Проекты с применением транзисторов

Проекты с использованием транзисторовВ предыдущей статье мы познакомились с работой транзисторов. Пришло время использовать эти элементы на практике, т.е. для создания проектов.

Мы с вами сделаем два проекта. Первый проект будет запоминать свое рабочее состояние, а второй, будет попеременно мигать светодиодами (имитация полицейской мигалки).

Бистабильный триггер — система с памятью

Пора нам с вами использовать транзисторы для построения схемы, которая будет работать, как системная память. Пока что элементы, которые мы подключили на плате (предыдущая статья), никакого «интеллекта» не проявили. Диод загорался, когда мы правильно подключали источник питания, а транзистор был проводящим, когда через его базу протекал соответствующий ток. При отключении контактов система переставала работать.

Бистабильный триггер будет работать иначе! Проще говоря, эта система будет иметь два стабильных состояния и каким-то образом запомнит последнее. На практике система запоминает, какой из светодиодов должен светиться. Анимированная принципиальная схема выглядит следующим образом:

Схема встроенного бистабильного триггера
Схема встроенного бистабильного триггера

Схема состоит из батареи, 2-х NPN-транзисторов, 2-х зеленых светодиодов и 4-х резисторов. В нашем случае для проекта мы будем использовать транзисторы BC546.

Вы можете использовать диоды другого цвета, но использование зеленых светодиодов даст лучший эффект.

Когда одна точка системы замкнута, загорается первый светодиод. После разъединения проводов светодиод все равно будет гореть! Он погаснет, когда масса будет подключена к другой точке системы.

Примерное расположение элементов:

Схема сборки бистабильного триггера
Схема сборки бистабильного триггера

Сборка на макетной плате выглядит так:

Пример бистабильного триггераПример сборки бистабильного триггера 2
Пример сборки бистабильного триггераПример сборки бистабильного триггера

Тестирование бистабильного триггера

После включения питания должен загореться один из светодиодов (любой). После короткого замыкания соответствующих пар проводов, можно включить второй диод. Состояние системы должно сохраняться даже тогда, когда провода больше не замкнуты. Пример работы системы на практике:

Внимание! Во время правильной работы системы один из светодиодов будет светить ярко, а другой — тускло.
Работа бистабильного триггера
Анимированная работа бистабильного триггера

Как видите, система имеет два стабильных состояния (горит один или другой светодиод), поэтому она однозначно выполняет свою задачу и является бистабильным триггером.

Почему после включения системы горит один светодиод?

Схема симметрична, т.к. она ​​состоит из двух одинаковых частей. Так почему же при включении питания горит только один светодиод, а не оба (или ни то, ни другое)?

Работа этой схемы возможна только потому, что используемые компоненты не идеальны!

Каждый элемент используемый на плате индивидуален. Два резистора одинакового номинала или два одинаковых транзистора, на практике, отличаются реальными рабочими параметрами. Один транзистор немного лучше усиливает ток, а другой — немного хуже. Один резистор имеет немного большее сопротивление, в отличие от другого.

Если бы у нас был доступ к идеальным компонентам, система бы не работала. К счастью, на практике один транзистор начнет проводить ток немного быстрее, что по принципу этой схемы приведет к засорению другого транзистора. В результате, загорится только один светодиод.

Точно описать, как работает эта система, не очень просто. Не стоит сейчас об этом особо беспокоиться, на все нужно время!

Нестабильный мультивибратор — полицейская мигалка

Теперь создадим другой проект, который будет очень похож на предыдущий. В этот раз немного изменим расположение элементов, добавим конденсаторы и избавимся от контактов, которые нужно было замкать вручную. В результате, система мигает двумя светодиодами (синим и красным), которые имитируют проблесковый маячок полицейской машины!

Схема сконструированного нестабильного мультивибратора
Схема сконструированного нестабильного мультивибратора

Такая система, называемая нестабильным мультивибратором, позволяет создавать множество интересных устройств. Наша мигалка — лишь один из примеров. Однако мы не будем анализировать работу этой схемы — мы рассматриваем ее как проект, демонстрирующий использование транзисторов.

Пришло время собрать все это дело на макетной плате. Схема сборки выглядит так:

Схема сборки образца
Схема сборки нестабильного мультивибратора

При сборке схемы, обратите внимание на соответствующую полярность конденсаторов. Пример реализации системы на практике показан на фото ниже:

Пример реализации системыПример реализации схемы 2
Пример реализации схемыПример реализации схемы

Если все правильно собрано, то после включения питания, светодиоды должны начать попеременно мигать. Как и раньше, мигание начнется с «случайного» светодиода , и вся система будет работать только потому, что используемые компоненты не идеальны.

Пример проекта, построенного на транзисторах
Пример проекта «Проблесковый маячок», построенного на транзисторах.

Что такое MOSFET-транзисторы?

Наконец, пришло время сделать небольшое отступление и рассказать о других типах транзисторов. Мы пока не будем на них останавливаться, но об их существовании стоит знать.

До сих пор мы обсуждали биполярные транзисторы, в которых ток коллектора зависит от тока базы. Но есть еще одна группа этих элементов — это транзисторы, в которых протекающий ток зависит от величины приложенного напряжения.

Такие транзисторы практически не потребляют электричество от источника управления!

Почти во всех наборах с платой Arduino вы сможете найти небольшой MOSFET-транзистор, обозначенный как BS170. Итак, вы можете видеть, что он буквально идентичен обсуждаемому биполярному транзистору, но принцип его работы совершенно другой.

Примеры полевых МОП-транзисторов
Примеры полевых МОП-транзисторов

МОП-транзисторы не имеют эмиттера, базы и коллектора, только исток , затвор и сток соответственно. Путем приложения напряжения в несколько десяток вольт между затвором и истоком (закороченным на землю) разрешается протекание тока между стоком и истоком. BS170 — это N-канальный полевой МОП-транзистор, поэтому его символ и описание контактов будут следующими:

D — сток,
G — затвор,
S — исток.

Описание выводов транзистора BS170
Описание выводов транзистора BS170

Использование этих транзисторов в схемах, потребляющих относительно небольшие токи (порядка сотен миллиампер), невелико, но при высоких токах они приобретают все большее значение именно из-за того, что «ток не нужен» для управления ими. В начале изучения основ электроники, скорее всего, вы не будете использовать полевые МОП-транзисторы, поэтому сейчас мы рассмотрим пример их использования, не вдаваясь в подробности.

Вот пример подключения, в котором мы можем управлять светодиодом, с помощью этого транзистора:

Затвор подключен к положительному потенциалуЗатвор подключен к земле
Затвор подключен к положительному потенциалуЗатвор подключен к земле

Примерная схема сборки и реализация на макетной плате:

Схема сборки цепиПример реализации
Схема сборки цепиПример реализации

На данном этапе, информацию о полевых МОП-транзисторах можно рассматривать только чисто из любопытства.

Вывод

Ну вот и подошла к концу наша статья, демонстрирующая другие применения транзисторов. Не беспокойтесь, если вы точно не понимаете, как схемы, показанные здесь, работают. Самое главное, чтобы их можно было правильно собрать и запустить. И да, нам будет очень приятно, если вы оставите свои комментарии, если вам хоть немного помогла наша статья.

С Уважением, МониторБанк

Оставьте комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *