Fonctionnement d'un transistor

[Gnifrus]

Bonjour,

Je commence l'apprentissage de l'électronique avec des tutos sur internet et je suis déjà perdu !
Je vous livre mes réflexions sur le montage ci-dessous et espère que vous m'aiderez à comprendre comment cela peut fonctionner.

Je cherche à me servir d'une photorésistance (GL5539) branchée sur la base d'un transistor (BC547 NPN) afin de faire passer du courant dans son collecteur pour alimenter une LED verte 3mm (3,1 V 15mA). L'alimentation se fait en 3,3V.

Je vous joins le schéma :



La branche (A) supportant la photorésistance et la base du transistor est en parallèle avec la branche (B) supportant la LED et le collecteur. Nous avons donc 3,3V dans chacune de ces branches.
Pour que le collecteur laisse passer du courant, il faut qu'il y ait au moins 0,7 V dans sa base. Et donc 2,6V dans la photorésistance.
Sur la branche B, nous aurons 3,1 V au niveau de la LED, et donc 0,2 V au niveau du collecteur.
ça, c'est l'équilibre qu'il faut pour que tout fonctionne.
Par contre, que va t-il se passer si la luminosité diminue ? La résistance de la photorésistance va augmenter, donc son voltage également (U=RI), donc la tension à la base de l'émetteur va diminuer et le collecteur ne va plus faire passer de courant ?
A l'inverse, si la luminosité augmente, la résistance de la photorésistance va diminuer, ainsi que son voltage également, donc la tension à la base de l'émetteur va augmenter et le collecteur va faire passer plus de courant ?

Qu'en est-il au niveau des intensités ? Nous avons un coefficient de gain Béta entre 200 et 450. Il faut faire passer Ic =15mA max dans la branche B afin que la LED s'allume sans griller. Suivant le gain que nous prendrons, le courant au niveau de la base du transistor pourra être de 0,075 mA (Ic = Béta x Ib) ou 0,033 mA. Du coup, la résistance de la photorésistance devra être de 34 666 Ohm (2,6 / 0,000075) ou 78788 Ohm. Cette résistance est amener à varier suivant la luminosité. Que va-t'il se passer en pleine lumière lorsque sa résistance s'approchera de 0 ?

Bref, je suis complètement paumé. Je ne vois pas comment les tensions vont pouvoir se répartir entre la base du transistor et la photorésistance, suivant la fluctuation de la valeur que prendra la résistance.
Désolé si je ne suis pas très clair, ça ne l'est pas non plus dans ma tête...

Merci à ceux ou celles qui pourront m'aider. J'ai essayé en vain sur internet, sur Youtube... mais les explications sont soit trop basiques, soit trop complexes pour le débutant que je suis.

Bonne soirée,
-----

[Pascal071]

Bonsoir

Ton schéma aura un résultat aléatoire suivant le gain du transistor, la tension Led, etc.

Il vaut mieux attaquer la base avec une fraction du courant photorésistance.
lorsque cette tension sera < 0,6v, le transistor se bloquera.
la 10k est fonction du seuil de lumière désiré et du type de LDR.
Et une résistance série avec la Led, pour limiter le courant (dans la Led et le transistor).
Led rouge: 150ohm
Led verte, jaune: 47ohm
bleue, blanche: non garanti suivant type de Led (3 à 4v), essayer 10ohm.



Cdlt

[gienas]

Bonjour Gnifrus et tout le groupe

Bienvenue sur le forum.

… Ton schéma aura un résultat aléatoire suivant le gain du transistor, la tension Led, etc.

Il vaut mieux attaquer la base …

+1

Mais la base n’est pas celle à laquelle tu penses.

Ton schéma, en effet ne tient pas la route car il ne respecte pas les bases du comportement des composants que tu utilises mal.

Pour commencer, une LED ne fonctionne pas en tension mais en courant, qu’il faut limiter, par exemple avec une résistance série. Une fois passante (allumée), la tension (et pas le voltage qui n’est pas français) à ses bornes est constante et dépendante de sa couleur.

Ensuite, une photorésistante est une résistance variable, dont la valeur dépend de son éclairement.

Le transistor est un amplificateur de courant (base).

Pour créer une application et procéder aux calculs permettant de la faire fonctionner, il faut connaître précisément les caractéristiques de chacun des composants dans le domaine de l’application. En plus de cela, il faut préciser très exactement quel est le comportement du montage que tu veux obtenir.

[DAT44]

Bonjour,

Par contre, que va t-il se passer si la luminosité diminue ? La résistance de la photorésistance va augmenter, donc son voltage également (U=RI), donc la tension à la base de l'émetteur va diminuer et le collecteur ne va plus faire passer de courant ?

oui, R vas augmenté, I vas diminué, mais globalement U vas augmenté, comme le courant de basse diminue (I) le courant de collecteur diminue (mais il ne tombera pas a zéro, car en réalité même dans le noir la photo résistance est encore un peu passante, d’où la proposition de Pascal071 d'ajouté une résistance entre la base et l'émetteur...)

A l'inverse, si la luminosité augmente, la résistance de la photorésistance va diminuer, ainsi que son voltage également, donc la tension à la base de l'émetteur va augmenter et le collecteur va faire passer plus de courant ?

oui

Qu'en est-il au niveau des intensités ? Nous avons un coefficient de gain Béta entre 200 et 450. Il faut faire passer Ic =15mA max dans la branche B afin que la LED s'allume sans griller. Suivant le gain que nous prendrons, le courant au niveau de la base du transistor pourra être de 0,075 mA (Ic = Béta x Ib) ou 0,033 mA. Du coup, la résistance de la photorésistance devra être de 34 666 Ohm (2,6 / 0,000075) ou 78788 Ohm.

oui, l'allumage de la DEL vas dépendre du gain du transistor et également de la pente de la résistance de la photorésistance (sensibilité).

Cette résistance est amener à varier suivant la luminosité. Que va-t'il se passer en pleine lumière lorsque sa résistance s'approchera de 0 ?

en théorie : avec une résistance proche de zéro, le courant dans la base vas devenir énorme et le courant dans la DEL encore plus énorme, tu auras doc une destruction de la DEL et une destruction du transistor.

en pratique :
- le 3,3V provient d'une petite pille bouton dont la résistance interne varie entre 10 et 100 ohms (en fonction de son état).
- la photorésistance même très éclairé ne tombe pas a zéro (qq centaines d'ohms) donc le transistor ne sera pas détruit par son courant de base.
- la DEL ne sera pas détruite non plus car :
- la tension du 3.3V vas chuté (résistance interne de la pile bouton).
- le Vcesat du transistors n'est pas nul (environ 100mV).
- la résistance dynamique de la DEL n'est pas nul (environ 10 ohm).

Donc en pratique le montage fonctionne, pas super bien, mais il fonctionne (variation en fonction des composants)...

[A voir en vidéo sur Futura]

[gwgidaz]

Pour que le collecteur laisse passer du courant, il faut qu'il y ait au moins 0,7 V dans sa base. Et donc 2,6V dans la photorésistance.


OUi

Sur la branche B, nous aurons 3,1 V au niveau de la LED, et donc 0,2 V au niveau du collecteur.

OUI, on dit que le transistor est "saturé"


Par contre, que va t-il se passer si la luminosité diminue ? La résistance de la photorésistance va augmenter, donc son voltage également (U=RI), donc la tension à la base de l'émetteur va diminuer et le collecteur ne va plus faire passer de courant ?

Oui, mais il faudra unje bonne obscurité, car le moindre courant dans la base est multiplié par 400 dans le collecteur. Si tu veux maitriser le niveau lumineux de déclenchement, il faut empècher les faibles courants de la photorésistance de passer dans la base. Par exemple, si tu places une résistance de 2 K entre base et émetteur, il faudra un courant de 0,3 mA dans la photorésistance pour faire 0,6V dans la 2K, et déclencher le transistor.

A l'inverse, si la luminosité augmente, la résistance de la photorésistance va diminuer, ainsi que son voltage également, donc la tension à la base de l'émetteur va augmenter et le collecteur va faire passer plus de courant ?

Oui

Qu'en est-il au niveau des intensités ? Nous avons un coefficient de gain Béta entre 200 et 450. Il faut faire passer Ic =15mA max dans la branche B afin que la LED s'allume sans griller.

Cette résistance est amenée à varier suivant la luminosité. Que va-t'il se passer en pleine lumière lorsque sa résistance s'approchera de 0 ?

Si ton alimentation est un vrai générateur de tension, sa tension ne s'écroulera pas et tu grilleras la LED . La solution universellement employée pour protéger les LEDs , c'est de mettre une résistance en série. Mais ici, il ne faudra pas mettre beaucoup si la LED est verte, car tu as très peu de marge entre la tension d'alimentation ( 3,4V) et la tension nécessaire pour la LED verte. Avec une LED rouge, V= 1,6V , une 100 ohm conviendra. Avec une verte, la résistance interne de la pile pourra sauver ta LED...Mais la tension réelle sur ta pile va influencer beaucoup l'éclairement.

,

[Gnifrus]

Bonjour à tous et un grand merci pour vos réponses rapides !
Je suis en déplacement ce week-end et je ne vais très certainement pas pouvoir réfléchir à chacune de vos réponses posément.
Mais je ne manquerai pas de revenir ici pour vous reposer des questions complémentaires et vous faire part de mes avancées !

Merci encore et bon week-end à tous !

[Black Jack 2]

Bonjour,

Une LED rouge standard présente une tension de seuil de 1,6 V à 2 V

BC147 : 90 mV < VCE(sat) < 250 mV avec Ic = 10 mA et Ib = 0,5 mA
On remarqera qu'ici , on force Ic/Ib = 20 (rien à voir avec le HFE de la datasheet)

Le HFE de la datasheet est donné pour une tension VCE = 5 V (et donc pas du tout en saturation) ... et il varie avec Ic.
Avec ce transistor, on a HFE = environ 200 dans la gamme de courant utile dans le cas de l'allumage d'une LED ...
MAIS, je répète pour VCE = 5 V (et donc pas du tout en saturation)

Si on veut limiter le courant dans la LED à environ 15 mA (avec le transistor saturé), il faut une résistance série avec la LED d'environ (3,3 - 1,6 - 0,25)/(15.10^-3) = 100 ohms (ou un peu moins en fonction de la tension de seuil de la LED rouge)

Pour saturer le transistor, il faut IB = 0,5 mA environ (loin de Ic/HFE avec le HFE de la datasheet pour les raisons déjà dites)

Ib = (3,3 - 0,7)/R = 2,6/R(photorés)

Pour avoir Ib = 0,5 mA --> R(photorés) = 2,6/(0,5.10^-3) = 5200 ohms

Or avec 100 lux --> 10000 ohms < R(phororés) < 25000 ohms (pour une (GL5539))
100 lux --> 0,1 mA < Ib < 0,27 mA
Le transistor ne saturera pas "franchement" et la LED ne sera pas traversée par un courant de 15 mA même avec une luminosité de 100 lux sur la photorésistance.

Dans le noir, la GL5539 a une résistance typique de 5 Mohms ... la tension BE sera bien < 0,7 V, et on aura IB = 0,6 µA environ, donc IC = 0,6.10^-6 * HFE A
Donc IC = 0,1 à 0,2 mA
Et pour peu que le "noir" ne soit pas "noir de noir", il risque bien d'y avoir un courant dans la LED de l'ordre du mA

Donc, le montage tel quel ne fonctionne pas correctement.
Pas d'allumage à IC = 15 mA même avec un éclairage de 100 lux
Pas d'extinction correcte sûre de la LED dans l'obscurité.

Pour améliorer "l'extinction" dans l'obscurité, on peut ajouter une résistance entre base et émetteur du transistor ...
mais, cela aura pour autre conséquence d'encore diminuer le courant dans la LED en pleine lumière (alors qu'il est déjà < que ce qui est désiré).

Il reste à refaire un autre schéma en tenant compte des remarques ...

[Pascal071]

Bonsoir

Ne pas oublier que la Led, dès 1mA, sera visible, quelques µA dans la LDR suffisent,
pour avoir un seuil, schéma #2, ajuster la 10k suivant type de LDR
La Led sera éteinte dans l'obscurité.

Cdlt

[Gnifrus]

Bonjour à tous,

Tout d'abord je tiens à m'excuser pour cette réponse très tardive...

Je tiens également à tous vous remercier, individuellement, à savoir Pascal071, gienas, DAT44, gwgidaz et Black Jack 2.
Un grand merci pour les réponses très complètes que vous avez pu m'apporter.

J'ai compris, de façon très générale, ce que vous avez bien voulu m'expliquer.
Par contre, j'ai surtout cerné que je n'avais pas choisi la bonne méthode pour aborder l’électronique en tant que vrai débutant.
Pour tout vous dire, j'ai commencé à visionner les vidéos très généreusement confectionnées et mises à disposition par un certain Thonain sur YouTube. Sa démarche est très intéressante par son approche vulgarisé de beaucoup de notions. Seulement, ses expériences fonctionnent, peut-être, avec la chance du débutant, comme on dit. (d'ailleurs, ce montage en est un parfait exemple. Chez lui, la diode s'allume progressivement suivant la luminosité, sans utiliser de résistance, alors qu'il est possible de griller la LED suivant les pièces utilisées. Le problème est de partir directement bille en tête sur des exemples, sans connaître les notions de base de l'électronique (loi des Noeuds, pont diviseur de tension, pont diviseur de courant, théorème de Thévenin, etc...).

J'ai donc décidé de redémarrer de beaucoup plus loin afin d'acquérir vraiment les bases nécessaires à la compréhension de notions plus élaborées.

Merci encore pour toutes vos réponses très détaillées. Je ne manquerai pas de revenir les lire lorsque mon niveau aura un peu évolué (si c'est possible...)

D'autres questions ne manqueront pas de suivre, et j'espère que vous serez toujours enclins à m'aider dans mes pérégrinations...

Bonne continuation à tous...

Didier