ITR9707 Opto Kesici Veri Sayfası - Boyutlar 7.0x4.0x3.0mm - İleri Gerilim 1.2V - Tepe Dalga Boyu 940nm - Türkçe Teknik Dokümantasyon

1. Ürün Genel Bakışı

ITR9707, foto kesici veya slot sensörü olarak da bilinen kompakt bir opto kesici modülüdür. Tek bir siyah termoplastik gövde içinde bir kızılötesi yayan diyot (IRED) ve bir silikon fototransistör entegre eder. Bileşenler, yakınsayan optik eksenler üzerinde yan yana konumlandırılmıştır. Temel çalışma prensibi, bir kızılötesi ışık hüzmesinin kesilmesine dayanır. Normal durumunda, fototransistör, aynı yerde bulunan IR LED tarafından yayılan radyasyonu alır. Opak bir nesne, verici ve dedektör arasındaki yarıktan geçtiğinde, ışık yolu engellenir ve fototransistörün çıkış durumunu değiştirir. Bu, bir nesnenin varlığını, yokluğunu veya konumunu algılamak için güvenilir, temas gerektirmeyen bir yöntem sağlar.

1.1 Temel Özellikler ve Avantajlar

• Hızlı Tepki Süresi:Tipik yükselme ve düşme süreleri 15 mikrosaniye olan yüksek hızlı olayların tespitini sağlar.
• Yüksek Hassasiyet:Silikon fototransistör, kızılötesi aydınlatmaya karşı güçlü bir elektriksel tepki sağlar.
• Spesifik Dalga Boyu:Tepe emisyon dalga boyu (λp) 940nm olan bir IR LED kullanır. Bu dalga boyu görünür spektrumun dışındadır ve ortam ışığından gelen paraziti azaltır.
• Çevresel Uyumluluk:Ürün kurşunsuzdur, RoHS direktifine uygundur ve AB REACH düzenlemelerine uyar.

1.2 Hedef Uygulamalar

Bu cihaz, temas gerektirmeyen çeşitli algılama ve anahtarlama uygulamaları için tasarlanmıştır. Bunlar arasında, bilgisayar fareleri ve fotokopi makinelerinde konum algılama, tarayıcılar ve disket sürücülerde kenar algılama, genel amaçlı temas gerektirmeyen anahtarlama ve çeşitli elektronik montajlarda doğrudan karta montaj yer alır.

2. Teknik Spesifikasyonlar ve Derinlemesine Yorum

2.1 Mutlak Maksimum Değerler

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

• Giriş (IR LED):Maksimum sürekli ileri akım (IF) 50 mA'dır. Maksimum ters gerilim (VR) 5 V'dur. Güç dağılımı (Pd), 25°C veya altındaki serbest hava sıcaklığında 75 mW'dır.
• Çıkış (Fototransistör):Maksimum kollektör akımı (IC) 20 mA'dır. Kollektör-emetör çökme gerilimi (BVCEO) 30 V'dur. Güç dağılımı (Pd) 75 mW'dır.
• Termal:Çalışma sıcaklığı aralığı (Topr) -25°C ila +85°C'dir. Depolama sıcaklığı aralığı (Tstg) -40°C ila +85°C'dir.
• Lehimleme:Bacak lehimleme sıcaklığı (Tsol), paket gövdesinden 3mm ölçüldüğünde, 5 saniye veya daha kısa süre için 260°C'yi aşmamalıdır.

2.2 Elektro-Optik Karakteristikler

Bunlar, Ta=25°C'de ölçülen tipik performans parametreleridir ve cihazın çalışma davranışını tanımlar.

• Giriş Karakteristikleri:IR LED'in ileri gerilimi (VF), 20mA'lık bir sürme akımında (IF) tipik olarak 1.2V'dur, maksimum 1.5V'dur. Ters akım (IR), VR=5V'da maksimum 10 µA'dır.
• Çıkış Karakteristikleri:Kollektör karanlık akımı (ICEO), aydınlatma olmadığında sızıntı akımıdır ve VCE=20V'da maksimum 100 nA'dır. Kollektör-emetör doyum gerilimi (VCE(sat)), fototransistör doyuma sürüldüğünde (IC=2mA, Ee=1mW/cm²) maksimum 0.4V'dur.
• Transfer Karakteristikleri:Bu, giriş ve çıkış arasındaki ilişkiyi tanımlar. Açık durum kollektör akımı (IC(on)), IR LED IF=20mA ile sürüldüğünde ve fototransistör VCE=5V ile beslendiğinde en az 0.5mA olarak garanti edilir. Akım transfer oranı (CTR) olarak bilinen bu parametre, arayüz devresi tasarımı için çok önemlidir.
• Dinamik Tepki:Hem yükselme süresi (tr) hem de düşme süresi (tf), belirtilen test koşullarında (VCE=5V, IC=1mA, RL=1kΩ) tipik olarak 15 µs'dir. Bu, maksimum anahtarlama frekansını belirler.

3. Performans Eğrisi Analizi

3.1 IR LED Karakteristikleri

Veri sayfası, kızılötesi verici bileşeni için tipik eğriler sağlar.İleri Akım - Ortam Sıcaklığıgrafiği, ortam sıcaklığı 25°C'nin üzerine çıktıkça izin verilen maksimum ileri akımın nasıl düştüğünü gösterir; bu, termal yönetim için kritiktir.İleri Akım - İleri Gerilimeğrisi, akım sınırlayıcı direnç seçimi için gerekli olan diyotun IV karakteristiğini gösterir.Spektral Hassasiyetgrafiği, 940nm'deki tepe emisyonunu ve emisyon bandının genişliğini doğrular.

3.2 Fototransistör Karakteristikleri

Fototransistör içinSpektral Hassasiyeteğrisi, farklı dalga boylarındaki duyarlılığını gösterir. Yakın kızılötesi bölgede tepe yapar ve eşleştirilmiş IR LED'in 940nm çıkışıyla yakından uyum sağlar. Bu spektral eşleşme, hassasiyeti maksimize eder ve istenmeyen ortam ışık kaynaklarına tepkiyi en aza indirir.

4. Mekanik ve Paket Bilgisi

4.1 Paket Boyutları

ITR9707, standart, kompakt bir pakette bulunur. Ana boyutlar arasında yaklaşık 7.0mm genel gövde genişliği, 4.0mm yükseklik ve 3.0mm derinlik yer alır. Algılanabilecek nesne boyutunu belirleyen yarık aralığı genişliği kritik bir boyuttur. Bacak aralıkları, delikli PCB montajı için standartlaştırılmıştır. Aksi belirtilmedikçe tüm boyut toleransları tipik olarak ±0.3mm'dir.

4.2 Polarite Tanımlama ve Montaj

Bileşen, IR LED'in anot ve katodunun bir tarafta, fototransistörün emitör ve kollektörünün diğer tarafta olduğu standart bir bacak düzenine sahiptir. Siyah gövde ve belirli bacak uzunlukları veya paket işaretleri genellikle yönü gösterir. PCB düzeni ve montajı sırasında doğru polariteye dikkat edilmelidir.

5. Lehimleme ve Montaj Kılavuzları

5.1 Bacak Şekillendirme Önlemleri

Bacaklar montaj için bükülmesi gerekiyorsa, bu işlemlehimlemeden önceyapılmalıdır. Bükme, epoksi paket gövdesinin tabanından 3mm'den daha yakın olmayacak şekilde yapılmalıdır; aksi takdirde gövdenin çatlamasına veya iç yapının zarar görmesine neden olabilecek stres iletilir. Bükme sırasında bacaklar sabitlenmeli ve işlem oda sıcaklığında gerçekleştirilmelidir.

5.2 Önerilen Lehimleme Parametreleri

• El Lehimlemesi:Uç sıcaklığı 300°C'yi (30W'lık bir havya için maks.) geçmemelidir. Her bacak için lehimleme süresi 3 saniye veya daha az olmalıdır. Lehim bağlantısı epoksi gövdeden en az 3mm uzakta olmalıdır.
• Dalga/Daldırma Lehimleme:Ön ısıtma sıcaklığı maksimum 100°C olmalı ve 60 saniyeye kadar sürmelidir. Lehim banyosu sıcaklığı 260°C'yi geçmemeli ve dalgada kalma süresi 5 saniye veya daha az olmalıdır. Yine, paketten en az 3mm mesafe korunmalıdır.

Kontrollü bir ısınma, bir tepe sıcaklık platosu ve kontrollü bir soğuma vurgulayan bir lehimleme sıcaklık profili önerilir; bu, termal şoku önlemek içindir.

5.3 Lehimleme Sonrası İşlem

Cihaz lehimden dolayı hala sıcakken mekanik stres veya titreşim uygulamaktan kaçının. Oda sıcaklığına doğal olarak soğumasına izin verin. Daldırma veya el lehimlemesi birden fazla tekrarlanmamalıdır. Bu cihaz için ultrasonik temizleme önerilmez.

6. Depolama ve Taşıma

Sevkiyattan itibaren standart 3 aylık raf ömrünü aşan uzun süreli depolama için, cihazlar 10°C~25°C sıcaklıkta ve %20~%60 bağıl nemde, nitrojen atmosferli kapalı bir kapta saklanmalıdır. Nem hassas ambalaj açıldıktan sonra, bileşenler 24 saat içinde veya mümkün olan en kısa sürede kullanılmalıdır. Yoğuşmayı önlemek için yüksek nemli ortamlarda ani sıcaklık değişikliklerinden kaçınılmalıdır; yoğuşma, sonraki lehimleme sırasında korozyona veya diğer hasarlara yol açabilir.

7. Paketleme ve Sipariş Bilgisi

Standart paketleme konfigürasyonu, tüp başına 78 parçadır. Kırk iki tüp bir kutuya, dört kutu bir ana karton kutuya paketlenir. Paketleme üzerindeki etiket, izlenebilirlik için Müşteri Parça Numarası (CPN), Üretici Parça Numarası (P/N), miktar (QTY), referans tanımlayıcılar (REF) ve Lot Numarası (LOT No) alanlarını içerir.

8. Uygulama Tasarım Hususları

8.1 Tipik Devre Konfigürasyonu

Tipik bir uygulama devresi, IR LED anodu ile seri bağlı bir akım sınırlayıcı direnç içerir. Değer, besleme gerilimi (Vcc), LED'in ileri gerilimi (VF ~1.2V) ve istenen ileri akım (IF, örn. 20mA) temel alınarak hesaplanır. Fototransistör genellikle anahtar modunda kullanılır; kollektörü Vcc'ye (gerekirse bir pull-up direnci üzerinden) ve emitörü toprağa bağlanarak bir pull-down cihazı olarak bağlanır. Işık hüzmesi kesintiye uğramadığında (transistör AÇIK) kollektör düğümündeki gerilim düşük, ışık hüzmesi engellendiğinde (transistör KAPALI) yüksek olacaktır.

8.2 Tasarım Faktörleri

• Nesne Algılama:Cihaz, yarık içindeki kızılötesi hüzmesini tamamen kesen opak nesneleri algılar. Yansıtıcı veya yarı saydam malzemeler güvenilir bir durum değişikliği tetiklemeyebilir.
• Ortam Işığı Bağışıklığı:940nm dalga boyu ve eşleşmiş spektral tepki, yaygın görünür ortam ışığını iyi bir şekilde reddeder. Ancak, güçlü kızılötesi ışık kaynakları (örn. güneş ışığı, akkor ampuller) potansiyel olarak parazite neden olabilir ve kritik uygulamalar için optik koruma veya modülasyon/demodülasyon teknikleri gerekebilir.
• Tepki Hızı:15 µs'lik tepki süresi, nispeten yüksek hızlarda hareket eden nesnelerin algılanmasına olanak tanır; bu, kodlayıcılar ve hız sensörleri için uygundur.
• Hizalama:Yerleşik yakınsak optikler hizalamayı basitleştirir, ancak PCB, bacakların stres olmadan takılacağı şekilde tasarlanmalı ve yarık engelsiz kalmalıdır.

9. Teknik Karşılaştırma ve Konumlandırma

ITR9707, delikli montaj için standart, uygun maliyetli bir çözümü temsil eder. Temel farklılaştırıcıları, yaygın bir endüstri standardı olan spesifik 940nm dalga boyu ve sağlam yapısıdır. Yansıtıcı sensörlerle karşılaştırıldığında, kesiciler, hedef yüzey yansıtıcılığındaki değişikliklere daha az duyarlı oldukları için daha güvenilir ve tutarlı algılama sağlar. Modern yüzey montaj cihazlarıyla karşılaştırıldığında, delikli paket, titreşime maruz kalan veya manuel montajın kullanıldığı uygulamalarda mekanik sağlamlık sunar.

10. Sıkça Sorulan Sorular (SSS)

S: Tipik çalışma mesafesi veya aralığı nedir?

C: Çalışma "aralığı", paketin kendi içindeki fiziksel yarıktır. Cihaz, bu iç yarığa giren ve engelleyen herhangi bir opak nesneyi algılar. Paketin dışındaki uzaktaki nesneleri algılamak için kullanılmaz.

S: IR LED'i doğrudan bir gerilim kaynağı ile sürebilir miyim?

C: Hayır. Bir LED, akım kontrollü bir cihazdır. Besleme gerilimi düşük görünse bile, LED'i yok edecek aşırı akımı önlemek için seri bir akım sınırlayıcı direnç zorunludur.

S: Minimum IC(on) değeri olan 0.5mA'yı nasıl yorumlamalıyım?

C: Bu, giriş standart test koşullarında (IF=20mA, VCE=5V) sürüldüğünde garanti edilen minimum çıkış akımıdır. Gerçek cihaz bu minimum spesifikasyonda olsa bile devre tasarımınız doğru çalışmalıdır; bu, üretim varyasyonları üzerinde sağlamlık sağlar.

S: Bu sensör güneş ışığına karşı bağışık mıdır?

C: 940nm filtresi yardımcı olsa da, doğrudan güneş ışığı önemli miktarda kızılötesi radyasyon içerir ve sensörü doyurabilir. Açık hava kullanımı veya çok parlak iç mekan ortamları için ek optik koruma veya elektronik filtreleme (örn. modüle edilmiş ışık) önerilir.

11. Pratik Uygulama Örnekleri

Örnek 1: Yazıcıda Kağıt Sıkışması Algılama.Kesici, bir kağıt bayrağının veya kağıdın kendisinin yarığından geçeceği şekilde monte edilir. Kağıt olduğunda, hüzme engellenir ve fototransistör kapalıdır. Bir kağıt sıkışması veya kağıt bitti durumu (engel yok) transistörün açılmasına neden olur ve mikrodenetleyiciye sinyal verir.

Örnek 2: Motor Hızı için Döner Kodlayıcı.Bir motor miline bağlı yarıklı bir disk, kesicinin kolları arasında döner. Her yarık geçtiğinde, hüzme sırayla kesilir ve geçmesine izin verilir, bir kare dalga pals dizisi oluşturur. Bu sinyalin frekansı, motorun dönüş hızıyla doğru orantılıdır.

12. Çalışma Prensibi

ITR9707, iletilen ışık kesilmesi prensibiyle çalışır. Bir GaAlAs LED tarafından bir kızılötesi ışık hüzmesi üretilir. Bu hüzme, cihazın gövdesi içindeki küçük bir hava boşluğundan geçer ve silikon NPN fototransistörünün hassas alanına odaklanır. Fototransistör bir akım kaynağı gibi davranır; gelen fotonlar, taban bölgesinde elektron-boşluk çiftleri oluşturur, bu da bir taban akımı indükler ve daha sonra transistörün kazancıyla yükseltilerek çok daha büyük bir kollektör akımına neden olur. Bir nesne hüzmesi engellediğinde, foton akısı sıfıra düşer, taban akımı durur ve kollektör akımı çok düşük karanlık akım seviyesine iner. Çıkış akımındaki bu keskin değişiklik, nesnenin varlığını gösteren bir dijital sinyal olarak kullanılır.

13. Teknoloji Trendleri

Opto kesiciler, konum ve hareket algılamada temel bileşenler olmaya devam etmektedir. Mevcut trendler arasında, otomatik montaj için daha küçük ayak izi ve daha düşük profil sunan yüzey montaj cihazı (SMD) versiyonlarının geliştirilmesi yer alır. Ayrıca, histerezisli dijital çıkış için Schmitt tetikleyicileri, analog çıkış için yükselteçler veya hatta tam kodlayıcı mantığı gibi ek devrelerin çip üzerinde entegre edilmesine yönelik bir hareket vardır. Ayrıca, paketleme malzemelerindeki gelişmeler, termal performansı ve kart yıkama işlemlerine direnci iyileştirmeyi amaçlamaktadır. Ancak, optik kesme temel prensibi, basitliği, güvenilirliği ve temas gerektirmeyen doğası nedeniyle değerini korumaktadır.