transistor bjt en conmutaciÓn
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Automatización de luces, detector de humedad y detector de humo.
Tania Torres.
Yulissa Ordoñez
Angelica Avendaño
Universidad Politécnica Salesiana, Facultad de Ingeniería, Cuenca, Ecuador.
[email protected] , [email protected] , [email protected].
Abstract — En el proyecto final de electrónica analógica realizamos circuitos en los que ponemos en práctica los conocimientos adquiridos en clase, como lo son los circuitos de iluminación y de detección de humedad.Index Terms — fuente de alimentación, transistor en conmutación, puente H. inversión de giro, trasnformador
I. OBJETIVOS
1. Design, calculate and verify the operation of these circuits using BJT transistor switching:
A) Reversing control of a DC motor using light sensors (LDRs for example). The sensors must be connected one on each side of the motor. The motor should rotate clockwise if the right sensor registers more light, and counterclockwise if left sensor does. Use only transistors to achieve the comments
B) Light a 110VAC lamp if the ambient light is minimal using a transistor circuit
C) Make a circuit that powers a motor (that of a fan for example) if the temperature exceeds a certain level. (Use NTC or PTC).
II. MARCO TEÓRICO
*El transistor
El transistor es un componente semiconductor que desde su descubrimiento ha revolucionado el mundo de la electrónica. En la actualidad, cualquier ordenador de los que manejamos comúnmente, incluso cualquier calculador de bolsillo, puede llevar varios millones de transistores en su interior, funcionando en conmutación.
El transistor ofrece una gran cantidad de aplicaciones posibles, debido a su comportamiento particular ante
diferentes señales de entrada y ante distintas regiones de funcionamiento.
Figura 1.Regiones de funcionamiento de transistor bipolar
Respecto de las posibles señales de entrada debemos hacer dos distinciones fundamentales:
- Alimentación con corriente alterna: En alterna y con los transistores
polarizados en la zona activa (en el transistor bipolar de unión BJT) y en la zona de saturación (en los transistores de efecto campo) el transistor se puede comportar como un amplificador.
- Alimentación con corriente continua: En continua, dependiendo de las relaciones que existan entre las tensiones de los bornes del transistor, o en otras palabras, de cómo estén polarizados los diodos internos o las distintas uniones de que se compone, podremos hacer funcionar al transistor en distintas regiones de características muy diferentes. Conmutando entre estas regiones podemos hacer trabajar al transistor en conmutación. Vamos a realizar un resumen de las zonas de funcionamiento de un transistor bipolar de unión y de los transistores unipolares o de efecto campo para así poder comprender mejor el funcionamiento en conmutación de ambos transistores
Si queremos que el transistor bipolar trabaje en conmutación, es decir, de modo que la mayor parte del tiempo el transistor se encuentre polarizado en dos estados diferenciados, uno en el cual se considera el transistor en conducción (ON), y otro en el cual se considera abierto (OFF). Dado que existen diversas regiones de funcionamiento del transistor, será posible establecer diversas combinaciones que permitan distinguir entre los dos estados necesarios.
*LDR (Light-Dependent Resistor, resistor dependiente de la luz)
Figura 2 .LDR
Un LDR es un resistor que varía su valor de resistencia eléctrica dependiendo de la cantidad de luz que incide sobre él. Se le llama, también, fotorresistor o fotorresistencia. El valor de resistencia eléctrica de un LDR es bajo cuando hay luz incidiendo en él (en algunos casos puede descender a tan bajo como 50 ohms) y muy alto cuando está a oscuras (puede ser de varios megaohms).
Los LDR se fabrican con un cristal semiconductor fotosensible como el sulfuro de cadmio (CdS). Esta celdas son sensibles a un rango amplio de frecuencias lumínicas, desde la luz infrarroja, pasando por la luz visible, y hasta la ultravioleta.
La variación de valor resistivo de un LDR tiene cierto retardo, qie es diferente si se pasa de oscuro a iluminado o de iluminado a oscuro.
Por esta razón un LDR no se puede utilizar algunas aplicaciones, en especial en aquellas en que la señal luminosa varía con rapidez. El tiempo de respuesta típico de un LDR está en el orden de una décima de segundo.
La lentitud relativa del cambio es una ventaja en algunos casos, porque así se filtran variaciones rápidas de iluminación que podrían hacer inestable un sensor (por ejemplo cuando está iluminado por un tubo fluorescente alimentado por corriente alterna), En otras aplicaciones (como la detección de luminosidad para saber si es de día o es de noche) la lentitud de la detección no es importante.
*PTC
Características Resistencia/Temperatura.
La figura muestra una comparación de típica entre las curvas características resistencia/temperatura de un termistor PTC y una NTC
Figura 3.Características Corriente/Voltaje
La característica estática corriente/voltaje nos muestra los límites de corriente en los que puede trabajar un termistor PTC. Se observa que hasta un determinado valor de voltaje, la característica I/V sigue la ley de Ohm, pero la la resistencia aumenta cuando la corriente que pasa por el termistor PTC provoca un calentamiento y se alcance la temperatura de conmutación
Figura 4. Característica I/V dependiente de la temperatura ambiente
La característica I/V depende de la temperatura ambiente y del coeficiente de transferencia de calor con el respecto a dicha temperatura ambiente. Como puede verse en la Fig.4 las características se dibujan sobre una escala lineal, sin embargo es más común dibujarlas sobre una escala logarítmica, donde se tiene una visión más clara de su comportamiento
*Relé
Figura 5.Rele
Un relé es un interruptor accionado por un electroimán.
Un electroimán está formado por una barra de hierro dulce, llamada núcleo, rodeada por una bobina de hilo de cobre.Al pasar una corriente eléctrica por la bobina el núcleo de hierro se magnetiza por efecto del campo magnético producido por la bobina, convirtiéndose en un imán tanto más potente cuanto mayor sea la intensidad de la corriente y el número de vueltas de la bobina. Al abrir de nuevo el interruptor y dejar de pasar corriente por la bobina, desaparece el campo magnético y el núcleo deja de ser un imán.
Figura 6. Bobina de un rele
Dado que el relé es capaz de controlar un circuito de salida de mayor potencia que el de entrada, puede considerarse, en un amplio sentido, como un amplificador eléctrico.
Circuito 1: Luz automática
III. MATERIALES CIRCUITO 1
- Resistencias - Cable Multipar.- Multímetros.- Protoboard.
Transistores- Fuente regulable de voltaje- LDR.- 555
IV. DESARROLLO
1. Diseñar, y comprobar el funcionamiento del primer circuito:
Figura7. Circuito de Luz Automática
Circuito 2: Detector de humedad de plantas.
V. MATERIALES CIRCUITO 2
- Resistencias - Cable Multipar.- Multímetro.- Protoboard.
Capacitores- Fuente regulable de voltaje- LDR.- 555- Diodos- Capacitores
VI. DESARROLLO
2. Diseñar, y comprobar el funcionamiento del segundo circuito:
Figura8. Detector de humedad para plantas
Circuito 3: Detector de humo.
Cuando el humo interrumpe la luz emitida por el diodo LED el LDR cambia su valor y la salida del amplificador operacional pasa a un nivel alto para saturar al transistor, por tanto activa al relé para que este active una sirena.
VII. MATERIALES CIRCUITO 3
- Resistencias - Cable Multipar.- Multímetros.- Protoboard.
TransistoreS- Fuente regulable de voltaje- LDR.- 555
VIII. DESARROLLO
3. Diseñar, y comprobar el funcionamiento del tercer circut.
Figura9. Detector de humo.
IX. CONCLUSIONES
In this practice was possible know about the uses of the transistors and how it work like a switch the results of the measurements are not accurate, as analytical calculations, the transistor umps directly to the cutting zone of saturation to serve like a switch.
En cuanto al circuito en donde se debe encender una lámpara, se vio que el circuito funcionaba correctamente pero al momento de simular no se encendía la lámpara entonces se asume que es porque la corriente del colector depende del relé entonces al simular esta corriente cambia entonces el foco no se enciende, pero si variamos la resistencia poniendo una menos entonces el foco se enciende en al simulación.
En los circuito al momento que aumenta su resistencias, se produce una corriente en la base y nos, hace que el transistor, trabaje como un interruptor donde este se abre o se cierra para que cruce el voltaje.
Evitar que los circuitos con transistores se calienten mucho ya que esto puede provocar que el punto del trabajo se mueva a la zona lineal.
Además en la práctica realizada los valores en las mediciones varían debido a que el HFE de los transistores variaban algunos eran muy bajos y otro altos por lo que se vio necesario sacar un promedio para poder realizar los
cálculos asignados y en el momento de medir los valores de los voltajes varían hasta que se establezca bien el punto de trabajo.
X. BIBLIOGRAFÍA
[1]http://www.didacta21.com/documentos/Cuerpos_Docentes/Profesores_de_Secundaria/Tecnologia/Tema_demo_de_Tecnologia.pdf
[2]http://www.hispavila.com/3ds/lecciones/lecc9.htmwww.uam.es/personal_pdi/ciencias/jsoler/docencia/lab.../rc.pdf -linux0.unsl.edu.ar/~rvilla/c3m09/prt07.pdf>
[3]R.Boylestad ,L.Nashelsky, Electrónica : teoría de circuitos y dispositivos electrónicos .8va edición. PearsonEducation
[4]http://ocw.bib.upct.es/pluginfile.php/7885/mod_resource/content/1/Capitulo_5_-_Polarizaciones_en_cc_de_BJTs.pdf -electronicos-analogicos/transparencias/tema-3
