يُعد استخدام الترانزستور كمفتاح مهارة عملية ومفيدة. من خلال تركيب الترانزستورات في دوائر بسيطة للغاية، يمكنك بسهولة التحكم في أشياء مثل محركات التيار المستمر، والمصابيح، وغيرها الكثير.
هذا مفيد للمبتدئين وهواة الإلكترونيات ذوي الخبرة على حد سواء. في هذا الدليل، ستتعلم الأساسيات، والمكونات اللازمة، وتعليمات خطوة بخطوة
ولكل نوع ثلاثة أطراف: القاعدة، والمجمع، والباعث. من أهم خصائص هذه الترانزستورات التحكم فيها بكمية التيار المتدفق عبر طرف القاعدة.
يمكن أن تكون ترانزستورات الوصلات ثنائية القطب في وضع التشغيل الكامل، أو الإيقاف الكامل،
أو وضع بينهما. مناطق التشغيل في ترانزستور الوصلات ثنائية القطب هي:
منطقة التشبع (يكون الترانزستور في وضع التشغيل الكامل)
منطقة القطع (يكون الترانزستور في وضع الإيقاف)
منطقة النشاط (يكون الترانزستور في وضع بين التشغيل الكامل والإيقاف الكامل)
لاستخدام الترانزستور كمفتاح، يجب عليك إعداده بحيث يمكنك التبديل بين منطقة القطع (المفتاح المفتوح) ومنطقة التشبع (المفتاح المغلق).
لفهم كيفية عمل الترانزستور كمفتاح.
ترانزستور NPN كمفتاح
لفهم كيفية عمل ترانزستور NPN كمفتاح، لنستخدم مثالاً عمليًا:
تخيل أن لديك إشارة رقمية تنتقل من 0 فولت إلى 5 فولت (0 و1)، على سبيل المثال من لوحة أردوينو أو من متحكمات ،
وتريد التحكم في مصباح 24 فولت. حسنًا، لا يمكنك استخدام الإشارة الرقمية مباشرةً، ولكن يمكنك استخدام ترانزستورات
عندما يتم ضبط إشارة الإدخال على 5 فولت، يتدفق التيار عبر RB، مما يتسبب في تشغيل الترانزستور
عندما تكون إشارة الدخل الرقمية صفرًا، لا يُطبّق أي جهد، وبالتالي لا يتدفق تيار عبر RB. يؤدي هذا إلى عمل الترانزستور كمفتاح مفتوح، مما يُطفئ المصباح.
ملاحظة: في هذه الدائرة، نستخدم إشارة دخل رقمية، ولكن يُمكن استبدالها بأي إشارة تيار مستمر. على سبيل المثال، يمكن أن تكون زر ضغط متصل بمصدر طاقة تيار مستمر.
كيفية اختيار مقاومة القاعدة
يتم التحكم في الترانزستورات ثنائية القطب بواسطة تيار القاعدة المُطبّق. يُمكن حساب التيار المار من المُجمع إلى المُشعّ بضرب التيار المار من القاعدة إلى المُشعّ في كسب الترانزستور (β). كما يلي:
لذا، يُعد اختيار قيمة المقاومة المناسبة لـ RB أمرًا بالغ الأهمية.
بما أن الجزء من القاعدة إلى الباعث في ترانزستور ثنائي القطب يعمل كثنائي، فإن حساب مقاومة القاعدة يعمل تمامًا كما هو الحال عند استخدام المقاومات مع مصابيح LED:
عند توصيل مقاومة على التوالي مع ثنائي، يلتقط الثنائي الجهد الذي يحتاجه (0.7 فولت للثنائي من القاعدة إلى الباعث)، ويمر الباقي عبر المقاوم. لذا، يمكنك حساب التيار المار عبر مقاومة القاعدة كما يلي:
لتحديد قيمة RB، عليك أولاً معرفة التيار الذي يحتاجه حملك. هذا هو تيار المجمع (Ic). إذا كان لديك مصباح يحتاج إلى 1 أمبير، وترانزستور بكسب 100، فستحتاج إلى تيار قاعدة (IB) يساوي:
الآن بعد أن عرفت مقدار IB الذي تحتاجه، يمكنك استخدام قانون أوم للعثور على قيمة المقاومة.
ضع يدك على ما تريد العثور عليه، المقاومة (R)، وسيتبقى لديك الجهد (V) على التيار (I):
ملاحظة: للترانزستور حدود تيار محدودة. العديد من الترانزستورات شائعة الاستخدام لا تعطي سوى 100 مللي أمبير. لذلك، لتيار 1 أمبير، من المهم اختيار ترانزستور يتحمله.
ترانزستور PNP كمفتاح
يعمل ترانزستور PNP بنفس طريقة ترانزستور NPN في عمليات التبديل، لكن التيار يتدفق في الاتجاه المعاكس.
لنحاول تشغيل/إيقاف مصباح 25 واط مرة أخرى باستخدام ترانزستور PNP في وضع الباعث المشترك:
كما ترون أعلاه، بدلاً من توفير إشارة رقمية لتشغيل الترانزستور، تتضمن الدائرة الآن زر ضغط. سنتعلم كيفية استخدام الإشارة الرقمية لاحقًا.
قد يبدو إعداد الباعث المشترك PNP غريبًا لأن الباعث متصل بالطرف الموجب لمصدر الطاقة. ولكن بما أن التيارات تتدفق في الاتجاه المعاكس، فهذا يعني أن القاعدة يجب أن تكون سالبة أكثر من الباعث لتشغيل PNP.
وبالتالي، لا يزال المصباح متصلًا بالمجمع، ولكنه الآن متصل بالطرف السالب لمصدر الطاقة.
عند فتح زر الضغط، لا يتدفق التيار عبر القاعدة، مما يعني أن الترانزستور غير مُفعّل ويعمل كمفتاح مفتوح، مما يُؤدي إلى إيقاف تشغيل الحمل. أما عند الضغط على زر الضغط، فيتدفق التيار عبر القاعدة والمجمع، مما يجعل الترانزستور يعمل كمفتاح مغلق، ويُضيء المصباح.
كيفية اختيار مقاومة القاعدة
الحسابات التي أجريناها لمقاومة قاعدة ترانزستور NPN هي نفسها تقريبًا بالنسبة لترانزستور PNP.
على سبيل المثال، إذا كان المصباح يتطلب تيارًا كهربائيًا واحدًا (1 أمبير) واستخدمت ترانزستورًا بمعامل β يساوي 50، فإن IB سيكون...
كما في السابق، بمجرد الحصول على تيار IB، ما عليك سوى تطبيق قانون أوم. هناك اختلاف طفيف عما فعلناه في ترانزستور NPN، حيث أن VRB هو فرق الجهد بين VCC وVBE.
ترانزستور PNP مع متحكم دقيق
عندما يكون الجهد عند قاعدة ترانزستور PNP أقل من VCC، يُفعّل الترانزستور، مما يجعل توصيل الإشارة الرقمية مباشرةً بالقاعدة أمرًا غير عملي. للتحكم في ترانزستور PNP باستخدام أي إشارة رقمية، يمكنك استخدام تكوين Sziklai.
**************************
سنستخدم فى الشرح التعامل مع كمفتاح
2N2222 NPN Transistor as a switch
وسنوضح فى دتدريب عملى دائرة استخدام الترانزستور كمفتاح باستخدام
ترانزستور NPN 2N222
الشكل يوضح رقم الترانزستور وبيانات الأطراف
المكونات المستخدمة لتنفيذ الدائرة
مخطط الدائرة للتدريب العملى على برنامج circuit wizard
مكونات الدائرة
يتم رسم الدائرة كما بالشكل
فكرة الدائرة
عند وجود الضوء يقم الترانزستور بتشغيل الموحد الضوئى
طريقة عمل الدائرة
عندما يسقط الضؤ على المقاومة الضؤية فإن قيمتها تقل مما يسمح للتيار بالمرور وعليه يرتفع جهد ال B الخاص بالترانزستور مما يجعل الترانزستور فى حالة انحياز امامى حيث يسمح بمرور التيار من ال C الى E بحيث يضيىء الموحد الضوئى كما فى الشكل
لاحظ ان الفولت الموجود على قاعدة الترانزستور ان لم يكون 0.7 أو أكثر لن يضيىء الليد ويمكن التحكم فى هذا الجهد عن طريق المقاومة المتغيرة الموجودة بالدائرة
ليست هناك تعليقات:
إرسال تعليق