ITR8102 Opto Kesici Veri Sayfası - 4.8x4.8x3.2mm Paket Boyutları - İleri Voltaj 1.25V - Tepe Dalga Boyu 940nm - Türkçe Teknik Dokümantasyon

1. Ürün Genel Bakış

ITR8102, temasız algılama uygulamaları için tasarlanmış kompakt bir opto kesici modülüdür. Siyah bir termoplastik muhafaza içinde, yakınsak optik eksenler üzerinde hizalanmış bir kızılötesi yayan diyot (IRED) ve bir silikon fototransistörü entegre eder. Bu konfigürasyon, fototransistörün normal koşullar altında IRED'den gelen radyasyonu almasını sağlar. Opak bir nesne, yayıcı ve dedektör arasındaki ışık yolunu kestiğinde, fototransistör iletimi durdurur ve nesne tespiti veya konum algılaması sağlar.

Temel özellikler arasında hızlı tepki süresi, yüksek hassasiyet ve RoHS ve EU REACH gibi çevresel standartlara uyum bulunur. Cihaz kurşunsuz malzemeler kullanılarak üretilmiştir.

2. Teknik Parametre Derinlemesine İnceleme

2.1 Mutlak Maksimum Değerler

Bu değerler, cihaza kalıcı hasar verebilecek sınırları tanımlar. Bu koşullar altında çalışma garanti edilmez.

• Giriş Güç Dağılımı (Pd):25°C veya altındaki serbest hava sıcaklığında 75 mW.
• Giriş Ters Voltaj (VR):Maksimum 5 V.
• Giriş İleri Akım (IF):Maksimum 50 mA.
• Çıkış Kollektör Güç Dağılımı (Pc):75 mW.
• Çıkış Kollektör Akımı (IC):Maksimum 20 mA.
• Kollektör-Emitör Voltajı (BVCEO):Maksimum 30 V.
• Çalışma Sıcaklığı (Topr):-25°C ila +85°C.
• Depolama Sıcaklığı (Tstg):-40°C ila +85°C.
• Bacak Lehimleme Sıcaklığı (Tsol):Paketten 3mm ölçüldüğünde, 5 saniyeden az süre için 260°C.

2.2 Elektro-Optik Özellikler

Bu parametreler Ta=25°C'de ölçülür ve tipik çalışma performansını tanımlar.

• İleri Voltaj (VF):IF=20mA'de tipik 1.25V, maksimum 1.60V.
• Ters Akım (IR):VR=5V'de maksimum 10 μA.
• Tepe Dalga Boyu (λP):IF=20mA'de 940 nm.
• Karanlık Akım (ICEO):Sıfır ışınım şiddetinde (Ee=0 mW/cm²) VCE=20V'de maksimum 100 nA.
• Kollektör-Emitör Doyma Voltajı (VCE(sat)):IC=0.9mA ve IF=20mA'de maksimum 0.4V.
• Kollektör Akımı (IC(ON)):Minimum 0.9mA, tipik değerler daha yüksek, VCE=5V ve IF=20mA'de maksimum 15mA'ye kadar.
• Yükselme/Düşme Süresi (tr, tf):Belirtilen test koşullarında (VCE=5V, IC=1mA, RL=1kΩ) tipik olarak her biri 15 μsn.

3. Performans Eğrisi Analizi

3.1 IR Yayıcı Özellikleri

Veri sayfası, kızılötesi yayıcı bileşeni için tipik eğriler sağlar.İleri Akım - İleri Voltajeğrisi, akım sınırlayıcı sürücü devresini tasarlamak için gerekli olan doğrusal olmayan ilişkiyi gösterir.İleri Akım - Ortam Sıcaklığıeğrisi, aşırı ısınmayı önlemek için ortam sıcaklığı arttıkça izin verilen maksimum ileri akımın gerekli azaltılmasını gösterir.Spektral Dağılımeğrisi, fototransistörün hassasiyetiyle eşleşmek ve ortam görünür ışığından gelen paraziti en aza indirmek için en uygun olan 940nm'deki tepe emisyonunu doğrular.

3.2 Fototransistör Özellikleri

Fototransistör için anahtar eğriSpektral Hassasiyetgrafiğidir. Bu, dedektörün farklı dalga boylarındaki tepkiselliğini gösterir ve yaklaşık 940nm civarındaki yakın kızılötesi bölgede zirve yapar. IR yayıcının çıkışıyla bu kesin spektral eşleşme, algılama sisteminde yüksek hassasiyet ve sinyal-gürültü oranı sağlar.

4. Mekanik ve Paket Bilgileri

4.1 Paket Boyutları

ITR8102, standart 4 bacaklı yandan bakışlı bir pakette bulunur. Kritik boyutlar arasında yaklaşık 4.8mm uzunluk, 4.8mm yükseklik ve 3.2mm genişlik (bacaklar hariç) bulunur. Bacak aralığı 2.54mm'dir (0.1 inç). Aksi belirtilmedikçe tüm boyutlar milimetre cinsindendir ve genel tolerans ±0.3mm'dir. Bacaklar, yayıcı ve dedektör arasında çapraz konuşmayı önlemek için optik bir bariyer görevi gören siyah plastik muhafazanın altından çıkar.

4.2 Polarite Tanımlama

Bileşen standart bir pin konfigürasyonu kullanır. Cihaza önden (mercek açıklıkları olan taraftan) bakıldığında, bacaklar tipik olarak soldan sağa şu şekilde düzenlenir: IRED'in Anodu, IRED'in Katodu, Fototransistörün Emitörü, Fototransistörün Kollektörü. Doğru devre bağlantısını sağlamak için kesin tanımlama için paket diyagramına başvurmak çok önemlidir.

5. Lehimleme ve Montaj Kılavuzları

5.1 Bacak Şekillendirme

Bacaklar lehimlemeden önce şekillendirilmelidir. Bükme, stres kaynaklı çatlakları veya performans düşüşünü önlemek için epoksi paket gövdesinin altından 3mm'den daha uzak bir mesafede gerçekleşmelidir. Bükme sırasında, epoksi ampul üzerindeki stresi önlemek için bacak çerçevesi güvenli bir şekilde tutulmalıdır. Bacakların kesilmesi oda sıcaklığında yapılmalıdır.

5.2 Lehimleme Süreci

Önerilen lehimleme koşulları güvenilirlik için kritiktir.

• El Lehimlemesi:Havya ucu sıcaklığı maksimum 300°C (30W havya için), her bacak için lehimleme süresi maksimum 3 saniye.
• Dalga/DIP Lehimleme:Ön ısıtma sıcaklığı maksimum 100°C, 60 saniyeye kadar. Lehim banyosu sıcaklığı maksimum 260°C, maksimum bekleme süresi 5 saniye.
• Kritik Mesafe:Lehim noktası, termal hasarı önlemek için epoksi ampulden en az 3mm uzakta olmalıdır.
• Süreç Limiti:DIP veya el lehimlemesi birden fazla kez yapılmamalıdır.

Termal şoku en aza indirmek için kontrollü bir rampa yükselmesi, bir tepe sıcaklığı platosu ve kontrollü bir soğutma aşamasını vurgulayan önerilen bir lehimleme sıcaklık profili sağlanır.

5.3 Temizleme ve Depolama

Ultrasonik temizleme, iç bileşenlere veya epoksi contaya zarar verebileceğinden yasaktır. Depolama için, cihazlar sevkiyattan sonra 10-30°C ve ≤%70 RH'de 3 aya kadar saklanmalıdır. Daha uzun depolama için (bir yıla kadar), 10-25°C ve %20-60 RH'de bir nitrojen atmosferi önerilir. Nem bariyerli torba açıldıktan sonra, cihazlar 24 saat içinde kullanılmalı veya derhal yeniden kapatılmalıdır.

6. Paketleme ve Sipariş Bilgileri

Standart paketleme spesifikasyonu, tüp başına 100 adet, kutu başına 20 tüp ve koli başına 4 kutudur, koli başına toplam 8000 adet. Paketleme üzerindeki etiket, izlenebilirlik için Müşteri Parça Numarası (CPN), Üretici Parça Numarası (P/N), Paketleme Miktarı (QTY) ve Lot Numarası (LOT No.) alanlarını içerir.

7. Uygulama Önerileri

7.1 Tipik Uygulama Senaryoları

ITR8102, aşağıdakilerle sınırlı olmamak üzere çeşitli temasız algılama ve anahtarlama uygulamaları için uygundur:

• Yazıcı/Tarayıcı/Fotokopi Makinelerinde Konum Algılama:Kağıt varlığını, tepsi konumunu veya taşıyıcı başlangıç konumunu tespit etme.
• Döner Kodlama:Motorlarda, fanlarda veya disket sürücülerinde hızı veya konumu ölçmek için yarıklı bir tekerlek ile birlikte kullanılır.
• Nesne Tespiti:Satış makinelerinde, endüstriyel otomasyonda veya güvenlik sistemlerinde bir nesnenin varlığını veya yokluğunu tespit etme.
• Temassız Anahtarlama:Tüketici elektroniği veya cihazlarında dokunmasız anahtarlar uygulama.

7.2 Tasarım Hususları

• Akım Sınırlayıcı Direnç:İleri akımı (IF) istenen değere (örneğin, tipik çalışma için 20mA) sınırlamak için IRED anodu ile seri olarak harici bir direnç bağlanmalıdır; bu, besleme voltajı ve IRED'in ileri voltajı (VF) temel alınarak hesaplanır.
• Fototransistör Öngerilimi:Bir yük direnci (RL), fototransistörün kollektörü ile pozitif besleme arasına bağlanır. RL'nin değeri çıkış voltaj salınımını ve anahtarlama hızını belirler. Tipik bir değer 1kΩ'dur.
• Ortam Işığı Bağışıklığı:Siyah muhafaza ve 940nm eşleşen dalga boyu çifti, ortam görünür ışığının iyi bir şekilde reddedilmesini sağlar. Yüksek ortam IR ortamları için modülasyon/demodülasyon teknikleri gerekli olabilir.
• Açıklık ve Boşluk Tasarımı:Algılama mesafesi ve çözünürlük, ışın demetini kesen nesnenin boyutuna ve hizalamasına bağlıdır. Yakınsak optik eksen, belirli bir algılama boşluğunu tanımlar.
• Isı Yönetimi:Giriş güç dağılımının (Pd) güvenli sınırları aşmamasını sağlamak için, ileri akım, daha yüksek ortam sıcaklıklarında azaltma eğrisine göre azaltılmalıdır.

8. Teknik Karşılaştırma ve Farklılaşma

ITR8102, genel amaçlı opto-kesme için dengeli bir özellikler seti sunar. Anahtar farklılaştırıcıları arasında orta hızlı algılama için uygun nispeten hızlı 15μs tepki süresi, güçlü bir çıkış sinyali sağlayan yüksek minimum kollektör akımı (0.9mA) ve kompakt, endüstri standardı bir paket bulunur. Yansıtıcı sensörlerle karşılaştırıldığında, ITR8102 gibi kesici modüller, hedef nesnenin yansıtıcılığındaki değişikliklerden etkilenmedikleri için daha yüksek güvenilirlik ve tutarlılık sağlar. Fiziksel bir boşlukla yan yana konfigürasyon, belirli bir düzlemden geçen nesneleri tespit etmek için idealdir.

9. Sıkça Sorulan Sorular (SSS)

9.1 Tipik algılama mesafesi veya boşluğu nedir?

Algılama boşluğu, paket içindeki yayıcı ve dedektör mercekleri arasındaki mekanik ayrım ile tanımlanır. ITR8102 için bu sabit, dahili bir boşluktur. Cihaz, bu boşluğa yerleştirilen ve kızılötesi ışın demetini kesen herhangi bir opak nesneyi tespit eder. Etkili "algılama mesafesi" temelde sıfırdır, çünkü nesne fiziksel olarak yarığa girmelidir.

9.2 IRED'i doğrudan bir voltaj kaynağı ile sürebilir miyim?

Hayır. IRED, dinamik bir direnci ve ileri voltaj düşüşü olan bir diyottur. VF'yi aşan bir voltaj kaynağına doğrudan bağlamak aşırı akım akışına neden olur ve potansiyel olarak cihazı yok eder. Seri bir akım sınırlayıcı direnç zorunludur.

9.3 Fototransistör çıkışını bir mikrodenetleyiciye nasıl bağlarım?

Fototransistör, ışığa bağlı bir anahtar gibi davranır. Yük direnci (RL) VCC'ye bağlıyken, ışın demeti engellenmediğinde (AÇIK durum) kollektör çıkışı düşük (VCE(sat) yakınında) çekilir. Işın demeti engellendiğinde, transistör kapanır ve kollektör çıkışı yüksek (VCC'ye) gider. Bu dijital sinyal, bir mikrodenetleyicinin dijital giriş pini tarafından doğrudan okunabilir. Işık yoğunluğunun analog algılanması için, RL üzerindeki voltaj bir ADC ile ölçülebilir, ancak doğrusallık sınırlı olabilir.

9.4 Lehimleme mesafesi (3mm) neden bu kadar kritiktir?

Yarı iletken çipleri kapsayan epoksi paket, aşırı termal strese karşı hassastır. Gövdeye çok yakın lehimleme, aşırı ısı transferine neden olabilir, epoksiyi çatlatabilir, içerideki tel bağlantılarını hasar verebilir veya merceğin optik özelliklerini değiştirebilir, bu da anında arızaya veya uzun vadeli güvenilirliğin azalmasına yol açabilir.

10. Pratik Tasarım Örneği

Örnek: Masaüstü Yazıcıda Kağıt Bitti Sensörü

Bu uygulamada, ITR8102, yazıcının ana kartına monte edilir ve algılama boşluğu, kağıt yığınının geçtiği bir yol ile hizalanacak şekilde konumlandırılır. Kağıt bittiğinde, kağıt tepsisine bağlı mekanik bir kol veya bayrak, sensörün boşluğuna girer.

Devre Uygulaması:IRED, yazıcının 5V mantık beslemesinden, 180Ω seri direnç ((5V - 1.25V)/20mA ≈ 187Ω, standart değer 180Ω) üzerinden sabit 20mA akım ile sürülür. Fototransistörün kollektörü, 4.7kΩ çekme direnci üzerinden 5V beslemeye ve ayrıca yazıcının mikrodenetleyicisindeki bir GPIO pinine bağlanır.

Çalışma:Kağıt olduğunda, bayrak boşluk dışındadır, ışın demeti kesilmez, fototransistör AÇIK'tır, kollektör çıkışını DÜŞÜK seviyeye çeker. Mikrodenetleyici, kağıt olduğunu gösteren bir mantık '0' okur. Kağıt bittiğinde, bayrak boşluğa girer, ışın demetini engeller. Fototransistör KAPANIR, çekme direncinin kollektör çıkışını YÜKSEK seviyeye getirmesine izin verir. Mikrodenetleyici, kullanıcı arayüzünde "Kağıt Bitti" uyarısını tetikleyen bir mantık '1' okur. ITR8102'nin hızlı tepki süresi, anında tespiti sağlar.

11. Çalışma Prensibi

ITR8102, modüle edilmiş ışık iletimi ve tespiti prensibi ile çalışır. Dahili kızılötesi ışık yayan diyot (IRED), uygun bir akım ile ileri öngerilimli olduğunda 940nm tepe dalga boyunda fotonlar yayar. Bu fotonlar, muhafaza içindeki küçük, hassas bir şekilde hizalanmış hava boşluğundan geçer. IRED'in karşısına yerleştirilmiş silikon fototransistör, bu spesifik dalga boyuna duyarlıdır. Fotonlar fototransistörün taban bölgesine çarptığında, elektron-delik çiftleri oluşturur, etkili bir şekilde transistörü açan bir taban akımı yaratır ve çok daha büyük bir kollektör akımının akmasına izin verir. Bu kollektör akımı, alınan kızılötesi ışığın yoğunluğu ile orantılıdır. Opak bir nesne boşluğa girdiğinde, foton akısını engeller, fototransistörün taban akımı neredeyse sıfıra (karanlık akım) düşer ve transistör kapanır. Çıkıştaki bu belirgin AÇIK/KAPALI elektriksel durum, doğrudan optik yolda bir nesnenin varlığına veya yokluğuna karşılık gelir.

12. Teknoloji Trendleri

Opto kesici teknolojisi, optoelektronik ve üretimdeki gelişmelerle birlikte gelişmeye devam etmektedir. Trendler arasında, tüketici elektroniği ve giyilebilir cihazlarda küçültmeyi sağlamak için daha da küçük paket ayak izlerine sahip cihazların geliştirilmesi bulunur. Ayrıca, daha hızlı veri kodlama ve yüksek hızlı endüstriyel otomasyonu desteklemek için daha yüksek anahtarlama hızlarına doğru bir itiş vardır. Sinyal koşullandırma veya akım sınırlayıcı dirençler için dahili Schmitt tetikleyiciler gibi ek işlevlerin entegrasyonu, devre tasarımını basitleştirir. Ayrıca, kalıplama malzemeleri ve süreçlerindeki iyileştirmeler, çevresel sağlamlığı artırır ve otomotiv ve endüstriyel uygulamalar için daha geniş sıcaklık ve nem aralıklarında çalışmaya izin verir. Temel prensip sağlam kalır, güvenilir, temasız konum ve nesne tespiti için opto kesicilerin devam eden önemini sağlar.