Na tej lekcji chce Wam zaproponować ciekawy układ dzięki któremu po naciśnięciu jednego z przycisków zapali się określona dioda. Układ zbudujemy na tranzystorach npn i pnp.

Jeśli dokładnie przyjrzycie się schematowi zapewne zauważycie, że składa się on z 2 identycznych części. Potraficie prześledzić kierunek przepływu prądu? Co stanie się po naciśnięciu przycisku S1 – spróbujcie określić to sami, a potem zerknijcie poniżej aby sprawdzić czy mieliście rację :)

Po naciśnięciu przycisku S1 prąd dopływający do bazy tranzystora T1 włączy go, to dość oczywiste, ale co z rezystorami? Jak je dobrać? Zacznijmy od rezystora R3. Przyjmijmy, że prąd I3 to 6mA. Najważniejsze przy doborze elementów w tym konkretnym naszym obwodzie jest aby niczego nie uszkodzić. Tranzystory mają pracować w dwóch stanach: nasyconym i zatkania.

I3 = U_ZAS – Uce / R3, gdzie Uce w czasie nasycenia będzie bliskie 0 zatem wartość w naszych  obliczeniach pomijamy

R3 = U_ZAS / I3 = 6V / 0,006A = 1kΩ

Przyjmę, że współczynnik wzmocnienia BC548B  ok β = 300

Ib_T1 = I3 / β_T1 = 0,006A / 300 = 0,00002A = 20µA

R1 = (U_ZAS – U_be) / (10 x Ib_T1) = (6V – 0,7V) / (10 x 20µA) = 26500Ω ≈ 26kΩ (użyję 2 rezystorów 10kΩ)

R2 = Ube / (10 x Ib_T1) = 0,7V / 200µA = 3,5kΩ (użyję rezystorów 2,2kΩ i 1kΩ)

Prąd przepływający przez tranzystor T1 włącza tranzystor T2. Uwaga! Zwróć uwagę na to, że tranzystor T1 to tranzystor npn, a tranzystor T2 to tranzystor pnp – prąd IbT2 płynie od tranzystora T2 w kierunku T1. Z uwagi na ten różny kierunek przepływu prądu w obliczeniach powinniśmy używać znaku „+” i „-„, ale to trochę zmniejszy ich czytelność, przez co świadomie zdecydowałam się je pominąć.

Wróćmy do obliczeń przyjmując, że współczynnik wzmocnienia BC557B β = 300, a prąd I_T2 = 50mA:

IbT2 = I_T2 / β = 0,05A / 300 = 166µA

R4 = U_ZAS / IbT2 = 6V / 166µA ≈ 36kΩ (użyję rezystora 47k)

R11 = U_ZAS /  IbT2 = 6V / 166µA ≈ 36kΩ (użyję rezystora 47k)

Po złożeniu na płytce stykowej mój układ wygląda tak:

a tak działa:

Na początku napisałam, że układ jest ciekawy, a widzicie że chodzi tylko o zapalenie diody… No i dlaczego jest on taki skomplikowany, jest tyle tranzystorów… Otóż, ten układ można wykorzystać podczas konstruowania robota! Wystarczy diodę zastąpić silnikiem, a uzyskamy sterownik, dzięki któremu robot może jeździć do przodu – po naciśnięciu jednego z przycisków, i do tyłu – po naciśnięciu drugiego przycisku. Zauważcie, że prąd przepływający przez pierwszy tranzystor (∼6mA) jest dużo mniejszy od tego przepływającego przez kolejny tranzystor (∼50mA), w ten sposób możemy małym prądem sterować silnikiem przez który przepływa duży prąd. Na sam koniec odpowiem co się stanie po naciśnięciu dwóch przycisków naraz. W obwodzie będzie płynął prąd zwarcia, którego wartość zależna będzie od doboru elementów.