Cómo configurar resistencias, condensadores y transistores en circuitos electrónicos

En este post intentamos evaluar cómo configurar o conectar componentes electrónicos como resistencias, condensadores dentro de circuitos electrónicos mediante un cálculo correcto.

Por favor lea mi publicación anterior sobre que es voltaje y corriente , con el fin de comprender con mayor eficacia los datos electrónicos básicos que se explican a continuación.

¿Qué es una resistencia?

- Es un componente electrónico utilizado para resistir el flujo de electrones o la corriente. Se utiliza para proteger los componentes electrónicos al restringir el flujo de corriente cuando aumenta el voltaje.Los LED requieren resistencias en serie por la misma razón para que puedan funcionar a voltajes superiores a la clasificación especificada. Otros componentes activos como transistores, mosfets, triacs, SCR también incorporan resistencias por las mismas razones.

¿Qué es un condensador?

Es un componente electrónico que almacena una cierta cantidad de carga eléctrica o simplemente el voltaje / corriente aplicados, cuando sus cables están conectados a través de los puntos de suministro relevantes. El componente está básicamente clasificado con un par de unidades, microfaradios y voltaje. El 'microfaradio' decide la cantidad de corriente que puede almacenar y el voltaje define cuánto voltaje máximo se puede aplicar o almacenar en él. La clasificación de voltaje es crítica, si excede la marca, el capacitor simplemente explotará.

La capacidad de almacenamiento de estos componentes significa que la energía almacenada se vuelve utilizable, por lo tanto, estos se utilizan como filtros donde el voltaje almacenado se usa para llenar los espacios en blanco o las depresiones de voltaje en el suministro de la fuente, llenando o suavizando las zanjas en la línea.

La energía almacenada también se vuelve aplicable cuando se libera lentamente a través de un componente restrictivo como una resistencia. Aquí, el tiempo consumido por el capacitor para cargarse o descargarse completamente se vuelve ideal para aplicaciones de temporizador, donde el valor del capacitor decide el rango de tiempo de la unidad. Por lo tanto, estos se utilizan en temporizadores, osciladores, etc.

Otra característica es que, una vez que un capacitor está completamente cargado, se niega a pasar más corriente / voltaje y detiene el flujo de corriente a través de sus cables, lo que significa que la corriente aplicada pasa a través de sus cables solo en el curso de la carga y se bloquea una vez que se carga se completa el proceso.

Esta característica se aprovecha para permitir la conmutación de un componente activo en particular momentáneamente. Por ejemplo, si se aplica un voltaje de activación a la base de un transistor a través de un capacitor, se activará solo durante un fragmento de tiempo particular, hasta que el capacitor se cargue por completo, después de lo cual el transistor deja de conducir. Lo mismo puede observarse con un LED cuando se alimenta a través de un condensador, se ilumina durante una fracción de segundo y luego se apaga.

¿Qué es un transistor?

Es un componente semiconductor que tiene tres conductores o patas. Las patas se pueden cablear de modo que una pata se convierta en una salida común para los voltajes aplicados a las otras dos patas. La pata común se llama emisor, mientras que las otras dos patas se denominan base y colector. La base recibe el disparador de conmutación con referencia al emisor y esto permite un voltaje y una corriente relativamente grandes para pasar de un colector a otro.

Esta disposición hace que funcione como un interruptor. Por lo tanto, cualquier carga conectada al colector se puede encender o apagar con potenciales relativamente pequeños en la base del dispositivo.

Los voltajes aplicados en la base y el colector finalmente alcanzan el destino común a través del emisor. El emisor está conectado a tierra para el tipo NPN y a positivo para los tipos de transistor PNP. NPN y PNP son complementarios entre sí y operan exactamente de la misma manera pero usando direcciones o polaridades opuestas con voltajes y corrientes.

¿Qué es un diodo?

Consulte Este artículo para obtener la información completa.

Qué es un SCR:

Puede compararse bastante con un transistor y también se utiliza como interruptor en circuitos electrónicos. Los tres cables o patas se especifican como puerta, ánodo y cátodo. El cátodo es el terminal común que se convierte en la ruta de recepción de los voltajes aplicados en la puerta y el ánodo del dispositivo. La puerta es el punto de activación que cambia la energía conectada al ánodo a través de la rama común del cátodo.

Sin embargo, a diferencia de los transistores, la puerta de un SCR requiere una mayor cantidad de voltaje y corriente y, además, el dispositivo se puede usar para conmutar exclusivamente CA a través de su ánodo y cátodo. Por lo tanto, resulta útil para conmutar cargas de CA en respuesta a los disparadores recibidos en su puerta, pero la puerta necesitará puramente un potencial de CC para implementar las operaciones.

Implementando los componentes anteriores en un circuito práctico:

¿Cómo configurar resistencias, condensadores y transistores en circuitos electrónicos ...?

Usar e implementar partes electrónicas prácticamente en circuitos electrónicos es lo último que cualquier aficionado a la electrónica intenta aprender y dominar. Aunque es más fácil decirlo que hacerlo, los siguientes ejemplos te ayudarán a comprender cómo se pueden configurar resistencias, condensadores y transistores para construir un circuito de aplicación en particular:

Dado que el tema puede ser demasiado grande y puede llenar volúmenes, discutiremos solo un circuito único que comprende transistor, capacitor, resistencias y LED.

Básicamente, un componente activo ocupa un lugar central en un circuito electrónico, mientras que los componentes pasivos desempeñan el papel de apoyo.

Digamos que queremos hacer un circuito de sensor de lluvia. Dado que el transistor es el principal componente activo, debe ocupar el centro del escenario. Entonces lo colocamos justo en el centro del esquema.

Los tres cables de los transistores están abiertos y necesitan la configuración requerida a través de las partes pasivas.

Como se explicó anteriormente, el emisor es la salida común. Como estamos usando un tipo de transistor NPN, el emisor debe ir a tierra, por lo que lo conectamos a tierra o al riel de suministro negativo del circuito.

La base es el sensor principal o la entrada de activación, por lo que esta entrada debe conectarse al elemento sensor. El elemento sensor aquí es un par de terminales de metal.

Uno de los terminales está conectado al suministro positivo y el otro terminal debe estar conectado a la base del transistor.

El sensor se utiliza para detectar la presencia de agua de lluvia. En el momento en que comienza a llover, las gotas de agua unen las dos terminales. Dado que el agua tiene una resistencia baja, comienza a filtrar el voltaje positivo a través de sus terminales, a la base del transistor.

Este voltaje de fuga alimenta la base del transistor y en el curso llega al suelo a través del emisor. En el momento en que esto sucede, según la propiedad del dispositivo, se abren las puertas entre el colector y el emisor.

Significa que ahora si conectamos una fuente de voltaje positivo al colector, se conectará inmediatamente a tierra a través de su emisor.

Por lo tanto, conectamos el colector del transistor al positivo, sin embargo, lo hacemos a través de la carga para que la carga opere con la conmutación, y eso es exactamente lo que estamos buscando.

Simulando rápidamente la operación anterior, vemos que el suministro positivo se escapa por los terminales metálicos del sensor, toca la base y sigue su curso para finalmente llegar a tierra completando el circuito base, sin embargo esta operación jala instantáneamente la tensión del colector a tierra. a través del emisor, encendiendo la carga que aquí es un zumbador. Suena el timbre.

Esta configuración es la configuración básica, sin embargo, necesita muchas correcciones y también se puede modificar de muchas formas diferentes.

Mirando el esquema nos encontramos con que el circuito no incluye una resistencia de base porque el agua en sí actúa como una resistencia, pero qué sucede si los terminales del sensor se cortocircuitan accidentalmente, toda la corriente se descargaría a la base del transistor, friéndolo instantáneamente.

Por lo tanto, por razones de seguridad, agregamos una resistencia a la base del transistor. Sin embargo, el valor de la resistencia base decide cuánta corriente de activación puede ingresar a través de los pines de la base / emisor y, por lo tanto, afecta a la corriente del colector. Por el contrario, la resistencia de base debe ser tal que permita que se extraiga suficiente corriente del colector al emisor, lo que permite una conmutación perfecta de la carga del colector.

Para facilitar los cálculos, como regla general, podemos asumir que el valor de la resistencia base es 40 veces mayor que la resistencia de carga del colector.

Entonces, en nuestro circuito, asumiendo que la carga del colector es un zumbador, medimos la resistencia del zumbador que equivale a decir 10K. 40 veces 10K significa que la resistencia base debe estar alrededor de 400K, sin embargo, encontramos que la resistencia al agua es de alrededor de 50K, por lo que deduciendo este valor de 400K, obtenemos 350K, ese es el valor de resistencia base que debemos seleccionar.

Ahora suponga que queremos conectar un LED a este circuito en lugar de un timbre. No podemos conectar el LED directamente al colector del transistor porque los LED también son vulnerables y requerirán una resistencia limitadora de corriente si el voltaje de operación es mayor que su voltaje directo especificado.

Para ello conectamos un LED en serie con una resistencia de 1K a través del colector y positivo del circuito anterior, en sustitución del zumbador.

Ahora, la resistencia en serie con el LED puede considerarse como la resistencia de carga del colector.

Entonces, ahora la resistencia base debería ser 40 veces este valor, que equivale a 40K, sin embargo, la resistencia al agua en sí es 150K, significa que la resistencia base ya es demasiado alta, lo que significa que cuando el agua de lluvia pasa por el sensor, el transistor no podrá hacerlo. encienda el LED brillantemente, más bien lo iluminará muy débilmente.

Entonces, ¿cómo podemos resolver este problema?

Necesitamos hacer que el transistor sea más sensible, por lo que conectamos otro transistor para ayudar al existente en una configuración Darlington. Con esta disposición, el par de transistores se vuelve muy sensible, al menos 25 veces más sensible que el circuito anterior.

25 veces más sensibilidad significa que podemos seleccionar una resistencia base que puede ser 25 + 40 = 65 a 75 veces la resistencia del colector, obtenemos el rango máximo de aproximadamente 75 en 10 = 750K, por lo que esto puede tomarse como el valor total de la base. resistor.

Restando la resistencia al agua de 150K de 750K obtenemos 600K, por lo que ese es el valor de resistencia base que podemos elegir para la configuración actual. Recuerde que la resistencia de la caja puede tener cualquier valor siempre que cumpla con dos condiciones: no calienta el transistor y ayuda a cambiar la carga del colector de manera satisfactoria. Eso es.

Ahora suponga que agregamos un capacitor a través de la base del transistor y la tierra. El condensador, como se explicó anteriormente, almacenará inicialmente algo de corriente cuando comience la lluvia a través de las fugas a través de los terminales del sensor.

Ahora, después de que cesa la lluvia y se desconecta la fuga del puente del sensor, el transistor sigue haciendo sonar el timbre ... ¿cómo? El voltaje almacenado dentro del capacitor ahora alimenta la base del transistor y lo mantiene encendido hasta que se descarga por debajo del voltaje de conmutación de la base. Esto muestra cómo podría funcionar un condensador en un circuito electrónico.