Los transistores Darlington, con ganancias de 700 a 10.000 y capacidad de corriente de hasta 4 o 5 A, encuentran una amplia gama de aplicaciones, tanto en la electrónica recreativa como también en electrónica industrial consistente en verdaderos integrados, que cuentan con dos transistores y resistores , estos componentes pueden operar cargas de corrientes elevadas a partir de pequeños signos, como los obtenidos en la salida de circuitos TTL y CMOS e incluso transductores. En este artículo enfocamos diversos circuitos prácticos tomando como base los transistores TlP112 y TlP115.
Un transistor Darlington es un dispositivo semiconductor que equivale a dos transistores conectados en acoplamiento directo, como muestra la figura 1.
En estos dispositivos podemos obtener ganancias que corresponden al producto de las ganancias individuales de los transistores asociados y una impedancia de entrada, en la configuración de emisor común, que equivale al producto del aumento por la resistencia de carga.
Esto significa que estos componentes pueden excitar cargas de corrientes relativamente altas desde témesis señales, como los obtenidos de integrados TTL y CMOS e incluso algunos transductores como LDR, termistores, células de efecto Hall y otros.
En las aplicaciones domésticas y recreativas podemos utilizar tales transistores en sustitución de etapas enteras de amplificación, en circuitos de alarmas, llaves electrónicas, sistemas de aviso, intercomunicadores, accionamiento de relés para apertura y cierre de puertas de garajes, etc.
En las aplicaciones industriales podemos utilizar estos transistores en la excitación directa de solenoides, contadores, relés y otros dispositivos electromecánicos directamente a partir de sensores o interfaces usando lógica TTL o CMOS.
Este artículo se basa en la serie de Darlingtons de 4 amperios de la que va del TIP110 al TIP117, constando de 6 tipos, 3 NPN y 3 PNP, con tensiones de 60, 80 y 100V.
Las características de estos componentes son de la tabla.
Estos transistores están disponibles en túneles TO-220 como se muestra en la figura 2.
Excitación de Cargas Inductivas a partir de TTL y CMOS
A partir de la corriente de salida de integrados TTL y CMOS podemos excitar directamente cargas resistivas e inductivas de hasta 2A con tensión de alimentación de 12V o más.
En la figura 3 tenemos dos formas de hacer el accionamiento de una lámpara de potencia a 12 V x 1 A desde una salida TTL o CMOS usando un transistor TIP112, que deberá estar dotado de un radiador de calor.
Este circuito hace el accionamiento de la lámpara cuando la salida del circuito está en el nivel 1.
Para excitación en el nivel bajo podemos usar el circuito de la figura 4, que tiene como base un transistor de la misma familia pero PNP.
SIRENE BITONAL PARA AUTO
Una aplicación que puede tener tanto propósito recreativo como también equipar vehículos que necesiten una señal de alerta fuerte es la sirena, cuyo diagrama se muestra en la figura 5.
El tono básico es dado por el condensador C2, mientras que la intermitencia es dada por el condensador C1; ambos se pueden cambiar en una amplia gama de valores.
La potencia de algunos vatios se obtiene de un Darlington TIP112 que excita directamente un altavoz de buen rendimiento de 4 ohmios x 10 vatios.
El transistor Q1 debe montarse en un radiador de calor, y la alimentación para los integrados 7400 debe ser de 5 V, obtenidos de un 7805.
El fusible F1 sirve de protección para la entrada del sistema, interrumpiendo la corriente en caso de cortos.
ACCIONADOR POR PULSOS LOGICOS
Una aplicación industrial interesante se muestra en la figura 6.
Tenemos un flip-flop formado por dos de las cuatro puertas NAND de un 4011, que sirve para activar una carga inductiva que tanto puede ser un relé, un solenoide o incluso un contador electromecánico.
Las muñecas pueden venir de transductores diversos tales como sensores de paso, magnéticos o de contacto momentáneo, con un circuito anti-repique.
El pulso en la entrada E1 activa la carga, mientras que el pulso en la entrada E2 se desactiva.
La alimentación del 4011 debe realizarse con tensiones en el rango de 5 a 15 V.
SISTEMA SENSOR HALL
Los sensores de Efecto Hall son sensibles a campos magnéticos como, por ejemplo, los producidos por el paso de un imán.
Tales sensores pueden ser usados en sistemas de encendido para provocar el disparo del SCR (descarga capacitiva) en el punto de cierto, como sugiere la figura 7.
Otra aplicación, involucrando electrónica industrial, es en el control de velocidad de máquinas, en los sistemas de alarma de parada o posición de mecanismos, e incluso como sensor de vibraciones.
Básicamente los sensores Hall son componentes de 3 terminales que deben ser colocados de modo a sufrir la acción del campo magnético externo en cierto sentido (figura 8).
Uno de los terminales es la alimentación, el otro es la tierra y finalmente el tercero y la salida de señal.
El circuito de advertencia, que también puede servir para otras aplicaciones y que utiliza un sensor de efecto Hall, se muestra en la figura 9.
El paso de un imán por las proximidades del sensor genera la señal que hace que el 555 entrar en la oscilación.
La señal de audio se amplifica por un Darlington de potencia y se aplica al altavoz.
El circuito sólo permanece activado mientras el imán está cerca del sensor, lo que significa que, para un sistema de detección de paso rápido, debemos usar el 555 en la configuración monoestable.
SENSOR DE LUZ
El circuito de la figura 10 puede ser utilizado en aplicaciones recreativas o industriales.
Se trata de un sistema que puede activar un solenoide o relé a partir del corte de la luz que incide en el LDR.
El solenoide o relé pueden tener bobinas con corrientes relativamente altas (hasta 2 A), lo que significa la posibilidad de control de cargas elevadas para el caso del relé o la acción mecánica intensa para el solenoide.
El potenciómetro de 100 k permite ajustar el punto de disparo del circuito en función de la intensidad de luz incidente.
Con la inversión de posición (LDR x Potenciómetro) pasamos a tener un circuito con acción inversa, es decir, que activa la carga con la incidencia de la luz en el LDR.
Para mayor directividad, en ambos casos, el LDR debe ser montado en un tubo opaco dirigido hacia el lado de donde procede la luz. Una lente convergente puede mejorar la acción del sistema.
Entre las aplicaciones industriales posibles, podemos citar la activación de dispositivos mecánicos, a través del solenoide, por el paso de un objeto en una línea de montaje o una marca (agujero) en un volante en determinada posición.
Un contador de vueltas de una máquina puede ser implementado con la disposición mostrada en la figura 11.
El contador es del tipo electromecánico y cada pulso producido por el paso de la marca del volante se hace el accionamiento del sistema con el recuento de una unidad.
Es importante observar que este circuito es del tipo amplificador, lo que significa que tenemos que aplicar niveles bien definidos de excitación para que ocurra la conmutación.
Los niveles intermedios a los establecidos pueden provocar un funcionamiento errático.