توصيل الترانزستور كمفتاح في الدائرة Transistor as a Switch in a Circuit

سنعرض كيفية توصيل الترانزستور بحيث يعمل كمفتاح في الدائرة. الترانزستور هو أحد المكونات التي يمكن أن تلعب دورين حيويين. يمكن أن تعمل كمفتاح ومكبر للصوت. في كثير من الأحيان، يعمل كلاهما في الدائرة معاً.

على وجه التحديد، في هذه المقالة، سوف نوضح كيف يمكن استخدام الترانزستورات كمفاتيح.

لماذا تستخدم الترانزستورات كمفاتيح؟

قبل أن نتطرق إلى كيفية توصيله بالسلك، دعنا ننتقل أولاً إلى سبب استخدام الترانزستورات في الدوائر كمفاتيح.

فكر في الأمر للحظة. هناك الكثير من المفاتيح المختلفة. هناك مفاتيح زر انضغاطي pushbutton switches ومفاتيح متأرجحة rocker switches ومفاتيح انزلاقية slide switches ومفاتيح غاطسة dip switches ومفاتيح مفتاحية key switches ومفاتيح تبديل toggle switches ومفاتيح السكين knife switches كلها تعمل بنفس وظيفة الترانزستور. وتقوم بفصل ووصل الحمل بمصدر التيار الكهربائي بحسب الطلب والحاجة.

تستخدم الدائرة أدناه مفتاح السكين لتشغيل الحمل أو المصباح أو إيقاف تشغيله

إذن، لماذا يتم استخدام الترانزستورات بشكل متكرر كمفاتيح في الدوائر إذا كانت هذه المفاتيح أعلاه لها نفس الاستخدام؟

السبب أن الترانزستورات هي مفاتيح كهربائية. على عكس جميع المفاتيح أعلاه، والتي جميعها مفاتيح ميكانيكية؛ يتم تشغيل الترانزستور أو إيقاف تشغيله بواسطة التيار الكهربائي. تحتاج المفاتيح الميكانيكية، مثل مفاتيح السكين ومفاتيح الأزرار الانضغاطية، إلى تدخل بشري - يقوم شخص ما بالضغط عليها لأسفل وسحبها مرة أخرى. ومع ذلك، يتم تشغيل وإيقاف الترانزستورات، ليس عن طريق التدخل البشري المادي، ولكن عن طريق التيار الكهربائي.

كلاهما له استخداماته الخاصة. تُستخدم المفاتيح الميكانيكية في الغالب خارج الدوائر الإلكترونية حيث يكون من المرغوب فيه أن يتحكم البشر في وظائف مختلفة مثل مفتاح ON-OFF لتشغيل أو إيقاف تشغيل الجهاز والتحكم في مستوى الصوت وما إلى ذلك.

يتم استخدام الترانزستورات عندما نريد تشغيل أو إيقاف تشغيل الأجهزة عندما يكون التيار فقط هو الذي يمكن أن يكون في حالة التشغيل والإيقاف الخاصة بالترانزستور.

كمثال رئيسي على المكان الذي تعمل فيه الترانزستورات بشكل مثالي كمفاتيح كهربائية، سنتناول بعض أمثلة الدوائر أدناه.

كيفية توصيل الترانزستور كمفتاح في الدائرة

الآن بعد أن عرفنا نظرية سبب استخدام الترانزستورات كمفاتيح، دعنا ننتقل إلى كيفية توصيل الترانزستور ليعمل كمفتاح في الدائرة.

الترانزستور هو جهاز مكون من 3 دبابيس يتكون من قاعدة وجامع وباعث للترانزستورات ثنائية القطب، والتي يطلق عليها الاختصار BJT. (أنظر الشكل الذي في الأسفل)

مخطط توصيل الترانزستور كمفتاح في الدائرة

بالنظر إلى الجانب الخلفي من الترانزستور، غالباً ما يكون الباعث هو الدبوس الأول، والقاعدة هي الوسط، والمجمع (الجامع) الثالث. لتوصيل الترانزستور كمفتاح في الدائرة، نقوم بتوصيل خرج الجهاز الذي سيشغل الترانزستور بقاعدة الترانزستور. سوف يتصل الباعث بأرض الدائرة. وسيتصل المجمع بالحمل الذي سيشغله الترانزستور وبجهد إمداد الدائرة. لإعداد الترانزستور كمفتاح تأمل في الرسم البياني أدناه

سيتم توصيل خرج الجهاز الذي يخرج تياراً بقاعدة الترانزستور. سيتم توصيل الحمل بالمجمع بالإضافة إلى جهد التيار المستمر الموجب للترانزستور من النوع NPN. أما الباعث فسوف يتصل بالأرض.

مثال على توصيل ترانزستور يعمل كمفتاح في الدائرة

فيما يلي مثال على ترانزستور يعمل كمفتاح في الدائرة

هناك عدة أجزاء مختلفة في هذه الدائرة. لكن الجزء الذي يكتشف الحركة هو مستشعر الحركة RIP. عندما يكتشف هذا المستشعر الحركة، فإنه يحول هذه الحركة إلى تيار كهربائي. العديد من الأجهزة الإلكترونية تفعل ذلك. يقومون بتحويل الحركة الميكانيكية إلى تيار كهربائي بسيط. يقوم مستشعر الحركة PIR بهذا الأمر. بمجرد أن يكتشف وجود الحركة، فإنه يخرج التيار إلى طرفه الخارجي، وهو الدبوس أو الطرف الثالث (أي رقم 3). ونظراً لأن هذا الخرج يمثل تياراً كهربائياً، فيمكن استخدامه لتشغيل الترانزستور.

نظراً لأن مستشعر الحركة RIP يخرج التيار والترانزستور هو مفتاح يتم تشغيله بواسطة التيار الكهربائي، فهو مفتاح مثالي يعمل بشكل متكامل مع الترانزستور. المفتاح الميكانيكي هو عندما يحتاج الإنسان إلى الضغط لأسفل لتشغيله. الترانزستور هو عندما يقوم تيار كهربائي بتشغيل شيء ما. لذا، مرة أخرى، يتم استخدام الترانزستورات عندما نريد أن يتحكم التيار الكهربائي في حالة المفاتيح في الدائرة.

عندما يكتشف مستشعر PIR عدم وجود حركة، فإنه لا يخرج أي تيار، وبالتالي لا يتم تشغيل الترانزستور. عندما لا يتلقى الترانزستور تياراً كافياً في قاعدته، لا يمكن لأي تيار أن يتدفق من الباعث إلى المجمع لتشغيل الحمل، والذي يكون في هذه الحالة محركاً.

على الرغم من أن جامع الترانزستور يحتاج إلى جهد موجب (لترانزستور NPN) لكي يعمل، فإنه لن يعمل لمجرد توصيل الجهد به. وذلك لأن الترانزستور يعمل كدائرة مفتوحة عندما لا يتلقى جهداً أساسياً كافياً. عندما يعمل الترانزستور في دائرة مفتوحة، لا يمكن لأي تيار أن يتدفق إلى الأرض. لذا فإن الجهد + 9 فولت للتيار المستمر الذي يتم توفيره لمحرك التيار المستمر لا يحتوي على جهد كهربائي. إنه + 9 فولت عبر طرفي المحرك، لذا، مرة أخرى، لا يوجد جهد كهربائي. فقط عندما يتم تشغيل الترانزستور ويمكن للتيار أن يتدفق إلى الأرض، يكون هناك جهد كهربائي ثابت. هذا هو الوقت الذي يمكن أن يتدفق فيه التيار. يمكن للتيار أن يتدفق فقط عندما يكون هناك انحدار كهربائي للجهد.

عندما يكتشف كاشف الحركة الحركة، فإنه يخرج تياراً من طرف الخرج إلى قاعدة الترانزستور. يعمل هذا التيار الكهربي على تشغيل الترانزستور، حتى يتمكن الترانزستور الآن من تشغيل حمله، وهو المحرك.

في هذه الدائرة، يعمل الترانزستور كمفتاح ومضخم. نفس الإعداد لضبط الترانزستور كمفتاح هو أيضاً إعداده كمكبر للصوت. في حالة استخدام ترانزستور PNP، يتم توفير الجهد السالب للمجمع.

المراجع والمصادر References

Stanley William Amos, Principles of Transistor Circuits: Introduction to the Design of Amplifiers, Receivers, and Other Circuits, 9^th Edition, 1959.	1
Cletus J. Kaiser, The Transistor Handbook, 1999.	2

الكترونيات للجميع