Transistoriga võimsate seadmete juhtimine07. Jun '14

Sissejuhatus

Transistor on tavaliselt kolme väljaviiguga pooljuhtidest koosnev elektroonikakomponent 1. Transistore on väga erinevate omadustega alustades bipolaarsetest transistoritest mida põhiliselt kasutatakse analoogsignaalide võimendamiseks lõpetades väljatransistoritega mida kasutatakse põhiliselt lülitamiseks.

Kõige tavalisem bipolaartransistor koosneb piltlikult öeldes kahest dioodist mis on ühendatud vastupidistes suundades. Keskmiselt väljavõttelt parempoolsele jalale juhtivus on olemas ning keskmiselt väljavõttelt vasakpoolsele jalale ka, aga äärmiste jalgade vahel juhtivus puudub mõlemas suunas:

121212

Kui aga nüüd need kaks dioodi kokku suruda üheks komponendiks, nimetagem seda siis näiteks transistoriks ning ühele dioodile pinget anda juhtub üks kummaline nähtus - eelnevalt läbimatu võileib muutub voolu juhtivaks. Dioodis tekkiv vool vabastab nii palju elektrone, et teine diood hakkab voolu ka tagurpidises suunas juhtima.

1

Transistor

Siirded

Kui dioodi puhul räägitakse PN siirdest siis ühendades kaks säärat siiret vastandsuundades võime moodustada kas PNP või NPN siirde. Lähtuvalt sellest on kaks fundamentaalselt kaks erinevat viisi kuidas transistorit skeemi ühendada 2:

21211212132123NPN transistorPNP transistorKoormusKoormus12V12V
2

Transistorskeemid

PNP-transistor

PNP-transistori puhul tuleb transistori kolmandale vabale jalale (baas) anda patarei toitepinge suhtes madalamat pinget, selleks et noolega näidatud jala (kollektor) kaudu hakkaks vool liikuma kollektor-baas suunal, avades transistori kollektor-emitter suunal:

12212112132PNP transistorRebKoormus12V5VLüliti

NPN-transistor

NPN-transistori puhul variandis tuleb transistori kolmandale vabale jalale (baas) anda positiivset pinget, selleks et läbi noolega näidatud jala (emitter) vool liikuma hakkaks baas-emitter suunal ning transistori avaneks kollektor-emitter suunal:

12212112123NPN transistorKoormusRbe12V5VLüliti

Kas PNP või NPN?

Võib öelda et digitaalsetes seadmetes on NPN tüüpi transistorid populaarsemad, kuna neid on lihtne skeemi sisse lisada. Nagu näha ka viimasest NPN-transistoriga skeemist siis lülitava skeemi (baas-emitter vooluring) ning tarbija skeemi (emitter-kollektor) maa on ühised, mis teeb pingetasemetega majandamise oluliselt lihtsamaks võrreldes PNP-transistori skeemiga, kus ühiseks pingenivooks on tarbija vooluallika pinge (12V).

Liidestamine mikrokontrolleriga

Üks kõige populaarsemaid NPN tüüpi bipolaartransistoreid on 2N2222, mis lubab tüürida kuni 40V pingega ning 500mA vooluga ahelat. Tüüpilisel transistoril ei ole sisse ehitatud voolu piiravat takistit, mistõttu mikrokontrolleriga liidestamisel tuleb kasutada takistit 3:

layer 21012345678910111213text:0A0text:1A1text:2A2text:3A3text:4A4text:5A5text:66text:7A7text:8A8text:9A9text:10A10text:11A11text:12A12text:13A13text:14A14text:15A15text:2222text:2424text:2626text:2828text:3030text:3131text:3232text:3333text:3434text:3535text:3636text:3737text:3838text:3939text:4141text:4040text:4343text:4242text:4545text:4747text:4949text:5151text:4444text:4646text:5050text:4848text:5353text:5252element:C1package:C0603-ROUNDelement:C2package:C0603-ROUNDelement:C3package:C0603-ROUNDelement:C4package:C0603-ROUNDelement:C5package:C0603-ROUNDelement:C6package:C0603-ROUNDelement:C7package:C0603-ROUNDelement:C8package:C0603-ROUNDelement:C9package:C0603-ROUNDelement:C10package:C0603-ROUNDelement:C11package:C0603-ROUNDelement:C12package:C0603-ROUNDelement:C13package:C0603-ROUNDelement:C14package:C0603-ROUNDelement:C15package:C0603-ROUNDelement:F1package:L1812element:FD1package:FIDUCIA-MOUNTelement:FD2package:FIDUCIA-MOUNTelement:FD3package:FIDUCIA-MOUNTelement:FD4package:FIDUCIA-MOUNTelement:GROUNDpackage:SJelement:Ltext:LLelement:R1package:R0603-ROUNDelement:R2package:R0603-ROUNDelement:RN1package:CAT16element:RN2package:CAY16element:RN3package:CAY16element:RN4package:CAY16element:RN5package:CAT16element:RXtext:RXRXelement:TXtext:TXTXelement:Z1package:CT/CN0603element:Z2package:CT/CN0603layer 25text:ANALOG INANALOG INCOMMUNICATIONtext:ANALOG INPOWERAREFGNDTX0RX0RESET3V35Vtext:VINVINtext:GNDGNDtext:GNDGNDSDA 20SCL 21TX2 16RX2 17RX3 15text:TX3TX3 14RX1 19TX1 18text:MADE INMADE INtext:ITALYITALYPWMtext:5V5Vtext:GNDGNDtext:DIGITALDIGITALtext:MEGA 2560MEGAtext:M.Banzitext:D.Cuartiellestext:D.Mellistext:G.Martinotext:T.IgoeIOREFtext:SDAtext:SCLelement:C1package:C0603-ROUNDelement:C2package:C0603-ROUNDelement:C3package:C0603-ROUNDelement:C4package:C0603-ROUNDelement:C5package:C0603-ROUNDelement:C6package:C0603-ROUNDelement:C7package:C0603-ROUNDelement:C8package:C0603-ROUNDelement:C9package:C0603-ROUNDelement:C10package:C0603-ROUNDelement:C11package:C0603-ROUNDelement:C12package:C0603-ROUNDelement:C13package:C0603-ROUNDelement:C14package:C0603-ROUNDelement:C15package:C0603-ROUNDelement:D1package:SMBelement:D2package:MINIMELFelement:D3package:MINIMELFelement:F1package:L1812element:FD1package:FIDUCIA-MOUNTelement:FD2package:FIDUCIA-MOUNTelement:FD3package:FIDUCIA-MOUNTelement:FD4package:FIDUCIA-MOUNTelement:GROUNDpackage:SJelement:IC3package:TQFP100element:IC4package:MLF32element:IC6package:SOT23-DBVelement:IC7package:MSOP08element:Lpackage:CHIP-LED0805element:L1package:0805element:ONtext:ONONelement:R1package:R0603-ROUNDelement:R2package:R0603-ROUNDelement:RN1package:CAT16element:RN2package:CAY16element:RN3package:CAY16element:RN4package:CAY16element:RN5package:CAT16element:RXpackage:CHIP-LED0805element:T1package:SOT-23element:TXpackage:CHIP-LED0805element:XIOpackage:2X18text:XIOelement:Y1package:RESONATORelement:Y2package:QSelement:Z1package:CT/CN0603element:Z2package:CT/CN06039v

Tähelepanu peaks pöörama asjaolule, et seda skeemi ei saa kasutada näiteks paljude mootorite, releede või muude seadmetega milles on poolid ehk mähised. Pool on induktor ning induktor püüab voolu teket ning lakkamist takistada. Vooluallika lülitamisel skeemi pool algul salvestab energia magnetvälja ning vooluallika väljalülitamisel mangetvälja energia teisendatakse uuesti pingeks.

Põhiline probleem tavaliste transistoritega ongi see, et see pinge mida pool välja annab on hetkeline ja põhjustab suure voolu tagurpidises suunas. Selle nähtuse vältimiseks kasutatakse dioodi mis sillatakse transistori emitteri ning kollektoriga. Paljudel väljatransistoritel on säärane diood sisseehitatud.

3

Switching BlinkMs On/Off with Arduino

Arduino Tiigriülikool Estonian IT College