Come configurare resistori, condensatori e transistor nei circuiti elettronici

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In questo post proviamo a valutare come configurare o collegare componenti elettronici come resistenze, condensatori all'interno di circuiti elettronici attraverso un corretto calcolo

Si prega di leggere il mio post precedente in merito cos'è la tensione e la corrente , al fine di comprendere più efficacemente i fatti elettronici di base spiegati di seguito.



Cos'è un resistore

- È un componente elettronico utilizzato per resistere al flusso di elettroni o alla corrente. Viene utilizzato per salvaguardare i componenti elettronici limitando il flusso di corrente all'aumentare della tensione. I LED richiedono resistori in serie per lo stesso motivo in modo che possano funzionare a tensioni superiori al valore specificato. Anche altri componenti attivi come transistor, mosfet, triac, SCR incorporano resistori per gli stessi motivi.

Cos'è un condensatore

È un componente elettronico che immagazzina una certa quantità di carica elettrica o semplicemente la tensione / corrente applicata, quando i suoi conduttori sono collegati tra i punti di alimentazione pertinenti. Il componente è sostanzialmente valutato con una coppia di unità, microfarad e tensione. Il 'microfarad' decide la quantità di corrente che può immagazzinare e la tensione definisce quanta tensione massima può essere applicata o immagazzinata al suo interno. La tensione nominale è critica, se supera la marcatura, il condensatore semplicemente esploderà.



La capacità di immagazzinamento di questi componenti significa che l'energia immagazzinata diventa utilizzabile, quindi questi vengono utilizzati come filtri dove la tensione immagazzinata viene utilizzata per riempire gli spazi vuoti o le depressioni di tensione nella sorgente di alimentazione, riempiendo o levigando i fossati nella linea.

L'energia immagazzinata diventa applicabile anche quando viene rilasciata lentamente attraverso un componente restrittivo come un resistore. In questo caso, il tempo impiegato dal condensatore per caricarsi completamente o scaricarsi completamente diventa l'ideale per le applicazioni con timer, dove il valore del condensatore decide l'intervallo di temporizzazione dell'unità. Pertanto questi vengono utilizzati in timer, oscillatori ecc.

Un'altra caratteristica è che, una volta che un condensatore è completamente carico, rifiuta di passare altra corrente / tensione e interrompe il flusso della corrente attraverso i suoi conduttori, il che significa che la corrente applicata passa attraverso i suoi conduttori solo durante la carica e viene bloccata una volta che la carica processo è completato.

Questa funzione viene sfruttata per abilitare momentaneamente la commutazione di un particolare componente attivo. Ad esempio, se una tensione di trigger viene applicata alla base di un transistor tramite un condensatore, si attiverebbe solo per un particolare frammento di tempo, fino a quando il condensatore non si carica completamente, dopodiché il transistor smette di condurre. La stessa cosa può essere osservata con un LED quando alimentato tramite un condensatore si illumina per una frazione di secondo e poi si spegne.

Cos'è un transistor

È un componente semiconduttore con tre conduttori o gambe. Le gambe possono essere cablate in modo tale che una gamba diventi una presa comune per le tensioni applicate alle altre due gambe. La gamba comune è chiamata emettitore, mentre le altre due gambe sono denominate base e collettore. La base riceve il trigger di commutazione con riferimento all'emettitore e ciò consente il passaggio di una tensione e una corrente relativamente elevate dal collettore all'emettitore.

Questa disposizione lo fa funzionare come un interruttore. Pertanto qualsiasi carico collegato al collettore può essere acceso o spento con potenziali relativamente piccoli alla base del dispositivo.

Le tensioni applicate alla base e al collettore raggiungono infine la destinazione comune tramite l'emettitore. L'emettitore è collegato a massa per il tipo NPN e al positivo per i tipi di transistor PNP. NPN e PNP sono complementari tra loro e funzionano esattamente nello stesso modo ma utilizzando direzioni o polarità opposte con tensioni e correnti.

Cos'è un diodo:

Per favore, riferisci Questo articolo per le informazioni complete.

Cos'è un SCR:

Può essere paragonato a un transistor ed è anche usato come interruttore nei circuiti elettronici. I tre conduttori o gambe sono specificati come il cancello, l'anodo e il catodo. Il catodo è il terminale comune che diventa il percorso di ricezione per le tensioni applicate al gate e all'anodo del dispositivo. Il gate è il punto di attivazione che commuta l'alimentazione collegata all'anodo attraverso la gamba comune del catodo.

Tuttavia, a differenza dei transistor, il gate di un SCR richiede una maggiore quantità di tensione e corrente e inoltre il dispositivo può essere utilizzato per commutare esclusivamente CA attraverso il suo anodo e catodo. Pertanto diventa utile per commutare carichi AC in risposta ai trigger ricevuti al suo gate ma il gate avrà bisogno di un potenziale puramente DC per implementare le operazioni.

Implementazione dei componenti di cui sopra in un circuito pratico:

Come configurare resistori, condensatori e transistor nei circuiti elettronici ...

L'uso e l'implementazione di parti elettroniche praticamente nei circuiti elettronici è l'ultima cosa che qualsiasi hobbista elettronico intende imparare e padroneggiare. Sebbene sia più facile a dirsi che a farsi, i seguenti due esempi ti aiuteranno a capire come impostare resistori, condensatori, transistor per costruire un particolare circuito applicativo:

Poiché l'argomento può essere troppo vasto e riempire volumi, discuteremo solo di un singolo circuito comprendente transistor, condensatore, resistori e LED.

Fondamentalmente un componente attivo è al centro della scena in un circuito elettronico, mentre i componenti passivi svolgono il ruolo di supporto.

Supponiamo di voler realizzare un circuito con sensore pioggia. Poiché il transistor è il principale componente attivo, deve prendere il centro della scena. Quindi lo posizioniamo proprio al centro dello schema.

I tre conduttori dei transistor sono aperti e necessitano della configurazione richiesta tramite le parti passive.

Come spiegato sopra, l'emettitore è l'uscita comune. Poiché stiamo utilizzando un transistor di tipo NPN, l'emettitore deve andare a terra, quindi lo colleghiamo a terra o al rail di alimentazione negativo del circuito.

La base è il sensore principale o l'ingresso di attivazione, quindi questo ingresso deve essere collegato all'elemento sensore. L'elemento sensore qui è una coppia di terminali metallici.

Uno dei terminali è collegato all'alimentazione positiva e l'altro terminale deve essere collegato alla base del transistor.

Il sensore viene utilizzato per rilevare la presenza di acqua piovana. Nel momento in cui inizia a piovere, le gocce d'acqua collegano i due terminali. Poiché l'acqua ha una bassa resistenza, inizia a perdere la tensione positiva attraverso i suoi terminali, alla base del transistor.

Questa perdita di tensione alimenta la base del transistor e nel corso raggiunge il suolo attraverso l'emettitore. Nel momento in cui ciò accade, come da proprietà del dispositivo, si aprono le porte tra il collettore e l'emettitore.

Significa che ora se colleghiamo una sorgente di tensione positiva al collettore, questa sarà immediatamente collegata a terra tramite il suo emettitore.

Quindi colleghiamo il collettore del transistor al positivo, tuttavia lo facciamo tramite il carico in modo che il carico funzioni con la commutazione, ed è esattamente quello che stiamo cercando.

Simulando velocemente l'operazione di cui sopra, vediamo che l'alimentazione positiva trapela attraverso i terminali metallici del sensore, tocca la base e prosegue il suo corso per arrivare finalmente a terra completando il circuito di base, tuttavia questa operazione tira istantaneamente a terra la tensione del collettore tramite l'emettitore, accendendo il carico che qui è un buzzer. Il cicalino suona.

Questa è la configurazione di base, tuttavia necessita di molte correzioni e può essere modificata in molti modi diversi.

Guardando lo schema elettrico troviamo che il circuito non include una resistenza di base perché l'acqua stessa funge da resistenza, ma cosa succede se i terminali del sensore vengono accidentalmente cortocircuitati, l'intera corrente verrebbe scaricata alla base del transistor, friggendola immediatamente.

Pertanto per motivi di sicurezza aggiungiamo un resistore alla base del transistor. Tuttavia, il valore del resistore di base decide quanta corrente di innesco può entrare attraverso i pin base / emettitore, e quindi a sua volta influenza la corrente del collettore. Viceversa, la resistenza di base dovrebbe essere tale da consentire il passaggio di una corrente sufficiente dal collettore all'emettitore, consentendo una perfetta commutazione del carico del collettore.

Per calcoli più semplici, come regola pratica, possiamo assumere che il valore della resistenza di base sia 40 volte superiore alla resistenza di carico del collettore.

Quindi, nel nostro circuito, supponendo che il carico del collettore sia un cicalino, misuriamo la resistenza del cicalino che ammonta a dire 10K. 40 per 10K significa che la resistenza di base deve essere da qualche parte intorno a 400K, tuttavia troviamo che la resistenza all'acqua è di circa 50K, quindi deducendo questo valore da 400K, otteniamo 350K, che è il valore della resistenza di base che dobbiamo selezionare.

Supponiamo ora di voler collegare un LED a questo circuito invece di un cicalino. Non possiamo collegare il LED direttamente al collettore del transistor perché anche i LED sono vulnerabili e richiederanno un resistore limitatore di corrente se la tensione operativa è superiore alla tensione diretta specificata.

Pertanto colleghiamo un LED in serie con una resistenza da 1K tra il collettore e il positivo del circuito sopra, sostituendo il buzzer.

A questo punto la resistenza in serie al LED può essere considerata come la resistenza di carico del collettore.

Quindi ora la resistenza di base dovrebbe essere 40 volte questo valore, che equivale a 40K, tuttavia la resistenza all'acqua stessa è 150K, significa che la resistenza di base è già troppo alta, il che significa che quando l'acqua piovana colma il sensore, il transistor non sarà in grado di farlo accendere il LED in modo luminoso, piuttosto lo illuminerà molto debolmente.

Allora come possiamo risolvere questo problema?

Dobbiamo rendere il transistor più sensibile, quindi colleghiamo un altro transistor per aiutare quello esistente in una configurazione Darlington. Con questa disposizione la coppia di transistor diventa altamente sensibile, almeno 25 volte più sensibile del circuito precedente.

Una sensibilità 25 volte maggiore significa che possiamo selezionare una resistenza di base che può essere 25 + 40 = da 65 a 75 volte la resistenza del collettore otteniamo la gamma massima di circa 75 in 10 = 750K, quindi questo può essere preso come valore totale della base resistore.

Sottraendo 150 K di resistenza all'acqua da 750 K otteniamo 600 K, quindi questo è il valore di resistenza di base che possiamo scegliere per la configurazione attuale. Ricorda che il resistore della custodia può essere qualsiasi valore purché soddisfi due condizioni: non riscalda il transistor e aiuta a cambiare il carico del collettore in modo soddisfacente. Questo è tutto.

Supponiamo ora di aggiungere un condensatore alla base del transistor e alla massa. Il condensatore, come spiegato sopra, immagazzinerà inizialmente un po 'di corrente quando inizia a piovere attraverso le perdite attraverso i terminali del sensore.

Ora dopo che la pioggia si è fermata e la perdita del ponte del sensore è stata scollegata, il transistor continua a condurre facendo suonare il cicalino ... come? La tensione immagazzinata all'interno del condensatore ora alimenta la base del transistor e la mantiene accesa finché non si è scaricata al di sotto della tensione di commutazione della base. Questo mostra come un condensatore potrebbe servire in un circuito elettronico.




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