LTH-301-07 Foto Kesici Veri Sayfası - Yarık Tipi - Boyutlar 4.0x3.2x2.5mm - İleri Voltaj 1.2V - Güç Dağılımı 80mW - Türkçe Teknik Doküman

1. Ürün Genel Bakışı

LTH-301-07, temassız anahtarlama uygulamaları için tasarlanmış kompakt, yarık tipi bir foto kesici modülüdür. Tek bir gövde içinde, fiziksel bir boşlukla ayrılmış bir kızılötesi ışık yayan diyot (LED) ve bir fototransistör entegre eder. Temel çalışma prensibi, vericiden dedektöre geçen kızılötesi ışık demetinin kesilmesini içerir. Opak bir nesne yarığa girdiğinde, ışık yolunu bloke ederek fototransistörün çıkış durumunun değişmesine neden olur. Bu, mekanik anahtarlara kıyasla güvenilir, aşınmasız bir algılama mekanizması sağlar.

Temel avantajları arasında hareketli parça olmaması nedeniyle yüksek güvenilirlik, hızlı hareketi algılamaya uygun yüksek anahtarlama hızları ve hassas konum algılama yer alır. Cihaz, doğrudan PCB montajı veya çift sıralı soket ile kullanım için tasarlanmış olup montajda esneklik sunar. Tipik hedef pazarlar ve uygulamalar, kağıt algılama, kenar sensörü ve konum kodlama için kullanıldığı faks makineleri, fotokopi makineleri, yazıcılar ve tarayıcılar gibi ofis otomasyon ekipmanlarını kapsar.

2. Derinlemesine Teknik Parametre Analizi

2.1 Mutlak Maksimum Değerler

Bu değerler, cihaza kalıcı hasar verebilecek stres limitlerini tanımlar. Bu koşullar altında çalışma garantisi yoktur.

• Giriş LED'i:Maksimum sürekli ileri akım 50 mA'dır. Darbe koşullarında (300 pps, 10 μs darbe genişliği) tepe ileri akım 1 A'ya ulaşabilir. Maksimum güç dağılımı 80 mW'dır ve ters voltaj dayanımı 5 V ile sınırlıdır.
• Çıkış Fototransistörü:Kolektör-emitör voltaj değeri 30 V iken, emitör-kolektör voltajı 5 V'dur. Maksimum kolektör akımı 20 mA olup, güç dağılım limiti 100 mW'dır.
• Termal Limitler:Çalışma sıcaklık aralığı -25°C ila +85°C olarak belirtilmiş olup, daha geniş bir depolama aralığı -40°C ila +100°C'dir. Lehimleme sıcaklığı, kasadan 1.6mm ölçüldüğünde 5 saniye boyunca 260°C'yi geçmemelidir.

2.2 Elektriksel ve Optik Özellikler

Bu parametreler, cihazın 25°C ortam sıcaklığında (TA) normal çalışma koşulları altındaki performansını tanımlar.

• Giriş LED İleri Voltajı (V_F):İleri akım (I_F) 20 mA olduğunda tipik olarak 1.2 V, maksimum 1.6 V'dır. Bu düşük voltaj, düşük güçlü mantık devreleri için uygundur.
• Çıkış Fototransistör Karanlık Akımı (I_CEO):Hiç ışık gelmediğindeki sızıntı akımı, V_CE=10V'da 100 nA'dan az olması garanti edilir, bu da iyi bir \"kapalı\" durum sağlar.
• Kuplaj Performansı:Anahtar parametre, Açık Durum Kolektör Akımı (I_C(ON)) olup, LED I_F=20mA ve V_CE=5V ile sürüldüğünde en az 0.6 mA olması garanti edilir. Kolektör-Emitör Doyma Voltajı (V_CE(SAT)) bu koşullar altında maksimum 0.4 V'dır, bu da iyi bir düşük dirençli \"açık\" durumu gösterir.
• Anahtarlama Hızı:Tepki süresi, Yükselme Süresi (T_r) ve Düşme Süresi (T_f) ile karakterize edilir. Tipik değerler sırasıyla 3 μs ve 4 μs olup, maksimum değerler 15 μs ve 20 μs'dir. Bu hız, birçok orta hızlı algılama ve sayma uygulaması için yeterlidir.

3. Mekanik ve Paket Bilgisi

Cihaz, standart delikli bir pakete sahiptir. Ana hat boyutları veri sayfasında milimetre cinsinden verilmiştir. Ana gövde boyutları, bacaklar hariç yaklaşık olarak uzunluk 4.0mm, genişlik 3.2mm ve yükseklik 2.5mm'dir. Yarık boşluğu genişliği, algılanabilecek nesnenin boyutunu belirleyen kritik bir boyuttur. Bacaklar standart çift sıralı montaj için aralıklıdır. Polarite, gövdenin fiziksel şekli ve/veya işaretleme ile gösterilir; genellikle daha uzun bacak LED'in anoduna karşılık gelir. Yarığın PCB kenarına ve diğer bileşenlere göre kesin yerleşimi için boyut çizimine başvurmak çok önemlidir.

4. Lehimleme ve Montaj Kılavuzu

4.1 Lehimleme Süreci

Plastik gövdeye ve iç bileşenlere zarar gelmesini önlemek için uygun lehimleme kritiktir. Gövde lehime daldırılmamalıdır. Cihaz sıcakken lehimleme sırasında bacaklara hiçbir dış stres uygulanmamalıdır.

• El Lehimlemesi (Havya):Önerilen maksimum sıcaklık 350°C olup, her bacak için lehimleme süresi 3 saniyeyi geçmemelidir. Havya ucu, gövde tabanından 2mm'den daha yakına uygulanmamalıdır.
• Dalga Lehimleme:Belirli bir profil önerilir. Ön ısıtma sıcaklığı 60 saniyeye kadar 100°C'yi geçmemelidir. Lehim dalgası sıcaklığı maksimum 260°C olmalı ve temas süresi 5 saniye veya daha az olmalıdır. Daldırma pozisyonu, lehimin gövde tabanının 2mm içine yükselmemesini sağlamalıdır.

4.2 Depolama Koşulları ve Raf Ömrü

Lehimlenebilirliği ve cihaz bütünlüğünü korumak için katı depolama koşulları gereklidir. İdeal depolama ortamı 30°C sıcaklığın altında ve %70 bağıl nemin altındadır. Bileşenler, teslim tarihinden itibaren 3 ay içinde monte edilmelidir. Orijinal pakette daha uzun süre depolama için, kurutuculu kapalı bir kapta veya nitrojen ortamlı bir kurutucuda saklanmalı, ancak bir yıldan fazla tutulmamalıdır. Nem bariyerli torba açıldıktan sonra, bileşenler <25°C ve <%60 RH kontrollü bir ortamda 3 ay içinde kullanılmalıdır. Yoğuşmaya ve dolayısıyla bacak oksidasyonuna yol açabileceğinden, yüksek nemde ani sıcaklık değişimlerinden kaçınılmalıdır. Depolama koşulları sağlanmazsa, kullanımdan önce lehimlenebilirlik değerlendirmesi gerekir.

5. Uygulama Notları ve Tasarım Hususları

5.1 Tipik Uygulama Devreleri

En yaygın konfigürasyon, foto kesiciyi dijital bir anahtar olarak kullanmaktır. Giriş LED'i ile seri olarak, besleme voltajına (V_CC), istenen ileri akıma (I_F, örn. 20mA) ve LED'in ileri voltajına (V_F~1.2V) dayalı hesaplanan bir akım sınırlama direnci yerleştirilir: R_limit= (V_CC- V_F) / I_F. Çıkış fototransistörü tipik olarak kolektörden V_L'ye bir çekme direnci (R_CC) ile bağlanır. Emitör toprağa bağlanır. Işık yolu engellenmediğinde, fototransistör iletir ve kolektör çıkış voltajını düşük (V_CE(SAT) yakınına) çeker. Kesinti olduğunda, fototransistör kapanır ve çıkış R_L tarafından yükseğe çekilir. R_L değeri hem çıkış voltaj salınımını hem de anahtarlama hızını etkiler; daha düşük bir değer daha hızlı hız sağlar ancak daha yüksek akım tüketimi olur.

5.2 Tasarım Hususları

• Ortam Işığına Karşı Bağışıklık:Cihaz modüle edilmiş kızılötesi ışık kullandığından (hızlı anahtarlama ile ima edilir), sabit ortam ışığına karşı iyi bir reddetme sağlar. Ancak, kritik uygulamalar için doğrudan güneş ışığını veya diğer güçlü IR kaynaklarını engellemek amacıyla ek koruma veya gövde tasarımı gerekebilir.
• Nesne Özellikleri:Algılama güvenilirliği, nesnenin kızılötesi dalga boyuna opaklığına bağlıdır. Şeffaf veya yüksek yansıtıcılı malzemeler ışın demetini güvenilir şekilde kesmeyebilir.
• Hizalama:Tutarlı çalışma için nesne yolunun yarık ile hassas mekanik hizalanması gereklidir. Yarık genişliği, güvenilir tetikleme için minimum nesne boyutunu tanımlar.
• Titreşim Giderme:Elektriksel çıkış, özellikle tıklama veya titreşim yapabilecek mekanik parçalarla kullanılıyorsa, yazılımsal veya donanımsal titreşim giderme gerektirebilir.

6. Performans Eğrileri ve Grafiksel Veriler

Veri sayfası, detaylı tasarım analizi için gerekli olan tipik karakteristik eğrilere atıfta bulunur. Belirli grafikler metinde yer almasa da, tipik olarak şunları içerir:

• İleri Akım - İleri Voltaj (I_F-V_F):Giriş LED'i için ilişkiyi gösterir, farklı sürücü akımlarındaki kesin voltaj düşüşünü hesaplamak için faydalıdır.
• Kolektör Akımı - Kolektör-Emitör Voltajı (I_C-V_CE):Gelen ışık yoğunluğunun (veya LED sürücü akımının) bir parametre olduğu çıkış fototransistörü için eğri ailesi. Bu grafik, çalışma noktasını ve yük direnci değerini belirlemek için çok önemlidir.
• Akım Transfer Oranı (CTR) - İleri Akım:CTR, çıkış kolektör akımının giriş LED akımına oranıdır (I_C/I_F). Bu eğri, verimliliğin sürücü akımıyla nasıl değiştiğini gösterir, güç tüketimi ve çıkış sinyal gücü için tasarımı optimize etmeye yardımcı olur.
• Sıcaklık Bağımlılığı:İleri voltaj, kolektör akımı veya CTR gibi parametrelerin çalışma sıcaklık aralığı boyunca nasıl değiştiğini gösteren eğriler. Bu, ortam dışı ortamlarda güvenilir çalışmayı sağlamak için hayati önem taşır.

7. Sıkça Sorulan Sorular (SSS)

7.1 Foto kesici ile foto yansıtıcı arasındaki fark nedir?

Bir foto kesicinin (veya geçişli sensör) vericisi ve dedektörü bir boşluğun karşısında birbirine bakar. Bir nesne ışık demetini bloke ettiğinde algılanır. Bir foto yansıtıcının (veya yansıtmalı sensör) vericisi ve dedektörü yan yana, aynı yöne bakar. Bir nesne, yayılan ışığı dedektöre geri yansıttığında algılanır. LTH-301-07 bir yarık tipi foto kesicidir.

7.2 LED'i akım sınırlama direnci olmadan doğrudan bir voltajla sürebilir miyim?

Hayır. Bir LED akım kontrollü bir cihazdır. İleri voltajını aşan bir voltaj kaynağına doğrudan bağlamak aşırı akıma neden olarak onu tahrip edebilir. Çalışma akımını ayarlamak için seri bir direnç zorunludur.

7.3 Depolama nem koşulu neden bu kadar önemli?

Elektronik bileşenlerin plastik paketlemesi havadan nem emebilir. Yüksek sıcaklıktaki lehimleme işlemi sırasında, bu emilen nem hızla genişleyerek iç katman ayrılmasına, çatlamaya veya \"patlamış mısır\" etkisine neden olarak cihaza zarar verebilir. Belirtilen depolama koşulları ve (maruz kalındıysa) pişirme gereksinimleri bunu önlemek için tasarlanmıştır.

7.4 Fototransistördeki çekme direncinin (R_L) değerini nasıl seçerim?

Seçim bir denge içerir. Daha küçük bir R_L daha hızlı bir yükselme süresi (devre kapasitansını daha hızlı şarj ettiği için) ve daha güçlü bir \"düşük\" sinyal sağlar, ancak transistör açıkken daha fazla güç tüketir. Daha büyük bir R_L güç tasarrufu sağlar ancak anahtarlama hızını yavaşlatır ve daha zayıf bir çekme ile sonuçlanır. Yaygın bir başlangıç noktası 1kΩ ile 10kΩ arasındadır, ancak veri sayfasının hız ölçümü için R_L=100Ω test koşulu, nispeten düşük empedansları sürebileceğini gösterir.