एनपीएन ट्रांजिस्टर द्वारा स्विच किए जा रहे सर्किट में, बिजली की आपूर्ति और इनपुट को एक ही जमीन की आवश्यकता होती है?


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मैं एक सर्किट बनाने की कोशिश कर रहा हूं जो मुझे एक रिले पर स्विच करने की अनुमति देगा जो एक एलईडी चालू करेगा। हालांकि, रिले को 12 वी के लिए रेट किया गया है, और मेरे पास केवल 5 वी का इनपुट है, इसलिए मैं एनपीएन ट्रांजिस्टर का उपयोग कर रहा हूं । रिले को चालू और बंद करने के लिए बिजली स्विच करने के लिए। यहाँ योजनाबद्ध है: यहाँ छवि विवरण दर्ज करें

हालाँकि, मैं कुछ चीजों के बारे में उलझन में हूँ (12 V बिजली की आपूर्ति और 5 V बिजली की आपूर्ति अनिर्दिष्ट है)

  1. अगर मेरी 5 V बिजली की आपूर्ति एक Arduino है, तो क्या मैं 12 V बिजली की आपूर्ति के लिए जमीन का उपयोग कर सकता हूं?

  2. क्या आधार और एमिटर के लिए ट्रांजिस्टर पर अलग-अलग आधार होना ठीक है? या उन्हें एक ही होना है?

  3. अगर मेरी 12 वी की बिजली की आपूर्ति 8 एए बैटरी है (टिकाऊ नहीं है, लेकिन मैं इसे परीक्षण के लिए उपयोग कर रहा हूं), तो मैं बैटरी के नकारात्मक पक्ष के बजाय आर्डिनो के समान जमीन से कैसे जुड़ूंगा?

  4. मैं कैसे पता लगा सकता हूं कि ट्रांजिस्टर के आधार पर आर 1 और आर 2 क्या होना चाहिए? मैंने कुछ चीजें ऑनलाइन पढ़ीं, लेकिन अभी भी उलझन में हूं।

  5. क्या कोई और चीज है जिसे मैं ध्यान नहीं दे रहा हूं कि मुझे होना चाहिए?

मैं इसके लिए पूरी तरह से नया हूं, इसलिए किसी भी मदद की बहुत सराहना की जाती है।


किसी भी कारण से रिले अभी तक दाईं ओर क्यों है? अगर यह वास्तविकता में कुछ दूरी पर है तो आपको डायोड डी 2 को सीधे कॉइल के पार रखना होगा। किसी भी मामले में 10 सेमी से बहुत करीब वे अब अलग हो गए हैं।
स्टीवनवह

माफी मांगने की कोई जरूरत नहीं है। मैं सिर्फ यह बताना चाहता था कि दोनों को एक साथ पास करना महत्वपूर्ण है। लेकिन आप जानते हैं कि ऐसा लगता है, इसलिए सब कुछ आड़ू है :-)
स्टीवनवह

जवाबों:


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  1. हां, ट्रांजिस्टर को स्विच करने के लिए आपको इस सर्किट में 5V और 12V मैदान को कनेक्ट करना होगा। याद रखें कि आधार करंट के लिए एक वापसी मार्ग होना चाहिए। आप केवल 1 तार का उपयोग करके सिग्नल नहीं भेज सकते।
  2. ऊपर देखें, emitter को सिग्नल स्रोत (Arduino) के समान जमीन का उपयोग करने की आवश्यकता है या कोई वापसी पथ नहीं है।

  3. नीचे की बैटरी के नकारात्मक टर्मिनल से कनेक्ट करें (मान लें कि आपके पास श्रृंखला में 8 है) Arduino ग्राउंड पर।
    "ग्राउंड" आपके सर्किट से वोल्टेज को मापने के लिए एक संदर्भ बिंदु के लिए सिर्फ एक शब्द है, आप किसी भी बिंदु को चुन सकते हैं, (हालांकि यह आमतौर पर एक आपूर्ति के नकारात्मक टर्मिनल से जुड़ा हुआ है)। उदाहरण के लिए आप उस बिंदु को पॉज़िटिव टर्मिनल कनेक्ट कर सकते हैं जिसे सर्किट "ग्राउंड" में जोड़ता है, और फिर "ऑरिजिनल ग्राउंड" (आपके सर्किट में दिखाया गया ग्राउंड) इसके सापेक्ष -12 वी होगा। नकारात्मक टर्मिनल का मतलब वोल्टेज नकारात्मक नहीं है, यह सिर्फ आपको बताता है कि वर्तमान प्रवाह किस तरह से है।

  4. (ए) आर 1 को ट्रांजिस्टर के आधार पर करंट को सीमित करना है। मूल्य की गणना करने के लिए, हमें यह जानना होगा कि हम कितना चालू कर रहे हैं (यानी रिले को कितनी जरूरत है) और ट्रांजिस्टर का वर्तमान लाभ। कहते हैं कि हम 200 के वर्तमान लाभ के साथ एक ट्रांजिस्टर का उपयोग कर रहे हैं, और स्विच करने के लिए रिले को 20mA की आवश्यकता है। चूंकि आधार के माध्यम से वर्तमान को वर्तमान लाभ से बढ़ाया जाता है, इसलिए हमें पता है कि आधार की वर्तमान आवश्यकता कम से कम 20mA / 200 = 0.1mA होना चाहिए।
    एक विशिष्ट द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर का आधार वोल्टेज लगभग 0.7V है, इसलिए श्रृंखला अवरोधक (R1) को अधिकतम होना चाहिए: (5V - 0.7V) / 0.1mA = 43k typical
    जैसा कि लाभ भिन्न हो सकता है (डेटशीट में न्यूनतम मूल्य से सुरक्षित रहने के लिए) हम 33kΩ लेने के लिए कुछ आधार वर्तमान छोड़ सकते हैं। ध्यान दें कि एक प्रभावी स्विच बनने के लिए हम ट्रांजिस्टर को संतृप्त करना चाहते हैं, क्योंकि रैखिक और संतृप्ति मोड के बीच घुटने पर प्रभावी लाभ शुरू होता है (जैसा कि शोकरन द्वारा उल्लेख किया गया है)। इसलिए हम यह सुनिश्चित करने के लिए गणना से कम मूल्य का एक रोकनेवाला चुनते हैं कि हम कलेक्टर को जमीन के पास खींच सकते हैं। उदाहरण के लिए पावर ट्रांजिस्टर के मामले में जहां अपव्यय को कम करना महत्वपूर्ण है, यह गणना की तुलना में कम से कम 5 गुना कम मूल्य लेने के लिए बुद्धिमान है (या ~ 20 का लाभ) तो हम उपरोक्त उदाहरण में कम से कम 4.3k तक जा सकते हैं।

    (बी) आर 2 यह सुनिश्चित करने के लिए है कि ड्राइव चालू होने पर आधार को जमीन पर खींच लिया जाए। यह लीकेज करंट को रोकना है ताकि ट्रांजिस्टर को आंशिक रूप से चालू किया जा सके। मूल्य को बहुत सटीक होने की आवश्यकता नहीं है, बस रिसाव चालू (डेटाशीट) को अलग करने के लिए पर्याप्त है और बहुत अधिक आधार ड्राइव चालू करने के लिए बहुत कम नहीं है। 5-10 बार श्रृंखला अवरोधक (या 1kΩ से 500k is) जाने के लिए एक कठिन सीमा है। 100k और ओमेगा ज्यादातर मामलों के लिए एक उचित मूल्य है, हालांकि मैं 330k के लिए यहां जाऊंगा क्योंकि रिसाव चालू न्यूनतम होना चाहिए। यदि आपको बहुत कम जाने की आवश्यकता है, तो आपको क्षतिपूर्ति करने के लिए श्रृंखला अवरोधक को समायोजित करना होगा।
    ध्यान दें कि अगर Arduino पिन 0V (यानी आउटपुट और लॉजिक 0 पर सेट) के लिए संचालित है, तो R2 वास्तव में आवश्यक नहीं है, यह केवल तभी है जब पिन उच्च प्रतिबाधा (यानी इनपुट) पर सेट हो
    नोट 2 - कि यह BJTs के बारे में चिंता करने के लिए बहुत कम है (MOSFETs एक और मामला है और निश्चित रूप से फ्लोटिंग नहीं रहना चाहते हैं) यदि आपके पास बहुत अधिक लाभ ट्रांजिस्टर (एस्प डार्लिंगटन), एक शोर वातावरण, और / या बहुत है। उच्च तापमान (टेंपरेचर के साथ रिसाव बढ़ता है) और बहुत अधिक संग्राहक अवरोधक तब यह समस्या पैदा कर सकता है, लेकिन आम तौर पर लीकेज करंट छोटे से छोटे पदार्थ के लिए होगा।

  5. ऐसा नहीं है कि मैं अभी हाजिर कर सकता हूं (हालांकि यहां सुबह 4:48 है, इसलिए मेरा मस्तिष्क सेवानिवृत्त होने के बाद लंबा हो सकता है, इसलिए मुझे कुछ स्पष्ट याद करने का अधिकार सुरक्षित है;;)


प्रश्न का अनुसरण करें: मान लीजिए कि मैं एलईडी को किसी अन्य घटक के साथ बदल रहा था जिसे चलाने के लिए 12 V की आवश्यकता होती है। क्या सर्किट को कम करने का एक तरीका है? संभवत: मुझे रिले की आवश्यकता नहीं है, क्योंकि मेरे पास पहले से ही 12 वी बिजली की आपूर्ति है? या उस स्थिति में विचार करने के लिए अन्य चीजें हैं?
मेसन

यदि घटक एनपीएन को संभाल सकता है (यह आइस रेटिंग है) की तुलना में कम वर्तमान के साथ संचालित किया जा सकता है और आप इसे शक्ति / तापमान रेटिंग से अधिक नहीं करते हैं (आईसी * Vce = शक्ति विच्छेदित) तो आप रिले के बिना कर सकते हैं, हाँ । उदाहरण के लिए, अधिकांश एल ई डी को एक सामान्य उद्देश्य से चलाया जा सकता है (उदाहरण के लिए एक विशिष्ट आईसी रेटिंग 500mA है, और एक विशिष्ट एलईडी के लिए केवल 20mA अधिकतम की आवश्यकता होती है) एक रिले का उपयोग मुख्य रूप से उच्च वोल्टेज (जैसे साधन) या धाराओं के साथ किया जाता है और जब अलगाव होता है अच्छा विचार।
ओली ग्लेसर

तो, अगर मेरे घटक को अभी भी 5 ए की आवश्यकता है, तो मुझे रिले के साथ रहना चाहिए, हाँ? यह मेरा रिले है। अपडेट: जब मैं घटक से दोहरी ए बैटरी से 12 वी लागू करता हूं, बिना किसी प्रतिरोध के जोड़ा जाता है, तो घटक मुश्किल से चल रहा है। मैं इस धारणा के तहत था कि घटक बैटरी से जितना संभव हो उतना चालू होगा। क्या यह गलत है? क्या यह संभव है कि यह रिले के साथ एक समस्या है? रिले अभी भी सही ढंग से स्विच कर रहा है, कंपोनेंट पूरी तरह से थ्रॉटल चलाने के बजाय चुपचाप गुनगुना रहा है जैसे मैं चाहता हूं।
मेसन

नोट: घटक यह विंडशील्ड वाइपर पंप है , अगर इससे कोई फर्क पड़ता है। मुझे जो करंट मिल रहा है, उसे मापने के बाद ऐसा लग रहा है कि मैं केवल 2.5A ड्रॉ कर रहा हूं।
मेसन

5A के लिए आप रिले के साथ चिपक सकते हैं या वर्तमान की उस मात्रा को संभालने के लिए रेटेड पावर ट्रांजिस्टर का उपयोग कर सकते हैं। वाइपर पंप को वर्तमान में (शायद स्टार्टअप पर 5A तक) वर्तमान के एक निष्पक्ष बिट की आवश्यकता होगी, श्रृंखला में एए बैटरी शायद अपने आंतरिक प्रतिरोध (आप कर सकते हैं) के कारण इसे (रसायन विज्ञान, तापमान और चार्ज राज्य के आधार पर) आपूर्ति नहीं कर पाएंगे इस बात की पुष्टि करने के लिए लोड किए जाने पर वोल्टेज को मापें - यह 12V से काफी कम होना चाहिए) इसे एक लीड एसिड बैटरी से चलाने की कोशिश करें और इसे चलाना चाहिए (यदि यह संभावित रूप से पंप दोषपूर्ण नहीं है - तो इसे मापने के लिए रिले माप की जांच करने के लिए ~ 0ohms होना चाहिए) जब बंद हुआ)
ओली ग्लेसर

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1), 2) और 3)
यदि आप एक सर्किट में विभिन्न बिजली की आपूर्ति का उपयोग करते हैं, तो आपको उन्हें किसी न किसी तरह से कनेक्ट करना होगा ताकि उनके पास एक सामान्य संदर्भ हो। आप लगभग हमेशा मैदान से जुड़ेंगे, क्योंकि वे आपका संदर्भ हैं। वोल्टेज सापेक्ष है: यदि आप बैटरी के प्लस को संदर्भ के रूप में लेते हैं, तो माइनस -12 V होगा, यदि आप माइनस को संदर्भ के रूप में लेते हैं तो प्लस +12 V पर होगा। कुछ सर्किट संदर्भ के रूप में प्लस का उपयोग करेंगे, हमें पसंद है सकारात्मक वोल्टेज बेहतर है। इसलिए बैटरी का माइनस Arduino के ग्राउंड में जाता है।

उन्हें क्यों जोड़ा जाना है? आपका ट्रांजिस्टर दो धाराओं को देखेगा: एक बेस करंट, बेस में प्रवेश करने और एमिटर के माध्यम से 5 वी आपूर्ति में वापस आ रहा है, और एक कलेक्टर करंट कलेक्टर में प्रवेश कर रहा है और एमिटर के माध्यम से बैटरी में भी लौट रहा है। चूंकि धाराओं में सामान्य रूप से एमिटर होता है (इसे आम एमिटर सर्किट कहा जाता है ) वह होगा जहां दोनों बिजली की आपूर्ति जुड़ी होगी।

बेस करंट को कैसे पता चलता है कि किस रास्ते से जाना है जब यह एमिटर के माध्यम से ट्रांजिस्टर से बाहर निकलता है। करंट केवल एक बंद लूप में प्रवाहित हो सकता है, बिजली आपूर्ति से प्लस से माइनस तक। आधार वर्तमान +5 V पर शुरू हुआ, इसलिए यह लूप को बंद नहीं करेगा जब यह बैटरियों के मैदान के रास्ते पर जाएगा।


5V0.7VR1

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तो 35 mA कलेक्टर करंट प्राप्त करने के लिए हमें 35 mA / 200 = 0.175 mA बेस करेंट की आवश्यकता होती है। फिर R1 को होना चाहिए4.3V0.175mA

चलो एक 10 k a रोकनेवाला चुनें। यह हमारी जरूरत से बहुत कम मूल्य है, लेकिन हम ठीक हैं। बेस करंट लगभग 0.5 mA होगा, जिसे Arduino खुशी से आपूर्ति करेगा, और ट्रांजिस्टर उस 100 mA बनाने की कोशिश करेगा, लेकिन फिर से, यह हमारे 35 mA तक सीमित होगा। सामान्य तौर पर, 5 V थोड़ा कम होगा, या पैरामीटर में जो भी भिन्नता हो सकती है, उसमें कुछ मार्जिन होना एक अच्छा विचार है। हमारे पास एक कारक तीन सुरक्षा मार्जिन है, जो ठीक होना चाहिए।

R2 के बारे में क्या? हमने उसका उपयोग नहीं किया और सब कुछ ठीक लग रहा है। यह सही है, और यह ज्यादातर मामलों में होगा। हमें इसकी आवश्यकता कब होगी? यदि Arduino का आउटपुट लो वोल्टेज 0.7 V से नीचे नहीं जाएगा, ताकि ट्रांजिस्टर बंद होने पर भी चालू हो जाए। ऐसा नहीं होगा, लेकिन मान लें कि आउटपुट लो वोल्टेज 1 V. R1 पर चिपकेगा और R2 एक प्रतिरोधक विभक्त का निर्माण करेगा, और यदि हम R1 = R2 चुनते हैं तो 1 V इनपुट 0.5 V बेस वोल्टेज बन जाएगा, और ट्रांजिस्टर को कोई करंट नहीं मिलेगा।

जब हमारे पास 0.5 एमए का आधार करंट था, लेकिन आर 2 के समानांतर आर-एमिटर के समतुल्य हम उस वर्तमान में से कुछ को खो देंगे। यदि R2 10 k R2 है तो यह 0.7 V / 10 k 70 = 70 ΩA खींचेगा। तो हमारा 500 µA बेस करंट 430 µA हो जाता है। हमारे पास बहुत अधिक मार्जिन था, जिससे हमें अभी भी रिले को सक्रिय करने के लिए पर्याप्त वर्तमान मिलेगा।

आर 2 के लिए एक और उपयोग रिसाव रिसाव को हटाने के लिए होगा। मान लीजिए कि ट्रांजिस्टर एक वर्तमान स्रोत द्वारा संचालित है, जैसे ऑप्टोकॉप्लर के फोटोट्रांसिस्टर। यदि ऑप्टोकॉप्लर स्रोत चालू होते हैं तो यह सभी आधार में चला जाएगा। यदि ऑप्टोकॉप्लर बंद है, तो फोटोट्रांसिस्टर अभी भी एक छोटा लीकेज करंट पैदा करेगा, जिसे "डार्क-करंट" कहा जाता है। अक्सर 1 ,A से अधिक नहीं होता है, लेकिन अगर हम इसके बारे में कुछ नहीं करते हैं तो यह आधार में प्रवाहित होगा और 200 .A कलेक्टर करंट पैदा करेगा। जबकि यह शून्य होना चाहिए। इसलिए हम R2 का परिचय देते हैं, और इसके लिए 68 kΩ चुनते हैं। फिर R2 68 mV / voltageA का वोल्टेज ड्रॉप बनाएगा। जब तक वोल्टेज ड्रॉप 0.7 वी से कम है तब तक सभी वर्तमान आर 2 के माध्यम से जाएंगे, और आधार में कोई भी नहीं। वह 10 µA पर है। यदि वर्तमान में उच्चतर आर 2 है, तो उस 10 andA पर वर्तमान को क्लिप किया जाएगा, और शेष आधार के माध्यम से जाता है। इसलिए हम थ्रेशोल्ड बनाने के लिए आर 2 का उपयोग कर सकते हैं। अंधेरे-वर्तमान ट्रांजिस्टर को सक्रिय नहीं करेंगे, क्योंकि बहुत कम है।

चालू-संचालित आर 2 के इस मामले को छोड़कर बहुत कम ही आवश्यक होगा। आपको यहां इसकी आवश्यकता नहीं होगी।


'R1 और R2 एक प्रतिरोधक विभक्त बनाते हैं, और यदि हम R1 = R2 चुनते हैं तो 1 V इनपुट 0.5 V बेस वोल्टेज बन जाएगा' लेकिन आप आमतौर पर R2 >> R1 (x10 बार) चुनते हैं, इसलिए इनपुट अभी भी 1 V के पास होगा ..
m.Alin

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@ m.Alin - बेस वोल्टेज 0.7 V अधिकतम होगा। 0.5 V मामले में आधार किसी भी धारा को आकर्षित नहीं करेगा, लेकिन अगर आपका 10: 1 डिवाइडर 0.9 वी बी बी जंक्शन की सीमा को 0.7 वी पर सेट करेगा। तो आर 2 वोल्टेज सेट नहीं करता है, और केवल एक ड्रा करेगा सीमित वर्तमान, क्योंकि आर 1 से बहुत बड़ा है, इसलिए यह वास्तव में एक कार्य नहीं करता है। यही कारण है कि मैंने कहा कि आपको इसकी आवश्यकता शायद ही होगी।
स्टीवनवह

इस मामले में, मैं सिर्फ आधार को सीधे जमीन से जोड़ सकता हूं?
मेसन

किसी कारण से, जब मैंने बस आधार से जमीन तक एक सीसा जोड़ा, तो यह काम नहीं किया, लेकिन जब मैंने 68k its रोकनेवाला को इसके स्थान पर जोड़ा, तो यह पूरी तरह से काम कर गया।
मेसन

@ मैसन - मुझे लगता है कि हमारे यहां थोड़ी गलतफहमी है। ओमिटिंग आर 2 का मतलब आधार और जमीन के बीच कोई संबंध नहीं है, न कि इसे तार से बदलना। आधार को जमीन से जोड़ने से काम नहीं चलेगा, क्योंकि आधार वोल्टेज शून्य होगा, और आपको 0.7 वी की जरूरत है। मुझे यकीन है कि यह 68k के साथ काम करेगा, लेकिन बिना भी। बस आधार को जमीन से न जोड़ें।
स्टीवनवह

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यह ध्यान देने योग्य है कि अगर आपको वास्तव में 2 अलग-अलग मैदानों की आवश्यकता है, तो आपके पास एक ऑप्टोकॉपिकल एकेए ठोस ठोस रिले का विकल्प है। लेकिन ये ट्रांजिस्टर की तुलना में कई गुना अधिक भारी और महंगे हैं (फिर भी एक छोटी परियोजना के लिए बुरा नहीं) इसलिए केवल उपयोग करें यदि वास्तव में जरूरत है।

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