Proyecto 2.docx

Instituto Politécnico Nacional Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica Unidad Zacatenco Ingeniería en Comunicaciones y Electrónica 5to Semestre Materia: Dispositivos Profesora: Arévalo González Elizabeth Proyecto de aplicación 2: Interruptor corpuscular Grupo: 5CV1 Alumno: Romero Barco Jorge 2016302163 Fecha de entrega: 12 de Junio del 2018

Objetivo: Con el siguiente circuito se usaran transistores BJT tipo NPN, una fotorresistencia (LDR) y un relevador para la aplicación de un circuito de luz automática nocturna mediante un interruptor corpuscular diseñado con transistores y considerando los datos proporcionados por las hojas del fabricante de cada dispositivo y calculando los valores de las resistencias de polarización para su buen funcionamiento

Lista de materiales: -

2 Transistores BC547C

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Una fotorresistencia (LDR)

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Un relevador de 1 polo 1 tiro

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1 diodo de silicio 1N4007

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1 Potenciómetro de 1 KΩ

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1 resistencia de 1 KΩ

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1 resistencia de 220 Ω

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1 LED de color blanco

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Tablilla universal

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Fuente de alimentación 5 VCD

Explicación: El circuito consiste en un interruptor corpuscular a base de transistores que mediante una fotorresistencia (LDR) controlan un pequeño relevador de 5 V y este a su vez enciende una carga que pueda tener conectada en serie con sus contactos. Cuando incide una buena cantidad de luz sobre el LDR esta toma un valor bajo de resistencia y junto al potenciómetro P1 que ajusta la sensibilidad del circuito polarizan al transistor Q1 y lo ponen en saturación. Al estar en saturación el transistor Q1 no alcanza a polarizar la base del transistor Q2 y este entra en corte. Al estar en corte no puede circular una corriente entre el emisor y colector de Q2 y por lo tanto no puede encender el LED blanco que indica cuando hay o no hay iluminación, y tampoco puede energizar la bobina del relevador para que pueda energizar alguna lámpara o carga que tenga conectado. Cuando no hay luz el procedimiento es inverso. El LDR toma un valor muy alto de resistencia con lo cual no puede polarizar a Q1 y queda en corte, después como Q2 está conectado a una resistencia de 1KΩ, se polariza la base y entra en saturación, permitiendo una circulación de corriente entre el emisor y colector pudiendo así encender el LED y la bobina del relevador. Se coloca un diodo en paralelo y en inversa para proteger al circuito de corrientes transitorias de la bobina del relevador

Fig. 1 Diagrama del interruptor corpuscular

Mediciones: Mediciones con el potenciómetro al 50% de su capacidad RP1 = 500Ω Valores prácticos Voltajes (V)

Con luz: LDR = 1.5 KΩ

Sin luz: LDR = 500 KΩ

V1

5.56 V

5.56 V

VLDR

4.74 V

5.20 V

VP1 = VBE1

0.73 V

0.042 V

VR1

5.45 V

4.42 V

VCE1

0.03 V

0.816 V

VCB1

0.770 V

0.774 V

VLED + VR2 = VREL

0V

5.15 V

VCE2

5.51 V

0.096 V

VBE2

0.029 V

0.096 V

VCB2

5.52 V

0.716 V

VLED

0V

3.02 V

Corrientes (mA)

Con luz: LDR = 1.5 KΩ

Sin luz: LDR = 500 KΩ

I1

8.54 mA

52.2 mA

ILDR

2.9 mA

50 µA

IP1

1.39 mA

50 µA

IR1 = IC1

5.50 mA

4.42 mA

IB1

1.63 mA

0A

IE1

7.05 mA

0A

IC2

0A

47.1 mA

IE2

0A

51.6 mA

IB2

0A

4.42 mA

IREL

0A

38.9 mA

ILED = IR2

0A

9.7 mA

Voltajes (V)

Con luz: LDR = 1.5 KΩ

Sin luz: LDR = 500 KΩ

V1

5.6 V

5.6 V

VLDR

4.91 V

5.59 V

VP1 = VBE1

0.69 V

5.59 mV

VR1

5.59 V

4.87 V

VCE1

9.75 mV

0.721 V

VCB1

0.672V

0.706 V

VLED + VR2 = VREL

0V

5.59 V

VCE2

5.59 V

5.14 mV

VBE2

12.19 mV

0.711 V

VCB2

4.97 V

0.711 V

VLED

0V

3.32 V

Corrientes (mA)

Con luz: LDR = 1.5 KΩ

Sin luz: LDR = 500 KΩ

I1

8.86 mA

14.89 mA

ILDR

3.27 mA

11.18 µA

IP1

1.38 mA

11.18 µA

IR1 = IC1

5.59 mA

4.87 mA

IB1

1.89 mA

7.89 pA

IE1

7.48 mA

860.6 fA

Valores simulados

IC2

5.63 nA

10.02 mA

IE2

7.67 pA

14.88 mA

IB2

56.37 pA

4.87 mA

IREL

5.63 nA

10 mA

ILED = IR2

5.63 nA

10 mA

Simulaciones

Observaciones: En algunas ciertas condiciones de iluminación el relevador no alcanza a cerrar el contacto y produce zumbidos, esto puede ser por que la fotorresistencia entrega un cierto valor de resistencia y polariza al transistor Q1 en la región activa y el transistor Q2 también es polarizado en esa región lo que ocasiona que los transistores no se puedan comportar como interruptores, en estos casos se tiene que ajustar la sensibilidad con el potenciómetro. Además, los valores medidos y simulados variaron un tanto por que las condiciones del simulador no son las mismas que en la práctica y en el simulador se usan las condiciones ideales.

Conclusión: Con la realización de este circuito pude aplicar lo visto acerca de transistores y como aplicarlos, en este caso en la realización de este interruptor corpuscular. Pude ver como el transistor dependiendo de cómo se le polarice se comporta de una o de otra forma, ya sea como interruptor, amplificador, saturador de señales, conmutador, etc. Convirtiéndolo así en un dispositivo muy versátil y que se encuentra en casi cualquier aparato electrónico.

Referencias http://www.circuitstune.com/2012/06/dark-detectorsensor-circuit-using-ldr.html https://es.wikipedia.org/wiki/Transistor_de_uni%C3%B3n_bipolar https://unicrom.com/transistor-como-interruptor-switch/ http://www.backyardbrains.cl/experiments/transistorDesign