Detector de agua con un BC547 y ayuda para comprender los transistores

1. La resistencia de 4.7k es a prueba de fallas en caso de que los electrodos se toquen entre sí y envíen demasiada corriente a través del transistor y lo destruyan. Ya he cometido este error. Si los electrodos se tocan, con la resistencia de 4,7k colocada, solo pasarán 1,9 mA a la base. ¿Cómo sé cuánta corriente es demasiada para la base? He mirado esta especificación pero no veo una especificación para esto. ¿Es lo mismo que la corriente máxima del colector (100 mA)?

No hay una buena respuesta a tu pregunta. El fabricante no ha abordado el problema de conducir tanta corriente de base a través del transistor que lo mata. Como suposición, 100 ma parecería un punto de partida razonable, aunque reducirlo no sería una mala idea.

2. Si reemplazo la resistencia de 4.7k con 1M ohm entonces el LED se quema muy tenue. ¿Cómo está pasando esto? Seguramente el interruptor es solo de encendido y apagado.

Seguramente no. Siempre que el voltaje del colector-emisor sea superior a aproximadamente 1 voltio (y la corriente del emisor esté dentro de los límites), un transistor actúa como un amplificador de corriente, siendo la corriente del colector más o menos proporcional a la corriente base. Mire la hoja de datos y vea "ganancia actual". También tenga en cuenta que la ganancia varía con la corriente y, en particular, cae a medida que la corriente aumenta más allá de los valores especificados. También disminuye con la disminución de la corriente.

Una vez que te encuentras en la situación de que Vce es menos de un voltio, la ganancia del transistor es bastante baja. Tenga en cuenta que la clasificación de Vce(sat), el voltaje de saturación, se especifica con una ganancia de 20. Una vez que ingresa a este rango, los pequeños cambios en la corriente base casi no tienen efecto en el voltaje de salida, y puede usar el transistor como un cambiar.

3. Parece que el agua de mi grifo proporciona una resistencia de aproximadamente 500 k ohmios. Esto significa que tan solo 18 uA de corriente van a la base del transistor, lo que de hecho lo enciende. ¿Qué corriente sería demasiado pequeña para trabajar y cómo calcularía este número?

Eso requiere un poco de reflexión para definir exactamente lo que quieres decir. ¿Qué significa exactamente "encenderlo"? Supongamos que "encendido" significa 2 mA a través del LED, Y que es un LED blanco. Entonces tendrá una caída de tensión de unos 3 voltios. 2 mA a través de la resistencia de 1k producirán una caída de 2 voltios. Entonces, Vce en el transistor será 9 - 2 - 3 voltios o 4 voltios.

2 mA de corriente de colector y 4 V de corriente de colector son casi exactamente donde se especifica la ganancia del transistor, y notará que el valor mínimo aparece como 110. Entonces, la corriente base para hacer esto será 2 mA / 110 , o alrededor de 18 uA.

Por supuesto, como mencioné, debe pensar detenidamente qué significa exactamente "encender". Si el LED obtiene 1 mA y está un poco más tenue, ¿está "encendido"?

4. La especificación BC547 dice que el voltaje máximo emisor-base es de 6 V. ¿Significa esto que debo bajar el voltaje a lo largo de esta línea? ¿Debo conectar un par de diodos?

No, debes pensar exactamente en lo que dice la especificación. Tenga en cuenta que es el voltaje emisor-base, no el voltaje base-emisor. Se refiere al voltaje inverso que puede aplicar al par emisor-base, en lugar del voltaje directo, que estará limitado a aproximadamente 0,7 voltios por la acción del diodo de la unión. A menos que planee invertir los cables de alimentación en su circuito, no necesita preocuparse por eso.

Tu configuración me parece buena.

1. El 4k7 es protección base como mencionas, poner 1.9mA máximo en la base es seguro.
2. 1M en la base pasa muy poca corriente al transistor completamente abierto (tiene que contar con otra resistencia al agua de 500k). Usando Beta BC547C alto podría funcionar.
3. Si desea que el transistor abierto pase 6 mA, entonces necesita una corriente base de al menos 6 mA / Beta, por lo que para Beta = 200 necesita aproximadamente 30 uA.
4. El 6V es un voltaje inverso BE máximo y no tiene que preocuparse por eso en este caso.