Sommario

Un transistor è un componente elettronico che viene utilizzato anche come un interruttore digitale. Anche se, funziona in modo simile a un semplice interruttore meccanico. Ma un segnale digitale ad alta logica controlla questo interruttore rispetto ai pulsanti tradizionali. Controlliamo manualmente gli interruttori tradizionali applicando una forza meccanica.

Transistor Introduzione

Progettiamo questo interruttore digitale collegando materiali semiconduttori di tipo P e di tipo N tra loro., Quando combiniamo materiali semiconduttori di tipo P e di tipo N tra loro, si forma una giunzione tra loro. Questa giunzione è anche conosciuta come giunzione PN o transistor. Questa giunzione PN controlla il flusso di corrente attraverso la giunzione. Ma questa giunzione si rompe applicando una corretta tensione di polarizzazione attraverso i pin del transistor.

I transistor hanno due tipi come NPN e PNP. È un dispositivo a tre terminali., Questi terminali sono:

  • Base (Quando si utilizza come interruttore, applichiamo logica di controllo questo terminale)
  • Collettore
  • Emettitore

Quando applichiamo una tensione di polarizzazione al terminale di base, la giunzione PN si rompe. Successivamente, la corrente può fluire tra i terminali del collettore e dell’emettitore. In caso contrario, la corrente diretta non può fluire attraverso il dispositivo.,

è possibile controllare queste pratiche transistor: 2N2222, MPSA42, 2N3906

Utilizzo di transistor come interruttore

Ora impareremo:

  • Come usare un transistor come interruttore di circuiti elettronici
  • come si usa come un interruttore a microcontrollore progetti.

Dove usare?

In qualsiasi applicazione, abbiamo bisogno di interfacciare un transistor con un microcontrollore. Ma la domanda che può venire in mente, Perché abbiamo bisogno di interfacciare transistor con un microcontrollore?, Poiché i pin del microcontrollore non possono fornire corrente di uscita superiore a 3 Ma e tensione superiore a 5 V. Se vogliamo collegare un carico che richiede una domanda di corrente operativa superiore a 3 MA, brucerà il microcontrollore. Molti dispositivi di uscita richiederanno un circuito di commutazione a transistor per azionare un carico di corrente elevato come relè, solenoidi e motori.

Come si usa?

Questo diagramma descrive le tre regioni operative del transistor come la regione di saturazione, la regione attiva e la regione di taglio. Nella regione di saturazione, rimane completamente acceso., Nella regione tagliata, rimane completamente spento. Per scopi di commutazione, abbiamo solo bisogno di questo dispositivo per funzionare sia in fully-on o completamente off regione. Pertanto, possiamo ignorare il punto Q e commutarlo tra le aree di saturazione e di taglio.

Come funzionano i transistor come switch?

Come vediamo in precedenza, possiamo usare solo due regioni. Ora, vedremo come funziona un transistor in queste regioni.

Cut off regione è noto anche come modalità completamente OFF. In questa modalità, agisce come un interruttore aperto., Per far funzionare il dispositivo in modalità cut off, dovremmo collegare la tensione di polarizzazione inversa a entrambe le giunzioni. Pertanto, in questa condizione operativa, la corrente non può fluire tra il collettore e il terminale dell’emettitore a causa del circuito aperto tra questi terminali.

Nella regione di saturazione, il transistor rimane in modalità full-on. La corrente massima può fluire attraverso il collettore all’emettitore in base alla capacità nominale del transistor. Forniamo tensione prevenuta in avanti tra la base e il terminale dell’emettitore., Funziona come un cortocircuito tra collettore ed emettitore. La tensione di polarizzazione è solitamente maggiore di 0,7 volt.

Esempio di interruttori logici digitali

Questo dispositivo basato su giunzione PN ha molte applicazioni come l’interfaccia di carico ad alta corrente, l’interfaccia a relè e l’interfaccia dei motori tramite microcontrollori. Ma in tutte queste applicazioni, lo scopo di base è il passaggio.

Questo diagramma fornisce un esempio per controllare carichi ad alta potenza come motori, lampade e riscaldatori.,

  • In questo circuito, vogliamo controllare 12 volt di carico da una logica digitale E cancello. Ma l’uscita del gate è a soli 5 volt
  • utilizzando un transistor come interruttore, siamo in grado di auto 12v o anche alti carichi a tensione di 5 volt logica digitale del segnale
  • Si può anche utilizzare questi dispositivi per una maggiore velocità di commutazione e la modulazione di larghezza di impulso di controllo a differenza dei tradizionali interruttori meccanici

Motore Controllo di Esempio

In questo esempio, usiamo il motore di cc di controllo tramite un interruttore., Un dispositivo a semiconduttore funge da interruttore. In questo diagramma, possiamo fornire un segnale di controllo con qualsiasi microcontrollore come Arduino, schede di sviluppo STM32F4.

Un resistore con un terminale di base è un resistore di limitazione della corrente. Perché GPIO pin di qualsiasi microcontrollore in grado di fornire base corrente di pilotaggio meno di 20mA. Inoltre, D1 è un diodo a ruota libera che controlla indietro emf dal motore. Bypassa l’effetto emf posteriore. Possiamo usare qualsiasi transistor in base alla potenza del motore.

In conclusione, se un segnale di controllo all’ingresso di base è 0 volt. Fornirà un segnale ON., Perché usiamo un interruttore PNP in questo esempio circuito. Allo stesso modo, rimarrà spento, il suo segnale di controllo è logico ALTO.

Transistor come interruttore con Arduino Esempio

Questo diagramma mostra l’interfacciamento di un Arduino con un transistor NPN e un motore. Questo circuito è solo a scopo dimostrativo. Perché forniamo il potere di un carico attraverso l’alimentazione Arduino. Possiamo azionare solo un motore a corrente continua a 5 volt attraverso questo esempio., Se è necessario guidare un motore di grande potenza, è necessario utilizzare un transistor di potenza speciale e un alimentatore separato.

Transistor come interruttore Proteus esempio di simulazione

Questo esempio è una replica esatta del circuito precedente. Ma transistor NPN è usato invece. Pertanto, i segnali di controllo opereranno al contrario.

Transistor come interruttore Esempi

In questa sezione, vedremo vari esempi per utilizzare transistor come interruttore.,

Due transistor come esempio di switch

In questo circuito, ci sono due transistor. Nel primo transistor, la base è messa a terra e nessuna corrente può fluire in essa. Di conseguenza, il transistor è “spento” e nessuna corrente può fluire attraverso la lampadina. In un altro caso, c’è corrente che scorre nella base e quindi il transistor è “acceso” e la corrente può fluire attraverso di essa causando la lampadina accesa.,

In questo esempio, i due resistori sono impostati in modo che la base del transistor sia ad una tensione sufficientemente alta per consentire alla corrente di fluire in esso e, di conseguenza, il transistor è acceso. Di conseguenza, la corrente scorre attraverso la lampadina che emette quindi luce.

Controllo della corrente di base del transistor con potenziometro

In questo caso la corrente che scorre nella base può essere variata. Se la corrente è grande, il transistor è acceso e la lampadina è accesa., Se il puntatore sul potenziometro viene spostato verso il basso, la corrente nella base scende fino a quando il transistor non è spento e nessuna corrente scorre attraverso la lampadina.

Controllo relè con transistor come interruttore

In questo esempio, il principio è lo stesso dell’ultimo esempio di circuito, tranne che invece di accendere e spegnere una lampadina viene attivata una bobina di relè che a sua volta accende le lampadine nel circuito secondario.,

Controllo del funzionamento dell’interruttore a transistor con un condensatore

Questo esempio di circuito utilizza un condensatore per controllare il flusso di corrente al terminale di base di un trannsistor. Inizialmente il condensatore viene caricato tramite il resistore sopra di esso. Alla fine la piastra superiore del condensatore raggiunge un potenziale tale che una corrente inizia a fluire nella base del transistor, accendendo il transistor e facendo brillare la lampadina.,

Si dovrebbe anche notare che la lampada rimane spento fino a quando abbastanza negozi di carica all’interno del condensatore in grado di fornire turn-on corrente al terminale di base del transistor.

In questo esempio di circuito, il condensatore carica fino a quando la sua piastra inferiore è ad un potenziale così basso che nessuna corrente può fluire nella base del transistor. Il risultato è che il transistor è inizialmente acceso, ma dopo un periodo di tempo viene spento. In questo e negli ultimi circuiti, c’è un effetto di temporizzazione., Dopo un certo periodo di tempo, che può essere determinato dalla scelta del resistore e del condensatore, il transistor viene acceso o spento.

in Questo esempio di circuito a transistor come interruttore è simile al circuito di ultimo esempio, tranne che variando il valore della resistenza variabile, è possibile variare il tempo necessario prima che il transistor è acceso.,

Video lecture

Nel circuito di cui sopra, una sonda logica viene utilizzata come ingresso dal microcontrollore e diodo D1 viene utilizzato come diodo a ruota libera per consentire alla corrente di fluire quando il dispositivo è in uno stato off. Ricordate che abbiamo usato 3904 solo per una dimostrazione. Durante la selezione transistor, si dovrebbe prendere cura della corrente massima che può fluire attraverso il transistor in stato ON. Ingresso microcontrollore è solo utilizzato per operare transistor in stato on o off stato come mostrato nella figura qui sotto.,

Si noti che è normale collegare un diodo di soppressione emf posteriore attraverso il dispositivo di uscita. Questo è essenziale con dispositivi come relè, solenoidi e motori che creano un emf posteriore quando il potere rimane per spegnere.

Praticamente abbiamo usato principalmente relè per carichi impegnativi ad alta corrente. In tal caso, il transistor utilizzato per azionare relè e carico è collegato con un relè.,esempi

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