LTR-306 Phototransistor Data Sheet - Kifurushi cha Kuangalia Kando - Mkondo wa Collector hadi 2.4mA - Voltage 30V - Waraka wa Kiufundi wa Kiswahili

1. Muhtasari wa Bidhaa

LTR-306 ni phototransistor ya silikoni ya aina ya NPN iliyowekwa kwenye kifurushi cha plastiki cha kuangalia kando. Sehemu hii imeundwa kugundua mnururisho wa infrared, ikibadilisha mwanga unaoingia kuwa mkondo wa umeme kwenye terminal yake ya collector. Kazi yake kuu ni kama sensor ya mwanga katika saketi mbalimbali za elektroniki, ambapo hutenda kama swichi inayodhibitiwa na mwanga au sensor ya ukubwa wa mwanga wa analog. Mwelekeo wa kifurushi cha kuangalia kando ni kipengele muhimu, ikimaanisha eneo lenye usikivu linalokabiliwa kwa pembe ya kulia kwa mwelekeo wa waya, ambayo ni bora kwa matumizi ambapo chanzo cha mwanga kimewekwa kando ya PCB.

Faida kuu za kifaa hiki ni pamoja na anuwai pana ya mkondo wa collector inayotoa urahisi wa kubuni katika mahitaji tofauti ya usikivu. Lenzi iliyojumuishwa imeundwa kuboresha usikivu kwa kuzingatia mwanga wa infrared unaoingia kwenye eneo la semiconductor linalofanya kazi. Zaidi ya hayo, matumizi ya kifurushi cha plastiki cha bei rahisi hukifanya kuwa chaguo la kiuchumi kwa matumizi mengi ya watumiaji na viwanda ambapo ufanisi wa gharama ni muhimu bila kupoteza vigezo muhimu vya utendaji.

Soko lengwa la LTR-306 linajumuisha anuwai pana ya matumizi yanayohitaji ugunduzi thabiti wa infrared. Hii inajumuisha, lakini sio tu, mifumo ya kugundua na kuhesabu vitu, sensor za sloti (k.m., kwenye printer na mashine za kuuza), sensor za mwisho wa tepi, kugundua karibu, na vifaa vya otomatiki vya viwanda. Ubunifu wake thabiti na utendaji maalum hufanya iweze kutumika kwenye mifumo rahisi na ngumu ya elektroniki.

2. Uchambuzi wa kina wa Vigezo vya Kiufundi

2.1 Viwango Vya Juu Kabisa

Viwango hivi vinafafanua mipaka ya mkazo ambayo kifaa kinaweza kuharibika kabisa. Uendeshaji chini ya hali hizi hauhakikishiwi. Matumizi ya juu ya nguvu ni 100 mW kwenye joto la mazingira (T_A) la 25°C. Voltage ya collector-emitter (V_CE) haipaswi kuzidi 30 V, wakati voltage ya nyuma ya emitter-collector (V_EC) imewekwa kikomo cha 5 V. Kifaa hiki kimewekwa viwango vya kufanya kazi kwenye anuwai ya joto la mazingira ya -40°C hadi +85°C na kinaweza kuhifadhiwa kwenye halijoto kutoka -55°C hadi +100°C. Kwa kuuza, waya zinaweza kustahimili 260°C kwa sekunde 5 wakati kupimwa 1.6mm kutoka kwenye mwili wa kifurushi, ambayo ni mahitaji ya kawaida kwa michakato ya kuuza ya wimbi au reflow.

2.2 Sifa za Umeme na Mwanga

Vigezo vyote vya umeme na mwanga vimeainishwa kwa T_A=25°C, ikitoa msingi wa kulinganisha utendaji.

• Voltage ya Kuvunjika ya Collector-Emitter (V_(BR)CEO):Chini kabisa 30V (I_C= 1mA, E_e=0). Hii ndio voltage ambayo makutano huvunjika kukosekana kwa mwanga.
• Voltage ya Kuvunjika ya Emitter-Collector (V_(BR)ECO):Chini kabisa 5V (I_E= 100μA, E_e=0). Kigezo hiki ni muhimu kwa hali ya upendeleo wa nyuma.
• Voltage ya Ujazo ya Collector-Emitter (V_CE(SAT)):Kwa kawaida 0.1V, na upeo wa 0.4V (I_C= 100μA, E_e=1 mW/cm²). Voltage hii ndogo inaonyesha utendaji mzuri wa kubadili wakati transistor iko wazi kabisa.
• Muda wa Kupanda (T_r) & Muda wa Kushuka (T_f):Upeo wa 20 μs kila moja (V_CC=5V, I_C=1mA, R_L=1kΩ). Vigezo hivi vinafafanua kasi ya kubadili ya phototransistor kujibu msukumo wa mwanga.
• Mkondo wa Giza wa Collector (I_CEO):Upeo wa 100 nA (V_CE= 10V, E_e=0). Hii ndio mkondo wa uvujaji wakati hakuna mwanga, kigezo muhimu kwa usikivu wa mwanga mdogo na uwiano wa ishara kwa kelele.

3. Maelezo ya Mfumo wa Binning

LTR-306 inatumia mfumo wa binning kwa kigezo chake muhimu, Mkondo wa Collector wa Hali ya Wazi (I_C(ON)). Binning ni mchakato wa udhibiti wa ubora na upangaji ambao hukusanya vipengele kulingana na utendaji uliopimwa ndani ya anuwai maalum. Hii inahakikisha uthabiti kwa mtumiaji wa mwisho. Kifaa hiki kinajaribiwa chini ya hali za kawaida (V_CE= 5V, E_e= 1 mW/cm², λ=940nm).

Bini zimeandikwa A hadi F, kila moja ikiwakilisha anuwai maalum ya I_C(ON):

• Bini A:0.20 mA hadi 0.60 mA
• Bini B:0.40 mA hadi 1.08 mA
• Bini C:0.72 mA hadi 1.56 mA
• Bini D:1.04 mA hadi 1.80 mA
• Bini E:1.20 mA hadi 2.40 mA
• Bini F:Chini kabisa 1.60 mA (hakuna kikomo cha juu kilichobainishwa katika data iliyotolewa)

Mfumo huu huruhusu wabunifu kuchagua bini inayolingana na usikivu unaohitajika na saketi yao. Kwa mfano, saketi inayohitaji mkondo wa pato la juu kwa kuendesha moja kwa moja relay au LED inaweza kubainisha Bini E au F, wakati saketi ya kugundua yenye nguvu ndogo inaweza kutumia Bini A au B ili kupunguza matumizi ya nguvu.

4. Uchambuzi wa Mviringo wa Utendaji

Waraka wa data unajumuisha mikondo kadhaa ya kawaida ya tabia inayoonyesha jinsi vigezo muhimu vinavyobadilika na hali za uendeshaji. Hizi ni muhimu kwa kuelewa tabia ya kifaa zaidi ya maelezo ya sehemu moja.

4.1 Mkondo wa Giza wa Collector dhidi ya Joto la Mazingira (Mchoro 1)

Mkondo huu unaonyesha kuwa mkondo wa giza wa collector (I_CEO) huongezeka kwa kasi na kuongezeka kwa joto la mazingira. Kwa -40°C, iko katika anuwai ya picoampere, lakini inaweza kuongezeka hadi karibu 100 μA kwa 120°C. Tabia hii ni muhimu kwa matumizi ya halijoto ya juu, kwani kuongezeka kwa mkondo wa giza hufanya kama uhamisho au chanzo cha kelele, kwa uwezekano kupunguza usikivu wa ufanisi na anuwai ya nguvu ya sensor.

4.2 Matumizi ya Nguvu ya Collector dhidi ya Joto la Mazingira (Mchoro 2)

Grafu hii inaonyesha kupunguzwa kwa matumizi ya juu ya nguvu yanayoruhusiwa kadiri joto la mazingira linavyoongezeka. Ingawa kifaa kinaweza kutumia 100 mW kwa 25°C, kiwango hiki lazima kupunguzwa kwa mstari kwa halijoto za juu ili kuzuia kukimbia kwa joto na kuhakikisha uaminifu. Mkondo huo hutoa data muhimu kwa usimamizi wa joto katika ubunifu wa matumizi.

4.3 Muda wa Kupanda na Kushuka dhidi ya Upinzani wa Mzigo (Mchoro 3)

Mchoro huu unaonyesha usawazisho kati ya kasi ya kubadili na upinzani wa mzigo. Muda wa kupanda na kushuka (T_r, T_f) huongezeka sana kadiri thamani ya upinzani wa mzigo (R_L) inavyoongezeka. Kwa mzigo wa 1kΩ, muda ni karibu 20μs, lakini inaweza kuzidi 150μs kwa mzigo wa 10kΩ. Wabunifu lazima wachague R_Lili kusawazisha hitaji la muda wa kujibu haraka dhidi ya mabadiliko ya voltage ya pato au kiwango cha mkondo kinachohitajika.

4.4 Mkondo wa Relatifu wa Collector dhidi ya Mnururisho (Mchoro 4)

Hii ni tabia ya msingi ya uhamishaji. Inaonyesha kuwa mkondo wa collector ni sawa kwa kiasi kikubwa na mnururisho wa mwanga unaoingia (E_e) katika anuwai ya chini (0-2 mW/cm²) wakati V_CEimewekwa kwa 5V. Eneo hili la mstari ndipo ambapo kifaa kinaweza kutumika kwa kupima mwanga wa analog. Katika viwango vya juu vya mnururisho, majibu yanaweza kuanza kujaa.

4.5 Mchoro wa Usikivu (Mchoro 5)

Mchoro huu wa polar unaonyesha usikivu wa pembe ya phototransistor. Usikivu wa jamaa umechorwa dhidi ya pembe ya mwanga unaoingia. Inaonyesha kuwa kifaa kina pembe maalum ya kuona ambapo usikivu ni wa juu zaidi (kwa kawaida kwenye mhimili, 0°). Usikivu hupungua kadiri chanzo cha mwanga kinavyotoka kwenye mhimili. Mchoro huu ni muhimu kwa usawazishaji wa mitambo katika matumizi ya mwisho ili kuhakikisha muunganisho bora kati ya chanzo cha mwanga na sensor.

5. Taarifa za Mitambo na Ufungaji

LTR-306 inatumia kifurushi cha plastiki cha kuangalia kando. Vipimo vinatolewa kwenye waraka wa data na vipimo vyote kwenye milimita (inchi kwenye mabano). Toleransi muhimu ya vipimo kwa kawaida ni ±0.25mm isipokuwa imebainishwa vinginevyo. Umbali wa waya hupimwa kwenye sehemu ambapo waya hutoka kwenye mwili wa kifurushi, ambayo ni muhimu kwa ubunifu wa alama ya PCB. Kifurushi hiki kinabeba lenzi iliyotengenezwa kwenye plastiki ili kuboresha ufanisi wa kukusanya mwanga. Mwelekeo wa kuangalia kando unamaanisha eneo la kugundua linalofanya kazi liko kando ya sehemu, sio juu. Utambulisho wazi wa polarity (pini za emitter na collector) hutolewa kwenye mchoro wa kifurushi, ambayo ni muhimu kwa usanikishaji sahihi wa bodi ya saketi.

6. Mwongozo wa Kuuza na Usanikishaji

Kifaa hiki kinafaa kwa michakato ya kawaida ya usanikishaji wa PCB. Kiwango cha juu kabisa kinaonyesha kuwa waya zinaweza kustahimili halijoto ya kuuza ya 260°C kwa sekunde 5 wakati kupimwa 1.6mm (0.063") kutoka kwenye mwili wa kifurushi. Kiwango hiki kinaendana na michoro ya kawaida ya kuuza ya wimbi na reflow. Inapendekezwa kufuata miongozo ya kawaida ya JEDEC au IPC kwa usimamizi wa unyevu ikiwa inatumika, ingawa kifurushi cha plastiki kwa ujumla ni thabiti. Wakati wa kuuza, tahadhari inapaswa kuchukuliwa ili kuepuka mkazo mwingi wa joto kwenye kifurushi. Baada ya usanikishaji, usafishaji unapaswa kufanywa kwa vimumunyisho vinavyolingana na nyenzo za plastiki. Kwa uhifadhi, anuwai maalum ya -55°C hadi +100°C inapaswa kuzingatiwa, na vipengele kwa kawaida hutolewa kwenye mifuko ya kuzuia unyevu na dawa ya kukausha.

7. Mapendekezo ya Matumizi

7.1 Mazingira ya Kawaida ya Matumizi

• Kugundua/Kukatiza Kitu:Inatumiwa kwa jozi na LED ya infrared kugundua uwepo au kutokuwepo kwa kitu kinachovunja mwale. Inajulikana katika printer, nakala, mashine za kuuza, na vihesabu vya viwanda.
• Kugundua Karibu:Kugundua mwonekano wa mwanga wa infrared kutoka kwa kitu kilicho karibu.
• Kizuizi cha Mwanga/Sensor za Sloti:Kugundua ukingo wa tepi, karatasi, au nyenzo nyingine.
• Encoders:Inatumika kwenye encoders za mzunguko au mstari wa mwanga kusoma muundo kwenye gurudumu au kamba ya msimbo.
• Vipokezi Rahisi vya Udhibiti wa Mbali:Kwa ugunduzi wa msingi wa amri za infrared (ingawa moduli maalum za kupokea ni za kawaida zaidi kwa itifaki ngumu).

7.2 Mambo ya Kuzingatia katika Ubunifu

• Upendeleo:Phototransistor inaweza kutumika katika usanidi wa kawaida mbili: hali ya kubadili (na upinzani wa kuvuta juu) au hali ya analog (katika usanidi wa kikuza cha emitter ya kawaida). Thamani ya upinzani wa mzigo (R_L) inaathiri sana voltage/mkondo wa pato na kasi ya majibu (angalia Mchoro 3).
• Kinga dhidi ya Mwanga wa Mazingira:Kwa uendeshaji thabiti katika mazingira yenye mwanga tofauti wa mazingira (k.m., mwanga wa jua, taa za chumba), urekebishaji wa chanzo cha infrared na uchujaji unaolingana au urekebishaji wa ishara ya phototransistor mara nyingi ni muhimu.
• Lenzi na Usawazishaji:Usawazishaji sahihi wa mitambo kati ya emitter ya infrared na phototransistor, kuzingatia mwelekeo wake wa kuangalia kando na muundo wa usikivu wa pembe (Mchoro 5), ni muhimu kwa kuongeza nguvu ya ishara na uaminifu.
• Athari za Joto:Ubunifu lazima uzingatie mabadiliko ya mkondo wa giza (Mchoro 1) na usikivu na joto, hasa katika mazingira ya nje au magumu.
• Kelele za Umeme:Katika saketi nyeti za analog, kinga na kutia ardhini kwa usahihi kunaweza kuhitajika ili kuzuia kukusanywa kwa kelele kwenye nodi ya phototransistor yenye upinzani wa juu.

8. Ulinganisho wa Kiufundi na Tofauti

Ikilinganishwa na photodiode ya kawaida, phototransistor kama LTR-306 hutoa faida ya ndani, ikisababisha mkondo wa pato wa juu zaidi kwa mwanga sawa unaoingia. Hii huondoa hitaji la kikuza cha transimpedance cha nje katika saketi nyingi rahisi za kugundua, ikipunguza idadi ya vipengele na gharama. Ikilinganishwa na phototransistor nyingine, faida maalum za LTR-306 ziko katikakifurushi chake cha kuangalia kando, ambacho ni umbo tofauti la mitambo linalofaa kwa njia maalum za mwanga,binning yake pana ya mkondo wa collectorinayotoa urahisi, nalenzi yake iliyojumuishwa kwa ajili ya kuboresha usikivu. Muda wake maalum wa kupanda/kushuka na viwango vya voltage hufanya iwe sehemu thabiti ya matumizi ya jumla kwa matumizi ya kasi ya wastani.

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

Q: Msimbo wa bini (A, B, C, n.k.) unamaanisha nini kwa ubunifu wangu?

A: Msimbo wa bini unaonyesha anuwai ya mkondo wa collector inayohakikishiwa ambayo kifaa kitatoa chini ya hali za kawaida za majaribio. Chagua bini inayotoa mkondo wa ishara wa kutosha kwa saketi yako ya chini (k.m., kulinganisha, ADC ya microcontroller) huku ukizingatia matumizi ya nguvu. Bini za juu (E, F) hutoa mkondo zaidi lakini zinaweza kuwa na mkondo wa giza wa juu kidogo.

Q: Naweza kutumia sensor hii kwenye mwanga wa jua?

A: Mwanga wa jua wa moja kwa moja una kiasi kikubwa cha mnururisho wa infrared ambayo itajaza sensor na kuifanya isitumike kwa kugundua chanzo tofauti cha IR. Kwa matumizi ya nje, uchujaji wa mwanga (kichujio cha IR kinachozuia mwanga unaoonekana) na/au vyanzo vya mwanga vilivyorekebishwa na ugunduzi wa wakati mmoja ni lazima.

Q: Kwa nini muda wa kupanda/kushuka unategemea upinzani wa mzigo?

A> Kasi ya phototransistor imewekwa kikomo na muda wa RC ulioundwa na uwezo wake wa makutano na upinzani wa mzigo (R_L). R kubwa_Lhuunda muda mkubwa wa RC, ikipunguza kasi ya mabadiliko ya voltage kwenye collector, hivyo kuongeza muda wa kupanda na kushuka. Kwa majibu ya haraka, tumia R ndogo_L, lakini hii pia itapunguza mabadiliko ya voltage ya pato.

Q: Ninawezaje kufasiri mchoro wa usikivu?

A: Mchoro unaonyesha majibu ya jamaa ya sensor kwa mwanga unaotoka kwa pembe tofauti. Thamani ya 1.0 (au 100%) kwa kawaida iko kwa 0° (moja kwa moja kwenye lenzi). Mkondo unaonyesha kiasi ambacho ishara hupungua ikiwa chanzo cha mwanga hakijasawazishwa. Tumia hii kubunifu nyumba ya mitambo na vipengele vya usawazishaji katika bidhaa yako.

10. Mfano wa Ubunifu wa Vitendo

Mazingira: Kubuni Sensor ya Karatasi Inayowasilishwa kwa Printer.LED ya infrared huwekwa upande mmoja wa njia ya karatasi, na LTR-306 huwekwa kinyume kabisa, ikitengeneza mwale. Wakati hakuna karatasi, mwanga wa IR unagonga phototransistor, ikiwasha na kuvuta voltage ya collector chini. Wakati karatasi inapita, inazuia mwale, phototransistor huzima, na voltage yake ya collector huenda juu (kupitia upinzani wa kuvuta juu). Mabadiliko haya ya voltage hugunduliwa na microcontroller.

Hatua za Ubunifu:

1. Chagua bini inayofaa (k.m., Bini C) ili kuhakikisha mabadiliko ya mkondo ya kutosha kuendesha kwa uaminifu upinzani wa kuvuta juu uliochaguliwa kwenye anuwai ya joto la uendeshaji inayotarajiwa.

2. Chagua upinzani wa mzigo/kuvuta juu (R_L). Upinzani wa 4.7kΩ na usambazaji wa 5V ungetoa mabadiliko mazuri ya voltage. Rejea Mchoro 3 ili kuhakikisha muda wa majibu wa ~100μs unaosababishwa ni wa kutosha kwa kasi ya karatasi.

3. Buni mshikiliaji wa mitambo ili LED na LTR-306 zisawazishwe kulingana na mhimili wa 0° kwenye mchoro wa usikivu (Mchoro 5). Kifurushi cha kuangalia kando hurahisisha hii kwani vipengele vyote vinaweza kusanikishwa kwa gorofa kwenye PCB zikikabiliana.

4. Tekeleza kiendeshi cha LED ya IR kwa urekebishaji (k.m., wimbi la mraba la 1kHz) ili kufanya sensor iwe na kinga dhidi ya mwanga wa mara kwa mara wa IR wa mazingira. Kisha microcontroller ingesoma ishara ya sensor kwa wakati mmoja na urekebishaji huu.

11. Kanuni ya Uendeshaji

Phototransistor ni transistor ya makutano ya bipolar ambapo eneo la msingi limefichuliwa kwa mwanga. Katika LTR-306 (aina ya NPN), fotoni zinazoingia zenye nguvu ya kutosha (mwanga wa infrared kwa ~940nm) zinachukuliwa kwenye makutano ya msingi-collector, zikitengeneza jozi za elektroni na mashimo. Wachukuzi hawa waliozaliwa na mwanga hutenganishwa na uga wa umeme kwenye makutano ya msingi-collector yaliyopendelewa nyuma. Mkondo wa mwanga unaosababishwa hutenda kama mkondo wa msingi kwa transistor. Kutokana na faida ya mkondo ya transistor (beta/h_FE), mkondo huu mdogo wa mwanga unakuza, ukitoa mkondo mkubwa zaidi wa collector. Ukuaji huu wa ndani ndio tofauti kuu na photodiode. Mkondo wa collector kimsingi unalingana na ukubwa wa mwanga unaoingia na faida ya kifaa.

12. Mienendo ya Teknolojia

Phototransistor kama LTR-306 zinawakilisha teknolojia iliyokomaa na yenye ufanisi wa gharama kwa kugundua mwanga rahisi. Mienendo ya sasa katika optoelectronics inajumuisha ujumuishaji wa phototransistor na ukuaji wa saketi za usindikaji wa ishara kwenye chip ili kuunda sensor za pato la dijiti au sensor za analog zilizo na mstari bora na fidia ya joto. Pia kuna mwendo kuelekea kupunguzwa kwa ukubwa na kifurushi cha kusanikishwa kwenye uso chenye alama ndogo zaidi. Kwa matumizi ya kasi ya juu na sahihi zaidi, photodiode zilizo na vikuza vya transimpedance vya nje au IC maalum za mwanga mara nyingi hupendelewa. Hata hivyo, kwa kazi za kugundua za msingi, za gharama nafuu, za kasi ya wastani, phototransistor tofauti bado ni muhimu sana kutokana na unyenyekevu wao, uthabiti, na idadi ndogo ya vipengele.