Hackgyver - M1.06 - Transistor en commutation

HACKGYVER – HACK GUY VERS
L’ÉLECTRONIQUE.
M1.06 - TRANSISTOR EN
COMMUTATION
Ou l’intérêt de l’interrupteur « électronique »
Merci pour vos participations, retours, corrections et insultes à
l’adresse :
[email protected] objet : [hackguy]
Je décline bien sur toute responsabilité, etc…
SOMMAIRE

Transistor NPN ou PNP (en commutation)
Différence entre PNP et NPN
 Commande en courant (Blocage - Saturation)

Comment placer le transistor en « saturation »
 Calcul de la résistance


Application concrète !
Moteur a courant continu : quelle tension ?
 Quel ampérage ? (a vide ? ; bloqué ?)
 Commande manuel d’un moteur DC
 Interconnexion avec la launchpad.

2
TRANSISTOR
Wikipedia :
Le transistor est un composant électronique actif
utilisé :
Comme interrupteur dans les circuits logiques ;
 Comme amplificateur de signal ;
 Pour stabiliser une tension, moduler un signal ainsi que de
nombreuses autres utilisations.

En résumé : le transistor permet de contrôler (piloter)
une charge avec un courant ou une tension.
La saturation est l’équivalent d’un interrupteur fermé.
Le blocage quant a lui, c’est l’interrupteur ouvert.
3
TRANSISTOR BIPOLAIRE NPN OU PNP

Différence entre PNP et NPN
il existe 2 types de transistor bipolaire : PNP ou NPN.
La différence provient de la polarisation des couches
de semi-conducteurs.
Émetteur
Collecteur
Base
Base
Émetteur
Collecteur
La direction de la flèche nous indique le type.
4
TRANSISTOR NPN (EXEMPLE DE
MONTAGE)

Pour basculer le transistor en commutation
:
Il faut une intensité suffisante pour saturer T1
Sans le « bruler »


On applique une tension positive entre J1 et GND. on contrôle l’intensité grâce
a R1.
Pour calculer cette intensité, il faut
connaitre :



L’intensité désiré dans la charge
La tension d’entrée.
Le « gain » du transistor (rapport entre le courant de base et le courant
traversant la charge et le transistor.)
5
TRANSISTOR NPN (EXEMPLE DE
MONTAGE)
Avec une tension de 3v3, une charge qui tire 100mA et un 2N2222 cela donne :

Calcul du courant de base ( Ib )
Utilisation du gain (hfe), donc pour 100mA :
Ib_sat = 100mA / 200 = 0.5 mA
Dans la pratique, je prend toujours le gain le plus faible + une petite marge.
100mA / 100 = 0.001 et 0.001*1.5 = 1,5mA = Ib_sat
Remarque : si les courant sont faible, on peut prendre un gain de 10.

Calcul de la résistance :
Rb= (Ue – Vbe) / Ib
= (3v3 – 0.7) / 0.0015 = 1733 Ohms
=> 1,5KOhms(E24)

Méthode expérimentale et/ou vérification
Vérifier/valider la saturation par l’expérimentation ! Il suffit de mesurer VCE_SAT.
il doit être le plus petit possible. La saturation est atteinte quant ib augmente et que vce ne diminue
plus.
Un montage breadboard + potentiomètre évite bien des soucis ! Une fois la valeur déterminé,
il suffit de mesurer la valeur du potentiomètre pour connaitre la résistance idéale.
6
TRANSISTOR PNP (EXEMPLE DE MONTAGE)

Pour basculer le transistor en commutation
:
Il faut une intensité suffisante pour saturer Q1
Sans le « bruler »


On applique la masse sur J2. on contrôle l’intensité grâce a R2.
Pour calculer cette intensité, il faut
connaitre :



L’intensité désiré dans la charge
La tension d’entrée.
Le « gain » du transistor (rapport entre le courant de base et le courant
traversant la charge et le transistor.)
Le mode de calcul est strictement identique au NPN.
7
APPLICATION CONCRÈTE !
Sur un moteur a courant continu, comment déterminer la tension et
l’intensité de fonctionnement ?
Moteur a courant continu : quelle tension ?

La tension n’est pas critique, elle doit être suffisante pour que le moteur démarre a tous les coup.

Et elle ne doit pas provoquer une surchauffe.
Quel ampérage ?
Le plus simple est de le mesurer. On place un ampèremètre en série avec le moteur, on fait démarrer le moteur.
On lit la valeur sur l’ ampèremètre. On fait la même chose en bloquant (si possible) la rotation du moteur.
Une fois les valeurs déterminé, on fait le choix des transistors, et de leur résistance.
On test avec un simple interrupteur.
8
APPLICATION CONCRÈTE !

Montage de test :
La diode en // avec le moteur protège le transistor.
9
APPLICATION CONCRÈTE !
Une fois le fonctionnement validé avec l’interrupteur, on test avec la Launchpad.
D’abord avec une sortie tout ou rien, puis avec du PWM. Un moteur peut se piloter
en PWM comme une LED.
PWM & moteur = problème de démarrage ?
Un moteur présente un résistante mécanique plus grande a l’arrêt / vitesse très lente.
Pour luter contre ce problème, plusieurs solution :



Lancer le moteur a fond, puis diminuer la vitesse.
Ne pas descendre en dessous d’une certaine largeur d’impulsion (donc d’une
certaine vitesse )
Si le moteur doit descendre bas en vitesse, augmenter la tension d’alimentation.
Remarque :
La plus part du temps, ces paramètres sont à ajuster pour trouver le
meilleur compromis. Pas de recette miracle, testez !
10
PROCHAINES ÉTAPES ?


Le pilotage de Servomoteur, et leur applications
avec l’étude d’une tourelle balistique lanceuse de
balle de pingpong.
Comment faire tourner un moteur DC dans les 2
sens (accélération/freinage/marche arrière)

Interrupteurs (rebond, matrice) et capteur.

Création de notre 1er robot.
11