LTH-301-07P5 Yarık Tipi Fotoelektrik Anahtar Veri Sayfası - Teknik Doküman

1. Ürün Genel Bakışı

LTH-301-07P5, bir yarık tipi fotoelektrik anahtardır ve temasız anahtarlama uygulamaları için özel olarak tasarlanmış bir fotoelektrik bileşen türüdür. Kompakt, yarıklı bir muhafaza içinde bir kızılötesi ışık yayan diyot (LED) ve bir fototransistörü entegre eder. Temel çalışma prensibi şudur: harici bir nesne, verici ile dedektör arasındaki kızılötesi ışın demetini keser, bu da fototransistörün çıkış sinyalinde karşılık gelen bir değişikliğe neden olur. Bu tasarım, bir nesnenin varlığını, yokluğunu veya konumunu temasız olarak tespit etmek için güvenilir ve hassas bir yöntem sunar.

Bu cihazın temel avantajı, mekanik aşınmayı ortadan kaldırarak yüksek güvenilirlik ve uzun hizmet ömrü sağlayan temasız doğasıdır. Hızlı anahtarlama hızına sahiptir ve hızlı tespit gerektiren uygulamalara uygundur. Bileşen, doğrudan baskılı devre kartı (PCB) montajı veya çift sıralı soket ile kullanım için tasarlanmıştır ve bu da sistem tasarımı ve montajı için esneklik sağlar.

Tipik hedef pazar ve uygulamalar arasında, faks makineleri, fotokopi makineleri, yazıcılar ve tarayıcılar gibi ofis otomasyon cihazları yer alır. Ayrıca, hassas nesne algılama gerektiren çeşitli endüstriyel otomasyon, tüketici elektroniği ve ölçüm sistemlerinde yaygın olarak kullanılır.

2. Teknik Parametrelerin Derinlemesine ve Tarafsız Yorumu

2.1 Mutlak Maksimum Değerler

Mutlak Maksimum Değerler, cihazda kalıcı hasara neden olabilecek stres limitlerini tanımlar. Bu değerler, ortam sıcaklığının (TA) 25°C olduğu durumda belirtilmiştir ve normal çalışma koşullarında, anlık olarak bile aşılmamalıdır.

Giriş LED'i:Sürekli ileri akım sınırı 50 mA'dir, darbe koşullarında (saniyede 300 darbe, 10 μs darbe genişliği) izin verilen tepe ileri akım 1 A'dır. LED'in maksimum güç tüketimi 80 mW'dır. Ters voltaj dayanımı 5 V'dur, bu LED'i beklenmedik ters öngerilimden korumak için kritik bir parametredir.

Çıkış fototransistörü:Kollektör-emitör voltajı (V_CE) 30 V olarak derecelendirilmiştir, ancak emetör-kollektör voltajı (V_EC) 5 V'dir. Maksimum kollektör akımı 20 mA'dir ve güç tüketimi sınırı 100 mW'dır. Fototransistörün uzun ömrünü ve kararlı çalışmasını sağlamak için bu sınırlara uymak çok önemlidir.

Çevresel Limitler:Cihazın çalışma sıcaklığı aralığı -25°C ila +85°C olarak derecelendirilmiştir. Depolama sıcaklığı aralığı daha geniş olup -40°C ila +100°C'dir. Bacak lehimleme sıcaklığı, kasadan 1.6 mm uzaklıkta ölçülmek üzere, 260°C'de 5 saniye olarak belirtilmiştir; bu, montaj işlemi için kritik bir bilgidir.

2.2 Elektriksel ve Optik Özellikler

Bu özellikler, cihazın 25°C normal çalışma koşulları altındaki beklenen performansını tanımlar. Devre tasarımı için kritik parametreler sağlarlar.

Giriş LED Özellikleri:İleri yöndeki akım (I_F) 20 mA olduğunda, tipik ileri yön gerilimi (V_F) 1.2 V'dur, maksimum değer 1.6 V'dur. Bu parametre, LED sürücü devrelerindeki akım sınırlama direncinin tasarımı için kritik öneme sahiptir. Ters yön gerilimi (V_R) 5 V olduğunda, maksimum ters yön akımı (I_R) 100 μA'dır, bu da LED'in kapalı durumdaki kaçak akımını ifade eder.

Fototransistör Çıkış Karakteristiği:V_CEO=10V'de, kollektör-emetör karanlık akımı (I_CE) maksimum 100 nA'dır ve LED kapalıyken (ışık yokken) çıkış sızıntı akımını temsil eder. Delinme gerilimi (BV_CEOve BV_ECOMaksimum derecelendirme değerleri onaylanmıştır.

Kuplör (Sistem) Özellikleri:Bu parametreler, LED ve fototransistörün entegre performansını tanımlar. LED, I_{=20mA ile sürüldüğünde ve V}=5V'de, iletim durumu kollektör akımının (I_F) en az 0.6 mA olduğu garanti edilir. Bu, yarık engellenmediğindeki kritik çıkış sinyal seviyesidir. Aynı koşullar altında, I_CE=0.2mA olduğunda, kollektör-emitter doyum voltajı (V_{) maksimum 0.4 V'dur, bu da iyi bir "iletim" durumu özelliğine sahip olduğunu gösterir. Tepki süresi, tipik yükselme süresi (T}) 3 μs'dir, düşme süresi (T_C) 4 μs'dir (belirli test koşullarında), cihazın anahtarlama hızı kapasitesini tanımlar._r3. Mekanik ve Paketleme Bilgileri_f3.1 Dış Boyutlar

LTH-301-07P5 standart delikli montaj kullanır. Detaylı mekanik çizimler spesifikasyon belgesinde sağlanmıştır. Tüm boyutlar milimetre cinsinden belirtilmiştir. Belirtilmeyen boyutlar için standart tolerans ±0.25 mm'dir. Kritik boyutlar, kasanın toplam uzunluğu, genişliği ve yüksekliği, yuva genişliği ve derinliği (bir nesnenin geçişini kesen boşluğu tanımlar) ve pin aralığı ile çapını içerir. Bu bileşen dalga lehimleme veya elle lehimleme işlemleri için tasarlanmıştır.

Polarite Tanımlama:

Bu cihazın belirli bir pin düzeni vardır. Genellikle, daha uzun bir pin veya kasa üzerindeki belirli bir işaret LED'in anodunu gösterir. PCB montajında doğru yönlendirme için kesin pin tanımlamasını (örneğin, pin 1 genellikle LED anodu, pin 2 LED katodu, pin 3 fototransistör emetörü, pin 4 kollektörüdür) almak üzere boyut çizimine başvurulmalıdır. Yanlış polarite cihazın çalışmamasına neden olacaktır.

4. Kaynak ve Montaj KılavuzuPlastik gövde ve iç yarı iletken çipin zarar görmesini önlemek için lehimleme işlemi sırasında doğru işlem yapmak çok önemlidir.

Genel Dikkat Edilecekler:

Gövde lehim içine daldırılmamalıdır. Lehimleme işlemi sırasında ürün yüksek sıcaklıktayken, iç çatlaklara veya yanlış hizalamalara neden olabileceğinden, lead frame'e herhangi bir harici stres uygulanmamalıdır.

El/İğne Lehimleme:El ile lehimleme için önerilen maksimum havya sıcaklığı 350°C'dir. Her pimin lehimleme süresi 3 saniyeyi geçmemeli ve her pin yalnızca bir kez lehimlenmelidir. Termal hasarı önlemek için lehim noktasının bileşen gövdesi tabanından mesafesi 2 mm'den az olmamalıdır.

Dalga lehimleme:Otomatik dalga lehimleme için belirli bir sıcaklık profili kullanılması önerilir. Ön ısıtma sıcaklığı 100°C'yi, ön ısıtma süresi ise 60 saniyeyi geçmemelidir. Lehim dalgası sıcaklığı maksimum 260°C olup, temas süresi 5 saniyeyi aşmamalıdır. Daldırma konumu, gövde tabanından en az 2 mm yukarıda olmalıdır. Bu sıcaklık profilinin takip edilmesi, termal şoku önler, güvenilir lehim bağlantıları sağlar ve plastik paket bütünlüğüne zarar vermez.

5. Depolama Koşulları ve Dikkat Edilmesi GerekenlerLehimlenebilirliği korumak ve performans düşüşünü önlemek için belirli depolama koşullarına uyulmalıdır.

İdeal depolama ortamı, sıcaklığın 30°C'nin altında ve bağıl nemin %70'in altında olduğu bir ortamdır. Bileşenler, teslim tarihinden itibaren 3 ay içinde montajlanmalıdır. Parçalar orijinal nem korumalı ambalajı içindeyse, depolama ömrünü uzatmak için uygun kurutucu maddeli sızdırmaz bir kapta veya nitrojen gazı ile süpürülmüş bir kurutucuda saklanmalıdır. Ancak, bu kontrollü koşullar altında depolama süresi bir yılı geçmemelidir.

一旦打开原始密封包装，元件必须在3个月内使用，并应保存在<25°C且相对湿度<60%的受控环境中。必须避免环境温度的快速变化，尤其是在高湿度环境中，以防止冷凝，冷凝会导致元件引脚氧化。如果存储条件不符合规定标准，引脚的可焊性可能会受到影响。在这种情况下，在生产使用前必须进行可焊性评估和潜在的元件重新筛选。

6. Uygulama Önerileri

6.1 Tipik Uygulama Senaryoları

LTH-301-07P5 geniş kullanım alanına sahiptir, çok sayıda uygulamada kullanılabilir:

Yazıcı/fotokopi makinesi/tarayıcıda kağıt tespiti:

Kağıt varlığını, kağıt sıkışmasını veya kağıt rulosu sonunu tespit etme.

• Konum Algılama:Hareketli mekanizmaların (yazıcı kafası, robot kolu gibi) başlangıç konumunu veya hareket sınırını tespit etme.
• Döner Kodlama:Yivli tekerlek ile birlikte kullanılarak, döner bir milin hızını veya konumunu ölçer.
• Nesne Sayımı:Bir oluktan geçen bir konveyör bandı üzerindeki öğeleri sayar.
• Güvenlik Sistemi:İhlal tespiti için ışın kesme sensörünün bir parçası olarak kullanılır.
• 6.2 Tasarım DeğerlendirmeleriBu oluk tipi fotoelektrik anahtarı kullanan bir devre tasarlarken, birkaç faktör dikkate alınmalıdır:

LED sürücü akımı:

Önerilen çalışma akımı 20 mA'dır. Güç kaynağı voltajına (V

• ) ve LED ileri voltajına (V) seri direnci hesaplamak için Ohm Kanunu'nu kullanın: R = (V_CC- V_F) / I_CC. Tipik bir V_F=1.2V ve 5V güç kaynağı kullanıldığında, direnç yaklaşık (5V - 1.2V) / 0.02A = 190 ohm olur. Standart 200 ohm'luk bir direnç uygundur._FFototransistör Öngerilimi:_FFototransistör çıkışı, ortak emetör konfigürasyonunda kullanılabilir (emetör topraklanır, kollektör bir yük direnci R
• V'ye çekin) veya anahtar olarak kullanılır. R_CC'nin değeri çıkış voltajı salınımını ve anahtarlama hızını etkiler. Daha küçük R_Ldaha hızlı tepki sağlar, ancak çıkış voltajı değişimi daha azdır. Veri sayfası test koşullarında R_L=100Ω._LSinyal İşleme:_LÇıkış, ışık yoğunluğuyla değişen analog bir akımdır. Dijital anahtarlama uygulamaları için, özellikle kesintiye uğratan nesne ışın huzmesini tamamen engellemediğinde temiz bir dijital sinyal sağlamak amacıyla, yük direncinin ardına bir karşılaştırıcı veya Schmitt tetikleyici devresi eklenmesi gerekebilir.
• Ortam Işığı Gürültüsüne Karşı Direnç:Bu cihaz kızılötesi ışık kullandığından, görünür ortam ışığına karşı belirli bir bağışıklığa sahiptir. Ancak, güçlü kızılötesi ışık kaynakları (güneş ışığı, akkor ampuller gibi) performansı etkileyebilir. Modüle edilmiş LED sürücü sinyali ve senkronize tespit kullanımı, ortam ışığına karşı gürültü bağışıklığını önemli ölçüde artırabilir.
• Mekanik Hizalama:Kesintiye uğratan nesnenin, tutarlı çalışmayı sağlamak için yarıktan güvenilir bir şekilde geçmesi ve ışın hüzmesini tamamen kesmesi gerekir. Yarık boyutu ile nesnenin boyutu ve yolu dikkatlice değerlendirilmelidir.
• 7. Teknik Karşılaştırma ve FarklılaşmaLTH-301-07P5 gibi oluk tipi fotoelektrik anahtarlar, mekanik mikro anahtarlar, Hall etkisi sensörleri ve yansımalı optik sensörler gibi diğer algılama teknolojileriyle rekabet eder.

Mekanik anahtarlarla karşılaştırma:

Başlıca avantajı tamamen fiziksel temas olmamasıdır; bu neredeyse sınırsız mekanik ömür, kontak titremesi olmaması, sessiz çalışma ve kirli veya tozlu ortamlarda daha yüksek güvenilirlik sağlar. Dezavantajı biraz daha yüksek maliyet ve elektronik bir sürücü devresi gerektirmesi olabilir.

Yansıtıcı optik sensörlerle karşılaştırıldığında:Yarık tipi fotoelektrik anahtarlar, verici ve dedektörün sabit bir geometrik yapı içinde hassas bir şekilde hizalanması nedeniyle daha yüksek konum doğruluğu ve tutarlılık sağlar. Hedef nesnenin yansıtma oranındaki değişikliklerden daha az etkilenirler. Yansıtıcı sensörler, nesnelerin uzun mesafelerden tespiti veya fiziksel bir yarık yerleştirmenin mümkün olmadığı durumlar için daha uygundur.

Hall etkisi sensörleriyle karşılaştırıldığında:Hall sensörleri manyetik alanı tespit eder, ışık kesintisini değil. Mıknatısların konumunu algılamak için kullanılırlar. Seçim tamamen uygulamaya bağlıdır: herhangi bir opak nesneyi tespit etmek (yuvalı optik sensör) veya manyetik alanı tespit etmek (Hall sensörü).

LTH-301-07P5'ın spesifik farklılaşması, dengeli elektriksel özelliklerinde (ileri voltaj, çıkış akımı, hız), dalga lehimlemeye uygun sağlam mekanik paketlemesinde ve açıkça belirtilen depolama ve işleme gereksinimlerinde yatar; bu da onu seri üretim için güvenilir bir seçim haline getirir.8. Sıkça Sorulan Sorular (Teknik Parametrelere Dayalı)

Soru: Bir LED'in "tepe ileri akım" derecelendirmesi ne için kullanılır?

Cevap: Bu değer (300pps, 10μs'de 1A), LED'in sürekli değerinden (50mA) çok daha yüksek bir akımla kısa süreler için darbe şeklinde sürülmesine izin verir. Bu, daha parlak ışık darbeleri elde etmek için kullanılabilir, böylece sinyal-gürültü oranı artırılabilir veya daha düşük bir görev döngüsüne izin verilerek ortalama güç tüketimi ve ısınma azaltılabilir.

Soru: I
En az 0.6mA olarak belirlenmiştir. Bu, devre tasarımım için ne anlama geliyor?

Cevap: Bu garanti edilen bir alt sınırdır. Standart test koşullarında (I_{=20mA, V}=5V), yarık açıkken fototransistör en az 0.6mA akım çekecektir. Uygulamanızdaki gerçek akım daha yüksek olabilir. Yük direncinizi (R
) ve herhangi bir sonraki mantık kapısı, bu minimum akıma karşılık gelen voltaj seviyesini tanımlamak için. Örneğin, R_F=1kΩ ve ışın engellenmediğinde, çıkış voltajı en fazla V_CE= 5V - (0.6mA * 1kΩ) = 4.4V'ye düşer.S: Depolama koşulları neden bu kadar katı, özellikle de ambalaj torbası açıldıktan sonra?Cevap: Bileşen bacakları nemli havaya maruz kaldığında kolayca oksitlenir. Oksitlenmiş bacakların lehimlenebilirliği zayıftır, bu da zayıf lehim noktalarına veya lehim noktası oluşmamasına ("ıslanmama") yol açabilir. Nem önleyici ambalajlama ve katı depolama kuralları, yüksek montaj verimi ve uzun vadeli güvenilirliği sağlamayı amaçlayan endüstri standardı uygulamalardır (IPC/JEDEC standartlarına uygun)._LSoru: Bu sensörü açık havada kullanabilir miyim?_LCevap: Çalışma sıcaklığı aralığı -25°C ila +85°C'dir ve birçok açık hava koşulunu kapsar. Ancak, doğrudan güneş ışığına (yoğun bir kızılötesi radyasyon kaynağı) maruz kalmak, fototransistörü doyuma ulaştırarak yanlış tetiklemelere neden olabilir. Cihaz ayrıca su geçirmez veya toza karşı sızdırmaz bir muhafazaya sahip değildir. Açık hava kullanımı için, çevresel ışığı engellemek amacıyla dikkatli bir optik koruma ve çevresel koruma sağlanmalıdır veya farklı bir sensör teknolojisi kullanmak daha uygun olabilir._CE9. Çalışma Prensibi Tanıtımı

Oluk Tipi Optik Anahtar, basit bir optoelektronik prensibe dayanarak çalışır. Fiziksel bir boşluğun (oluk) iki tarafına monte edilmiş iki ana bileşenden oluşur:
Kızılötesi verici (LED):

Bu, uygun bir akım (örneğin 20mA) ile ileri yönde öngerilim uygulandığında kızılötesi ışık (insan gözüyle görülemez) yayan bir yarı iletken diyottur.
Fototransistör:

Bu bir ışığa duyarlı transistördür. Kızılötesi vericiden gelen fotonlar taban bölgesine çarptığında, elektron-boşluk çiftleri oluşturur ve bu çiftler taban akımı görevi görür. Bu ışıkla oluşturulan taban akımı, transistörün kazancı ile yükseltilerek, kollektörden emetöre akan kollektör akımının çok daha büyük olmasına neden olur.

Çalışma Durumu:

1. Açık (Işın Mevcut):Vericiden gelen kızılötesi ışık doğrudan fototransistör üzerine düşer. Fototransistör iletir ve önemli bir kollektör akımı (I
2. ) akışına izin verir. Yukarı çekme dirençli ortak emetör devresinde, kollektörün çıkış voltajı düşürülür (V).

Engellenmiş (ışın demeti engellendi):
- Yuvaya yerleştirilen opak nesne kızılötesi ışığı engeller. Işık fototransistörün tabanına ulaşmaz, bu nedenle kapanır. Sadece çok küçük bir sızıntı akımı (I, karanlık akım) akar. Kollektörün çıkış voltajı, besleme voltajına (V_).Yüksek çıkış voltajı (ışın engellendi) ve düşük çıkış voltajı (ışın serbest) arasındaki bu geçiş, algılama mantığı için temiz bir dijital sinyal sağlar._{10. Gelişim Eğilimleri}Fotoelektrik sensörler alanı, yarık tipi fotoelektrik sensörler de dahil olmak üzere sürekli gelişmektedir. Sektörde gözlemlenebilen nesnel eğilimler şunları içerir:
- Miniaturizasyon:Daha kompakt son ürünler ve daha yüksek yoğunluklu PCB montajı sağlamak amacıyla, daha küçük paket boyutlarına (örneğin, daha küçük ayak izine ve daha düşük profile sahip yüzey montajlı cihazlar) doğru sürekli itiş._CEOPerformans İyileştirmesi:_CCYarı iletken malzemeler ve paketlemedeki iyileştirmeler, daha yüksek hassasiyet (düşük güç tüketimi için daha düşük LED sürme akımına izin verir), yüksek hızlı uygulamalara uyum sağlamak için daha hızlı tepki süresi ve daha iyi parametre sıcaklık kararlılığı sağlamayı amaçlamaktadır.

Entegrasyon ve Akıllılaşma:

Bazı modern yarık tipi fotoelektrik anahtarlar, LED sürücü devresini ve fototransistör çıkışının sinyal koşullandırmasını (yükseltici, karşılaştırıcı, Schmitt tetikleyici) aynı paket içinde entegre eder. Bu, harici devre tasarımını basitleştirir ve doğrudan dijital mantık seviyesi çıkışı sağlayabilir. Birden fazla algılama elemanının entegrasyonu da bir eğilimdir.

Güvenilirlik ve Üretime Odaklanma:

• Tasarım, otomatik montaj işlemlerine (yüzey montajı ve reflow lehimleme gibi) karşı sağlamlığa giderek daha fazla öncelik vermektedir. Malzemeler, termal stres ve çevresel faktörlere daha iyi dayanacak şekilde seçilir.Uygulamaya Özel Varyantlar:
• Belirli pazar ihtiyaçları için özelleştirilmiş sensörlerin sürekli geliştirilmesi, örneğin taşınabilir cihazlarda kağıt işleme için ultra ince sensörler veya yüksek hassasiyetli kenar algılama için çok dar yarıklı sensörler.LTH-301-07P5, çok sayıda standart uygulamanın temel ihtiyaçlarını karşılayan olgun ve güvenilir bir teknolojiyi temsil ederken, bu daha geniş eğilimler bir sonraki nesil cihazların gelişim yönünü şekillendiriyor.
• Entegrasyon ve Akıllı Özellikler:Bazı modern foto kesiciler, LED için sürücü devresini ve fototransistör çıkışı için sinyal koşullandırmayı (yükseltici, karşılaştırıcı, Schmitt tetikleyici) aynı pakete entegre eder. Bu, harici devre tasarımını basitleştirir ve doğrudan dijital mantık seviyesinde bir çıkış sağlayabilir. Birden fazla algılama elemanının entegrasyonu da bir eğilimdir.
• Güvenilirlik ve Üretime Odaklanma:Tasarımlar, al-ve-yerleştir ve reflow lehimleme gibi otomatik montaj süreçleri için sağlamlığa giderek daha fazla öncelik veriyor. Malzemeler, termal stres ve çevresel faktörlere karşı daha iyi direnç için seçilir.
• Uygulamaya Özel Varyantlar:Geliştirme çalışmaları, taşınabilir cihazlarda kağıt işleme için ultra ince sensörler veya yüksek hassasiyetli kenar algılama için çok dar yarıklı sensörler gibi belirli pazar ihtiyaçlarına yönelik sensörler için devam etmektedir.

LTH-301-07P5, çok çeşitli standart uygulamaların temel gereksinimlerini karşılayan olgun ve güvenilir bir teknolojiyi temsil ederken, bu daha geniş eğilimler yeni nesil cihazların gelişimini şekillendirmektedir.