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Circuitos con Darlington de Potencia (ART172S)

Los transistores Darlington, con ganancias de 700 a 10.000 y capacidad de corriente de hasta 4 ó 5 A, poseen una amplia gama de aplicaciones, tanto en la electrónica recreativa como también en electrónica industrial. Estos componentes consisten en verdaderos integrados que cuentan con dos transistores y resistores, y pueden operar cargas elevadas a partir de pequeñas señaIes, como las obtenidas en la salida de circuitos TTL y CMOS e incluso transductores. En este artículo nos dedicamos a diversos circuitos prácticos tomando como base los transistores TIP112 y TIP115.

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 de la ganancia- por la resistencia de carga.

Esto significa que estos componentes pueden excitar cargas de corrientes relativamente elevadas a partir de señales tenues como las obtenidas de integrados TTL y CMOS y hasta de algunos transductores como por ejemplo LDRs, termistores, células de Efecto Hall y otros.

En las aplicaciones domesticas y recreativas podemos usar tales transistores en sustitución de etapas enteras de amplificación, em circuitos de alarmas, llaves electrónicas, sistemas de aviso, intercomunicadores, accionamiento de relés para abertura y cierre de puertas de garajes, etc.

En las aplicaciones industriales podemos usar estos transistores en la excitación directa de solenoides, contatores, relés y otros dispositivos electromecánicos directamente a partir de sensores o interfaces usando lógica TTL o CMOS.

Este artículo se basa en al serie de Darlingtons de 4 Ampere de la Texas Instruments que va del TIP110 al TIP117, constando de 6 tipos de obleas distintas, NPN y PNP, con tensiones de 60, 80 y 100 V.

Las características de estos componentes se dan en la tabla.

 


 

 

Estos transistores son disponibles en cubiertas TO-220 como muestra la figura 2.

 


 

 

 

1. Excitación de cargas a partir de TTL/CMOS

A partir de la corriente de salida de un integrado TI'L/ CMOS podemos excitar directamente cargas resistivas e inductivas hasta 2A con tensión de alimentación de 12 V o más.

En la figura 3 tenemos dos formas de hacer el accionamiento de una lámpara de potencia para 12 V x 1 A a partir de una salida TTL o CMOS usando un transistor TIP112, que deberá dotarse de un disipador de calor.

 


 

 

Este circuito hace el accionamiento de la lámpara cuando la salida del circuito lógico este en el nivel 1.

Para excitación en el nivel bajo. podemos usar el circuito de la figura 4 que tiene por base un transistor de la misma familia pero PNP.

 


 

 

 

2. Sirena bitonal para auto

Una aplicación que puede tener tanto finalidad recreativa, como también equipar vehículos que precisen de una serial de alerta fuerte, es la sirena cuyo diagrama aparece en la figura 5.

 


 

 

El tono básico lo da el capacitor C2, mientras que la intermitencia la da el capacitor C1; ambos pueden alterarse en una amplia banda de valores.

La potencia de algunos Watt se obtiene mediante un Darlington TIP112 que excita directamente un parlante de buen rendimiento de 4 ohm x 10 Watt.

El transistor Q1 debe montarse en un disipador de calor, y la alimentación para los integrados 7400 debe ser de 5 V, obtenido de un 7805.

El fusible F1 sirve de protección para la entrada del sistema, interrumpiendo la corriente en caso de cortocircuito.

 

3. Accionador por pulsos lógicos

Una aplicación industrial interesante aparece 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.

Los pulsos pueden venir de transductores diversos tales como sensores de pasaje, magnéticos o incluso 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 desactiva.

La alimentación del 4011 debe hacerse con tensiones en la banda de 5 a 15 V.

 

4. Sistema sensor Hall

Los sensores de Efecto Hall son sensibles a campos magnéticos como por ejemplo los producidos por el pasaje de un imán. Tales sensores pueden usarse en sistemas de ignición para provocar el disparo de un SCR (descarga capacitiva) en el momento adecuado como sugiere la figura 7.

 


 

 

Otra aplicación, útil en electrónica industrial, es en el control de velocidad de máquinas, en los sistemas de alarma de parada o posición de mecanismos, y hasta incluso como sensor de vibraciones.

Básicamente los sensores Hall son componentes de 3 terminales que deben ser colocados de modo que sufran la acción del campo magnético externo en un cierto sentido (figura 8).

 


 

 

Uno de los terminales es la alimentación, el otro la tierra y finalmente el tercero es la salida de señal.

El circuito de aviso, que también puede servir para otras aplicaciones, y que usa un sensor de efecto Hall, aparece en la figura 9.

 


 

 

El pasaje de un imán por las proximidades del sensor genera la señal que hace al 555 entrar en oscilación. La serial de audio es entonces amplificada por un Darlington de potencia y aplicado al parlante.

El circuito sólo permanece activado mientras el imán esté cerca del sensor, lo que significa que, para un sistema de detección de pasaje rápido, debemos usar el 555 en la configuración monoestable.

 

5. Sensor de luz

El circuito de la figura 10 puede usarse 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, puede tener bobinas con corrientes relativamente altas (hasta 2A), lo que significa la posibilidad de control de cargas elevadas para el caso del relé o la acción mecánica intensa para el solenoide.

El potenciômetro de 100k permite que se ajuste el punto de disparo del circuito en función de la intensidad de luz incidente.

Con la inversión de posición (LDR x Potenciômetro) pasamos a tener un circuito con acción inversa, o sea, que activa la carga con la incidencia de la luz en el LDR.

Para mayor diretividade, en ambos casos el LDR debe montarse en un tubo opaco dirigido para el lado de donde viene la luz. Una lente convergente puede mejorar 1a acción del sistema.

Dentro de las aplicaciones industriales posibles, podemos citar la activación de dispositivos mecánicos, a través del solenoide, por el pasaje 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 implementarse con una disposición mostrada en la figura 11.

 


 

 

El contador es del tipo electromecánico y a cada pulso producido por el pasaje de la marca del volante se hace el accionamiento del sistema con la cuenta 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. Niveles intermedios entre los establecidos pueden provocar un funcionamiento errático.

 

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