TRANSISTORES EN CIRCUITOS DE CONMUTACIÓN

Muchas veces se presenta la difícil situación de manejar corrientes o tensiones más grandes que las que entrega un circuito digital, y entonces nos disponemos al uso de transistores, el tema es hacer que estos trabajen en modo corte y saturación sin estados intermedios, es decir que cambien su estado de plena conducción a un profundo corte, y eso es lo que veremos en este pequeño tutorial.

Los transistores a utilizar en estos casos deben tener la suficiente ganancia para que la onda cuadrada, aplicada en su entrada (Base), no sufra ninguna deformación en la salida (Colector o Emisor), o sea que conserve perfecta simetría y sus flancos ascendente y descendente se mantengan bien verticales.

La corriente máxima que puede circular de colector a emisor está limitada por la tensión de polarización de Base y el Resistor o la carga del colector.

Polarización de un transistor NPN como Emisor Común

En este caso el emisor está conectado a masa, se dice que este terminal es común a la señal de base y de colector. El utilizado en este caso un BC547 y estos son algunos de sus datos:

Tensión Base-Colector (VCBO) = 50 V Corriente de Colector (Ic) = 100mA = 0,1A

Cuando la base de Q1 se polariza positivamente, éste conduce la máxima corriente, que le permite Rc.

Rc es la resistencia de carga, que bien podría ser un LED, un relé, etc.

Ic = E/R = 12V / 2200 = 0,0054 = 5,4 mAIb = E/R = 12V / 10000 = 0,0012 = 1,2 mA

Es decir la corriente total Colector-Emisor es 6,6mA.

Conexión como seguidor emisivo:

En esta situación se toma la señal de salida desde el Emisor donde se encuentra la Resistencia de carga, observa que este esquema comparado al anterior tiene la misma fase de salida que la de entrada.

También hay casos en que necesitas que el transistor esté conduciendo permanentemente (estado de saturación) y que pase al corte ante la presencia de un pulso eléctrico, esto sería lo inverso de lo visto anteriormente, para lograr esto, los circuitos anteriores quedan como están y sólo se reemplazan los transistores por los complementarios, o sea donde hay un NPN se conecta un PNP.

Cuando la señal es negativa:

En ocasiones se da el caso en que las señales lógicas recibidas son negativas o de nivel bajo, para entonces se puede utilizar un transistor PNP, por ejemplo: el BC557, que es complementario del BC547, para conseguir los mismos resultados. En la siguiente figura se representa esta condición, es decir, un acoplamiento con transistor PNP.

Análisis para la conexión de un RELE:

El diodo en paralelo con la bobina del relé cumple la función de absorber las tensiones que se generan en todos los circuitos inductivos.

Si la bobina del relé tiene 50 Ohm de resistencia y funciona a 12 V, puedes calcular el consumo de corriente que tiene el relé, para así saber que transistor utilizar:

Ic = E/R = 12V / 50 = 0,24 = 240 Ma

Con este resultado no se puede utilizar el BC547, cuya corriente máxima es de 100mA, pero si lo puede hacer un BC337, es conveniente no superar el 50% de la corriente que entregan los transistores.

Ahora bien, si la señal que se aplique a la base del transistor tiene la suficiente amplitud (tensión) y suficiente intensidad (Amper), no habrá dificultad y la corriente de base también será suficiente para saturar el transistor, que conmutará en forma efectiva el relé.

Montajes Darlington:

En esta conexión se utiliza un BC337 (NPN) el cual si soporta los 240mA que se necesitaba anteriormente, pero además un transistor de baja potencia como el BC547 (NPN).En este tipo de montajes, hay que lograr previamente una ganancia en corriente y esta corriente aplicarla a la base del BC337, esta es la finalidad del montaje en Darlington.

En este circuito el Transistor BC337 es el que recibe la carga del relé y el BC547 solamente soporta la corriente de base del BC337, además la ganancia se multiplica sin cargar la salida del componente que entrega la señal, ya que ahora la corriente que drena el 547 es tomada de la misma fuente y aplicada a la base del 337. De este modo la resistencia de base del 547 puede ser elevada ya que necesitamos una corriente mucho menor en la misma.

En el siguiente gráfico se describe como lograr la conmutación de un relé con un transistor de salida NPN. incluso utilizando tensiones diferentes.

En esta situación como vemos es necesario agregar un transistor de baja potencia, ya que la corriente que debe manejar es la de base.

Con la entrada en "1": El BC547 conduce y envía a masa la base del BC337 de este modo se mantiene el corte.

Con la entrada en "0": El 547 pasa al corte y su colector queda "abierto", ahora sí se polariza la base del 337 y conmutando el relé.

Otro caso de conmutación con diferentes tensiones.

Suponiendo que el consumo de un relé sea 200mA.

Para los cálculos de polarización siempre se debe tomar el menor Beta-B-(hfe) que indiquen los manuales de los transistores, o sea que si dice 100 a 300, tomamos 100. Veamos que corriente de base se necesita de acuerdo a estos datos:Ib = Ic / Hfe = 200mA / 100 = 2mA

Donde: Ib = Intensidad de Base (en mA) Ic = Intensidad de Colector Hfe = Ganancia

Ahora veamos que valor de resistencia de base es necesario para lograr 2mA con una fuente de 5V, que es la salida que entrega el separador del ejemplo

R = E / I = 5V / 0,002A = 2500 ohm (un valor normalizado es 2k2)

También se puede utilizar un transistor para cebar una compuerta, tanto en un TRIAC, como en un tiristor SCR.Método con muy pocos elementos electrónicos y muy seguro.

Alarma por láser

  El alcance de este alarma es de unos 300 m. entre el láser y la LDR, la luz del láser debe incidir en la foto resistencia de forma que cuando el haz es interrumpido se produce la activación de la alarma, en caso de que el láser sea muy potente deberá proteger la LDR con un dispositivo que amortigüe el haz luminoso

V max: simple 12V DC I  max: 0.1A

R1 100 kΩ C1 100 µF LDR FR-27R2 2.2 MΩ C2 220 µF TR1 BC548R3 47 kΩ   TR2 BC548R4 1 kΩ   TR3 BC548R5 1.2 kΩ   IC1 LM555     Láser de 1,0 Mw.

Alarma activada por Luz

  Esta alarma se activa cuando recibe luz a través del foto-transistor, sirve para controlar áreas oscura ( zonas donde no debe entrar la luz ), también como detector de grietas, etc. El foto transistor es un componente muy sensible a la luz por ello cuando este reciba el nivel de luz pre-establecido por la resistencia de 300 kΩ hará que el IC pase a un nivel alto activando el transistor de salida y este al altavoz, el tono de salida de audio es de 100 Hz.si quiere experimentar instale una resistencia variable de 500 kΩ en lugar de la fija de 300 kΩ, y buscar el punto de sensibilidad que mas interese.

v max: simple 12v dc I  max: 0.1A

R1 300 kΩ C1 0.1 µf D1 1N4001 R2 15 kΩ C2 6.8 µf IC1 CD4011 R3 1 kΩ    R4 220 Ω    

ALARMA CON CONTACTOR MAGNÉTICO

Esta alarma actúa con un contacto magnético ideal para ser colocado en puertas o ventanas, además te permite fijar el tiempo de activación a través de RV1 hasta unos 35s y controlar el tono de los sonidos de la alarma.Los transistores Q1 y Q2, realizan la función de oscilador, por lo tanto la frecuencia y tono del Buzz.IC1 555 RV1 1MΩ C1 33 µFQ1 BC547 R2 1K Ω C2 10 µFQ2 BC547 R3 1K Ω C3 1 µF  R5 330 Ω C4 1 µF  R6 680 Ω    R7 680 Ω    RV2 50K Ω    RV3 50K Ω   AlimentaciónVcc = 12V a 1A

Detector nivel de liquido

El circuito esta formado por un circuito integrado que en su interior contiene cuatro puertas NAND.  La primera de ellas se empleo para, por un lado detectar resistencia entre los electrodos y por el otro para oscilar produciendo el sonido de la alarma. Las tres restantes se configuraron en paralelo para amplificar la salida y colocarlo sobre el altavoz (previo bloqueo de la continua con un condensador). La detección del liquido se efectúa por medio de dos electrodos de al menos cinco centímetros de largo y separados uno del otro por no mas de un centímetro. Estos electrodos, al entrar en contacto con el liquido producen una cierta resistencia (mucho menor al mega) provocando un estado ALTO en la terminal 1. Activada esta entrada queda esta puerta oscilando gracias a la resistencia de 470 Ω y el condensador de 1 µF. El altavoz puede ser cualquiera de una radio portátil y la impedancia puede estar entre 4 y 16 Ω sin problemas.

Alimentación:

V max: simple 12V DC I  max: 0.1A

Detector de proximidad por electroestática

el principio por el cual este sistema detecta la presencia de personas se basa en captar las cargas de electricidad estática de las mismas a través de una antena de pequeñas dimensiones. Este método, muy fiable y económico, se empleó hasta no hace mucho tiempo atrás. Con la aparición de los detectores IRP microcontrolados y su excelente rendimiento poco a poco estos equipos fueron dejando de verse pero no por ello debemos despreciarlos. en el esquema apreciamos la antena captora (un trozo metálico de 10x15 cm.) conectado a un circuito amplificador sintonizado formado por las dos puertas (a y b) y los condensadores ajustables. Precisamente estos dos condensadores deben ser calibrados a fin de obtener una buena sensibilidad y ningún falso disparo. La señal saliente es aplicada a una tercera compuerta la cual le da amplificación suficiente para mover el transistor y éste último acciona el Led y al mismo tiempo pone a masa la salida.  El circuito integrado es un CD4049 el cual posee seis buffers inversores de alta sensibilidad (de los cuales usamos solo tres).

v max: simple 12v dc I  max: 0.1A

Conmutador por barrera

Este circuito detecta presencia al ser interrumpido el haz de luz que cae sobre la célula LDR, el potenciómetro de  10 kΩ se usa para la sensibilidad necesaria de activación,

La impedancia del relé no debe ser inferior a 60 Ω. Funcionamiento: Al no recibir luz la fotorresistencia LDR, el transistor se satura y activa el relé.

Alimentación :

V max: simple 6V DC I  max: 0.1A

Termostato electrónico

Este circuito permite controlar el encendido de un ventilador de refrigeración con tan sólo un puñado de componentes.Las resistencias de 10K y 22K fijan el punto en el cual el ventilador se encenderá (T). El transistor FET debe ser adecuado a la tensión y corriente manejada por el ventilador. La alimentación del LM56 es de 5V mientras que la alimentación del ventilador debe ser la adecuada a su motor.Internamente el LM56 dispone de dos referencias configurables de temperatura y dos salidas NPN de control. Lo que quiere decir que con un LM56 podemos controlar dos ventiladores en dos etapas diferentes. Dentro mismo del integrado está el sensor de temperatura.

Alimentación:

V max: simple 12 V DC I  max: 0.1A

Termostato electrónico programable

; Control de temperatura con LM35 y pantalla de LCD; Una salida se activa ante una temp. baja y se desactiva ante una alta ambas seteables; Guarda los parámetros en la EEPROM; Micro: PIC16F870 a 4MHz XT

pcl equ 0x02 ;Contador de programa (Parte baja)estado equ 0x03 ;Registro de estadosptoa equ 0x05 ;Puertos de E/Sptob equ 0x06ptoc equ 0x07intcon equ 0x0B ;Controlador de interrupcioneseedata equ 0x0C ;Registro de datos de la EEPROMeeaddr equ 0x0D ;Registro de direccion de la EEPROMadres equ 0x1E ;Resultado de la conversión A/D (HIGH / LOW)adcon equ 0x1F ;Configuración del conversor A/Duni equ 0x20 ;Usados para manejar los datos a mostrar en displaydec equ 0x21cen equ 0x22tiempo1 equ 0x23 ;Usados para temporizartiempo2 equ 0x24letra equ 0x25 ;Usado para apuntar la letra a colocar en el LCDmenor equ 0x26 ;Temperatura de activaciónmayor equ 0x27 ;Temperatura de desactivaciónbuffer equ 0x28 ;Usado como registro temporal

#define CARRY estado, 0 ;Bit de acarreo#define CERO estado, 2 ;Flag indicador de resultado cero#define RP0 estado, 5 ;Bit 0 selector de página de memoria#define RP1 estado, 6 ;Bit 1 selector de página de memoria#define ADGO adcon, 2 ;Bit que inicia la conversión (1) / Indica finalización (0)#define EEREAD eedata, 0 ;Bit que inicia la lectura de la EEPROM#define EEWRITEeedata, 1 ;Bit que inicia la escritura de la EEPROM - Indica finalización

#define EEWREN eedata, 2 ;Bit que habilita la escritura en la EEPROM#define EEAREA eedata, 7 ;Bit que selecciona el área de EEPROM a utilizar (0=AREA DE DATOS)#define MINS ptoa, 1 ;Sube el punto mínimo#define MINB ptoa, 2 ;Baja el punto mínimo#define MAXS ptoa, 3 ;Sube el punto máximo#define MAXB ptoa, 4 ;Baja el punto máximo#define BUZZER ptoc, 3 ;Salida al aviso acústico#define RELE ptoc, 4 ;Relé que maneja la carga (calefactor / enfriador)#define LCDE ptoc, 6 ;Habilitación del LCD#define LCDRS ptoc, 7 ;Selección de modo del LCD

bsf RP0 ;Pasa a página 1bcf RP1movlw b'00011111' ;Configura puerto Amovwf ptoaclrf ptob ;Puerto B completo como salidas (bus del LCD)clrf ptoc ;Puerto B completo como salidasmovlw b'10001110' ;Configura los pines del Puerto Amovwf adcon ;AN0 como única entrada análogabsf RP1 ;Pasa a página 3bcf EEAREA ;Selecciona el banco de EEPROM de datosbcf RP1 ;Pasa a página 0bcf RP0movlw b'01000001' ;Enciende y configura el convertidor A/D -

Selecciona AN0 como entradamovwf adcon

clrf ptoa ;Apaga todoclrf ptobclrf ptoc

bsf RP1 ;Pasa a la página 2 de memoriaclrf eeaddr ;Direcciona la primera posición de la EEPROMbsf RP0 ;Pasa a la página 3 de memoriabsf EEREAD ;Inicia la lectura de la EEPROMbcf RP0 ;Vuelve a la página 3 de memoriamovf eedata, 0 ;Dato Leído de la EEPROM -> Wmovwf menor ;Guarda el dato leído de la EEPROM en MENOR

(punto de activación del relé)incf eeaddr ;Direcciona a la segunda posición de la EEPROMbsf RP0 ;Pasa a la página 3 de memoriabsf EEREAD ;Inicia la lectura de la EEPROMbcf RP0 ;Vuelve a la página 3 de memoriamovf eedata, 0 ;Dato Leído de la EEPROM -> Wmovwf mayor ;Guarda el dato leído de la EEPROM en MAYOR

(punto de desactivación del relé)bcf RP1 ;Pasa a la página 0 de memoria

movlw b'00111000' ;Comunicación con el LCD a ocho bits - Dos líneas de texto

call CONTROLmovlw d'2'call DEMORA ;Demora 2ms

movlw b'00000110' ;Mensaje estático, se desplaza el cursor hacia la derecha

call CONTROLmovlw d'2'call DEMORA ;Demora 2msmovlw b'00001100' ;Enciende el display - Oculta el cursor - Caracter

fijocall CONTROLmovlw d'2'call DEMORA ;Demora 2msmovlw b'00000001' ;Limpia la pantalla y pone cursor en posición inicialcall CONTROLmovlw d'2'call DEMORA ;Demora 2ms

clrf letra ;Coloca el título en el LCDOTRA movf letra, 0 ;Letra actual -> W

call LINEA1 ;Obtiene el caracter a colocar desde la tablacall DATO ;Envía el caracter al LCDincf letra, 1

movf letra, 0 ;Comprueba si ya envió los 16 caracteres del títulosublw d'16'btfss CEROgoto OTRA ;Si no llego a la letra 16 sigue enviando

movlw 0xC0 ;Posiciona el cursor en la 2da. lineacall CONTROLmovlw d'1'call DEMORA ;Demora 1ms

clrf letra ;Coloca el título en el LCDOTRA2 movf letra, 0 ;Letra actual -> W

call LINEA2 ;Obtiene el caracter a colocar desde la tablacall DATO ;Envía el caracter al LCDincf letra, 1

movf letra, 0 ;Comprueba si ya envió los 16 caracteres del títulosublw d'16'btfss CEROgoto OTRA2 ;Si no llego a la letra 16 sigue enviando

call VERINF ;Coloca en el LCD la temp. inferior (de activación)call VERSUP ;Coloca en el LCD la temp. superior (de

desactivación)

CICLO bsf ADGO ;Inicia la conversión A/Dbtfsc ADGO ;Espera que termine de convertirgoto $ -1

bsf RP0 ;Pasa a página 1 (para acceder a los ocho bits bajos del resultado)

movf adres, 0 ;Resultado de conversión -> Wbcf RP0 ;Pasa a página 1

movwf buffer ;Guarda el dato obtenido de ADRESL en el buffer temporal

bcf CARRY ;Limpia el CARRYbtfsc adres, 0 ;Mira el bit menos significativo de ADRESH (Bit 8)bsf CARRY ;Si está en 1 pone en uno el carryrrf buffer, 1 ;Hace desaparecer el bit 0 de ADRESL, mete el bit 0 de

ADRESH por el 7 de ADRESL

movf menor, 0;Punto de activación -> Waddlw d'1' ;Suma 1 a Wsubwf buffer, 0 ;W = Temp. Actual - (Menor + 1)btfss CARRY ;Si dio negativo es porque la temp. medida es igual

o menor al punto de activaciónbsf RELE ;Si dio negativo (si carry = 0) acciona el relé

movf mayor, 0;Punto de desactivación -> Wsubwf buffer, 0 ;W = Temp. Actual - (Mayor)btfsc CARRY ;Si dio negativo es porque aún no alcanzó la temp.

de desactivaciónbcf RELE ;Si dio positivo (si carry = 1) desactiva el relé

movf buffer, 0 ;Dato digitalizado -> Wcall DECIMAL ;Obtiene UNI, DEC y CEN con el agregado de 30h

para la tabla ASCII

movlw 0x8D ;Coloca el cursor en la posición 0Dh de la pantalla.call CONTROL

movf cen, 0 ;Coloca en el LCD las centenascall DATOmovf dec, 0 ;Coloca las decenascall DATOmovf uni, 0 ;Coloca las unidadescall DATO

btfss MINS ;Mira el pulsador de incremento en temp. de activación

call SUBEMINbtfss MINB ;Mira el pulsador de decremento en temp. de

activacióncall BAJAMINbtfss MAXS ;Mira el pulsador de incremento en temp. de

desactivacióncall SUBEMAXbtfss MAXB ;Mira el pulsador de decremento en temp. de

desactivacióncall BAJAMAX

goto CICLO ;Vuelve a medir y mostrar

LINEA1 addwf pcl, 1 ;Suma el contenido de W al contador de programa (para explorar la tabla)

retlw "T"retlw "E"retlw "M"

retlw "P"retlw "E"retlw "R"retlw "A"retlw "T"retlw "U"retlw "R"retlw "A"retlw ":"retlw " "retlw " "retlw " "retlw " "

LINEA2 addwf pcl, 1 ;Suma el contenido de W al contador de programa (para explorar la tabla)

retlw " "retlw " "retlw " "retlw " "retlw " "retlw " "retlw b'01111111' ;Flecha izquierdaretlw "-"retlw "-"retlw b'01111110' ;Flecha derecharetlw " "retlw " "retlw " "retlw " "retlw " "retlw " "

SUBEMIN incf menor, 1;Suma 1 a la temp. de activacióncall VERINF ;Actualiza la información en el LCDbtfss MINS ;Espera que suelte el pulsadorgoto $ -1goto SAVEMIN ;Una vez que suelta la tecla va a guardar el

parámetro

BAJAMIN decf menor, 1;Resta 1 a la temp. de activacióncall VERINF ;Actualiza la información en el LCDbtfss MINB ;Espera que suelte el pulsadorgoto $ -1

SAVEMINbsf RP1 ;Pasa a página 2clrf eeaddr ;Direcciona el primer byte de la EEPROMmovf menor, 0movwf eedata ;Temp. Activación -> EEPROMcall EESAVE ;Ejecuta la rutina de grabaciónbcf RP1 ;Pasa a página 0goto TIC ;Va a hacer el TIC de teclado

SUBEMAX incf mayor, 1;Suma 1 a la temp. de desactivacióncall VERSUP ;Actualiza la información en el LCD

btfss MAXS ;Espera que suelte el pulsadorgoto $ -1goto SAVEMAX ;Una vez que suelta la tecla va a guardar

el parámetro

BAJAMAX decf mayor, 1;Resta 1 a la temp. de desactivacióncall VERSUP ;Actualiza la información en el LCDbtfss MAXB ;Espera que suelte el pulsadorgoto $ -1

SAVEMAX bsf RP1 ;Pasa a página 2movlw d'1'movwf eeaddr ;Direcciona el 2do. byte de la EEPROMmovf mayor, 0movwf eedata ;Temp. Activación -> EEPROMcall EESAVE ;Ejecuta la rutina de grabaciónbcf RP1 ;Pasa a página 0goto TIC ;Va a hacer el TIC de teclado

EESAVE bsf RP0 ;Pasa a página 3bsf EEWREN ;Habilita la escritura en la EEPROMmovlw 0x55 ;Secuencia de seguridadmovwf eeaddrmovlw 0xAAmovwf eeaddrbsf EEWRITE ;Inicia la grabaciónbcf EEWREN ;Deshabilita la escriturabtfsc EEWRITE ;Espera que termine de grabargoto $ -1bcf RP0 ;Pasa a página 2return

TIC bsf BUZZER ;Acciona el buzzermovlw d'100'call DEMORA ;Deja sonar el buzzer durante 100msbcf BUZZERreturn

CONTROL bcf LCDRS ;Pone en bajo la línea de modo del LCD (Control)

goto ENVIAR ;Se saltea la sig. líneaDATO bsf LCDRS ;Pone en alto la línea de modo del LCD (Dato)ENVIAR movwf ptob ;Coloca el dato o control a enviar en el bus del LCD

movlw d'1'call DEMORA ;Demora 1msbsf LCDE ;Habilita el LCDmovlw d'1'call DEMORA ;Demora 1msbcf LCDE ;Deshabilita el LCDmovlw d'1'call DEMORA ;Demora 1msreturn

DECIMALmovwf uni ;Convierte el dato presente en W en UNI, DEC y CEN

clrf decclrf cenmovlw d'100' ;Determina la cant. de centenas

CENTENA subwf uni, 1btfss CARRYgoto CIENincf cen, 1goto CENTENA

CIEN addwf uni, 1movlw d'10' ;Determina la cant. de decenas

DECENA subwf uni, 1btfss CARRYgoto DIEZincf dec, 1goto DECENA

DIEZ addwf uni, 1 ;Uni queda con la cant. de unidades (sin decenas ni centenas)

movlw 0x30 ;Le suma 30h a los valores de UNI, DEC y CEN para que queden en ASCII

addwf uni, 1addwf dec, 1addwf cen, 1return

DEMORAmovwf tiempo2 ;Demora tantos milisegundos como valor en wTOP2 movlw d'110'

movwf tiempo1TOP1 nop

nopnopnopnopnopdecfsz tiempo1, 1goto TOP1decfsz tiempo2, 1goto TOP2return

VERINF movf menor, 0;Temperatura de activación -> Wcall DECIMAL ;Obtiene UNI, DEC y CEN en formato ASCIImovlw 0xC2 ;Posiciona el cursor en el tercer caracter de la 2da.

líneacall CONTROL ;para escribir el punto de activaciónmovlw d'1'call DEMORA ;Demora 1msmovf cen, 0 ;Coloca en el LCD las centenascall DATOmovf dec, 0 ;Coloca las decenascall DATOmovf uni, 0 ;Coloca las unidadescall DATOreturn

VERSUP movf mayor, 0;Temperatura de desactivación -> Wcall DECIMAL ;Obtiene UNI, DEC y CEN en formato ASCIImovlw 0xCB ;Posiciona el cursor en el caracter 12 de la 2da.

líneacall CONTROL ;para escribir el punto de desactivaciónmovlw d'1'call DEMORA ;Demora 1msmovf cen, 0 ;Coloca en el LCD las centenascall DATOmovf dec, 0 ;Coloca las decenascall DATOmovf uni, 0 ;Coloca las unidadescall DATOreturn

org 0x2100 ;Guarda los parámetros por default en la EEPROMdata 0x28 ;Punto de activación: 40 gradosdata 0x32 ;Punto de desactivación: 50 grados

end