Sie stecken also knietief in der Entwicklung eines optischen Infrarotschalters und starren nun auf Datenblätter, um herauszufinden, welcher 940-nm-Fototransistor Sie nicht im Stich lässt. Mir ist das schon öfter passiert, als ich zählen kann - ich habe bis spät in die Nacht an Schaltungen gefeilt, weil das falsche Bauteil falsche Auslöser oder langsame Reaktionen verursachte. Die Wahl des richtigen 940-nm-Infrarot-Phototransistors kann über Erfolg oder Misserfolg eines Projekts entscheiden, vor allem, wenn es um eine zuverlässige Erkennung bei allen möglichen Lichtverhältnissen geht.
Optische Infrarotschalter sind allgegenwärtig - von industriellen Sensoren, die Objekte auf Förderbändern erkennen, bis hin zu einfachen Unterbrecherschaltungen in Verbrauchergeräten. Das Herzstück ist die Kombination einer IR-LED (normalerweise mit einem Spitzenwert von 940 nm) mit einem passenden IR-Empfangstransistor. Wenn man diese Paarung falsch wählt, kann es passieren, dass der Schalter das Signal ignoriert oder sich bei Sonnenlicht, das durch ein Fenster einfällt, ausschaltet.
Lassen Sie uns Schritt für Schritt vorgehen, als ob wir uns bei einem Kaffee unterhalten würden. Ich erzähle Ihnen, was ich bei echten Projekten gelernt habe, bringe einige solide Fakten aus den Industriestandards ein und helfe Ihnen, die Kopfschmerzen zu vermeiden, die ich auf diesem Weg erlebt (und verursacht) habe.
Warum 940nm die bevorzugte Wellenlänge für die meisten optischen IR-Schalter ist
Okay, das Wichtigste zuerst - warum sich überhaupt mit 940nm beschäftigen? Es stellt sich heraus, dass das nicht zufällig ist. Fast alle IR-Fernbedienungen verwenden 940nm, weil es ein Sweet Spot ist. Die LED-Effizienz ist anständig, die Empfindlichkeit des Fototransistors erreicht dort ihren Höhepunkt, und - ein großer Bonus - es verringert die Störungen durch das Umgebungslicht.
Sonnenlicht und Innenbeleuchtung geben eine Menge Infrarotenergie ab, die jedoch bei 940 nm im Vergleich zu kürzeren Wellenlängen wie 850 nm abfällt. Reale Daten zeigen, dass 940-nm-Anlagen im Freien weniger Störungen ausgesetzt sind, da die Sonnenstrahlung in diesem Bereich abfällt. Aus diesem Grund greifen Nachtsichtgeräte oder Sicherheitskameras oft auf 940 nm zurück, wenn sie unauffällig und zuverlässig sein sollen, ohne das schwache rote Glühen, das man bei 850 nm bekommt.
Für die Entwicklung optischer Schalter bedeutet dies, dass Ihr 940-nm-Infrarot-Fototransistor bei IR-Hintergrundrauschen nicht so stark ausflippen wird. Ich habe an einem Sensorprojekt in einer Fabrik gearbeitet, bei dem die Umstellung auf ein richtig abgestimmtes 940-nm-Bauteil die Zahl der Fehldetektionen um über 70% verringerte, wenn sich die Maschine in der Nähe von Leuchtstoffröhren befand.
Die Wellenlänge der maximalen Empfindlichkeit ist hier entscheidend. Die meisten hochwertigen Fototransistoren sind so eingestellt, dass sie ihre maximale Empfindlichkeit bei 940nm erreichen. Wenn Ihre LED eine Wellenlänge von 940 nm hat, der Detektor aber bei 880 nm seinen Spitzenwert erreicht, verlieren Sie einen großen Teil der Signalstärke - manchmal 30-50% weniger Ausgangsstrom.
Si-Phototransistor PTCP Serie PTCP001-102
Hochempfindlicher Silizium-Phototransistor zur präzisen Erfassung im Spektralbereich von 800-1100 nm. Dieser schwarze Kunststoff-IR-Sensor gewährleistet minimales Rauschen und hohe Zuverlässigkeit. Ideal für industrielle Anwendungen, die einen robusten Silizium-Phototransistor mit hervorragender Ansprechgeschwindigkeit erfordern.
Die wichtigsten Spezifikationen für Ihren 940nm-Phototransistor aufschlüsseln
Gut, Sie haben sich für 940 nm entschieden - was ist jetzt noch wichtig? Nicht alle 940nm-Phototransistoren sind gleich aufgebaut. Hier sind die Dinge, die ich immer zuerst auf einem Datenblatt überprüfe.
- Kollektorlichtstrom (Empfindlichkeit): Dieser Wert gibt an, wie viel Ausgangsstrom Sie bei einer Standard-IR-Strahlung erhalten (in der Regel 1 mW/cm² bei 940 nm). Ein höherer Wert ist besser für schwache Signale, aber ein zu hoher Wert kann das Rauschen verstärken.
- Dunkler Strom: Die Leckage, wenn kein Licht darauf fällt. Dieser Wert sollte sehr niedrig sein - etwa unter 100nA -, um Fehlauslösungen in hellen Räumen zu vermeiden.
- Anstiegs/Abfallzeit (Reaktionsgeschwindigkeit): Für sich schnell bewegende Objekte in Ihrem optischen Schalter sollten Sie eine Zeitspanne von weniger als 10-15µs anstreben. Langsamere Werte (über 50µs) eignen sich gut für die statische Erkennung, wirken sich aber bei dynamischen Konfigurationen negativ aus.
- Angular Response: Wie groß der Erfassungswinkel ist. Ein halber Winkel von 20-30° ist bei fokussierten Schaltern üblich.
Reale Beispiele von großen Anbietern wie Everlight und Vishay: Ihre 940nm-Bauteile weisen oft eine Spitzenempfindlichkeit bei genau 940nm, Dunkelströme um 10-100nA und Ansprechzeiten im Bereich von 5-15µs auf. Die Serie PT91-21C von Everlight zum Beispiel erreicht eine solide Empfindlichkeit mit einer schwarzen Linse zur Filterung des sichtbaren Lichts.
Hier ist eine kurze Tabelle, in der ich einige typische Spezifikationen von gängigen Bauteilen verglichen habe (basierend auf echten Datenblättern von Everlight und ähnlichen):
| Parameter | Typische Durchgangsbohrung (z. B. Typ PT204-6C) | Typische SMD (z. B. PT91-21C) | Warum es bei optischen Schaltern darauf ankommt |
|---|---|---|---|
| Spitzenempfindlichkeit Wellenlänge | 940nm | 940nm | Muss mit Ihrer IR-LED übereinstimmen, um ein maximales Signal zu erhalten |
| Kollektorstrom (bei 1mW/cm²) | 1-5mA | 0,5-3mA | Höher für eine größere Erfassungsreichweite |
| Dunkler Strom | <100nA | <50nA | Geringere Anzahl von Fehlauslösungen durch die Umgebung |
| Aufgangs-/Fallzeit | 15µs | 10µs | Schneller für schnelle Objektübergabe |
| Betrachtungswinkel (halb) | ±30° | ±20° | Breiter für breitere Strahlunterbrechungen |
Diese Zahlen sind nicht aus der Luft gegriffen - sie stammen direkt aus den Herstellerangaben, die Sie überprüfen können.
Durchgangsbohrung vs. SMD-Fototransistor: Auswahl der Seiten für Ihren Aufbau
Dies ist eine klassische Debatte. Fototransistoren mit Durchgangsbohrung sind die zuverlässigen der alten Schule mit Beinen, die durch die Platine ragen. SMD-Versionen sitzen flach auf der Oberfläche.
Durchgangslöcher sind die erste Wahl für Prototypen und schwierige Umgebungen. Die Lötstellen sind widerstandsfähiger und vertragen Vibrationen und Wärmezyklen besser. Ich habe sie bei Sensorversuchen in der Automobilindustrie eingesetzt, wo die Platinen herumgeschleudert werden - ohne Ausfälle.
SMD-Fototransistoren glänzen in der Produktion. Sie sind winzig, man kann mehr auf eine Platine packen, und die automatische Montage liebt sie. Kürzere Leitungen bedeuten weniger parasitäre Induktivität, was bei höheren Schaltgeschwindigkeiten hilfreich ist. Der Nachteil? Sie von Hand zu löten ist mühsam, wenn man viele Änderungen vornimmt.
Bei einem Kundenprojekt (Anonymität gewahrt) begannen wir mit Durchgangsbohrungen, um einen optischen Unterbrecher in einem Druckermechanismus schnell zu testen. Nachdem wir uns eingearbeitet hatten, wechselten wir für das endgültige kompakte Design zu SMD - das sparte Platz und senkte die Kosten für das Volumen.
Wenn Sie nur Breadboarding betreiben, nehmen Sie Durchgangsbohrungen. Für ein schlankes, modernes optisches Schalterdesign sind SMD-Schalter die beste Wahl.
Si-Phototransistor PTCP Serie PTCP001-202
Verbessern Sie Ihre Schaltlösungen mit diesem 800-1100nm NPN-Phototransistor. Er eignet sich perfekt für fotoelektrische Schalter und bietet eine hohe Verlustleistung von bis zu 90 mW. Dieser Silizium-Phototransistor bietet eine konstante Leistung in rauen Umgebungen von -40°C bis +85°C.
Praktische Tipps aus jahrelanger Erfahrung mit optischen Schaltern
Im Laufe der Jahre habe ich gesehen, wie Entwürfe gescheitert sind, weil die Leute kleine Dinge ignoriert haben. So wie das Hinzufügen eines Tageslichtfilters (diese schwarzen Epoxidlinsen) - er blockiert sichtbares Licht, während er 940 nm durchlässt, was die Interferenz mit der Umgebung stark verringert.
Ein anderer Trick: Pulsen Sie Ihre IR-LED mit 38 kHz (Standard-Frequenz der Fernbedienung) und filtern Sie die Empfängerseite. Ihr 940-nm-Infrarot-Fototransistor ignoriert die gleichmäßige IR-Strahlung der Umgebung, ist aber auf das gepulste Signal ausgerichtet.
Eine Erfolgsgeschichte - ein Team, das Sicherheitsschleusen für Maschinen baut. Frühe Versionen lösten zufällig durch die Werkstattbeleuchtung aus. Wir haben ein hochempfindliches 940-nm-Bauteil mit enger Winkelanpassung und zusätzlicher Modulation entwickelt - und siehe da: Es funktioniert sogar im Freien.
Solide Optionen, die wir bei Bee Photon verwenden
Bei Bee Photon haben wir einige Favoriten, die perfekt für diese Anwendungen geeignet sind. Unsere PTCP001-102 ist ein Durchgangsloch-Champion - scharfe Spitzen bei 940nm, niedriger Dunkelstrom, ideal für robuste Prototypen. Die PTCP001-202 ist ihr SMD-Geschwisterchen, super kompakt mit schneller Reaktion.
Sehen Sie sich unser komplettes Angebot an Silizium-Phototransistoren - Sie sind genau auf diese Bedürfnisse zugeschnitten.
Wir haben schon vielen Ingenieuren dabei geholfen, ihre optischen Schalter zu entwerfen. Wenn Sie auf Schwierigkeiten stoßen, sind sie einen Blick wert.
Häufig gestellte Fragen zu 940nm Phototransistoren
Warum muss die Wellenlänge der Spitzenempfindlichkeit genau mit 940 nm übereinstimmen?
Wenn sie auch nur um 50 nm abweicht, geht die Signalstärke verloren - manchmal sogar die halbe Stromstärke. Echte Fernbedienungen halten sich aus diesem Grund an 940 nm; eine Abweichung bedeutet kürzere Reichweite oder unzuverlässiges Schalten.
Sollte ich mich bei einem kleinen Verbrauchergerät für Durchsteck- oder SMD-Fototransistoren entscheiden?
Für die Produktion auf jeden Fall SMD - spart Platz und ist billiger zu montieren. Bei Prototypen sollten Sie jedoch mit Durchstecklöchern beginnen, da diese einfacher zu wechseln und von Hand zu löten sind.
Wie verhindere ich, dass das Umgebungslicht meinen IR-Empfängertransistor stört?
Verwenden Sie ein Teil mit einer Tageslichtfilterlinse, halten Sie den Dunkelstrom niedrig und modulieren Sie Ihre LED. 940nm hilft bereits gegenüber kürzeren Wellenlängen, da die Interferenz mit dem Sonnenlicht dort abnimmt.
Was ist eine gute Reaktionszeit für schnelle optische Schalter?
Unter 15µs Anstieg/Abfall für Objekte, die sich schneller als ein paar cm/s bewegen. Langsamer ist in Ordnung für statische Anwesenheitserkennung.
Zum Abschluss - Wir sortieren Ihr Design
Bei der Auswahl des richtigen 940-nm-Phototransistors kommt es auf die passende Wellenlänge, die richtigen Spezifikationen und das passende Gehäuse für Ihre Bauphase an. Wenn Sie es richtig machen, funktioniert Ihr optischer Infrarotschalter einfach - ohne Babysitting.
Wenn etwas davon auf Ihr Projekt zutrifft, besuchen Sie uns Bienen-Photon für weitere Details. Wir haben Muster bereit und das Team liebt es, über Einzelheiten zu sprechen.
Sie benötigen ein Angebot oder eine individuelle Beratung? Rufen Sie uns an unter info@photo-detector.com oder über unser Kontaktseite. Wir helfen Ihnen gerne dabei, Ihr nächstes Design zu einem Gewinn zu machen.
