EJ.0003 - Lampeggiatore a transistor

Daniele Bonini
15 apr
Tempo di lettura: 4 min

Aggiornamento: 22 apr

Questo progetto è un grande classico per capire come funzionano 4 dei più comuni componenti che si usano in elettronica: la resistenza, il diodo led, il transistor e il condensatore.

Gli esempi nei libri e sul web si sprecano, ognuno con qualche lieve modifica, fondamentalmente tutti uguali, ma mai spiegati bene fino in fondo, o per lo meno lasciando all'immaginazione e al proprio intuito il funzionamento vero e proprio.

Tra i tanti esempi che ho trovato, mi è sembrato il più valido quello proposto dal canale hackmakemod. E' ben strutturato e ottimamente spiegato ma manca di una conclusione nella parte finale a mio avviso, sebbene anche loro abbiano fatto un kit lampeggiante ben progettato per l'apprendimento.

Riprenderò qui in parte la loro lezione e poi lo concluderò con due kit: uno come il loro, non per volerli copiare in tutto e per tutto, ma per dar la possibilità di costruire la variante più didattica da loro ideata e un secondo kit un po' meno tradizionale e più...di scena.😜

PRINCIPIO DI FUNZIONAMENTO

Inizieremo per step:

accendere un LED con Resistenza
spegnere un LED con un Transistor
creare un circuito oscillante tra due LED

Materiali necessari:

Batteria da 9V
Resistenza DA 470 Ω
1 x Diodo LED rosso
1 x Diodo LED blu
2 x transistor NPN
2 x resitenza da 1.8kΩ
una breadboard

Premessa: se non sai cosa siano tutti o anche solo uno dei componenti sopra elencati, ti lascio i link qua sotto ad ogni singola sezione.

Dio led

PARAGRAFO RESISTENZA NELLA SEZIONE COMPONENTI (coming soon 🚧)

PARAGRAFO BREAD BOARD (coming soon 🚧)

PARAGRAFO SUL TRANSISTOR (coming soon 🚧)

PARAGRAFO SUL CONDENSATORE (coming soon 🚧)

Poiché spiegarlo con una descrizione renderebbe il processo meno intuitivo di quello che è nella realtà, di seguito ti riporto il video di tutti i passaggi step by step.

Iniziamo!

Ora che hai capito come funzionano le cose nella realtà, vediamole dal punto di vista della corrente che si muove nel circuito. Di seguito ti riporto il circuito oscillante simile a quello visto nel video precedente, ma con delle semplici modifiche: dall'esempio precedente sfrutteremo le resistenze da 10kΩ eliminando quelle da 1.8KΩ.

Questo sarà anche il circuito che sarà spiegato nella realizzazione pratica.

Nella Gif 1 viene mostrato il circuito oscillante. Il LED blu a destra si accende e si spegne alternativamente con il LED rosso a sinistra. Il ciclo continua in loop, con ciascun LED che si accende e si spegne ritmicamente. Puoi notare come la corrente (i pallini verdi) passi da un led all'altro in base a quando il circuito viene chiuso dal rispettivo transistor.

Andiamo a vedere nel dettaglio l'accensione e lo spegnimento del led blu.

Nella Gif 2 si evidenzia il caricamento del condensatore collegato al LED blu. Puoi notare la freccina bianca che si muove attorno alla base del transistor ogni volta che su questa è presente una carica positiva. Quando il condensatore (evidenziato in giallo) si carica positivamente, permette alla base del transistor collegato in serie col LED blu di chiudere il circuito tra emettitore e collettore, accendendo il LED. Sopra allo schema è riportato lungo l'asse Y il caricamento di cariche positive progressivo del condensatore nel tempo.

Nella Gif 3 si evidenzia il caricamento del condensatore collegato al LED rosso. Come prima, puoi notare la freccina bianca che si muove attorno alla base del transistor ogni volta che su questa è presente una carica positiva. dovuta alla carica posiva accumulata dal condensatore, permettendo alla base del transistor collegato in serie col LED rosso di chiudere il circuito tra emettitore e collettore, accendendo il LED. Sopra allo schema è riportato lungo l'asse Y il caricamento di cariche positive progressivo del condensatore nel tempo.

Nella GIF 4 si vede il processo di caricamento di due condensatori, ciascuno collegato a un LED. Quando un condensatore si carica completamente, accende il LED a cui è collegato, mentre l'altro condensatore inizia a caricarsi lentamente. Quando quest'ultimo si è caricato positivamente, accende il LED corrispondente tramite un transistor, e il condensatore precedente, ormai scarico, spegne il suo LED e inizia lentamente a caricarsi di nuovo. Quindi, i due condensatori si caricano e scaricano alternativamente, accendendo e spegnendo i LED a turno.

Sopra allo schema sono riportati i due grafici di carica e scarica dei due condensatori, visti nelle gif precedenti, che come puoi notare sono sfalsati, permettendo il lampeggio alternato dei LED rosso e blu.

SCHEMA ELETTRICO

Come anticipato ti riporto lo schema elettrico dei due kit.

Il primo è quello preso in prestito da Hackmakemod, cioè la versione didattica.

Il secondo schema, identico al precedente per funzionamento, ha delle aggiunte: dei diodi led e un buzzer per emettere un suono. Questa la versione fun del lampeggiatore.

Se sei hai osservato bene gli schemi elettrici, avrai notato che in serie alla resistenza variabile da 10.000 ohm è posta una ulteriore resistenza da 1.800 ohm. Ti sei chiesto il perché?

Bhe, semplicemente è posta come sicurezza per i transistor: se infatti mettiamo a zero ohm la resistenza variabile, tutti i 9 volt della batteria andrebbero a pilotare la base del transistor, che però non sopporta tensioni più elevate di 5v.

Cosa significa questo?

Se la tensione sulla base supera i valori raccomandati, rischi di compromettere la durabilità del transistor.
Un'alta tensione sulla base potrebbe causare un eccessivo flusso di corrente attraverso le giunzioni del transistor, che nel tempo potrebbe danneggiare o distruggere il componente.

Probabilmente il circuito funzionerebbe lo stesso, ma a lungo andare questa tensione eccessiva andrà quindi a danneggiare irreparabilmente il componente.

REALIZZAZIONE PRATICA

Per concludere ti lascio il video del montaggio del kit didattico.