En un circuito que se activa por medio de un transistor NPN, ¿ fuente de alimentación y de entrada se necesita el mismo suelo?

Question

Estoy tratando de hacer un circuito que me permita activar un relé que se encienda un LED. Sin embargo, el relé está nominal de 12 V, y sólo tengo una entrada de 5 V, así que estoy usando un transistor NPN. para conectar la alimentación al relé de encendido y apagado. He aquí el esquema:

Sin embargo, estoy confundido acerca de un par de cosas (Nota de la tierra tanto para el de 12 V de la fuente de alimentación y los 5 V de la fuente de alimentación no especificado):

1. Si mi 5 V fuente de alimentación es un Arduino, ¿puedo usar el suelo para que la planta de la alimentación de 12 V de alimentación?

2. Es bueno para la base y el emisor tienen distintos motivos en el transistor? O tienen que ser la misma?

3. Si mi hijo de 12 V fuente de alimentación es de 8 pilas AA (no sostenible, pero estoy usando para las pruebas), ¿cómo iba a conectar con el mismo suelo como el arduino, en lugar de el lado negativo de las baterías?

4. ¿Cómo puedo averiguar cuál es la R1 y R2 deben ser, basado en el transistor? He leído algunas cosas en línea, pero todavía estoy confundido.

5. Hay otras cosas que no estoy teniendo en cuenta que debería ser?

Soy completamente nuevo en esto, así que cualquier ayuda es muy apreciada.

Answer 1

1), 2) y 3)
Si utiliza diferentes fuentes de alimentación en un circuito que se han de conectar de alguna manera u otra para que tengan una referencia común. Casi siempre conecte motivos, ya que son su referencia. El voltaje es relativo: si usted toma el de las baterías, además de como una referencia al menos será a -12 V, si se toma el signo de menos como referencia el plus será de +12 V. Par de circuitos de uso el plus como referencia, nos gusta tensiones positivas mejor. Así que el de las baterías, menos va a la placa Arduino.

¿Por qué tienen que estar conectado? Su transistor ver dos corrientes: una corriente de base, entrar en la base y volver a los 5V de alimentación a través del emisor, y un colector de corriente de entrar en el colector y también de regresar a la batería a través de la emisora. Debido a que las corrientes tienen el emisor en común (lo que se llama un común emisor circuito) que será donde ambas fuentes de alimentación va a ser conectado.

¿Cómo la corriente de base sé de qué manera de ir cuando se sale del transistor a través del emisor? La corriente puede fluir en un circuito cerrado, desde el plus de la fuente de alimentación al menos. La corriente de base se inició en el +5 V, para que no se cierre el bucle cuando se iba a ir por el camino de las baterías de tierra.

4)
Vamos a dejar R2 fuera por un momento. Debido a que la base-emisor actúa como un diodo, la base es de alrededor de 0,7 V. aplicar 5 V para activar el transistor, entonces, de acuerdo a la Ley de Ohm la corriente a través de R1 (que es la corriente de base) es \$\frac{5V-0.7V}{R1}\$. El transistor va a amplificar la corriente a un nivel suficientemente alto colector de corriente a la unidad de relé. Lo suficientemente alto? Por lo tanto, usted tiene que comprobar el relé de la hoja de datos. Que cualquiera le diga la corriente necesaria, o la bobina de la resistencia, y entonces se puede calcular la corriente, de nuevo con la Ley de Ohm. Un relé normalmente necesita alrededor de 400 mW para activar, por lo que para un relé de 12 V que sería una corriente de 400 mW/12 V = 35 mA. Ese es el mínimo colector de corriente.

Para averiguar cuánto corriente de base tenemos que conseguir que tenemos que mirar en el transistor de la hoja de datos. Digamos que tengo 100 000 BC547Bs en todo mentira (se me olvidó el punto decimal cuando pedí ellos) para que necesito un propósito. La ganancia actual está dada por la \$h_{FE}\$ parámetro, que se encuentra en la página 2 de la hoja de datos. Para el BC547B que el mínimo de 200. (Utilizar siempre el peor de los casos los valores, para \$h_{FE}\$ que es el valor mínimo. Si utiliza valores típicos que pueden tener muy poca corriente para algunas partes.)

Así que para obtener 35 mA colector de corriente necesitamos 35 mA/200 = 0.175 mA corriente de base. Entonces R1 tiene que ser \$\frac{4.3 V}{0.175 mA}\$ = 24600 Ω. Eso es un valor que no encontrará, por lo que debería elegimos un valor superior o inferior. Si hemos de escoger un valor más alto que la corriente será menor, también el colector de corriente será menor, y nuestro relé no puede activar. Así que tiene que ser inferior, el 24600 Ω es el límite superior. Ahora no hay nada de malo con el suministro de demasiada corriente de base (dentro de lo razonable); el colector de corriente a tratar de seguir, pero la bobina resistencia límite. Si la bobina de la resistencia es de 360 Ω entonces la Ley de Ohm dice que usted no puede conseguir más de 35 mA a 12 V, no importa cuánto te esfuerces.

Vamos a escoger un resistor de 10 kΩ. Que es un valor mucho más bajo de lo que necesitaba, pero vamos a estar bien. La corriente de base será de alrededor de 0,5 mA, que el Arduino se suministro felizmente, y el transistor va a tratar de hacer que el 100 mA, pero, de nuevo, se limitará a los 35 mA. En general es una buena idea tener un poco de margen, en el caso de los 5 V sería un poco menos, o independientemente de las variaciones no pueden ser otra cosa en los parámetros. Tenemos un factor de tres margen de seguridad, que debe ACEPTAR.

¿Qué acerca de R2? No usamos y todo parece estar bien. Así es, y será, en la mayoría de los casos. Cuando la necesitamos? Si la salida de baja tensión de la placa Arduino no ir por debajo de 0.7 V para que el transistor también obtendría actual cuando está apagado. Que no será el caso, pero digamos que la salida de baja tensión quedaría en 1 V. R1 y R2 forman un divisor de resistencia, y si elegimos R1 = R2 entonces el 1 V de entrada sería de 0,5 V voltaje de la base y el transistor no conseguiría actual.

Tuvimos 0,5 mA corriente de base cuando, pero con R2 en paralelo a la base-emisor vamos a perder parte de esa corriente. Si R2 es de 10 kΩ sacará el 0,7 V/10 kΩ = 70 µA. Así que nuestros 500 µA corriente de base se convierte en 430 µA. Hemos tenido un montón de margen, así que todavía nos da suficiente corriente para activar el relé.

Otro uso para R2 sería para drenar la corriente de fuga. Supongamos que el transistor está impulsado por una fuente de corriente, como un optoacoplador del fototransistor. Si el acoplador óptico fuentes de corriente para que todo vaya en la base. Si el acoplador óptico es desactivar el fototransistor todavía crear una pequeña corriente de fuga, lo que se llama "dark-actual". A menudo no más de 1 µA, pero si no hacemos nada al respecto fluirá en la base y crear un 200 µA colector de corriente. Mientras que debe ser cero. Por lo que introducir R2, y elegir un 68 kΩ. Entonces R2 creará una caída de voltaje de 68 mV/µA. Mientras que la caída de tensión es menor que 0.7 V toda la corriente pasará a través de R2, y ninguno en la base. Que a las 10 µA. Si la corriente es mayor R2 actual se recortará en que 10 µA, y el resto pasa a través de la base. Por lo que podemos utilizar R2 para crear un umbral. La oscuridad-actual, no se activará el transistor, porque es demasiado baja.

Excepto para el caso de la corriente impulsada por R2 muy rara vez será necesario. Usted no necesita aquí.

Answer 2

1. Sí, usted necesita para conectar los 5V y 12V motivos en este circuito para que el transistor a el interruptor. Recuerde que debe haber un camino de retorno para la corriente de base. Usted no puede enviar una señal usando solo 1 cable.

2. Ver arriba, el emisor debe utilizar la misma tierra como la fuente de la señal (Arduino) o que no hay camino de retorno.

3. Conecte el terminal negativo de la batería inferior (suponiendo que dispone de 8 en la serie) a la placa Arduino suelo.
   "Tierra" es sólo un término para un punto de referencia para medir los voltajes en el circuito, usted puede elegir cualquier punto, (aunque normalmente es una red conectada a la terminal negativa de una fuente de suministro). Por ejemplo, usted podría llamar el punto de que el polo positivo se conecta en el circuito de "la tierra" y, a continuación, el "original " tierra" (el suelo como se muestra en el circuito) sería -12V relativa a la misma. El terminal negativo no significa que el voltaje es negativo, sólo se indica la forma en que fluye la corriente.

4. (a) R1 es limitar la corriente a la base del transistor. Para calcular el valor, necesitamos saber cuánta corriente estamos de conmutación (es decir, cuánto la retransmisión de las necesidades) y de la corriente de la ganancia del transistor. Digamos que estamos utilizando un transistor con una ganancia de 200, y el relé necesidades 20mA para cambiar. Puesto que la corriente a través de la base es amplificada por la ganancia actual, sabemos que la corriente de base debe ser de al menos 20 ma / 200 = 0,1 mA.
   La tensión de la base de un típico transistor bipolar es de alrededor de 0,7 V, por lo que la resistencia en serie (R1) debe ser de un máximo de: (5 V - 0.7 V) / 0,1 mA = 43kΩ
   Como la ganancia puede variar (ir de min valor en la hoja de datos para estar seguro) podemos elegir un 33kΩ tener alguna base actual de sobra. Tenga en cuenta que para ser un eficaz interruptor queremos que el transistor se sature, como eficaz ganancia empieza a caer en la rodilla entre lineal y de saturación de modo (como se ha mencionado por Shokran). Así que empezamos una resistencia de un valor menor que la calculada para asegurarse de que podemos sacar el colector de cerca de tierra. En los casos en que, por ejemplo, con los transistores de potencia donde la minimización de disipación es importante es sabio escoger un valor de al menos 5 veces menor que la calculada (o que suponga aumento de ~20) así que podría ser tan bajo como de 4.3 k en el ejemplo anterior.

   (b) R2 está ahí para asegurarse de que la base se tira al suelo cuando la unidad de corriente es eliminado. Esto es para detener la fuga de corriente de encender el transistor parcialmente. El valor no tiene que ser demasiado preciso, sólo lo suficiente para desviar la corriente de fuga (hoja de datos) y no demasiado baja para robar demasiado base de la unidad actual. De 5 a 10 veces la resistencia en serie (o de 1kΩ a 500kΩ) es una vasta gama para ir de. 100k&Omega es un valor razonable para la mayoría de los casos, a pesar de que me gustaría ir para 330k aquí como la corriente de fuga debe ser mínimo. Si usted necesita ir mucho más bajos, a continuación, usted tiene que ajustar la resistencia en serie para compensar.
   Tenga en cuenta que si el pin de Arduino es impulsado a 0V (es decir, conjunto de salida y la lógica 0) entonces R2 no es realmente necesario, sólo si el pin está configurado de Alta Impedancia (es decir, de entrada)
   Nota 2 - que es muy raro que algo de qué preocuparse con BJTs (MOSFETs son otra cosa y, definitivamente, no quiero estar a la izquierda flotante) Si usted tiene una muy alta ganancia del transistor (esp darlington), un ambiente ruidoso, y/o de muy alta temperatura (fuga aumenta con la temperatura) y una muy alta resistencia de colector, a continuación, puede causar problemas, pero en general la corriente de fuga será a las pequeñas de la materia.

5. No es que yo pueda punto ahora (sin embargo es de 4:48 de la mañana aquí, así que mi cerebro puede tener mucho tiempo desde que se retiró, por lo que me reservo el derecho de haber perdido algo obvio ;-) )

Answer 3

Parece que vale la pena mencionar que si usted realmente necesita tener 2 motivos, a continuación, usted tiene la opción de un optocouple AKA relé de estado sólido. Pero estas son varias veces más voluminosos y caros que los transistores (aún no está mal para un pequeño proyecto) para utilizar sólo si es realmente necesario.