روشن کردن دو لامپ 12 ولت در مدار ترانزیستور. مدارهای منطقی روی کلیدهای جریان پارامترها و عناصر شماتیک

ویژگی های ترانزیستور KT969:

ساختار - NPN،
حداکثر به عنوان مثال، c-b، V - 300،
حداکثر جریان مجاز کلکتور، A - 0.1،
ضریب انتقال فعلی h21e - 50،
فرکانس محدود کننده h21e fgr، مگاهرتز - 60،
حداکثر اتلاف توان، W - 1.

همانطور که می بینید، حداکثر جریان 100 میلی متر است، به همین دلیل است که من تصمیم گرفتم از آنها در اینجا استفاده کنم، زیرا 50 قطعه از آنها را در اطراف دارم، اما متوجه نشدم کجا آنها را قرار دهم. من از 3 LED در بازوی سوئیچ استفاده می کنم، جریان بازو تقریبا 75-80 میلی آمپر است. تقریبا با حاشیه کمی. خازن های الکترولیتی با ظرفیت 100 میکروفاراد برای سوئیچینگ واضح ترانزیستورها با فرکانس مطلوب مناسب هستند.

من LED هایی را که قبلاً روی تخته ها لحیم شده بودند از ضبط صوت چینی (یک بار) گرفتم. یک مقاومت محدود کننده جریان 120 اهم به صورت سری به هر LED لحیم می شود. در یک بازوی مولتی ویبراتور، 2 LED زرد روشن می شود، در سمت دیگر - 4، 2 در هر طرف. اثر بسیار زیبایی است.

من طرح را در ته قوطی کاکائو قرار دادم. شفاف است و اندازه مناسبی دارد. من تخته ها را به طرفین چسباندم - آنها در حال خشک شدن هستند. می توان آن را از 9-12 ولت DC در بار 150-170 میلی آمپر تغذیه کرد.

طراحی ساده است (نصب لولایی) و عملاً نیازی به تنظیم ندارد، بلافاصله پس از مونتاژ و اتصال ولتاژ تغذیه شروع به کار می کند. و اگر نمی خواهید به دنبال منبع تغذیه مناسب باشید، می توانید فلاشر را مستقیماً از شبکه و از طریق یک PSU بدون ترانسفورماتور تغذیه کنید. طرح تجدید نظر در زیر نشان داده شده است:

مدار باز (مدار باز) را در حالت خاموش و مدار بسته را هنگامی که روشن است فراهم می کند. این یک عملکرد بسیار مهم است که بدون آن فعالیت بسیاری از دستگاه ها به سادگی غیرقابل تصور است.

به عبارت دیگر می توان گفت سوئیچ در حالت خاموش مقاومت یا امپدانس بی نهایت ارائه می دهد و در حالت خاموش مقاومت یا امپدانس صفر را ارائه می دهد.

از اینجا معلوم می شود که سوئیچ را می توان نوعی مقاومت با روشن / خاموش کنترل شده نامید که هم مقاومت صفر و هم بی نهایت را برای مداری بدون هیچ مقدار متوسطی ارائه می دهد. بله، شاید چنین نامی به نظر کسی دقیق نباشد، اما کم و بیش ماهیت سوئیچ را به شکل کوتاهی منتقل می کند.

از سوی دیگر، ترانزیستور را می توان به عنوان یک مقاومت کنترل شده در نظر گرفت، زیرا مقاومت بین امیتر و کلکتور توسط جریان در اتصال بیس-امیتر کنترل می شود. با توجه به کنترل جریان پایه امیتر، مقاومت امیتر-کلکتور را می توان روی بی نهایت تنظیم کرد، اما نمی توان مقاومت را به این ترتیب برابر با صفر کرد (نتیجه ایده آل نخواهد بود). با این حال، با وجود این واقعیت که مقدار ایده آل به دست نمی آید، این مانع از محبوبیت ترانزیستور به عنوان سوئیچ نمی شود.

ترانزیستور مقاومت بسیار زیادی برای مدار ایجاد می کند، اما کاملاً بی نهایت نیست. ترانزیستور نیز مقاومت بسیار کمی دارد، اما در حالت ایده آل نیز صفر نیست.

در مشخصات ترانزیستور 3 ناحیه وجود دارد:

- منطقه خاموش شدن؛

- منطقه خطی؛

ناحیه اشباع است.

در ناحیه خطی، برای اینکه ولتاژ کلکتور-امیتر (VCE) دامنه وسیعی داشته باشد، جریان کلکتور (IC) ثابت نگه داشته می شود. از آنجایی که ولتاژ دامنه وسیعی دارد و جریان کلکتور تقریباً ثابت است، اگر ترانزیستور در این ناحیه کار کند، انرژی بسیار زیادی از دست خواهد رفت.

اما در عمل در یک کلید وقتی خاموش است ولتاژی که از آن می گذرد برابر با ولتاژ مدار باز خواهد بود اما جریان صفر است بنابراین اتلاف انرژی وجود ندارد. به طور مشابه، هنگامی که کلید روشن است، جریان عبوری از کلید فقط به اندازه جریان مدار بسته قوی است، اما ولتاژی که از کلید عبور می کند صفر است، به این معنی که اتلاف انرژی نیز وجود ندارد.

اگر قرار است یک ترانزیستور به‌عنوان یک سوئیچ ساخته شود، باید به گونه‌ای عمل کند که اتلاف انرژی در حالت خاموش و روشن نزدیک به صفر یا بسیار کم باشد. تنها موردی که این امکان وجود دارد زمانی است که ترانزیستور فقط در ناحیه محدود کننده مشخصات کار می کند. دو ناحیه محدود کننده در ویژگی های ترانزیستور وجود دارد. اینها ناحیه خاموش و ناحیه اشباع هستند.

در شکل، جایی که جریان بیس-امیتر یا به سادگی جریان پایه صفر است، جریان کلکتور (IC) مقدار ثابت بسیار کمی برای محدوده وسیعی از ولتاژ کلکتور-امیتر (VCE) خواهد داشت. بنابراین اگر ترانزیستور با جریان پایه برابر با صفر یا کمتر از صفر کار کند، جریان عبوری از کلکتور به امیتر (IC) بسیار کم است.

از این رو ترانزیستور در حالت خاموش است، اما در همان زمان، از دست دادن انرژی از طریق ترانزیستور (سوئیچ) یعنی. IC x VCE به دلیل کوچک بودن آی سی ناچیز است. نتیجه این است که ترانزیستور به عنوان یک کلید در مدار باز یا به عنوان یک کلید خاموش عمل می کند.

حال فرض کنید که ترانزیستور به صورت سری با بار مقاومت RL متصل شده است. در حالت عادی، ولتاژ عبوری از بار VL است. از اینجا، جریان عبوری از بار به صورت زیر است:

اگر ترانزیستور با جریانی بر اساس I1 کار کند که جریان کلکتور C1 بیشتر از IL باشد، ترانزیستور در ناحیه اشباع عمل می کند. در اینجا، برای هر جریان (C1) که از کلکتور ترانزیستور به امیتر آن (IC) می گذرد، یک ولتاژ کلکتور-امیتر بسیار کوچک (VCE) وجود خواهد داشت.

نتیجه این است که در این وضعیت جریان عبوری از ترانزیستور به اندازه جریان بار قوی است، اما ولتاژ عبوری از ترانزیستور (VCE) بسیار کم است، که نشان می‌دهد اتلاف انرژی در ترانزیستور دوباره ناچیز است.

ترانزیستور بسیار شبیه یک کلید مدار بسته یا یک کلید روشن عمل می کند. بنابراین برای استفاده از ترانزیستور به عنوان سوئیچ، باید مطمئن شوید که جریان اعمال شده در پایه امیتر به اندازه کافی قوی است که ترانزیستور را در حالت اشباع نگه دارد تا جریان بار را تامین کند.

همانطور که قبلا ذکر شد، اتلاف انرژی در یک ترانزیستور، که یک سوئیچ است، بسیار کم است، اما صفر نیست. نتیجه این است که این یک سوئیچ ایده آل نیست، اما برای برنامه های خاص قابل قبول است. حال برای تنظیم انرژی DC در ورودی، در بار، باید از یک کلید ترانزیستوری استفاده کرد تا به صورت دوره ای مدار را خاموش و روشن کند و در نتیجه انرژی مورد نظر را در خروجی تامین کند.

برای انجام این کار، شما به یک شکل موج جریان خاص در پایه نیاز دارید، که به دلیل آن، ترانزیستور به صورت دوره ای به منطقه خاموش و منطقه اشباع خود می رود تا جریان را به بار برساند. شکل موج جریان دوره ای معمولی روی پایه به طور کلی توسط یک مولد پالس مبتنی بر ریزپردازنده به دست می آید.

هنگامی که یک ترانزیستور برای استفاده به عنوان سوئیچ انتخاب می شود، باید در مورد رتبه بندی ترانزیستور دقت شود. واقعیت این است که در طول حالت روشن، تمام جریان روی بار از طریق ترانزیستور عبور می کند. اگر این جریان بیشتر از مقدار ایمن توانایی ترانزیستور برای کنترل جریان کلکتور-امیتر باشد، ممکن است ترانزیستور برای همیشه به دلیل گرمای بیش از حد از کار بیفتد.

دوباره در حالت خاموش، تمام ولتاژ در مدار باز، روی بار، در ترانزیستور ظاهر می شود. ترانزیستور باید بتواند این ولتاژ را تحمل کند، در غیر این صورت اتصال جمع کننده و امیتر شکسته شده و ترانزیستور به جای خاموش شدن روشن می شود.

هنگام استفاده از ترانزیستور به عنوان سوئیچ باید جزئیات دیگری را در نظر گرفت. یک هیت سینک با اندازه مناسب و طراحی که همیشه برای ترانزیستور مورد نیاز است. هر ترانزیستور به مدتی زمان نیاز دارد تا از حالت خاموش به روشن و بالعکس برود.

اگرچه این زمان بسیار کوتاه است و ممکن است کمتر از چند میکروثانیه باشد، باز هم صفر نیست. در طول دوره ای که کلید روشن است، جریان (IC) افزایش می یابد در حالی که ولتاژ کلکتور-امیتر (VCE) به صفر می رسد.

همانطور که جریان از صفر (در حالت ایده آل) به حداکثر خود افزایش می یابد، و ولتاژ از مقدار حداکثر خود به صفر (در حالت ایده آل) کاهش می یابد، لحظه ای وجود خواهد داشت که هر دو در مقادیر حداکثر خود خواهند بود. در این مرحله، اوج اتلاف انرژی رخ می دهد.

به همین ترتیب، حداکثر اتلاف انرژی در ترانزیستور زمانی رخ می دهد که از حالت روشن به حالت خاموش می رود. نتیجه این است که حداکثر اتلاف انرژی در ترانزیستور در طول دوره انتقال تغییر حالت رخ می دهد، اما اتلاف انرژی هنوز کاملاً متوسط ​​است، زیرا دوره گذار نسبتاً کوچک است.

برای عملکرد فرکانس پایین، گرمای تولید شده می تواند متوسط ​​باشد. اما اگر فرکانس کار بسیار بالا باشد، اتلاف قابل توجهی در انرژی و تولید گرمای مربوطه وجود خواهد داشت. شایان ذکر است که تولید گرما فقط در حالت گذار رخ نمی دهد. همچنین در هنگام روشن یا خاموش بودن ترانزیستور رخ می دهد. با این حال، مقدار گرما در حالت ثابت نسبتا کم و ناچیز است.

شاید کسی که از ترانزیستور به عنوان سوئیچ استفاده می کند بعد از موارد فوق پیچیده به نظر برسد، اما اینطور نیست. فقط باید به نکات ضروری توجه کنید و موارد خاصی را به خاطر بسپارید. بخش نظری که این مبحث را پوشش می دهد، اگرچه کوچک نیست، اما نسبتاً ساده است.

نظرات، اضافات به مقاله را بنویسید، شاید چیزی را از دست داده ام. نگاهی به آن بیندازید، خوشحال می شوم اگر چیز دیگری برای من مفید باشد.

مدار سوئیچ الکترونیکی برای کنترل از راه دور بارها از راه دور طراحی شده است. دستگاه کامل دستگاه را زمانی دیگر در نظر خواهیم گرفت و در این مقاله به یک مدار کلید الکترونیکی ساده بر اساس تایمر محبوب 555 می پردازیم.

مدار از خود تایمر، یک دکمه بدون ثابت کردن ترانزیستور به عنوان تقویت کننده و یک رله الکترومغناطیسی تشکیل شده است. در مورد من، از یک رله 220 ولت با جریان 10 آمپر استفاده شده است، که در منابع تغذیه بدون وقفه یافت می شود.

به معنای واقعی کلمه هر ترانزیستور با توان متوسط ​​و بالا می تواند به عنوان ترانزیستور قدرت استفاده شود. مدار از ترانزیستور دوقطبی رسانش معکوس (NPN) استفاده می کند، اما من از ترانزیستور مستقیم (PNP) استفاده کردم، بنابراین شما باید قطبیت اتصال ترانزیستور را تغییر دهید، یعنی - اگر می خواهید از ترانزیستور رسانش رو به جلو استفاده کنید، پس به علاوه برق به امیتر ترانزیستور عرضه می شود، هنگام استفاده از رسانش ترانزیستور معکوس، قدرت منهای به امیتر اعمال می شود.

از مستقیم، می توانید از ترانزیستورهای سری KT818، KT837، KT816، KT814 یا مشابه، از معکوس - KT819، KT805، KT817، KT815 و غیره استفاده کنید.

سوئیچ الکترونیکی در طیف گسترده ای از ولتاژهای تغذیه عمل می کند، که شخصاً از 6 تا 16 ولت عرضه می شود، همه چیز به وضوح کار می کند.

مدار با فشار دادن کوتاه دکمه فعال می شود، در این لحظه ترانزیستور از جمله رله بلافاصله باز می شود، بسته شدن دوم بار را به هم متصل می کند. بار فقط با فشار دادن مجدد خاموش می شود. بنابراین، مدار نقش یک سوئیچ قفل را بازی می کند، اما بر خلاف دومی، منحصراً بر اساس الکترونیکی کار می کند.

در مورد من، به جای دکمه از یک اپتوکوپلر استفاده شده است و با فرمان از کنترل پنل مدار بسته می شود. واقعیت این است که سیگنال به اپتوکوپلر از ماژول رادیویی می آید که از یک ماشین کنترل کننده رادیویی چینی گرفته شده است. چنین سیستمی به شما امکان می دهد تا بارهای متعدد را در فاصله ای بدون مشکل مدیریت کنید.

این مدار سوئیچ الکترونیکی همیشه عملکرد خوبی از خود نشان می دهد و بی عیب و نقص کار می کند - آن را امتحان کنید و خودتان ببینید.

سوئیچ لمسی یک مدار بسیار ساده است که تنها از دو ترانزیستور و چندین عنصر رادیویی تشکیل شده است.

سنسور - سنسور - با انگلیسی زبان- عنصر حساس یا ادراکی. این مدار به شما اجازه می دهد تا با لمس سنسور با انگشت خود، ولتاژ به بار اعمال کنید. در این صورت سیمی خواهیم داشت که از پایه به عنوان سنسور می آید. پس بیایید به نمودار نگاه کنیم:

ولتاژ کاری مدار 4-5 ولت است. شاید کمی بیشتر.

طرح بسیار ساده است. در تخته نان میلی متری، چیزی شبیه به این خواهد بود:

سیم کشی زرد رنگ از پایه ترانزیستور KT315 که در هوا است، یک سنسور خواهیم داشت.

کسی که به یاد نمی آورد امیتر، کلکتور و پایه کجا هستند، عکس زیر پین اوت (پایه) ترانزیستور KT361 (سمت چپ) و ترانزیستور KT315 (راست) را نشان می دهد. KT361 و KT315 در مکان نامه متفاوت هستند. برای KT361 این حرف در وسط و برای KT315 در سمت چپ است. فرقی نمی کند کدام حرف باشد. در این مورد، حرف "G" به معنای استفاده از ترانزیستور KT361G و KT315G است.

در مورد من، من از ترانزیستور KT315B استفاده کردم (خوب، آنچه به دستم رسید).

در اینجا یک ویدیو از این مدار در حال اجرا است:

اما اگر از چنین سوئیچ لمسی برای کنترل یک بار قدرتمند استفاده کنید چه؟ مثلا لامپ رشته ای 220 ولت؟ ما فقط می توانیم یک TTR به جای LED قرار دهیم.

در این مدار، من از رله حالت جامد (SSR) استفاده کردم، البته می توان از رله الکترومکانیکی نیز استفاده کرد. هنگام استفاده از رله الکترومکانیکی، فراموش نکنید که یک دیود محافظ را به موازات سیم پیچ رله قرار دهید.

مدار TTR اصلاح شده من به شکل زیر است:

و این روش کار می کند:

در اینترنت، این مدار روی سه ترانزیستور می رود. من کمی آن را ساده کردم. اصل عملکرد مدار بسیار ساده است. هنگامی که خروجی پایه ترانزیستور VT2 را با انگشت خود لمس می کنید، یک سیگنال سینوسی از بدن ما وارد پایه می شود. و از کجا می آید؟ پیکاپ از شبکه 220 ولت. بنابراین، این پیکاپ ها برای باز شدن ترانزیستور VT2 کافی است، سپس سیگنال VT2 به پایه VT1 می رود و در آنجا حتی بیشتر تقویت می شود. قدرت این سیگنال برای روشن کردن LED یا ارسال سیگنال کنترل به رله کافی است. همه چیز مبتکرانه و ساده است!

مدار نشان داده شده در شکل را در نظر بگیرید. 2.3. این مدار که به وسیله یک جریان درایو کوچک می تواند جریان بسیار بیشتری را در مدار دیگری تولید کند، کلید ترانزیستوری نامیده می شود. به کار او برای درک قوانین ارائه شده در بخش قبل کمک می شود. هنگامی که کنتاکت سوئیچ باز است، جریان پایه وجود ندارد. از این رو، طبق قانون 4، جریان کلکتوری وجود ندارد. لامپ روشن نمی شود.

برنج. 2.3. نمونه ای از سوئیچ ترانزیستور.

هنگامی که کلید بسته است، ولتاژ پایه 0.6 ولت است (دیود پایه-امیتر باز است). افت ولتاژ در مقاومت پایه 9.4 ولت است، بنابراین جریان پایه برابر است. اگر بدون فکر کردن، از قانون 4 استفاده کنید، می توانید نتیجه اشتباه بگیرید: (برای یک مقدار معمولی. خطا چیست؟ واقعیت این است که قانون 4 تنها در صورتی معتبر است که قانون 1 رعایت شود؛ اگر جریان کلکتور رسیده باشد. ولتاژ دو طرف لامپ 10 ولت است. برای اینکه جریان حتی بیشتر شود، پتانسیل کلکتور باید کمتر از پتانسیل زمین باشد. اما ترانزیستور نمی تواند به این حالت برود. وقتی پتانسیل کلکتور به پتانسیل زمین نزدیک شد، ترانزیستور به حالت اشباع می رود (مقادیر معمولی ولتاژهای اشباع در محدوده قرار دارند، ضمیمه G را ببینید) و تغییر در پتانسیل کلکتور متوقف می شود. در مورد ما، لامپ زمانی روشن می شود که افت ولتاژ در سراسر آن 10 ولت باشد.

اگر یک سیگنال اضافی به پایه اعمال شود (ما از جریان استفاده کردیم، اگرچه کافی بود، مدار این مازاد را صرف نمی کند؛ در مورد ما، این بسیار مفید است، زیرا جریان زیادی از طریق لامپ عبور می کند. در حالت سرد است (مقاومت لامپ در حالت سرد 10-5 برابر کمتر از زمانی است که جریان کار می گذرد). وقتی کلید باز است، مطمئناً پتانسیل پایه با پتانسیل زمین برابر است.

این مقاومت در هنگام بسته شدن سوئیچ بر عملکرد مدار تأثیر نمی گذارد، زیرا تنها بخش کوچکی از جریان از طریق آن عبور می کند.

هنگام طراحی سوئیچ های ترانزیستوری، دستورالعمل های زیر مفید خواهد بود:

1. مقاومت مقاومت در مدار پایه بهتر است کمتر شود، سپس جریان اضافی پایه بیشتر خواهد شد. این توصیه به ویژه برای مدارهای کنترل لامپ مفید است. زیرا در یک مقدار کم، ضریب نیز کاهش می یابد.

برنج. 2.4. هنگام اتصال یک بار القایی، همیشه از یک دیود سرکوب استفاده کنید.

همچنین در هنگام توسعه کلیدهای پرسرعت باید به خاطر داشت، زیرا در فرکانس های بسیار بالا (از مرتبه مگاهرتز) اثرات خازنی ظاهر می شود و مقدار ضریب کاهش می یابد (3. برای افزایش سرعت، یک خازن به صورت موازی به پایه متصل می شود. مقاومت

2. اگر پتانسیل بار به دلایلی کمتر از پتانسیل زمین باشد (مثلاً اگر بار دارای ولتاژ متناوب یا القایی باشد)، باید یک دیود موازی با اتصال کلکتور وصل شود (می توانید از یک ولتاژ AC نیز استفاده کنید. دیود با توجه به منبع پتانسیل مثبت در جهت مخالف متصل می شود)، سپس مدار پایه کلکتور جریانی را با ولتاژ منفی روی بار هدایت نمی کند.

3. هنگام استفاده از بارهای القایی، ترانزیستور باید با یک دیود متصل به بار محافظت شود، همانطور که در شکل نشان داده شده است. 2.4. اگر سوئیچ باز باشد، در صورت عدم وجود دیود، کلکتور ولتاژ مثبت زیادی خواهد داشت که به احتمال زیاد بالاتر از ولتاژ شکست مدار کلکتور-امیتر است. این به این دلیل است که سلف تمایل دارد جریان حالت روشن را از منبع به کلکتور حفظ کند (خواص سلف ها را در بخش 1.31 به یاد بیاورید).

سوئیچ های ترانزیستوری امکان سوئیچینگ بسیار سریع را فراهم می کنند، زمان سوئیچینگ معمولاً در کسری از میکروثانیه اندازه گیری می شود. با کمک آنها می توانید چندین مدار را با یک سیگنال کنترل سوئیچ کنید. مزیت دیگر سوئیچ های ترانزیستوری این است که آنها اجازه سوئیچینگ "سرد" از راه دور را می دهند که در آن فقط سیگنال های کنترل جریان مستقیم به سوئیچ ها داده می شود. (اگر سیگنال‌های پرقدرت سوئیچ‌شده را خود هدایت کنید، هنگامی که آنها از طریق کابل‌ها منتقل می‌شوند، موج‌های خازنی ممکن است رخ دهد و سیگنال‌ها تا حد زیادی ضعیف شوند).

ترانزیستور به شکل یک مرد.

برنج. 2.5. "مرد ترانزیستور" جریان پایه را نظارت می کند و رئوستات خروجی را طوری تنظیم می کند که جریان خروجی بیشتر از جریان پایه باشد.

باید به خاطر داشت که در هر زمان معین، ترانزیستور می تواند:

الف) در حالت قطع باشد، یعنی. خاموش (بدون جریان کلکتور)؛

ب) در حالت فعال باشد (جریان کلکتور کوچک، ولتاژ روی کلکتور بیشتر از امیتر است).

ج) به حالت اشباع بروید (ولتاژ روی کلکتور تقریباً برابر با ولتاژ امیتر است). حالت اشباع ترانزیستور با جزئیات بیشتر در پیوست G توضیح داده شده است.