El BJT Como Interruptor

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PRACTICA Nº 4 1. TEMA: EL BJT COMO INTERRUPTOR (EN CONMUTACION) 2. OBJETIVOS: 

Usar el BJT como interruptor en un circuito que comande un foco o un motor CC de baja potencia, a través de la existencia o no de claridad en el ambiente o la temperatura respectivamente.

3. MATERIALES:         

Un transistor NPN 3904 Una fuente de VCC Cable multipar Project board Potenciómetro Una LDR Foco 12V/3W Un interruptor Multímetro.

4. MARCO TEORICO 4.1 TRANSISTOR Este elemento está formado por tres capaz de material semiconductor extrínseco, que forman dos uniones PN resultando dos combinaciones posibles NPN y PNP. El material semiconductor más usado para la fabricación es el Silicio (Si). Los transistores tienen tres patillas que reciben los siguientes nombres:

Emisor, es el encargado de emitir portadores. Base, es la encargada de controlar el paso de portadores de emisor a colector. Colector, es el encargado de recoger las cargas procedentes del emisor.

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4.2 TRANSISTOR COMO INTERRUPTOR Cuando un transistor se utiliza en un circuito, el comportamiento que éste tenga dependerá de sus curvas características. En el diagrama que se presenta hay varias curvas que representan la función de transferencia de Ic (corriente de colector) contra VCE (tensión colector – emisor) para varios valores de Ib (corriente de base). Cuando un transistor se utiliza como interruptor o switch la corriente de base debe tener un valor para lograr que el transistor entre en corte y otro para que entre en saturación. Un transistor en corte tiene una corriente de colector (Ic) mínima (prácticamente igual a cero) y una tensión colector emisor (VCE) máxima (casi igual a la tensión de alimentación). Un transistor en saturación tiene una corriente de colector (Ic) máxima y una tensión colector emisor (VCE) casi nula (cero voltios). Para lograr que el transistor entre en corte, el valor de la corriente de base debe ser bajo o mejor aún, cero. Para lograr que el transistor entre en saturación, el valor de la corriente de base debe calcularse dependiendo de la carga que se esté operando entre encendido y apagado (funcionamiento de interruptor) Si se conoce cuál es la corriente que necesita la carga para activarse (se supone un bombillo o foco), se tiene el valor de corriente que habrá de conducir el transistor cuando este en saturación y con el valor de la fuente de alimentación del circuito, se puede obtener la recta de carga. Esta recta de carga confirma que para que el transistor funcione en saturación Ic debe ser máximo y VCE mínimo y para que este en corte Ic debe ser el mínimo y VCE el máximo. 4.3 FOTORRESISTENCIA - LDR Una fotorresistencia es un componente electrónico cuya resistencia disminuye con el aumento de intensidad de luz incidente. Puede también ser llamado fotorresistor, fotoconductor, célula fotoeléctrica o resistor dependiente de la luz, cuyas siglas son LDR, que significan en inglés (Light Dependent Resistor). Su cuerpo está formado por una célula o celda y dos patillas. En la siguiente imagen se muestra la LDR y su símbolo eléctrico.

Sin luz, una buena LDR se ha de comportar como un circuito abierto. Y su mínima resistencia ha de ser lo más pequeña posible, en torno a los cien ohmios, o menos si pudiera ser.

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Se ha de tener en cuenta, el tiempo que emplea una LDR en pasar de un estado de máxima resistencia, a otro de mínima resistencia, es decir, lo que tarda en conmutar desde una posición de circuito "cerrado", a otro estado de circuito "abierto". Este tiempo a de ser lo más pequeño posible, y ha de estar en torno al segundo. Un fotorresistor está hecho de un semiconductor de alta resistencia como el sulfuro de cadmio, CdS. Pueden encontrarse en muchos artículos de consumo, como por ejemplo en cámaras, medidores de luz, relojes con radio, alarmas de seguridad o sistemas de encendido y apagado del alumbrado de calles, etc. 4.4 SENSOR DE TEMPERATURA - NTC Son resistencias de coeficiente de temperatura negativo, constituidas por un cuerpo semiconductor cuyo coeficiente de temperatura sea elevado, es decir, su conductividad crece muy rápidamente con la temperatura. Se emplean en su fabricación óxidos semiconductores de níquel, zinc, cobalto, etc.

Aumentando la tensión aplicada al termistor, se llegará a un valor de intensidad en que la potencia consumida provocará aumentos de temperatura suficientemente grandes como para que la resistencia del termistor NTC disminuya apreciablemente, incrementándose la intensidad hasta que se establezca el equilibrio térmico. Se puede aplicar para alarma contra incendios, control de temperatura de aire acondicionado; indicadores de alertas, como temperaturas de aceite y líquido en un vehículo, etc. 4.5 SENSOR DE TEMPERATURA - PTC Los termistores PTC son resistencias (aumenta la temperatura, aumenta la resistividad) con un Coeficiente Temperatura Positivo y con un valor alto para dicho coeficiente. Los termistores PTC están fabricados con soluciones sólidas BaTiO3.

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Entre algunas aplicaciones que tenemos se puede utilizar en sistemas acústicos, supervisión de la respiración en bebes prematuros, como sensor de temperatura para desmagnetización y protección contra el recalentamiento de equipos tales como motores eléctricos, etc. 5. PROCEDIMIENTO: A. Comprobamos que el transistor (o los transistores) a ser usado este en buenas condiciones. Identificamos sus terminales y medimos su HFE. Dibuje el transistor usado con el nombre de cada uno de sus terminales y alguna otra característica importante que se pueda obtener del catalogo. (en caso de usar mas de un transistor elabore una tabla y dibujo para cada uno) APARIENCIA FISICA Y TERMINALES: PARAMETROS VALOR HFE 250 IC POTENCIA OTROS (Codigo) 2N 3904 B. OPCION 1: Diseñar y calcular un circuito que encienda un foco cuando haya oscuridad, y el foco se apague cuando haya claridad en el ambiente (averigue y detalle las caracteristicas electricas del foco a usar). Todos los transistores que usen deben estar en conmutacion. Para mejorar la sensibilidad y asegurar que el transistor este en conmutación puede usar un potenciometro en la resistencia de base. (usar foco NO LED). CIRCUITO PROPUESTO:

CALCULOS: DATOS:

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 Cálculo con foco (h1) encendido

 LDR con luz =

 LDR sin luz =

Explique tecnicamente el funcionamiento del circuito diseñado. LDR Sin Luz Con Luz

0

Cerrado Abierto

ON OFF

En el circuito al cubrir totalmente la LDR nos dará una intensidad de saturación en la base del transistor, esto hace que exista una intensidad de saturación de colector a emisor haciento trabajar al BJT como interruptor cerrado (en conmutación), lo cual permite que el foco se encienda. C. Armar lo diseñado y comprobar su correcto funcionamiento. Como el transistor debe estar en conmutación, el punto de trabajo del transistor de carga que comanda el foco debe cambiar de la zona de corte a la de saturación. Compruebe que eso suceda midiendo, llenando y comentando los siguientes cuadros de resultados.

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FOCO (O MOTOR) ENCENDIDO: Transistor de carga

0.7

237

Zona de trabajo Saturación

UBICACIÓN DEL PUNTO DE TRABAJO EN LA RECTA DE CARGA.

Explicación: El punto de trabajo del transistor se encuentra en la zona de saturación lo que nos indica que el transistor esta en conmutación por lo tanto existe una , sin embargo no llega a punto máximo de saturación que sería una con un , debido a que la debe ser muy baja para aumentar al máximo la . FOCO (O MOTOR) APAGADO: Transistor de carga

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0

Zona de trabajo Corte

UBICACIÓN DEL PUNTO DE TRABAJO EN LA RECTA DE CARGA.

Explicación: Como se puede observar claramente el punto de trabajo del transistor se encuentra en plena zona de corte lo que nos indica que el transistor se encuentra

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abierto, por lo tanto al no existir una se enciende.

no existe una

por consecuencia el foco no

6. CONCLUSIONES 

Lo más difícil de la práctica fue el diseño debido a que primero no teníamos muy claro como funcionaban ciertos elementos pero luego de hacer una revisión cautelosa de la materia se nos hizo más fácil diseñar según el comportamiento de cada material.



En la práctica al momento de presentar nuestro circuito habíamos calculado mal la (potenciómetro), por lo que teníamos un alto y una baja en comparación a la zona de saturación, sin embargo revisamos y recalculamos la y corregimos el valor, de esta manera obtuvimos una zona de saturación acorde al objetivo de la práctica.



Utilizamos un potenciómetro en la resistencia de base para mejorar la sensibilidad y asegurar que el transistor esté en conmutación.



Es importante mencionar que en teoría pueden existir circuitos funcionalmente ideales, pero en la práctica sucede lo contrario, por eso quizá siempre debe probarse la forma más conveniente para realizar un circuito que dependerá de la experiencia de quien lo realice y de que tan claro tenga el funcionamiento de este.



El circuito realizado en está práctica podría utilizarse en caso de que se necesite detectar ausencia de luz como es el caso de las lámparas de alumbrado público, las cuales se encienden automáticamente en ausencia de luz y se apagan cuando existe la claridad del día.

7. BIBLIOGRAFIA www.ifent.org www.wikipedia.org www.hispavila.com 8. ANEXO Simule el circuito y muestre su funcionamiento (para simular la LDR utilice una resistencia variable)

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 LDR sin luz

 LDR con luz

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