LTH-306-01 Foto Kesici Veri Sayfası - Türkçe Teknik Doküman

1. Ürün Genel Bakışı

LTH-306-01, güvenilir nesne algılama ve konum algılama için tasarlanmış kompakt, temasız bir optik anahtardır. Temel işlevi, tek bir paket içinde yerleştirilmiş bir kızılötesi (IR) ışık yayan diyot (LED) ve bir fototransistör çiftine dayanır. Bir nesne, verici ve dedektör arasındaki boşluğa girdiğinde, IR ışık huzmesini keser ve fototransistörün çıkış durumunda bir değişikliğe neden olur. Bu prensip, fiziksel temas olmadan hassas ve aşınmasız anahtarlamayı mümkün kılar.

Cihaz, baskılı devre kartlarına (PCB) veya standart çift sıralı soketlere doğrudan montaj için tasarlanmış olup, önemli tasarım esnekliği sunar. Başlıca avantajları arasında, yüksek hızlı sayma ve zamanlama uygulamaları için kritik olan hızlı anahtarlama hızı ve mekanik aşınmayı ortadan kaldırarak uzun vadeli güvenilirliği sağlayan temasız yapısı yer alır. Tipik hedef pazarlar, nesne algılama, kağıt sıkışması algılama veya yuva algılama gerektiren endüstriyel otomasyon, tüketici elektroniği (örn. yazıcılar, fotokopi makineleri), güvenlik sistemleri ve otomatlar gibi alanlardır.

2. Derinlemesine Teknik Parametre Analizi

2.1 Mutlak Maksimum Değerler

Bu değerler, cihaza kalıcı hasar verebilecek stres sınırlarını tanımlar. Bu koşullar altında çalışma garanti edilmez. Temel sınırlar şunları içerir:

• IR Diyot Sürekli İleri Akımı (I_F): 60 mA. Bu, LED'e sürekli olarak uygulanabilecek maksimum DC akımdır.
• IR Diyot Tepe İleri Akımı: Saniyede 300 darbe için 10 μs darbe genişliğinde 1 A. Bu, gelişmiş sinyal algılama için kısa, yüksek yoğunluklu darbelere izin verir.
• Fototransistör Kollektör-Emitör Gerilimi (V_CEO): 30 V. Kollektör ve emitör bacakları arasında uygulanabilecek maksimum gerilimdir.
• Çalışma Sıcaklığı Aralığı: -25°C ila +85°C. Güvenilir çalışma için ortam sıcaklığı aralığını belirtir.
• Bacak Lehimleme Sıcaklığı: Kasadan 1.6mm mesafede 5 saniye boyunca 260°C. Bu, PCB montaj süreçleri için çok önemlidir.

2.2 Elektriksel ve Optik Özellikler

Bu parametreler, 25°C ortam sıcaklığında (T_A) belirtilmiştir ve cihazın normal çalışma koşulları altındaki tipik performansını tanımlar.

2.2.1 Giriş (IR LED) Özellikleri

• İleri Gerilim (V_F): 20 mA ileri akımında (I_F) tipik olarak 1.2V ila 1.6V. Bu, LED sürücü devresi için akım sınırlama direnci değerini hesaplamak için kullanılır.
• Ters Akım (I_R): 5V ters gerilimde (V_R) maksimum 100 μA. Bu, LED ters öngerilimliyken kaçak akımını gösterir.

2.2.2 Çıkış (Fototransistör) Özellikleri

• Kollektör-Emitör Delinme Gerilimi (V_(BR)CEO): Minimum 30V. Transistörün belirtilen kollektör-emitör gerilimine dayanabileceğini garanti eder.
• Kollektör-Emitör Karanlık Akımı (I_CEO): V_CE=10V'da maksimum 100 nA. Bu, LED kapalıyken (ışık yokken) oluşan kaçak akımdır ve "kapalı durum" sinyal seviyesini etkiler.

2.2.3 Kuplaj (Birleşik) Özellikleri

• Açık Durum Kollektör Akımı (I_C(ON)): V_CE=5V ve I_F=20mA'da minimum 5.0 mA. Bu, LED tamamen aydınlatıldığında ve engellenmediğinde fototransistörün çıkış akımıdır ve hassasiyetini gösterir.
• Kollektör-Emitör Doyma Gerilimi (V_CE(SAT)): I_C=2.5mA ve I_F=20mA'da maksimum 0.4V. Fototransistör doyum modunda bir anahtar olarak kullanıldığında düşük bir doyma gerilimi istenir, böylece gerilim düşümü en aza indirilir.
• Tepki Süresi: Yükselme süresi (t_r) tipik olarak 3-15 μs ve düşme süresi (t_f) belirtilen test koşullarında (V_CE=5V, I_C=2mA, R_L=100Ω) tipik olarak 4-20 μs'dir. Bu parametreler, cihazın anahtarlama hızını ve bant genişliğini tanımlar ve hızlı hareket eden nesneleri algılamak için kritiktir.

3. Performans Eğrisi Analizi

Veri sayfası tipik elektriksel/optik karakteristik eğrilerine atıfta bulunur. Metinde belirli grafikler sağlanmamış olsa da, bu tür cihazlar için standart eğriler genellikle şunları içerir:

• IR LED için İleri Akım - İleri Gerilim (I_F-V_F): Doğrusal olmayan ilişkiyi gösterir ve çalışma noktasını belirlemeye yardımcı olur.
• Fototransistör için Kollektör Akımı - Kollektör-Emitör Gerilimi (I_C-V_CE): Farklı ışınım seviyelerinde (LED akımı), bu, bipolar bir transistörün çıkış karakteristiklerine benzer şekilde, çıkış transistörünün davranışını gösterir.
• Akım Transfer Oranı (CTR) - İleri Akım: CTR, fototransistör kollektör akımının (I_C) LED ileri akımına (I_F) oranıdır. Bu eğri, verimliliğin sürücü akımıyla nasıl değiştiğini gösterir.
• Karanlık Akımın (I_CEO) ve Açık Durum Akımının (I_C(ON))) Sıcaklığa Bağımlılığı

: Ortam sıcaklığındaki değişikliklerle performansın nasıl bozulduğunu veya değiştiğini gösterir; bu, belirtilen çalışma aralığı boyunca kararlı sistemler tasarlamak için hayati öneme sahiptir.

Bu eğriler, tasarımcıların çalışma noktasını optimize etmesi, sıcaklık üzerinde sinyal bütünlüğünü sağlaması ve cihazın sınırlamalarını anlaması için gereklidir.

4. Mekanik ve Paket Bilgileri

• LTH-306-01, PCB veya soket montajı için tasarlanmıştır. Paket boyutları, tüm ölçümler milimetre (ve inç) cinsinden veri sayfasında sağlanmıştır. Temel mekanik notlar şunları içerir:
• Boyutlandırılmış çizimde aksi belirtilmedikçe, standart ±0.25mm (±0.010") toleransı uygulanır.
• Paket, IR verici ve fototransistör arasında hassas bir boşluğa sahip kalıplanmış bir gövdeye sahiptir. Bu boşluğun tam boyutları, toplam yükseklik, genişlik ve uzunluk ile bacak aralıkları, nihai ürüne mekanik entegrasyon için kritiktir.

Bacaklar tipik olarak lehimlenebilir bir malzemeden yapılmıştır ve delikli montaj için şekillendirilmiştir.

Kutupluluk tanımlaması çok önemlidir. Cihaz, IR LED'in anot ve katodunu ve fototransistörün kollektör ve emitörünü tanımlamak için işaretlemelere (nokta, çentik veya farklı bacak uzunlukları gibi) sahip olacaktır. Yanlış kutupluluk bağlantısı bileşenlere zarar verebilir.

5. Lehimleme ve Montaj Kılavuzları

Mutlak maksimum değerler, plastik kasadan 1.6mm (0.063") ölçülen maksimum 5 saniye süre için 260°C'lik bir bacak lehimleme sıcaklığı belirtir. Bu, dalga lehimleme veya el lehimleme işlemleri için kritik bir parametredir.

: Nem emilimini (reflö sırasında "patlamış mısır" etkisine neden olabilir) ve diğer bozulmaları önlemek için, -40°C ila +100°C belirtilen depolama sıcaklığı aralığında kuru, antistatik bir ortamda saklayın.

6. Uygulama Önerileri

6.1 Tipik Uygulama Devreleri

1. Temel bir uygulama devresi şunları içerir:LED Sürücü Devresi_{: IR LED ile seri olarak bir akım sınırlama direnci. Direnç değeri (R}limit_F) (Besleme Gerilimi - V_F) / I_F olarak hesaplanır. 5V besleme ve I_F=20mA için, V_{~1.4V ile, R}limit
2. ≈ (5-1.4)/0.02 = 180Ω'dur.Fototransistör Çıkış Devresi
   • : Fototransistör iki yaygın konfigürasyonda kullanılabilir:Anahtar Modu (Doyum)_{: Kollektörden pozitif bir beslemeye (örn. 5V) bir çekme direnci bağlayın. Emitör toprağa bağlanır. Işık transistöre çarptığında, transistör tamamen açılır (doyuma ulaşır) ve kollektör gerilimini düşük seviyeye (V}CE(SAT)
   • 'a yakın) çeker. Işık engellendiğinde, transistör kapanır ve kollektör gerilimi direnç tarafından yüksek seviyeye çekilir. Çıkış bir dijital sinyaldir.Doğrusal Mod

: Fototransistörü, bir kollektör direnci ile ortak emitörlü bir yükselteç konfigürasyonunda kullanın. Çıkış gerilimi, alınan ışığın yoğunluğuyla doğrusal olarak değişir; bu, analog algılama için kullanışlıdır.

• 6.2 Tasarım HususlarıOrtam Işığına Karşı Bağışıklık
• : Cihaz modüle edilmiş IR ışık kullanır, ancak güçlü ortam IR kaynakları (güneş ışığı, akkor ampuller) yanlış tetiklemeye neden olabilir. Darbe LED sürücüsü ve senkron algılama kullanmak veya optik filtre eklemek bağışıklığı artırabilir.Nesne Özellikleri
• : Algılama güvenilirliği, nesnenin IR dalga boyuna karşı opaklığına bağlıdır. Çok ince veya yarı saydam malzemeler ışın huzmesini tamamen kesmeyebilir.Hizalama
• : Tutarlı çalışma için, nesne yolunun sensör boşluğuyla hassas mekanik hizalanması gereklidir.Hız
• : Nesnenin hızının ve sistemin gerektirdiği tepki süresinin, cihazın yükselme/düşme süreleri (mikrosaniye aralığı) ile uyumlu olduğundan emin olun.Elektriksel Gürültü

: Gürültülü ortamlarda, sinyal izlerini kısa tutun, cihazın yakınında bypass kapasitörleri kullanın ve koruma düşünün.

7. Teknik Karşılaştırma ve Farklılıklar

Mekanik mikro anahtarlarla karşılaştırıldığında, LTH-306-01 açık avantajlar sunar: kontak sıçraması yok, mekanik aşınma yok, daha hızlı anahtarlama hızı ve milyonlarca döngü boyunca daha yüksek güvenilirlik. Yansımalı sensörler gibi diğer optik sensörlerle karşılaştırıldığında, geçirgen foto kesiciler (yuvalı kuplörler) genellikle nesne yüzey yansıtıcılığı ve rengindeki değişikliklere karşı daha bağışıktır ve sadece ışın kesintisine dayalı olarak daha tutarlı bir açık/kapalı sinyali sağlar._{Foto kesici kategorisindeki temel farklılaştırıcıları, spesifik paket boyutu (kompakt tasarımlar sağlar), elektriksel özellikleri (I}C(ON)_r ile tanımlanan hassasiyet, t_f/t

ile tanımlanan hız) ve lehimleme ve çalışma sıcaklığı için sağlam özellikleridir.

8. Sıkça Sorulan Sorular (SSS)

S: Bu cihazın tipik ömrü nedir?

C: Hareketli parçası olmayan bir katı hal cihazı olarak, ömrü öncelikle LED'in kademeli çıkış bozulmasına bağlıdır. Spesifikasyonlar dahilinde çalıştırıldığında, tipik olarak mekanik anahtarların ömrünü çok aşar ve genellikle yüz binlerce ila milyonlarca işlem için derecelendirilir.

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

C: Hayır. Bir LED, akım sınırlı bir kaynakla sürülmelidir. İleri gerilimini aşan bir gerilim kaynağına doğrudan bağlamak aşırı akıma neden olabilir ve potansiyel olarak onu tahrip edebilir. Her zaman seri bir akım sınırlama direnci veya sabit akım sürücüsü kullanın._{S: "Açık Durum Kollektör Akımı" (I}C(ON)

) minimum değerini nasıl yorumlamalıyım?_CEA: Bu, belirtilen test koşulları (V_F=5V, I

=20mA) altında garanti edilen minimum çıkış akımıdır. Tasarımınızda, devrenizin (örn. çekme direncinizin değeri) bu minimum akımla güvenilir bir şekilde çalışabileceğini ve ışın engellenmediğinde geçerli bir mantık düşük gerilimi üretebileceğini sağlamalısınız.

S: Tepki süresi mikrosaniye cinsinden. Bu, benim uygulamam için yeterince hızlı mı?

C: Çoğu nesne sayma, konum algılama ve kağıt algılama uygulamaları için mikrosaniye tepkisi fazlasıyla yeterlidir. Örneğin, 1mm'lik bir boşluktan 1 m/s hızla hareket eden bir nesneyi algılamak için kesinti süresi 1ms (1000 μs)'dir, bu da cihazın anahtarlama süresinden çok daha uzundur. Son derece yüksek hızlı uygulamalar için gerekli zamanlamayı doğrulayın.

9. Pratik Kullanım Senaryosu

Senaryo: Bir Yazıcıda Kağıt Sıkışması Algılama

LTH-306-01, kağıt yoluna yerleştirilebilir. Boşluktan geçen bir kağıt yaprağı, IR ışınının fototransistöre ulaşmasına izin verir ve çıkışını bir durumda (örn. düşük) tutar. Bir sıkışma meydana gelirse, kağıt boşlukta durur, ışını engeller ve çıkış durumunu değiştirir (örn. yüksek). Bu sinyal, yazıcının mikrodenetleyicisine iletilir ve mikrodenetleyici işlemi durdurup kullanıcıyı uyarabilir. Temasız algılama, kağıt veya sensörde aşınma olmamasını sağlar ve hızlı tepki süresi, kağıt hızlı hareket etse bile algılamaya olanak tanır.

10. Çalışma Prensibi_CLTH-306-01, geçirgen bir optik sensördür. U şeklindeki bir paketin karşılıklı kollarında iki ana bileşen içerir: bir kızılötesi ışık yayan diyot (IR LED) ve bir silikon NPN fototransistör. IR LED, uygun bir akımla ileri öngerilimli olduğunda görünmez kızılötesi ışık yayar. Fototransistör, bu spesifik IR dalga boyuna duyarlı olacak şekilde tasarlanmıştır. Aralarındaki boşlukta hiçbir nesne olmadığında, IR ışık doğrudan fototransistörün taban bölgesine düşer. Bu gelen ışık, taban akımı olarak işlev gören elektron-delik çiftleri oluşturur, transistörü açar ve önemli bir kollektör akımının (I_CEO) akmasına izin verir. Opak bir nesne boşluğa girdiğinde, ışık yolunu engeller. Fototransistör hiç ışık (veya büyük ölçüde azaltılmış ışık) almaz, etkin taban akımı neredeyse sıfıra düşer ve transistör kapanır, kollektör akımını çok düşük bir kaçak seviyesine (I

) indirir. Bu çıkış akımı/gerilim değişikliği, harici devreler tarafından algılanarak bir "nesne var" olayı kaydedilir.

11. Teknoloji Trendleri

• Foto kesiciler gibi optoelektronik bileşenler alanı gelişmeye devam etmektedir. Sektörde gözlemlenen genel trendler şunları içerir:Küçülme
• : Giderek daha kompakt tüketici ve endüstriyel cihazlara sığdırmak için daha küçük paket ayak izleri ve daha düşük profillerin geliştirilmesi.Gelişmiş Entegrasyon
• : Histerezis için Schmitt tetikleyicileri, dahili akım sınırlama dirençleri veya hatta dijital arayüzler (I2C) gibi ek devrelerin çip üzerine entegre edilmesi, harici tasarımı basitleştirir.Geliştirilmiş Performans
• : Daha yüksek hassasiyet (güç tasarrufu için daha düşük LED sürücü akımlarına izin verir), yüksek hızlı otomasyon için daha hızlı tepki süreleri ve daha iyi sıcaklık kararlılığı.Güç Verimliliğine Odaklanma
• : Ortalama güç tüketimini en aza indirmek için çok düşük görev döngüleriyle darbe işlemine olanak tanıyan tasarımlar; bu, pil ile çalışan uygulamalar için çok önemlidir.Sağlamlık

: Toz, nem ve mekanik şok gibi çevresel faktörlere karşı geliştirilmiş direnç.