LTH-872-N55H Foto Kesici Teknik Veri Sayfası - Yuvalı Tip - 4.0mm Boyutlar - 5V Gerilim

1. Ürün Genel Bakışı

LTH-872-N55H, temasız algılama ve anahtarlama uygulamalarında kullanılan temel bir optoelektronik bileşen olan yuvalı tip bir foto kesicidir. Tek bir gövde içinde, fiziksel bir boşluk veya yuva ile ayrılmış bir kızılötesi ışık yayan diyot (LED) ve bir foto transistörü entegre eder. Çalışma prensibi basittir: bir nesne bu yuvadan geçtiğinde, vericiden dedektöre giden kızılötesi ışık demetini keser ve foto transistörün çıkış durumunda karşılık gelen bir değişikliğe neden olur. Bu basit ancak güvenilir mekanizma, fiziksel temas olmadan nesnelerin varlığını, yokluğunu, konumunu veya hızını algılamak için ideal bir çözüm sunar.

Cihaz, doğrudan PCB (Baskılı Devre Kartı) montajı veya standart bir çift sıralı sokete takılma için tasarlanmıştır ve montaj ve prototiplemede esneklik sağlar. Başlıca avantajları arasında, aşınabilen mekanik kontakların olmaması nedeniyle yüksek güvenilirlik, hızlı anahtarlama hızı ve uzun çalışma ömrü yer alır. Tipik uygulamalar, yazıcılar, fotokopi makineleri, tarayıcılar, faks makineleri ve hassas nesne algılamanın gerekli olduğu çeşitli otomatik sistemler dahil olmak üzere geniş bir ofis otomasyonu ve endüstriyel ekipman yelpazesini kapsar.

1.1 Temel Özellikler

• Temasız Anahtarlama:Mekanik aşınma ve yıpranmayı ortadan kaldırarak yüksek güvenilirlik ve uzun çalışma ömrü sağlar.
• Çok Yönlü Montaj:Doğrudan PCB lehimleme veya standart çift sıralı soketlerle uyumludur, çeşitli devre tasarımlarına kolay entegrasyon sağlar.
• Hızlı Tepki Süresi:Yüksek hızlı olayların algılanmasını sağlar, yazıcılarda kağıt besleme algılama veya döner kodlayıcı sistemleri gibi hızlı algılama gerektiren uygulamalar için uygundur.

2. Teknik Parametreler: Derinlemesine Nesnel Yorumlama

Veri sayfası, cihazın standart koşullar altındaki çalışma sınırlarını ve performansını tanımlayan kritik parametreleri sağlar. Bu parametreleri anlamak, doğru devre tasarımı ve uzun vadeli güvenilirliği sağlamak için esastır.

2.1 Mutlak Maksimum Değerler

Bu değerler, aşıldığında cihaza kalıcı hasar verebilecek stres sınırlarını belirtir. Normal çalışma koşulları değildir.

• Giriş LED'i:
  • Güç Dağılımı (P_D):Maksimum 75 mW. Bu, LED'in güvenli bir şekilde ısı olarak dağıtabileceği toplam güçtür.
  • Sürekli İleri Akım (I_F):Maksimum 50 mA. LED, bu değeri aşan sürekli bir akımla sürülmemelidir.
  • Ters Gerilim (V_R):Maksimum 5 V. Bundan daha yüksek bir ters gerilim uygulamak LED bağlantısını bozabilir.
• Çıkış Foto Transistörü:
  • Güç Dağılımı (P_D):Foto transistör için maksimum 100 mW.
  • Kolektör-Emitör Gerilimi (V_CEO):Maksimum 30 V. Bu, beyz (ışık girişi) açıkken kolektör ve emitör arasına uygulanabilecek maksimum gerilimdir.
  • Emitör-Kolektör Gerilimi (V_ECO):Maksimum 5 V, bu da kolektör-emitör bağlantısı için ters gerilim değeridir.
  • Kolektör Akımı (I_C):Maksimum 20 mA. Foto transistörden geçen yük akımı bu sınırın altında kalmalıdır.
• Çevresel:
  • Çalışma Sıcaklığı Aralığı (T_A):-25°C ila +85°C. Cihazın bu ortam sıcaklığı aralığında belirtimler dahilinde çalışacağı garanti edilir.
  • Depolama Sıcaklığı Aralığı (T_stg):-40°C ila +100°C.
  • Bacak Lehimleme Sıcaklığı:1.6mm (0.063 inç) bacak formu için maksimum 5 saniye 260°C. Bu, reflow veya dalga lehimleme işlemleri için kritiktir.

2.2 Elektriksel ve Optik Özellikler

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

• Giriş LED Özellikleri:
  • İleri Gerilim (V_F):Tipik 1.2V, 20 mA ileri akımda (I_F) maksimum 1.6V. Bu parametre, LED sürücü devresi için akım sınırlayıcı direnç değerini hesaplamak için kullanılır: R = (V_CC- V_F) / I_F.
  • Ters Akım (I_R):5V ters gerilimde (V_R) maksimum 100 µA, LED'in ters kutuplandığında sızıntı akımını gösterir.
• Çıkış Foto Transistör Özellikleri:
  • Kolektör-Emitör Karanlık Akımı (I_CEO):V_CE= 10V'da maksimum 100 nA. Bu, LED kapalıyken (foto transistöre ışık düşmediğinde) sızıntı akımıdır. Düşük karanlık akım, özellikle düşük ışık veya yüksek kazanç uygulamalarında iyi bir sinyal-gürültü oranı için arzu edilir.
• Kuplaj (Sistem) Özellikleri:
  • Kolektör-Emitör Doyma Gerilimi (V_CE(SAT)):Foto transistör tamamen açıkken (I_C= 0.25 mA, I_F= 20 mA) maksimum 0.4V. Çıkış, mantık girişlerini veya diğer düşük gerilimli devreleri sürmek için kullanıldığında düşük bir doyma gerilimi, mantıksal \"DÜŞÜK\" seviyesini tanımladığı için çok önemlidir.
  • Açık Durum Kolektör Akımı (I_C(ON)):V_CE= 5V ve I_F= 20 mA'da minimum 2.0 mA. Bu, LED tipik akımıyla sürüldüğünde ve ışın engellenmediğinde garanti edilen minimum çıkış akımıdır. Bu parametre, I_C/I_F oranı olarak ifade edildiğinde genellikle \"akım transfer oranı\" (CTR) olarak adlandırılır ve kuplajın hassasiyetini tanımlar. Burada minimum CTR (2.0 mA / 20 mA) = 0.1 veya %10'dur.
  • Tepki Süresi:
    • Yükselme Süresi (T_r):Tipik 3 µs, maksimum 15 µs. Bu, giriş LED'i açıldığında çıkışın nihai değerinin %10'undan %90'ına geçiş süresidir.
    • Düşme Süresi (T_f):Tipik 4 µs, maksimum 20 µs. Bu, giriş LED'i kapatıldığında çıkışın nihai değerinin %90'ından %10'una geçiş süresidir. Bu hızlı anahtarlama hızları, hızla hareket eden nesnelerin algılanmasını sağlar.

3. Mekanik ve Paket Bilgisi

LTH-872-N55H, kolay PCB entegrasyonu için tasarlanmış standart bir delikli pakete sahiptir.

3.1 Dış Boyutlar

Veri sayfası ayrıntılı bir mekanik çizim sağlar. Anahtar boyutlar arasında, algılanabilecek nesnenin boyutunu tanımlayan genel yuva genişliği ve PCB yerleşimi için bacak aralıkları yer alır. Aksi belirtilmedikçe tüm boyutlar milimetre (mm) cinsinden ve standart toleransı ±0.25 mm olarak belirtilmiştir. Çizim tipik olarak üstten görünüş, yandan görünüş ve bacak tanımlamasını (verici anot, verici katot, kolektör, emitör) gösterir.

3.2 Polarite Tanımlama ve Bacak Bağlantısı

Doğru polarite, cihazın çalışması için esastır. Paketin, 1. Bacağı tanımlamak için bir işareti veya belirli bir bacak şekli (genellikle düz bir taraf veya çentik) vardır. 4 bacaklı bir foto kesici için standart bacak bağlantısı şöyledir: Bacak 1 - IR LED Anodu, Bacak 2 - IR LED Katodu, Bacak 3 - Foto Transistör Emitörü, Bacak 4 - Foto Transistör Kolektörü. PCB ayak izini tasarlamadan önce LTH-872-N55H için tam bacak atamasını doğrulamak için her zaman veri sayfası diyagramına başvurun.

4. Lehimleme ve Montaj Kılavuzları

4.1 Lehimleme İşlemi

Cihaz, maksimum 5 saniye 260°C bacak lehimleme sıcaklığına sahiptir. Bu belirtim, dalga lehimleme veya reflow işlemleri için kritiktir. Bu sıcaklık veya sürenin aşılması, iç yarı iletken bağlantılarına veya plastik gövdeye zarar verebilir. Delikli bileşen lehimleme için standart IPC kılavuzlarını takip etmeniz önerilir.

4.2 Taşıma ve Depolama

Sağlanan alıntıda açıkça ayrıntılandırılmamış olsa da, genel en iyi uygulamalar geçerlidir: bileşenleri belirtilen depolama sıcaklığı aralığında (-40°C ila +100°C) kuru, antistatik bir ortamda saklayın. Reflow sırasında \"patlamış mısır\" etkisini önlemek için lehimlemeden önce cihazı aşırı neme maruz bırakmaktan kaçının, ancak bu yüzey montaj cihazları için daha kritiktir.

5. Uygulama Önerileri ve Tasarım Hususları

5.1 Tipik Uygulama Devreleri

En yaygın konfigürasyon, foto kesiciyi dijital bir anahtar olarak kullanmaktır. Basit bir devre şunları içerir:
1. LED Sürücü:Kızılötesi LED ile seri olarak bir akım sınırlayıcı direnci bir gerilim kaynağına (örn. 5V) bağlayın. İstenen I_F değerini (örn. 20 mA) elde etmek için direnç değerini ayarlayın. Örnek: R_limit= (5V - 1.2V) / 0.02A = 190Ω (standart 200Ω direnç kullanın).
2. Foto Transistör Çıkışı:Foto transistörün kolektöründen bir çekme direncini (R_L) bir gerilim kaynağına (örn. 5V) bağlayın. Emitör toprağa bağlanır. Işık yolu açık olduğunda, foto transistör iletir ve kolektör gerilimini (çıkış) düşük seviyeye çeker. Işın engellendiğinde, foto transistör kapanır ve çekme direnci çıkışı yüksek seviyeye çeker. R_L değeri anahtarlama hızını ve akım tüketimini etkiler; daha düşük bir değer daha hızlı hız ancak daha yüksek güç dağılımı sağlar. Veri sayfasındaki test koşulu R_L= 100Ω kullanır.

5.2 Tasarım Hususları

• Ortam Işığına Karşı Bağışıklık:Cihaz kızılötesi ışık kullandığından, görünür ortam ışığına karşı bir dereceye kadar bağışıktır. Ancak, güçlü kızılötesi kaynaklar (güneş ışığı, bazı lambalar) girişime neden olabilir. Modüle edilmiş bir LED sinyali ve karşılık gelen bir demodülasyon devresi kullanmak, gürültü bağışıklığını büyük ölçüde artırabilir.
• Hizalama:Verici ve dedektör, yuva boyunca tam olarak hizalanmalıdır. Mekanik gövde bu hizalamayı sağlar, ancak PCB tasarımı bileşeni doğru şekilde yerleştirmelidir.
• Nesne Özellikleri:Işını kesen nesne, kızılötesi ışığa karşı opak olmalıdır. Şeffaf veya yüksek yansıtıcılığa sahip malzemeler güvenilir bir şekilde algılanmayabilir.
• Zıplama Giderme:Mekanik sistemlerde (örn. bir kesici disk algılama), bir nesne yuvaya girip çıkarken çıkış sinyali titreşebilir. Temiz dijital sinyaller için yazılım veya donanım zıplama giderme teknikleri kullanılmalıdır.

6. Performans Eğrisi Analizi

Veri sayfası \"Tipik Elektriksel / Optik Özellikler Eğrileri\"nden bahseder. Alıntıda belirli eğriler sağlanmamış olsa da, bu tür cihazlar için tipik grafikler şunları içerir:

• İleri Akım - İleri Gerilim (I_F-V_F):IR LED için doğrusal olmayan ilişkiyi gösterir, sürücü tasarımı için önemlidir.
• Kolektör Akımı - Kolektör-Emitör Gerilimi (I_C-V_CE):Gelen ışık şiddetini (veya I_F) parametre olarak alan eğri ailesi, bir transistörün çıkış özelliklerine benzer.
• Akım Transfer Oranı (CTR) - İleri Akım (I_F):Hassasiyetin LED sürücü akımıyla nasıl değiştiğini gösterir.
• Akım Transfer Oranı (CTR) - Ortam Sıcaklığı:CTR'nin tipik olarak sıcaklık arttıkça azaldığını gösteren kritik bir eğri. Tasarımcılar, minimum gerekli I_C(ON).
• değerini garanti etmek için en yüksek çalışma sıcaklığında yeterli marj sağlamalıdır._LTepki Süresi - Yük Direnci (R):

Anahtarlama hızı ve güç tüketimi arasındaki dengeyi gösterir.

7. Teknik Karşılaştırma ve Farklılaşma

Mekanik mikro anahtarlarla karşılaştırıldığında, LTH-872-N55H temasız çalışma nedeniyle üstün ömür beklentisi ve güvenilirlik sunar. Kontak zıplamasına karşı bağışıktır. Yansımalı sensörlerle karşılaştırıldığında, yuvalı tip foto kesiciler, hedef nesnenin rengine, dokusuna veya yansıtıcılığına daha az duyarlı oldukları için daha hassas ve tutarlı algılama sağlar; basitçe bir ışın demetinin fiziksel kesilmesini algılarlar. Foto kesiciler arasındaki temel farklılaştırıcılar genellikle yuva boyutları, hassasiyet (CTR), tepki hızı ve paket tipidir (delikli vs. yüzey montaj).

8. Sıkça Sorulan Sorular (Teknik Parametrelere Dayalı)
S: LED'i 50 mA'den fazla akımla sürersem ne olur?

A: Sürekli ileri akım için Mutlak Maksimum Değerin aşılması, aşırı ısınmaya neden olarak LED'in ışık çıkışında hızlanmış bozulmaya veya felaket arızasına yol açabilir. Her zaman bir akım sınırlayıcı direnç kullanın.
S: Çıkış sinyalim gürültülü. Nedeni ne olabilir?

A: Potansiyel nedenler arasında güç kaynağı hatlarındaki elektriksel gürültü, ortam ışığından girişim (özellikle 50/60 Hz'de çalışan floresan lambalar) veya çok yüksek bir yük direnci değeri, düğümü yüksek empedanslı ve gürültüye duyarlı hale getirmesi yer alır. Kararlı güç sağlayın, koruma düşünün, daha düşük bir çekme direnci kullanın veya sinyal modülasyonu/demodülasyonu uygulayın.
S: Cihaz oda sıcaklığında çalışıyor ancak sistemim ısındığında çalışmıyor. Neden?_{A: Foto transistörün hassasiyeti (CTR) sıcaklık arttıkça azalır. 25°C'de minimum marjla çalışıyor olabilirsiniz. Tasarımınızı minimum I}C(ON)

belirtimi ve tipik CTR - Sıcaklık eğrisini kullanarak yeniden değerlendirin. LED sürücü akımını (sınırlar dahilinde) artırmanız veya yüksek sıcaklıklarda daha yüksek garanti edilmiş CTR'ye sahip bir foto transistör kullanmanız gerekebilir.
S: Bunu şeffaf bir nesneyi algılamak için kullanabilir miyim?

A: Genellikle hayır. Standart kızılötesi foto kesiciler, nesnenin yayılan kızılötesi dalga boyuna (genellikle 940 nm civarında) opak olmasını gerektirir. Şeffaf plastikler veya cam yeterli IR ışığın geçmesine izin vererek güvenilir algılamayı engelleyebilir. Şeffaf malzemeler için farklı dalga boylarına veya algılama prensiplerine sahip özel sensörler gereklidir.

9. Pratik Kullanım ÖrneğiUygulama:
Masaüstü Yazıcıda Kağıt Sıkışması Algılama.Uygulama:

LTH-872-N55H, kağıdın yuvasından geçtiği kağıt yoluna monte edilir. Bir mikrodenetleyici GPIO pini, bir akım sınırlayıcı direnç üzerinden LED'i sürer. Dahili bir çekme direnci ile yapılandırılmış başka bir GPIO pini, foto transistörün kolektör durumunu okur. Normal çalışma sırasında, kağıt ışını keser ve çıkış bir mantık durumundadır (örn. YÜKSEK). Bir kağıt sıkışması olursa, kağıt ya sıkışıp kalır (ışını kesik tutar) ya da sensöre ulaşamaz (ışını kesiksiz bırakır), bu da çıkışın beklenmedik bir durumda çok uzun süre kalmasına neden olur. Mikrodenetleyici yazılımı bu sinyali izler ve beklenen zamanlama sırası ihlal edilirse bir \"Kağıt Sıkışması\" hata mesajı tetikler. Sensörün hızlı tepki süresi, kağıt besleme izlemesi için kağıt yaprakları arasındaki küçük boşlukların bile algılanmasını sağlar.

10. Çalışma Prensibi Tanıtımı

Bir foto kesici, optoelektronik dönüşüm ve kesinti prensibiyle çalışır. İçinde, hizalanmış iki ayrı bileşen bulunur: bir kızılötesi ışık yayan diyot (IR LED) ve bir silikon foto transistör. IR LED ışık kaynağı olarak görev yapar. Harici bir akımla ileri kutuplandığında, görünmez kızılötesi fotonlar yayar. Foto transistör, ışık dedektörü olarak görev yapar. Beyz bölgesi ışığa duyarlıdır. LED'den gelen fotonlar beyze çarptığında, beyz akımı olarak işlev gören elektron-delik çiftleri oluşturur ve transistörü açarak çok daha büyük bir kolektör akımının akmasına izin verir. Bu kolektör akımı, gelen ışığın şiddetiyle orantılıdır. Yuva, bu iki elementi fiziksel olarak ayırır. Yuvaya yerleştirilen bir nesne, ışık yolunu engeller ve foto transistöre düşen ışığı büyük ölçüde azaltır, bu da onu kapatır (veya akımını azaltır). Bu çıkış akımı/gerilim değişikliği, harici devreler tarafından bir \"kesinti\" olarak kaydedilir.

11. Endüstri Trendleri ve Gelişmeler