À quoi sert cette résistance dans ce circuit?

J'étudie l'électronique et je lis / travaille actuellement à travers "Make: Electronics" de Charles Platt. Voici l'un des schémas de circuit qu'il donne pour faire une alarme antivol de base:

Ma question est, quel est le but de la résistance 1K après le commutateur. Je comprends l'intérêt de tous les autres composants, mais pourquoi cette résistance doit-elle être là? J'ai relu cette partie du livre plusieurs fois, mais cela ne semble pas mentionner pourquoi cette résistance est là ou ce qu'elle fait. Peut-il être omis?

Les résistances 10K et 1K du circuit forment un diviseur de tension lorsque l'interrupteur est enfoncé en position fermée. Avec l'alimentation + 12V, ce diviseur règle nominalement une tension de polarisation de base du transistor à environ 1 volt. Très peu de courant de base circule en raison du fait que l'émetteur du transistor NPN est maintenu au-dessus de la terre et en tant que tel, la tension de l'émetteur de base NPN n'est jamais suffisamment élevée pour permettre au transistor de se mettre sous tension. Dans une simulation d'un tel circuit avec un modèle de transistor 2N3904, il montre que la présence de la résistance 1K maintient une certaine polarisation à travers la LED d'environ 0,7 V en raison de courants de très bas niveau dans le transistor. Si la résistance 1K est supprimée et lorsque l'interrupteur est fermé sur GND, la polarisation à travers la LED tombe à zéro essentiellement parce que le transistor devient complètement bloqué.

D'un point de vue fonctionnel pour obtenir une LED pour allumer et éteindre le commutateur, il n'est pas nécessaire d'avoir la résistance 1K en ce qui concerne uniquement ce circuit simple. D'un autre côté, si ce circuit était utilisé dans un système plus complexe qui avait un circuit de surveillance à travers la LED à la recherche de la polarisation mentionnée ci-dessus, cela pourrait être un indicateur que tout le câblage entre le commutateur et la LED était intact et en place. Dans un véritable système d'alarme antivol où l'interrupteur et la LED peuvent être situés loin l'un de l'autre, cette détection de polarisation résiduelle peut jouer un rôle pour garantir que le câblage n'a pas été altéré.

Vous avez raison, la résistance de 1 kΩ est inutile. Lorsque l'interrupteur est fermé, la base du transistor est suffisamment basse pour le désactiver, mais un court-circuit pur et simple de la base à la masse aurait sans équivoque le même effet.

Je n'aime pas vraiment ce circuit. Dans ce cas, je ne vois pas l'intérêt de mettre la LED dans la jambe de l'émetteur. Cela semble une façon compliquée de faire les choses sans aucun avantage réel.

Compte tenu de tout ce qui précède, je ne considérerais rien dans ce livre comme des exemples de bonne conception.

Si l'interrupteur est ouvert, la tension de base est déterminée par la tension directe de la LED, par exemple 2 V + 0,7 V = 3,7 V.Le courant de base est alors (12 V - 3,7 V) / 10 kΩ = 0,83 mA.

Si vous fermez l'interrupteur, le courant passant par la résistance de 10 kΩ sera divisé pour passer en partie par la résistance de 1 kΩ et en partie dans la base. Nous savons que la base a besoin de 3,7 V avant que le transistor ne commence à conduire. Pour y avoir 3,7 V, le courant à travers le 1 kΩ devra être de 3,7 mA, en raison de la loi d'Ohm. Donc, si le transistor conduisait, son courant de base sera de 3,7 mA inférieur au courant de l'alimentation 12 V à travers la résistance de 10 kΩ.

Mais nous avons vu que ce courant ne sera pas supérieur à 0,83 mA, donc tout passera par le 1 kΩ et le transistor ne conduira pas du tout. Comme il ne conduit pas, nous pouvons l'ignorer pour le moment et calculer la tension de base à partir du diviseur de résistance:

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

ce qui est en effet inférieur au 3,7 V. requis

Et si le 1 kΩ était omis? Ensuite, le courant de terre passerait de 1,09 mA à 1,2 mA, c'est tout. Cette différence de 0,1 mA ne cassera pas la banque, vous pouvez donc aussi bien l'omettre.

Franchement, je ne pense pas que ce soit un bon circuit. Vous fermez l'interrupteur pour éteindre la LED, au lieu de l'allumer, ce qui est bien, OK, mais cela signifie que lorsque la LED est éteinte, vous aurez toujours un courant de 1,1 mA qui circule, pour rien. Il serait préférable de placer l'interrupteur du côté 10 kΩ. Certes, sa fonction serait inversée (la fermeture allumerait la LED), mais vous n'aurez pas de courant avec la LED éteinte. Dans ce cas, vous pouvez toujours ajouter une résistance à la terre, mais sa valeur devrait être beaucoup plus élevée: un 4,5 kΩ tirera 0,83 mA à une tension de base de 3,7 V. Ce 0,83 mA était le courant provenant de l'alimentation 12 V, c'est donc le point auquel le transistor commence à peine à conduire. La valeur doit donc être supérieure à cela. Une valeur de 100 kΩ attirera 37 µA lorsque le transistor conduit, de sorte que la base obtiendra 830 µA - 83 µA = 750 µA. Si vous ne vous souciez pas de la perte de 10%, vous pouvez placer la résistance. Vous pouvez également l'omettre là (ne pas le remplacer par un fil!), Puis la base flottera lorsque l'interrupteur sera ouvert. Pour un transistor bipolaire, ce n'est pas vraiment un problème, d'autant plus que vous auriez besoin d'un 3,7 V élevé pour le faire passer, mais pour un MOSFET, cette résistance serait nécessaire.

Le courant trouvera le chemin avec le plus bas R. Désactiver, le diviseur fixera la tension de base à 1 V, ce qui n'est pas suffisant pour activer le transistor. Allumez, le courant circulera dans le transistor et allumera le Vbe et la diode.

J'ai lu d'après votre question que le circuit est un exemple d'alarme antivol.

Je pense donc que la fonction de cette résistance est d'éviter qu'un intrus ne brûle votre alarme "très sophistiquée", en plaçant une pile 9V directement entre les contacts du commutateur.

Une autre fonction de cette résistance (peut-être dans le livre sera expliquée plus tard pour améliorer un tel cambrioleur) est qu'elle est peut-être intégrée au commutateur. De cette façon, si un intrus court-circuite les fils (c'est-à-dire qu'il fait un court-circuit direct entre la base et la masse), la résistance sera en fait de 0. Par conséquent, vous pouvez ajouter un comparateur qui surveille la tension de base. Si elle devient trop basse, l'alarme devrait quand même se déclencher, car un intrus a tenté de falsifier votre alarme.

En dehors de cela, la résistance n'a pas d'autres fonctions pratiques: elle aurait pu être omise.

Pourquoi cet arrangement étrange (transistor NPN, LED sur l'émetteur SIDE). Eh bien, si vous considérez le commutateur et la résistance comme un seul composant, vous remarquerez qu'ils ont tous deux la masse connectée à une borne. Peut-être que cela pourrait être utile dans certaines circonstances?