استفاده از ترانزیستور به عنوان کلید الکترونیکی :

در این مطلب قصد داریم با استفاده از ترانزیستور به کمک میکرو کنترلر چند عدد LED را کنترل و خاموش و روشن کنیم ، که تو این حالت ترانزیستور فقط دو حالت خاموش ( همان حالت قطع ترانزیستور ) و روشن ( همان حالت اشباع ترانزیستور ) وجود داره و ترانزیستور به عنوان تقویت کننده استفاده نمی شود ؛

انواع مختلفی از ترانزیستور وجود داره، BJT, FET, IGBT که در هر کدام از این گروه ها هم چند مدل مختلف وجود دارد، مثلا BJT دو نوع NPN و PNP ، یا FET دو نوع JFET و MOSFET داره و…؛ در گروه BJT با تحریک پایه B (بیس) با تغییر جریان میشود جریان C (کلکتور) را کنترل کرد، گروه FET نیز به همین ترتیب هست ولی با ولتاژ ( برعکس BJT که با جریان جریان کنترل میشود) قابل کنترل میباشد ؛ ترانزیستور های این گروه ها به دو گروه دیگر یعنی معمولی و صنعتی تقسیم میشوند .

نحوه انتخاب مناسب ترین ترانزیستور بسته به جریانی میباشد که قصد داریم از C (کلکتور) جهت راه اندازی بار استفاده کنیم . و باید ترانزیستور از لحاظ تامین جریان با بار همخوانی یا قویتر باشد .

جریان و ولتاژ پایه های خروجی میکروکنترلر

ما جهت این پروژه قصد استفاده از میکروکنترلر AVR داریم و همون طور که احتمالا میدانید جریان خروجی پایه های میکروکنترلر محدود هست و لذا برای روشن کردن تعداد زیادی LED قابل استفاده نیست و نمیتوانیم  LED هارو مستقیما به میکروکنترلر وصل کنیم، برای حل این مشکل از ترانزیستور میتوانیم استفاده کنیم .

جدول زیر مربوطه به دیتاشیت میکروکنترلر Atmega16 میباشد که همانطور که میبینید برای این میکروکنترلر جریانی که از هر پایه I/O ( ورودی/خروجی ) میشود جهت راه اندازی بار استفاده کرد 40mA هست .
توجه :  برای استفاده از 40mA نوشته شده برای هر پایه محدودیت وجود دارد ، یعنی بعنوان مثال میکروکنترلری که دارای 20 پایه I/O میباشد اگر بخواهیم بطور همزمان از هر پایه 40mA جهت بار استفاده کنیم مجموع جریان استفاده شده در حدود 800mA میشود که به لحاظ دمایی فشار زیادی به میکروکنترلر وارد می آورد و کار درست و اصولی نیست .

طراحی مدار سوئیچ ترانزیستوری

مداری که ما جهت راه اندازی یک سوئیچ ترانزیستوری استفاده میکنیم به فرم زیر خواهد بود که با توجه به تعداد led ها و نحوه اتصال led ها مقادیر مقاومت ها را محاسبه میکنیم :

در این روش LED ها با میکروکنترلر ،کنترل میشوند و جریانی در حدود 1mA هم از پایه میکروکنترلر جهت راه اندازی این مدار استفاد میشود .

نحوه بستن و تعداد LED ها  هم مطابق نیاز میتونید طراحی رو انجام بدید ، البته این مسئله بستگی به ولتاژ LED ها دارد، در ادامه انواع حالت ها رو بررسی میکنیم با فرض اینکه که هر LED ولتاژی در حدود 1.8 ولت و 10 میلی آمپر جریان مصرف میکنید .

ابتدا فرض کنید ولتاژ تغذیه شما 5 ولت باشد ، در این حالت حداکثر میتوانید 2 تا LED به صورت سری ببندید و به صورت موازی هم تا N عدد میتوانید LED استفاده کنید . این مسئله به علت قوانین مداری در مدار های سری و موازی میباشد و Led های ما هم جهت محاسبه ولتاژ و جریان مثل مقاومت های سری و موازی در نظر گرفته میشوند .

در ادامه باید به مقدار حداکثر جریان  کلکتور (IC) ترانزیستور که در دیتاشیت قطعه ذکر شده توجه کنید، مثلا مقدار جریان کلکتور در بیشترین حالت (IC ماکزیمم) برای ترانزیستور bc547 در دیتاشیت 500mA  میباشد ، لذا اگر 2 عدد led را بحالت سری به کلکتور ترانزیستور متصل کنیم و همزمان بصورت موازی با هر LED تعداد 9 عدد دیگر LED اضافه کنیم یعنی جمعا 20 عدد LED داشته باشیم مانند عکس زیر، چیزی در حدود 3.6 ولت و 100mA جریان مصرفی خواهیم داشت و باید محاسبات لازم جهت Rc و Rb را بر این اساس انجام دهیم .

حالا اگرولتاژ تغذیه 12 ولت داشتید میتوانید به صورت 5 عدد led سری و N عدد led موازی مدار رو طراحی کنید .

جهت طراحی مدار ما به جهت کاربردی بودن ولتاژ 12 ولت بخصوص در مورد کنترل رله ها که بزودی مطلبی در این خصوص قرار میدهیم ولتاژ را 12 ولت در نظر گرفتیم .

معمولا سعی میکنیم خروجی میکروکنترلر را به یک مقاومت بین 8 تا 10 کیلو متصل کنیم .

کد پروژه ( آردوینو ) : 

void setup() {
for(int i=2; i<=5; i++) pinMode(i, OUTPUT);
}
void loop() {
for(int i=2; i<=5; i++) digitalWrite(i, HIGH);
delay(1000);
for(int i=2; i<=5; i++) digitalWrite(i, LOW);
delay(1000);
}