Для чого цей резистор у цій схемі?

Я вивчаю електроніку і в даний час читаю / працюю по дорозі через "Зробити: Електроніка" Чарльза Платта. Ось одна із схем діаграм, яку він дає для створення базової сигналізації про взлом:

Моє запитання - яке призначення резистора 1К після вимикача. Я розумію сенс усіх інших компонентів, але чому цей резистор повинен бути там? Я кілька разів перечитував цю частину книги, але, схоже, не згадується, чому цей резистор є чи що він робить. Чи можна його опустити?

10K і 1K резистори в ланцюзі утворюють дільник напруги, коли вимикач натиснуто закритим. При подачі + 12 В цей дільник номінально встановлює напругу зміщення основи транзистора приблизно на 1 вольт. Дуже мало потоку базового струму через те, що випромінювач транзистора NPN утримується над землею, і таким чином напруга базового випромінювача NPN ніколи не стає достатньо високим, щоб транзистор включався. При моделюванні такої схеми з транзисторною моделлю 2N3904 видно, що наявність резистора 1К зберігає деякий зміщення в межах світлодіода приблизно 0,7 В через дуже низьких струмів в транзисторі. Якщо резистор 1К знятий і коли перемикач закритий на GND, зміщення по світлодіоду опускається до нуля, оскільки транзистор повністю вимикається.

З функціональної точки зору, щоб отримати світлодіод для вмикання та вимикання від вимикача, не потрібно мати резистор 1K, як це стосується саме цієї простої схеми. З іншого боку, якщо ця схема використовувалася в більш складній системі, яка мала моніторну ланцюг через світлодіод, який шукав вищезгадані зміщення, це може бути показником того, що вся електропроводка від перемикача до світлодіода була недоторканою і на місці. У справжній охоронній системі сигналізації, де вимикач та світлодіод може бути розташований далеко один від одного, це виявлення залишкового зміщення може зіграти роль для того, щоб електропроводка не була підроблена.

Ви праві, резистор 1 кОм безглуздий. Коли перемикач закритий, це призводить до того, що основа транзистора опуститься досить низько, щоб вимкнути його, але відверте коротке заснування основи однозначно дозволило б досягти того ж ефекту.

Мені не дуже подобається ця схема. У цьому випадку я не бачу сенсу вводити світлодіод в ногу випромінювача. Здається, зведений спосіб робити речі без реальної вигоди.

З огляду на все вищесказане, я б не вважав ніщо в цій книзі прикладом гарного дизайну.

Якщо вимикач відкритий, напруга основи визначається напругою світлодіода вперед, наприклад 2 В + 0,7 В = 3,7 В. Тоді базовий струм становить (12 В - 3,7 В) / 10 кОм = 0,83 мА.

Якщо ви закриєте перемикач, струм через 10 кОм резистор буде розділений, щоб частково пройти через резистор 1 кОм, а частково - в основу. Ми знаємо, що перед транзистором почне проводити транзистор потрібно 3,7 В. Щоб мати струм 3,7 В там, струм через 1 кОм, повинен бути 3,7 мА, через закон Ома. Отже, якщо транзистор провів би, його базовий струм буде на 3,7 мА меншим за струм від живлення 12 В через резистор 10 кОм.

Але ми побачили, що цей струм не буде вище 0,83 мА, тому все пройде через 1 кОм, а транзистор взагалі не буде проводити. Оскільки він не веде, ми можемо проігнорувати це на даний момент і обчислити базову напругу з дільника резистора:

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

що дійсно нижче необхідних 3,7 В.

Що робити, якщо 1 кОм опущено? Тоді струм заземлення збільшився би з 1,09 мА до 1,2 мА, ось і все. Ця різниця 0,1 мА не зламає банк, тому ви можете також пропустити його.

Чесно кажучи, я не думаю, що це хороший контур. Ви закриваєте вимикач, щоб вимкнути світлодіод, а не ввімкнути, що добре, але це означає, що, коли світлодіод вимкнений, у вас все одно буде протікати струм 1,1 мА, дарма. Було б кращою ідеєю встановити вимикач на стороні 10 кОм. Зізнається, його функція буде перевернута (закриття вмикає світлодіод), але у вас не буде струму при вимкненому світлодіоді. У цьому випадку ви все-таки можете додати резистор до землі, але його значення повинно бути набагато вище: 4,5 кОм буде мати 0,83 мА при 3,7 В базової напруги. Цей 0,83 мА був струмом, що надходив від джерела 12 В, тож це точка, в якій транзистор тільки починає проводити. Отже значення повинно бути вище за це. Значення 100 кОм складе 37 мкА, коли транзистор проводить, тому основа отримає 830 мкА - 83 мкА = 750 мкА. Якщо вас не хвилює втрата на 10%, ви можете розмістити резистор. Ви також можете його опустити там (не замінюючи його дротом!), Тоді база буде плавати, коли перемикач відкритий. Для біполярного транзистора це насправді не проблема, тим більше, що вам знадобиться високий 3,7 В для його проведення, але для MOSFET цей резистор знадобиться.

Струм знайде шлях з найнижчим Р. Вимкнути, дільник зафіксує напругу Бази до 1 В, що недостатньо для включення транзистора. Увімкнути струм буде надходити в транзистор і включати Vbe та діод.

Я читав з вашого запитання, що схема є прикладом сигналізації про взломи.

Тому я думаю, що функція цього резистора полягає у тому, щоб уникнути того, щоб якийсь зловмисник спалив вашу "дуже складну" тривогу, поставивши 9В акумулятор безпосередньо між контактами вимикача.

Ще одна функція цього резистора (можливо, в книзі пізніше пояснюється вдосконалення такого взломника) полягає в тому, що, можливо, він вбудований у вимикач. Таким чином, якщо зловмисник просто коротко провіднить провід (тобто він / вона робить прямий короткий між базою та землею), опір насправді буде дорівнює 0. Тому можна додати компаратор, який контролює напругу основи. Якщо вона стає занадто низькою, то сигнал тривоги повинен увімкнутись, оскільки зловмисник намагався підірвати вашу тривогу.

Частина цього резистора не має інших проктичних функцій: його можна було опустити.

Чому таке дивне розташування (транзистор NPN, світлодіод на випромінювальній стороні). Що ж, якщо ви розглядаєте вимикач і резистор як єдиний компонент, ви помітите, що вони обоє мають заземлення, підключене до одного клемма. Можливо, це може бути корисним за деяких обставин?