Como mínimo, la fuente de alimentación de 5 VCC debe generar esta cantidad de corriente:
I_OUT = Arduino Nano nominal = 19 mA
+ Arduino Nano D2 output current = current into 2N2222 base
+ Arduino Nano D6 output current = current BS170 gate
+ Relay coil = 79.4 mA
+ Buzzer = 70 mA
Como práctica recomendada, diseñe la fuente de alimentación de 5 VCC para manejar al menos un 30% más de corriente que la corriente de operación nominal / típica que se extrae del suministro del proyecto.
Supongamos que ha elegido \ $ \ beta_ {sat} = 10 \ $ para el transistor NPN 2N2222. Por lo tanto, la corriente que debe obtenerse del pin D2 del Nano en la base del transistor NPN es:
$$
I_ {B_ {sat}} = \ frac {I_ {C_ {sat}}} {\ beta_ {sat}} = \ frac {I_ {C_ {sat}}} {10}
$$
donde \ $ I_ {C_ {sat}} \ $ es la corriente del colector del transistor cuando el transistor está funcionando en modo de saturación (completamente "ENCENDIDO").
El valor del resistor limitador de corriente base del transistor NPN se calcula de la siguiente manera:
$$
R_B = \ frac {V_ {R_B}} {I_ {RB}} = \ frac {V_ {OH} -V_ {BE_ {sat}}} {I_ {B_ {sat}}}
$$
donde \ $ V_ {OH} \ $ es el voltaje mínimo para una salida HIGH lógica (~ 4.2 VDC cuando el pin DIO está obteniendo 20 mA), y \ $ V_ {BE_ {sat}} \ $ es el NPN voltaje del emisor de base cuando se opera en modo de saturación con una corriente de colector de \ $ I_ {C_ {sat}} \ $. (Ejemplo: Si la corriente del LED del optoacoplador es 50 mA cuando está ENCENDIDO, entonces \ $ I_ {C_ {sat}} = 50 \, mA \ $, \ $ I_ {B_ {sat}} = I_ {C_ {sat }} / \ beta_ {sat} = 50 \, mA / 10 = 5 \, mA \ $, y \ $ V_ {BE_ {sat}} \; (@ I_ {C_ {sat}} = 50 \, mA) \; \ approx 0.7 \, VDC \ $.)
Volviendo a la fuente de alimentación de 5 VCC, la potencia que disipa es aproximadamente:
$$
P_D = \ frac {V_ {IN} -5 \, VDC} {I_ {OUT}}
$$
donde \ $ V_ {IN} \ approx 12 \, VDC -0.6 \, VDC = 11.4 \, VDC \ $, y \ $ I_ {OUT} \ $ es como se calculó anteriormente (incluido el > = 30% espacio libre). Por ejemplo, si \ $ I_ {OUT} = 200 \, mA \ $, entonces \ $ P_D \ approx 1.28 \, Watts \ $. Si realiza los cálculos de calor para estas condiciones de voltaje y corriente, y para una temperatura del aire ambiente de 28 ° C, la temperatura del 7805 puede alcanzar ~ 116 ° C o más (sin un disipador de calor), que está por encima del punto de ebullición del agua. !, lo que podría causar que el 7805 se sobrecaliente y se apague solo. Así que sí, va a querer un disipador de calor en el 7805. (nb Mis cálculos "rápidos" muestran que podría probar un disipador de calor por convección natural (no un disipador de calor de aire forzado) cuya resistencia térmica no sea mayor que 19.1 ° C / W. No se olvide de usar grasa térmica y un aislante eléctrico entre el 7805 y su disipador de calor, que agrega ~ 1 ° C / W de resistencia térmica en los cálculos de flujo de calor. Y asegúrese de usar calor. el kit de montaje del fregadero que aísla eléctricamente cualquier sujetador metálico, por ejemplo, el tornillo de metal, de la lengüeta metálica del 7805 que tiene voltaje. ¡No quiere que el tornillo metálico transfiera el voltaje de la pestaña metálica del 7805 al disipador de calor metálico! )
