Transistor como interruptor BJT - Corte y Saturación

Electgpl

25 Oct 201812:31

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

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📚 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.

05:00

🔍 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.

10:00

🧪 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

Un transistor bipolar, también conocido como transistor de efecto de campo, es un componente electrónico que puede amplificar o interruptor de señal. En el video, se utiliza para controlar un relé como un interruptor, esencial para el tema de configuración de circuitos básicos.

💡relé

Un relé es un dispositivo eléctrico que utiliza una bobina electromagnética para intercambiar un circuito de bajo voltaje y baja corriente por uno de alta corriente y voltaje. En el script, el relé de 5 voltios es mencionado como el dispositivo que se controla con el transistor bipolar.

💡corriente de bobina

La corriente de bobina se refiere a la corriente que fluye a través de la bobina del relé. Es un parámetro crítico para dimensionar el transistor, ya que este debe soportar la corriente del relé. En el video, se menciona que la corriente de bobina es de 79.4 miliamperios.

💡ganancia de transistor

La ganancia de un transistor bipolar es la relación entre la corriente de colector y la corriente de base. Es una medida de cuánto se amplifica la señal. En el script, se menciona una ganancia de 40 hasta 100.000, lo que indica la capacidad del transistor para controlar grandes corrientes.

💡resistencia limitadora de base

La resistencia limitadora de base es un componente en un circuito de transistor que controla la cantidad de corriente que fluye a la base del transistor. Es crucial para evitar que el transistor se caliente demasiado y para asegurar su funcionamiento adecuado, como se discute en el video.

💡resistencia de pull down

Una resistencia de pull down se utiliza para mantener un pin de un circuito a tierra (cero voltios) cuando no hay señal de control. En el contexto del video, se utiliza para mantener el transistor en un estado inactivo hasta que se reciba una señal de control.

💡diodo de escape

Un diodo de escape, también conocido como diodo de frewheeling, se utiliza para proteger los componentes del circuito de voltaje inverso que puede ser generado por la bobina del relé al apagarse. En el video, se menciona su importancia para prevenir que el transistor se queme.

💡configuración de transistor

La configuración de un transistor se refiere a cómo se conecta y se utiliza en un circuito. En el video, se habla de la configuración de emisor común, que es una forma común de utilizar un transistor como interruptor.

💡corriente de base

La corriente de base es la corriente que fluye hacia la base del transistor. Es fundamental para el funcionamiento del transistor, ya que controla la corriente de colector. En el script, se calcula la corriente de base para dimensionar las resistencias adecuadamente.

💡simulación de circuito

La simulación de circuito es el proceso de modelar y probar un circuito en una computadora antes de su construcción física. En el video, se utiliza para verificar el diseño del circuito con el transistor y el relé antes de construirlo en el laboratorio.

💡potencia de disipación

La potencia de disipación es la cantidad de energía térmica que un componente electrónico, como un transistor, puede manejar antes de sobrecalentarse. Es crucial para asegurar que el transistor no se daña durante el funcionamiento, como se destaca en la simulación presentada en el video.

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.