¿Cómo funciona esta luz controlada por LDR?

Question

Considerar:

El circuito aquí funciona en base a la resistencia del LDR. No entiendo cómo funciona exactamente. Se dice que cuando la resistencia en el LDR es alta, la corriente fluye a través de R2 y la base del transistor. ¿En qué dirección fluiría la corriente?

Sé que la convención es que fluye desde el polo positivo de la batería. Pero a partir de la explicación me confunde que la corriente esté fluyendo desde el terminal negativo. Y si la convención es desde el positivo, ¿no debería la corriente omitir R2 y pasar por el camino de menor resistencia que es R3?

Answer 1

Para referencia y para protegerse contra futuras ediciones, aquí está el circuito que se está describiendo:

Cuando se analizan tales cosas, puede ser útil considerar los casos límite. En este ejemplo, son el LDR (R1) siendo un cortocircuito y siendo infinito. Examinaos cada caso.

Cuando R1 es un cortocircuito, entonces el voltaje B-E del transistor es 0. Eso mantiene el transistor apagado. Eso significa que no fluirá corriente de colector, por lo que el LED (D1) no se encenderá.

Cuando R1 está abierto, la corriente puede fluir hacia la base de T1 a través de R2. Supongamos alrededor de 700 mV para la caída B-E de T1, lo que deja 5.3 V a través de R2. Por la ley de Ohm, la corriente a través de R2 es por tanto 530 µA. Esa es también la corriente de base, ya que ese es el único lugar por donde puede fluir la corriente a través de R2.

Si T1 está saturado (lo comprobaremos en breve), suponga que el colector está en alrededor de 200 mV. Si este es un LED verde típico, cae alrededor de 2.1 V cuando está encendido normalmente. Eso deja 3.7 V a través de R3. Eso resulta en 14 mA a través de R3, que también lo hace a través de D1. 14 mA debería encender bastante bien cualquier LED indicador común.

Eso asumió que T1 está saturado. Veamos qué ganancia necesitaría para que eso sea cierto. Ya sabemos que la corriente de colector sería de 14 mA, y que la corriente de base es de 530 µA. Eso resulta en un requisito mínimo de ganancia de 26. Casi cualquier transistor pequeño de señal puede hacer eso en estos niveles de corriente, por lo que T1 está de hecho saturado.

Así que para resumir, D1 está apagado cuando R1 está en cortocircuito, y encendido cuando R1 es infinito. En algún punto intermedio hay una región de transición entre completamente encendido y apagado.

Este circuito "funciona" si el LDR fue elegido de modo que su resistencia esté algo por debajo del punto de transición cuando hay luz, y algo por encima cuando está oscuro. Dado que no has dado ningún dato específico sobre el LDR, no podemos decir si sus resistencias de luz y oscuridad son adecuadas para este circuito. Sin embargo, la idea básica es funcional para una "luz de noche" rudimentaria.

Un circuito mejor añade cierta retroalimentación positiva, o histéresis. Eso hace que el circuito cambie entre los estados de encendido y apagado. Para más información, consulta mi respuesta a una pregunta similar en https://electronics.stackexchange.com/a/53681/4512.

Answer 2

R1 y R2 forman un divisor de voltaje. Si R1 (la LDR) tiene un valor suficientemente bajo, la base del transistor se mantendrá a un bajo voltaje, por lo que el transistor no conducirá. Cuando R1 tiene una alta resistencia, la corriente fluirá desde la unión R1/R2 hacia la base del transistor, permitiendo que el transistor conduzca e iluminando el LED.

Intenta pensar en términos de corriente convencional (positiva) - fluye en la dirección de la flecha en los símbolos de transistores y diodos (excepto los diodos Zener, que se usan "al revés" - con la flecha apuntando contra la dirección de la corriente convencional).

Answer 3

Google "hole flow versus electron flow"... el flujo de electrones es más prevalente en la enseñanza/uso, pero aprendí sobre el flujo de huecos en la Marina de los EE. UU. (~1985), y tuve que "cambiar" mi pensamiento cuando fui a la universidad después... especialmente con los transistores... de repente funcionaban "al revés"

la resistencia en LDR es alta, la corriente fluye a través de R2 y la base del transistor

Creo que la configuración de tu pregunta responde a tu pregunta(?) Si la resistencia de LDR es "mucho mayor" que R2, R3 tendrá un flujo de corriente "mucho menor" a través de él. Tal vez los bucles de KCL/KVL prueben esto(?)

Answer 4

No es necesario considerar en qué dirección fluye la corriente: de positivo a negativo o viceversa. Sin embargo, sea cual sea la dirección elegida, es necesario ser completamente consistente: si se considera que la corriente fluye de positivo a negativo, entonces funciona en el "universo positivo". Realice los cálculos de análisis deseados.

Si se cambia de universo para el mismo circuito y se realiza el mismo análisis, los resultados son exactamente los mismos.

De igual manera, al considerar el flujo de corriente a través de un punto, se puede asumir que las entradas son positivas y las salidas negativas; o viceversa. Siempre y cuando la elección sea absolutamente consistente en todo el circuito, se obtienen resultados correctos.