UNIVERSIDAD DE ANTIOQUIA FACULTAD DE INGENIERÍA BIOINGENIERÍA

LABORATORIO DE ELECTRÓNICA ANALÓGICA I

Benitez González Laura cc: 1020454916 García Álvarez Cristian León cc: 1152435962

INFORME PRÁCTICA #8

MANEJO DE TRANSISTORES EN LA ACTIVACIÓN DE ALTA POTENCIA

1. Presentar un informe del desarrollo de la práctica, procedimiento empleado, figuras,

consultas, cálculos y justificación de los resultados obtenidos.

1.1. Encendido de Buzzer con transistor funcionando como switch.

Inicialmente se conecta el Buzzer directamente a la fuente de voltaje a 5V, donde

inmediatamente empieza a producir sonido, luego se reduce el voltaje hasta que el

Buzzer deja de sonar y en ese momento se observa la corriente que se está

consumiendo. Con dicho valor de corriente se realizan los cálculos necesarios para

obtener el valor de R1 que permite activar un transistor como un SW (funcionando en

corte y saturación) cuando se presione un pulsador como entrada de control. La figura

1 muestra el esquema del montaje implementado, donde Q1 es un transistor de baja

potencia (2N3904) e es la corriente obtenida previamente para el Buzzer.

Figura 1. Esquema del montaje para encender Buzzer con transistor funcionando como switch.

1.2. Encendido de Buzzer con transistor funcionando como switch y voltaje variable.

A partir de los cálculos realizados para el circuito del numeral anterior, se diseña un

segundo circuito que active el Buzzer cuando se tenga un voltaje mayor de 2.5V y

cuando sea menor de 2.5V lo desactive. Para ello se emplea una fuente de voltaje de

5V, un divisor de voltaje con dos resistencias iguales para generar 2.5V, un

potenciómetro para simular el voltaje variable y un integrado LM324 como comparador

de voltaje. En la figura 2 se presenta el esquema del montaje realizado.

Figura 2. Esquema del montaje para encender Buzzer con transistor funcionando como switch y un voltaje

variable.

1.3. Encendido de bombilla de 110VAC con transistor funcionando como switch.

Diseñar e implementar un circuito que encienda un bombillo de 110VAC desde una

etapa digital (Vout=5V), dibuje la configuración de pines del relé utilizado y anexe

todos los cálculos. NOTA: favor tener en cuenta el uso de fusibles para evitar posibles

daños en el laboratorio.

Para el montaje se utiliza un relé a 5V cuya configuración de pines se presenta en la

figura 3, donde los pines 1 y 2 son los pines de la bonina, A y C forman el switch

normalmente cerrado y A y B forman el switch normalmente abierto. A dicho relé se le

mide la corriente que consume al conectar los pines de la bobina a la fuente de voltaje y se toma este valor como para determinar el valor de la resistencia R2, teniendo en

cuenta que Q2 es un es un transistor de baja potencia (2N3904). En la figura 4 se

presenta el esquema del montaje realizado, donde se implementa adicionalmente un

diodo rueda libre (1N4148) y un fusible.

1.4. Investigar cómo se construye una configuración Darlington con dos transistores

NPN y construya una con los transistores 2N3904 y D882, para activar un motor DC

(cualquiera) desde una etapa digital o 5V aplicados a la base del transistor. al motor se

le debe medir la corriente que consume antes de realizar cualquier cálculo con los

transistores.

Inicialmente se mide la corriente que consume el motor cuando se conecta

directamente a la fuente de voltaje a 9V y se interrumpe manualmente su giro, este

Figura 3. Configuración de pines del relé. Vista inferior.

Figura 4. Esquema del montaje para encender bombilla de 110VAC con transistor funcionando como switch.

valor de corriente se toma como para determinar el valor de R3, teniendo en cuenta

que Q3 es un transistor de baja potencia (2N3904) y Q4 es un transistor de mediana

potencia (D882). En la figura 5 se presenta el esquema del montaje realizado, donde

se implementa adicionalmente un diodo rueda libre (1N4148).

Se procede a realizar los cálculos para el transistor Darlington (figura 5):

Como es muy grande entonces , y por tanto .

Finalmente, haciendo , es decir tomando como despreciable la corriente de

base de Q3, se obtiene la relación para en un transistor Darlington, dada por

.

Al medir la corriente que consume el motor se obtiene , y el de

saturación se obtiene como:

De esta forma se obtiene que la corriente de base estará dada por:

Figura 5. Esquema del montaje para encender motor DC con transistor funcionando como switch.

Conclusiones

El transistor bipolar es un dispositivo gracias al cual es posible controlar

potencias de gran magnitud a partir de corrientes mucho más pequeñas.

Pequeñas variaciones de corriente a través del terminal de base generan

grandes variaciones a través de los terminales de colector y emisor, y si se

coloca una resistencia se puede convertir esta variación de corriente en

variaciones de tensión según sea necesario. Particularmente, el transistor

funcionando como switch puede hacer que esas grandes corrientes generadas

sean constantes, permitiendo el controlar de elementos, incluso inductivos, de

gran potencia a partir de etapas digitales con un consumo mínimo, lo que

sumado a su simplicidad lo hace un dispositivo muy resistente.

El par Darlington por su parte se comporta de forma similar a un simple

transistor, pero puede otorgar una ganancia de corriente mucho más alta. Para

hacerlo conducir debe tener 0,7V sobre cada juntura base-emisor de los dos

transistores que lo componen, y como estas junturas están internamente en

serie se requieren al menos 1,4V para hacerlo conducir adecuadamente, sin

embargo este aumento en el voltaje requerido para la conducción es

despreciable comparado con la ganancia de corriente conseguida; por ejemplo

en el numeral 1.4 se consiguen 325mA a partir de solo 2mA permitiendo

controlar un motor DC, que es mucho más de lo conseguido en los otros

numerales con un solo transistor.

En el caso de elementos inductivos, como la bobina del relé o el motor

utilizados, es importante el uso del diodo rueda libre en paralelo con el

elemento (figuras 4 y 5), el cual cumple la función de absorber y limitar las

tensiones que se generan en todos los circuitos inductivos, ya que al comportarse el voltaje que se genera sobre las bobinas como ⁄ , este

puede hacerse peligrosamente grande si ese es muy pequeño, por ejemplo

cuando se presiona el pulsador para activar el transistor como switch, donde el cambio de corriente a es casi instantáneo.