ITR1502SR40A/TR8 Yansıtmalı Fotoelektrik Kesici Veri Sayfası - Boyutlar 4.0x3.0x2.0mm - İleri Voltaj 1.2V - Güç Tüketimi 75mW - Siyah Şeffaf Lens - Türkçe Teknik Doküman

1. Ürün Genel Bakışı

ITR1502SR40A/TR8, temasız sensör uygulamaları için özel olarak tasarlanmış, yüksek derecede entegre, yüzey montajlı bir yansımalı optik kesicidir. Bir kızılötesi vericiyi ve bir silikon fototransistör dedektörü, kompakt siyah şeffaf lensli bir paket içinde entegre eder. Bu cihaz, nominal en iyi algılama mesafesi 4 mm olan güvenilir nesne varlığı veya hareket algılama için tasarlanmıştır. Kurşunsuz paketi, modern geri akış lehimleme işlemleriyle uyumluluk için tasarlanmış olup, yüksek hacimli otomatik montaj için uygundur.

1.1 Temel Özellikler ve Avantajlar

• Yüksek Hassasiyet:Silikon fototransistör, yansıyan kızılötesi ışığa karşı güçlü bir elektriksel tepki üreterek güvenilir tespit sağlar.
• Görünür ışık kesme:Siyah şeffaf lens malzemesi, ortam görünür ışığını etkili bir şekilde engelleyerek, ortam ışık kaynaklarından kaynaklanan yanlış tetikleme olasılığını en aza indirir.
• Kompakt form faktörü:4.0 mm x 3.0 mm x 2.0 mm boyutları, alan kısıtlı PCB tasarımları için idealdir.
• Reflow lehimlenebilir:Kurşunsuz (kaset ambalajlı) paket, standart SMT montajını destekler ve 5 saniye boyunca 260°C'ye kadar pik lehimleme sıcaklıklarına dayanabilir.
• Çevreye uyumluluk:该器件符合无卤标准（Br < 900ppm，Cl < 900ppm，Br+Cl < 1500ppm）、欧盟 REACH 法规，并且符合 RoHS 标准。
• Uzun Odak Uzaklığı:Paket serisi içinde, nispeten uzun 4 mm optimum algılama mesafesi sunar.

1.2 Hedef Pazar ve Uygulamalar

Bu bileşen, güvenilir ve düşük maliyetli nesne algılama ihtiyacı olan tüketici elektroniği, ofis otomasyonu ve endüstriyel kontrol sistemleri tasarımcılarına yöneliktir. Temel işlevi, fiziksel temas olmadan bir nesnenin varlığını, yokluğunu veya geçişini tespit etmektir.

• Yazıcılar ve Fotokopi Makineleri:Kağıt sıkışmasını, kağıt tepsisi durumunu veya ortam varlığını algıla.
• Optik Depolama Sürücüleri (örn. CD/DVD):Optik disk tepsisinin konumunu algıla veya bir optik diskin varlığını tespit et.
• Projektörler ve Monitörler:Filtre durumunu, kapak konumunu veya diğer dahili mekanizmaları izleyin.
• Otomatik Satış Makineleri ve Kiosklar:Ürün dağıtımını veya kullanıcı etkileşimini tespit etme.
• Ev Aletleri:Akıllı kilitler, kahve makineleri veya diğer otomatik cihazlarda konum algılama.

2. Derinlemesine Teknik Parametre Analizi

ITR1502SR40A/TR8'nin performansı, kapsamlı bir elektriksel ve optik parametre seti ile tanımlanır. Bu parametrelerin anlaşılması, doğru devre tasarımı ve güvenilir sistem işletimi için çok önemlidir.

2.1 Mutlak Maksimum Değerler

Bu değerler, cihazda kalıcı hasara yol açabilecek stres limitlerini tanımlar. Bu koşullar altında çalışma garantisi verilmez.

• Giriş güç tüketimi (Pd):Serbest hava sıcaklığı ≤25°C iken 75 mW.
• İleri yön akımı (IF):50 mA (sürekli).
• Tepe ileri yön akımı (IFP):Görev döngüsü %1 olduğunda, darbe ≤100μs süresinde 1 A'ye ulaşabilir.
• Ters voltaj (VR):5 V.
• Kollektör güç kaybı (PC):75 mW.
• Kollektör Akımı (IC):25 mA.
• Kollektör-Emitör voltajı (V_CEO):30 V.
• Emiter-Kollektör Gerilimi (V_ECO):5 V.
• Çalışma Sıcaklığı (T_opr):-25°C ila +85°C.
• Depolama sıcaklığı (T_stg):-40°C ila +100°C.
• Bacak Lehimleme Sıcaklığı:Gövdeden 1/16 inç mesafede, 260°C'de 5 saniye.

2.2 Optoelektronik Özellikler (Ta=25°C)

Bunlar, belirtilen test koşullarında garanti edilen performans parametreleridir.

Giriş (Kızılötesi Verici - IR GaAs Çipi):

• İleri Gerilim (V_F):Tipik Değer 1.2V, I_F= 20 mA'de maksimum 1.4V. Bu, sürülürken LED üzerindeki gerilim düşüşünü tanımlar.
• Ters Akım (I_R):V_R= 6V'de maksimum 10 μA.
• Tepe dalga boyu (λ_P):I_F= 10 mA'de 940 nm (nominal). Bu, yakın kızılötesi spektruma aittir ve insan gözü tarafından görülemez.

Çıkış (Fototransistör - Silikon Çip):

• Karanlık Akım (I_CEO):Tipik Değer 1 nA, V_CE= 20V iken maksimum 100 nA. Bu, dedektöre hiç ışık düşmediğindeki kaçak akımdır.
• Transfer Karakteristiği - Kollektör Akımı (I_C(ON)):Test koşullarında: V_CE=2V, I_F=4mA, yansıtıcı hedef mesafesi d=4mm altında, minimum 60 μA, tipik değer, maksimum 450 μA. Bu, hassasiyeti gösteren kritik bir parametredir.
• İletim karakteristiği - kapalı durum akımı (I_C(OFF)):Aynı test koşullarında ancak yansıma (veya emilim hedefi) olmadan maksimum 600 nA.
• Tepki süresi (t_r, t_f):Yükselme ve düşme sürelerinin tipik değerleri 20 μs, maksimum değeri ise 100 μs'dir. Test koşulları: V_CE=2V, I_C=100μA, R_L=1kΩ, d=4mm. Bu, anahtarlama hızını tanımlar.

Dikkat: Çalışma karanlık akımı, çevresel faktörlerden (örneğin, ortam kızılötesi ışık kaynakları) etkilenebilir.

2.3 Kollektör Akımı Sınıflandırma Aralığı

Cihaz, standart test koşullarında ölçülen kollektör akımına (I_C(ON)Bu, tasarımcıların uygulamaları için tutarlı hassasiyete sahip bileşenler seçmelerini sağlar.

• A Sınıfı:60 μA ≤ I_C(ON)< 120 μA
• B Kademesi:100 μA ≤ I_C(ON)< 220 μA
• C Kademesi:180 μA ≤ I_C(ON)< 350 μA
• D Kademesi:310 μA ≤ I_C(ON)≤ 450 μA

3. Performans Eğrisi Analizi

Sağlanan karakteristik eğriler, cihazın farklı koşullar altındaki davranışını anlamak için değerli bilgiler sunar; bu da sağlam bir sistem tasarımı için çok önemlidir.

3.1 Elektriksel Özellikler

Forward Current vs. Forward Voltage:Bu eğri, bir kızılötesi verici LED'in tipik IV karakteristiğini göstermektedir. Standart bir diyoda benzer şekilde doğrusal değildir. 20mA'de tipik ileri yönlü voltaj yaklaşık 1.2V'dur.

İleri Yönlü Akım vs. Kollektör Akımı:Bu, fototransistörün çıkış akımını (I_C) Giriş LED sürücü akımı (I) ile nasıl değişir._F) Artar. Çalışma bölgesinde ilişki kabaca doğrusaldır ve cihazın kazancını gösterir.

Kollektör akımı vs. Kollektör-emitör voltajı:Bu eğri seti, farklı I_CYatay (örneğin 5mA, 10mA, 20mA, 50mA) akımlarında, I_F'nin V_CE'ye göre değişimi. Bu, fototransistörün bir akım kaynağı gibi davrandığını gösterir; belirli bir V_CE(doyma voltajı, genellikle düşük) değerini aştıktan sonra, I_CEsas olarak gelen ışıktan (dolayısıyla I_F) kaynaklanır.

3.2 Sıcaklık Özellikleri

İleri yönlü voltaj vs. ortam sıcaklığı:LED'in ileri yönlü gerilimi negatif bir sıcaklık katsayısına sahiptir ve sıcaklık arttıkça hafifçe düşer (yaklaşık -20°C'de 1.21V'dan 80°C'de 1.16V'ye).

Göreceli Kollektör Akımı vs. Ortam Sıcaklığı:Bu, kritik bir eğridir. Kollektör akımı (duyarlılık) sıcaklık arttıkça belirgin şekilde düşer. 80°C'de, göreceli çıkış, yalnızca 25°C'deki değerin yaklaşık %80'idir. Bu, yüksek sıcaklıklarda çalışan tasarımlarda yeterli sinyal marjını sağlamak için dikkate alınmalıdır.

Kollektör Karanlık Akımı vs. Ortam Sıcaklığı:Karanlık akım, sıcaklıkla üstel olarak artar (yaklaşık -40°C'de 0.1nA'dan 100°C'de neredeyse 1000nA'ya). Yüksek sıcaklık uygulamalarında, bu artan sızıntı akımı sinyalin önemli bir bileşeni haline gelebilir ve bu da sinyal-gürültü oranını düşürebilir.

Güç Tüketimi vs. Ortam Sıcaklığı:Bu derecelendirme eğrisi, ortam sıcaklığı 25°C'yi aştığında cihazın maksimum izin verilen güç tüketiminin doğrusal olarak azaldığını ve 100°C'de 0 mW'a düştüğünü göstermektedir.

3.3 Optik ve Uzaysal Özellikler

Dalga Boyu Spektrumu:Göreceli radyasyon yoğunluğu eğrisi, vericinin çıkışının merkezinin 940 nm'de olduğunu ve tipik bir spektral genişliğe sahip olduğunu göstermektedir. Siyah transparan lens, bu kızılötesi ışığı etkili bir şekilde iletirken, daha kısa görünür ışık dalga boylarını engeller.

Göreceli Kollektör Akımı vs. Z Ekseninde Hareket Mesafesi (Ayna):Bu eğri algılama profilini tanımlar. Yansıtıcı hedef en uygun mesafede (4mm) olduğunda, çıkış akımı en yüksek seviyededir. Hedef yaklaştıkça veya uzaklaştıkça sinyal zayıflar, bu da gerçek algılama penceresini tanımlar. Eğrinin şekli kabaca Gauss dağılımına benzer.

Anahtarlama Süresi vs. Yük Direnci:Yükselme süresi (t_r) ve düşme süresi (t_f), yük direnci (R_L) arttıkça artar. En hızlı anahtarlama hızı için düşük R kullanılmalıdır._LAncak bu, çıkış voltajı salınımının azalmasına da yol açar. Tasarımcılar hız ve sinyal seviyesi arasında bir denge kurmalıdır.

4. Mekanik ve Paketleme Bilgileri

4.1 Paket Boyutları

Bu cihaz, 4.0 mm uzunluğunda, 3.0 mm genişliğinde ve 2.0 mm yüksekliğinde kompakt, bacaksız yüzey montaj paketi kullanır. Kritik boyut açıklamaları şunları içerir:

• Tüm boyutların birimi milimetredir.
• Aksi belirtilmedikçe, tolerans ±0.1mm'dir.
• Bacak aralığı, bacağın paketten çıktığı noktada ölçülür.
• Ürün ağırlığı yaklaşık 0.025 gramdır.

4.2 Önerilen PCB Lehim Paterni

Güvenilir lehimleme ve mekanik kararlılık için önerilen lehim pad düzeni sağlanmıştır. Kritik bir tasarım kuralı vurgulanmaktadır: PCB ile gövde arasındaki boşluğa lehimin kılcal hareketle çekilmesini veya sızmasını önlemek için lehim miktarı dikkatlice kontrol edilmelidir. Bu bölgede aşırı lehim gerilim oluşturarak işlevi bozabilir veya uzun vadeli güvenilirliği azaltabilir. Pad tasarımı genellikle ısı dağıtımı bağlantısını ve sağlam bir bağ için yeterli bakır alanını içerir.

4.3 Polarite ve Yön

Bu cihazın, pim 1'i gösteren işaretli bir yönü vardır (genellikle üst yüzeyde bir nokta veya çentik). Bu tür cihazların pim düzeni standarttır: kızılötesi verici anodu ve katodu bir çift oluşturur, fototransistör kollektörü ve emiteri ise başka bir çift oluşturur. Kesin pim atamaları için veri sayfası şemalarına başvurulmalıdır. Yanlış yönlendirme, cihazın çalışmamasına neden olacaktır.

5. Kaynak, Montaj ve Depolama Kılavuzu

5.1 Reflow Kaynak Koşulları

ITR1502SR40A/TR8, kurşunsuz geri akış lehimleme işlemleri için derecelendirilmiştir. Önerilen sıcaklık profili sağlanmıştır ve genellikle şunları içerir:

• Ön ısıtma/Isınma:Kontrollü ısınma ile flux aktivasyonu sağlanır.
• Islatma Bölgesi:Sıvı faz sıcaklığının altında bir süre beklenerek homojen ısınma sağlanır.
• Geri Akış Bölgesi:Tepe sıcaklığı 260°C'yi geçmemeli ve 240°C'nin üzerindeki süre sınırlandırılmalıdır (örneğin 30-60 saniye).
• Soğutma:Kontrollü soğutma süresi.

Önemli Not:Aynı cihaz, iç bileşenlere ve kalıp bileşiklerine termal stres hasarı vermemek için ikiden fazla yeniden akış lehimlemeye tabi tutulmamalıdır.

5.2 Nem Hassasiyeti ve Depolama (MSL 3)

Bu paketleme nem duyarlıdır. "Patlamış mısır" etkisini (lehimleme sırasında buhar basıncından kaynaklanan paketleme çatlaması) önlemek için aşağıdaki prosedürlere uyulmalıdır.

• Açılmamış paket depolama:≤30°C ve ≤90% RH koşullarında saklayın. Sevkiyat tarihinden itibaren bir yıl içinde kullanın.
• Açıldıktan sonra:≤30°C ve ≤70% RH koşullarında saklayın.
• Kullanım ömrü:Cihazlar, nem önleyici torbanın açılmasından sonraki 168 saat (7 gün) içinde lehimlenmelidir.
• Kürleme:Atölye ömrü aşıldıysa veya nem göstergesi kartı (desikant) doygunluk gösteriyorsa, emilen nemi gidermek için kullanımdan önce cihazlar 60°C ±5°C'de 24 saat kürlenmelidir.

6. Paketleme ve Sipariş Bilgileri

6.1 Kaset Ölçüleri

Bu cihaz, otomatik yüzey montajı için uygun, EIA-481 standardına uygun şerit paketleme ile tedarik edilir.

• Paketleme miktarı:Makara başına 800 adet.
• Kutu başına makara sayısı:Her dış kutu 38 rulo.
• Dış kutu boyutları:409 mm (A) x 245 mm (B) x 360 mm (C).

Makarada, ilerleme yönünü gösteren belirli yön etiketleri bulunur. Montaj ekipmanlarıyla uyumluluğu sağlamak için ayrıntılı makara boyutları (göbek çapı, makara genişliği vb.) sağlanmıştır.

6.2 Paketleme Programı

Makaralar, hava geçirmez alüminyum folyo nem bariyer torbalarında paketlenir. Her torba, nem seviyesini izlemek için bir nem alıcı paket ve bir nem göstergesi kartı içerir. Daha sonra birden fazla torba ana nakliye kutusuna yerleştirilir.

7. Uygulama Tasarımı Hususları

7.1 Tipik Uygulama Devresi

Temel uygulama devresi iki ana bölümden oluşur:

1. Verici sürücü:Kızılötesi LED ile seri bağlı bir akım sınırlama direnci. Direnç değeri R olarak hesaplanır._limit= (V_CC- V_F) / I_FÖrneğin, 5V güç kaynağı kullanıldığında, I_F20mA olması bekleniyorsa: R_limit= (5V - 1.2V) / 0.02A = 190Ω (standart 200Ω direnç kullanılır). LED, güç tüketimini azaltmak için sürekli veya darbe şeklinde sürülebilir.
2. Dedektör Arayüzü:Fototransistör genellikle bir yukarı çekme direnci (R_L) ile kollektörden V_CC'ye bağlanır. Emitör topraklanır. Yansıyan ışık olmadığında transistör kesimdedir ve kollektör çıkış voltajı yüksek seviyededir (V_CC). Işık algılandığında transistör iletime geçer ve çıkış voltajını toprak seviyesine çeker. R_Ldeğeri hem çıkış voltajı salınımını hem de tepki hızını etkiler (performans eğrisine bakınız). Yaygın değerler 1kΩ ila 10kΩ arasındadır.

7.2 Güvenilir Algılama için Tasarım Faktörleri

• Hedef Yansıtabilirliği:Sinyal gücü, hedef yüzeyin yansıtma oranı ile doğru orantılıdır. Beyaz, yansıtıcı yüzeyler en güçlü sinyali üretir; siyah, mat yüzeyler en zayıf sinyali üretir. Sistem, en kötü hedef koşullarında çalışabilecek şekilde tasarlanmalıdır.
• Hedef mesafesi ve hizalama:Sensörün 4mm'de belirli bir "optimum noktası" vardır. Montaj toleransları veya hedef konumundaki değişiklikler sinyal seviyesini etkiler. Tutarlı bir kollimasyon sağlamak için mekanik bağlantı elemanları tasarlayın.
• Ortam Işığına Karşı Direnç:Siyah lens görünür ışığın çoğunu engellese de, güçlü kızılötesi ışık kaynakları (güneş ışığı, akkor ampuller) hala parazite neden olabilir. Alıcı devresinde modüle (pals) LED sürücü sinyali ve senkron tespit kullanmak, ortam ışığına karşı direnci büyük ölçüde artırabilir.
• Sıcaklık Kompanzasyonu:Grafikte gösterildiği gibi, hassasiyet sıcaklık düştükçe azalır. Geniş bir sıcaklık aralığında çalışan uygulamalar için, devre, yüksek sıcaklıklarda da güvenilir algılama sağlamak amacıyla marj veya aktif kompanzasyon (örneğin, sıcaklığa göre I ayarlaması) içermelidir._F), yüksek sıcaklıklarda da güvenilir algılama sağlamak amacıyla.
• Elektriksel Gürültü:Sensör izlerini kısa tutun ve gürültülü dijital veya güç hatlarından uzakta konumlandırın. Cihaz yakınındaki V_CCLED güç kaynağında (eğer darbe sürücü kullanılıyorsa) bypass kapasitörü kullanın.

8. Teknoloji Karşılaştırması ve Farklılaşma

ITR1502SR40A/TR8, yansımalı sensör pazarında birkaç temel özelliği ile öne çıkar:

• Büyük delikli kesicilerle karşılaştırıldığında:Başlıca avantajı, büyük delikli bileşenlerle kıyaslanamayacak derecede küçültme ve otomatik montaj sağlayan ultra kompakt 4.0x3.0mm SMD paket boyutudur.
• Diğer SMD yansıtmalı sensörlerle karşılaştırıldığında:Bu küçük boyutlu paketleme içinde, 4mm optimum mesafe ve görünür ışığı engelleyen siyah şeffaf lens birleştirilmiştir; bu özel bir tasarım noktasıdır. Bazı rakipler daha kısa algılama mesafesi veya farklı lens malzemesi sunabilir.
• Analog çıkışlı sensörlere kıyasla dijital sensörler:Bu cihaz, tasarımcılara eşik değeri üzerinde tam kontrol sağlayan ve analog mesafe/yansıtma ölçümüne izin veren analog fototransistör çıkışı sunar. Bu, yalnızca anahtar sinyali sağlayan dahili dijital mantık sensörlerine kıyasla daha fazla esneklik sağlar.
• Ayrık verici/alıcı çiftlerine kıyasla:Entegre paketleme, verici ve dedektör arasında hassas ve sabit bir hizalamayı garanti eder; bu, iki bağımsız bileşen için zor ve maliyetli olacak bir durumdur. Ayrıca PCB yerleşimini ve montajını basitleştirir.

9. Sıkça Sorulan Sorular (Teknik Parametrelere Dayalı)

Q1: Sınıflandırmalar (A, B, C, D) arasındaki fark nedir? Nasıl seçim yapmalıyım?
A: Sınıflandırmalar farklı hassasiyet aralıklarını temsil eder (I_C(ON)). Gereken sinyal marjınıza göre sınıflandırma seçin. Yüksek yansıtıcılığa sahip hedefler veya kısa mesafeli uygulamalar için daha düşük sınıflandırmalar (A veya B) yeterli olabilir. Düşük yansıtıcılığa sahip hedefler, daha uzun mesafeler veya hassasiyetin düştüğü yüksek sıcaklıkta çalışma için daha yüksek sınıflandırmalar (C veya D) daha fazla marj sağlar. Aynı sınıflandırma içindeki tutarlılık da üretim için önemlidir.

Q2: Kızılötesi LED'i akım sınırlama direnci kullanmadan doğrudan voltajla sürebilir miyim?
A: Hayır. LED'in ileri yönlü voltajı sabit bir değer değildir, sıcaklık ve cihaza göre değişir. Doğrudan bir voltaj kaynağı ile sürmek, akımın kontrolsüz kalmasına ve büyük olasılıkla mutlak maksimum derecelendirmeyi aşarak vericinin hasar görmesine neden olur. Mutlaka seri bir akım sınırlama direnci kullanın.

Q3: Sensörüm kararsız çalışıyor. Olası sebep ne olabilir?
A: Yaygın sorunlar şunları içerir: 1)Yetersiz sinyal marjı:Belirli hedefiniz altındaki I'yi kontrol edin_C(ON)ve sıcaklık düşürme faktörünü de göz önünde bulundurarak, devrenizin algılama eşiğinden çok daha yüksek olduğundan emin olun. 2)Ortam Işığı Girişimi:Sensörü doğrudan güçlü ışıktan koruyun veya modülasyon uygulayın. 3)Lehim noktası sorunları:Önerilen pad deseninin kullanılıp kullanılmadığını doğrulayın ve lehim köprüsü veya yetersiz lehim olup olmadığını kontrol edin. 4)Karanlık akım çok yüksek:Çok yüksek sıcaklıklarda, karanlık akım belirgin hale gelebilir; devrenizin bunu gerçek sinyalden ayırt edebildiğinden emin olun.

S4: Cihazın güç tüketimi nasıl hesaplanır?
C: Toplam güç tüketimi, giriş (LED) ve çıkış (fototransistör) güç tüketimlerinin toplamıdır. P_D(toplam)≈ (V_F* I_F) + (V_CE(sat)* I_C). Tipik koşullar altında (I_F=20mA, V_F=1.2V, I_C=5mA, V_CE=0.2V), P_D≈ 24mW + 1mW = 25mW, 25°C'deki 75mW nominal değerinin çok altındadır. 25°C'nin üzerindeki sıcaklıklarda çalıştırılıyorsa, bu değerin düşürülmesi gerektiği unutulmamalıdır.

10. Çalışma Prensibi

ITR1502SR40A/TR8, modüle edilmiş ışık yansıması prensibine dayalı olarak çalışır. Dahili kızılötesi ışık yayan diyot (IR LED), 940 nm tepe dalga boyuna sahip ışık yayar. Bu ışık, lens aracılığıyla paketten çıkar, sensörün önündeki hedef nesneye çarpar ve kısmen geri yansıtılır. Kızılötesi ışığa duyarlı entegre silikon fototransistör bu yansıyan ışığı algılar. Fotonlar fototransistörün taban bölgesine çarptığında, baz akımı görevi gören elektron-boşluk çiftleri oluşur. Daha sonra bu fotovoltaik baz akımı, transistörün kazancı tarafından yükseltilerek daha büyük bir kollektör akımı (I_C) üretir. Bu kollektör akımı, yansıyan ışığın şiddetiyle orantılı olan elektriksel çıkış sinyalidir. Siyah şeffaf lens malzemesi, 940 nm kızılötesi ışığa karşı şeffaf, ancak çoğu görünür ışığa karşı opaktır, böylece ortam görünür ışık kaynaklarına karşı bağışıklık sağlar. Verici ve dedektör, kalıplanmış paket içinde sabitlenmiş, aynı düzlemde hizalanmıştır ve sensörün önünde belirli bir mesafedeki (4mm) nesneleri tespit etme yeteneği için optimize edilmiş hassas bir optik yol oluşturur.