ITR8104 Opto Kesici Veri Sayfası - 940nm Kızılötesi - 5V/20mA - Türkçe Teknik Doküman

1. Ürün Genel Bakış

ITR8104, temassız algılama ve anahtarlama uygulamaları için tasarlanmış kompakt bir opto kesici modülüdür. Tek bir siyah termoplastik gövde içinde bir kızılötesi yayan diyot ve bir NPN silikon fototransistör entegre eder. Bileşenler, birleşen optik eksenler üzerinde yan yana düzenlenmiştir. Normal durumda, fototransistör LED tarafından yayılan kızılötesi radyasyonu alır. Opak bir nesne, verici ve dedektör arasındaki ışık yolunu kestiğinde, fototransistör iletimi durdurur ve net bir anahtarlama sinyali sağlar.

Bu cihazın temel avantajları arasında hızlı tepki süresi, yüksek hassasiyet ve ortam ışığından gelen paraziti en aza indirmek için görünür spektrumun dışında olan 940nm tepe emisyon dalga boyu bulunur. Cihaz kurşunsuz malzemelerle üretilmiştir ve RoHS ve AB REACH gibi ilgili çevre düzenlemelerine uygundur.

2. Teknik Özellikler Detaylı İnceleme

2.1 Mutlak Maksimum Değerler

Cihazı bu limitlerin ötesinde çalıştırmak kalıcı hasara neden olabilir.

• Giriş (IR LED):
  • Güç Dağılımı (Pd): 75 mW (25°C veya altında)
  • Ters Gerilim (VR): 5 V
  • İleri Akım (IF): 50 mA
• Çıkış (Fototransistör):
  • Kolektör Güç Dağılımı (Pc): 75 mW
  • Kolektör Akımı (IC): 20 mA
  • Kolektör-Emitör Gerilimi (BV_CEO): 30 V
  • Emitör-Kolektör Gerilimi (BV_ECO): 5 V
• Termal:
  • Çalışma Sıcaklığı (T_opr): -25°C ila +85°C
  • Depolama Sıcaklığı (T_stg): -40°C ila +85°C
  • Bacak Lehimleme Sıcaklığı (T_sol): ≤5 saniye için 260°C (paketten 3mm ölçüldü)

2.2 Elektro-Optik Karakteristikler (T_a=25°C)

Bu parametreler, cihazın tipik çalışma koşulları altındaki performansını tanımlar.

• Giriş (IR LED) Karakteristikleri:
  • İleri Gerilim (V_F): 1.2V (Tipik), 1.6V (Maksimum) I_F=20mA'de
  • Ters Akım (I_R): 10 μA (Maksimum) V_R=5V'de
  • Tepe Dalga Boyu (λ_P): 940 nm (Tipik) I_F=20mA'de
• Çıkış (Fototransistör) Karakteristikleri:
  • Karanlık Akım (I_CEO): 100 nA (Maksimum) V_CE=20V, E_e=0mW/cm²'de
  • Kolektör-Emitör Doyma Gerilimi (V_CE(sat)): 0.4V (Maksimum) I_C=0.5mA, I_F=20mA'de
  • Kolektör Akımı (I_C(ON)): 0.5 mA (Minimum) V_CE=5V, I_F=20mA'de
  • Yükselme Süresi (t_r): 20 μs (Tipik) V_CE=5V, I_C=1mA, R_L=1kΩ'de
  • Düşme Süresi (t_f): 20 μs (Tipik) V_CE=5V, I_C=1mA, R_L=1kΩ'de

3. Performans Eğrisi Analizi

Veri sayfası, tasarım mühendisleri için gerekli olan çeşitli karakteristik eğriler sağlar.

3.1 IR LED Karakteristikleri

Grafikler, ileri akım ve ortam sıcaklığı arasındaki ilişkiyi gösterir ve güç limitleri içinde kalmak için yüksek sıcaklıklarda gerekli güç azaltmayı gösterir. Spektral hassasiyet eğrisi, 940nm'deki tepe emisyonunu doğrular. Başka bir grafik, tepe emisyon dalga boyunun ortam sıcaklığı ile olan küçük değişimini gösterir; bu, çoğu uygulama için tipik olarak ihmal edilebilir.

3.2 Fototransistör Karakteristikleri

Anahtar grafikler, çeşitli sıcaklıklarda kolektör akımı ve ileri akım (transfer karakteristikleri) arasındaki ilişkiyi içerir ve cihazın hassasiyetini vurgular. Kolektör güç dağılımı vs. ortam sıcaklığı grafiği, termal yönetim için çok önemlidir ve ortam sıcaklığı arttıkça izin verilen maksimum gücün nasıl azaldığını gösterir.

4. Mekanik ve Paket Bilgileri

4.1 Paket Boyutları

ITR8104 standart bir delikli pakette gelir. Kritik boyutlar arasında bacak aralığı, gövde genişliği ve toplam yükseklik bulunur. Aksi belirtilmedikçe tüm boyutlar milimetre cinsindendir ve genel tolerans ±0.3mm'dir. Bacak aralığı, bacakların plastik paket gövdesinden çıktığı noktada ölçülür.

4.2 Polarite Tanımlama ve Montaj

Cihaz standart bir pin yapısına sahiptir: kızılötesi LED anot ve katot ve fototransistör kolektör ve emitör. Gövde tipik olarak pin 1'i göstermek için işaretlenmiş veya şekillendirilmiştir. Bir PCB üzerine monte ederken, delikler, performansı düşürebilecek veya arızaya neden olabilecek epoksi gövde üzerinde mekanik stres oluşturmamak için bacak pozisyonlarıyla tam olarak hizalanmalıdır.

5. Lehimleme ve Montaj Kılavuzları

5.1 Bacak Şekillendirme

• Bükme işlemi, epoksi reçine gövdesinin altından 3mm'den daha uzak bir mesafede gerçekleştirilmelidir.
• Bacak şekillendirme işlemi, lehimleme işlemindenöncetamamlanmalıdır.
• Bükme sırasında, paket üzerinde stres oluşmasını önlemek için bacak çerçevesi güvenli bir şekilde tutulmalıdır.
• Bacak kesme işlemi oda sıcaklığında yapılmalıdır.

5.2 Lehimleme Önerileri

Termal hasarı önlemek için, lehim noktası ile epoksi ampul arasında minimum 3mm mesafe korunmalıdır.

• El Lehimleme:Uç sıcaklığı: Maks. 300°C (Maks. 30W). Lehimleme süresi: Bacak başına Maks. 3 saniye.
• Dalga/Daldırma Lehimleme:Ön ısıtma sıcaklığı: Maks. 100°C (Maks. 60 sn). Lehim banyosu sıcaklığı: Maks. 260°C. Bekleme süresi: Maks. 5 saniye.
• Lehimlemeden sonra hızlı soğutmadan kaçının. Cihazın yavaşça oda sıcaklığına dönmesine izin verin.
• Daldırma veya el lehimleme işlemi birden fazla kez yapılmamalıdır.

5.3 Önerilen Lehimleme Profili

Profil, bileşene termal şoku en aza indirmek için kademeli bir ön ısıtma, sıvılaşma sıcaklığının üzerinde kontrollü bir süre (tipik olarak 260°C) ve kontrollü bir soğutma hızı önerir.

6. Depolama ve Kullanım

• İlk Depolama (sevkiyattan sonra):10–30°C, ≤%70 RH, 3 aya kadar.
• Uzun Süreli Depolama (3 aydan fazla):10–25°C, %20–60 RH, nitrojen atmosferli kapalı bir kapta, bir yıla kadar.
• Paket Açıldıktan Sonra:10–25°C, %20–60 RH'de saklayın. 24 saat içinde veya mümkün olan en kısa sürede kullanın. Kullanılmayan cihazları hemen yeniden kapatın.
• Yoğuşmayı önlemek için yüksek nemli ortamlarda hızlı sıcaklık değişimlerinden kaçının.
• Temizlik:Bu cihaz için ultrasonik temizlikönerilmez.

7. Paketleme ve Sipariş Bilgileri

7.1 Paketleme Spesifikasyonu

Standart paketleme şu şekildedir: Tüp başına 100 adet, kutu başına 20 tüp ve koli başına 4 kutu.

7.2 Etiket Bilgisi

Ürün etiketi şu alanları içerir: Müşteri Ürün Numarası (CPN), Ürün Numarası (P/N), Paketleme Miktarı (QTY), Işık Şiddeti Sınıfı (CAT), Baskın Dalga Boyu Sınıfı (HUE), İleri Gerilim Sınıfı (REF), Parti Numarası (LOT No.) ve bir tarih/ay kodu (X).

8. Uygulama Önerileri

8.1 Tipik Uygulama Senaryoları

• Konum/Hız Algılama:Bilgisayar farelerinde, fotokopi makinelerinde ve disket sürücülerde dönüş veya doğrusal hareketi tespit etmek için.
• Temassız Anahtarlama:Otomat makinelerinde, güvenlik sistemlerinde ve endüstriyel otomasyonda nesne tespiti.
• Kenar Algılama:Yazıcı ve tarayıcılarda kağıt varlığını veya ortam kenarlarını tespit etmek için.
• Doğrudan Kart Montajı:Güvenilir, izole anahtarlama gerektiren delikli PCB uygulamaları için uygundur.

8.2 Tasarım Hususları

• Akım Sınırlama:Uzun vadeli güvenilirlik için ileri akımı (I_F) istenen değere (tipik olarak 20mA veya daha az) sınırlamak için IR LED ile her zaman seri bir direnç kullanın.
• Yük Direnci:Fototransistörün kolektörü ile besleme gerilimi (V_CC) arasına tipik olarak bir pull-up direnci bağlanır. Değer (örneğin, 1kΩ) çıkış gerilim salınımını ve anahtarlama hızını etkiler.
• Ortam Işığı:940nm filtre yardımcı olsa da, sensörü doğrudan ortam IR kaynaklarından (güneş ışığı veya akkor ampuller gibi) korumak için fiziksel bir bariyer veya muhafaza tasarlamak güvenilirliği artırır.
• Tepki Süresi:Yüksek hızlı uygulamalar için, tipik 20μs yükselme/düşme süresini göz önünde bulundurun ve sürücü devresinin bunu karşılayabildiğinden emin olun.
• Termal Yönetim:Özellikle yüksek ortam sıcaklığı ortamlarında güç azaltma eğrilerine uyun.

9. Teknik Karşılaştırma ve Farklılaşma

ITR8104 dengeli bir karakteristik seti sunar. 940nm dalga boyu, görünür ışık gürültüsüne karşı iyi bağışıklık sağlar. Yan yana, birleşen eksen tasarımı, iyi tanımlanmış bir algılama boşluğu sunar ve bu da onu kenar algılama ve hassas nesne konumlandırma için uygun kılar. Hızlı 20μs tepki süresi, orta hızlı sayma veya kodlama uygulamalarında kullanımı mümkün kılar. Delikli paket, titreşime maruz kalan uygulamalar için sağlam bir mekanik bağlantı sağlar. Yansıtıcı sensörlerle karşılaştırıldığında, kesiciler hedef nesnenin yansıtıcılığından etkilenmediği için daha kesin bir açık/kapalı sinyali sağlar.

10. Sıkça Sorulan Sorular (Teknik Parametrelere Dayalı)

10.1 IR LED için tipik çalışma akımı nedir?

Elektro-optik karakteristikler I_F= 20mA'de belirtilmiştir; bu yaygın ve güvenilir bir çalışma noktasıdır. Daha yüksek çıkış için mutlak maksimum 50mA'ye kadar sürülebilir, ancak bu dikkatli termal yönetim gerektirir ve uzun vadeli güvenilirliği azaltabilir.

10.2 Fototransistör ne kadar hassastır?

Anahtar parametre I_C(ON)'dir; IR LED 20mA ile sürüldüğünde ve V_CE=5V olduğunda en az 0.5mA olması garanti edilir. Bu, uygun bir pull-up direnci ile dijital anahtarlama arayüzleri için sağlam bir sinyal sağlar.

10.3 Bunu şeffaf nesneleri algılamak için kullanabilir miyim?

Hayır. ITR8104, kızılötesi ışını tamamen kesen opak nesneleri tespit etmek için tasarlanmıştır. Şeffaf veya yarı şeffaf malzemeler yeterli IR ışığının geçmesine izin verebilir ve fototransistörün tamamen kapanmasını engelleyebilir.

10.4 Bir nesne için verici ve dedektör arasında önerilen boşluk nedir?

Veri sayfası maksimum bir boşluk belirtmez. Etkili boşluk, hizalama ve IR LED'in yoğunluğu tarafından belirlenir. Güvenilir çalışma için, nesne iki eleman arasındaki birleşen optik yolu tamamen kaplamalıdır. Tipik algılama mesafesi, mekanik muhafaza tarafından tanımlanan birkaç milimetredir.

11. Pratik Tasarım ve Kullanım Örneği

Örnek: Bir Yazıcıda Kağıt Sıkışması Tespiti
Bir ITR8104, kağıt yolunun karşısına monte edilir. Bir mikrodenetleyici pini, IR LED'i 150Ω'luk bir direnç üzerinden sürer (3.3V'de I_F'yi ~20mA ile sınırlar). Fototransistör kolektörü, 3.3V'a 4.7kΩ'luk bir pull-up direnci üzerinden mikrodenetleyicinin dijital giriş pinine bağlanır. "Kağıt var" durumunda, kağıt ışını bloke eder, fototransistör kapalıdır ve giriş pini pull-up üzerinden YÜKSEK okunur. Kağıt yolu boş olduğunda, IR ışığı fototransistöre ulaşır, onu açar ve giriş pinini DÜŞÜK seviyeye çeker. Mikrodenetleyici bu pini izler. Kağıt beklendiğinde kalıcı bir YÜKSEK durum, bir sıkışma veya besleme hatasını gösterir. Hızlı tepki süresi, sıkışmanın hızlıca tespit edilmesini sağlar ve 940nm dalga boyu, oda aydınlatmasından kaynaklanan yanlış tetiklemeleri önler.

12. Çalışma Prensibi

ITR8104, modüle edilmiş ışık tespiti prensibiyle çalışır. Bir kızılötesi LED, 940nm dalga boyunda fotonlar yayar. LED'in karşısına konumlandırılmış bir silikon fototransistör, alıcı olarak görev yapar. Yeterli enerjiye sahip fotonlar fototransistörün taban bölgesine çarptığında, elektron-boşluk çiftleri oluştururlar. Bu fotogenerasyon akımı, taban akımı olarak hareket eder ve transistörün çok daha büyük bir kolektör akımı iletmesine neden olur (fotoelektrik etki ile transistör amplifikasyonunun birleşimi). Işık yolundaki opak bir nesnenin varlığı, fotonların fototransistöre ulaşmasını durdurur, taban akımını ortadan kaldırır ve transistörü kapatır. Bu, nesnenin varlığı veya yokluğu ile ilişkili bir dijital çıkış sinyali oluşturur.

13. Teknoloji Trendleri

Opto kesiciler, elektromekanik sistemlerde temel bileşenler olmaya devam etmektedir. Mevcut trendler, küçültmeye (daha küçük SMD paketleri), paket içinde daha temiz bir dijital çıkış sağlamak için ek sinyal koşullandırma devrelerinin (Schmitt tetikleyiciler veya yükselteçler gibi) entegrasyonuna ve çevresel kirleticilere karşı geliştirilmiş dirence odaklanmaktadır. Ayrıca, gelişmiş kodlama uygulamaları için daha yüksek hızlı varyantlara doğru bir eğilim vardır. Optik kesme prensibi, elektriksel izolasyonu, temassız doğası ve tamamen mekanik anahtarlara kıyasla güvenilirliği nedeniyle sağlam kalmaktadır.