Transistor como interruptor BJT - Corte y Saturación
Summary
TLDREste video ofrece una guía básica para configurar un transistor bipolar como interruptor, útil para controlar un relé. Se analiza la selección de componentes, incluyendo el relé y el transistor, y se explica cómo diseñar el circuito con resistencia de base, pull down y diodo de escape. Se calcula la corriente de base y se simula el circuito con CircuitLab para verificar su funcionamiento. Finalmente, se prueba el circuito en el laboratorio, mediendo la corriente y tensión para asegurar que el transistor se sature correctamente y el relé se active, confirmando la efectividad del diseño.
Takeaways
- 😀 El video ofrece una guía básica para configurar un transistor bipolar como interruptor para controlar un relé.
- 🔍 Se analiza la necesidad de conocer las especificaciones técnicas del relé y el transistor, como la tensión de la bobina y la corriente que soporta.
- 🛠️ Se selecciona un relé de 5 voltios y un transistor 2N3904 para este ejemplo, debido a su disponibilidad y características técnicas adecuadas.
- 🔢 Se calcula la corriente de base necesaria para el transistor, basándose en la corriente de la bobina del relé y la ganancia del transistor.
- 🔨 Se explica la importancia de elegir correctamente las resistencias para evitar que el transistor no se sature o que no entre en modo de conmutación.
- 🔌 Se utiliza una configuración de emisor común para el diseño del circuito, que incluye resistencias limitadoras y un diodo de escape para protección.
- 💡 El video destaca la necesidad de simular el circuito antes de construirlo en el laboratorio para verificar su funcionamiento y ajustar los valores de componentes si es necesario.
- 🔋 Se menciona el uso de herramientas en línea como CircuitLab para simular circuitos eléctricos y visualizar el flujo de corriente y otros parámetros.
- 🔬 Se realiza una medición práctica del circuito en el laboratorio con instrumentos como amperímetros y voltímetros para verificar los cálculos teóricos.
- 👨🏫 El video es una lección educativa para aquellos interesados en aprender sobre el uso de transistores como interruptores y la construcción de circuitos de control de relés.
- 📢 El video está patrocinado por PSM Way, un servicio de prototipado de PCB, destacando la importancia de la prototipación y ensamblaje de circuitos personalizados.
Q & A
¿Qué es un transistor bipolar y cómo se utiliza como interruptor en el script?
-Un transistor bipolar es un componente electrónico que puede funcionar como un interruptor, permitiendo el corte y la saturación de corriente. En el script, se utiliza para controlar un relé, actuando como un conmutador que permite o interrumpe la corriente eléctrica.
¿Qué es un relé y cómo se menciona en el script?
-Un relé es un dispositivo que utiliza una pequeña cantidad de corriente para controlar una carga eléctrica más grande. En el script, se menciona un relé de 5 voltios (5V) con una bobina de 79.4 mA como ejemplo para demostrar cómo se controla con un transistor.
¿Cuál es el propósito de la resistencia limitadora de base mencionada en el script?
-La resistencia limitadora de base se utiliza para controlar la cantidad de corriente que fluye hacia la base del transistor, lo que a su vez controla la cantidad de corriente que el transistor permite fluir hacia el colector.
¿Qué función cumple la resistencia de pull down en el circuito descrito?
-La resistencia de pull down mantiene la salida del transistor a cero (corte) cuando no hay tensión de control, asegurando que el transistor no se active accidentalmente.
¿Por qué se utiliza un diodo de sentido (freewheeling) en el circuito?
-El diodo de sentido se utiliza para proteger el transistor y otros componentes del circuito de picos de corriente inducidos cuando la bobina del relé se desactiva, permitiendo que la energía acumulada se descargue de manera segura.
¿Cómo se calcula la corriente de base en el transistor según el script?
-La corriente de base se calcula dividiendo la corriente de colector (79.4 mA) por la ganancia del transistor (40), lo que da aproximadamente 1.98 mA.
¿Qué es la tensión de base-emisor (Vbe) y cómo se utiliza en el cálculo de la resistencia R2?
-La tensión de base-emisor (Vbe) es la diferencia de tensión entre la base y el emisor de un transistor. Se utiliza para calcular la resistencia R2, que es la tensión de base-emisor (0.65V) dividida por la corriente de base.
¿Cómo se determina la resistencia R1 en el circuito?
-La resistencia R1 se determina utilizando la ley de Ohm, dividiendo la tensión de entrada del microcontrolador (3.3V) menos la caída de tensión de Vbe (0.65V), por la corriente de base más la corriente a través de R2.
¿Por qué es importante que el transistor se sature en el circuito?
-Es importante que el transistor se sature para que actúe como un interruptor eficiente, permitiendo que la corriente fluya libremente cuando está en estado ON y cortando completamente la corriente cuando está en estado OFF.
¿Cómo se realiza una simulación del circuito en el script?
-Se utiliza una herramienta en línea llamada 'circuit.js' para simular el circuito, donde se colocan los componentes y se ajustan los valores de acuerdo con los cálculos realizados, permitiendo observar el comportamiento del circuito en diferentes condiciones.
¿Qué se observa en la simulación y cómo se compara con los cálculos teóricos?
-En la simulación, se observa que los valores de corriente y tensión se ajustan a los cálculos teóricos, mostrando que el transistor se comporta como se esperaba y que el circuito está funcionando correctamente.
Outlines
📚 Introducción al uso de un transistor como interruptor
El primer párrafo introduce el tema del video, que es el cálculo y la configuración básica de un transistor bipolar como un interruptor para controlar un relé. Se menciona que el video es simple y básico para algunos, pero puede ser útil para otros. Se destaca la importancia de analizar los datos del circuito, como el consumo del relé y la elección del transistor adecuado para soportar la corriente del relé. Se describe el proceso de selección del relé y el transistor, destacando las características técnicas como la tensión de bobina, la corriente estimada y la ganancia del transistor.
🔍 Detalles técnicos y cálculos para la configuración del transistor
Este párrafo se enfoca en los detalles técnicos y los cálculos necesarios para configurar el transistor correctamente. Se discute la importancia de la corriente de base y cómo se relaciona con la corriente de colector y la ganancia del transistor. Se calculan las resistencias necesarias para el transistor, incluyendo la resistencia limitadora de base y la resistencia de pull down. También se abordan los cálculos para determinar la corriente y la tensión adecuadas, y se enfatiza la importancia de evitar que el transistor no se sature y genere calor innecesariamente.
🧪 Simulación y pruebas del circuito en el laboratorio
El tercer párrafo narra la experiencia de simular y probar el circuito en el laboratorio. Se describe el uso de herramientas como un amperímetro y un voltímetro para medir la corriente y la tensión en diferentes puntos del circuito. Se muestra el proceso de medición de la corriente del colector, la tensión de colector-emisor y la corriente de base, comparando los resultados obtenidos con los cálculos previos. Además, se incluye un breve tutorial sobre cómo utilizar una herramienta de simulación en línea para visualizar el funcionamiento del circuito. Finalmente, se invita a los espectadores a suscribirse, dar like y compartir el video si les resultó útil.
Mindmap
Keywords
💡transistor bipolar
💡relé
💡corriente de bobina
💡ganancia de transistor
💡resistencia limitadora de base
💡resistencia de pull down
💡diodo de escape
💡configuración de transistor
💡corriente de base
💡simulación de circuito
💡potencia de disipación
Highlights
El video es sencillo y básico para algunos pero puede ser útil para otras personas que no conocen cómo calcular y configurar un transistor bipolar como interruptor.
Se analiza la necesidad de controlar un circuito, utilizando un ejemplo de cómo controlar un relé con un transistor.
Se menciona la importancia de elegir el relé adecuado y su consumo, como el relé de 5 voltios utilizado en el ejemplo.
Es fundamental escoger un transistor que soporte la corriente del relé y que sea compatible con la señal de control.
Se elige el relé G5L de Omron por su popularidad y se detallan sus especificaciones técnicas.
Para controlar el relé, se selecciona el transistor 2N3904 por su bajo costo y características adecuadas.
Se describe la configuración básica de emisor común para el transistor, que es una de las más comunes en circuitos.
Se incluyen dos resistencias en el diseño: una limitadora de base y una de pull down para mantener el cero sin tensión.
Se explica el uso de un diodo de sentido (freewheeling) para la protección contra voltaje inverso generado por la bobina del relé.
Se calcula la corriente de base necesaria para el transistor, teniendo en cuenta la corriente de colector y la ganancia del transistor.
Se determina el valor de las resistencias R1 y R2 para el diseño del circuito, basándose en las fórmulas de Ohm y Kirchhoff.
Se enfatiza la importancia de la resistencia R1 para evitar que el transistor no se sature y cause problemas de calor y potencia.
Se realiza una simulación del circuito en línea para verificar el funcionamiento del diseño y los flujos de corriente.
Se muestra el uso de herramientas de simulación como CircuitLab para previsualizar el comportamiento del circuito antes de construirlo.
Se lleva a cabo una prueba práctica del circuito en el laboratorio, mediendo corrientes y tensiones para validar los cálculos.
Se demuestra el funcionamiento del relé con un amperímetro y un voltímetro, mostrando que el diseño es efectivo.
El video termina con una revisión de los resultados y una invitación a suscribirse y compartir el contenido si fue útil.
Transcripts
hola gente cómo está bueno hoy le voy a
traer un vídeo que es bastante sencillo
bastante básico para algunos pero para
otras personas puede que le será de
utilidad básicamente es como calcular y
cómo hacer una configuración básica para
un transistor bipolar como interruptor
osea lo que vendría a ser corte y
saturación o clase bueno lo primero que
tenemos que analizar de cualquier
circuito es que queremos controlar bueno
en este caso vamos a hacer un ejemplo de
cómo controlar un relé lo primero que
tenemos que ver es que necesitamos para
calcular lo primero vamos a usar un relé
que releva vamos a usar
por ejemplo este caso es un relé de 5
gol bueno pero qué extensión tiene la
bobina del relé que consumo tiene bueno
tenemos los 5 goles y tenemos un consumo
que tenemos que ver el data hit después
que transistor vamos a usar para
controlar este relé para poder apagar
bueno básicamente transistor tiene que
soportar la corriente del relé y qué
señal de control vamos a esta parte es
importante porque como lo voy a activar
con la salida de micro por ejemplo que
puede ser de 3,3 volt puede ser el 5 gol
vamos a elegir el relé para elegir
nuestro relé yo lo que estuve eligiendo
es el típico g5 l de omron que es el
típico relé que todos conocemos y los
datos del detalle nos dicen tensión de
bobina 5 vol corriente de bobina
estimada a 79.4 mil jumper impedancia de
la bobina estimada 63 después tenemos
que elegir el transistor en mi caso
elegí en 12 39 04 porque es un
transistor muy barato es bueno
es un tractor tipo npn es muy básico
para configurarlo éste nos proporciona
una tensión colector emisor máxima de 40
vol
ganancia perdón una ganancia
de 40 veces a 100.000 jumper con
corriente de colector esto tiene que ver
porque la ganancia de varias es una
corriente de colector una corriente
máxima de 200 mil jumper para nuestro
caso nos alcanza porque estamos por
debajo de los de los 100 miliamperios
cuando tenemos 79.4 bueno tenemos que
plantear el diseño para eso vamos a
elegir una configuración muy básica que
es emisor común podríamos haber usado
otro colector común una configuración
con un tractor pnp pero esta era una de
las más básicas que encontramos esto
consta de dos resistencias una
resistencia limitadora de base y una
resistencia de pull down para mantener
el cero cuando no hay tensión acapara
este polarizado un diodo de sentido que
les había mostrado en latas y fundido
the freewheelin es un diodo para la
protección detención contra
electromotriz y al al quitarle la
tensión
ese cambio esa transición de 1 a 0 lo
que hace es como si fuese una alterna no
solo pulso entonces la bobina tiende a
mantener la energía que tenía acumulada
y como tiende a mantenerla según la
frecuencia con que le saquemos esa
esa tensión nos va a dar un pico de
corriente de tensión en el sentido
inverso usualmente mucho mayor al de
alimentación que quiere decir que si yo
le pongo acá sin cobos y le saco la
tensión voy a tener un pico mayor a 5
gol como hacer en sentido inverso pasa a
través del diodo y se descarga a través
de él se entiende entonces de esa forma
no se descarga a través del transistor y
no lo quemamos el transistor
pero es la configuración básica en este
caso la entrada va a tener 3,3 gold y la
alimentación de todo el circuito va a
ser de 5 gol
los cálculos lo primero que tenemos que
calcular es la corriente de base que es
una relación entre la corriente de
colector y la ganancia qué quiere decir
esto la corriente del colector
nosotros sabemos cuál es porque es la
corriente de la bobina y la corriente de
la bobina sabemos cuál es porque esos
79.4 mil jumper la ganancia hf la
tenemos porque es el 40 que vimos en el
data heat después tenemos la corriente
en r2 que se está acá se estima 10 veces
menos que la corriente de base sino que
una vez que tenemos corriente de base lo
digo porque tenemos la corriente en r2
después tenemos el valor de rd 2 el
valor de 2 es la tensión base emisor la
juntura base emisor sobre obviamente la
corriente en alrededor que quiere decir
acá entre la base y el emisor hay una
tensión una caída de tensión
después tenemos la corriente de r1 que
esta residencia que pasa por acá que va
a ser esta corriente que fluye hacia la
derecha
va a ser la que se va a desarmar en
estas dos en la que va a masa mediante
r2 y en la que va a la base mediante la
cultura base emisor esto steve jobs y lo
anterior es este hombre o sea hasta
ahora vemos ley de ohm y ley de kirch of
no mucho más que eso
y la última y tal vez importante es el
valor de r1 esta resistencia de acá
porque importante porque si le ponemos
un valor muy alto el transistor nos
llega a saturarse y si no se satura no
entra en clase y no entra en modo
interruptor o sea corte y saturación y
entonces tenemos un problema porque no
vamos a lograr encender el relé y aparte
va a generar calor el transistor va a
disipar potencia entonces esto es
importante bmc porque porque es la
tensión del microcontrolador yo le puse
así por poner pero yo le voy a poner la
tensión de entrada por ejemplo acá que
son 3,3 volt
menos la atención de juntura que es 0 65
gol o 650 mil y bolt sobre la
resistencia la corriente de la
residencia de uno acá otra vez la idea
fíjense en que hasta ahora la ideó
vigilio pero muy básico es nada del otro
mundo
este vídeo está patrocinado por psm way
servicio de prototipado de pcb son los
cinco dólares por diez peces y cada
nuevo miembro recibirá un bono de cinco
dólares más servicios exprés de 24 horas
o 48 horas servicio de ensamblaje de
peces desde el 38 dólares más envío
gratis en todo el mundo más extensa más
componentes gratuitos más garantías de
calidad vamos a proceder a los cálculos
tenemos la corriente de base recordemos
79.4 mil jumper sobre 40 estamos
hablando de 1.98 mil jumper vivimos
estos sobres obviamente le corremos el 0
y nos da 198 micro amper 10 puntos 198
2000 yen pero después tenemos el la r2
que va a ser los 0 65 gol sobre la
corriente que calculamos recién nos da
3.28 acá redondeamos valor normalizado
33
la corriente en r1 tenemos la corriente
de base más la corriente nro corriente
de base la calculamos 1.98 miliamperios
corriente en el redonda calculamos 1.98
micro amper son dos puntos 17.000 jumper
y la resistencia r 1 que es la de base
son 33 gol menos de 650 mil volts
cultura base me hizo recordar sobre la
corriente en r1 nos da 1.21 chihuahua
perdón a 1.21 k que es un calor pero
tenía que decirlo no puede dejar pasar
este número 11 k 2 nos da así que estos
son los valores que nosotros vamos a
poner casualmente me quedaron bastantes
normalizados 33 y un calor bastante
normalizado
ahora vamos a hacer una simulación esta
es una página falsa puntocom circuit
barra circuit
jd se suele viajar el link está muy
buena ustedes ponen los componentes
digieren acá android tienen para agregar
fíjense resistencias componentes pasivos
bueno son entradas fuentes salidas como
des activos bloques lógica digital
etcétera no quiero entrar acá porque
sería un vídeo para esto nada más pero
bueno para salvar el circuito ponen los
valores le dan run fíjense en cómo pasa
la corriente está apagado yo le doy al
botón y empieza a moverse la corriente
se mueve el relé como pudieron ver acá
demuestra uno si logra más pueden
ponerlo o no que es lo importante
yo vengo acá me paro en el transistor y
fíjense abajo a la derecha que dice
trastorne pn beta 40 76 punto 29 jumper
1.25 miriam pero de base
bueno la potencia de disipación me da
incluso yo puedo hablar por ejemplo la
corriente en r1 que es de 22 puntos 16
mil jumper la corriente en r 2 214 micro
amper la corriente del colector 76 punto
dentro de mi jumper fíjense en que está
bastante bueno y les da todas las
opciones muy fácil o sea esto yo creo
que es una herramienta muy importante
para aquellos que quieren simular algo
porque aparte les muestra el flujo de
corriente fíjense que se puede más
despacio en el de la corriente de base
que la corriente de emisor cuál es el
colector porque el valor de corriente
más grande y fíjese la regla cuando lo
apago como se cambia el lugar la verdad
que está bastante bueno acá incluso me
muestra cómo cambia el nivel bueno pues
para que lo tengan en cuenta
saben que vamos a hacer ahora vamos a ir
al laboratorio y vamos a probar este
circuito es la vida real obviamente si
no tiene ningún sentido lo que estamos
haciendo
bueno acá estamos en el laboratorio lo
que vamos a hacer ahora es comprobar el
circuito para eso tengo un amperímetro y
un voltímetro bueno básicamente lo que
tenemos acá es el transistor 239 04
tenemos la resistencia de 33 a más a la
resistencia de 12 a base el diodo the
freewheelin 1 en el 41 48 y acá tenemos
el relé aunque no se ve mucho está lleno
de cocodrilos de 5 volt el hombrón g5 l
que es el que les comentaba como carga
le puse una lamparita de auto de las de
posición la estoy alimentando con 9,3
gol vamos a ponerle 9 con la fuente como
parece un número más lindo igual no
viene al caso porque esto únicamente es
a modo de visualización como para que
ustedes puedan ver que cuando se acciona
el relé efectivamente se prende la luz
que tenemos en esta punta 3,3 gol y
tenemos en esta punta los 5 gol que
requiere todo el sistema ya que el real
es de 5 gol lo que vamos a hacer es
primero medir la corriente vamos a ver
la corriente
del colector se tenemos 73 mil jumper lo
cual está más o menos lo que nos dio los
cálculos obviamente hay un poco de
dispersión etcétera set en 3000 jumper
de corriente del colector después lo que
tenemos es la tensión vamos a medir con
el otro multímetro perdón estoy tocando
las puntas tiene cualquier cosa
este bueno lo que vamos a medir ahora es
por ejemplo bueno vamos a tratar de
de pinchar acá que de bien vamos a medir
la atención colector emisor o sea ahora
tenemos 5,15 porque la atención que
tenemos acá entre para la alimentación y
lo que vamos a hacer es saturar el
transistor y ver cómo baja a eses 200 o
300 mil y bolt que es la atención de
saturación quiere decir que si esa
tensión bc es baja entonces el
transistor se encuentra bien saturado
que nos muestra bueno tenemos 330 mil y
bolt de tensión colector emisor lo cual
está bastante bien también ahora que
podríamos medir podríamos medir la
corriente de base también que tenía que
ser alrededor de un mil jumper si no me
equivoco así que vamos a sacar el
amperímetro de acá vamos a ver cómo
muestra esto 1930
1.9 mil jumper básicamente perdón son
los valores que más o menos estamos
calculando fíjense en que no varía mucho
o sea obviamente hay una dispersión
porque el transistor varía de hecho no
tenemos transistores con el mismo beta
así que bueno espero que les haya
gustado el vídeo si te gustó el vídeo no
te olvides de suscribirte y darle like y
ya que está compartirlo eso mismo hay
una banda por qué
si compartís el vídeo seguramente otras
personas les va a servir a otras
personas tal vez se suscriban y otra
persona también le dé un like entonces
sin más muchas gracias y nos vemos en el
próximo vídeo chao
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