Zanim przejdziesz do wykonywania opisanych tutaj projektów, upewnij się, że opanowałeś informacje, które pojawiły się w poprzedniej części naszego kursu elektroniki. Omówiliśmy tam podstawy, które są niezbędne do tego, aby zabrać się teraz za bardziej rozbudowane układy.

Przerzutnik bistabilny – układ z pamięcią

Pora na wykorzystanie tranzystorów do zbudowania układu, który będzie charakteryzował się pamięcią. Do tej pory elementy, które łączyliśmy na płytce, nie wykazywały żadnej „inteligencji”. Dioda świeciła, gdy podłączyliśmy odpowiednio zasilanie, a tranzystor przewodził, gdy przez jego bazę przepływał stosowny prąd. W momencie odłączenia styków układ przestawał działać.

Przerzutnik bistabilny będzie działał inaczej! Układ ten, mówiąc w uproszczeniu, będzie miał dwa stany stabilne i będzie niejako pamiętał ten ostatni. W praktyce chodzi o układ zapamiętujący, która z diod ma się świecić. Animowany schemat działania układu wygląda następująco:

Układ składa się z baterii, 2 tranzystorów NPN, 2 zielonych diod świecących i 4 rezystorów. W naszym przypadku do wykonania projektu wykorzystamy oczywiście dołączone do zestawu tranzystory BC546.

Gdy jeden punkt układu zewrzemy z masą, to zapali się pierwsza dioda. Po odłączeniu tego przewodu dioda nadal będzie świeciła! Zgaśnie, gdy masa zostanie połączona z innym punktem układu. Na schemacie miejsca te zaznaczono jako dwa przełączniki.

Przykładowe ułożenie elementów:

Całość na płytce stykowej może wyglądać następująco:

Testowanie przerzutnika bistabilnego

Po włączeniu zasilania jedna z diod (dowolna) powinna się już świecić. Po zwarciu odpowiednich par przewodów można włączyć drugą diodę. Stan układu powinien się utrzymać, nawet gdy przewody nie będą już zwarte. Przykład działania układu w praktyce:

Jak widać, układ ma dwa stany stabilne (świeci jedna lub druga dioda), więc zdecydowanie spełnia swoje zadanie i jest przerzutnikiem bistabilnym. O przerzutnikach można napisać bardzo dużo, bo są to niezwykle użyteczne układy. Nie będziemy się jednak nimi szerzej zajmować, bo wykraczają poza zakres tego kursu i jako początkujący zbyt prędko nie będziesz musiał zagłębiać się w ten temat.

Dlaczego po włączeniu układu świeci jedna dioda?

Układ jest symetryczny – składa się z dwóch identycznych kawałków. Dlaczego więc po włączeniu zasilania świeci się tylko jedna dioda, a nie obie (lub żadna)?

Każdy element jest inny. Dwa rezystory o tej samej wartości czy dwa takie same tranzystory w praktyce różnią się realnymi parametrami pracy. Jeden tranzystor wzmacnia prąd odrobinę lepiej, a drugi – trochę gorzej. Jeden rezystor stawia trochę większy opór, a drugi – mniejszy.

Gdybyśmy mieli dostęp do idealnych elementów, to układ by nie działał. Na szczęście w praktyce jeden tranzystor zacznie przewodzić trochę szybciej, co zgodnie z zasadą działania tego układu doprowadzi do zatkania drugiego tranzystora. W efekcie zaświeci się tylko jedna dioda.

Dokładny opis działania tego układu nie jest zbyt prosty. Nie musisz się nim teraz zbytnio przejmować, na wszystko przyjdzie jeszcze czas! Jeśli chcesz, to opis działania analogicznego układu znajdziesz pod koniec siódmej części kursu lutowania.

W powyższym artykule wnikliwie omówiono działanie przerzutnika bistabilnego. Zwróć tylko uwagę, że w opisywanym tam układzie wykorzystano inne wartości rezystorów. Nie wpływa to jednak na ogólny mechanizm działania przerzutnika.

Multiwibrator astabilny – kogut policyjny

Pora na kolejny projekt, który będzie bardzo podobny do wcześniejszego. Tym razem zmienimy trochę układ elementów, dodamy kondensatory i pozbędziemy się styków, które trzeba ręcznie zwierać. Dzięki temu powstanie układ migający dwiema diodami (niebieską i czerwoną), co będzie symulowało sygnały radiowozu!

Układ taki – nazywany multiwibratorem astabilnym – pozwala wykonać wiele ciekawych urządzeń. Nasze miganie diodami to tylko jeden przykład. Nie będziemy jednak analizować działania tego układu – traktujemy go jako projekt demonstrujący zastosowanie tranzystorów.

Pora zmontować całość na płytce stykowej. Schemat montażowy układu może wyglądać tak:

Podczas składania układu trzeba zwrócić uwagę na odpowiednią polaryzację kondensatorów. Przykład realizacji układu w praktyce widoczny jest na poniższych zdjęciach:

Jeśli wszystko będzie poprawnie zmontowane, to po włączeniu zasilania diody powinny zacząć migać na zmianę. Tak samo jak poprzednio, miganie zacznie się od „losowej” diody, a cały układ zadziała tylko dlatego, że używane elementy nie są idealne.

Koniecznie pochwalcie się w komentarzu, jeśli uda Wam się uruchomić opisywane tu projekty!

Czym są tranzystory typu MOSFET?

Na koniec pora na małe wtrącenie dotyczące innych typów tranzystorów. Na razie nie będziemy się na nich koncentrować, ale warto zdawać sobie sprawę z ich istnienia.

Dotychczas omówiliśmy tranzystory bipolarne, w których przepływ prądu kolektora jest zależny od prądu bazy. Oznacza to, że tranzystory bipolarne są sterowane prądowo. Istnieje też inna grupa tych elementów – to tranzystory, w których płynący prąd zależy od wartości przyłożonego napięcia.

Mały tranzystor MOSFET oznaczony symbolem BS170 został dołączony do naszego zestawu. Możesz więc zobaczyć, że wygląda on dosłownie identycznie jak omawiane już tranzystory bipolarne – jego działanie jest jednak całkowicie inne.

MOSFET-y nie mają emitera, bazy i kolektora, tylko odpowiednio: źródło, bramkę i dren. Przykładając napięcie o wartości kilku, kilkunastu woltów między bramkę a źródło (zwarte do masy), umożliwia się przepływ prądu między drenem a źródłem. BS170 jest tranzystorem MOSFET z kanałem typu N, więc jego symbol wraz z opisem wyprowadzeń będzie następujący:

• D – dren (ang. drain),
• G – bramka (ang. gate),
• S – źródło (ang. source).

Zastosowanie tych tranzystorów w układach pobierających relatywnie niewielkie prądy (rzędu setek miliamperów) jest niewielkie, za to przy dużych prądach zyskują na znaczeniu właśnie dzięki temu, że do ich sterowania „nie jest potrzebny prąd”. Na początku przygody z elektroniką raczej nie będziesz wykorzystywał MOSFET-ów, dlatego teraz uruchomimy przykład bez zagłębiania się w szczegóły.

Oto przykładowe podłączenie, w którym możemy sterować LED-em za pomocą tego tranzystora:

Przykładowy schemat montażowy oraz realizacja na płytce stykowej:

Na tym etapie informacje o MOSFET-ach można potraktować tylko jako ciekawostkę. Więcej na temat tych elementów znaleźć można w ćwiczeniach z kursu elektroniki, poziom II:

Co z dokumentacjami?

Wielokrotnie odwoływaliśmy się do dokumentacji technicznej tranzystorów. Na razie nie musisz jeszcze samodzielnie analizować takich dokumentów, ale sprawdź nasz artykuł, w którym opisaliśmy, czym jest dokumentacja techniczna, co można w niej znaleźć i dlaczego jest tak ważna.

Podsumowanie

Za nami kolejna część kursu, w której pokazane zostały inne zastosowania dla tranzystorów. Nie martw się, jeśli na tym etapie nie rozumiesz dokładnie, jak działają pokazane tutaj układy. Najważniejsze, aby udało Ci się je poprawnie złożyć i uruchomić. W razie problemów pytaj w komentarzach. Będzie nam również bardzo miło, jeśli napiszesz, czy wszystko przebiegło bez problemów!

W następnej części kursu zajmiemy się pierwszymi układami scalonymi, które znaleźć można praktycznie w każdym urządzeniu elektronicznym. Mowa o stabilizatorach napięcia – dzięki nim możliwe jest dostarczanie napięcia zasilania, które nie zmienia się w zależności od obciążenia źródła.

Aktualna wersja kursu: Damian Szymański, ilustracje: Piotr Adamczyk. Pierwsza wersja: Michał Kurzela. Schematy montażowe zostały wykonane przy częściowym wykorzystaniu oprogramowania Fritzing (oraz własnych bibliotek elementów). Zakaz kopiowania treści kursów oraz grafik bez zgody FORBOT.pl

Data ostatniego sprawdzenia lub aktualizacji tego wpisu: 20.04.2023.

bipolarny, kurs, kursElektroniki, mosfet, tranzystor