¿Puedo usar un condensador y un transistor para crear un circuito que apague automáticamente un LED después de un período de tiempo?

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Soy extremadamente nuevo en electrónica y encuentro que aprendo mejor cuando tengo ejemplos físicos para examinar. Estoy tratando de entender cómo funcionan los condensadores y los transistores a nivel práctico, y pensé que esta podría ser una buena manera de obtener una mejor comprensión.

Entonces, digamos que tengo este circuito:

Suponiendo que el condensador esté completamente descargado cuando la batería se conecta por primera vez, ¿se encenderá el LED y luego se apagará después de unos 15 segundos? Aquí está mi razonamiento, y mi expectativa (extremadamente ignorante e ingenua) de cómo fluirá el circuito:

  • Cuando la batería está conectada, la corriente fluye a través de R1 hacia C1, cargando C1
  • 5RC = 5 * 3000 * 0.001 = 15, por lo que C2 debería tardar 15 segundos en cargarse
  • Durante ese tiempo, la corriente fluye hacia la base de T1, lo que permite que la corriente fluya entre el colector y el emisor, lo que alimenta el LED
  • Cuando C1 está completamente cargado, la corriente deja de fluir hacia la base de T1, por lo tanto, la corriente deja de fluir entre el colector y el emisor, por lo que el LED se apaga.

¿He malinterpretado fundamentalmente cómo funcionan los condensadores en los circuitos de CC, y quizás también cómo funcionan los transistores? Si es así, ¿cómo se podría volver a trabajar este circuito para producir el resultado que estoy esperando (es decir, un circuito que usa un capacitor y un transistor para apagar automáticamente un LED después de un período de tiempo)?

    
pregunta sdmtr

4 respuestas

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Hay tantas cosas mal con ese circuito, volvamos al principio.

El transistor es una válvula que permite que la corriente fluya a través de él desde el colector hasta el emisor (la flecha puntiaguda) cuando la corriente se inyecta en la base .. como se muestra a continuación.

Como tal, siempre que alimentes corriente a la base, la corriente fluirá a través del transistor y, si el voltaje en la base es lo suficientemente alto, actuará como un tipo de interruptor.

Cuando se enciende, la corriente puede fluir desde la batería a través del LED que la ilumina. El LED solo puede soportar tanta corriente o se quemará. La resistencia se incluye para limitar esa corriente a la cantidad nominal especificada por las especificaciones del fabricante.

simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab

Así que ahora tienes un circuito que encenderá un LED.

Ahora necesitas conducir ese circuito con algo que lo encienda por un tiempo y luego lo apague. Ahora tu idea es hacer algo como esto.

simular este circuito

La idea de ser C1 tarda un poco en cargarse a través de la base limitada por la resistencia. De hecho, con los valores indicados, el transistor comenzará a apagarse unos ocho segundos después de que se aplique la alimentación.

Desafortunadamente, un capacitor de 1mF es bastante grande y costoso físicamente. La opción de resistencia también afecta la corriente en el LED.

Una mejor solución para esta tarea es usar un dispositivo diferente como un MOSFET de canal N.

simular este circuito

Un MOSFET está controlado por voltaje no corriente. Esto desacopla efectivamente el lado de sincronización del lado de conducción. Eso significa que puede usar resistencias mucho más grandes, y por lo tanto un condensador más pequeño para la temporización sin afectar la corriente del LED.

    
respondido por el Trevor_G
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Vamos a volver a dibujar el esquema. Creo que o bien malinterpreta la dirección convencional de la corriente o bien cómo se dibuja el diodo (cátodo y ánodo). La razón por la que estoy bastante seguro de que no entendió algo así es porque, de lo contrario, escribió una descripción razonada. Así que vamos a tomar su descripción y volver a dibujar el esquema.

Antes de hacer eso, hay algo más en lo que debes trabajar de inmediato. Y eso es aprender cuándo dibujar cables y cuándo no. El exceso de cableado a menudo no agrega nada a la comprensión de un circuito, pero agrega "pequeños cables negros que van de aquí para allá" que pueden actuar para confundir en lugar de mejorar la lectura. Y hay orientación. Es posible que no entienda este punto de inmediato, pero guárdelo para más tarde. Si solo observa un esquema como una imagen que reside en una hoja grande de papel, desea que el flujo de corriente pase de arriba (más positivo) a más abajo (más negativo) y que el flujo de señal vaya de izquierda a derecha (entradas) a derecho (productos). En términos generales, estas reglas funcionan bien para ayudar a comunicar un esquema mejor que no seguirlas. (Por supuesto, hay casos de esquina o expresiones idiomáticas donde las reglas probablemente deberían romperse. Pero esas son raras.)

simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab

  1. La batería y / o la fuente de alimentación no son realmente necesarias porque la mayoría de nosotros simplemente podemos tomar nota de la tensión de un nodo y hacer la suposición correcta sobre la intención. Además, el transporte de cables solo para mostrar un riel de suministro y las conexiones de la línea de tierra es más para las personas que desean conectar un circuito que para las personas que quieren discutir cómo funciona un circuito . Diferentes necesidades. Es una distracción, además. Aunque la mayoría aprende a superarlo rápidamente y a la carne del asunto, con o sin todo eso, sigue siendo innecesario.
  2. He mostrado \ $ R_1 \ $ y \ $ C_2 \ $ con corrientes que fluyen en la hoja hacia abajo. También podría haberlos mostrado horizontalmente. Si uno quiere ver este tramo como una "señal" que debe fluir de izquierda a derecha, o como una conexión de circuito donde la corriente debería fluir de arriba a abajo, es una cuestión de lo que desea para comunicarse, supongo. Pero aquí decidí que no estamos hablando de "señal" sino más bien de las condiciones iniciales del circuito que conducen a condiciones posteriores del circuito. Así que lo muestro de esta manera.
  3. Tenga en cuenta que he dado por sentado que todavía desea hablar sobre un suministro \ $ + 9 \: \ textrm {V} \ $ y que necesitaba invertir las direcciones de las flechas, como es el caso hoy que la flecha de la unión PN del semiconductor apunta de más positivo a más negativo, cuando está activo.
  4. He usado un transistor PNP para ser consistente con el resto.

Suponiendo que el LED, cuando está encendido, cae aproximadamente \ $ 2 \: \ textrm {V} \ $ (rojo), y si las condiciones iniciales para el condensador son que hay cero voltios a través de él, entonces, sí ... \ $ R_1 \ $ suministrará corriente base en el transistor PNP y lo activará. Yo esperaría una corriente de base de aproximadamente:

$$ I_B \ approx \ frac {9 \: \ textrm {V} -2 \: \ textrm {V} -750 \: \ textrm {mV}} {3 \: \ textrm {k} \ Omega + \ izquierda (\ beta + 1 \ derecha) \ cdot 330 \: \ Omega} $$

Si \ $ \ beta \ approx 200 \ $, esto sugiere aproximadamente \ $ 90 \: \ mu \ textrm {A} \ $ de la corriente base. Multiplicado por \ $ \ beta + 1 \ $ para obtener la corriente del emisor (con la esperanza de que el BJT esté activo y aún no saturado), obtengo una corriente del emisor de aproximadamente \ $ 18 \: \ textrm {mA} \ $. Esto sugiere una caída de \ $ 18 \: \ textrm {mA} \ cdot 330 \: \ Omega \ approx 6 \: \ textrm {V} \ $ en \ $ R_2 \ $. Entonces, esto significa aproximadamente \ $ 9 \: \ textrm {V} -2 \: \ textrm {V} -6 \: \ textrm {V} = 1 \: \ textrm {V} \ $ en el propio emisor y eso significa que \ $ \ vert V_ {BE} \ vert = 1 \: \ textrm {V} \ $ y que el BJT todavía está activo y aún no está saturado. Así que mi suposición nace y puedo aplicar el \ $ \ beta \ $ que asumí anteriormente.

Esa es la condición inicial. A medida que el capacitor se carga, mientras escribe, actúa para oponerse a la tensión restante que queda disponible para suministrar la corriente base (vea la ecuación anterior y ahora también reste la tensión del capacitor en el numerador) y la corriente del colector disminuye gradualmente con el tiempo, llegando a ser extinguido cuando el voltaje restante cae por debajo de la capacidad de mantener activo el BJT (de manera útil, cuando cae por debajo de \ $ 550-600 \: \ textrm {mV} \ $.)

El período de tiempo, o \ $ \ tau \ $, será el valor del capacitor multiplicado por la resistencia asociada. En este caso, esta resistencia es "como se ve" por el capacitor e incluirá ambas resistencias de esta manera: \ $ R_2 \ cdot \ left (\ beta + 1 \ right) + R_1 \ $. Entonces con sus valores y asumiendo que \ $ \ beta = 200 \ $, entonces \ $ \ tau = 1 \: \ textrm {mF} \ cdot \ left (\ left (\ beta + 1 \ right) \ cdot R_2 + R_1 \ derecha) \ approx 70 \: \ textrm {s} \ $. Lo cual es bastante largo.

    
respondido por el jonk
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Los condensadores "bloquean" el flujo de voltaje de corriente continua. Por lo tanto, sería difícil encender "on" el transitor con una red de serie de condensadores de resistencia a la base. Mira la mitad de un multivibrador monoestable cct. El condensador en la base se carga como rc tasa de carga de tiempo. Tan pronto como el voltaje de la base alcance el voltaje de "base requerida", el capacitor se descarga a través de la base al emisor. El transistor se desactiva. El valor práctico requerido para su proyecto tiene sus limitaciones en cuanto a valor de componente y tamaño físico. La corriente de led requerida es un factor importante. Mira los circuitos usando NE555 ic. Disfrutarás de esos. Lea sobre la región de agotamiento de la unión pn de los diodos N y transistores. El transistor es como un componente que "transfiere resistencia" de una etapa a otra. Con la ley de ohmios en juego, todo el cambio, el tipo de amplificación analógica se vuelve más amplio, incluidos los cambios de fase durante la amplificación. Podría escribir un artículo sobre eso, supongo. Para las mentes curiosas ...

    
respondido por el user147431
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TODOS

El cct original funcionará (es un simple seguidor de emisores para quienes no lo saben) PERO como la tapa no puede descargarse en otro ciclo, el LED permanecerá apagado hasta que se desconecte la alimentación y la tapa se auto descargue debido a una fuga.

    
respondido por el LPL

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