Problemas para que el transistor bipolar NPN se encienda

Question

Estoy trabajando en un circuito que controla la alimentación de otro circuito.

Como puedes ver en el esquema, cuando los interruptores están cerrados, la corriente recorre el circuito y no se aplica ninguna tensión positiva a la base del transistor. Sin embargo, cuando los interruptores están abiertos, un voltaje positivo aplicado en la base permite que la corriente fluya, encendiendo el relé y alimentando el "hacedor de ruido".

Mi problema: No consigo que el transistor se encienda cuando abro los interruptores. He probado a comprobar la corriente que pasa por el transistor, pero simplemente tocando los cables del colector/emisor el transistor se enciende.

Así sé que todos los componentes son correctos y que el resto del circuito funciona.

¿Cómo puedo resolver este problema? Entiendo que para este transistor NPN, necesito aplicar una tensión ~0,6 voltios mayor en la base que en el emisor. Además, la tensión en el colector debe ser más positiva que la de la base. Si este es mi problema, ¿cómo puedo ajustar estos valores?

Editado para añadir detalles de la pieza: - El circuito incluye un transistor bipolar 2N222, un diodo 1N4001 y un relé HLS-14F3L-DC12V-C

Answer 1

Con los interruptores cerrados estarías intentando encender el relé. Tal y como está tu circuito no funciona porque la tensión del emisor nunca podría subir lo suficiente como para alimentar el relé. Incluso si pudiera, significaría que estarías alimentando el relé la mayor parte del tiempo, un desperdicio de energía. Además, si la puerta/ventana se abriera momentáneamente, tan pronto como se cerrara, la alarma se detendría.

Añadiendo un segundo transistor Q2 (PNP) y un interruptor de empuje para romper puedes mejorar tu circuito (y conseguir que funcione).

Los interruptores cerrados ponen Q1 en OFF (base conectada a tierra). Como no hay flujo de corriente a través de la resistencia de 1K, Q2 también está en OFF. No puede fluir corriente a través del relé. La única corriente que fluye es a través de R1 por lo que el circuito sólo consumirá 1,2mA.

Si se abre algún interruptor, Q1 se pone en ON y toma una corriente a través de R2 y R3. El voltaje a través de R2 será bloqueado por el emisor-base de Q2 a unos 0,6V y pondrá a Q2 en ON. Con Q2 encendido, su corriente de colector encenderá el relé.

El diodo (D1) se conecta a través de la bobina del relé para evitar que se dañe Q2 por la contrafase cuando el relé se pone en OFF.

El relé conmuta y cierra el circuito entre sus contactos común y normalmente abierto.

El interruptor de reinicio (pulsar para abrir) mantiene el relé encendido incluso si los interruptores de la puerta/ventana están cerrados después de la apertura. Se engancha el relé. Simplemente omita el interruptor de reinicio si no desea esta función.

Answer 2

Por qué usar un relé cuando un pequeño FET de canal P servirá: -

Cuando el interruptor o los interruptores se abren, el BC547 recibe un impulso de base y lleva la puerta del FET del canal P a tierra, lo que activa el generador de ruido. La acción de activar el generador de ruido también alimenta una señal de vuelta a la base del BC547 manteniéndolo encendido (si se necesita un circuito de enganche). Un interruptor de reinicio apagará el FET siempre que el problema del interruptor abierto se solucione.

Answer 3

El circuito dibujado está configurado efectivamente como un seguidor de emisor, con la bobina del relé actuando como resistencia de emisor. Esto significa que la tensión en el emisor seguirá la tensión en la base (menos una caída de diodo de aproximadamente 0,6V).

Para que el relé se encienda en esta configuración, la base debe tener una caída de diodo mayor que la tensión de entrada de la bobina del relé. Como regla general, la corriente de colector (que fluye a través de la bobina del relé) es aproximadamente 100 veces la corriente de base. Esta regla general le permite estimar la corriente de base requerida si conoce la cantidad de corriente que se supone que fluye a través de la bobina cuando el relé está encendido.

La corriente de la base es un problema: Suponga que tiene un relé de 12 voltios con una resistencia de bobina de 600 ohmios. Eso requiere 20 mA a través del colector, lo que significa 0,2 mA a través de la base. Pero como la fuente de alimentación es de sólo 12 voltios, incluso la conexión de la base directamente al raíl de 12 V no ayuda: las dos caídas del diodo (una para la base-emisor y otra para el diodo) dejan al emisor a 10,8 V, probablemente apenas suficiente para tirar del relé.

Si pones una resistencia entre la base y el raíl de alimentación, la cosa se pone aún peor: tirar incluso de 0,2 mA a través de una resistencia de 10k (como en tu esquema) resulta en un potencial de 2 voltios a través de la resistencia. Así que ahora tu base está a sólo 12 V - 2 V = 10V, y el relé está 1,2 V por debajo de eso, o 8,8 V. ¡Estás suministrando sólo tres cuartas partes de lo que la bobina necesita!

Es posible hacer que el circuito funcione casi sin piezas adicionales, y he incluido un esquema en esta edición para ayudar a mostrar lo que quiero decir. La diferencia básica es cambiar la posición del transistor y el relé, de modo que el transistor tire hacia abajo del lado negativo del relé en lugar de tirar hacia arriba del lado positivo. Esto se llama una configuración de emisor común.

El circuito actúa como (creo) quieres, y las únicas piezas nuevas son dos resistencias: R3 y R1. Podrías utilizar la resistencia original de 10k en lugar de R3, a costa de un consumo de corriente ligeramente mayor (1 mA frente a 0,2 mA) cuando los interruptores están todos cerrados. R1 y D1 proporcionan un camino para la corriente de la bobina cuando el transistor T1 se apaga. Puedes usar la resistencia original de 1 k para R1 si tu transistor puede soportar -10 V entre el colector y el emisor (tendrás que leer la hoja de datos para averiguarlo). R2 es opcional (verás que no he especificado ningún valor), y depende de las especificaciones de tu relé. Si tu relé está pensado para ser accionado directamente desde una fuente de 12 V, entonces R2 puede ser omitido. Cada vez que uno o más interruptores se abren, el relé cierra el contacto normalmente abierto.

simular este circuito - Esquema creado con CircuitLab