ingawa michoro maalum haijarudishwa hapa, maana yao ya kawaida imeelezewa.

3.1 Sifa za IR-LED

Mikondo ya emitter ya infrared kwa kawaida huonyesha uhusiano kati ya voltage ya mbele na mkondo wa mbele (mstari wa I-V), ambao sio wa mstari. Pia huonyesha nguvu ya mionzi inayolingana dhidi ya mkondo wa mbele, kuonyesha jinsi pato la macho linavyoongezeka kwa mkondo wa kiendeshi, na athari ya joto la mazingira kwenye pato hili, ambalo kwa ujumla hupungua kadiri joto linapanda.

3.2 Sifa za Phototransistor

Mikondo ya mpokeaji kwa kawaida huonyesha mkondo wa collector dhidi ya voltage ya collector-emitter kwa viwango tofauti vya mnururisho (nguvu ya kuingiza ya macho). Familia hii ya mikondo ni sawa na sifa za pato la transistor ya bipolar, na mnururisho ukifanya kazi kama mkondo wa msingi. Mikondo mingine inaweza kuonyesha mkondo wa collector dhidi ya umbali hadi uso wa kutafakari au dhidi ya mkondo wa kiendeshi cha LED, ikibainisha kazi ya uhamisho wa kichocheo.

3.3 Sifa za Kichocheo Kilichounganishwa

Mikondo hii inawakilisha utendaji wa usanikishaji kamili wa kichocheo. Grafu muhimu ni mkondo wa collector dhidi ya umbali hadi uso wa kawaida wa kutafakari (mara nyingi kadi nyeupe) kwa mkondo wa kudumu wa LED. Mstari huu unabainisha safu ya kugundua yenye ufanisi na majibu yasiyo ya mstari juu ya umbali, ambayo ni muhimu kwa ubunifu wa kugundua kizingiti.

4. Maelezo ya Mitambo na Ufungaji

Kifaa hiki kinakuja kwenye kifurushi kidogo chenye uso wa kusakinishwa. Vipimo halisi vinatolewa kwenye mchoro wa kifurushi cha hati ya data. Vidokezo muhimu kutoka kwa mchoro vinabainisha kuwa vipimo vyote viko kwenye milimita na uvumilivu wa jumla ni ±0.15 mm isipokuwa imebainishwa vinginevyo. Uwekaji wa IR-LED na phototransistor kwa upande mmoja umeimarishwa kwa ajili ya kugundua kwa kutafakari. Kifurushi kinajumuisha alama za polarity ili kuhakikisha mwelekeo sahihi wakati wa usanikishaji wa PCB.

5. Mwongozo wa Kuuza na Usanikishaji

Kiwango cha juu kabisa cha joto la kuuza risasi ni 260°C kwa sekunde 5. Kigezo hiki lazima kizingatiwe kwa ukali wakati wa michakato ya kuuza reflow au mawimbi ili kuzuia uharibifu wa kifurushi cha plastiki au vifungo vya waya vya ndani. Wasifu wa kawaida wa IPC/JEDEC J-STD-020 wa kuuza bila risasi kwa ujumla hutumika, lakini joto la kilele na wakati juu ya kioevu lazima udhibitiwe. Ufichuaji wa muda mrefu kwa unyevunyevu wa juu kabla ya kuuza unapaswa kuepukwa, na taratibu za kawaida za usikivu wa unyevunyevu (MSL) zinapendekezwa, ingawa darasa maalum la MSL halijabainishwa katika yaliyomo yaliyotolewa.

6. Maelezo ya Ufungaji na Kuagiza

Ufungaji wa kawaida ni kama ifuatavyo:

1. Vipande 160 kwa kila mrija.
2. Mrija 18 kwa kila kikasha cha ndani.
3. Vikasha 12 vya ndani kwa kila kikasha kikuu (cha nje).

Lebo kwenye ufungaji inajumuisha sehemu za Nambari ya Uzalishaji ya Mteja (CPN), Nambari ya Uzalishaji (P/N), Idadi ya Kufunga (QTY), Viwango (CAT), Urefu wa Wimbi la Kilele (HUE), Kumbukumbu (REF), Nambari ya Kundi (LOT No.), na Mahali pa Uzalishaji.

7. Mapendekezo ya Matumizi

7.1 Mazingira ya Kawaida ya Matumizi

Hati ya data inaorodhesha matumizi kadhaa ya kawaida: kamera (kwa mfano, kwa kugundua uwepo wa filamu au tepi), VCR, diski laini, rekoda za tepi za kaseti, na vifaa mbalimbali vya udhibiti wa kompyuta ndogo. Matumizi ya kisasa ni pamoja na kugundua karatasi katika printa, kugundua sarafu katika mashine za kuuza, kugundua kingo, kuhesabu vitu, na kugundua karibu katika vifaa vya watumiaji ambapo kugundua bila kugusa kunahitajika.

7.2 Mambo ya Kuzingatia katika Ubunifu

• Kuzuia Mkondo:Resista ya mfululizo lazima itumike na IR-LED ili kuzuia mkondo wa mbele (I_F) kwa thamani salama, kwa kawaida 20 mA kwa uendeshaji wa kawaida, ikikokotolewa kwa kutumia voltage ya usambazaji na voltage ya mbele ya LED (V_F).
• Resista ya Mzigo:Pato la phototransistor linahitaji resista ya kuvuta juu au ya mzigo (R_L) iliyounganishwa kati ya collector na usambazaji chanya. Thamani yake inabainisha mabadiliko ya voltage ya pato na kasi ya kujibu. Resista ndogo hutoa majibu ya haraka lakini usikivu mdogo (mabadiliko madogo ya voltage).
• Kinga dhidi ya Mwanga wa Mazingira:Ingawa kifaa hiki hukata mwanga unaoonekana, vyanzo vikali vya infrared vya mazingira (mwanga wa jua, balbu za incandescent) vinaweza kuathiri utendaji. Kinga za mitambo, vichungi vya macho, au mbinu za usimbuaji/kuondoa usimbuaji (kupiga LED na kusoma pato kwa wakati mmoja) zinaweza kuboresha uaminifu.
• Uwezo wa Kutafakari:Safu ya kugundua na nguvu ya ishara zinategemea sana uwezo wa kutafakari, rangi, na muundo wa uso wa kitu lengwa. Urekebishaji au viwango vya kurekebishwa vinaweza kuwa muhimu.

8. Ulinganisho wa Kiufundi

ITR8307/F43 inatoa seti maalum ya vipengele. Ikilinganishwa na phototransistor rahisi zaidi au photodiode, inatoa suluhisho lililounganishwa na kusawazishwa kwa ajili ya kugundua kwa kutafakari. Ikilinganishwa na vichocheo vya kisasa vya pato la dijiti vilivyo na mantiki iliyojengwa ndani, ni sehemu ya analogi inayohitaji mzunguko wa nje kwa ajili ya kurekebisha ishara, ikitoa kubadilika zaidi katika ubunifu lakini kwa utata zaidi. Vipengele vyake vya kujitofautisha ni ukubwa wake mdogo, wakati wa haraka wa kujibu (20 µs), na kufuata kanuni za mazingira (RoHS, REACH, Bila Halojeni).

9. Maswali Yanayoulizwa Mara kwa Mara (FAQ)

Q: Umbali wa kawaida wa kugundua ni nini?

A: Hati ya data haibainishi umbali wa juu kwani inategemea sana uwezo wa kutafakari wa lengo na mkondo wa kiendeshi cha LED. Hali ya majaribio ya I_C(ON)inatumia pengo la 1mm, ikionyesha kuwa imeboreshwa kwa ajili ya kugundua kwa umbali mfupi sana. Safu za vitendo kwa kawaida ni milimita chache hadi sentimita kadhaa.

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

A: Hapana. LED lazima iendeshwe na chanzo kilichozuiwa mkondo, karibu kila wakati kikitekelezwa kwa resista ya mfululizo, ili kuzuia kukimbia kwa joto na uharibifu kutokana na mkondo mwingi.

Q: Ninawezaje kuunganisha pato kwenye microcontroller?

A: Pato la collector la phototransistor ni voltage ya analogi inayobadilika na mwanga uliotafakariwa. Inaweza kuunganishwa kwenye pini ya kibadilishaji cha analogi-hadi-dijiti (ADC) ya microcontroller kwa ajili ya kupima kwa usahihi, au kupitia mzunguko wa kulinganisha ili kuunda ishara ya dijiti ya wazi/zima kwa pini ya GPIO.

Q: Madhumuni ya kipengele cha 'Kukata urefu wa wimbi unaoonekana' ni nini?

A> Phototransistor imeundwa kuwa nyeti hasa kwa mwanga wa infrared wa 940 nm kutoka kwa LED yake iliyowekwa pamoja na kuwa na usikivu mdogo kwa mwanga unaoonekana. Hii hupunguza kusababisha vibaya kutokana na mabadiliko katika taa za mazingira ya chumba.

10. Kesi ya Matumizi ya Vitendo

Kesi: Kugundua Mwisho wa Karatasi katika Printa ya Meza

Kichocheo kimesakinishwa ndani ya printa, kukabili njia ya karatasi. Bendera ya kutafakari au karatasi yenyewe hufanya kazi kama lengwa. Wakati karatasi iko, mwanga wa infrared hurudishwa kwenye phototransistor, na kuzalisha mkondo wa juu wa collector na voltage ya chini ya pato (ikiwa unatumia resista ya kuvuta juu). Wakati karatasi inapokwisha, kutafakari kunakoma, phototransistor huzima, na voltage ya pato huenda juu. Mabadiliko haya ya voltage hugunduliwa na mantiki ya udhibiti ya printa, na kusababisha onyo la "karatasi imekwisha" kwa mtumiaji. Wakati wa haraka wa kujibu huhakikisha kugundua hata kwa kasi ya juu ya kusambaza karatasi.

11. Kanuni ya Uendeshaji

ITR8307/F43 inafanya kazi kwa kanuni ya kutafakari kwa mwanga uliosimbwa. LED ya ndani ya GaAs ya infrared hubadilisha mkondo wa umeme kuwa mwanga wa infrared (940 nm). Mwanga huu hutolewa kuelekea eneo la lengwa. Ikiwa kitu kiko ndani ya uwanja wa kugundua, sehemu ya mwanga huu hurudishwa nyuma. Phototransistor ya silikoni ya NPN iliyounganishwa hufanya kazi kama mpokeaji. Wakati fotoni kutoka kwa mwanga wa infrared uliotafakariwa zinapogonga makutano ya msingi-collector ya phototransistor, zinazalisha jozi za elektroni na shimo. Mkondo huu wa mwanga hufanya kazi kama mkondo wa msingi, ambao kisha huongezeka kwa faida ya transistor, na kusababisha mkondo mkubwa zaidi wa collector (I_C). Ukubwa wa mkondo huu wa collector unalingana na ukali wa mwanga wa infrared uliotafakariwa, ambao kwa upande wake unategemea umbali na uwezo wa kutafakari wa kitu. Kwa kupima mkondo huu wa pato (au voltage kwenye resista ya mzigo), uwepo, kutokuwepo, au hata umbali wa takriban wa kitu kunaweza kubainishwa.

12. Mienendo ya Teknolojia

Vichocheo vya mwanga vya kutafakari kama ITR8307/F43 vinawakilisha teknolojia iliyokomaa na inayotegemewa. Mienendo ya sasa katika uwanja huu ni pamoja na kupunguzwa zaidi kwa ukubwa wa vifurushi, ujumuishaji wa kichocheo na mzunguko wa mbele wa analogi (vikuza sauti, ADC) na mantiki ya dijiti (viunganishi vya I2C/SPI) ndani ya suluhisho la chip moja, na kupunguza idadi ya vipengele vya nje. Pia kuna mwelekeo wa matumizi ya nguvu ya chini kwa vifaa vinavyotumia betri na algoriti zilizoboreshwa za kufuta mwanga wa usuli na kupima umbali. Mahitaji ya vipengele vinavyofuata mazingira (kijani) ambavyo kifaa hiki kinashughulikia, yanaendelea kuwa kichocheo kikubwa katika tasnia ya elektroniki.

13. Kukataa Madai na Vidokezo Muhimu

Kulingana na yaliyomo ya hati ya data, kukataa madai na vidokezo vifuatavyo ni muhimu kwa watumiaji:

1. Mtengenezaji ana haki ya kurekebisha mchanganyiko wa nyenzo za bidhaa.
2. Bidhaa inakidhi vipimo vyake vilivyochapishwa kwa miezi 12 tangu tarehe ya usafirishaji.
3. Michoro na maadili ya kawaida ni kwa ajili ya kumbukumbu tu na haiwakilishi mipaka ya chini au ya juu iliyohakikishiwa.
4. Mtumiaji anawajibika kwa kuendesha kifaa ndani ya Viwango Vyake Vya Juu Kabisa. Mtengenezaji hachukui madaraka kwa uharibifu unaosababishwa na matumizi mabaya.
5. Yaliyomo ya hati ya data yana hakimiliki; kurudia kunahitaji idhini ya awali.
6. Onyo Muhimu:Bidhaa hiihaikusudiwikutumika katika matumizi muhimu ya usalama ikiwa ni pamoja na vifaa vya kijeshi, ndege, magari, matibabu, vifaa vinavyoshikilia maisha, au vifaa vya kuokoa maisha. Kwa matumizi kama hayo, idhini wazi lazima ipatikane.