ITR20001/T Opto Kesici Veri Sayfası - 4.0x4.0x2.5mm Paket - İleri Voltaj 1.2V - Tepe Dalga Boyu 940nm - Türkçe Teknik Doküman

1. Ürün Genel Bakışı

ITR20001/T, temas gerektirmeyen algılama uygulamaları için tasarlanmış yansımalı bir opto kesici modülüdür. Tek, kompakt siyah termoplastik bir gövde içinde bir kızılötesi yayan diyot ve bir NPN silikon fototransistör entegre eder. Bileşenler, birleşen optik eksenler üzerinde yan yana konumlandırılmıştır. Varsayılan durumda, fototransistör yayıcıdan radyasyon almaz. Yansıtıcı bir nesne algılama aralığına girdiğinde, yayıcıdan gelen kızılötesi ışık nesneden yansır ve fototransistör tarafından algılanır, bu da çıkış durumunda bir değişikliğe neden olur. Bu prensip, güvenilir nesne algılama ve konum algılama sağlar.

2. Temel Özellikler ve Uyumluluk

Cihaz, elektronik tasarım için çeşitli avantajlar sunar:

• Hızlı Tepki Süresi:Yüksek hızlı uygulamalara uygun hızlı algılama sağlar.
• Yüksek Hassasiyet:Fototransistör, giriş ışınımına göre güçlü bir çıkış sinyali sağlar.
• Kızılötesi Çalışma:İnsan gözüyle görülemeyen, ortam ışığı girişimini azaltan 940nm tepe emisyon dalga boyuna (λp) sahiptir.
• Çevresel Uyumluluk:Ürün kurşunsuzdur, RoHS ve AB REACH düzenlemelerine uygundur ve Halojensizdir (Br <900 ppm, Cl <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm).

3. Cihaz Seçimi ve Yapısı

Modül, optimum performans için belirli malzemelerle inşa edilmiştir:

• Kızılötesi Yayıcı (IR):Verimli kızılötesi iletimi için su berraklığında bir merceğin arkasında bulunan bir GaAlAs (Galüminyum Alüminyum Arsenür) çip kullanır.
• Fototransistör (PT):Görünür ışığı filtrelemek ve sinyal-gürültü oranını iyileştirmek için siyah bir merceğin arkasında bulunan bir Silikon çip kullanır.

Siyah gövde, nesne olmadığında yayıcı ve dedektör arasındaki dahili ışık yansımalarını (çapraz konuşma) en aza indirerek güvenilir bir kapalı durum sağlar.

4. Mutlak Maksimum Değerler

Cihazı bu sınırların ötesinde çalıştırmak kalıcı hasara neden olabilir. Tüm değerler 25°C ortam sıcaklığında (Ta) belirtilmiştir.

4.1 Giriş (Kızılötesi Yayıcı) Değerleri

• Güç Dağılımı (Pd):75 mW
• Ters Voltaj (VR):5 V
• Sürekli İleri Akım (IF):50 mA
• Tepe İleri Akım (IFP):1 A (Darbe genişliği ≤100μs, Görev döngüsü=%1)

4.2 Çıkış (Fototransistör) Değerleri

• Kolektör Güç Dağılımı (Pd):75 mW
• Kolektör Akımı (IC):20 mA
• Kolektör-Emitör Voltajı (BV_CEO):30 V
• Emitör-Kolektör Voltajı (BV_ECO):5 V

4.3 Genel Değerler

• Çalışma Sıcaklığı (T_opr):-40°C ila +85°C
• Depolama Sıcaklığı (T_stg):-40°C ila +85°C
• Bacak Lehimleme Sıcaklığı (T_sol):Paket gövdesinden 1/16 inç (yaklaşık 1.6mm) ölçüldüğünde 5 saniye boyunca 260°C.

5. Elektro-Optik Karakteristikler

Bu parametreler standart test koşulları altındaki (Ta=25°C) elektriksel ve optik performansı tanımlar.

5.1 Kızılötesi Yayıcı (Giriş) Karakteristikleri

• İleri Voltaj (V_F):I_F= 20mA'de 1.2 V (Tipik). Maksimum 1.5V'dur.
• Ters Akım (I_R):V_R= 5V'de maksimum 10 μA.
• Tepe Dalga Boyu (λ_P):I_F= 20mA'de 940 nm (Tipik).

5.2 Fototransistör (Çıkış) Karakteristikleri

• Karanlık Akım (I_CEO):Sıfır ışınımda (E_CE=0) V_e= 5V'de maksimum 100 nA. Bu, sensör kapalıykenki sızıntı akımıdır.
• Kolektör-Emitör Doyma Voltajı (V_CE(sat)):I_C= 2mA ve 1 mW/cm² ışınımda maksimum 0.4 V. Anahtarlama uygulamaları için düşük bir V_CE(sat) istenir.
• Kolektör Akımı (Transfer Oranı):
  • I_C(ON): V_CE= 5V ve I_F= 20mA'de minimum 200 μA. Bu, bir nesne algılandığındaki akımdır.
  • I_C(OFF): Aynı koşullar altında maksimum 2 μA, nesne olmadığında kalan akımı temsil eder.
• Anahtarlama Hızı:
  • Yükselme Süresi (t_r): 25 μs (Tipik)
  • Düşme Süresi (t_f): 25 μs (Tipik) V_CE=5V, I_C=100μA ve R_L=100Ω ile ölçülmüştür.

6. Performans Eğrisi Analizi

Veri sayfası, cihazın çeşitli koşullar altındaki davranışını gösteren grafiksel veriler sağlar.

6.1 Kızılötesi Yayıcı Eğrileri

• İleri Akım vs. Ortam Sıcaklığı:Sıcaklık arttıkça izin verilen maksimum ileri akımın azalmasını gösterir.
• Spektral Hassasiyet:940nm civarında merkezlenmiş dar emisyon bandını doğrular.
• Tepe Emisyon Dalga Boyu vs. Sıcaklık:Değişen sıcaklıkla tepe dalga boyundaki hafif kaymayı gösterir.
• İleri Akım vs. İleri Voltaj (IV Eğrisi):Seri direnç değerlerini hesaplamak için ilişkiyi sağlar.
• Radyant Yoğunluk vs. İleri Akım:Optik çıkış gücünü sürücü akımının bir fonksiyonu olarak gösterir.
• Bağıl Radyant Yoğunluk vs. Açısal Yer Değiştirme:IR LED'in emisyon desenini (ışın profili) tasvir eder.

6.2 Fototransistör Eğrileri

• Kolektör Güç Dağılımı vs. Ortam Sıcaklığı:Fototransistörün güç işlemesi için azaltma kılavuzları sağlar.
• Spektral Hassasiyet:Fototransistörün dalga boyları boyunca duyarlılığını, yayıcıyla eşleşmek için kızılötesi bölgede zirve yaparak gösterir.
• Bağıl Kolektör Akımı vs. Ortam Sıcaklığı:Fototransistörün hassasiyetinin sıcaklıkla nasıl değiştiğini gösterir.
• Kolektör Akımı vs. Işınım:Gelen ışık gücü ile çıkış akımı arasındaki doğrusal ilişkiyi gösteren, cihazın transfer karakteristiğini tanımlayan anahtar bir grafiktir.
• Kolektör Karanlık Akımı vs. Ortam Sıcaklığı:Sızıntı akımının sıcaklıkla nasıl arttığını gösterir, yüksek sıcaklıkta çalışma için önemlidir.
• Kolektör Akımı vs. Kolektör-Emitör Voltajı:Fototransistörün farklı ışınım seviyeleri altında aktif ve doygunluk bölgelerinde çalıştığını gösteren çıkış karakteristik eğrileri.

7. Mekanik ve Paket Bilgileri

ITR20001/T, kompakt, yüzey montaj uyumlu bir pakette bulunur.

7.1 Paket Boyutları

Sağlanan çizimden anahtar boyutlar yaklaşık 4.0mm uzunluk, 4.0mm genişlik ve 2.5mm yüksekliktir (bacaklar hariç). Bacak aralığı standart PCB montajı için tasarlanmıştır. Kritik bir not, muhtemelen PCB'de önerilen bir koruma bölgesini veya ısı dağıtım özelliğini ifade eden minimum 10.0mm alüminyum buharlaştırma alanı belirtir. Belirtilmemiş tüm toleranslar ±0.25mm'dir.

7.2 Polarite Tanımlama

Paket, IR yayıcının anot ve katodunu ve fototransistörün kolektör ve emitörünü tanımlamak için işaretler veya belirli bir şekil içerir. Tasarımcılar, doğru PCB düzeni ve montajı sağlamak için kesin pin çıkış bilgileri için boyut çizimine başvurmalıdır.

8. Lehimleme ve Montaj Kılavuzu

Cihaz, paket gövdesinden 1/16 inç (yaklaşık 1.6mm) ölçüldüğünde 5 saniye boyunca 260°C'de bacak lehimlemesi için derecelendirilmiştir. Bu, kurşunsuz (Sn-Ag-Cu) lehim pastası kullanan standart kızılötesi (IR) veya konveksiyon reflow lehimleme işlemleriyle uyumludur. Termal şok veya plastik gövdeye zarar vermekten kaçınmak için önerilen reflow profili takip edilmelidir. Cihaz kullanımdan önce kuru, kontrollü bir ortamda saklanmalıdır.

9. Paketleme ve Sipariş Bilgileri

Standart paketleme özellikleri aşağıdaki gibidir:

• Poşet başına 200 adet.
• Kutu başına 6 poşet.
• Koli başına 10 kutu.

Ürün etiketi, Müşteri Parça Numarası (CPN), Üretici Parça Numarası (P/N), Miktar (QTY) ve ışık şiddeti (CAT), baskın dalga boyu (HUE) ve ileri voltaj (REF) için çeşitli sıralama kodları için alanlar içerir. İzlenebilirlik için bir Lot Numarası ve tarih kodu (ay için 'X' ile tanımlanır) da sağlanır.

10. Uygulama Önerileri

10.1 Tipik Uygulama Senaryoları

ITR20001/T, aşağıdakiler dahil çeşitli temas gerektirmeyen algılama ve anahtarlama uygulamaları için uygundur:

• Fare ve Fotokopi Makinesi Mekanizmaları:Tekerlek veya kodlayıcı diski dönüşünü algılama.
• Anahtar ve Tarayıcı Sistemleri:Otomatik kapılar, otomatlar veya yazıcılarda kağıt algılama için nesne varlığı algılama.
• Disket Sürücüleri:Tarihsel olarak yazma koruma sekmesini veya disk takılmasını algılamak için kullanılmıştır.
• Genel Temassız Anahtarlama:Fiziksel temas olmadan nesne algılama, sayma veya limit algılama gerektiren herhangi bir uygulama.
• Doğrudan Kart Montajı:Kompakt SMD paketi, alan kısıtlı PCB tasarımları için idealdir.

10.2 Tasarım Hususları

• Akım Sınırlama Direnci:IR yayıcı ile ileri akımı (I_F) güvenli bir değerle sınırlamak için bir seri direnç kullanılmalıdır, normal çalışma için tipik olarak 20mA. R = (V_CC- V_F) / I_F.
• formülü kullanılarak hesaplanır.Yük Direnci:_CCGenellikle fototransistörün kolektörü ile besleme voltajı (V_L) arasına bir pull-up direnci bağlanır. Bu direncin değeri (R_L) çıkış voltaj salınımını ve anahtarlama hızını belirler. Daha küçük bir R
• daha hızlı anahtarlama sağlar ancak daha düşük çıkış voltajı değişimi sağlar.Ortam Işığı:
• Siyah mercek ve 940nm filtreleme girişimi azaltsa da, çok güçlü ortam kızılötesi kaynakları (örn. güneş ışığı, akkor ampuller) performansı etkileyebilir. Zorlu ortamlarda koruma veya optik filtreleme gerekli olabilir.Yansıtıcı Yüzey:
• Algılama mesafesi ve güvenilirliği, hedef nesnenin yansıtıcılığına bağlıdır. Beyaz veya metalik yüzeyler en iyi tepkiyi sağlar; koyu veya mat yüzeyler daha az aralık mesafeleri gerektirebilir.Hizalama:

Birleşen optik eksenler belirli bir algılama aralığı tanımlar. Nesne güvenilir algılama için bu aralık içinden geçmelidir.

11. Teknik Karşılaştırma ve Avantajlar

• Mekanik anahtarlara veya diğer optik sensörlere kıyasla, ITR20001/T belirgin faydalar sunar:Mekanik Anahtarlara Karşı:
• Temassız çalışma sağlar, aşınma ve yıpranmayı ortadan kaldırır, daha yüksek anahtarlama hızlarına olanak tanır ve sessiz çalışma sunar. Kontak sıçramasına karşı bağışıktır.Fotodiyot Tabanlı Sensörlere Karşı:
• Entegre fototransistör akım kazancı sağlar, belirli bir ışık girişi için daha yüksek çıkış akımı ile sonuçlanır, genellikle basit açık/kapalı algılama devrelerinde ek bir amplifikatör aşamasına ihtiyaç duyulmaz.Ayrık Yayıcı-Dedektör Çiftlerine Karşı:

Önceden hizalanmış, muhafazalı modül tasarımı ve montajı basitleştirir, tutarlı optik hizalamayı sağlar ve kart alanından tasarruf eder. Entegre siyah muhafaza dahili çapraz konuşmayı en aza indirir.

12. Sıkça Sorulan Sorular (Teknik Parametrelere Dayalı)

S: Tipik algılama mesafesi nedir?

C: Algılama mesafesi sabit bir parametre değildir; IR yayıcıya uygulanan sürücü akımına, hedef nesnenin yansıtıcılığına ve fototransistörden gereken çıkış akımına bağlıdır. Tasarımcılar, belirli bir aralık ve yansıtıcılık için beklenen sinyali hesaplamak için "Kolektör Akımı vs. Işınım" grafiğini ve "Radyant Yoğunluk vs. İleri Akım" grafiğini kullanmalıdır.

S: IR yayıcıyı doğrudan bir voltaj kaynağı ile sürebilir miyim?_FC: Hayır. IR yayıcı bir diyottur ve aşırı akımdan hasarı önlemek için harici bir seri direnç ile akımı sınırlandırılmalıdır, Mutlak Maksimum Değerlerde belirtildiği gibi (I

maks = 50mA).

S: Çıkışı bir mikrokontrolöre nasıl bağlarım?

C: En basit yöntem, fototransistörü bir anahtar olarak kullanmaktır. Kolektörden mikrokontrolörün mantık voltajına (örn. 3.3V veya 5V) bir pull-up direnci (örn. 10kΩ) bağlayın. Emitörü toprağa bağlayın. Kolektör düğümü, nesne algılanmadığında (karanlık) yüksek (mantık 1) çekilecek ve bir nesne ışığı fototransistöre yansıttığında, onu açarak düşük (mantık 0) çekilecektir.

S: Tepki süresi neden 100Ω yük direnci ile belirtilmiştir?_LC: Anahtarlama hızı, fototransistörün bağlantı kapasitansı ve yük direnci (R_L) tarafından oluşturulan RC zaman sabitinden etkilenir. Daha küçük bir R_L (100Ω gibi) daha hızlı bir zaman sabiti verir, cihazın içsel hızının ölçülmesine izin verir. Daha yüksek voltaj salınımı için daha büyük bir R

ile gerçek bir uygulamada anahtarlama hızı daha yavaş olacaktır.

13. Çalışma Prensibi_{ITR20001/T, modüle edilmiş ışık yansıması prensibiyle çalışır. Dahili kızılötesi LED 940nm'de ışık yayar. Bu dalga boyuna duyarlı olan fototransistör, normal koşullarda (nesne yokken) LED'in ışık demetini doğrudan "görmeyecek" şekilde konumlandırılmıştır. Çıkışı yüksek empedanslı/düşük akımlı bir durumda (karanlık akım) kalır. Yansıtıcı bir nesne, yayıcı ve dedektör arasındaki önceden tanımlanmış aralığa girdiğinde, kızılötesi ışığın bir kısmını fototransistörün aktif alanına yansıtır. Bu gelen ışık, fototransistörde taban akımı üretir, onu açarak önemli ölçüde daha yüksek bir kolektör akımı (I}C(ON)

) iletmesine neden olur. Çıkış pinlerindeki bu akım/voltaj değişikliği harici devre tarafından algılanır ve nesnenin varlığını işaret eder.

14. Sorumluluk Reddi ve Kullanım Notları

• Veri sayfasındaki kritik sorumluluk reddi beyanlarına uyulmalıdır:
• Üretici, ürün malzemelerini ayarlama hakkını saklı tutar.
• Ürün, sevk tarihinden itibaren 12 ay boyunca yayınlanan özelliklere uygundur.
• Grafikler ve tipik değerler yalnızca referans içindir ve garanti edilmez.
• Mutlak Maksimum Değerler aşılmamalıdır. Üretici, yanlış kullanımdan kaynaklanan hasarlardan sorumluluk kabul etmez.