ITR8402-F-A Opto Kesici Veri Sayfası - Boyutlar 4.0x2.0x3.0mm - İleri Voltaj 1.2V - Tepe Dalga Boyu 940nm - Türkçe Teknik Doküman

1. Ürün Genel Bakış

ITR8402-F-A, temassız algılama uygulamaları için tasarlanmış kompakt bir opto kesici modülüdür. Siyah termoplastik bir gövde içinde, yakınsak bir optik eksen üzerinde hizalanmış bir kızılötesi yayan diyot (IRED) ve bir silikon fototransistörü entegre eder. Temel çalışma prensibi, fototransistörün normal koşullar altında IRED tarafından yayılan kızılötesi radyasyonu almasını içerir. Opak bir nesne, verici ve dedektör arasındaki optik yolu kestiğinde, fototransistör sinyali almayı durdurur ve bu da nesne tespiti veya konum algılamasını sağlar.

Bu cihazın temel özellikleri 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 malzemeler kullanılarak üretilmiştir ve RoHS ve AB REACH gibi ilgili çevre düzenlemelerine uygundur.

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 (IRED):Güç dağılımı (Pd), 25°C veya altındaki serbest hava sıcaklığında 75 mW'dır. Maksimum ters voltaj (VR) 5V ve maksimum ileri akım (IF) 50 mA'dır.
• Çıkış (Fototransistör):Kolektör güç dağılımı (Pd) 75 mW'dır. Maksimum kolektör akımı (IC) 20 mA'dır. Kolektör-emiter voltajı (BV_CEO) 30V ve emiter-kolektör voltajı (BV_ECO) 5V'dır.
• Çevresel:Çalışma sıcaklığı (T_opr) aralığı -25°C ila +85°C'dir. Depolama sıcaklığı (T_stg) aralığı -40°C ila +85°C'dir. Paket gövdesinden 3mm ölçülen kurşun lehimleme sıcaklığı (T_sol), 5 saniye veya daha kısa bir süre için 260°C'yi geçmemelidir.

2.2 Elektro-Optik Özellikler

Bu parametreler, ortam sıcaklığında (T_a) 25°C'de ölçülür ve cihazın tipik performansını tanımlar.

• Giriş (IRED):Tipik ileri voltaj (V_F), ileri akımda (I_F) 20mA'de 1.2V'dur, maksimum 1.5V'dur. Ters akım (I_R), V_R=5V'de maksimum 10 µA'dır. Tepe dalga boyu (λ_P) 940nm'dir.
• Çıkış (Fototransistör):Karanlık akım (I_CEO), sıfır ışınımda V_CE=20V'de maksimum 100 nA'dır. Kolektör-emiter doyum voltajı (V_CE(sat)), kolektör akımı (I_C) 2mA ve ışınım (E_e) 1 mW/cm² olduğunda maksimum 0.4V'dur.
• Transfer Karakteristikleri:Minimum kolektör akımı (I_C(ON)), V_CE=5V ve I_F=20mA olduğunda 0.5 mA'dır. Tipik yükselme süresi (t_r) ve düşme süresi (t_f), V_CE=5V, I_C=1mA ve yük direnci (R_L) 1 kΩ test koşullarında her ikisi de 15 µs'dir.

3. Performans Eğrisi Analizi

Veri sayfası, hem IR verici hem de fototransistör için tipik karakteristik eğrileri sağlar. Bu eğriler, cihazın değişen koşullar altındaki davranışını anlamak için gereklidir.

3.1 IR Verici Karakteristikleri

Eğriler, sürücü devresini tasarlamak için kritik olan ileri akım ve ileri voltaj arasındaki ilişkiyi gösterir. Ayrıca, ortam sıcaklığı arttıkça kolektör güç dağılımının azalmasını gösterir, bu da termal yönetim için hayati önem taşır. Spektral hassasiyet eğrisi, 940nm'deki tepe emisyonunu doğrular.

3.2 Fototransistör Karakteristikleri

Fototransistör için spektral hassasiyet eğrisi, farklı dalga boylarındaki duyarlılığını gösterir; tepe hassasiyeti tipik olarak IR vericinin 940nm çıkışıyla hizalanır, bu da optimum bağlantı verimliliğini sağlar.

4. Mekanik ve Paket Bilgisi

4.1 Paket Boyutları

ITR8402-F-A, kompakt, endüstri standardı bir pakette bulunur. Ana boyutlar arasında genel gövde boyutu, bacak aralığı ve optik açıklığın konumu yer alır. Aksi belirtilmedikçe tüm boyutlar milimetre cinsinden ve standart tolerans ±0.3 mm olarak belirtilmiştir. Bacak aralığı, bacakların paket gövdesinden çıktığı noktada ölçülür.

4.2 Polarite Tanımlama

Bileşen, delikli montaj için tasarlanmıştır. IRED anot ve katot ile fototransistör kolektör ve emiterin doğru elektriksel bağlantısını sağlamak için PCB düzeni ve montajı sırasında pin yapılandırması dikkatlice gözlemlenmelidir.

5. Lehimleme ve Montaj Kılavuzları

5.1 Bacak Şekillendirme

Bacak şekillendirme gerekliyse, bu işlem lehimlemedenönceyapılmalıdır. Bükme, stres kaynaklı hasarı önlemek için epoksi paketin tabanından en az 3mm mesafede gerçekleştirilmelidir. Bükme sırasında bacaklar sabitlenmeli ve paketin kendisine dokunulmamalı veya stres uygulanmamalıdır. Bacak kesme işlemi oda sıcaklığında yapılmalıdır.

5.2 Lehimleme Süreci

Lehimleme, termal veya mekanik hasarı önlemek için dikkatle yapılmalıdır.

• El Lehimleme:Maksimum havya ucu sıcaklığı 300°C (maksimum 30W güçlü havya için). Her bacak için lehimleme süresi 3 saniyeyi geçmemelidir. Lehim noktasından epoksi ampule kadar minimum 3mm mesafe korunmalıdır.
• Dalga/DIP Lehimleme:Maksimum ön ısıtma sıcaklığı 60 saniyeye kadar 100°C'dir. Lehim banyosu sıcaklığı 260°C'yi geçmemeli ve bekleme süresi maksimum 5 saniye olmalıdır. Epoksi ampulden 3mm mesafe kuralı burada da geçerlidir.

Kontrollü rampa yükselişi, tanımlanmış bir tepe sıcaklık platosu ve kontrollü soğuma aşamasını vurgulayan önerilen bir lehimleme sıcaklık profili sağlanmıştır. Hızlı soğutma önerilmez. Lehimleme (dip veya el) birden fazla kez yapılmamalıdır. Lehimlemeden sonra, cihaz oda sıcaklığına dönene kadar mekanik şoklardan korunmalıdır.

5.3 Temizleme ve Depolama

Monte edilmiş cihazın ultrasonik temizliği, iç hasara neden olabileceğinden yasaktır. Depolama için, cihazlar %70 veya daha düşük bağıl nemde 10-30°C'de tutulmalıdır. Orijinal nakliye paketinde önerilen depolama ömrü 3 aydır. Daha uzun depolama için, 10-25°C sıcaklıkta ve %20-60 bağıl nemde nitrojen atmosferi önerilir. Açıldıktan sonra, cihazlar 24 saat içinde kullanılmalı ve kalan bileşenler derhal yeniden kapatılmalıdır.

6. Paketleme ve Sipariş Bilgisi

Standart paketleme spesifikasyonu, tüp başına 90 adet, kutu başına 48 tüp ve koli başına 4 kutudur. Paketleme üzerindeki etiket, Müşteri Parça Numarası (CPN), Parça Numarası (P/N), Paketleme Miktarı (QTY), Sıralama (CAT), Referans (REF) ve Lot Numarası (LOT No) alanlarını içerir.

7. Uygulama Önerileri

7.1 Tipik Uygulama Senaryoları

ITR8402-F-A, bilgisayar fareleri ve fotokopi makinelerinde konum algılama, tarayıcılar ve disket sürücülerde kağıt tespiti, yazıcılarda kenar algılama ve genel amaçlı nesne tespiti dahil olmak üzere çeşitli temassız algılama ve anahtarlama uygulamaları için uygundur. Delikli paketi, geniş bir tüketici ve endüstriyel elektronik yelpazesinde doğrudan kart montajı için uygun kılar.

7.2 Tasarım Hususları

Bu opto kesici ile tasarım yaparken, birkaç faktör kritik öneme sahiptir:

• Devre Tasarımı:IRED'in belirtilen ileri akımı (I_F) içinde çalışması için bir akım sınırlama direnci zorunludur. Fototransistör çıkışı tipik olarak, ışın kesintiye uğramadığında mantık yüksek seviyesini tanımlamak için bir pull-up direnci gerektirir.
• Mekanik Entegrasyon:PCB delikleri, montaj stresini önlemek için bileşen bacaklarıyla tam olarak hizalanmalıdır. Verici ve dedektör arasındaki yuva, tıkanıklıklardan ve kirlilikten uzak tutulmalıdır.
• Termal Yönetim:Hem IRED hem de fototransistörün güç dağılımı, özellikle yüksek ortam sıcaklığı ortamlarında dikkate alınmalıdır. Rehberlik için güç azaltma eğrilerine bakınız.
• Ortam Işığı Bağışıklığı:940nm dalga boyu ve gövde bir miktar bağışıklık sağlasa da, sistemin kontrollü bir ışık ortamında çalışacak şekilde tasarlanması veya modüle edilmiş IR sinyallerinin kullanılması, zorlu koşullarda güvenilirliği artırabilir.

8. Teknik Karşılaştırma ve Farklılaşma

ITR8402-F-A, hız, hassasiyet ve boyut arasında bir denge sunar. Hızlı 15µs tepki süresi, onu kodlayıcılar veya yüksek hızlı sayma gibi hızlı tespit gerektiren uygulamalar için uygun kılar. Yüksek hassasiyet, daha düşük sürücü akımlarında veya tozlu ortamlarda bile güvenilir çalışma sağlar. Standart bir paketteki yan yana, yakınsak eksen tasarımı, daha özelleşmiş veya yansıtıcı sensörlere kıyasla birçok yaygın algılama ihtiyacı için uygun maliyetli bir çözüm sunar.

9. Sıkça Sorulan Sorular (SSS)

9.1 Tipik algılama mesafesi veya aralığı nedir?

Veri sayfası maksimum bir algılama aralığı belirtmez. Bu parametre büyük ölçüde IRED'e uygulanan akıma, belirli fototransistörün hassasiyetine, gerekli çıkış sinyali salınımına ve kesinti yapan nesnenin özelliklerine (opaklık, boyut) bağlıdır. Her uygulama için deneysel olarak belirlenir.

9.2 Bu sensörü güneş ışığında kullanabilir miyim?

Doğrudan güneş ışığı önemli miktarda kızılötesi radyasyon içerir ve fototransistörü doyurabilir, bu da güvenilmez çalışmaya neden olur. Açık hava veya yüksek ortam ışığı uygulamaları için ek koruma, optik filtreleme veya senkron dedeksiyonlu modüle edilmiş bir IR sinyalinin kullanılması şiddetle tavsiye edilir.

9.3 Yükselme/düşme süresi neden 1kΩ yük ile belirtilmiştir?

Bir fototransistörün anahtarlama hızı, birleşim kapasitansı ve yük direnci tarafından oluşturulan RC zaman sabitinden etkilenir. Standart bir yük (1 kΩ) ile belirtilmesi, cihazlar arasında tutarlı bir karşılaştırma yapılmasını sağlar. Farklı bir yük direnci kullanmak, etkin yükselme ve düşme sürelerini değiştirecektir.

10. Pratik Tasarım ve Kullanım Örnekleri

10.1 Vaka Çalışması: Yazıcıda Kağıt Sıkışması Tespiti

Bu uygulamada, kağıt yoluna boyunca birden fazla ITR8402-F-A sensörü yerleştirilir. IR ışını normalde kağıdın varlığı ile kesintiye uğrar. Kağıt sıkışması, ışının iki sensör arasındaki beklenen geçiş süresinden daha uzun süre kesintisiz kalması (fototransistör AÇIK) veya kağıdın olmaması gereken bir sensörde kesintiye uğraması (fototransistör KAPALI) durumunda tespit edilir. Hızlı tepki süresi, hasarı önlemek için zamanında tespit sağlar.

10.2 Vaka Çalışması: Motor Hız Kontrolü için Döner Kodlayıcı

Bir motor miline bağlı yarıklı bir disk, ITR8402-F-A'nın vericisi ve dedektörü arasında döner. Yuvalar ışından geçerken, fototransistörden darbeli bir çıkış üretirler. Bu darbe frekansı, motorun dönüş hızıyla doğru orantılıdır. 15µs tepki süresi, yüksek RPM'lerde bile doğru hız ölçümüne olanak tanır.

11. Çalışma Prensibi

Bir opto kesici veya foto kesici, fiziksel bir boşluk boyunca birbirine bakan bir kızılötesi ışık kaynağı ve bir fotodedektörü tek bir pakette birleştiren, kendi kendine yeten bir bileşendir. IRED, görünmez kızılötesi ışık yaymak için ileri yönde polarlanır. Karşı tarafta konumlanan fototransistör, ışık kontrollü bir anahtar görevi görür. Kolektör-emiter direnci, üzerine ışık düşmediğinde (karanlık akım minimumdur) çok yüksektir ("KAPALI"). IR ışığı taban bölgesine çarptığında, elektron-delik çiftleri oluşur, bu da transistörü etkin bir şekilde polarlayarak önemli bir kolektör akımının akmasına izin verir ve onu "AÇIK" konuma getirir. Boşluğa yerleştirilen bir nesne ışığı engeller ve fototransistörü kapatır. Bu dijital AÇIK/KAPALI sinyali tespit için kullanılır.

12. Teknoloji Trendleri

Opto kesicilerin temel teknolojisi olgundur, ancak trendler küçültme (daha küçük SMD paketleri), veri iletimi uygulamaları için daha yüksek hız ve paket içinde daha temiz bir dijital çıkış sinyali sağlamak ve gürültü bağışıklığını iyileştirmek için ek devrelerin (Schmitt tetikleyiciler veya yükselteçler gibi) entegrasyonuna odaklanmaktadır. Ayrıca, pil destekli IoT cihazları için daha düşük çalışma akımlarına doğru bir eğilim vardır. Ortam ışığından korunma için modüle edilmiş ışık dedeksiyonunun temel prensibi, sağlam endüstriyel ve otomotiv uygulamaları için kilit bir gelişim alanı olmaya devam etmektedir.