تصميم الترانزيستور للعمل كمفتاح إلكتروني (مكبر للتيار)

[osama matar]

تصميم الترانزيستور للعمل كمفتاح إلكتروني (مكبر للتيار)

عندما نشغل الترانزيستور كمفتاح نستخدم جهود وتيارات التشبع Saturation
ويوصل بطريقة المشع المشترك common-emitter للحصول على أعلى كسب

المعطيات:
لدينا مصباح كهربي يعمل على 5 فولت وقدرته 0.5 وات ونريد تشغيله على خرج M74HC133 وهي 13 INPUT NAND GATE ولها مخرج واحد
مواصفاتها اللازمة لنا من خواص M74HC133 في الداتا شيت
التيار الأقصى للخرج 25 مللي أمبير
جهد الخرج يساوي تقريباً جهد التغذية
حيث جهود تغذيتها من 2 وحتى 6 فولت و سنشغلها على 5 فولت
والمطلوب تركيب ترانزيستور كمفتاح وسيط بين M74HC133 والحمل (أي المصباح)
الخطوات:
نبحث بشكل مباشر عن ترانزيستور قدرته تساوي قدرة الحمل أو أعلى قليلاً وكان لدينا الرقم BC548 وهو بقدرة 625mW أي يزيد قليلاً عن المطلوب
من خواص هذا الترانزيستور فقد علمنا التالي:
أقصى تيار مجمع باعث بشكل متواصل له 100 مللي أمبير
وتيار تشبع القاعدة باعث يساوي 5 مللي أمبير
معمل تكبير الترانزيستور Beta متغير من 90 وحتى 800 معتمداً على مجموعة من المتغيرات هي:
 جهد تشغيل الترانزيستور
 لاحقة رقم الترانزيستور A,B,C
 تيار القاعدة
 تيار المجمع

نحسب تيار الحمل وهو 0.5 وات = الجهد5 فولت X التيار
تيار الحمل = 0.1 أمبير أي 100 مللي أمبير
وهنا سنعود للمعلومات المعروفة عن الترانزيستور ومعاني الرموز الموجودة
Vin هو الجهد القادم من M74HC133 لتحييز الترانزيستور
R1 هي مقاومة تحديد تيار قاعدة الترانزيستور
Ib تيار القاعدة باعث
VBE هو فرق الجهد بين القاعدة والباعث
Vcc جهد التغذية وهو هنا 5 فولت
R2 مقاومة الحمل (المصباح)
Ic تيار المجمع
VCE فرق الجهد بين المجمع والباعث
Ie تيار الباعث
VCE(sat) يعني جهد التشبع saturation بين المجمع والباعث
VBE(sat) يعني جهد التشبع بين القاعدة والباعث
نقوم بتفريغ معطيات خواص الترانزيستور على الرسم للتسهيل

ونحسب قيمة المقاومة بكل سهولة الآن
ننقص 0.7 فولت من ال 5 فولت الدخل فيبقى 4.3 فولت على طرفي المقاومة R1 والتيار المطلوب هو 5 مللي أمبير = 0.005 أمبير وتطبيق مباشر على قانون أوم
المقاومة = الجهد مقسوماً على التيار ج/ت أي 4.3/ 0.005 = 860 أوم وهي قيمة قياسية (بمعنى موجودة بالسوق)
إن هذه القيمة ( 680 أوم) مشبعة للقاعدة تماماً وسوف تمكننا من تغيير الحمل لأضعاف الحمل الموجود وهذا يصلح إذا كنا نريد للترانزيستور العمل كمفتاح وحسب مستغلين جميع إمكانيات تكبيره للتيار أو للجهد كذلك وللعمل على أحمال متغيرة
ولكن في ذلك استهلاك غير مبرر لتيار القاعدة باعث طالما أردنا للترانزيستور عمل محدد (حمل 100مللي أمبير) وهنا سنقلل من تيار القاعدة للحد الأدنى ونحصل على قدر ما من الحماية للترانزيستور وتوفير بعض من الطاقة
وسوف نستغل Beta الترانزيستور ولا داعي للحصول على تيار تشبع قاعدة وإنما تيار كافي لتشغيل الحمل
ننظر لرقم الترانزيستور لدينا ونقارنه بجدول الداتا شيت هذا لنختار أحد معاملات التكبير المناسبة

ولنفترض أن الرقم لدينا BC548C ولاحظ من الجدول أنه عند تيار مجمع 100 مللي يكون معامل تكبيره 300 أي سيكبر تيار القاعدة 300 مرة عند جهد تشغيل 5 فولت وتكون المعادلة بالشكل التالي:

ويكون تيار القاعدة 0.00033A وبالتعويض في قانون أوم كما طبقنا سابقاً
نجد أن المقاومة R1 تساوي حوالي 13 كيلو أوم
الفرق بين 860 أوم و 13000أوم هو فرق شاسع جداً ولكنه واقعي
اذا ما استخدمنا مقاومة 13000 أوم فهذا يعني أننا أصبحنا مجبرين على استخدام ترانزيستور بحد ذاته BC548Cوأي تغيير في هذا الترانزيستور فلن يعمل (شاهد الجدول)
لذا نكتفي بجعل بيتا 100 فقط وهذا يتناسب مع عشرات الأرقام المشابهة ليكون تيار القاعدة باعث 1مللي أمبير وعليه ستكون قيمة المقاومة R1تساوي4300 أوم ويلاحظ أن لدينا مدى واسع هنا لإختيار مقاومة

[tata2]

شرح ممتاز اخي
بارك الله فيك

[فيصل72]

ألف شكر اخي اسامة على الشرح الوافي والجميل

[mar7aba_01]

السلام عليكم ورحمة الله وبركاته . الإخوة الأفاضل أتمنى منكم مساعدتي بخصوص مشكل مع ترانزستور. قمت بتعديل على الدارة التالية:


بالدارة التالية :وعملت بامتياز.

وعندما أقوم بإلغاء التنبيل المضيئ ومقاومة حمايته وتعويضهم بمقياس التوتر أحصل على النتيجة التالية : عندما أقرب إصبعي من الصفيحة المعدنية المركبة مع قاعدة Q1 بالتدريج ,يرتفع توتر الخرج تناسبيا مع قرب المسافة بين الصفيحة والإصبع.إبتداءا من Uout =0V وحتى Uout =2V * الإشكالية : كيف يمكنني جعل الخرج يقفز من الصفر وحتى 2v دون تدرج . بمعنى اخر :أود لو أجعل الخرج كبوابة منطقية 0 أو 2v . علما أستاذنا الكريم انني استخدم المركبات الدقيقة " SMD" Surface mount technology ومساحة الشريحة صغير . وشكر لكم والله الموفق.

[جابرعبدالواحد]

بالتوفيق اخي موضوع جميل

[asto]

مشكور لكن ماذا لو أردنا ان يشتغل لثانية واحدة كمفتاح (on) أو 2-3 ثانية ثم يقطع (off)

[ناعورة_حماه]

رائع رائع رائع
طريقة مناقشة الحالات من خلال الشرح رائعة وتعطي خبرة جيدة للقارئ في كيفية اختيار العنصر المناسب لدارته
تحياتي....

[اسامه الحكيم]

شكرا اخى اسامه

واصل يا غالى

نتمنى وجود باقى مهام الترانزستور

مكبر + مذبذب + مقارن