Commutazione 9V usando un transistor NPN e un Arduino

Prima di tutto, vorrei dire che non sono un ingegnere elettrico, quindi per favore abbi pazienza con me. Non ho uno schizzo per quello che sto cercando di ottenere, ma spero di poterlo spiegare bene.

Ho un transistor NPN (in particolare 2n2222) e sto facendo quanto segue.

• Collegare la batteria da 9 V al collettore a transistor
• Collegare la base del transistor al pin di uscita PWM di Arduino (1k transistor in mezzo)
• Collegare la terra della batteria da 9 V alla terra di Arduino
• Scrivi un ciclo for (i = 0-255) che aumenta di 1 ogni 100 ms ed esegue analogWrite (PWMOutputPin, i)

Quindi prendo un multimetro per misurare la tensione tra terra e la gamba dell'emettitore e quello che sto ottenendo è valori tra 0-4,5 volt mentre la batteria ha circa 7,68 V al suo interno misurandola direttamente.

Ho pensato che lo scopo del transistor fosse di inviare tutta la tensione tra il collettore e l'emettitore, a condizione che ci fosse una tensione sufficiente inviata alla base. È corretto? Sto facendo qualcosa di sbagliato?

Il circuito che descrivi è un seguace dell'emettitore - la tensione dell'emettitore segue la tensione di base ed è sempre circa 0,7 volt negativi della base. Al transistor non importa dove pensi che sia "terra", il suo funzionamento dipende solo dalle tensioni tra i suoi pin.

Se si mette a terra l'emettitore e si mette il carico tra il collettore e l'alimentazione positiva, si sarà in grado di avvicinarsi molto alla tensione di alimentazione attraverso il carico quando l'uscita Arduino è alta. Dovresti avere una resistenza di circa 1K tra il pin di uscita di Arduino e la base del transitor, per limitare la corrente di base e il caricamento del pin di uscita di Arduino.

Quello che stai facendo è "commutazione high-side". La tensione attraverso la base e la terra è molto più bassa della tensione attraverso il collettore e la terra, quindi è quello che stai commutando, meno la caduta attraverso il transistor. Poiché la caduta di tensione attraverso la base e l'emettitore (V _BE ) è in genere 0,6 alla saturazione, si vede la tensione dell'Arduino (circa 5 V) meno questa caduta.

Poiché stai utilizzando un dispositivo di tipo N, devi eseguire la "commutazione lato basso". L'emettitore è collegato a terra e la tensione viene misurata tra l'alimentazione elevata e il collettore.

^{simula questo circuito - Schema creato usando CircuitLab}

R1 deve essere dimensionato in modo tale da consentire una corrente sufficiente per saturare il transistor senza consentire a V _BE di provocare un abbassamento eccessivo della tensione di alimentazione.

Se vuoi comunque eseguire la commutazione high-side di una tensione più elevata, dovresti invece passare a un dispositivo di tipo P e mettere un dispositivo di tipo N di fronte a esso per cambiarlo.

^{simula questo circuito}