El transistor TBJ como llave (corte y saturación)

    En este articulo tratare de explicar cómo utilizar un transistor TBJ como una llave, es un uso muy común para este dispositivo cuando necesitamos, por ejemplo, una salida digital de potencia. Como es el caso de una compuerta lógica cuando se exceden los valores de corriente o cuando  se necesita una mayor tensión a la salida. Un ejemplo muy concreto seria que mediante una compuerta de 5v se necesita encender una carga de 12v, directamente esto no se puede hacer ya que la carga que se quiere conectar necesita mayor tensión y posiblemente mayor corriente también. En ese caso sería ideal tener un elemento activo, como lo es un transistor, para conectar la carga.

    Para este caso debemos trabajar el dispositivo en la zona de corte y de saturación, esto seria algo similar a una llave.

    Un transistor esta en zona de corte cuando la corriente de base es cero o muy próximo a el, y en saturación cuando, conociendo el valor de la carga, el valor de corriente es máximo y la caída de tensión entre colector y emisor es idealmente cero.

    Vamos a ver las formulas que utilizaremos para el calculo:

Ic=Ib x B(beta), lo que quiere decir que la corriente de colector es beta veces mas grande que la de base.

R=V/I, ley de ohm

    Lo primero que debemos saber es cual sera la carga que conectaremos y que valor de tensión tendrá, así poder calcular la corriente que circulara por colector. Luego con la primera formula sabremos cual es la corriente mínima de base que necesitara nuestro transistor para entrar en zona de saturación.
    Veamos un ejemplo:
supongamos que tenemos un foco de 12v cuya corriente de funcionamiento es de 100mA y queremos alimentarlo con una compuerta logica de 5v, la solución seria conectar un transistor de la siguiente manera:

    En este caso utilice el transistor BC548 ya que por su colector puede circular hasta como máximo 500mA y Vce hasta 30V por lo que no tendría inconvenientes para manejar esa carga.

    Ahora sabemos que Ic=100mA, por lo que podemos calcular la corriente de base, para lo que necesitamos el valor de Hfe o beta para realizar el calculo, entonces nos vamos a la hoja de datos del fabricante y buscamos este valor en las caracteristicas eléctricas.

podemos ver que para el BC548B nuestro Hfe o beta mínimo es 200, nos quedaremos con ese valor para asegurar la saturación, entonces

Ib > Ic/Hfe   =>   Ib = 100mA/200   =>   Ib>0.5mA   =>   Ib = 1mA para asegurar la saturación.

Ahora sabiendo que tenemos 5V en la base vamos a calcular el valor de resistencia que debemos conectar ahi para tener una corriente de base similar a la calculada.

 Rb = V/I   =>  Rb = (5V-0.6V)/1mA   =>   Rb = 4.4V/1mA   =>   Rb = 4.4Kohms   => Su valor mas cercano inferior seria: Rb=3.9 Kohms

    Ahora voy a hacer una prueba en el simulador para comprobar su funcionamiento.

Como podemos ver cuando la llave esta abierta no circula corriente por la base, por lo que el transistor se encuentra en zona de corte y por lo tanto no deberia circular corriente por la carga del transistor como se muestra en la figura, el multimetro marca 0A.

Ahora cuando la llave se cierra podemos ver que por el colector del transistor circula aproximadamente 100mA, esto no es asi debido a que hay una pequena caida de tension en el transistor que si leemos la hoja de datos en la figura donde aparece el valor de Hfe podemos ver que la caida de tension en el colector-emisor es de 0.6V para una corriente de colector de 100mA, entonces si realizamos la malla tendríamos Vcc=VRl + Vce-sat, la tension de la fuente es igual a la tension en la carga mas la tension de colector emisor del transistor, si despejamos la tension en la carga

=> VRl=Vcc - Vce-sat   => VRl = 12-0.6 => VRl=11,4 

y calculamos la corriente por la malla

=> IRl = VRl/Rl

=> IRl=11.4V/120Ohms   => IRl = 95mA

Como los valores calculados son muy similares a los del simulador podemos asegurar que los cálculos son correctos.

Fuente de alimentación variable de 1,25v a 15v

    La fuente de alimentación es algo indispensable en nuestro laboratorio si queremos realizar pruebas con nuestros circuitos.

    Por lo general los circuitos se alimentan con corriente directa, por lo que en este articulo realizaremos una fuente de este tipo para que comiencen a armar su laboratorio.

    Como todos sabemos la tensión de línea un nuestros hogares es alterna, en argentina 220v 50Hz, por lo que nuestra fuente deberá ser capaz de transformar esa tensión a continua y disminuirla a valores aceptables para nuestros circuitos, esos valores están alrededor de 5v para microcontroldores y hasta 18v como máximo en promedio para operacionales.

    Con respecto a la corriente con 1 ampere es suficiente para realizar ensayos.

    Bueno comencemos con un poco de teoría, una fuente de alimentación básica se compone de los siguientes bloques.

Transformador

    El transformador lo que hace es bajar los niveles de tensión, los hay de variadas tensiones y corrientes en nuestro caso utilizaremos uno de 12v 1A el cual nos será más que suficiente para realizar pruebas ya que rara vez necesite mayor potencia además de que el equipo terminado tiene un peso considerablemente mayor a medida que aumentamos la potencia por si la quieres transportar.

    Como podemos ver en el diagrama de bloque el transformador tiene una entrada AC(corriente alterna) y la salida también es de corriente alterna de forma similar pero de distinta amplitud.

    Hay que tener en cuenta que los valores de tensión de pico de línea es de 220V*1.41=311V y la tensión de salida con nuestro trafo tendrá 12*1.41=17V aproximadamente

    

    En la imagen podemos ver  un transformador en donde la etiqueta nos indica perfectamente la tensión del secundario 12V junto con su corriente, 200mA, y la tensión y frecuencia del primario.

Rectificador

    El rectificador se encarga de espejar respecto a eje x los valores negativos de tensión, como muestra la figura del diagrama de bloques, veamos más en detalle que es lo que hace:

    Como podemos ver tanto a la entrada como a la salida del rectificador solo se invierte la parte negativa de la señal de entrada, manteniendo los valores de tensión prácticamente iguales.

    El circuito que logra el cambio de este tipo de señal es un rectificador de onda completa que se realiza mediante el uso de diodos. El diagrama es el siguiente:

como podemos ver la tensión alterna entra por la parte inferior y superior  y la salida rectificada están indicadas con los signos positivo y negativo.

    En el comercio podemos encontrarlos como puentes rectificadores, para lo que necesitamos basta con una de 1,5A que por lo general vienen en un encapsulado cilindrico con cuatro terminales y se indica la polaridad de salida y los pines de entrada para alterna.

Filtro

    A la salida del filtro es donde ya comenzaremos a ver una señal muy similar a la de una continua, esta etapa basicamente es un capacitor el cual se encarga de mantener mediante su carga los valores de tension sin cambios, o sea, durante el primer semiciclo de la senal rectificada el capacitor se carga, a medida que la senal comienza a decrecer el capacitor intenta mantener el valor de tension pero a medida que se va descargando va produciendo un pequeno rizado en comparacion a de la salida del puente de diodos.

Para algunas aplicaciones ese rizado no tiene importancia y depende mucho del tamaño del capacitor y de la carga, pero en nuestro caso realizaremos una fuente regulada variable por lo que aquí no termina nuestro estudio.

Regulador

    En este caso utilizaremos un regulador comercial, el tan famoso LM317 en el que una de sus configuraciones se lo puede utilizar como regulador de tensión variable entre 1.2V y 37V con una corriente máxima de 1,5A. Esto no es tan asi como parece ya que también tiene limitaciones de potencia que hacen que por ejemplo con una diferencia mayor a 15V entre la entrada y la salida no se pueda sacar 1.5A a la salida y la temperatura del dispositivo sería muy alta por lo que necesitaríamos un muy buen disipador, no lo recomiendo.

 Con 12V 1A este dispositivo con un pequeño disipador metálico por las dudas va muy bien sin ni siquiera calentarse.

    Vamos a ver la configuración como regulador variable segun la hoja de datos del fabricante:

como vemos en el diagrama es muy sencillo utilizar este integrado para una fuente variable.

    Hay que tener en cuenta la formula proporcionada por el fabricante para calcular el potenciometro, es una formula muy sencilla 

donde podemos despreciar la cooriente Iadj ya que no introducira mucho error para nuestro uso, por lo que la formula quedaria de la siguiente manera:

la tensión entre Vo y Vadj es siempre 1,5v por lo que si el potenciometro esta en cero, la tensión mínima que puede tener a la salida es 1.25V, la tensión máxima viene dada por la formula anterior, por lo que si reemplazamos Vout=15V que seria un aproximado de la máxima tensión que podemos sacarle a nuestra fuente, dandole un valor a R1=180 ohms y despejando R2 podemos calcular que el potenciometro necesario es:  R2=1.98Kohms. El valor mas cercano para este potenciometro seria el mas próximo superior ya que si utilizamos uno de menor valor no va a llegar a la máxima escala, por lo que utilizamos uno de 2,2k

Diagrama

    Bueno ya que tenemos el concepto de todo vamos a armar el diagrama de nuestra fuente que quedaría de la siguiente manera.

como vemos aparecen todos los bloques que fuimos viendo salvo el transformador ya que deje las borneras para que se conecte directamente ahí. Ademas agregue una resistencia y un led que visualmente nos puede indicar el valor de tensión.

    Mas adelante veremos como incorporarle un LCD a nuestra fuente para poder visualizar los valores de tensión en el.

    

    Dejo el link con los archivos para realizar el PCB

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Hola Blog, hola PICs

    Bueno para comenzar en este nuevo mundo de los blogs, por lo menos para mi, quisiera comentarles mas o menos a donde quiero orientarme.
    Hace poco comencé con el increíble mundo de los microcontroladores  para ser mas preciso con los PICs de la serie 16 y 18 de microchip.

     Elegí esta marca simplemente porque son muy fáciles de conseguir a donde vivo ademas de muchísima información en la web y con la simplicidad con las que se los puede programar y armar tu propio programador.
    No me gusta dar muchas vueltas con la teoría por lo general si hay algún ejemplo intento entenderlo que por lo general es el 30% de los casos. De todas maneras no hay mejor información acerca de estos dispositivos y su funcionamiento que las hojas de datos que proporciona el fabricante y no es tarea sencilla ya que como primer obstáculo para algunos es que todas se encuentran en ingles y la segunda que no es tan sencillo encontrar lo que uno busca en un principio hay que adaptarse un poco. Con esto no pretendo asustarlos ya que a medida que avancen ya van a saber por donde buscar, por lo menos ese fue mi caso.
    Si son novatos en el tema les daré una breve descripción sin ser muy técnicos en el tema para ver si puedo atrapar la atención de aquellos que quieren comenzar con estos integrados que pueden llegar a facilitar muchísimo algún proyecto que tengan en mente y no tengan muy en claro para que sirven.

    ¿Que es un microcontrolador?
    Un microcontrolador es un circuito integrado, que mediante un programa realizado en la PC, podemos hacer que sus pines se comporten de la manera que nosotros le indiquemos, con los cuales podemos realizar distintos tipos de protocolos de comunicaciones para comunicarnos con otros equipos y una infinidad de cosas mas. Este programa se realiza mediante una PC con un software especifico llamado compilador cuya función es "traducir" el lenguaje mediante el cual nosotros como programadores escribimos a uno que el dispositivo pueda interpretar. Por ejemplo, existen compiladores en el que se programa en C, en BASIC, en ASSEMBLER, etc; pero todos "traducen" ese lenguaje a un archivo .HEX que es un lenguaje que el microcontrolador "entiende".
    Con respecto a los encapsulados vienen en variados tipos, en formato DIP (que para comenzar son ideales ya que encajan en el protoboard para realizar pruebas ), QFP, SOIC, etc. Suponiendo que recién comenzamos les aconsejo el primero o una entrenadora.

Encapsulado DIP.

    Compilador

    Cuando se quiere comenzar a programar microcontroladores generalmente se piensa ¿que marca me conviene mas? y comienza a buscar en internet, se pueden encontrar muchas y variadas experiencias acerca de una marca u otra. Algunos se ponen la camiseta de una empresa y la defienden, otros los critican etc, etc. Pero la mejor respuesta que encontré fue que con el tiempo y probando la mayor cantidad de marcas posibles lo vas a saber y al momento de encarar un proyecto sabrás con cual lo realizaras. Algo similar ocurre con los compiladores existen varios, ademas en distintos tipos de lenguajes en los que se sentirán mas o menos cómodos por distintos motivos. Yo particularmente cuando inicie pensé que lo mejor era en realizarlo con el compilador del fabricante que en su momento solo se programaba en assembler para la serie PIC16 cuando comencé debía estudiar prácticamente todo la hoja de datos para comenzar, tras de eso y con un poco menos de ganas, ya que comencé por hobby  lo hice por una semana hasta que escuche a un profesor en la facultad que dijo, "assembler!!!! nooooooo!!!!! yo a los PIC los programo en C", así que fui corriendo a mi casa y como tenia algunos conocimientos en C comence a buscar. Encontre que en esos momentos el fabricante solo tenia para la serie PIC18 un compilador en C, para la serie PIC16 (economica y suficiente como para comenzar ademas de ya haber comprado uno) encontre un compilador que se ajustaba a los conocimentos que tenia en ese momento, CCS.

    En el compilador CCS tanto para PICs 16 y 18 se programa en C, es mas a un mismo programa con minimas modificaciones sirve para ambas familias (hoy en dia el compilador XC8 de microchip es muy similar en ese aspecto), maravilloso. Era lo que estaba buscando, por lo que es mi caballo de batalla para mis proyectos.

    Por ello en lo que sigue del blog voy a utilizar este compilador para los proyectos.

    El único inconveniente es que se debe pagar por el o una prueba por 45 días de la siguiente pagina:

http://www.ccsinfo.com/downloads.php

    La ventaja que encontre con este compilador es que con solo un par de lineas podia realizar cosas que con assembler me resultaban muchas mas, me enamore, pero como nada es gratis en la vida, encontre que este compilador cuando traduce .Hex no es tan eficiente como el de assembler, pero como en esos momentos odiaba el assembler no me intereso y hasta el día de hoy en ningún proyecto me resulto un problema.

¿Como programar un PIC?

    El programador es un circuito que comunica a la computadora con nuestro PIC, no se asusten que pueden realizar uno muy sencillo por puerto serie.

    En este punto no hay mucha discusión  el programador que tengas sirve, por supuesto que hay unos mejores que otros pero para experimentos el que tengas a mano es suficiente.

    Si no tienes uno puedes realizarlo por puerto serie, les dejo un link por si necesitan uno que en su momento me sirvio para mis comienzos.

Progrmdor TE-20 SE

    Ahora si quieren realizar uno USB se complica un poco mas por que lleva un microcontrolador y con algo hay que grabarlo y suponiendo que no tienen uno... .

    En mi caso compre hace un tiempo un PICKIT2 muy recomendable aunque un poco viejo por estos días pero no tiene mucho que envidiarle a muchos otros ya que para los microcontroladores que se consiguen hoy en dia en mi pais, Argentina, este los soporta sin ningún inconveniente.

    En la proxima entrada explicare como realizar una fuente básica para realizar pruebas.