LTH-301-19 Foto Kesici Veri Sayfası - Temassız Anahtarlama - Türkçe Teknik Doküman

1. Ürün Genel Bakışı

LTH-301-19, güvenilir nesne algılama veya konum algılama gerektiren uygulamalar için tasarlanmış kompakt, temassız bir anahtarlama cihazıdır. Bir kızılötesi ışık yayan diyot (IR LED) ile eşleştirilmiş bir fototransistör prensibiyle çalışır. Bir nesne, verici ve dedektör arasındaki kızılötesi ışını kestiğinde, fototransistörün çıkış durumu değişerek bir anahtarlama sinyali sağlar. Bu cihaz, doğrudan PCB montajı veya çift sıralı soketlerle kullanım için uygundur ve çeşitli endüstriyel ve tüketici elektroniği uygulamaları için hızlı ve güvenilir bir çözüm sunar.

2. Teknik Parametrelerin Derin Nesnel Yorumu

2.1 Mutlak Maksimum Değerler

Bu değerler, cihaza kalıcı hasar verebilecek sınırları tanımlar. IR diyot, 60 mA sürekli ileri akım ve 5 V ters voltajı kaldırabilir. Fototransistörün kollektör akımı 20 mA ile sınırlıdır ve güç dağılımı 100 mW'dır. IR diyot için, darbe koşullarında (10 μs darbe genişliği, 300 pps) 1 A tepe ileri akımına izin verilir. Cihazın çalışma sıcaklık aralığı -25°C ila +85°C, depolama aralığı ise -40°C ila +100°C olarak derecelendirilmiştir. Lehimleme sıcaklığı, gövdeden 1.6mm ölçüldüğünde 5 saniye boyunca 260°C'yi aşmamalıdır.

2.2 Elektriksel ve Optik Özellikler

Bu bölüm, 25°C ortam sıcaklığında tipik çalışma koşulları altındaki cihaz performansını detaylandırır.

2.2.1 Giriş LED Özellikleri

IR LED'in ileri voltajı (VF), 20mA ileri akımda (IF) tipik olarak 1.6V'dur, maksimum 1.6V'dur. Ters akım (IR), 5V ters voltajda (VR) maksimum 100 μA'dır.

2.2.2 Çıkış Fototransistör Özellikleri

Kollektör-emiter çökme voltajı (V(BR)CEO) minimum 30V'dur. Emiter-kollektör çökme voltajı (V(BR)ECO) minimum 5V'dur. Kollektör-emiter karanlık akımı (ICEO), VCE=10V'da maksimum 100 nA'dır ve LED kapalıyken sızıntı akımını gösterir.

2.2.3 Kuplaj Özellikleri

Kollektör-emiter doyum voltajı (VCE(SAT)), fototransistör doyuma sürüldüğünde (IC=70μA, IF=1.4mA) maksimum 0.4V'dur. Açık durum kollektör akımı (IC(ON)), VCE=3.3V ve IF=1.4mA'da tipik olarak 70 μA'dır ve VCE=5V ve IF=20mA'da 10 mA'ya ulaşabilir; bu, cihazın farklı sürüş koşulları altındaki hassasiyetini ve çıkış kapasitesini gösterir.

2.2.4 Tepki Süresi

Anahtarlama hızı, yükselme süresi (tr) ve düşme süresi (tf) ile karakterize edilir. Tipik yükselme süresi 3 μs (maks 15 μs), tipik düşme süresi ise 4 μs (maks 20 μs)'dir ve belirli test koşullarında (VCE=5V, Ic=2mA, RL=100Ω) ölçülür. Bu, cihazın yüksek hızlı algılama kapasitesini tanımlar.

3. Mekanik ve Paketleme Bilgileri

3.1 Paket Boyutları

Cihaz, standart bir delikli pakete sahiptir. Tüm boyutlar, aksi belirtilmedikçe varsayılan ±0.25mm toleransla milimetre cinsinden belirtilmiştir. Kesin boyutsal çizim, PCB düzeni için gövde boyutu, bacak aralığı ve genel ayak izini detaylandırarak veri sayfasında sağlanmıştır.

3.2 Polarite Tanımlama

Doğru yönlendirme kritiktir. Veri sayfası, IR LED'in anot ve katodunu ve fototransistörün kollektör ve emitörünü açıkça işaretleyen bir diyagram içerir. Cihazı yanlış monte etmek, arızaya veya hasara yol açabilir.

4. Performans Eğrisi Analizi

Veri sayfası, aksi belirtilmedikçe 25°C ortam sıcaklığında çizilmiş tipik elektriksel ve optik karakteristik eğrilerini içerir. Bu grafikler, tablolanmış minimum, tipik ve maksimum değerlerin ötesinde cihaz davranışını anlamak için gereklidir.

4.1 Transfer Karakteristikleri

Eğriler muhtemelen, çeşitli kollektör-emiter voltajlarında (VCE) giriş LED ileri akımı (IF) ile çıkış fototransistör kollektör akımı (IC) arasındaki ilişkiyi gösterir. Bu, kazanç için önemli bir parametre olan akım transfer oranını (CTR) gösterir.

4.2 Çıkış Doyum Karakteristikleri

Farklı IF seviyeleri için VCE(SAT) karşı IC'yi gösteren grafikler, tasarımcıların fototransistör tamamen açıkken çıkış voltaj seviyelerini anlamasına yardımcı olur; bu, mantık devreleriyle arayüz oluşturmak için önemlidir.

4.3 Sıcaklık Bağımlılığı

Birincil veriler 25°C'de olsa da, karakteristik eğriler karanlık akım (ICEO) ve çıkış akımı gibi parametrelerin sıcaklıkla nasıl değiştiğini gösterebilir; bu, belirtilen çalışma aralığı boyunca kararlı sistemler tasarlamak için çok önemlidir.

5. Lehimleme ve Montaj Kılavuzu

5.1 Lehimleme Parametreleri

Mutlak maksimum değer, bacakların 260°C'de maksimum 5 saniye lehimlenebileceğini belirtir; sıcaklık plastik muhafazadan 1.6mm (0.063") uzaklıkta ölçülmelidir. Bu, iç bileşenlere ve plastik pakete termal hasarı önlemek için kritiktir.

5.2 Taşıma ve Depolama

Cihaz, belirtilen -40°C ila +100°C sıcaklık aralığında depolanmalıdır. Yarıiletken bağlantılarına zarar gelmesini önlemek için taşıma ve montaj sırasında standart ESD (elektrostatik deşarj) önlemlerine uyulmalıdır.

6. Uygulama Önerileri

6.1 Tipik Uygulama Senaryoları

LTH-301-19, yazıcılarda (kağıt sıkışması algılama, toner seviyesi), fotokopi makinelerinde, otomatlarda (para/nesne algılama), endüstriyel otomasyonda (konum algılama, limit anahtarları) ve tüketici elektroniğinde temassız algılama için idealdir. Hızlı anahtarlama hızı, sayma veya hız ölçüm uygulamaları için uygun kılar.

6.2 Tasarım Hususları

Akım Sınırlama Direnci:IR LED'in ileri akımını (IF) güvenli bir değere (genellikle 1.4mA test koşulu ile 60mA mutlak maksimum arasında) sınırlamak için harici bir direnç seri olarak kullanılmalıdır; bu, parlaklık ve ömür arasında denge sağlar.
Yük Direnci:Fototransistör kollektörüne bağlı yük direncinin (RL) değeri, hem çıkış voltaj salınımını hem de tepki süresini etkiler. Daha küçük bir RL daha hızlı anahtarlama sağlar ancak daha küçük bir çıkış voltaj salınımına neden olur.
Ortam Işığı:Bir kızılötesi cihaz olarak, görünür ortam ışığı girişimine daha az duyarlıdır. Ancak, kritik uygulamalar için gürültü bağışıklığını artırmak amacıyla mekanik koruma veya modülasyon/demodülasyon teknikleri kullanılabilir.
Hizalama:Optimum performans ve maksimum algılama mesafesi için verici ve dedektör yuvaları arasında hassas mekanik hizalama gereklidir.

7. Teknik Karşılaştırma ve Farklılıklar

Mekanik anahtarlarla karşılaştırıldığında, LTH-301-19 temassız çalışmanın temel avantajını sunar; bu, aşınma olmaması, daha uzun ömür, sessiz çalışma ve daha yüksek potansiyel anahtarlama hızları anlamına gelir. Diğer optik sensörlerle karşılaştırıldığında, entegre yarıklı paketi dahili bir optik yol sağlar; bu, mekanik tasarımı basitleştirir ve ayrı verici ve dedektör bileşenlerine kıyasla hizalama güvenilirliğini artırır. Belirtilen doyum voltajı (VCE(SAT))<0.4V), düşük voltajlı mantık devreleriyle iyi uyumluluk sağlar.

8. Sıkça Sorulan Sorular (Teknik Parametrelere Dayalı)

S: Karanlık akım (ICEO) parametresinin amacı nedir?
C: Karanlık akım, IR LED'den gelen ışık gelmediğinde (yani ışın engellendiğinde veya LED kapalıyken) fototransistörden akan küçük sızıntı akımıdır. Düşük bir karanlık akım (maks 100 nA) arzu edilir, çünkü bu "kapalı durum" akımını en aza indirerek anahtarın açık ve kapalı durumları arasında daha net bir ayrım sağlar.

S: LED akım sınırlama direnci değerini nasıl seçerim?
C: Ohm Kanunu'nu kullanın: R = (Vcc - VF) / IF. Vcc besleme voltajınız, VF LED ileri voltajıdır (tasarım marjı için 1.6V kullanın) ve IF istenilen çalışma akımınızdır (örneğin, tam çıkış için 20mA). Dirençte hesaplanan güç dağılımının derecesi içinde olduğundan emin olun.

S: Bu sensör açık havada kullanılabilir mi?
C: Çalışma sıcaklık aralığı -25°C ila +85°C'dir ve bu birçok ortamı kapsar. Ancak, doğrudan güneş ışığı sensörü doyurabilecek güçlü kızılötesi radyasyon içerir. Toz ve neme karşı çevresel sızdırmazlık paket spesifikasyonunun bir parçası değildir ve ayrıca değerlendirilmelidir.

S: Algılama mesafesini veya boşluğunu ne etkiler?
C: Algılama boşluğu, LED sürücü akımı (IF), fototransistörün hassasiyeti, hizalama ve ışını kesen nesnenin opaklığından etkilenir. Veri sayfası maksimum bir boşluk belirtmez; bu, belirli bir nesne ve gerekli sinyal marjı için deneysel olarak belirlenmelidir.

9. Pratik Kullanım Örneği

Örnek: Masaüstü Yazıcıda Kağıt Algılama.LTH-301-19, kağıt yolunun yuvasından geçeceği şekilde monte edilebilir. Bir çekme direnci ile yapılandırılmış bir mikrodenetleyici GPIO pini, fototransistörün kollektörünü izler. Kağıt yokken, IR ışını dedektöre ulaşır, fototransistörü açar ve kollektör voltajını düşük (VCE(SAT) yakınına) çeker. Kağıt yuvaya girdiğinde, ışını engeller, fototransistörü kapatır ve çekme direncinin kollektör voltajını Vcc'ye yüksek çekmesine izin verir. Mikrodenetleyici, kağıt varlığını onaylamak veya kağıt bitti uyarısı tetiklemek için bu voltaj geçişini algılar. Hızlı tepki süresi, hızla hareket eden kağıt için bile algılamayı sağlar.

10. Çalışma Prensibi Tanıtımı

LTH-301-19, U şeklinde bir plastik pakette barındırılan iletim tipi bir optik sensördür. Bir tarafta, tipik olarak yaklaşık 940nm dalga boyunda ışık yayan bir kızılötesi ışık yayan diyot (IR LED) bulunur. Doğrudan karşısında, yuvanın diğer tarafında, bir silikon NPN fototransistör alıcı olarak görev yapar. Fototransistör, taban bölgesine gelen ışığın elektron-delik çiftleri oluşturması ve bunların taban akımı olarak hareket ederek çok daha büyük bir kollektör-emiter akımını kontrol etmesi için tasarlanmıştır. Yuvada bir nesne yokken, IR LED'den gelen ışık fototransistöre çarparak iletmesine (AÇIK durum) neden olur. Bir nesne yuvaya girdiğinde, ışık yolunu engelleyerek fototransistör üzerindeki ışığı büyük ölçüde azaltır ve iletmeyi durdurmasına (KAPALI durum) neden olur. Bu çıkış akımı/voltajı değişimi bir anahtarlama sinyali olarak kullanılır.

11. Teknoloji Trendleri

LTH-301-19 gibi foto kesiciler, olgun ve güvenilir bir teknolojiyi temsil eder. Bu alandaki mevcut trendler, daha yüksek yoğunluklu PCB montajı için paketin küçültülmesini, otomatik montajı kolaylaştırmak için yüzey montaj cihazı (SMD) versiyonlarının geliştirilmesini ve paket içinde Schmitt tetikleyicileri veya yükselteçler gibi ek devrelerin entegre edilerek temiz bir dijital çıkış sinyali sağlanmasını ve gürültü bağışıklığının iyileştirilmesini içerir. Ayrıca, özellikle pil destekli uygulamalar için LED verimliliği ve fototransistör hassasiyeti optimize edilerek güç tüketiminin azaltılmasına odaklanılmaktadır. Dahası, bazı gelişmiş varyantlar, kodlanmış konum algılama veya yedeklilik sağlamak için tek bir pakette birden fazla verici veya dedektör içerir.