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Non ci sono abbastanza informazioni nella tua domanda per dare una risposta definitiva, ma passiamo attraverso i passaggi di progettazione in modo che non solo puoi capire questo, ma potresti essere meglio equipaggiato per risolvere la prossima domanda del transistor che ti si presenta.

Legge di Ohm

Legge di Ohm esprime il rapporto tra resistenza (R), corrente (I) e tensione (V): V = I * R. Quindi se avessimo un’alimentazione 5V e un resistore da 100 ohm su di esso, la corrente sarei V/R = 5V/100ohm = 0.05 A = 50mA. Nel tuo esempio particolare, tuttavia, c’è anche un diodo IR. Il circuito che descrivi con il diodo IR e nessun transistor assomiglia a questo:

simula questo circuito – Schematico creato usando CircuitLabNota che ho mostrato i tuoi quattro resistori da 10 ohm come un singolo resistore da 40 ohm per chiarezza. In questo circuito, la tensione diretta è di circa 1.6 V (che è sotto il massimo VF di 1.7 V per la scheda tecnica) e la corrente è di circa 85mA. Se stai usando un diodo IR diverso, dovrai trovare e cercare la sua scheda tecnica per ottenere le specifiche da parte tua.

Che cos’è un transistor?

Sì, questa è una domanda retorica. Ci sono molti modi per pensare a transistor, però. Un modo utile è considerarli come amplificatori di corrente. Il guadagno di un transistor, specificato come hFE è approssimativamente il rapporto tra la corrente del collettore IC e la corrente di base IB. Questo è un modo molto semplicistico di pensarci, ma in realtà è ancora utile nella pratica. Questo è IB * hFE = IC (approssimativamente). Il valore effettivo di hFE varia, ma un valore tipico è 100 o più.

La prossima cosa da ricordare è IB + IC = IE; tutta la corrente scorre attraverso l’emettitore. Questo è diviso tra la base (piccola) e il collettore (la maggior parte della corrente). La direzione della corrente dipende dal fatto che il transistor sia PNP o NPN. Un 2N2222 è un transistor NPN, che è anche il tipo più comune di transistor bipolare, quindi il resto della discussione assumerà NPN. Tutto è per lo più lo stesso per un transistor PNP tranne che le correnti e le tensioni sono invertite rispetto a un transistor NPN.

Usare un transistor come interruttore

Quello che spesso vogliamo da un transistor, come nel tuo caso, è che agisca come un interruttore. Lo vogliamo ” on ” se la tensione di ingresso è alta e “off” se la tensione di ingresso è bassa. C’è una regione lineare in cui i transistor agiscono, beh, linearmente come l’amplificatore di corrente descritto sopra. Questo è utile se stai usando un transistor come amplificatore di segnale analogico. Tuttavia, se stiamo cercando un’operazione on/off binaria, non siamo interessati all’intervallo lineare. In realtà, cerchiamo di evitarlo e far funzionare il transistor esclusivamente in una delle due regioni: cut-off e saturazione. La disposizione tipica per guidare questo da una porta GPIO (per qualsiasi processore) è simile a questa:

simulare questo circuito

Calcolo resistenza di carico

La resistenza R2 rappresenta il carico. Nel tuo caso il carico è il diodo IR e qualsiasi resistore di limitazione della corrente potrebbe essere necessario. Possiamo calcolare che prima.

La tensione e la corrente per il diodo IR, come menzionato sopra, possiamo ottenere dalla scheda tecnica. Il foglio dati indica che la corrente continua massima è 100mA (il foglio dati potrebbe specificare un altro numero). Quindi possiamo iniziare da quello. Potremmo usare un Vcc da 3,3 V o un Vcc da 5 V. Diciamo 5V. La tensione attraverso il diodo sarà inferiore a 1,7 V secondo la scheda tecnica, quindi 5V-1,7 V = 3,3 V.

Quindi guardiamo la scheda tecnica per un transistor 2N2222 e guardiamo il VCE(sat) che significa la tensione dal collettore all’emettitore quando il transistor è in saturazione (completamente acceso). Questo è 0.3 V a IC = 150mA secondo la scheda tecnica che è abbastanza vicino al nostro obiettivo di 100mA da usare. Quindi 3.3 V – 0.3 V = 3.0 V. Così ora 3.0 V/100mA = 30 ohm. Potresti usare tre dei tuoi resistori da 10 ohm o un singolo resistore da 33 ohm (che è il valore standard più vicino). Tuttavia, consiglierei di aumentarlo un po ‘ in modo che il diodo IR non funzioni al suo limite assoluto. Possiamo passare al valore standard successivo che è 39 ohm.

Calcolo della resistenza di ingresso

Dato che abbiamo determinato la corrente del collettore (circa 100mA), possiamo calcolare una corrente di base minima utilizzando l’hFE del transistor, se questa è l’unica cifra che abbiamo. Quindi 100mA / 100 = 1mA. Tuttavia, il valore di hFE non è poi così utile quando si tenta di guidare il transistor in saturazione. Questo perché hFE è significativo solo nella gamma lineare del dispositivo in cui più corrente di base si traduce in proporzionalmente più corrente del collettore. Poiché vogliamo guidare il transistor in saturazione, che è una regione in cui più corrente di base NON produce più corrente di collettore (perché è satura), dobbiamo aggiungere un fattore per assicurarci che sia guidato fino alla saturazione. Possiamo scegliere arbitrariamente un valore da 5 a 10 o giù di lì per questo. Quindi un moltiplicatore 10x ci darebbe 10mA in. Il GPIO del Pi è in grado di fornirlo, ma facciamo invece il calcolo in un modo diverso.

Il VBE(sat) è la base per la tensione dell’emettitore quando il transistor è in saturazione. La scheda tecnica fornisce un valore minimo di 0.6 V (che è molto tipico) e un valore massimo di 1.5 V a 15mA corrente di base. Se il Pi sta fornendo 3.3 V quando il pin è guidato alto, quindi la tensione attraverso la resistenza di ingresso è 3.3 V – 0.6 V = 2.7 V. 2.7 V / 15mA = 180 ohm che sembra essere anche un valore standard. Il circuito risultante assomiglia a questo:

simulare questo circuito

qualche importante statico (DC) i risultati della simulazione, per questo circuito sono:

V(R1.nA) = 739.5 mVI(R1.nA) = -14.23 mAI(R2.nA) = 83.48 mAV(D1.nA)-V(D1.nK) = 1.656 V

vediamo che la corrente di ingresso è di circa 15mA, come calcolato e la corrente diodo è 83.48 mA (comodamente inferiore al massimo 100mA). La caduta di tensione del diodo è di 1,656 V che è vicina ma inferiore al massimo 1,7 V. Per un margine di sicurezza aggiuntivo, è possibile aumentare ulteriormente il valore della resistenza di limitazione della corrente R2.

Nota anche che questo è vicino alla corrente massima specificata per il Pi, quindi dovrai programmare la porta particolare per quella molta corrente (la corrente è specificata da 2mA a 16mA).

Conclusione

Il calcolo dei valori dei resistori è un processo multistep che utilizza i dati delle schede tecniche sia per il carico che per il transistor utilizzato. Richiede solo alcune semplici matematiche che possono essere facilmente fatte a mano. Spero che questa risposta non solo risponda alla tua domanda specifica, ma possa anche essere impiegata da altri che desiderano fare i propri progetti.