Γεια σε όλους! Σήμερα θα μιλήσουμε ξανά για μια τέτοια συσκευή όπως ένα πολύμετρο. Αυτή η συσκευή, που ονομάζεται επίσης ελεγκτής, έχει σχεδιαστεί για να μετράει τα βασικά χαρακτηριστικά ενός ηλεκτρικού κυκλώματος, ηλεκτρικών συσκευών, σε αυτοκίνητα - γενικά, όπου υπάρχει ρεύμα. Έχουμε ήδη μιλήσει λίγο για τα πολύμετρα, σήμερα θα θίξουμε λεπτομερέστερα τι και πώς μπορούν να μετρήσουν. Μια φορά κι έναν καιρό, το πολύμετρο ήταν το κτήμα μόνο των ηλεκτρολόγων. Ωστόσο, τώρα πολλοί το χρησιμοποιούν.
Υπάρχουν πολλά διαφορετικά μοντέλα πολύμετρων. Υπάρχει μια κατηγορία οργάνων για τη μέτρηση μόνο ορισμένων χαρακτηριστικών. Τα πολύμετρα μειώνονται συμβατικά σε δύο τύπους:
- αναλογικά πολύμετρα - τα δεδομένα εμφανίζονται με ένα βέλος. Πρόκειται για πολύμετρα που εξακολουθούν να χρησιμοποιούνται από ανθρώπους της παλιάς σχολής· συχνά δεν μπορούν ή δεν θέλουν να δουλέψουν με σύγχρονα όργανα.
- ψηφιακά πολύμετρα – τα δεδομένα εμφανίζονται σε αριθμούς. Αυτός ο τύπος ελεγκτή έχει αντικαταστήσει τον ελεγκτή δείκτη· για παράδειγμα, προτιμώ να χρησιμοποιώ μια τέτοια συσκευή.
Δεδομένου ότι οι ψηφιακές συσκευές είναι πλέον οι πιο συνηθισμένες, θα εξετάσουμε την περιγραφή αυτής της συσκευής χρησιμοποιώντας το παράδειγμά της. Παρακάτω είναι τα κύρια σύμβολα που βρίσκονται σχεδόν σε οποιοδήποτε μοντέλο πολύμετρου.
Εάν εξετάσετε τον μπροστινό πίνακα του πολύμετρου, μπορείτε να δείτε οκτώ μπλοκ με διαφορετικά σύμβολα:
Τι δείχνει το πολύμετρο όταν επιλέγετε διαφορετικούς τρόπους λειτουργίας;
Βρίσκονται γύρω από έναν στρογγυλό διακόπτη, με τον οποίο μπορείτε να ρυθμίσετε την επιθυμητή λειτουργία. Στον διακόπτη, το σημείο επαφής υποδεικνύεται με μια τελεία ή ένα υπερυψωμένο τρίγωνο. Οι ονομασίες χωρίζονται σε τομείς. Σχεδόν όλα τα σύγχρονα πολύμετρα έχουν παρόμοια διάταξη και στρογγυλό διακόπτη.
τομέας ΑΠΕΝΕΡΓΟΠΟΙΗΣΗ. Εάν ρυθμίσετε το διακόπτη σε αυτή τη θέση, η συσκευή απενεργοποιείται. Υπάρχουν επίσης μοντέλα που απενεργοποιούνται αυτόματα μετά από λίγο. Αυτό είναι πολύ βολικό, γιατί, για παράδειγμα, ξεχνάω να το απενεργοποιήσω ενώ εργάζομαι και δεν είναι βολικό όταν μετράτε, μετά συγκολλάτε, το απενεργοποιείτε συνεχώς. Η μπαταρία διαρκεί πολύ.
2 και 8– δύο τομείς με την ονομασία V, αυτό το σύμβολο υποδεικνύει την τάση σε βολτ. Αν απλώς ένα σύμβολο V– τότε η τάση DC μετριέται αν V~, μετριέται η τάση AC. Οι αριθμοί δίπλα τους δείχνουν το εύρος της μετρούμενης τάσης. Επιπλέον, η σταθερά μετριέται από 200m (millivolt) έως 1000 volt και η μεταβλητή μετράται από 100 έως 750 volt.
3 και 4– δύο τομείς μέτρησης συνεχούς ρεύματος. Μόνο ένα εύρος επισημαίνεται με κόκκινο χρώμα για τη μέτρηση ρεύματος έως 10 αμπέρ. Οι υπόλοιπες περιοχές είναι: από 0 έως 200, 2000 microamps, από 0 έως 20, 200 milliamps. Στη συνηθισμένη ζωή, δέκα αμπέρ είναι αρκετά· κατά τη μέτρηση του ρεύματος, το πολύμετρο συνδέεται στο κύκλωμα συνδέοντας τους αισθητήρες στην επιθυμητή πρίζα, ειδικά σχεδιασμένη για τη μέτρηση του ρεύματος. Μια μέρα προσπάθησα να μετρήσω το ρεύμα σε μια πρίζα για πρώτη φορά με το πρώτο μου απλό μοντέλο δοκιμής. Έπρεπε να αντικαταστήσω τους ανιχνευτές με νέους - οι τυπικοί είχαν καεί.
5 (πέμπτος) τομέας. Το εικονίδιο μοιάζει WiFi. 🙂 Η ρύθμιση του διακόπτη σε αυτή τη θέση σάς επιτρέπει να πραγματοποιήσετε μια ακουστική δοκιμή ενός κυκλώματος, όπως ένα στοιχείο θέρμανσης.
6 (έκτη)τομέας – η ρύθμιση του διακόπτη σε αυτή τη θέση ελέγχει τη δυνατότητα συντήρησης των διόδων. Ο έλεγχος των διόδων είναι ένα πολύ δημοφιλές θέμα μεταξύ των αυτοκινητιστών. Μπορείτε να ελέγξετε τη δυνατότητα συντήρησης, για παράδειγμα, της γέφυρας διόδου μιας γεννήτριας αυτοκινήτου:
7 - σύμβολο Ω . Εδώ η αντίσταση μετριέται από 0 έως 200, 2000 Ohm, από 0 έως 20, 200 ή 2000 kOhm. Αυτή είναι επίσης μια πολύ δημοφιλής λειτουργία. Σε οποιοδήποτε ηλεκτρικό κύκλωμα υπάρχουν τα περισσότερα στοιχεία αντίστασης. Συμβαίνει ότι μετρώντας την αντίσταση βρίσκετε γρήγορα ένα σφάλμα:
Τι είναι η λειτουργία HFE σε ένα πολύμετρο;
Ας προχωρήσουμε σε πιο προηγμένες λειτουργίες Το πολύμετρο έχει τον ακόλουθο τύπο μετρήσεων: HFE. Αυτή είναι μια δοκιμή τρανζίστορ ή ο συντελεστής μεταφοράς ρεύματος ενός τρανζίστορ. Υπάρχει ειδικός σύνδεσμος για αυτή τη μέτρηση. Τα τρανζίστορ είναι ένα σημαντικό στοιχείο· ίσως μόνο η λάμπα δεν τα έχει, αλλά και εκεί μάλλον θα εμφανιστούν σύντομα. Το τρανζίστορ είναι ένα από τα πιο ευάλωτα στοιχεία. Καίγονται συχνότερα λόγω υπερτάσεων ισχύος κ.λπ. Πρόσφατα αντικατέστησα δύο τρανζίστορ στο φορτιστή μπαταρίας του αυτοκινήτου μου. Για να ελέγξω, χρησιμοποίησα ένα ελεγκτή και ξεκόλλησα τα τρανζίστορ.
Οι ακίδες σύνδεσης επισημαίνονται με γράμματα όπως "E, B και C". Αυτό σημαίνει ότι το "E" είναι πομπός, το "B" είναι η βάση και το "C" είναι συλλέκτης. Τυπικά όλα τα μοντέλα έχουν τη δυνατότητα να μετρούν και τους δύο τύπους τρανζίστορ. Με φθηνά μοντέλα πολύμετρων, μπορεί να είναι πολύ άβολο να ελέγξετε τα συγκολλημένα τρανζίστορ λόγω των κοντών, κομμένων ποδιών τους. Και τα καινούργια είναι τα καλύτερα :):). Ας παρακολουθήσουμε ένα βίντεο σχετικά με το πώς να ελέγξετε τη δυνατότητα συντήρησης ενός τρανζίστορ χρησιμοποιώντας έναν ελεγκτή:
Το τρανζίστορ, ανάλογα με τον τύπο του (PNP ή NPN), εισάγεται στις αντίστοιχες υποδοχές και, σύμφωνα με τις ενδείξεις στην οθόνη, καθορίζεται αν λειτουργεί ή όχι. Εάν υπάρχει σφάλμα, εμφανίζεται η οθόνη 0 . Εάν γνωρίζετε τον συντελεστή μεταφοράς ρεύματος του τρανζίστορ που ελέγχεται, μπορείτε να τον ελέγξετε στο HFEελέγχοντας τις ενδείξεις του δοκιμαστή και το φύλλο δεδομένων του τρανζίστορ
Πώς υποδεικνύεται η αντίσταση στα πολύμετρα;
Μία από τις κύριες μετρήσεις που λαμβάνονται από ένα πολύμετρο είναι η αντίσταση. Υποδεικνύεται με ένα σύμβολο πετάλου: Ω, Ελληνικό Ωμέγα. Εάν υπάρχει μόνο ένα τέτοιο εικονίδιο στο σώμα του πολυμέτρου, η συσκευή μετρά αυτόματα την αντίσταση. Αλλά πιο συχνά υπάρχει μια σειρά αριθμών κοντά: 200, 2000, 20k, 200k, 2000k. Γράμμα " κ" μετά τον αριθμό δηλώνει το πρόθεμα "κιλό", που στο σύστημα μέτρησης ΣΙαντιστοιχεί στον αριθμό 1000.
Γιατί υπάρχει ένα κουμπί κράτησης σε ένα πολύμετρο και σε τι χρησιμεύει;
Κουμπί Διατήρηση δεδομένων, που έχει το πολύμετρο, κάποιοι το θεωρούν άχρηστο, ενώ άλλοι, αντίθετα, το χρησιμοποιούν συχνά. Σημαίνει διατήρηση δεδομένων. Εάν πατήσετε το κουμπί αναμονής, τα δεδομένα που εμφανίζονται στην οθόνη θα διορθωθούν και θα εμφανίζονται συνεχώς. Όταν το πατήσετε ξανά, το πολύμετρο θα επιστρέψει στον τρόπο λειτουργίας.
Αυτή η λειτουργία μπορεί να είναι χρήσιμη όταν, για παράδειγμα, αντιμετωπίζετε μια κατάσταση όπου χρησιμοποιείτε εναλλάξ δύο συσκευές. Πραγματοποιήσατε κάποιο είδος τυπικής μέτρησης, την εμφανίσατε στην οθόνη και συνεχίζετε να μετράτε με άλλη συσκευή, ελέγχοντας συνεχώς με το πρότυπο. Αυτό το κουμπί δεν είναι διαθέσιμο σε όλα τα μοντέλα, προορίζεται για ευκολία.
Ονομασίες συνεχούς ρεύματος (DC) και εναλλασσόμενου ρεύματος (AC)
Η μέτρηση συνεχούς και εναλλασσόμενου ρεύματος με πολύμετρο είναι επίσης η κύρια λειτουργία του, όπως και η μέτρηση της αντίστασης. Μπορείτε συχνά να βρείτε τα ακόλουθα σύμβολα στη συσκευή: VΚαι V~ —Τάση DC και AC αντίστοιχα. Σε ορισμένες συσκευές, η σταθερή τάση ορίζεται ως DCV και η εναλλασσόμενη τάση ACV.
Και πάλι, είναι πιο βολικό να μετράτε το ρεύμα σε αυτόματη λειτουργία, όταν η ίδια η συσκευή καθορίζει πόσα βολτ, αλλά αυτή η λειτουργία είναι διαθέσιμη σε πιο ακριβά μοντέλα. Σε απλά μοντέλα, η άμεση και εναλλασσόμενη τάση κατά τις μετρήσεις πρέπει να μετρώνται με διακόπτη ανάλογα με το εύρος που μετράται. Διαβάστε για αυτό αναλυτικά παρακάτω.
Αποκωδικοποίηση των συμβόλων 20k και 20m σε ένα πολύμετρο
Δίπλα στους αριθμούς που υποδεικνύουν το εύρος μέτρησης, μπορείτε να δείτε γράμματα όπως μ, m, k, M. Αυτά είναι τα λεγόμενα προθέματα, τα οποία υποδηλώνουν την πολλαπλότητα και την κλασματικότητα των μονάδων μέτρησης.
- 1μ (μικρο) – (1*10-6 = 0,000001 από μονάδα);
- 1m (millies) – (1*10-3 = 0,001 από τη μονάδα).
- 1k (κιλό) – (1*103 = 1000 μονάδες);
- 1M (μέγα) – (1*106 = 1.000.000 μονάδες);
Για παράδειγμα, για να ελέγξετε τα ίδια στοιχεία θέρμανσης, είναι καλύτερο να πάρετε έναν ελεγκτή με λειτουργία μεγόμετρο. Είχα μια περίπτωση όπου μια δυσλειτουργία της αντίστασης σε ένα πλυντήριο πιάτων εντοπίστηκε μόνο από αυτή τη λειτουργία. Για τους ραδιοερασιτέχνες, φυσικά, είναι κατάλληλες πιο σύνθετες συσκευές - με τη λειτουργία μέτρησης συχνοτήτων, χωρητικότητας πυκνωτή κ.λπ. Σήμερα υπάρχει μια πολύ μεγάλη ποικιλία από αυτές τις συσκευές· οι Κινέζοι δεν κάνουν τίποτα.
h FE ενός τρανζίστορ είναι το κέρδος ρεύματος ή ο συντελεστής ενίσχυσης ενός τρανζίστορ.
h FE (που αναφέρεται επίσης ως β) είναι ο παράγοντας με τον οποίο ενισχύεται το ρεύμα βάσης για να παραχθεί το ενισχυμένο ρεύμα του τρανζίστορ. Το μη ενισχυμένο ρεύμα είναι το ρεύμα βάσης, το οποίο στη συνέχεια υφίσταται ενίσχυση κατά συντελεστή h FE για να παράγει ένα ενισχυμένο ρεύμα που ρέει μέσω των ακροδεκτών συλλέκτη και εκπομπού.
Ένα τρανζίστορ λειτουργεί τροφοδοτώντας ένα ρεύμα στη βάση του τρανζίστορ. Το ρεύμα βάσης στη συνέχεια ενισχύεται με h FE για να δώσει το ενισχυμένο ρεύμα του. Ο τύπος είναι ο παρακάτω:
I C = h FE I B =βI B
Έτσι, εάν τροφοδοτηθεί 1 mA στη βάση ενός τρανζίστορ και έχει h FE 100, το ρεύμα συλλέκτη θα είναι 100 mA.
Κάθε τρανζίστορ έχει το δικό του μοναδικό h FE. Το h FE φαίνεται κανονικά να είναι μια σταθερή τιμή, συνήθως γύρω στο 10 έως 500, αλλά μπορεί να αλλάξει ελαφρώς με τη θερμοκρασία και με τις αλλαγές στην τάση συλλέκτη προς εκπομπό.
Ελέγξτε το φύλλο δεδομένων του τρανζίστορ για την τιμή h FE στις προδιαγραφές του.
Σημειώστε ότι το h FE μπορεί να αναφέρεται σε κέρδος ρεύματος DC ή AC. Πολλά φύλλα δεδομένων μπορεί να καθορίσουν μόνο μία τιμή, όπως το κέρδος DC. Τα φύλλα δεδομένων κανονικά καθορίζουν εάν η τιμή h FE είναι για κέρδος ρεύματος DC ή AC.
Επίσης, σημειώστε ότι καθώς η τιμή h FE είναι πολύ μεταβλητή, πολλά φύλλα δεδομένων θα καθορίσουν ένα ελάχιστο και μέγιστο h FE για το τρανζίστορ. Είναι πολύ δύσκολο για τρανζίστορ να παράγονται με ακριβή τιμή h FE κατά τη διαδικασία κατασκευής. Επομένως, οι κατασκευαστές γενικά καθορίζουν ένα εύρος εντός του οποίου μπορεί να βρίσκεται το h FE.
Επειδή το h FE είναι τόσο ευρέως μεταβλητό και απρόβλεπτο στη φύση του, ο καλός σχεδιασμός του κυκλώματος τρανζίστορ είναι σημαντικός για να δώσει σταθερή, προβλέψιμη ενίσχυση για τα κυκλώματα τρανζίστορ ώστε να ληφθεί υπόψη αυτή η απρόβλεπτη ικανότητα.
Το διπολικό τρανζίστορ είναι ένας από τους παλαιότερους αλλά πιο διάσημους τύπους τρανζίστορ και εξακολουθεί να χρησιμοποιείται στη σύγχρονη ηλεκτρονική. Ένα τρανζίστορ είναι απαραίτητο όταν χρειάζεται να ελέγξετε ένα αρκετά ισχυρό φορτίο για το οποίο η συσκευή ελέγχου δεν μπορεί να παρέχει επαρκές ρεύμα. Διατίθενται σε διαφορετικούς τύπους και χωρητικότητες, ανάλογα με τις εργασίες που εκτελούνται. Βασικές γνώσεις και τύποι σχετικά με τα τρανζίστορ μπορείτε να βρείτε σε αυτό το άρθρο.
Εισαγωγή
Πριν ξεκινήσουμε το μάθημα, ας συμφωνήσουμε ότι συζητάμε μόνο έναν τύπο τρόπου ενεργοποίησης ενός τρανζίστορ. Ένα τρανζίστορ μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε έναν ενισχυτή ή δέκτη και τυπικά κάθε μοντέλο τρανζίστορ κατασκευάζεται με ορισμένα χαρακτηριστικά ώστε να είναι πιο εξειδικευμένο ώστε να αποδίδει καλύτερα σε μια συγκεκριμένη εφαρμογή.
Το τρανζίστορ έχει 3 ακροδέκτες: βάση, συλλέκτη και πομπό. Είναι αδύνατο να πούμε με σαφήνεια ποιο από αυτά είναι η είσοδος και ποια η έξοδος, αφού όλα συνδέονται και επηρεάζουν το ένα το άλλο με τον ένα ή τον άλλο τρόπο. Όταν ένα τρανζίστορ είναι ενεργοποιημένο σε λειτουργία διακόπτη (έλεγχος φορτίου), λειτουργεί ως εξής: το ρεύμα βάσης ελέγχει το ρεύμα από τον συλλέκτη στον πομπό ή αντίστροφα, ανάλογα με τον τύπο του τρανζίστορ.
Υπάρχουν δύο κύριοι τύποι τρανζίστορ: NPN και PNP. Για να γίνει κατανοητό αυτό, μπορούμε να πούμε ότι η κύρια διαφορά μεταξύ αυτών των δύο τύπων είναι η κατεύθυνση του ηλεκτρικού ρεύματος. Αυτό φαίνεται στο Σχήμα 1.Α, όπου υποδεικνύεται η κατεύθυνση του ρεύματος. Σε ένα τρανζίστορ NPN, ένα ρεύμα ρέει από τη βάση στο τρανζίστορ και το άλλο ρεύμα ρέει από τον συλλέκτη στον πομπό, αλλά σε ένα τρανζίστορ PNP ισχύει το αντίθετο. Από λειτουργική άποψη, η διαφορά μεταξύ αυτών των δύο τύπων τρανζίστορ είναι η τάση στο φορτίο. Όπως μπορείτε να δείτε στην εικόνα, το τρανζίστορ NPN παρέχει 0V όταν είναι ενεργοποιημένο και το PNP παρέχει 12V. Θα καταλάβετε αργότερα γιατί αυτό επηρεάζει την επιλογή τρανζίστορ.
Για απλότητα, θα μελετήσουμε μόνο τα τρανζίστορ NPN, αλλά όλα αυτά ισχύουν για το PNP, λαμβάνοντας υπόψη ότι όλα τα ρεύματα αντιστρέφονται.
Το παρακάτω σχήμα δείχνει την αναλογία μεταξύ ενός διακόπτη (S1) και ενός διακόπτη τρανζίστορ, όπου μπορεί να φανεί ότι το ρεύμα βάσης κλείνει ή ανοίγει τη διαδρομή για το ρεύμα από τον συλλέκτη στον πομπό:
Γνωρίζοντας ακριβώς τα χαρακτηριστικά ενός τρανζίστορ, μπορείτε να αξιοποιήσετε στο έπακρο. Η κύρια παράμετρος είναι το κέρδος DC του τρανζίστορ, το οποίο συνήθως συμβολίζεται H fe ή β. Είναι επίσης σημαντικό να γνωρίζετε το μέγιστο ρεύμα, την ισχύ και την τάση του τρανζίστορ. Αυτές οι παράμετροι βρίσκονται στην τεκμηρίωση για το τρανζίστορ και θα μας βοηθήσουν να προσδιορίσουμε την τιμή της βασικής αντίστασης, η οποία περιγράφεται παρακάτω.
Χρησιμοποιώντας ένα τρανζίστορ NPN ως διακόπτη
Το σχήμα δείχνει τη συμπερίληψη ενός τρανζίστορ NPN ως διακόπτη. Θα συναντήσετε αυτή τη συμπερίληψη πολύ συχνά όταν αναλύετε διάφορα ηλεκτρονικά κυκλώματα. Θα μελετήσουμε τον τρόπο λειτουργίας ενός τρανζίστορ στην επιλεγμένη λειτουργία, θα υπολογίσουμε την αντίσταση βάσης, το κέρδος ρεύματος του τρανζίστορ και την αντίσταση φορτίου. Προτείνω τον απλούστερο και πιο ακριβή τρόπο για να γίνει αυτό.
1. Ας υποθέσουμε ότι το τρανζίστορ είναι σε λειτουργία κορεσμού:Σε αυτή την περίπτωση, το μαθηματικό μοντέλο του τρανζίστορ γίνεται πολύ απλό και γνωρίζουμε την τάση στο σημείο V c. Θα βρούμε την τιμή της βασικής αντίστασης στην οποία όλα θα είναι σωστά.
2. Προσδιορισμός του ρεύματος κορεσμού συλλέκτη:Η τάση μεταξύ συλλέκτη και πομπού (V ce) λαμβάνεται από την τεκμηρίωση του τρανζίστορ. Ο πομπός συνδέεται στο GND, αντίστοιχα V ce = V c - 0 = V c. Μόλις μάθουμε αυτήν την τιμή, μπορούμε να υπολογίσουμε το ρεύμα κορεσμού του συλλέκτη χρησιμοποιώντας τον τύπο:
Μερικές φορές, η αντίσταση φορτίου R L είναι άγνωστη ή δεν μπορεί να είναι τόσο ακριβής όσο η αντίσταση του πηνίου του ρελέ. Σε αυτή την περίπτωση, αρκεί να γνωρίζουμε το ρεύμα που απαιτείται για την εκκίνηση του ρελέ.
Βεβαιωθείτε ότι το ρεύμα φορτίου δεν υπερβαίνει το μέγιστο ρεύμα συλλέκτη του τρανζίστορ.
3. Υπολογισμός του απαιτούμενου ρεύματος βάσης:Γνωρίζοντας το ρεύμα συλλέκτη, μπορείτε να υπολογίσετε το ελάχιστο απαιτούμενο ρεύμα βάσης για να επιτύχετε αυτό το ρεύμα συλλέκτη χρησιμοποιώντας τον ακόλουθο τύπο:
Από αυτό προκύπτει ότι:
4. Υπέρβαση των επιτρεπόμενων τιμών:Αφού υπολογίσετε το ρεύμα βάσης και εάν αποδειχθεί χαμηλότερο από αυτό που καθορίζεται στην τεκμηρίωση, τότε μπορείτε να υπερφορτώσετε το τρανζίστορ πολλαπλασιάζοντας το υπολογιζόμενο ρεύμα βάσης, για παράδειγμα, επί 10 φορές. Έτσι, ο διακόπτης τρανζίστορ θα είναι πολύ πιο σταθερός. Με άλλα λόγια, η απόδοση του τρανζίστορ θα μειωθεί εάν το φορτίο αυξηθεί. Προσέξτε να μην υπερβείτε το μέγιστο ρεύμα βάσης που αναφέρεται στην τεκμηρίωση.
5. Υπολογισμός της απαιτούμενης τιμής του R b:Λαμβάνοντας υπόψη μια υπερφόρτωση 10 φορές, η αντίσταση Rb μπορεί να υπολογιστεί χρησιμοποιώντας τον ακόλουθο τύπο:
όπου V 1 είναι η τάση ελέγχου του τρανζίστορ (βλ. Εικόνα 2.α)
Αλλά εάν ο πομπός είναι συνδεδεμένος στη γείωση και η τάση του εκπομπού βάσης είναι γνωστή (περίπου 0,7 V για τα περισσότερα τρανζίστορ) και υποθέτοντας ότι V 1 = 5 V, ο τύπος μπορεί να απλοποιηθεί ως εξής: 
Μπορεί να φανεί ότι το ρεύμα βάσης πολλαπλασιάζεται επί 10 λαμβάνοντας υπόψη την υπερφόρτωση.
Όταν η τιμή του Rb είναι γνωστή, το τρανζίστορ "ρυθμίζεται" να λειτουργεί ως διακόπτης, που ονομάζεται επίσης "λειτουργία κορεσμού και αποκοπής", όπου "κορεσμός" είναι όταν το τρανζίστορ είναι πλήρως ανοιχτό και αγώγει ρεύμα και "κόψιμο" όταν είναι κλειστό και δεν μεταφέρει ρεύμα .
Σημείωση: Όταν λέμε , δεν λέμε ότι το ρεύμα συλλέκτη πρέπει να είναι ίσο με . Αυτό σημαίνει απλώς ότι το ρεύμα συλλέκτη του τρανζίστορ μπορεί να αυξηθεί σε αυτό το επίπεδο. Το ρεύμα θα ακολουθεί τους νόμους του Ohm, όπως και κάθε ηλεκτρικό ρεύμα.
Υπολογισμός φορτίου
Όταν θεωρήσαμε ότι το τρανζίστορ ήταν σε λειτουργία κορεσμού, υποθέσαμε ότι ορισμένες από τις παραμέτρους του δεν άλλαξαν. Αυτό δεν είναι απολύτως αληθές. Στην πραγματικότητα, αυτές οι παράμετροι άλλαξαν κυρίως αυξάνοντας το ρεύμα του συλλέκτη και επομένως είναι ασφαλέστερο για υπερφόρτωση. Η τεκμηρίωση υποδεικνύει μια αλλαγή στις παραμέτρους του τρανζίστορ κατά την υπερφόρτωση. Για παράδειγμα, ο πίνακας στο Σχήμα 2.Β δείχνει δύο παραμέτρους που αλλάζουν σημαντικά:
Το H FE (β) ποικίλλει ανάλογα με το ρεύμα και την τάση του συλλέκτη V CEsat. Αλλά το ίδιο το V CEsat αλλάζει ανάλογα με τον συλλέκτη και το ρεύμα βάσης, όπως φαίνεται στον παρακάτω πίνακα.
Ο υπολογισμός μπορεί να είναι πολύ περίπλοκος, καθώς όλες οι παράμετροι είναι στενά και πολύπλοκα αλληλένδετες, επομένως είναι προτιμότερο να λαμβάνονται οι χειρότερες τιμές. Εκείνοι. το μικρότερο H FE, το μεγαλύτερο V CEsat και V CEsat.
Τυπική εφαρμογή διακόπτη τρανζίστορ
Στα σύγχρονα ηλεκτρονικά, ένας διακόπτης τρανζίστορ χρησιμοποιείται για τον έλεγχο ηλεκτρομαγνητικών ρελέ, τα οποία καταναλώνουν έως και 200 mA. Εάν θέλετε να ελέγξετε ένα ρελέ με ένα λογικό τσιπ ή μικροελεγκτή, τότε ένα τρανζίστορ είναι απαραίτητο. Στο Σχήμα 3.Α, η αντίσταση της αντίστασης βάσης υπολογίζεται ανάλογα με το ρεύμα που απαιτείται από το ρελέ. Η δίοδος D1 προστατεύει το τρανζίστορ από τους παλμούς που παράγει το πηνίο όταν είναι απενεργοποιημένο.
2. Σύνδεση τρανζίστορ ανοιχτού συλλέκτη:
Πολλές συσκευές, όπως η οικογένεια μικροελεγκτών 8051, διαθέτουν θύρες ανοιχτού συλλέκτη. Η αντίσταση της βασικής αντίστασης του εξωτερικού τρανζίστορ υπολογίζεται όπως περιγράφεται σε αυτό το άρθρο. Σημειώστε ότι οι θύρες μπορεί να είναι πιο περίπλοκες και συχνά χρησιμοποιούν FET αντί για διπολικές και ονομάζονται έξοδοι ανοιχτής αποστράγγισης, αλλά όλα παραμένουν ακριβώς τα ίδια όπως στην Εικόνα 3.Β
3. Δημιουργία λογικού στοιχείου OR-NOT (NOR):
Μερικές φορές χρειάζεται να χρησιμοποιήσετε μία μόνο πύλη σε ένα κύκλωμα και δεν θέλετε να χρησιμοποιήσετε ένα τσιπ 4 πυλών 14 ακίδων είτε λόγω κόστους είτε λόγω χώρου στην πλακέτα. Μπορεί να αντικατασταθεί με ένα ζευγάρι τρανζίστορ. Σημειώστε ότι τα χαρακτηριστικά συχνότητας τέτοιων στοιχείων εξαρτώνται από τα χαρακτηριστικά και τον τύπο των τρανζίστορ, αλλά είναι συνήθως κάτω από 100 kHz. Η μείωση της αντίστασης εξόδου (Ro) θα αυξήσει την κατανάλωση ενέργειας αλλά θα αυξήσει το ρεύμα εξόδου.
Πρέπει να βρείτε έναν συμβιβασμό μεταξύ αυτών των παραμέτρων.
Το παραπάνω σχήμα δείχνει μια πύλη NOR κατασκευασμένη με χρήση 2 τρανζίστορ 2N2222. Αυτό μπορεί να γίνει με τρανζίστορ PNP 2N2907, με μικρές τροποποιήσεις. Απλά πρέπει να λάβετε υπόψη ότι όλα τα ηλεκτρικά ρεύματα ρέουν στην αντίθετη κατεύθυνση.
Εύρεση σφαλμάτων σε κυκλώματα τρανζίστορ
Όταν παρουσιάζεται ένα πρόβλημα σε κυκλώματα που περιέχουν πολλά τρανζίστορ, μπορεί να είναι αρκετά δύσκολο να γνωρίζουμε ποιο είναι κακό, ειδικά όταν είναι όλα κολλημένα. Σας δίνω μερικές συμβουλές που θα σας βοηθήσουν να βρείτε γρήγορα το πρόβλημα σε ένα τέτοιο σχήμα:
1. Θερμοκρασία:Αν το τρανζίστορ ζεσταθεί πολύ, μάλλον κάπου υπάρχει πρόβλημα. Δεν είναι απαραίτητο το πρόβλημα να είναι ένα ζεστό τρανζίστορ. Συνήθως το ελαττωματικό τρανζίστορ δεν θερμαίνεται καν. Αυτή η αύξηση θερμοκρασίας μπορεί να προκληθεί από ένα άλλο τρανζίστορ που είναι συνδεδεμένο σε αυτό.
2. Μέτρηση V CE τρανζίστορ:Εάν είναι όλα του ίδιου τύπου και όλα λειτουργούν, τότε θα πρέπει να έχουν περίπου το ίδιο VCE. Η εύρεση τρανζίστορ που έχουν διαφορετικό V CE είναι ένας γρήγορος τρόπος ανίχνευσης ελαττωματικών τρανζίστορ.
3. Μέτρηση της τάσης στην αντίσταση βάσης:Η τάση στην αντίσταση βάσης είναι αρκετά σημαντική (αν το τρανζίστορ είναι ενεργοποιημένο). Για ένα πρόγραμμα οδήγησης τρανζίστορ 5 V NPN, η πτώση τάσης στην αντίσταση πρέπει να είναι μεγαλύτερη από 3 V. Εάν δεν υπάρχει πτώση τάσης στην αντίσταση, τότε είτε το τρανζίστορ είτε η συσκευή ελέγχου τρανζίστορ είναι ελαττωματική. Και στις δύο περιπτώσεις, το ρεύμα βάσης είναι 0.
Το τρανζίστορ είναι ένα πανταχού παρόν και σημαντικό συστατικό στη σύγχρονη μικροηλεκτρονική. Ο σκοπός του είναι απλός: σας επιτρέπει να ελέγχετε ένα πολύ ισχυρότερο χρησιμοποιώντας ένα αδύναμο σήμα.
Συγκεκριμένα, μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως ελεγχόμενος «αποσβεστήρας»: λόγω της απουσίας σήματος στην «πύλη», μπλοκάρει τη ροή του ρεύματος και τροφοδοτώντας το, επιτρέψτε το. Με άλλα λόγια: αυτό είναι ένα κουμπί που πιέζεται όχι από ένα δάχτυλο, αλλά με την εφαρμογή τάσης. Αυτή είναι η πιο κοινή εφαρμογή στα ψηφιακά ηλεκτρονικά.
Τα τρανζίστορ είναι διαθέσιμα σε διαφορετικές συσκευασίες: το ίδιο τρανζίστορ μπορεί να φαίνεται εντελώς διαφορετικό στην εμφάνιση. Στη δημιουργία πρωτοτύπων, οι πιο συνηθισμένες περιπτώσεις είναι:
TO-92 - συμπαγής, για ελαφριά φορτία
TO-220AB - μαζική, καλή απαγωγή θερμότητας, για βαριά φορτία
Η ονομασία στα διαγράμματα ποικίλλει επίσης ανάλογα με τον τύπο του τρανζίστορ και το πρότυπο χαρακτηρισμού που χρησιμοποιείται στη συλλογή. Ανεξάρτητα όμως από την παραλλαγή, το σύμβολο του παραμένει αναγνωρίσιμο.
Διπολικά τρανζίστορ
Τα τρανζίστορ διπολικής διασταύρωσης (BJT, Διπολικά τρανζίστορ διασταύρωσης) έχουν τρεις επαφές:
Συλλέκτης - εφαρμόζεται υψηλή τάση σε αυτό, την οποία θέλετε να ελέγξετε
Βάση - μια μικρή ποσότητα παρέχεται μέσω αυτής ρεύμαγια να ξεκλειδώσετε μεγάλα? η βάση είναι γειωμένη για να την εμποδίσει
Εκπομπός - ρεύμα ρέει μέσω αυτού από τον συλλέκτη και τη βάση όταν το τρανζίστορ είναι "ανοιχτό"
Το κύριο χαρακτηριστικό ενός διπολικού τρανζίστορ είναι ο δείκτης h feγνωστό και ως κέρδος. Αντανακλά πόσες φορές περισσότερο ρεύμα στο τμήμα συλλέκτη-εκπομπού μπορεί να περάσει το τρανζίστορ σε σχέση με το ρεύμα βάσης-εκπομπού.
Για παράδειγμα, εάν h fe= 100, και 0,1 mA διέρχεται από τη βάση, τότε το τρανζίστορ θα περάσει από τον εαυτό του το πολύ 10 mA. Εάν σε αυτήν την περίπτωση υπάρχει ένα εξάρτημα στο τμήμα υψηλού ρεύματος που καταναλώνει, για παράδειγμα, 8 mA, θα εφοδιαστεί με 8 mA και το τρανζίστορ θα έχει μια "ρεζέρβα". Εάν υπάρχει εξάρτημα που αντλεί 20 mA, θα παρέχεται μόνο με το μέγιστο 10 mA.
Επίσης, η τεκμηρίωση για κάθε τρανζίστορ υποδεικνύει τις μέγιστες επιτρεπόμενες τάσεις και ρεύματα στις επαφές. Η υπέρβαση αυτών των τιμών οδηγεί σε υπερβολική θέρμανση και μειωμένη διάρκεια ζωής και μια ισχυρή υπέρβαση μπορεί να οδηγήσει σε καταστροφή.
NPN και PNP
Το τρανζίστορ που περιγράφεται παραπάνω είναι το λεγόμενο τρανζίστορ NPN. Ονομάζεται έτσι επειδή αποτελείται από τρία στρώματα πυριτίου που συνδέονται με τη σειρά: Αρνητικό-Θετικό-Αρνητικό. Όπου αρνητικό είναι ένα κράμα πυριτίου με περίσσεια φορέων αρνητικού φορτίου (n-doped), και θετικό είναι ένα κράμα με περίσσεια θετικών φορέων φορτίου (p-doped).
Τα NPN είναι πιο αποτελεσματικά και κοινά στη βιομηχανία.
Κατά τον προσδιορισμό των τρανζίστορ PNP, διαφέρουν ως προς την κατεύθυνση του βέλους. Το βέλος δείχνει πάντα από το P στο N. Τα τρανζίστορ PNP έχουν μια «ανεστραμμένη» συμπεριφορά: το ρεύμα δεν μπλοκάρεται όταν η βάση είναι γειωμένη και μπλοκάρεται όταν το ρεύμα ρέει μέσα από αυτήν.
Τρανζίστορ εφέ πεδίου
Τα τρανζίστορ εφέ πεδίου (FET, Field Effect Transistor) έχουν τον ίδιο σκοπό, αλλά διαφέρουν ως προς την εσωτερική δομή. Ένας ιδιαίτερος τύπος αυτών των εξαρτημάτων είναι τα τρανζίστορ MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor). Σας επιτρέπουν να λειτουργείτε με πολύ μεγαλύτερη ισχύ με τις ίδιες διαστάσεις. Και ο έλεγχος του ίδιου του "αποσβεστήρα" πραγματοποιείται αποκλειστικά χρησιμοποιώντας τάση: κανένα ρεύμα δεν ρέει μέσα από την πύλη, σε αντίθεση με τα διπολικά τρανζίστορ.
Τα τρανζίστορ εφέ πεδίου έχουν τρεις επαφές:
Αποστράγγιση - εφαρμόζεται υψηλή τάση σε αυτό, την οποία θέλετε να ελέγξετε
Πύλη - εφαρμόζεται τάση σε αυτό για να επιτρέψει τη ροή ρεύματος. η πύλη είναι γειωμένη για να μπλοκάρει το ρεύμα.
Πηγή - ρεύμα ρέει μέσω αυτού από την αποχέτευση όταν το τρανζίστορ είναι "ανοιχτό"
N-Channel και P-Channel
Κατ' αναλογία με τα διπολικά τρανζίστορ, τα τρανζίστορ πεδίου διαφέρουν ως προς την πολικότητα. Το τρανζίστορ N-Channel περιγράφηκε παραπάνω. Είναι τα πιο κοινά.
Το P-Channel όταν ορίζεται διαφέρει ως προς την κατεύθυνση του βέλους και, πάλι, έχει μια "ανεστραμμένη" συμπεριφορά.
Σύνδεση τρανζίστορ για κίνηση εξαρτημάτων υψηλής ισχύος
Μια τυπική εργασία ενός μικροελεγκτή είναι να ενεργοποιεί και να απενεργοποιεί ένα συγκεκριμένο εξάρτημα κυκλώματος. Ο ίδιος ο μικροελεγκτής έχει συνήθως μέτρια χαρακτηριστικά διαχείρισης ισχύος. Άρα το Arduino, με έξοδο 5 V ανά ακίδα, μπορεί να αντέξει ρεύμα 40 mA. Οι ισχυροί κινητήρες ή τα εξαιρετικά φωτεινά LED μπορούν να τραβήξουν εκατοντάδες milliamp. Όταν συνδέετε τέτοια φορτία απευθείας, το τσιπ μπορεί γρήγορα να αποτύχει. Επιπλέον, για τη λειτουργία ορισμένων εξαρτημάτων, απαιτείται τάση μεγαλύτερη από 5 V και το Arduino δεν μπορεί να παράγει περισσότερα από 5 V από την ψηφιακή ακίδα εξόδου.
Αλλά είναι αρκετά εύκολο να ελέγξετε ένα τρανζίστορ, το οποίο με τη σειρά του θα ελέγξει ένα μεγάλο ρεύμα. Ας υποθέσουμε ότι πρέπει να συνδέσουμε μια μακριά λωρίδα LED που απαιτεί 12 V και καταναλώνει 100 mA:
Τώρα, όταν η έξοδος έχει ρυθμιστεί σε λογική τιμή (υψηλή), τα 5 V που εισέρχονται στη βάση θα ανοίξουν το τρανζίστορ και το ρεύμα θα ρέει μέσω της ταινίας - θα λάμπει. Όταν η έξοδος έχει ρυθμιστεί στο λογικό μηδέν (χαμηλό), η βάση θα γειωθεί μέσω του μικροελεγκτή και η ροή του ρεύματος θα μπλοκαριστεί.
Δώστε προσοχή στην αντίσταση περιορισμού ρεύματος R. Είναι απαραίτητο, ώστε όταν εφαρμόζεται τάση ελέγχου, να μην σχηματίζεται βραχυκύκλωμα κατά μήκος της διαδρομής μικροελεγκτής - τρανζίστορ - γείωση. Το κύριο πράγμα δεν είναι να υπερβείτε το επιτρεπόμενο ρεύμα μέσω της επαφής Arduino των 40 mA, επομένως πρέπει να χρησιμοποιήσετε μια αντίσταση με τιμή τουλάχιστον:
Εδώ U d- αυτή είναι η πτώση τάσης στο ίδιο το τρανζίστορ. Εξαρτάται από το υλικό από το οποίο κατασκευάζεται και είναι συνήθως 0,3 – 0,6 V.
Αλλά δεν είναι απολύτως απαραίτητο να διατηρηθεί το ρεύμα στο επιτρεπόμενο όριο. Είναι απαραίτητο μόνο το κέρδος του τρανζίστορ να σας επιτρέπει να ελέγχετε το απαιτούμενο ρεύμα. Στην περίπτωσή μας είναι 100 mA. Αποδεκτό για το τρανζίστορ που χρησιμοποιείται h fe= 100, τότε ένα ρεύμα ελέγχου 1 mA θα είναι αρκετό για εμάς
Μια αντίσταση με τιμή από 118 Ohm έως 4,7 kOhm είναι κατάλληλη για εμάς. Για σταθερή λειτουργία από τη μία πλευρά και ελαφρύ φορτίο στο τσιπ από την άλλη, τα 2,2 kOhm είναι μια καλή επιλογή.
Εάν χρησιμοποιείτε ένα τρανζίστορ φαινομένου πεδίου αντί για ένα διπολικό τρανζίστορ, μπορείτε να κάνετε χωρίς αντίσταση:
Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι η πύλη σε τέτοια τρανζίστορ ελέγχεται αποκλειστικά από την τάση: δεν υπάρχει ρεύμα στο τμήμα μικροελεγκτή - πύλη - πηγή. Και λόγω των υψηλών χαρακτηριστικών του, ένα κύκλωμα που χρησιμοποιεί MOSFET σάς επιτρέπει να οδηγείτε πολύ ισχυρά εξαρτήματα.
