Transistor + Motor DC + ARDUINO – PARTE 1

No post de hoje vou ensinar como controlar motores de 12v com uso de um Transistor. Após terminar a leitura vc vai saber não só montar o circuito, mas tb a teoria, por exemplo: pq eu utilizei alguns componentes eletrônicos? Pq a corrente é tão importante para um perfeito funcionamento?

Então eu só peço uma coisa, antes de prosseguir esta leitura, clique AQUI primeiro para ter uma base sobre o funcionamento de um transistor e de um diodo, pois a partir daqui, apesar de continuar falando sobre transistor e repetir um pouco o que eu falei, irei para um nivel um pouquinho mais avançado, ok?

Bom, sem dúvida o transistor é um componente eletrônico mais importante e revolucionário da história, não é a toa que em seu computador, especificamente mais no processador existem milhões deles. Porém nos anos 60, os transistores não tinham o tamanho minúsculo que tem hoje, antigamente usavam-se válvulas, vejam a foto da criatura:

Não é de se esperar que um computador antigamente era maior que provavelmente, a sala ou quarto onde vc está lendo este post, devido a ter milhares dessas válvulas. Hoje em dia ainda fabricam este tipo de componente eletrônico, principalmente para a área de sons, amplificadores de guitarras e etc.

Só que pensaram, não tem como um computador deste tamanho chegar nas casas das pessoas para elas poderem usar, foi ai que foram diminuindo com o tempo o tamanho das válvulas, ficando cada vez menor até chegar nos transistores:

Mesmo assim estava muito grande para tal fim, até que chegaram:

Bem, não consigo contar os transistores neste processador, mas com certeza tem mais de 1 milhão…rsrsrsrsrsrs…Pois é, ai esta o segredo do computador pessoal, ai esta o segredo de uma nova era, daí vc tira o quanto os transistores são importantes.

Então chega de história, e vamos ver os principais tipos de transistores que existem e qual nós vamos utilizar e pq.

Apesar dos transistores terem centenas de funções, vou me limitar a falar apenas de uma função, que é o que interessa para controlar um motor, a função de liga-lo e desligado-lo, ou seja, fazer o transistor funcionar como um interruptor.

Apresento a vocês 3 tipos de transistores(apesar que vou focar apenas nos bipolares):

1 – O bipolar tipo NPN;
2 – O bipolar tipo PNP;
3 – O MOSFET de potência canal N;

Apesar de serem diferentes vão ter basicamente a mesma função, que é deixar fluir a corrente entre dois dos 3 terminais, e quem é que vai deixar essa corrente fluir?

Vamos dizer que é o “chefão”, ele que vai mandar e desmandar. Ele é o terceiro terminal. Então vamos dar nomes aos bois:

A BASE, que na figura acima está representada pela letra B é o “chefão”. E seus empregados:

O COLETOR,  representado pela letra C.

O EMISSOR, representado pela letra E

TRANSISTORES BIPOLARES

Continuando a analogia, digamos que apesar do Chefão(Base) ser um cara que goste de mandar nos seus empregados, ele é um cara magrinho coitado, tipo esse cara aqui embaixo:

Mas o importante que ele tem poder neh? E consegue mandar nos seus empregados muito mais fortes que ele(Coletor e Emissor), tipo:

Então o que faz um ser mais forte que o outro não é nada mais, nada menos que a CORRENTE. Pois bem, em uma linguagem mais técnica, temos:

Transistores Bipolares deixam passar a corrente entre dois terminais chamados coletor e emissor quando se faz passar uma corrente muito menor por um terminal chamado base.

Existem vários tipos de chefes, uns mais extressados(negativos) outros mais alegres(positivos). Digamos que o extressado abriu uma empresa chamada PNP e o mais alegre abriu outra chamada NPN, as duas empresas no final de tudo produzia o mesmo produto, mas cada uma do seu jeito.

Essas duas empresas na verdade são os dois tipos de transistores bipolares: NPN e PNP.

A diferença das duas na prática está na polaridade do sinal aplicado na base. Se deseja aplicar um sinal positivo, escolha um NPN, se for negativo escolha um PNP. É o chefe alegre e extressado. Mas lembre-se apesar de ter esta diferença os dois tipos fazem a mesma coisa que é deixar passar uma corrente maior com o comando de uma corrente bem menor.

Apesar do chefe ser magrinho, ele tem força pelo menos para quebrar um isopor neh? Afinal ele tem saúde, pouca mas tem…rsrsrsrsrs

Para a BASE é a mesma coisa, essa força tem que quebrar uma barreira, que nós chamamos de tensão dos diodos, caso quebre esta tensão entramos em um estado de saturação, ou seja, estamos conduzindo totalmente a corrente entre o coletor e o emissor, caso contrário estamos no estado de corte, não conduzindo corrente.

Então: A tensão na base tem que ter uma diferença de pelo menos 0,6V em relação ao emissor (+0,6V nos NPN e -0,6V nos PNP) para que se inicie a condução.

Digamos que estamos conduzindo(estado saturado), ou seja, uma corrente está passando pela base. O que aconte?

Uma corrente várias vezes maior conseguirá fluir entre o emissor e o coletor (olha lá ein? nesse nivel isso já entrou por osmose…rsrsrsrsrs)

Mas quantas vezes maior?

Ahhhhhh, vou apresentar a vcs um documento que a grande maioria dos componentes eletrônicos tem, o datasheet, é só digitar no google datasheet + nome do componente, que vc encontrará todas as suas caracteristicas. Então quantas vezes maior é determinado pelo fabricante pelo nome de hFE, esse número é muito instavel e se altera conforme entre peças do mesmo tipo.

Veja o datasheet do transitor TIP122 –> Clique AQUI

Por exemplo no transistor BC548, a cada mA que entra na base provoca um aumento de 100 a 800mA no emissor (hfe= ganho =100 a 800).

Mas não vamos entrar em detalhes, para a função  de interruptor não é muito importante.

O valor da corrente é determinada pelo resistor na Base do Transistor, e não é qualquer um valor da resistência que podemos colocar, mas vamos ver o que acontece se colocassemos um resistor com:

Pouca resistência: Pode ultrapassar o valor limite de corrente na base, dado pelo fabricante, um curto circuito pode acontecer.

Muita resistência: A corrente de base tem que provocar o máximo de condução entre o emissor e o coletor, caso seja pouca pode ocorrer uma maior dissipação de calor, churrasquinho de Transistor e com uma pitada de azar seu microcontrolador.

Transistores Darlington(um tipo de transistor bipolar)

Vamos voltar outra vez a analogia. Digamos que o chefe não tem forças para quebrar um isopor – A situação está feia mesmo – Então o que damos para ele?

Biotônico Fontoura, com certeza ele terá forças para quebrar um isopor.

Mas sem querer fazer propaganda, na verdade Transistores Darlington é o Biotônico Fontoura, eles servem para quando nós temos uma corrente bem pequena, bem pequena mesmo (como do arduino – 40mA na porta digital ) na base já leva o transistor ao estado de plena condução, conduzindo até 5000mA ou 5A utilizando o TIP122 e 10.000mA ou 10A com o TIP142.

Mas o que difere o Darlington dos outros?

O Darlington é a junção de dois transistores em um apenas, veja o esquema:

Por isso que ele é tão sensivel na base. Mas tudo tem um preço, se nos outros a tensão na base tem que ter uma diferença de pelo menos 0,6V em relação ao emissor para que se inicie a condução, no darlington a tensão dobra e vai para 1,2v. Mesmo assim é sensacional este transistor, é justamente ele que vamos utilizar para controlar um motor.

Sabe como ter um Transistor Darlington?

Chega em uma loja de eletrônica e peça um TIP120 ou TIP121 ou TIP122, são todos NPN.  TIP125 ou TIP126 ou TIP127 são PNP

Mas para o nosso projeto pegue o TIP122, acho que é o mais conhecido entre o pessoal.

Então, vamos fazer uma revisão, mas usando como exemplo o Darlington TIP122:

O TIP122 é um produto da empresa NPN, seu chefe(base) é alegre(positivo, ou seja, com o sinal positivo consegue fluir uma maior corrente entre o Coletor e Emissor). O chefe é fraquinho, mas o TIP122 é como um Biotônico Fontoura, pois é um transistor Darlington, e que mesmo fraquinho vai poder controlar os seus empregados.

Certo, eu entendi para que o transistor serve, mas para que vou usa-lo para controlar um motor junto com o arduino?

Bom, digamos que queremos controlar um motor de 12v ou até mesmo 5v, mas que precise de 100mA para operar a toda velocidade, o arduino tem somente 40mA e será impossivel dar para o motor 60mA que faltam. Sabe o que o motor diz para o Arduino?

E eu com isso? Quero meus 100 mA(Ele é ignorante mesmo), nem que eu te faça um churrasquinho.

Conclusão: O motor não recebeu os 100mA, e seu arduino virou churrasco.

Para que isso não aconteça, use um Transistor e uma fonte que possa oferecer 12v ou 5v depedendo do motor, e uma amperagem maior ou igual ao do motor, neste caso 100mA ou mais, lembrando que ele só vai  usar o que ele precisa que é 100mA, ao contrário do LED, nada de fornecer mais do que ele precisa, pois vai queimar.

Pronto pessoal, espero que tenham gostado, na parte 2 vou mostrar na prática, então quero essa teoria na ponta da lingua ,ok?

Fiquem ligados!