A cosa serve questo resistore in questo circuito?

Sto studiando elettronica e attualmente sto leggendo / lavorando attraverso "Make: Electronics" di Charles Platt. Ecco uno degli schemi circuitali che fornisce per effettuare un allarme antifurto di base:

La mia domanda è: qual è lo scopo del resistore 1K dopo il passaggio. Capisco il punto di tutti gli altri componenti, ma perché quel resistore deve essere lì? Ho riletto questa parte del libro alcune volte, ma non sembra menzionare il motivo per cui quel resistore è lì o cosa fa. Può essere omesso?

Le resistenze 10K e 1K nel circuito formano un divisore di tensione quando l'interruttore viene premuto chiuso. Con l'alimentazione + 12V questo divisore imposta una tensione di polarizzazione base del transistor a circa 1 volt. La corrente di base molto bassa scorre a causa del fatto che l'emettitore del transistor NPN è tenuto fuori terra e di conseguenza la tensione dell'emettitore di base NPN non aumenta mai abbastanza da consentire l'accensione del transistor. In una simulazione di tale circuito con un modello di transistor 2N3904, mostra che la presenza della resistenza 1K mantiene una polarizzazione attraverso il LED di circa 0,7 V a causa di correnti di livello molto basso nel transistor. Se la resistenza 1K viene rimossa e quando l'interruttore viene chiuso su GND, la polarizzazione attraverso il LED diminuisce sostanzialmente a zero perché il transistor si spegne completamente.

Dal punto di vista funzionale per far accendere e spegnere un LED dall'interruttore non è necessario avere la resistenza 1K in relazione a questo semplice circuito. D'altra parte, se questo circuito fosse utilizzato in un sistema più complesso che aveva un circuito di monitoraggio attraverso il LED che cercava la polarizzazione sopra menzionata, potrebbe essere un indicatore che tutto il cablaggio dall'interruttore al LED era intatto e in posizione. In un vero sistema antifurto in cui l'interruttore e il LED possono essere situati molto distanti, questo rilevamento di polarizzazione residuo può svolgere un ruolo per garantire che il cablaggio non sia stato manomesso.

Hai ragione, la resistenza da 1 kΩ è inutile. Quando l'interruttore è chiuso, fa sì che la base del transistor si abbassi abbastanza da spegnerlo, ma cortocircuitando completamente la base a terra otterrebbe inequivocabilmente lo stesso effetto.

Non mi piace molto questo circuito. In questo caso, non vedo il punto di mettere il LED nella gamba dell'emettitore. Sembra un modo contorto di fare le cose senza alcun beneficio reale.

Alla luce di quanto sopra, non vorrei guardare a nulla in quel libro come esempi di buon design.

Se l'interruttore è aperto, la tensione di base è determinata dalla tensione diretta del LED, ad esempio 2 V + 0,7 V = 3,7 V. Quindi la corrente di base è (12 V - 3,7 V) / 10 kΩ = 0,83 mA.

Se si chiude l'interruttore, la corrente attraverso la resistenza da 10 kΩ verrà suddivisa per passare in parte attraverso la resistenza da 1 kΩ e in parte nella base. Sappiamo che la base necessita di 3,7 V prima che il transistor inizi a condurre. Per avere 3,7 V lì la corrente attraverso 1 kΩ dovrà essere 3,7 mA, a causa della legge di Ohm. Quindi, se il transistor dovesse condurre, la sua corrente di base sarà 3,7 mA in meno della corrente dall'alimentazione a 12 V attraverso la resistenza da 10 kΩ.

Ma abbiamo visto che quella corrente non sarà superiore a 0,83 mA, quindi tutto passerà attraverso 1 kΩ e il transistor non condurrà affatto. Dal momento che non conduce possiamo ignorarlo per ora e calcolare la tensione di base dal divisore del resistore:

$V_B = \dfrac{1 k\Omega}{1 k\Omega + 10 k\Omega} \times 12 V = 1.09 V$

che in effetti è inferiore a 3,7 V. richiesti

E se 1 kΩ fosse stato omesso? Quindi la corrente di terra aumenterebbe da 1,09 mA a 1,2 mA, tutto qui. Quella differenza di 0,1 mA non romperà il banco, quindi potresti anche ometterlo.

Francamente, non penso che questo sia un buon circuito. Chiudi l'interruttore per spegnere il LED, anziché accenderlo, il che è, beh, OK, ma significa che quando il LED è spento avrai ancora una corrente di 1,1 mA che scorre, per niente. Sarebbe una buona idea posizionare l'interruttore sul lato 10 kΩ. Ammesso, la sua funzione sarebbe invertita (la chiusura accenderebbe il LED), ma non avrai corrente con il LED spento. In tal caso è ancora possibile aggiungere un resistore a terra, ma il suo valore dovrebbe essere molto più elevato: un 4,5 kΩ assorbirà 0,83 mA con una tensione di base di 3,7 V. Quel 0,83 mA era la corrente proveniente dall'alimentazione a 12 V, quindi questo è il punto in cui il transistor inizia appena a condurre. Quindi il valore deve essere superiore a quello. Un valore di 100 kΩ assorbirà 37 µA quando il transistor conduce, quindi la base otterrà 830 µA - 83 µA = 750 µA. Se non ti interessa la perdita del 10% puoi posizionare la resistenza. Puoi anche ometterlo lì (non sostituendolo con un filo!), Quindi la base galleggerà quando l'interruttore è aperto. Per un transistor bipolare non è un vero problema, soprattutto perché per ottenere la conduttività occorrerebbe un alto 3,7 V, ma per un MOSFET sarebbe necessario un resistore.

La corrente troverà il percorso con il minimo R. Spegnere, il divisore fisserà la tensione di base a 1 V che non è sufficiente per accendere il transistor. Accendi, la corrente fluirà nel transistor e accenderà Vbe e Diodo.

Ho letto dalla tua domanda che il circuito è un esempio di antifurto.

Pertanto penso che la funzione di quel resistore sia quella di evitare che qualche intruso bruci il tuo allarme "molto sofisticato", mettendo una batteria da 9 V direttamente tra i contatti dell'interruttore.

Un'altra funzione di quel resistore (forse nel libro verrà successivamente spiegato per migliorare tale ladro) è che forse è incorporato nello switch. In questo modo, se un intruso accorcia i fili (ovvero fa un corto circuito diretto tra base e terra), la resistenza sarà effettivamente 0. Pertanto è possibile aggiungere un comparatore che monitora la tensione di base. Se diventa troppo basso, l'allarme dovrebbe attivarsi comunque, poiché un intruso ha tentato di manomettere l'allarme.

A parte questo, il resistore non ha altre funzioni pratiche: avrebbe potuto essere omesso.

Perché questa strana disposizione (transistor NPN, LED sul lato emettitore). Bene, se consideri l'interruttore e la resistenza come un singolo componente, noterai che entrambi hanno la terra collegata a un terminale. Forse questo potrebbe essere utile in alcune circostanze?