Question

Se requiere para un transistor 2n2222 que un ingeniero diseñe un circuito que permita detectar la temperatura si incrementa prender un motor.

Answer 1

Con un solo transistor solo puede hacerse el circuito de la figura. Por un lado opera en corte-saturación, es decir como un interruptor electrónico. Lo que está entre base y tierra es un termistor tipo NTC, el cual disminuye su resistencias conforme aumenta la temperatura siguiendo una ley exponencial:

$R(t)=R_{0}.e^{-\frac{K_{t}}{T} }$

Donde R0 es la resistencia a temperatura ambiente y Kt una constante que depende del termistor.

El NTC forma con el resistor de 10k un divisor, a temperatura ambiente la resistencia del NTC será muy alta y la mayor parte de la corriente irá por la juntura base emisor imponiendo este entre su base y tierra una tensión de 0,6V, la ganancia de corriente forzada es:

$\beta _{F}=\frac{I_c}{I_B} =\frac{E}{E-V_{BE}}\frac{10K}{1K} = \frac{5V}{5V-0,6V}\frac{10K}{1K}=11,4$

Mucho menor que el beta mínimo del 2n2222 con lo que está claramente saturado, o sea actuando como una llave cerrada hacia masa, el circuito entrega 0V ó un '0' lógico. En efecto, se adopta el resistor de 1k y el de 10k se selecciona calculándolo de modo que circule una corriente mayor a la de saturación:

$R_{B}<\frac{E-V_{BE}}{\frac{I_{C}}{\beta } }$

Ahora si aumenta la temperatura la resistencia del NTC disminuye exponencialmente, cuando a causa de esto la tensión:

$V_{BT}=E\frac{R_{NTC}+kR_{V}}{10k+R_{NTC}+kR_{V}}$

Entre base y masa no logra alcanzar los 0,6V necesarios para polarizar la juntura de entrada al transistor, este pasa al corte, o sea actua como llave abierta hacia masa. El circuito entrega en su salida 5V ó un '1' lógico.

La resistencia variable puede ser un potenciómetro multivueltas que sirve para ajustar el punto de disparo (o sea la temperatura a la cual empieza a dar positivo o '1' lógico).

El resto depende de donde se va a instalar el circuito, si será parte de un sistema electrónico, si solo prende un indicador y va a tener un relé en lugar del resistor de 1k (en cuyo caso iría en paralelo al relé un diodo de free-wheeling en inversa y la carga iría conectada al contacto inversor porque se energizaría cuando no esté detectando aumento de temperatura), pero esta sería la parte principal del circuito.