Дано транзистор 2N2222A и электромагнитное реле SRD-05VDC-SL-C.
Задача разработать 2 схемы для подключения реле к устройством с уровнем логической единицы 5V и 3.3V
Собираем на макетной плате следующую схему:
Не смотря на то, что схема собрана не по ФенШую, база транзистора висит в воздухе, транзистор полностью закрыт, энергопотребление менее 0.1mA!
Установим в макетку перемычку между коллектором и эмиттером, чтобы выяснить ток, потребляемый катушкой реле.
Катушка реле потребляет ток 63mA (амперметр А1 в ЛБП слева)
Перемычку удаляем и выкручиваем потенциометр 20kOm в левое по схеме положение и замыкаем выключатель SB1.
Ток протекающий через базу транзистора (Iбэ) от внешней батареи открывает его, и в катушке реле начинает течь ток (Iкэ).
Строим по результатам измерений табличку и график:
Вообще, реле срабатывает от тока в цепи базы в районе 0,25mA, НО! поскольку в данном случае нужен не усилитель тока и именно коммутатор (полностью закрыт/полностью открыт) значение тока лучше брать от 2mA.
(больше тоже можно - но транзистор уже не откроется больше чем открыт, ведь после 2,00mA на графике практически прямая линия).
Установим ток в цепи базы Iбэ = 4mA и измерим получившееся сопротивление (переменный резистор + постоянный)
Транзистор как и все в этом мире за "спасибо" пахать не будет, часть напряжения будет съедена им в качестве оплаты, на переходе база-эмиттер.
- Iбэ = (Uбэ - Uпад)/R
- Iбэ*R = Uбэ- Uпад
- - Uбэ + Iбэ*R = - Uпад
- Uбэ - Iбэ*R = Uпад
- Uпад = Uбэ - Iбэ*R = 5 - 0.004*1034 = 0.864V
Ток в базе соответственно будет рассчитываться по формуле:
Iбэ = (5-0.864)/R
В данном случае ничего уже считать не нужно, меняем намеренное сопротивление 1034R на резистор из стандартного ряда 1кОм и ключ готов.
Для логики 3.3V
R = (3.3-0.864)/Iбэ = (3.3-0.864)/0.004 = 609Om
Ближайшее сопротивление из стандартного ряда будет 620Om
Iбэ = (3.3-0.864)/620 = 0,0039A ~4mA
Итоговые схемы такие:
Литература также рекомендует ставить дополнительные резисторы номиналом в 10 раз больше (серый цвет), чем резистор в цепи базы - т.е. по идее схемы должны будут выглядеть как то так,
НО по факту современные микроконтроллеры не бросают ноги ввода/вывода в неизвестное состояние, а плотно подтягивают их к земле.
Для Arduino например при подтяжке ноги к земле на базе транзистора будет болтаться потенциал 0,001V и поэтому, что даст установка дополнительного резистора 10 кОм, который эти самые 0,001V будет утаскивать в землю, КОНКРЕТНО В ЭТОЙ СХЕМЕ и с ЭТИМИ НОМИНАЛАМИ ДЕТАЛЕЙ мне вообще не понятно, а Вам? Свои ответы пишите в комментариях.
Всем удачи!
