Laboratório: Transistor como Chave Eletrônica

Objetivos

Conhecer o princípio de funcionamento de um transistor operando como chave eletrônica.

Modulo Analog Devices M1K e software Pixelpulse
Componentes Eletrônicos:
- Resistores: 220 Ω e 6,8 KΩ
- Transistor NPN BC337 ou similar

Problema: Suponha que precise acionar cinco leds utilizando uma saída digital (0 V ou 5V) que fornece no máximo 40 mA de corrente. Para cada led será configurada uma corrente de 13 mA, resultando numa corrente total de 65 mA para acionar os cinco leds, ultrapassando, portanto, o limite da corrente fornecida pela saída digital.

Solução: Construir uma chave com transistor para acionar os cinco leds em paralelo, demandando corrente mínima da saída digital.

Usando a matriz de contatos e fios, monte o circuito com o transistor BC337 (ou similar), leds e resistores, como ilustrado na figura anterior.
Selecione o canal A do módulo Analog Devices M1K para Gerar Tensão/Medir Corrente e o canal B para Medir Voltagem.
Configure o canal A para gerar uma tensão constante de 5.0 V.
Utilize o canal A como se fosse a saída digital, monitorando o valor da corrente quando os leds estiverem acesos.
Com o canal B monitore a tensão V_ce do transistor e também os níveis de tensão sobre os resistores de cada led.

Corrente de cada led:

I_led = (5 V - 2 V)/220 Ω = 3/220 = 13,6 mA

Transistor: O transistor utilizado BC337 pode atuar com corrente de coletor de até 800 mA. Para uma corrente em torno de 60 mA o ganho é Β = 110 (Fonte: Datasheet do BC337)

Corrente do coletor do transistor:

I_c = 5 I_led = 68 mA

Corrente de base do transistor:

I_b = I_c/Β = 68 mA/110 = 0,62 mA

Forçar saturação:

I_bsat = 10 I_b = 6,2 mA

Cálculo de I_b:

I_b = (v_b - v_be)/R_b = (v_b - 0,7)/R_b = (5 - 0,7)/R_b

R_b = 4,3 V/6,2 mA = 6,9 KΩ = 68 KΩ (valor comercial)

Uma chave a transistor é uma solução simples quando se deseja acionar um dispositivo demandando o mínimo de corrente elétrica.

Evandro.cantu (discussão) 09h49min de 7 de julho de 2020 (-03)